2023版高考生物一轮总复习课时质量评价10影响光合作用的因素及应用

课时质量评价(十)

(建议用时：40分钟)

一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。

1．自工业革命以来，全球环境中的O3浓度增加了一倍多。科学家研究了增加O3对玉米光合作用的影响，结果如下表所示：

下列说法错误的是(　　)

A．O3可能通过影响玉米光合作用的暗反应，使玉米产量下降

B．气孔导度主要通过影响细胞水分含量来影响光合作用的强度

C．环境CO2浓度、气孔导度会影响CO2的供应而影响光合作用

D．O3导致的玉米减产是通过减少籽粒质量，而不是籽粒的数量

B　解析：由题表可知，添加O3组中气孔导度和百粒质量小于未添加O3组，胞间CO2浓度大于未添加O3组，而光合作用的暗反应消耗CO2生成有机物，所以O3可能通过影响CO2浓度影响光合作用，A正确；气孔导度主要通过影响细胞内CO2含量来影响光合作用，B错误；环境中CO2浓度、气孔导度都会影响细胞内CO2的供应量，从而影响光合作用，C正确；添加O3组的百粒重小于未添加O3组，而每穗籽粒数量大于未添加O3组，所以O3是通过减少籽粒质量导致玉米减产的，D正确。

2．(2021·吉林四平模拟)下图中纵轴表示植物某种气体吸收量或释放量的变化(注：不考虑横轴和纵轴单位的具体表示形式，单位的表示方法相同)。下列说法正确的是(　　)

A．若f点以后进一步提高光照强度，光合作用强度会一直不变

B．若a代表O2吸收量，d点时，叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2

C．c点时，叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体

D．若a代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，e点可能向右下方移动

D　解析：e点时已经达到光饱和点，其他条件不变，f点以后继续提高光照强度可能会伤害叶片中的叶绿体，光合作用强度可能会发生变化，A错误；若a代表O2吸收量，d点时，整个植株既不吸收O2，也不释放O2，但对于叶肉细胞来说有O2的净释放，B错误；图中c点时，叶肉细胞只能进行呼吸作用，故产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，C错误；若a代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，光饱和点增大，e点向右下方移动，D正确。

3．在CO2浓度相同、光照不同的条件下，对油菜光合速率日变化研究的实验结果如下图所示。下列分析不正确的是(　　)

A．据图可知，油菜最大光合速率上午均比下午高，这与环境因素的变化有关

B．与Ⅰ相比，Ⅱ出现“午休”现象是由于中午光照强、温度高，导致叶片气孔关闭影响光合作用的暗反应阶段，从而使光合速率下降

C．与Ⅱ相比，Ⅲ也出现了“午休”现象，可推测油菜的光合速率除受外界环境因素影响外，还受遗传因素的控制

D．据图可知，提高CO2浓度，Ⅰ的光合速率可达到Ⅲ

D　解析：由题图可看出，上午的光合速率较高，与上午光照强烈、温度适宜有关，A正确；与Ⅰ相比，Ⅱ中午时，由于光照强烈导致温度升高，植物为避免蒸腾作用过盛而失水过多，叶肉细胞气孔部分关闭，叶肉细胞内的CO2浓度降低，大大降低了暗反应过程中CO2的固定，导致光合速率下降，B正确；与Ⅱ相比，Ⅲ没有过强的光照和过高的温度，同样的时间也出现了“午休”现象，这是内因即遗传控制的生物节律现象，C正确；限制曲线Ⅰ的主要因素是光照强度，所以提高CO2浓度，Ⅰ的光合速率也不能达到Ⅲ，D错误。

4．(2021·天津耀华中学月考)在光照恒定、温度最适条件下，某研究小组用下图一的实验装置，测量1 h内密闭容器中CO2的变化量(若0～30 min给予光照，之后黑暗处理)，并绘成曲线(如图二)。下列叙述正确的是(　　)

A．AB段，ATP从叶绿体中的基质向类囊体膜运输

B．BC段，说明随着实验的进行，该植物的呼吸作用逐渐加强

C．该绿色植物前30 min CO2固定量平均为50 μmol·L－1·min－1

D．若其他条件恒定且适宜，在低温环境下进行该实验，B点的位置将上移

D　解析：根据曲线图可知，AB段CO2浓度降低，说明光合速率大于呼吸速率，光反应产生的ATP用于暗反应阶段，ATP从叶绿体类囊体膜向叶绿体基质运输，A错误；BC段进行黑暗处理，CO2浓度升高，该植物只进行呼吸作用，但由于曲线的斜率不变，因此随着实验的进行，该植物的呼吸作用强度不变，B错误；CO2固定量是指真光合速率，真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由AB段可计算出净光合速率为(1 680－180)÷30＝50(μmol·L－1·min－1)，由BC段可计算出呼吸速率为(600－180)÷30＝14(μmol·L－1·min－1)，故该绿色植物前30 min CO2固定量平均为50＋14＝64(μmol·L－1·min－1)，C错误；若其他条件恒定且适宜，在低温环境下进行该实验，酶的活性降低，B点的位置将上移，D正确。

5．(2021·安徽宣城调研)科研人员研究不同温度和光照强度下菠菜叶片的净光合速率的变化情况，结果如下图。下列分析不正确的是(　　)

A．温度通过影响酶活性对光合作用的影响只与暗反应有关

B．此实验中CO2浓度是无关变量，各组间需保持相同且适宜

C．温度为40 ℃，光照为1 500 lx条件下菠菜光合速率为6 μmol·m－2·s－1

D．菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于细胞呼吸的最适温度

A　解析：温度通过影响酶活性对光合作用的影响与光反应和暗反应均有关，A错误；该实验的自变量是光照强度与温度，因变量是净光合速率，CO2浓度等其他因素是无关变量，应保持相同且适宜，B正确；据图可知，温度为40 ℃，光照为1 500 lx条件下，菠菜净光合速率为2 μmol·m－2·s－1，呼吸速率为4 μmol·m－2·s－1，根据实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率可知，此时菠菜光合速率为6 μmol·m－2·s－1，C正确；比较30 ℃和40 ℃的光合速率和呼吸速率可知，进行光合作用的最适温度低于细胞呼吸的最适温度，D正确。

6．在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机盐对植物生长发育的影响，科研小组进行了不同的盐浓度对植物最大光合速率和呼吸速率影响的实验，结果见下表。下列有关实验结果的分析，正确的是(　　)

A．对照组的植物应该培养在蒸馏水中

B．植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸作用产生的CO2量来测定

C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多

D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降

D　解析：对照组培养液除了要含蒸馏水外，还需要添加其他的植物生命活动所必需的无机盐，A错误；植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不只是测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误；高盐条件下，植物的最大光合速率下降，可能是因为外界溶液的浓度过高，使植物细胞失水，从而使气孔关闭，CO2吸收减少，D正确。

7．图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关分析正确的是(　　)

A．ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小

B．上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小

C．通过图乙分析可以找到真正光合作用的最适温度

D．因为抽气后不含氧气，实验过程中叶片不能进行有氧呼吸

B　解析：ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮至液面所需要的时间缩短，说明氧气产生速率加快，净光合速率逐渐增大，叶圆片上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小，A错误，B正确；通过图乙分析可以找到净光合作用的最适温度，C错误；虽然抽气后叶片不含氧气，但实验过程中的光照可以引起光合作用产生氧气，故实验过程中叶片能进行有氧呼吸，D错误。

8．为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图，相关分析错误的是(　　)

A．由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率逐渐下降

B．本实验中对照组(空白对照组)植株CO2固定速率相对值是28

C．由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中淀粉和蔗糖的含量增加

D．综合图1、图2结果可推测，叶片光合产物的积累有利于光合作用

D　解析：根据图1分析，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率(CO2固定速率)逐渐下降，A正确；本实验对照组是没有去除棉铃的植株，CO2固定速率相对值是28，B正确；由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中淀粉和蔗糖的含量增加，C正确；由图1、图2结果可知，去除棉铃后，叶片光合产物积累，不利于光合作用的进行，D错误。

9．科研工作者为研究光照和CO2对植物细胞代谢的影响，将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度，结果如图所示。下列有关该实验装置中溶解氧变化原因的解释错误的是(　　)

A．第4 min前溶解氧的量下降是呼吸作用消耗所致

B．第5～6 min植物细胞光合作用强度大于呼吸作用强度

C．第6～7 min水中CO2浓度限制了光合作用速率

D．第9 min后溶解氧的量不再增加的原因是温度较低

D　解析：由题图可知，前4 min处于黑暗环境中，细胞只进行呼吸作用，第4 min开始进行光照，开始进行光合作用，A正确；第5～6 min密闭容器中溶解氧含量增加，因此第5～6 min植物细胞光合作用强度大于呼吸作用强度，B正确；由曲线可知，第7 min时添加CO2，CO2浓度增大，CO2固定的速率加快，光合作用速率加快，因此第6～7 min水中CO2浓度限制了光合作用速率，C正确；根据提供信息已知，实验中温度是适宜的，因此第9 min后溶解氧的量不再增加的原因不是温度较低，D错误。

10．利用水稻品种“两优培九”，研究其叶片净光合速率与叶温的变化关系，结果如图。以下叙述正确的是(　　)

A．实验需要控制相同且适宜的呼吸强度

B．真光合速率最适温度出现在33 ℃左右

C．15 ℃时此植物的ATP仅来自细胞呼吸

D．曲线下降可能因为呼吸速率增加更多

D　解析：该实验的自变量是温度，温度通过影响酶的活性来影响呼吸强度，A错误；由图可知，净光合速率的最适温度出现在33 ℃左右，B错误；15 ℃时净光合速率大于0，说明既进行光合作用，又进行呼吸作用，故ATP来自光合作用和呼吸作用，C错误；曲线下降是因为实际光合速率与呼吸速率之间的差值变小，故曲线下降可能因为呼吸速率增加更多，D正确。

二、非选择题

11．(2021·河北卷)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。

注：气孔导度反映气孔开放的程度。

回答下列问题：

(1)植物细胞中自由水的生理作用包括_______________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。

(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与__________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动______________两种物质的合成以及__________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到__________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。

(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________

___________________________________________________________________。

解析：(1)植物细胞中的自由水是细胞内良好的溶剂，为细胞提供液体环境，参与生化反应，运输营养物质和代谢废物。补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收，提高植株氮供应水平。(2)Mg是构成叶绿素的元素。叶绿体中的光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：一是将水分解为O2和H＋，H＋与NADP＋结合，形成NADPH；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在RuBP羧化酶的催化作用下，与C5结合，形成两个C3，C3接受NADPH和ATP释放的能量，并且被NADPH还原，最终转化为糖类和C5。(3)由表格数据可知，施氮同时补水组的光合速率最大，对应的气孔导度最大，且RuBP羧化酶的活性最高，即叶肉细胞CO2供应量增加的原因是玉米植株气孔导度增大。

答案：(1)细胞内良好的溶剂，为细胞提供液体环境，参与生化反应，运输营养物质和代谢废物(任写两点即可)　吸收　(2)镁(或Mg)　NADPH和ATP　水　C5　(3)玉米植株气孔导度增大，吸收的CO2增加

12．绿色植物中RuBP羧化酶(Rubisco)具有双重活性，当O2/CO2偏高时，光呼吸的过程会加强。光呼吸是在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水的一个生化过程，是一个高耗能的反应(如图1所示)。过氧物酶体为单层膜结构，有特定的功能，负责将光合作用的副产物C2(乙醇酸)氧化为乙醛酸和过氧化氢。请回答下列问题：

(1)据图1中的信息，绿色植物在Rubisco催化下__________与C5反应，形成的__________中的C原子最终进入线粒体放出CO2，完成光呼吸的过程。参与此过程的细胞器有______________________。研究发现，光合产物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。据上述信息推测，细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是________________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途经如图2所示。

与C3植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶，它催化CO2和C3反应形成C4(苹果酸)。C4进入维管束鞘细胞，生成CO2和C3(丙酮酸)，其中的CO2参与__________________，C3(丙酮酸)回到叶肉细胞中，进行循环利用。根据图中信息推测，PEP羧化酶比Rubisco酶对CO2的亲和力__________。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。根据此结构特点，进一步推测C4植物光呼吸比C3植物低很多的原因是__________

____________________________________________________________________

__________________________________________________________________，从而使CO2在与O2竞争Rubisco中有优势，抑制光呼吸。

(3)科学家利用水稻自身的三个基因，即GLO(乙醇酸氧化酶基因)、OXO(草酸氧化酶基因)和CAT(过氧化氢酶基因)，成功构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC支路。通过多基因转化技术成功将GOC支路导入水稻并定位至叶绿体中，由此使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，从而形成一种类似C4植物的光合CO2浓缩机制，大大提高了水稻的产量(如图3)。

请根据上述材料，阐明GOC工程水稻株系产量提高的机制：___________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

解析：(1)据图1，在Rubisco催化下O2与C5反应形成C2，C2中的C原子最终进入线粒体放出CO2，称之为光呼吸。参与光呼吸的细胞器的有叶绿体、线粒体和过氧物酶体。细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是高浓度CO2可减少Rubisco与O2结合，减少光呼吸。(2)由图2可知，C4进入维管束鞘细胞，生成CO2和C3(丙酮酸)，其中的CO2参与卡尔文循环，C3(丙酮酸)回到叶肉细胞中，进行循环利用。由于PEP羧化酶能利用较低浓度的CO2，故PEP羧化酶比Rubisco酶对CO2的亲和力更高。C4植物叶肉细胞中高效的PEP羧化酶能够利用极低浓度的CO2，且花环状的结构使得多个叶肉细胞中的CO2富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细胞中CO2浓度高，在与O2竞争Rubisco中有优势，从而抑制光呼吸，所以C4植物光呼吸比C3植物小。(3)C3植物叶绿体中引入光呼吸代谢支路，使光呼吸产生的部分C2(乙醇酸)直接在叶绿体内被分解为CO2，将原本释放于线粒体中的CO2转移到叶绿体中释放，类似于C4植物的CO2浓缩机制，提高了叶绿体中CO2浓度，在与O2竞争Rubisco酶中有优势，抑制光呼吸，由此可提高植物的光合效率等。

答案：(1)O2　C2(或乙醇酸)　叶绿体、线粒体、过氧物酶体　高浓度CO2可减少Rubisco与O2结合，减少光呼吸　(2)卡尔文循环　更强　C4植物叶肉细胞中高效的PEP羧化酶能够利用极低浓度的CO2，且花环状的结构使得多个叶肉细胞中的CO2富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细胞中CO2浓度高，在与O2竞争Rubisco中有优势，从而抑制光呼吸　(3)C3植物叶绿体中引入光呼吸代谢支路，使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被分解为CO2，将原本释放于线粒体中的CO2转移到叶绿体中释放，类似于C4植物的CO2浓缩机制，提高了叶绿体中CO2浓度，在与O2竞争Rubisco酶中有优势，抑制光呼吸，由此可提高植物的光合效率等