2023届高考生物二轮复习光合作用作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习光合作用作业含答案，共39页。试卷主要包含了01　②无影响　③EBR，06，23等内容，欢迎下载使用。

专题6　光合作用
A组
简单情境
1.光合作用过程中物质的变化(2022惠州三模,4)在适宜的光照和温度条件下,向豌豆植株供应14CO2,测定不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量,得到如图所示的结果。下列叙述错误的是(　　)

A.叶肉细胞中最先出现的含14C的化合物为C3
B.A→B,叶肉细胞吸收CO2速率增加
C.B→C,叶片的光合速率等于呼吸速率
D.B→C,叶肉细胞中的酶量限制了光合速率
答案　C　CO2在叶绿体基质首先与C5结合形成C3,因此叶肉细胞中最先出现的含14C的化合物为C3,A正确;据图分析,A→B,随着CO2浓度增加,C5的相对含量逐渐减小,说明C5与CO2结合生成C3的速率增加,因此该段叶肉细胞吸收CO2速率增加,B正确;B→C,叶片叶肉细胞间的CO2浓度较高,C5相对含量基本维持不变,表示豌豆植株达到了CO2饱和点,此时叶片的光合速率大于呼吸速率,C错误;B→C达到了CO2饱和点,由于该实验是在适宜的光照和温度条件下进行的,因此限制光合速率的因素可能是叶肉细胞内酶的数量,D正确。
复杂情境
2.水稻突变体(2022东莞质检,15)研究人员筛选到植株矮、籽粒小的水稻突变体s,使用电子显微镜观察一天中不同时刻的野生型和突变体s叶肉细胞中的淀粉粒,结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.叶绿体是光合作用的场所,淀粉粒位于叶绿体中
B.叶肉细胞白天进行光合作用,淀粉粒积累逐渐增多
C.突变体s叶肉细胞淀粉粒积累可能是输出减少的结果
D.突变体s叶肉细胞淀粉粒积累有利于水稻生长
答案　D　叶绿体是光合作用的场所,由图可知,淀粉粒位于叶绿体中,A正确;白天有光,叶肉细胞可以进行光合作用,淀粉粒积累逐渐增多,B正确;由图可知,与野生型水稻的叶绿体相比,突变体s水稻的叶绿体中淀粉粒积累明显增多,可能是输出减少的结果,C正确;水稻突变体s的植株矮、籽粒小,故突变体s叶肉细胞淀粉粒积累,即光合作用产物积累不利于水稻生长,D错误。
3.景天酸代谢(2022惠州二模,3)原本生活在干旱地区的多肉植物,经研究发现其CO2固定过程非常特殊,被称为景天酸代谢途径。其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起到重要作用,过程如图所示。据图分析,下列说法错误的是(　　)

A.进行景天酸代谢的植物白天进行光反应,积累ATP和NADPH,晚上进行暗反应合成有机物
B.图示的代谢方式可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水,从而使该类植物适应干旱环境
C.与常见的C3代谢途径植物相比,夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物
D.多肉植物在其原生地环境中,其液泡中的pH会呈现白天升高晚上降低的周期性变化
答案　A　光合作用的暗反应过程需要光反应提供NADPH和ATP,晚上植物没有NADPH和ATP的供应,暗反应不能进行,A错误;图示的代谢方式使白天气孔关闭减少水分的流失,因此可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水,从而使该类植物适应干旱环境,B正确;由于景天酸代谢途径植物晚上气孔张开,不断吸收二氧化碳用于合成苹果酸,减少了空气中的二氧化碳,因此,与常见的C3代谢途径植物相比,夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物,C正确;多肉植物在晚上吸收二氧化碳生成苹果酸进入液泡中(pH降低),白天苹果酸分解产生二氧化碳用于暗反应(pH升高),因此这些植物的液泡中的pH会呈现白天升高晚上降低的周期性变化,D正确。
复杂陌生情境
4.莲藕突变体(2022韶关一模,17)研究人员发现一莲藕突变体植株,其叶绿素含量仅为普通莲藕植株的56%。如图表示在25 ℃时不同光照强度下该突变体莲藕植株和普通莲藕植株的净光合速率。表中数据是某光照强度下测得的突变体莲藕植株与普通莲藕植株相关生理指标,请分析并回答相关问题:

品种
单位时间进入叶片单位面积
的CO2量(mmol·m-2·s-1)
胞间CO2浓度
(ppm)
还原性糖(mg·g-1
鲜重)
普通莲藕植株
0.10
250
2.72
突变体莲藕植株
0.18
250
3.86
(1)莲藕植株叶片中的叶绿素主要吸收　　　　　光。光照强度为a时,叶片中合成ATP的细胞器有　　　　　　　　　　　。 
(2)当光照强度低于a时,突变体莲藕植株的净光合速率低于普通莲藕植株,推测引起这种差异主要是由于突变体莲藕植株  　。 
(3)分析图表中信息可知,光照强度大于a时,环境中的CO2浓度　　　　　(填“是”或“不是”)影响普通莲藕植株净光合速率的主要原因,突变体莲藕植株合成还原性糖较多的原因主要是①　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　;
②　　　 　　　　　　。 
(4)为进一步探究突变体莲藕最适宜光照强度,实验测定各组数据时往往要采取随机取样、
　　　　　　　　　　　　　　等措施(答出两点),以保证实验数据的可信度。 
答案　(1)红光和蓝紫　叶绿体和线粒体　(2)叶绿素含量较低,光反应产生的ATP和NADPH少,光合速率低　(3)不是　①充足光照弥补了叶绿素的不足　②叶片吸收CO2的速率较快,暗反应效率更高,固定了较多的CO2　(4)重复取样测定、取平均值
解析　(1)叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光;叶片中合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体,据图可知,光照强度为a时,净光合速率大于0,说明光合作用和呼吸作用都能进行,因此叶片中合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。(2)图中光照强度低于a时,突变体莲藕植株的净光合速率低于普通莲藕植株,推测引起这种差异的主要原因是突变体莲藕植株的叶绿素含量较低,利用弱光的能力较差,光反应形成ATP和NADPH少,光合速率低。(3)据图表可知,光照强度大于a时,随着光照强度的增加,普通莲藕植株净光合速率仍在增加,因此影响普通莲藕植株净光合速率的主要因素是光照强度,环境中的CO2浓度不是限制因素;突变体莲藕植株叶绿素含量仅为普通莲藕植株的56%,突变体莲藕植株合成还原性糖较多的原因有两个方面:一方面充足的光照弥补了叶绿素的不足;另一方面突变体莲藕植株暗反应效率高,利用CO2的能力强,固定较多CO2。(4)科学实验中的数据,往往存在误差,为进一步探究突变体莲藕最适宜光照强度,实验测定各组数据时往往要采取随机取样、重复取样测定、取平均值等措施,以保证实验数据的可信度。
B组
简单情境
1.臭氧对光合作用的影响(2022湖南长沙三校模拟联考,4)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,结果如表所示:

净光合速率
(μmol·m-2·s-1)
气孔导度
(mol·m-2·s-1)
叶绿素含量
(g·m-2)
胞间CO2浓度
(μmol·mol-1)
百粒重(g)
每穗籽
粒数量
未添加O3组
28
0.14
0.5
1.0
30.3
391
添加O3组
22
0.1
0.52
1.3
27.3
417
下列说法不正确的是(　　)
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的供应进而影响光合作用
D.O3导致的玉米减产是通过减少籽粒重量,而不是籽粒的数量
答案　B　由图可知,添加O3组中气孔导度和百粒重均小于未添加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可能通过影响暗反应来影响玉米的光合作用,A正确;气孔导度主要通过影响细胞内CO2浓度来影响光合作用强度,B错误;环境中CO2浓度、气孔导度都会影响细胞内CO2的供应,从而影响光合作用,C正确;由图可知,添加O3组的百粒重小于未添加O3组的,而每穗籽粒数量大于未添加O3组,所以O3是通过减少籽粒重量导致玉米减产的,D正确。
复杂陌生情境
2.探究不同砧木对光合作用的影响(2022湖南长沙一中月考九,17)为提高水果品质,研究者通过嫁接来改造砂糖橘。嫁接时,以砂糖橘的枝、芽为接穗,以其他植物茎段为砧木,基本操作如图所示。现用宜昌橙、枳壳、砂糖橘、香橙和粗柠檬等植物分别为砧木进行实验,探究不同砧木对砂糖橘的光合作用指标和含糖量的影响,进而筛选出砂糖橘栽培的最适砧木,数据如表所示。请回答:

检测指标
砧木类型
宜昌橙
枳壳
粗柠檬
香橙
砂糖橘
总叶绿素含量
(mg·g-1)
0.85
1.40
1.34
1.25
0.98
气孔导度
(mmol·mol-1)
51
53
50
73
69
胞间CO2浓度
(μmol·m-2·s-l)
260
195
205
208
272
净光合作用速率
(μmol·m-2·s-1)
4.1
6.0
6.5
7.5
4.7
可溶性总
糖含量(%)
3.2
3.4
3.6
3.8
3.7
注:各组之间细胞呼吸强度基本相同。
(1)该实验的自变量是　　　　,设置以砂糖橘为砧木的这一组的目的是进行　　　　。 
(2)假设各砧木上砂糖橘的呼吸作用强度相同,根据表格数据,砂糖橘生长的最适砧木是　　　　,请叙述判断依据:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)与以香橙为砧木相比,以宜昌橙为砧木的砂糖橘的气孔导度较小,但胞间CO2浓度较大,请叙述其主要原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)研究者认为,砂糖橘的总叶绿素含量分别在以枳壳、宜昌橙为砧木时达到最多、最少,但砂糖橘中的遗传物质并未改变。请在上述实验基础上,选择合适的砧木材料,设计实验来验证上述观点。请写出实验思路及预期实验结果:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)砧木类型　对照(或空白对照)　
(2)香橙　净光合作用速率和可溶性总糖含量均最高　(3)以宜昌橙为砧木的砂糖橘净光合速率低,CO2吸收利用的少,故胞间CO2积累的多　(4)实验思路:取若干生长状况相似的砂糖橘茎段,分为甲乙两组;分别从以枳壳、宜昌橙为砧木的砂糖橘上取枝芽,作为接穗分别嫁接到砂糖橘砧木上;在相同且适宜环境下培养一段时间并检测、比较总叶绿素含量。预期结果:甲乙两组总叶绿素含量基本一致
解析　(1)本实验的目的是探究不同砧木对砂糖橘的光合作用指标和含糖量的影响,因此实验的自变量是砧木类型,设置以砂糖橘为砧木的目的是作为空白对照,与其他砧木作对照。(2)如果各砧木上砂糖橘的呼吸作用强度相同,对比表中数据可知,以香橙作为砧木的砂糖橘的净光合作用速率和可溶性总糖含量均最高,可作为砂糖橘生长的最适砧木。(3)与以香橙为砧木相比,以宜昌橙为砧木的砂糖橘的气孔导度较小,但胞间CO2浓度较大,对比表中数据可知,以宜昌橙为砧木的砂糖橘净光合速率低,CO2吸收利用的少,故胞间CO2积累的多。(4)为验证题述假设,设计实验如下:分别从以枳壳、宜昌橙为砧木的砂糖橘上取枝芽,作为接穗分别嫁接到砂糖橘砧木上,在相同且适宜的环境下培养一段时间并检测、比较总叶绿素含量,从而得出相应的结论。针对题述推测,相应的实验结果应该为甲、乙两组枝条长出的叶片中总叶绿素含量基本一致。
C组
简单情境
1.植物叶片气孔的关闭(2022扬州中学3月月考,4)植物叶片的气孔开闭与含叶绿体的保卫细胞的渗透压有关,保卫细胞吸水时气孔张开,失水时气孔关闭。相关叙述正确的是(　　)
A.保卫细胞的叶绿体中的ATP白天产生,在夜间消耗
B.保卫细胞失水和吸水的过程中,水分子均可进出细胞
C.夏季中午气孔导度下降导致叶片光合速率下降,对植物生长不利
D.保卫细胞是高度分化的细胞,失去了分裂能力和全能性
答案　B　ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,生命活动每时每刻都在进行,故ATP的产生和消耗也每时每刻进行,A错误。细胞失水和吸水是一个动态过程,既有水分子进细胞,又有水分子出细胞,当进入细胞的水分子数小于出细胞的水分子数时,细胞表现为失水;当进入细胞的水分子数大于出细胞的水分子数时,细胞表现为吸水,B正确。夏季中午气温过高,导致蒸腾作用过强,为降低蒸腾作用(减少水分的散失),植物通过关闭部分气孔,保存水分,对植物生长有利,C错误。保卫细胞是高度分化的细胞,失去了分裂能力,但仍具有全能性,D错误。
复杂情境
2.非自然固碳与淀粉合成(2022江苏押题卷1,12)淀粉通常由农作物通过光合作用固定二氧化碳产生。自然界的淀粉合成与积累,涉及60余步生化反应以及复杂的生理调控。2021年9月24日,中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和带领团队采用一种类似“搭积木”的方式,设计、构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径,在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。该途径包含了来自动物、植物、微生物等31种不同物种的62个生物酶催化剂。以下有关说法不正确的是(多选)(　　)
A.构成淀粉的元素只有C、H、O三种
B.该技术的11步反应是将自然界的60多步删减得到的
C.该技术之所以能高效地合成淀粉主要是因为科学家设计合成了全新的更加高效的酶
D.该技术可能的机制:首先把二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇,然后将还原的甲醇转换成为三碳,然后是将三碳合成六碳,最后再将六碳聚合成为淀粉
答案　BC　淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的多糖,其元素组成只有C、H、O三种,A正确;结合题意“自然界的淀粉合成与积累,涉及60余步生化反应以及复杂的生理调控”及“设计、构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径”可知,故该技术不是将自然界的60多步删减得到的,B错误;据题干信息“该途径包含了来自动物、植物、微生物等31种不同物种的62个生物酶催化剂”可知,该技术中的酶来自自然界中的不同生物,C错误;该技术首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成过程,推测该技术可能的机制:首先把二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇,然后将还原的甲醇转换成为三碳,然后是将三碳合成六碳,最后再将六碳聚合成为淀粉,D正确。
3.沉水植物与环境因子的关系探究(2022苏、锡、常、镇调研二,20)研究金鱼藻等沉水植物对水环境的适应性特征及其生长与环境因子的关系,将有利于人类更好地利用沉水植物。请分析并回答下列问题:
(1)图1是金鱼藻叶片横切局部图。在长期水环境的选择作用下,金鱼藻形成了许多适应性特征:叶片细裂成丝状,增加了　　　　　　　　　　　　　　　　;叶片结构中有　　　　　　　　　,增加了叶片中气体的含量而使其易在水中舒展,有利于接受光照;表皮细胞中含有　　　　,使表皮细胞具备了进行光合作用的能力。 

图1

图2
(2)某实验小组利用金鱼藻探究光照强度对光合作用的影响,部分实验装置如图2所示。材料用具包括金鱼藻、玻璃棒、量筒、20W LED台灯、弯曲的玻璃喷管(尖端可匀速喷出气泡)、CO2缓冲液、清水等。实验步骤如下:
①剪取2~4根金鱼藻,将切口端部分插入玻璃喷管,并固定在玻璃棒上。
②将图2装置放入量筒中,注意将玻璃喷管的尖端朝　　(填“上”或“下”),且全部浸没在水中。 
③将上述装置按一定距离放置在20W LED台灯前。
④打开灯的电源开关。
⑤计数一分钟内　。 
⑥按一定值(如10 cm)调整光源的距离,重复③~⑤步骤至少3次。
⑦设计记录实验结果的表格:
上述步骤中,金鱼藻的切口插到玻璃喷管上有利于　　　　,玻璃喷管不能过于弯曲的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)研究发现,部分水生植物在夜间吸收CO2并转变为有机酸,白天将这些有机酸运输到叶绿体,释放出CO2,这种CO2固定方式的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)光合作用面积和气体的吸收面积　通气组织、气腔　叶绿体　(2)②上　⑤从玻璃喷管中冒出的气泡数量(不可只答“气泡数量”)
⑦不同光照强度下金鱼藻每分钟产生的气泡数
距离/cm
5
15
25
35
平均气泡数/个





收集气体(并计数气泡)　避免气体聚集在管口而不喷出(表达出“不利于气泡冒出”的意思即可)　(3)白天水生植物对CO2的竞争激烈,夜晚水体中含有丰富的CO2,有利于其获得更多CO2进行光合作用
解析　(1)根据题干信息可知,金鱼藻属于沉水植物,在长期水环境的选择作用下,金鱼藻形成了许多适应性特征,其叶片细裂成丝状,这增加了金鱼藻细胞与水的接触面积,有利于其从水体中吸收CO2等物质,也增加了光合作用面积,有利于光合作用的进行。分析图1可知,叶片结构中有气腔和通气组织,增加了叶片中气体的含量而使其易在水中舒展,有利于接受光照;光合作用的场所是叶绿体,从图1中可以看出表皮细胞中含有叶绿体,使表皮细胞具备了进行光合作用的能力。(2)根据题中信息可知,本实验的目的是利用金鱼藻探究光照强度对光合作用的影响,因此自变量是光照强度,因变量是光合作用速率(可用从玻璃喷管中冒出的气泡数量来表示)。由此分析实验步骤,②将图2装置放入量筒中,将玻璃喷管的尖端朝上放置,且全部浸没在水中。⑤计数一分钟内从玻璃喷管中冒出的气泡数量。⑦设计记录实验结果的表格时注意要具有表格标题、自变量、因变量,具体见答案。金鱼藻的切口插到玻璃喷管上有利于收集气体并计数气泡,玻璃喷管不能过于弯曲的原因是避免气体聚集在管口而不喷出。(3)白天水生植物对CO2的竞争激烈,夜晚水体中含有丰富的CO2,因此部分水生植物在夜间吸收CO2并转变为有机酸,白天将这些有机酸运输到叶绿体,释放出CO2,有利于其白天获得更多的CO2进行光合作用。
4.盐胁迫与植物的光合作用(2022扬州中学4月考,20)黄秋葵具有抗氧化、抗疲劳等保健效果,是一种保健型蔬菜,且具有一定的耐盐性。为揭示黄秋葵对盐胁迫的适应机理,科研人员用无土栽培培养液稀释海水后连续浇灌黄秋葵幼苗7天,探究海水胁迫对黄秋葵光合作用的影响,结果如图1、图2。请回答下列问题:

图1

图2
(1)本实验是在植物培养室中进行的,实验过程中除调节海水浓度外,温度和CO2浓度等条件应处于　　　　　　　　的状态,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　。对照组的黄秋葵幼苗处理是　　　　　　　　　　。 
(2)图1中,净光合速率可用单位时间内单位叶面积上　　　表示。当海水浓度等于50%时,黄秋葵叶肉细胞光合作用产生的有机物总量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用消耗的有机物总量。 
(3)图2中,可用　　　　提取光合色素,再用可见分光光度计测定各种色素的含量并计算叶绿素a+b和叶绿素a/b的值。当海水浓度大于20%后,海水胁迫对叶绿素a合成的影响比叶绿素b　　　　,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)植物受到盐胁迫时产生的活性氧增加,高浓度的活性氧对植物具有毒害作用。超氧化物歧化酶(SOD)能清除活性氧,不同海水浓度下黄秋葵中SOD的活性如图3,说明低浓度海水处理下黄秋葵可通过　　　　　　　　　　　　,从而降低对自身的伤害。 

图3
(5)脯氨酸是植物叶片中主要的渗透调节物质之一,则一定浓度的海水胁迫能使黄秋葵细胞中脯氨酸的含量　　　　,从而减少对细胞的损伤。 
(6)根据本研究,低浓度海水(0%~20%)胁迫下,黄秋葵仍能生长的原因有 
　。 
答案　(1)相同且适宜　避免无关变量对实验结果产生干扰,使实验结果更准确　每天浇灌等量的不含海水的无土栽培培养液　(2)CO2吸收量(或O2释放量或光合作用积累的有机物的量)　大于　(3)无水乙醇(或有机溶剂)　大　叶绿素a+b的降幅明显,且叶绿素a/b的值同时降低　(4)提高SOD活性,以更好地清除活性氧　(5)增加　(6)低浓度海水(0%~20%)的胁迫下,黄秋葵能保持较高的叶绿素含量和净光合速率,SOD的活性增加,脯氨酸含量增加等
解析　(1)据题图分析可知,该实验的自变量为海水浓度,因变量为净光合速率和叶绿素含量,其余如温度和CO2浓度均为无关变量,各组无关变量应保持相同且适宜,目的是避免无关变量对实验结果产生干扰,使实验结果更准确;实验设计应遵循对照原则和单一变量原则,实验组是不同的海水浓度处理,则对照组应为每天浇灌等量的不含海水的无土栽培培养液。(2)净光合速率可用单位时间内单位叶面积上光合作用吸收的CO2量、释放的O2量或积累的有机物的量来表示;据图1可知,当海水浓度等于50%时,黄秋葵的净光合速率稍大于0,说明此时整株植物的光合速率大于呼吸速率,由于植物体内还存在不能进行光合作用的细胞,故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,即叶肉细胞光合作用产生的有机物总量大于呼吸作用消耗的有机物总量。(3)因光合色素易溶于有机溶剂,故可用无水乙醇提取光合色素;据图2可知,当海水浓度大于20%后,叶绿素a+b的降幅明显,且叶绿素a/b的值同时降低,故可推知海水胁迫对叶绿素a合成的影响比叶绿素b大。(4)据图3可知,在低浓度(0%~20%)海水盐度时,黄秋葵的SOD活性随浓度升高而增多,结合题意“超氧化物歧化酶(SOD)能清除活性氧”可知,低浓度海水处理下黄秋葵可通过提高SOD活性,以更好地清除活性氧,从而降低对自身的伤害。(5)一定浓度的海水胁迫会造成细胞渗透失水,而脯氨酸是植物叶片中主要的渗透调节物质之一,故一定浓度的海水胁迫能使黄秋葵细胞中脯氨酸的含量增加,从而减少对细胞的损伤。(6)结合上述分析可推测,低浓度海水(0%~20%)胁迫下,黄秋葵通过保持较高的叶绿素含量和净光合速率、增加SOD的活性、增加脯氨酸含量等途径抵抗盐胁迫,进而使其仍能生长。
5.光系统Ⅰ和光系统Ⅱ(2022南通通州期末,20)铜绿微囊藻是造成水华现象最主要的一种蓝细菌。研究者尝试用中草药黄连提取物——小檗碱来抑制铜绿微囊藻的生长。
(1)在铜绿微囊藻培养液中添加4 mg/L小檗碱,分别在正常光照和黑暗条件下培养。每24 h取样测定培养液中的藻细胞密度,得到的曲线如图。

图甲

图乙
根据实验结果,研究者推断小檗碱对铜绿微囊藻的生长具有抑制作用,且主要抑制其光合作用。甲、乙两图中表示光照条件的是　　　　图。铜绿微囊藻在一定温度(60 ℃)内水浴加热后,计数结果会变得更加准确,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)为进一步探究小檗碱抑制铜绿微囊藻光合作用的原因,研究者测定了正常光照条件下,加入小檗碱的铜绿微囊藻光合色素含量,发现与对照组差异不显著。说明　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)测定铜绿微囊藻的全链电子传递活性、PSⅡ和PSⅠ电子传递活性,结果见表。结果表明,小檗碱抑制铜绿微囊藻光合作用的主要作用位点位于　　　　。 
小檗碱浓
度(mg/L)
光合电子传递活性
(μmolO2·mg Chla-1· h-1)
全链
PSⅡ
PSⅠ
0
132.63
248.06
62.75
0.5
108.53
103.85
69.23

(4)真核藻类的光反应主要在光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)内进行,结构如图所示。这两个光系统协同完成受光激发推动的高能电子从　　　　向　　　　的传递,能使类囊体膜内外建立质子(H+)梯度,质子(H+)穿过膜上ATP合成酶复合体的方式为　　　　　　。最终光反应形成的　　　　　　用于暗反应中C3的还原。 

(5)实验表明,小檗碱无法对真核藻类的光合作用发挥抑制效应。从细胞结构的角度分析,小檗碱对真核藻类无效的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)乙　铜绿微囊藻群体逐渐解体成为单细胞　(2)小檗碱不抑制光合色素的合成(答不促进分解的角度也可)　(3)PSⅡ　(4)H2O　NADP+　协助扩散　ATP和NADPH　(5)真核藻类具有叶绿体结构,小檗碱无法通过叶绿体膜
解析　(1)蓝细菌为自养型生物,可进行光合作用,由于小檗碱对铜绿微囊藻的生长具有抑制作用,因此在光照条件下,没有添加小檗碱的培养液中,铜绿微囊藻的数量将增加,而添加了小檗碱的培养液中,铜绿微囊藻的数量增长受到抑制,两图中表示光照条件的应是乙图。铜绿微囊藻在一定温度(60 ℃)内水浴加热后,铜绿微囊藻群体逐渐解体成为单细胞,计数结果会变得更加准确。(2)加入小檗碱的铜绿微囊藻光合色素含量与对照组差异不显著,说明小檗碱不抑制光合色素的合成。(3)根据表格中的数据可知,加入小檗碱后,PSⅠ传递活性升高,而PSⅡ传递活性大幅降低,因此小檗碱抑制铜绿微囊藻光合作用的主要作用位点位于PSⅡ。(4)由题图可知,真核藻类的光反应主要在光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)内进行,这两个光系统协同完成受光激发推动的高能电子从H2O向NADP+的传递,能使类囊体膜内外建立质子(H+)梯度,质子(H+)穿过膜上ATP合成酶复合体不需要消耗能量,为协助扩散。最终光反应形成的ATP和NADPH用于暗反应中C3的还原。(5)小檗碱可以抑制PSⅡ,但无法直接作用于真核生物,分析真核生物的细胞结构,可能的原因是真核藻类具有叶绿体结构,小檗碱无法通过叶绿体膜。
D组
简单情境
1.干旱胁迫对净光合速率等的影响(2022烟台一模,21)为研究新疆大叶苜蓿的抗旱机制,科研人员设置正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(T1)和重度干旱胁迫(T2)三组盆栽控水实验,干旱处理7天后复水,测量新疆大叶苜蓿光合作用相关指标,结果如图所示。

图1

图2

图3
(1)根据图示信息可知,干旱胁迫对新疆大叶苜蓿净光合速率的影响是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)气孔导度越大说明气孔开放程度越大,干旱胁迫可导致气孔导度下降,影响光合作用中　　　　　　　　的生成进而影响光反应速率。干旱及降雨是农业生产上常见的现象,根据实验结果可知,新疆大叶苜蓿的抗旱性　　　　(填“较强”或“较弱”),其机理是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)干旱胁迫会激发细胞产生活性氧(ROS)从而破坏生物膜结构,据此分析,T2组复水5 d后净光合速率仍然较低,推测其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)干旱胁迫可降低净光合速率,且胁迫程度越大降低越多　(2)NADP+、ADP(和Pi)　较强　干旱复水后气孔导度和叶绿素含量均能快速升高　(3)重度胁迫下,叶绿体类囊体膜等相关结构可能遭到破坏
解析　(1)分析图1可知,干旱胁迫下,植物的净光合速率降低,且重度干旱胁迫下比轻度干旱胁迫下的净光合速率还低。(2)气孔导度下降,影响CO2的供应,进而影响C3的合成,C3的含量会影响C3的还原过程,进而影响NADP+、ADP(和Pi)的生成。分析图2和图3的实验结果可知,干旱复水后气孔导度和叶绿素含量均能快速升高,说明新疆大叶苜蓿的抗旱性较强。(3)干旱胁迫会激发细胞产生活性氧(ROS)从而破坏生物膜结构,由此推测重度胁迫下,叶绿体类囊体膜等相关结构可能遭到破坏,导致T2组复水5 d后净光合速率仍然较低。
知识归纳　影响光合作用的环境因素有很多,光照强度通过影响光反应阶段来影响光合作用;二氧化碳浓度通过影响暗反应阶段来影响光合作用;温度通过影响酶的活性来影响光合作用;水是光合作用的原料之一,水的含量也会影响光合作用。
2.CO2浓度对光合速率的影响(2022潍坊二模,21)温室效应引起的气候变化对植物的生长发育会产生显著影响。研究人员以大豆、花生和棉花为实验材料,分别进行三种处理(其他条件均相同且适宜):甲组提供m浓度(大气浓度)的CO2;乙组提供2m(浓度加倍)浓度的CO2;丙组先在2m浓度下培养60天,再转至m浓度下培养7天。然后测定光合作用速率,其相对值(μmol·m-2·s-1)如表所示:

甲组
乙组
丙组
大豆
23
36
16
花生
22
34
17
棉花
24
34
18

(1)上述实验的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为保证实验结果准确,甲、乙两组的培养时间应为　　　　。 
(2)研究表明,长时期高CO2环境会导致上述作物体内相关酶和气孔的响应发生适应性改变。从酶的角度推测,乙组与甲组相比光合速率并没有随CO2浓度倍增而加倍的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。从气孔的角度推测,丙组的光合速率比甲组还低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)CO2是主要的温室气体,我国政府在第七十五届联合国大会上提出:“……努力争取2060年前实现碳中和”。碳中和是指实现CO2的排放和吸收正负抵消,从而使大气CO2含量保持稳定。要实现这一目标,一方面要节能减排,另一方面应大力开展　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)研究CO2浓度对三种(不同种)植物光合作用速率的影响　67天　(2)长时间2m浓度的CO2环境使作物体内固定CO2酶的数量(或活性)下降　长时间2m浓度的CO2环境使部分气孔关闭,恢复m浓度的CO2环境时,关闭的气孔未能及时开启　(3)植树造林　大气CO2的吸收主要是通过植物的光合作用实现的
解析　(1)实验的目的是研究CO2浓度对三种植物光合速率的影响;相对于甲组,乙组的CO2浓度加倍,丙组为两种浓度的混合培养,而时间是无关变量,因此应保证培养时间一致,三组均为67天。(2)长时间2m浓度的CO2环境使作物体内固定CO2酶的数量(或活性)下降,因此即使增加CO2浓度,光合速率也不会随CO2浓度的倍增而倍增;长时间2m浓度的CO2环境使部分气孔关闭,恢复m浓度的CO2环境时,关闭的气孔未能及时开启,因此丙组的光合速率比一直是m浓度的甲组的光合速率低。(3)碳中和是指实现CO2的排放和吸收正负抵消,节能减排是实现CO2减排的措施之一,而为了实现CO2吸收增多,可以大力开展植树造林,利用植物的光合作用固定CO2,使大气中的CO2含量下降。
复杂情境
3.CO2浓缩机制(2022德州二模,21)小球藻具有CO2浓缩机制(CCM),可利用细胞膜上的HCO3-蛋白(ictB)将海水中的HCO3-转运进细胞,在碳酸酐酶(CA)作用下HCO3-和H+反应生成CO2,使细胞内的CO2浓度远高于海水。为研究不同光照强度和CO2浓度对CCM的影响,科研人员将培养在海水中的小球藻分别置于低光低CO2(LL)、低光高CO2(LH)、高光低CO2(HL)、高光高CO2(HH)四种条件下培养,测定结果如图所示。

图1

图2
(1)CO2通过　　　　　　的方式进入小球藻细胞。CO2被固定的过程发生在　　　　　　　　(填“细胞质基质”“叶绿体基质”或“叶绿体基粒”)。 
(2)据图1可知,影响海水中小球藻生长的主要因素是　　　　　　。综合分析图1和图2可知,HL条件下CA酶活性升高,其意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)随着培养时间的延长,培养液pH达到稳定时的pH称为pH补偿点。分析图2结果可知,HL组的pH补偿点　　　　(填“最高”或“最低”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)植物的CO2补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。为提高水稻的光合效率,将ictB基因和CA基因导入水稻,预期得到的转基因水稻CO2补偿点比正常水稻要　　　　(填“高”或“低”)。 
答案　(1)主动运输　叶绿体基质　(2)光照强度　使细胞在低浓度CO2条件下,能通过CA催化分解HCO3-,得到更多的CO2用于光合作用　(3)最高　HL组胞外CA活性最高,H+与HCO3-反应生成CO2被小球藻吸收利用较多,导致培养液中H+浓度下降最快,pH最高　(4)低
解析　(1)小球藻细胞内的CO2浓度远高于海水,故二氧化碳进入小球藻细胞的方式是主动运输。CO2被固定的过程是暗反应阶段发生的反应之一,场所是在叶绿体基质。(2)分析图1的曲线结果发现高光低CO2(HL)、高光高CO2(HH)这两组的小球藻细胞密度明显高于低光低CO2(LL)、低光高CO2(LH)两组,这说明光照强度相较于二氧化碳浓度来说对小球藻的生长影响更大。由于CA可以促进HCO3-和H+反应生成CO2,分析题图可以推测HL条件下CA酶活性升高,可以使细胞在低浓度CO2条件下,能通过CA催化HCO3-与H+反应,得到更多的CO2用于光合作用。(3)分析图2,HL组胞外CA活性最高,因此H+与HCO3-反应生成CO2被小球藻吸收利用较多,导致培养液中H+浓度下降最快,pH最高。(4)水稻转入ictB基因后,会表达出ictB,将水中的HCO3-转运进细胞,而CA又可以催化HCO3-和H+反应生成CO2,所以转基因水稻能在环境CO2浓度更低的情况下,胞内CO2浓度就达到了CO2补偿点。
名师点睛　细胞内的CO2浓度远高于海水,且细胞膜上有转运蛋白(ictB),说明CO2溶于水中形成的HCO3-离子是通过主动运输进入细胞的,进入细胞中的HCO3-在胞内又转化为CO2。
E组
复杂情境
1.光合作用与HCHO(2022天津河北一模,15)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一,严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病,室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用,具体过程如图所示(其中RU5P和HU6P是中间产物)。

图1
(1)追踪并探明循环Ⅱ中甲醛的碳同化路径,可采用的方法是　　　　　　。推测细胞同化甲醛(HCHO)的场所应是　　　　　　。 
(2)甲醛在被常春藤吸收利用的同时,也会对常春藤的生长产生一定的影响,为此研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。如表是常春藤在不同浓度甲醛胁迫下测得的可溶性糖的含量。甲醛脱氢酶(FALDH)是甲醛代谢过程中的关键酶,图2表示不同甲醛浓度下,该酶的活性相对值,图3是不同甲醛浓度下气孔导度(气孔的开放程度)的相对值。

组别
样品
0天
第1天
第2天
第3天
第4天
①
1个单位甲醛浓度的培养液
2271
2658
2811
3271
3425
②
2个单位甲醛浓度的培养液
2271
2415
2936
2789
1840
③
不含甲醛的培养液
2271
2311
2399
2462
2529


图2

图3
a.表中的对照组是　　　　　(①②③)。 
b.常春藤在甲醛胁迫下气孔开放程度下降的生理意义是　　　　　　　　　。 
(3)1个单位甲醛浓度下,常春藤气孔开放程度下降,可溶性糖的含量增加,综合上述信息,下列分析正确的是(　　)
A.可溶性糖含量增加引起气孔开放度下降
B.1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强
C.气孔开放度下降,导致光反应产物积累
D.甲醛代谢过程中能产生CO2用于光合作用
(4)综合分析表、图2和图3的信息,写出在甲醛胁迫下,常春藤的抗逆途径是　。 
答案　(1)同位素示踪　叶绿体基质　(2)③　可以减少空气中的甲醛进入植物体内　(3)ABD　(4)植物通过降低气孔的开放程度,减少甲醛的吸收,同时FALDH酶的活性提高,增强对甲醛的代谢能力,起到抗逆作用
解析　(1)同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。追踪并探明循环Ⅱ中甲醛的碳同化路径,可采用的方法是同位素示踪法;据图可知,细胞同化甲醛(HCHO)是在叶绿体基质中进行的。(2)据图、表分析可知,表中实验的自变量是不同浓度的甲醛和处理时间,因变量是可溶性糖含量,图中因变量为甲醛脱氢酶(FALDH)的活性和气孔导度,故表中第③组(不含甲醛的培养液)为对照组。据图3分析可知,随着甲醛浓度增加,气孔导度逐渐降低,可以减少空气中的甲醛进入植物体内。(3)可溶性糖含量增加可使保卫细胞失水,引起气孔开放度产生速率下降,A正确;根据图2可知,1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强,B正确;气孔开放度下降,CO2可能供应不足,使暗反应速率降低,进而会导致光合产物产生速率下降,C错误;1个单位甲醛浓度下,甲醛经过图1过程可以产生CO2用于光合作用,D正确。(4)据图、表分析可知,在甲醛胁迫下,常春藤一方面通过降低气孔的开放程度,来减少甲醛的吸收;另一方面,在降低气孔开放程度的同时,提高FALDH酶的活性,增强对甲醛的代谢能力,起到抗逆作用。
2.光合作用与作物种植(2022天津河西一模,13)辣椒是我国栽培面积最大的蔬菜作物之一。某农业研究所对其生长规律进行了相应的研究,图甲表示植物叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸的部分过程,其中三碳化合物和五碳化合物在不同代谢过程中表示不同的化合物:

图甲

图乙
(1)图甲中属于有氧呼吸过程的有　　　　　　　　(填标号)。 
(2)图甲中②⑤过程为图乙的生化反应提供　　　　　　　(填物质)。 
(3)由图乙可知,PSⅡ的生理功能具有吸收并转化光能、　　　　　　等。 
(4)研究表明试剂2,4-二硝基苯酚的使用会使图乙生物膜对H+的通透性增大,从而破坏H+跨膜梯度。因此,当2,4-二硝基苯酚作用于图乙生物膜时,导致ATP产生量　。 
(5)某校研究小组在外界光照强度与温度适宜的基础上,将长势状况良好的盆栽油菜植株罩上透明玻璃罩,再将远红CO2检测仪与计算机相连记录实验数据。图丙曲线表示该油菜一昼夜CO2浓度的变化。

图丙
①据图判断油菜植株的光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段为　。 
②油菜植株一昼夜有机物总量　　　　　　(“增加”、“不变”或“减小”)。 
答案　(1)①③　(2)ADP、Pi、NADP+　(3)催化水的分解　(4)减少　(5)①6时~18时　②增加
解析　分析题图甲,①表示葡萄糖分解为丙酮酸的过程,②表示暗反应中C3还原成有机物的过程,⑤表示C3还原成C5的过程,④表示暗反应中CO2的固定过程,③表示丙酮酸产生CO2过程。图乙为光反应过程。(1)由分析可知,图甲中属于有氧呼吸过程的是①③。(2)图甲中②⑤过程为C3的还原,此过程可以为图乙中的光反应提供ADP、Pi和NADP+。(3)由图乙可知,PS Ⅱ中发生了水的光解,并将吸收的光能转化为电能的形式传递,因此其生理功能有吸收并转化光能、催化水的分解。(4)根据图乙显示,运输H+的方式是协助扩散,在跨膜H+浓度梯度的推动下合成ATP,当2,4-二硝基苯酚作用于图乙生物膜时,膜对H+的通透性增大,导致膜两侧的H+浓度梯度消除或减小,在其他条件不变时,则ADP与Pi形成ATP的速率减慢,ATP产生量减少。(5)①DH段CO2浓度一直降低,说明光合速率大于呼吸速率,故油菜植株的光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段为6时~18时。②由于I点比A点低,装置中的CO2浓度降低,一昼夜中植株有机物有积累,因此油菜植株一昼夜有机物总量增加。
3.莲藕突变体(2022天津河东一模,14)莲藕是广泛用于观赏和食用的植物,研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体,其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在25 ℃时,不同光照强度下该突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B分别表示某光照强度下该突变体与普通莲藕的气孔导度(单位时间进入叶片单位面积的CO2量)和胞间CO2浓度。请分析回答下列问题:

图1

图2
(1)莲藕极易褐变,这是由细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的。将莲藕在开水中焯过后可减轻褐变程度,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)在2 000 μmol·m-2·s-1的光强下,突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕的高　　　%(保留一位小数)。 
(3)CO2被利用的场所是　　　　　,因为此处可以为CO2的固定提供　　　　　。据图2分析,　　　 (填“普通”或“突变体”)莲藕在单位时间内固定的CO2多,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)如图表示莲藕细胞的生物膜上发生的化学变化,其中含有叶绿素的是　　　　　。 


(5)提取普通莲藕叶绿体中的色素,用圆形滤纸层析分离色素,其装置如图3中甲所示,分离结果如图3中乙所示,①~④表示色素带。突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是　　　　　。(用序号表示) 

图3
答案　(1)高温下多酚氧化酶失去活性, 抑制了褐变过程　(2)23.5　(3)叶绿体基质　C5和酶　突变体　突变体的气孔导度大,进入叶片的CO2多,而胞间CO2浓度与普通莲藕相近,说明突变体的光合速率较高,能较快地消耗CO2　(4)B　(5)③④
解析　(1)由题可知,莲藕褐变是细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的,开水中焯过后褐变程度可减轻,说明多酚氧化酶在高温下失活。(2)实际光合速率=净光合速率+呼吸速率,所以突变体莲藕的实际光合速率为2+19=21(CO2μmol·m-2·s-1),普通莲藕的实际光合速率为2+15=17(CO2μmol·m-2·s-1),突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕的高(21-17)/17≈23.5%。(3)CO2被利用的场所是叶绿体基质,叶绿体基质可为CO2的固定提供酶和C5;由图2可知,突变体的气孔导度大,进入叶片的CO2多,而胞间CO2浓度与普通莲藕相近,说明突变体利用CO2的速率高于普通莲藕,即在单位时间内固定的CO2多。(4)叶绿体的类囊体薄膜上含有光合作用的色素,光合色素吸收的光能可将H2O分解为O2和H+,H+与NADP+结合形成NADPH。(5)光合色素的分离实验中,在层析液中溶解度大的色素扩散速度快,由题可知,突变体莲藕的叶绿素含量仅为普通莲藕的56%,而类胡萝卜素的扩散速度大于叶绿素,所以突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是③叶绿素a、④叶绿素b。
复杂陌生情境
4.碳纳米荧光材料(2022天津十二校联考一模,15)科研人员发现一种能提高光合作用效率的新型碳纳米荧光材料——碳点(CDs),它是一种良好的能量传递中间体,能吸收叶绿体利用率低的紫外光,并发射出和叶绿体吸收相匹配的光谱。用该碳点处理叶绿体后,能使光合作用效率提高2.8倍,其作用机理见图,图中字母A~D表示物质,请分析回答下列问题。

(1)PSⅡ(光系统Ⅱ)和PSⅠ(光系统Ⅰ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物,它们和ATP合成酶都排列在　　　　　上。 
(2)H2O在PSⅡ作用下被分解为O2和H+,其中一部分O2可扩散到　　　(填结构名称)参与反应,又生成H2O;H+　　　(“顺浓度”或“逆浓度”)梯度通过ATP合成酶驱动合成物质C;另一方面释放电子,电子最终传递给B,合成了A　　　　　　　。 
(3)碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的蓝紫光,增加图中物质　　　(填字母)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外,还可以上调Rubisco酶活性,Rubisco酶是催化图中过程②　　　　的关键酶,该酶活性的下降导致②速率下降,光反应产物A和C在细胞中的含量　　　　　。 
(4)强光会抑制叶片中的PSⅡ活性,产生光抑制,科研人员研究了2,4-表油菜素内酯(EBR)和细胞分裂素(6-BA)对黄瓜叶片光抑制的影响,PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)的下降能直接反映光抑制,结果见图1、图2。

图1　EBR处理

图2　6-BA处理
①图1中EBR能缓解光抑制的最适浓度是　　　mg·L-1。 
②与处理前相比,常温黑暗处理条件下不同浓度的EBR和6-BA对叶片PSⅡ活性的影响是　　　(填“促进”“抑制”或“无影响”)。 
③常温强光处理条件下,比较EBR和6-BA的处理结果,适宜浓度的　　　更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制。 
答案　(1)类囊体薄膜　(2)线粒体内膜　顺浓度　NADPH　(3)AC　CO2的固定　增加　(4)①0.01　②无影响　③EBR
解析　(1)由图可知,PS Ⅱ、PS Ⅰ和ATP合成酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)H2O在PS Ⅱ的作用下被分解为O2和H+,其中一部分O2可扩散到线粒体内膜参与反应,又生成H2O;在ATP合成酶的作用下,H+顺浓度梯度提供分子势能,促使D(ADP与Pi)形成C(ATP);另一方面释放电子(e-),电子最终传递给B(NADP+),合成A(NADPH)。(3)分析题图可知,碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的蓝紫光,使光反应速率加快,增加图中物质A(NADPH)和C(ATP)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质,还可以上调Rubisco酶活性,Rubisco酶是暗反应中CO2固定的关键酶,若该酶活性的下降导致②(CO2的固定)速率下降,则光反应产物A(NADPH)和C(ATP)在细胞中的含量增加。(4)①分析题图1可知,与对照组相比,在常温强光下,当EBR的浓度为0.01 mg·L-1时,Fv/Fm下降最少,故此浓度下最能缓解光抑制。②由题图1、2可知,与处理前相比,常温黑暗处理条件下,不同浓度的EBR和6-BA几乎没有改变PS Ⅱ的最大光化学效率,故对叶片PS Ⅱ活性无影响。③常温强光处理条件下,比较EBR和6-BA的处理结果可知,适宜浓度的EBR更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PS Ⅱ的光抑制。
F组
简单情境
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.叶绿素循环(2022重庆育才中学一模,9)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现,在适当遮光条件下,叶绿素a/叶绿素b的值会降低,以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。关于叶绿素的叙述,错误的是(　　)

A.该曲线的纵坐标为吸收光能的百分比
B.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
C.色素①可以吸收少量的红光用于光合作用
D.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,叶绿体中C3的量减少
答案　C　吸收光谱是以波长为横坐标,以吸收光能的百分比为纵坐标的曲线,A正确;适当遮光时,③/②的值会降低,推测③叶绿素a会部分转化为②叶绿素b,弱光下②(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用,B正确;色素①为类胡萝卜素,不能吸收红光,C错误;由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,光反应增强,短时间内C3还原增加,C3的生成不变,剩余C3减少,D正确。
2.能进行光合作用的动物(2022山西太原二模,6)在加拿大的盐碱滩有一种通体碧绿的软体动物——海兔,海兔能在取食藻类后,将其叶绿体保留在自己体内合成有机物。下列叙述错误的是(　　)
A.海兔与藻类的种间关系属于互利共生
B.直接或间接以海兔为食的生物可以属于消费者
C.海兔体内的叶绿素有可能会吸收并转化光能
D.绿色海兔的存在是长期自然选择的结果
答案　A　海兔取食藻类后,将其叶绿体保留在体内用于合成有机物,二者为捕食关系,A错误;直接或间接以海兔为食的生物可以属于消费者,B正确;海兔体内有完整的叶绿体,其内的叶绿素能吸收并转化光能,C正确;绿色海兔的存在是长期自然选择的结果,D正确。
复杂情境
3.人工合成淀粉(2022广东惠州一模,6)我国科学家模拟植物光合作用,设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线,流程如图所示。下列相关分析正确的是(　　)

A.①②过程与光反应的过程完全相同,③④过程与暗反应过程完全相同
B.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应
C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储藏于有机物中
D.步骤①需要催化剂,②③④既不需要催化剂也不需消耗能量
答案　C　过程①②包括H2O形成H2、O2,CO2与H2形成C3,模拟光反应和暗反应中CO2的固定,③④中C3逐步形成淀粉,模拟C3的还原,A错误;过程①中H2O利用电能形成H2和O2的反应过程较剧烈,过程②③④是在酶的催化下完成的,反应较温和,B错误;过程②③④中,甲醛逐步形成生物大分子淀粉,为吸能反应,需要酶和能量,D错误。
4.国家粮食安全大策略(2022安徽合肥一模,21)粮食安全是国家安全的一部分,中国有着上千年的农耕文明,在农业生产活动中积累了大量的实践经验和农业知识。请回答下列问题:
(1)垄作是重要的耕作方式,春季易旱、夏季易涝地区采用较普遍。垄作可以提高田间透光条件,使土壤受光面积增大,白昼吸热快,夜晚散热快。垄作促进光合作用、提高产量的原因有　　　　　　　　　　　　(写出两点)。 
(2)“追肥在雨前,一夜长一拳。”农耕者一般在雨前追化肥的因为是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。农作物在不同生长阶段需肥不同,一般在营养发育阶段施用氮肥较多,在生殖生长期需要磷肥等较多,据此推测,磷肥可以促进　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)“勤除草,谷粒饱。”农田杂草过多会与农作物竞争　　　　　　　　　　　　　　　降低产量。生长素类调节剂2,4-D等可以作为除草剂去除单子叶作物农田中的双子叶杂草,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)无土栽培可以有效解决农耕土地资源不足的困境。最早的水培法是将植物根系长期直接浸入培养液中,但植物根部易腐烂死亡,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)增大了光照面积;垄台有利于作物根系生长和对土壤中矿质元素的吸收;昼夜土温温差大,有利于光合产物积累　(2)肥料中的矿质元素需要溶解在水中以离子状态才能被植物的根系吸收　植物的开花率、结实率;促使植物正常生长发育,缩短果实的成熟所需时间　(3)阳光、二氧化碳、土壤中的矿质元素等　生长素具有较低浓度促进生长、过高浓度抑制生长的特点,双子叶植物比单子叶植物对生长素更敏感　(4)根部长期直接浸入培养液中,氧气缺乏,细胞进行无氧呼吸产生酒精,导致植物根部酒精中毒,出现腐烂死亡
解析　(1)垄作可以提高田间透光条件,使土壤受光面积增大,增大了光照面积;垄作的土壤有利于作物根系生长和对土壤中矿质元素的吸收;垄作白昼吸热快,夜晚散热快,有利于光合产物积累。(2)肥料中的矿质元素需要溶解在水中以离子状态才能被植物的根系吸收,因此农耕者一般在雨前追化肥。在生殖生长期需要磷肥等较多,据此推测,磷肥可以促进植物的开花率、结实率;促使植物正常生长发育,缩短果实的成熟所需时间。(3)农田杂草与农作物竞争阳光、二氧化碳以及土壤中的矿质元素等,使农作物的光合作用下降,从而降低产量。生长素的作用具有较低浓度促进生长、过高浓度抑制生长的特点,双子叶植物比单子叶植物对生长素更敏感,2,4-D等可以作为除草剂去除单子叶作物农田中的双子叶杂草。(4)根部长期直接浸入培养液中,氧气缺乏,根部细胞进行无氧呼吸产生酒精,导致植物根部酒精中毒,出现腐烂死亡。
复杂陌生情境
5.C4植物(2022 T8联考二模,21)20世纪60年代,科学家发现有些起源于热带的植物如甘蔗、玉米等,除了和其他C3植物一样具有卡尔文循环[固定CO2的初产物是三碳化合物(C3),简称C3途径]外,还存在另一条固定CO2的途径,固定CO2的初产物是四碳化合物(C4),简称C4途径,这种植物称为C4植物,其光合作用过程如图所示。研究发现C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍。请回答下列问题:

(1)在C4植物光合作用中,CO2中的碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(利用箭头符号表示),维管束鞘细胞内的CO2浓度比叶肉细胞内　　　(填“高”或“低”)。 
(2)甲、乙两种植物光合速率与CO2浓度的关系如图。请据图分析,植物　　　　更可能是C4植物,作出此判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)Rubisco是一种双功能酶,当CO2/O2的值高时,可催化C5固定CO2合成有机物;当CO2/O2的值低时,可催化C5结合O2发生氧化分解,消耗有机物,此过程称为光呼吸,结合题意分析,在炎热干旱环境中,C4植物的生长一般明显优于C3植物的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)水稻是世界上最重要的粮食作物。目前,科学家正在研究如何利用转基因技术将“C4途径”转移到水稻中去,这项研究的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)CO2→草酰乙酸(C4)→苹果酸(C4)→CO2→C3→(CH2O)　高　(2)乙　在CO2浓度较低的条件下,植物乙的光合速率明显高于植物甲(或植物乙的二氧化碳补偿点更低/植物乙利用低浓度二氧化碳的效率更高)　(3)在炎热干旱环境中,植物部分气孔关闭,导致二氧化碳供应减少,C4植物中的PEP羧化酶活性高,能提高维管束鞘细胞内CO2浓度,促进光合作用,抑制光呼吸,从而增加有机物的积累量,使植物快速生长　(4)提高粮食产量/增强水稻抗逆性/增强水稻抗旱性/减弱水稻对水的依赖性
解析　(1)C4植物叶肉细胞中,在PEP羧化酶的催化作用下,CO2首先被磷酸烯醇式丙酮酸固定,形成C4,C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中,释放出CO2进入卡尔文循环,最终形成(CH2O)。C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍,叶肉细胞中的CO2的浓度很低时可被PEP羧化酶固定成C4,再进入维管束鞘细胞,释放CO2,使维管束鞘细胞内的CO2浓度升高到可被Rubisco固定的水平(该过程可看作CO2的浓缩)。(2)C4植物叶肉细胞中有PEP羧化酶,而C3植物没有,所以C4植物对CO2的亲和力更强,能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用。(3)在炎热干旱环境中,植物部分气孔关闭,导致二氧化碳供应减少,C4植物中的PEP羧化酶活性高,能提高维管束鞘细胞内的CO2浓度,促进光合作用,抑制光呼吸,从而增加有机物的积累量,使植物快速生长,故在炎热干旱环境中,C4植物的生长一般明显优于C3植物。(4)强光照、高温、干旱条件会导致植物气孔开放程度降低,细胞中CO2浓度较低,C4途径的存在可以浓缩CO2,保证光合作用的正常进行,利用转基因技术将“C4途径”转移到水稻中去,可提高粮食产量,增强水稻抗逆性,解决世界粮食短缺问题。
6.景天酸代谢途径(2022辽宁沈阳一模,21)菠萝同化CO2的方式比较特殊:夜间气孔开放,吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用,以适应其生活环境。其部分代谢途径如图所示。回答下列问题。

(1)白天菠萝叶肉细胞产生ATP的场所有　　　　　　　　,参与①过程的CO2来源于　　　　　　　　过程。 
(2)图中所示物质参与CO2固定的是　　　　　　　,推测甲是　　　　;甲还可以通过细胞呼吸的　　　　　　　　过程产生。 
(3)能为②过程提供能量的物质是在叶绿体　　　　上产生的　　　　　　　　。 
(4)如果白天适当提高环境中的CO2浓度,菠萝的光合作用速率变化是　　　　　　(填“增加”或“降低”或“基本不变”),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)研究发现,植物的Rubisco在CO2浓度较高时能催化RuBP与CO2反应;当O2浓度较高时却催化RuBP与O2反应。在较高CO2浓度环境中,Rubisco所催化反应的产物是　　　　。由此推测适当　　　　(填“提高”或“降低”)O2/CO2值可以提高农作物光合作用速率。 
答案　(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体　苹果酸脱羧作用和细胞呼吸　(2)PEP和RuBP　丙酮酸　葡萄糖分解(或第一阶段)　(3)类囊体薄膜　NADPH、ATP　(4)基本不变　白天菠萝气孔关闭,不从外界环境中吸收CO2(合理即可)　(5)C3　降低
解析　(1)白天菠萝叶肉细胞可进行呼吸作用和光合作用,故产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体。图中①为CO2的固定,其中的CO2来自苹果酸脱羧作用和细胞呼吸。(2)菠萝叶肉细胞中CO2的固定分两个阶段,一是细胞质基质中PEP+CO2 OAA 苹果酸,二是叶绿体内CO2+RuBP C3,所以参与CO2固定的是PEP和RuBP。甲可以进入线粒体中被分解,所以甲是丙酮酸,丙酮酸还可以通过细胞呼吸第一阶段(葡萄糖分解)过程产生。(3)②是C3的还原过程,需要光反应产生的NADPH和ATP提供能量,这两种物质都是在叶绿体类囊体薄膜上进行的。(4)菠萝白天气孔关闭,不从外界环境中吸收CO2,若白天提高外界CO2的浓度,其光合作用速率基本不变。(5)在较高CO2浓度环境中,Rubisco能催化RuBP与CO2反应,这是CO2的固定阶段,产物是C3,适当降低O2/CO2值可以减少RuBP和O2结合,更多的RuBP与CO2反应,能提高农作物光合作用速率。
知识拓展　景天酸代谢途径
　　景天科植物中,叶肉细胞夜间气孔打开,通过气孔吸收CO2,并把CO2经一系列反应合成苹果酸,储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中的苹果酸可以运送至细胞质基质,经过反应产生CO2,进而参与卡尔文循环,形成淀粉等,这种代谢类型称为景天酸代谢途径。