还剩30页未读，
继续阅读
所属成套资源：2025版高考生物一轮复习真题精练多份
成套系列资料，整套一键下载
2025版高考生物一轮复习真题精练第三章细胞的能量供应和利用第10练光合作用与能量转化课件
展开
这是一份2025版高考生物一轮复习真题精练第三章细胞的能量供应和利用第10练光合作用与能量转化课件，共38页。
1[2021湖南·7,2分,难度★★☆☆☆]绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
【解析】 绿色植物在光下可进行光合作用,弱光条件下植物没有O2的释放,此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度,A项错误;在光合作用的暗反应阶段,CO2首先和C5结合形成C3,C3在NADPH和ATP的作用下被还原,B项正确;植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长,若剪掉部分花穗,光合产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C项正确;合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2,增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐,二者均能提高农作物的光合作用强度,D项正确。
2[2020天津·5,4分,难度★★★☆☆]研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴,从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2 参与CO2 固定与还原D.与叶绿体相比,该反应体系不含光合作用色素
【解析】 题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸”说明,乙醇酸是在暗反应中合成的,合成场所相当于叶绿体基质,A正确;该反应体系既能在类囊体上进行光反应,又能利用酶等物质进行暗反应,因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等,B错误;类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP,光反应产生的O2不参与暗反应,C错误;该反应体系中有类囊体,在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原,说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素,D错误。
3[2022湖北·12,2分,难度★★★☆☆]某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )A.两种突变体的出现增加了物种多样性B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
【解析】 野生型、突变体1、突变体2属于同一物种,两种突变体的出现增加了遗传多样性,未增加物种多样性,A项错误;光合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,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,由表可知,突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1的少,故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱,B项错误;两种突变体的光合色素含量存在差异,有可能是不同基因突变所致,也有可能是同一基因突变所致,C项错误;野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4.19,叶绿素含量较高,叶片呈绿色,突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降,叶绿素含量较少,叶片呈黄色,D项正确。
4[2022北京·2,2分,难度★★★☆☆]光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出( )A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小D.10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
【解析】 分析可知,本实验的自变量是叶片温度和CO2浓度,因变量是光合速率。低于最适温度时,随温度升高,与光合作用相关酶的活性增大,光合速率升高,A正确。由图可看出,当CO2浓度为 200 μL·L-1时,光合作用最适温度约为25 ℃;当CO2浓度为370 μL·L-1时,光合作用最适温度约为30 ℃,故B正确。据图可知,CO2浓度为200 μL·L-1时,光合速率随温度的变化幅度较小,故C正确。10 ℃条件下,CO2浓度为370 μL·L-1和1 000 μL·L-1时,光合速率基本相同,推测10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高不会持续提高,D错误。
5[2021广东·15,4分,难度★★★★☆]与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。 在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是( ) a bA.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【解析】 据图和题意可知,突变体t1植株对光能的利用率比突变体t2高,因此其光饱和点比突变体t2低,A正确;光补偿点是指光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2等量时的光照强度,因突变体t1植株的叶肉细胞对光能的利用率较高,因此较低的光照条件即可使光合作用等于呼吸作用,B正确;据题意,三种细胞中叶绿素含量基本一致,因此三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C正确;三者光合速率的差异随光照强度的增加而变小,D错误。
6[2023湖北·8,2分,难度★★★★☆]植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
【解析】 据图可知,在强光下,PSⅡ与LHCⅡ分离,减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获;在弱光下,PSⅡ与LHCⅡ结合,增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化,叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,会导致类囊体膜上PSⅡ与LHCⅡ结合增多,从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强,A正确。镁是合成叶绿素的原料,叶绿素能吸收、传递和转化光能,若Mg2+含量减少,PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低,导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱,B正确。弱光下PSⅡ与LHCⅡ结合,有利于对光能的捕获,C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素,在光反应中,其能吸收光能并分解水产生H+、电子和O2,D正确。
7[2022湖南·13,4分,难度★★★★☆](多选)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是( )A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
【解析】 夏季晴朗无云的白天12时左右,光照强度和温度较高,叶片蒸腾作用强,组成气孔结构的保卫细胞失水过多导致气孔部分关闭,进入植物叶肉细胞的CO2量减少,光合作用强度减弱,A项符合题意。12时左右,光合作用强度减弱,但是光合作用强度依然大于呼吸作用强度,呼吸作用释放的CO2量小于光合作用固定的CO2量,B项不符合题意。光合色素位于类囊体薄膜上,而不是叶绿体内膜上,C项不符合题意。根据化学平衡原理,光反应产物积累,对光反应过程的抑制作用会加强,使叶片转化光能的能力下降,D项符合题意。
8[2023全国乙·29,10分,难度★★★★☆]植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 (答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是 。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是 。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔 (填“能”或“不能”)维持一定的开度。
【参考答案】(1)光合作用、呼吸作用(2分)(2)在红光照射下,保卫细胞进行光合作用,产生有机物,保卫细胞的渗透压增加,发生渗透吸水,体积膨大,气孔开放(3分)(3)蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使保卫细胞的渗透压进一步增大,保卫细胞吸水,体积膨大,气孔开度进一步增大(3分)(4)能(2分)【解题思路】(1)气孔的开闭会影响植物叶片的光合作用(CO2的吸收)、有氧呼吸(O2的吸收)、蒸腾作用等生理过程。(2)气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成,保卫细胞中含有叶绿体,在光下可进行光合作用,在红光照射下,保卫细胞进行光合作用,产生有机物,保卫细胞的渗透压增加,发生渗透吸水,体积膨大,气孔开放。
(3)用饱和红光照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右,补加蓝光照射叶片,可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使保卫细胞的渗透压进一步增大,保卫细胞吸水,体积膨大,气孔开度进一步增大。(4) 已知某除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片不能进行光合作用,从而不能产生有机物以维持气孔开放,但阳光照射下保卫细胞可逆浓度梯度吸收K+,使气孔维持一定的开度。
9[2021河北·19,10分,难度★★★★☆]科学思维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 。
【参考答案】(除标明外,每空1分)(1)反应介质、良好溶剂、参与物质运送和生化反应(2分)吸收 (2)镁ATP和NADPH(2分)水C5 (3)气孔导度增大,植株从外界吸收更多的CO2(2分)【解题思路】(1)自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在这部分水中,细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与;水在生物体内流动,可以运送营养物质和代谢废物。分析题表数据可知,与施氮组相比,水+氮组各项生理指标都增大,说明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)氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,在光合作用的光反应阶段,吸收的光能可用于水的分解,产生NADPH和O2,还可促使ADP和Pi发生化学反应,形成ATP。在暗反应阶段,在RuBP羧化酶的催化下,CO2和五碳化合物结合,生成三碳化合物。(3)分析表格数据可知,与施氮组相比,水+氮组气孔导度明显增大,有利于植物从外界吸收CO2。
10[2021山东·21,8分,难度★★★★☆]引入概念光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。 (2)与未喷施SBS溶液相比,喷施100 mg/L SBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
【参考答案】(1)基质(1分)光照停止,产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多(2分)(2)低(1分)喷施SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等(2分)(3)100~300(2分)【解题思路】(1)由题意“光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5”可知,光呼吸中C5与O2结合发生的场所和光合作用中C5与CO2结合发生的场所相同,都发生在叶绿体的基质中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,则光反应产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多。
(2)据表分析,与未喷施SBS溶液相比,喷施100 mg/L SBS溶液后,水稻叶片光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2却减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等。(3)结合题中信息可知,可用净光合作用强度表示单位时间内单位面积作物增加的产量,本题可用表格中光合作用强度和光呼吸强度的差值代表单位时间单位面积增加的作物产量,根据表格分析可知,当SBS溶液浓度在100 mg/L和300 mg/L之间时,光合作用强度和光呼吸强度的差值较大,且大于未喷施SBS溶液的,说明利于作物增产的最适SBS浓度在100~300 mg/L之间,故为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在100~300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
11[2022重庆·23,14分,难度★★★★☆]科学家发现,光能会被类囊体转化为“某种能量形式”,并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式,他们开展了后续实验。(1)制备类囊体时,提取液中应含有适宜浓度的蔗糖,以保证其结构完整,原因是 ;为避免膜蛋白被降解,提取液应保持 (填“低温”或“常温”)。 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验,发现该实验条件下,也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,原因是 。
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因,对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,结果如图Ⅲ所示,悬液的pH在光照处理时升高,原因是 。 类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,电子的最终来源物质是 。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有 。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,若要增产,可采取的有效措施有 (答两点)。
【参考答案】(每空2分)(1)保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂低温(2)实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养,无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H+浓度差(3)类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,使悬液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增大二氧化碳的浓度和适当提高环境温度【解题思路】(1)制备类囊体时,提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖,保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂,以保证其结构完整。提取液应保持低温,以降低蛋白酶的活性,避免膜蛋白被降解。(2)由图Ⅱ可知,在光照条件下,将pH=4条件下的类囊体转移到pH=8条件下,再在遮光的条件下加入
ADP和Pi,也产生了ATP,但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,是因为实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养,无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H+浓度差。(3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,悬液的pH在光照处理时升高,推测可能是因为类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,使悬液pH升高。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,光反应过程中,水的光解伴随着电子传递,故电子的最终来源物质是水。(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物,若要在黑暗条件下实现持续生产,则需要提供的物质有NADPH、ATP以及CO2。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,可增大二氧化碳的浓度和适当提高环境温度,提高光合效率,实现增产。
12[2022海南·3,3分,难度★★★☆☆]结合实验探究,考查分析能力、实验探究能力,培养科学思维素养某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是( )A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C.四组实验中,0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
【解析】本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,自变量是NaHCO3浓度,温度、光照等属于无关变量,应保持相同且适宜,A错误;若将温度从适宜温度降低到4 ℃,则与光合作用相关的酶的活性降低,导致光合速率降低,各组叶圆片上浮所需时长均会延长,D错误。
【方法点拨】用真空渗入法可使叶圆片叶肉细胞间隙充满水而沉于水底。在光合作用过程中,叶圆片吸收CO2释放出氧气,由于氧气在水中的溶解度很小,其可在细胞间和叶圆片表面积累,结果使原来下沉的叶圆片上浮,根据叶圆片上浮所需的时间长短,可判断光合作用的强弱。改变测定体系的CO2浓度、温度和光照强度等,可研究这些因素对光合作用的影响。
13[2022山东·21,8分,难度★★★★☆]引入拓展情境——光抑制现象,考查获取信息能力、综合分析能力,注重知识的迁移运用强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。 (2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是 。 (3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过 发挥作用。
【解析】【参考答案】(除标明外,每空1分)(1)蓝紫(2)五碳化合物供应不足CO2供应不足光能的吸收速率继续增加,水的光解速率继续增加(2分)(3)减弱促进光反应中关键蛋白(关键酶)的合成或提高了其活性(2分)【解题思路】(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素主要有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素,其中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大,分离色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快,其主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的因素有光照强度、CO2浓度、温度、酶活性、色素含量等。强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,可能的原因
1[2021湖南·7,2分,难度★★☆☆☆]绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
【解析】 绿色植物在光下可进行光合作用,弱光条件下植物没有O2的释放,此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度,A项错误;在光合作用的暗反应阶段,CO2首先和C5结合形成C3,C3在NADPH和ATP的作用下被还原,B项正确;植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长,若剪掉部分花穗,光合产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C项正确;合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2,增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐,二者均能提高农作物的光合作用强度,D项正确。
2[2020天津·5,4分,难度★★★☆☆]研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴,从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2 参与CO2 固定与还原D.与叶绿体相比,该反应体系不含光合作用色素
【解析】 题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸”说明,乙醇酸是在暗反应中合成的,合成场所相当于叶绿体基质,A正确;该反应体系既能在类囊体上进行光反应,又能利用酶等物质进行暗反应,因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等,B错误;类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP,光反应产生的O2不参与暗反应,C错误;该反应体系中有类囊体,在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原,说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素,D错误。
3[2022湖北·12,2分,难度★★★☆☆]某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )A.两种突变体的出现增加了物种多样性B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
【解析】 野生型、突变体1、突变体2属于同一物种,两种突变体的出现增加了遗传多样性,未增加物种多样性,A项错误;光合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,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,由表可知,突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1的少,故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱,B项错误;两种突变体的光合色素含量存在差异,有可能是不同基因突变所致,也有可能是同一基因突变所致,C项错误;野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4.19,叶绿素含量较高,叶片呈绿色,突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降,叶绿素含量较少,叶片呈黄色,D项正确。
4[2022北京·2,2分,难度★★★☆☆]光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出( )A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小D.10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
【解析】 分析可知,本实验的自变量是叶片温度和CO2浓度,因变量是光合速率。低于最适温度时,随温度升高,与光合作用相关酶的活性增大,光合速率升高,A正确。由图可看出,当CO2浓度为 200 μL·L-1时,光合作用最适温度约为25 ℃;当CO2浓度为370 μL·L-1时,光合作用最适温度约为30 ℃,故B正确。据图可知,CO2浓度为200 μL·L-1时,光合速率随温度的变化幅度较小,故C正确。10 ℃条件下,CO2浓度为370 μL·L-1和1 000 μL·L-1时,光合速率基本相同,推测10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高不会持续提高,D错误。
5[2021广东·15,4分,难度★★★★☆]与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。 在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是( ) a bA.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【解析】 据图和题意可知,突变体t1植株对光能的利用率比突变体t2高,因此其光饱和点比突变体t2低,A正确;光补偿点是指光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2等量时的光照强度,因突变体t1植株的叶肉细胞对光能的利用率较高,因此较低的光照条件即可使光合作用等于呼吸作用,B正确;据题意,三种细胞中叶绿素含量基本一致,因此三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C正确;三者光合速率的差异随光照强度的增加而变小,D错误。
6[2023湖北·8,2分,难度★★★★☆]植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
【解析】 据图可知,在强光下,PSⅡ与LHCⅡ分离,减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获;在弱光下,PSⅡ与LHCⅡ结合,增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化,叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,会导致类囊体膜上PSⅡ与LHCⅡ结合增多,从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强,A正确。镁是合成叶绿素的原料,叶绿素能吸收、传递和转化光能,若Mg2+含量减少,PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低,导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱,B正确。弱光下PSⅡ与LHCⅡ结合,有利于对光能的捕获,C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素,在光反应中,其能吸收光能并分解水产生H+、电子和O2,D正确。
7[2022湖南·13,4分,难度★★★★☆](多选)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是( )A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
【解析】 夏季晴朗无云的白天12时左右,光照强度和温度较高,叶片蒸腾作用强,组成气孔结构的保卫细胞失水过多导致气孔部分关闭,进入植物叶肉细胞的CO2量减少,光合作用强度减弱,A项符合题意。12时左右,光合作用强度减弱,但是光合作用强度依然大于呼吸作用强度,呼吸作用释放的CO2量小于光合作用固定的CO2量,B项不符合题意。光合色素位于类囊体薄膜上,而不是叶绿体内膜上,C项不符合题意。根据化学平衡原理,光反应产物积累,对光反应过程的抑制作用会加强,使叶片转化光能的能力下降,D项符合题意。
8[2023全国乙·29,10分,难度★★★★☆]植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 (答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是 。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是 。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔 (填“能”或“不能”)维持一定的开度。
【参考答案】(1)光合作用、呼吸作用(2分)(2)在红光照射下,保卫细胞进行光合作用,产生有机物,保卫细胞的渗透压增加,发生渗透吸水,体积膨大,气孔开放(3分)(3)蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使保卫细胞的渗透压进一步增大,保卫细胞吸水,体积膨大,气孔开度进一步增大(3分)(4)能(2分)【解题思路】(1)气孔的开闭会影响植物叶片的光合作用(CO2的吸收)、有氧呼吸(O2的吸收)、蒸腾作用等生理过程。(2)气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成,保卫细胞中含有叶绿体,在光下可进行光合作用,在红光照射下,保卫细胞进行光合作用,产生有机物,保卫细胞的渗透压增加,发生渗透吸水,体积膨大,气孔开放。
(3)用饱和红光照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右,补加蓝光照射叶片,可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使保卫细胞的渗透压进一步增大,保卫细胞吸水,体积膨大,气孔开度进一步增大。(4) 已知某除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片不能进行光合作用,从而不能产生有机物以维持气孔开放,但阳光照射下保卫细胞可逆浓度梯度吸收K+,使气孔维持一定的开度。
9[2021河北·19,10分,难度★★★★☆]科学思维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 。
【参考答案】(除标明外,每空1分)(1)反应介质、良好溶剂、参与物质运送和生化反应(2分)吸收 (2)镁ATP和NADPH(2分)水C5 (3)气孔导度增大,植株从外界吸收更多的CO2(2分)【解题思路】(1)自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在这部分水中,细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与;水在生物体内流动,可以运送营养物质和代谢废物。分析题表数据可知,与施氮组相比,水+氮组各项生理指标都增大,说明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)氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,在光合作用的光反应阶段,吸收的光能可用于水的分解,产生NADPH和O2,还可促使ADP和Pi发生化学反应,形成ATP。在暗反应阶段,在RuBP羧化酶的催化下,CO2和五碳化合物结合,生成三碳化合物。(3)分析表格数据可知,与施氮组相比,水+氮组气孔导度明显增大,有利于植物从外界吸收CO2。
10[2021山东·21,8分,难度★★★★☆]引入概念光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。 (2)与未喷施SBS溶液相比,喷施100 mg/L SBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
【参考答案】(1)基质(1分)光照停止,产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多(2分)(2)低(1分)喷施SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等(2分)(3)100~300(2分)【解题思路】(1)由题意“光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5”可知,光呼吸中C5与O2结合发生的场所和光合作用中C5与CO2结合发生的场所相同,都发生在叶绿体的基质中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,则光反应产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多。
(2)据表分析,与未喷施SBS溶液相比,喷施100 mg/L SBS溶液后,水稻叶片光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2却减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等。(3)结合题中信息可知,可用净光合作用强度表示单位时间内单位面积作物增加的产量,本题可用表格中光合作用强度和光呼吸强度的差值代表单位时间单位面积增加的作物产量,根据表格分析可知,当SBS溶液浓度在100 mg/L和300 mg/L之间时,光合作用强度和光呼吸强度的差值较大,且大于未喷施SBS溶液的,说明利于作物增产的最适SBS浓度在100~300 mg/L之间,故为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在100~300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
11[2022重庆·23,14分,难度★★★★☆]科学家发现,光能会被类囊体转化为“某种能量形式”,并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式,他们开展了后续实验。(1)制备类囊体时,提取液中应含有适宜浓度的蔗糖,以保证其结构完整,原因是 ;为避免膜蛋白被降解,提取液应保持 (填“低温”或“常温”)。 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验,发现该实验条件下,也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,原因是 。
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因,对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,结果如图Ⅲ所示,悬液的pH在光照处理时升高,原因是 。 类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,电子的最终来源物质是 。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有 。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,若要增产,可采取的有效措施有 (答两点)。
【参考答案】(每空2分)(1)保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂低温(2)实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养,无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H+浓度差(3)类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,使悬液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增大二氧化碳的浓度和适当提高环境温度【解题思路】(1)制备类囊体时,提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖,保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂,以保证其结构完整。提取液应保持低温,以降低蛋白酶的活性,避免膜蛋白被降解。(2)由图Ⅱ可知,在光照条件下,将pH=4条件下的类囊体转移到pH=8条件下,再在遮光的条件下加入
ADP和Pi,也产生了ATP,但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,是因为实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养,无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H+浓度差。(3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,悬液的pH在光照处理时升高,推测可能是因为类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,使悬液pH升高。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,光反应过程中,水的光解伴随着电子传递,故电子的最终来源物质是水。(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物,若要在黑暗条件下实现持续生产,则需要提供的物质有NADPH、ATP以及CO2。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,可增大二氧化碳的浓度和适当提高环境温度,提高光合效率,实现增产。
12[2022海南·3,3分,难度★★★☆☆]结合实验探究,考查分析能力、实验探究能力,培养科学思维素养某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是( )A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C.四组实验中,0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
【解析】本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,自变量是NaHCO3浓度,温度、光照等属于无关变量,应保持相同且适宜,A错误;若将温度从适宜温度降低到4 ℃,则与光合作用相关的酶的活性降低,导致光合速率降低,各组叶圆片上浮所需时长均会延长,D错误。
【方法点拨】用真空渗入法可使叶圆片叶肉细胞间隙充满水而沉于水底。在光合作用过程中,叶圆片吸收CO2释放出氧气,由于氧气在水中的溶解度很小,其可在细胞间和叶圆片表面积累,结果使原来下沉的叶圆片上浮,根据叶圆片上浮所需的时间长短,可判断光合作用的强弱。改变测定体系的CO2浓度、温度和光照强度等,可研究这些因素对光合作用的影响。
13[2022山东·21,8分,难度★★★★☆]引入拓展情境——光抑制现象,考查获取信息能力、综合分析能力,注重知识的迁移运用强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。 (2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是 。 (3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过 发挥作用。
【解析】【参考答案】(除标明外,每空1分)(1)蓝紫(2)五碳化合物供应不足CO2供应不足光能的吸收速率继续增加,水的光解速率继续增加(2分)(3)减弱促进光反应中关键蛋白(关键酶)的合成或提高了其活性(2分)【解题思路】(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素主要有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素,其中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大,分离色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快,其主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的因素有光照强度、CO2浓度、温度、酶活性、色素含量等。强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,可能的原因
相关课件
2025版高考生物一轮复习真题精练第七章生物的变异与进化第24练生物变异的类型课件： 这是一份2025版高考生物一轮复习真题精练第七章生物的变异与进化第24练生物变异的类型课件，共16页。
2025版高考生物一轮复习真题精练第七章生物的变异与进化第26练生物的进化课件： 这是一份2025版高考生物一轮复习真题精练第七章生物的变异与进化第26练生物的进化课件，共22页。
2025版高考生物一轮复习真题精练第十章生物与环境第37练人与环境课件： 这是一份2025版高考生物一轮复习真题精练第十章生物与环境第37练人与环境课件，共22页。
