一、選擇題
1. [2023全國(guó)乙理綜，6分]植物葉片中的色素對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯(cuò)誤的是( D )
A. 氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素
B. 葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素存在于葉綠體中類(lèi)囊體的薄膜上
C. 用不同波長(zhǎng)的光照射類(lèi)胡蘿卜素溶液,其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰
D. 葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越慢
[解析]葉綠素由C 、H 、O 、N 、Mg 組成，A 正確；葉綠體中吸收光能的色素（葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素）分布在類(lèi)囊體薄膜上，B 正確；類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，用不同波長(zhǎng)的光照射類(lèi)胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰，C 正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，D 錯(cuò)誤。
2. [2023湖北，2分]高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1℃ ,水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%～8% 。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯(cuò)誤的是( D )
A. 呼吸作用變強(qiáng)，消耗大量養(yǎng)分
B. 光合作用強(qiáng)度減弱，有機(jī)物合成減少
C. 蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水發(fā)生萎蔫
D. 葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH 和ATP 減少
[解析]呼吸作用的最適溫度高于光合作用，氣溫升高，植物呼吸作用增強(qiáng)，消耗的有機(jī)物增多，造成農(nóng)作物減產(chǎn)，A 正確；溫度升高，可能導(dǎo)致光合作用相關(guān)酶的活性降低，光合作用強(qiáng)度降低，有機(jī)物合成減少，B 正確；溫度升高，蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水萎蔫，從而影響正常的生命活動(dòng)，造成減產(chǎn)，C 正確；據(jù)題干信息可知，高溫使葉片變黃、變褐，推測(cè)高溫導(dǎo)致葉綠素降解，光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH 和ATP 減少，NADH 在細(xì)胞呼吸過(guò)程中產(chǎn)生，D 錯(cuò)誤。
3. [2022湖北，2分]某植物的2種黃葉突變體表型相似，測(cè)定各類(lèi)植株葉片的光合色素含量（單位：μg?g?1 ），結(jié)果如表。下列有關(guān)敘述正確的是( D )
A. 兩種突變體的出現(xiàn)增加了物種多樣性
B. 突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強(qiáng)
C. 兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致
D. 葉綠素與類(lèi)胡蘿卜素的比值大幅下降可導(dǎo)致突變體的葉片呈黃色
[解析]野生型、突變體1、突變體2屬于同一物種，兩種突變體的出現(xiàn)增加了遺傳多樣性，未增加物種多樣性，A 錯(cuò)誤；光合色素包括葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，而類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，由表可知,突變體2的葉綠素a 和葉綠素b 的含量比突變體1的少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B 錯(cuò)誤；兩種突變體的光合色素含量存在差異，有可能是不同基因突變所致,也有可能是同一基因突變所致，C 錯(cuò)誤；野生型的葉綠素與類(lèi)胡蘿卜素的比值為4.19 ，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類(lèi)胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量較少，葉片呈黃色，D 正確。
4. [2020江蘇，2分]采用新鮮菠菜葉片開(kāi)展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是( B )
A. 提取葉綠體色素時(shí)可用無(wú)水乙醇作為溶劑
B. 研磨時(shí)加入CaO 可以防止葉綠素被氧化破壞
C. 研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取
D. 畫(huà)濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散
[解析]葉綠體色素能溶解在無(wú)水乙醇中，所以可用無(wú)水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素，A 正確；研磨時(shí)加入CaCO3 可以防止葉綠素被氧化破壞，B 錯(cuò)誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉綠體中的色素釋放出來(lái)，C 正確；畫(huà)濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散，防止色素帶之間部分重疊，D 正確。
二、非選擇題
5. [2022湖南，12分]將純凈水洗凈的河沙倒入潔凈的玻璃缸中制成沙床，作為種子萌發(fā)和植株生長(zhǎng)的基質(zhì)。某水稻品種在光照強(qiáng)度為8～10μml /s?m2 時(shí)，固定的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量;日照時(shí)長(zhǎng)短于12小時(shí)才能開(kāi)花。將新采收并解除休眠的該水稻種子表面消毒，浸種1天后，播種于沙床上。將沙床置于人工氣候室中，保濕透氣，晝/夜溫為35℃/25℃ ，光照強(qiáng)度為2μml/s?m2 ，每天光照時(shí)長(zhǎng)為14小時(shí)?；卮鹣铝袉?wèn)題:
（1） 在此條件下，該水稻種子不能（2分）（填“能”或“不能”）萌發(fā)并成苗（以株高≥2 厘米，至少1片綠葉視為成苗），理由是在光照強(qiáng)度為2μml/s?m2 時(shí)，凈光合速率小于0（3分）。
[解析]該水稻品種在光照強(qiáng)度為8～10μml/s?m2 時(shí)，固定的CO2 量等于呼吸作用釋放的CO2 量，即凈光合速率為0。在光照強(qiáng)度為2μml/s?m2 時(shí)，凈光合速率小于0，該水稻種子不能成苗。
（2） 若將該水稻適齡秧苗栽植于上述沙床上，光照強(qiáng)度為10μml/s?m2 ，其他條件與上述實(shí)驗(yàn)相同，該水稻不能（2分）（填“能”或“不能”）繁育出新的種子，理由是光照強(qiáng)度為10μml/s?m2 條件下，該水稻適齡秧苗的凈光合速率為0，不能正常生長(zhǎng)；該水稻日照時(shí)長(zhǎng)短于12小時(shí)才能開(kāi)花，將該水稻適齡秧苗置于每天光照時(shí)長(zhǎng)為14小時(shí)條件下，該水稻不能開(kāi)花（3分）（答出兩點(diǎn)即可）。
[解析]光照強(qiáng)度為10μml/s?m2 條件下，該水稻適齡秧苗的凈光合速率為0，不能正常生長(zhǎng);該水稻日照時(shí)長(zhǎng)短于12小時(shí)才能開(kāi)花，將該水稻適齡秧苗置于每天光照時(shí)長(zhǎng)為14小時(shí)條件下，該水稻品種不能開(kāi)花，故該水稻不能繁育出新種子。
（3） 若將該水稻種子用于稻田直播（即將種子直接撒播于農(nóng)田），為預(yù)防鳥(niǎo)害、鼠害并減少雜草生長(zhǎng)，須灌水覆蓋，該種子應(yīng)具有耐受酒精毒害（2分）特性。
[解析]稻田直播后灌水覆蓋，使種子在水淹條件下萌發(fā)，則要求該水稻種子能長(zhǎng)時(shí)間耐受酒精毒害。
6. [2022山東，8分]強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過(guò)光合作用的利用量，過(guò)剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯BR 對(duì)光抑制的影響機(jī)制，將長(zhǎng)勢(shì)相同的蘋(píng)果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑L 可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
（1） 光可以被蘋(píng)果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋(píng)果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是藍(lán)紫光。
[解析]蘋(píng)果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素主要有葉綠素a 、葉綠素b 、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，分離色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快，其主要吸收藍(lán)紫光。
（2） 強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋(píng)果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋(píng)果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有五碳化合物供應(yīng)不足、CO2 濃度有限（答出2種原因即可）；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是光能的吸收速率繼續(xù)增加，水的光解速率繼續(xù)增加（2分。
[解析]影響光合作用的因素有光照強(qiáng)度、CO2 濃度、溫度、酶活性、色素含量等。強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋(píng)果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供應(yīng)不足、與暗反應(yīng)相關(guān)的酶有限、CO2 供應(yīng)不足；強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是光反應(yīng)速率增加，水光解產(chǎn)生氧氣的速率增加。
（3） 據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR 后光抑制減弱（填“增強(qiáng)”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說(shuō)明BR 可能通過(guò)促進(jìn)光反應(yīng)中關(guān)鍵蛋白的合成（2分）發(fā)揮作用。
[解析]
7. [2021全國(guó)乙理綜，11分]生活在干旱地區(qū)的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2 固定方式。這類(lèi)植物晚上氣孔打開(kāi)吸收CO2 ，吸收的CO2 通過(guò)生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中;白天氣孔關(guān)閉,液泡中儲(chǔ)存的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2 可用于光合作用?；卮鹣铝袉?wèn)題:
（1） 白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP 的場(chǎng)所有葉綠體（類(lèi)囊體薄膜）、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體。光合作用所需的CO2 來(lái)源于蘋(píng)果酸脫羧和細(xì)胞呼吸釋放的CO2 。
[解析]白天植物的葉肉細(xì)胞既可以進(jìn)行光合作用，又可以進(jìn)行呼吸作用，光合作用過(guò)程中產(chǎn)生ATP 的場(chǎng)所是葉綠體（類(lèi)囊體薄膜），呼吸作用過(guò)程中產(chǎn)生ATP 的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。據(jù)題干信息可知，白天液泡中儲(chǔ)存的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2 可用于光合作用，此時(shí)葉肉細(xì)胞也進(jìn)行呼吸作用，經(jīng)呼吸作用釋放出的CO2 也可用于光合作用。
（2） 氣孔白天關(guān)閉、晚上打開(kāi)是這類(lèi)植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止蒸騰作用過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致植物失水，又能保證光合作用正常進(jìn)行。
[解析]干旱的環(huán)境中，白天氣孔關(guān)閉，可以降低蒸騰作用，避免植物細(xì)胞過(guò)度失水而死亡，夜間氣孔打開(kāi)吸收CO2 ，吸收的CO2 通過(guò)生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中，白天氣孔關(guān)閉時(shí)，儲(chǔ)存在液泡中的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2 可為光合作用提供原料，保證了光合作用的正常進(jìn)行。
（3） 若以pH 作為檢測(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2 固定方式。（簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果）
[答案]實(shí)驗(yàn)思路：取若干長(zhǎng)勢(shì)相同的植物甲，平均分為A、B兩組；將A組置于干旱條件下培養(yǎng)，B組置于水分充足的條件下培養(yǎng)，其他條件相同且適宜；一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組植物甲白天和夜晚液泡中的pH 。預(yù)期結(jié)果：B組液泡中的pH 白天和夜晚無(wú)明顯變化，A組液泡中的pH 夜晚明顯低于白天。（3分）
[解析]該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在特殊的CO2 固定方式，根據(jù)題干信息晚上氣孔打開(kāi)吸收CO2 ，吸收的CO2 通過(guò)生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中，推測(cè)蘋(píng)果酸的存在會(huì)導(dǎo)致液泡中呈酸性，由白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)存的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2 可用于光合作用，可判斷蘋(píng)果酸分解釋放出CO2 后液泡中酸性下降，因此實(shí)驗(yàn)中需檢測(cè)白天和夜晚葉肉細(xì)胞中液泡的pH 。
8. [2021海南，10分]植物工廠是全人工光照等環(huán)境條件智能化控制的高效生產(chǎn)體系。生菜是植物工廠常年培植的速生蔬菜?；卮鹣铝袉?wèn)題。
（1） 植物工廠用營(yíng)養(yǎng)液培植生菜過(guò)程中，需定時(shí)向營(yíng)養(yǎng)液通入空氣，目的是促進(jìn)生菜根部細(xì)胞的有氧呼吸（2分）；除通氣外，還需更換營(yíng)養(yǎng)液，其主要原因是營(yíng)養(yǎng)液中的無(wú)機(jī)鹽在培植生菜過(guò)程中會(huì)被大量吸收，更換營(yíng)養(yǎng)液可為生菜提供大量的無(wú)機(jī)鹽，以保證生菜的正常生長(zhǎng)（2分）。
[解析]用營(yíng)養(yǎng)液培植生菜過(guò)程中，要定時(shí)向營(yíng)養(yǎng)液通入空氣，這樣可以促進(jìn)生菜根部細(xì)胞的有氧呼吸，保證生菜正常生長(zhǎng)。
（2） 植物工廠選用紅藍(lán)光組合LED 燈培植生菜，選用紅藍(lán)光的依據(jù)是葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，選用紅藍(lán)光可以提高植物的光合速率，從而提高生菜的產(chǎn)量（2分）。生菜成熟葉片在不同光照強(qiáng)度下光合速率的變化曲線如圖，培植區(qū)的光照強(qiáng)度應(yīng)設(shè)置在B 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度；為提高生菜產(chǎn)量，可在培植區(qū)適當(dāng)提高CO2 濃度，該條件下B點(diǎn)的移動(dòng)方向是向右上方移動(dòng)。
[解析]葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，選用紅藍(lán)光組合LED 燈培植生菜可以提高植物的光合速率，從而提高生菜的產(chǎn)量。B 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)（達(dá)到最大光合速率所需的最小光照強(qiáng)度），因此培植區(qū)的光照強(qiáng)度應(yīng)設(shè)置在B 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度。CO2 是光合作用的原料，增大CO2 濃度，可使光合速率加快，達(dá)到光飽和點(diǎn)所需的光照強(qiáng)度增大，因此，在培植區(qū)適當(dāng)提高CO2 濃度，B 點(diǎn)將向右上方移動(dòng)。
（3） 將培植區(qū)的光照/黑暗時(shí)間設(shè)置為14h/10h ，研究溫度對(duì)生菜成熟葉片光合速率和呼吸速率的影響，結(jié)果如圖，光合作用最適溫度比呼吸作用最適溫度低；若將培植區(qū)的溫度從T5 調(diào)至T6 ，培植24h 后，與調(diào)溫前相比，生菜植株的有機(jī)物積累量減少。
[解析]據(jù)題圖可知，光合速率的最適溫度為T(mén)5 ，而在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)呼吸速率的最適溫度還未出現(xiàn)，則光合作用最適溫度比呼吸作用最適溫度低。若將培植區(qū)的溫度從T5 調(diào)至T6 ，則光合速率減小、呼吸速率增大，培植24h 后，與調(diào)溫前相比，生菜植株的有機(jī)物積累量減少。
題組二
一、選擇題
1. [2022海南，3分]某小組為了探究適宜溫度下CO2 對(duì)光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3 溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是( B )
A. 本實(shí)驗(yàn)中，溫度、NaHCO3 濃度和光照都屬于自變量
B. 葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率
C. 四組實(shí)驗(yàn)中，0.5%NaHCO3 溶液中葉圓片光合速率最高
D. 若在4℃ 條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，則各組葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)均會(huì)縮短
[解析]本實(shí)驗(yàn)的目的是探究適宜溫度下CO2 對(duì)光合作用的影響,自變量是NaHCO3 濃度，溫度、光照等屬于無(wú)關(guān)變量，應(yīng)保持相同且適宜，A 錯(cuò)誤；若將溫度從適宜溫度降低到4℃ ，則與光合作用相關(guān)的酶的活性降低，導(dǎo)致光合速率降低,各組葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)均會(huì)延長(zhǎng)，D 錯(cuò)誤。
【高分必備】用真空滲入法可使葉圓片葉肉細(xì)胞間隙充滿水而沉于水底。在光合作用過(guò)程中，葉圓片吸收CO2 ，釋放出氧氣，由于氧氣在水中的溶解度很小，其可在細(xì)胞間和葉圓片表面積累，使原來(lái)下沉的葉圓片上浮，根據(jù)葉圓片上浮所需的時(shí)間長(zhǎng)短，可判斷光合作用的強(qiáng)弱。改變測(cè)定體系的CO2 濃度、溫度和光照強(qiáng)度等，可研究這些因素對(duì)光合作用的影響。
二、非選擇題
2. [2023全國(guó)乙理綜，10分]植物的氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成。保衛(wèi)細(xì)胞吸水體積膨大時(shí)氣孔打開(kāi)，反之關(guān)閉。保衛(wèi)細(xì)胞含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用。已知藍(lán)光可作為一種信號(hào)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K+ 。有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光（只用紅光照射時(shí)，植物達(dá)到最大光合速率所需的紅光強(qiáng)度）照射某植物葉片時(shí)，氣孔開(kāi)度可達(dá)最大開(kāi)度的60% 左右?；卮鹣铝袉?wèn)題。
（1） 氣孔的開(kāi)閉會(huì)影響植物葉片的蒸騰作用、光合作用、呼吸作用（2分）
（答出2點(diǎn)即可）等生理過(guò)程。
[解析]氣孔的開(kāi)閉會(huì)影響CO2 的吸收（光合作用）、O2 的吸收（有氧呼吸）、蒸騰作用等生理過(guò)程。
（2） 紅光可通過(guò)光合作用促進(jìn)氣孔開(kāi)放，其原因是在紅光照射下，保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物，保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓增加，發(fā)生滲透吸水，體積膨大，氣孔開(kāi)放（3分）。
[解析]氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，保衛(wèi)細(xì)胞中含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用，在紅光照射下，保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物，保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓增加，發(fā)生滲透吸水，體積膨大，氣孔開(kāi)放。
（3） 某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補(bǔ)加藍(lán)光照射葉片，氣孔開(kāi)度可進(jìn)一步增大，因此他們認(rèn)為氣孔開(kāi)度進(jìn)一步增大的原因是，藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K+ 。請(qǐng)推測(cè)該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是藍(lán)光可作為一種信號(hào)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K+ ，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓進(jìn)一步增大，保衛(wèi)細(xì)胞吸水，體積膨大，氣孔開(kāi)度進(jìn)一步增大（3分）。
[解析]用飽和紅光照射某植物葉片時(shí)，氣孔開(kāi)度可達(dá)最大開(kāi)度的60% 左右，補(bǔ)加藍(lán)光照射葉片，可促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K+ ，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓進(jìn)一步增大，保衛(wèi)細(xì)胞吸水，體積膨大，氣孔開(kāi)度進(jìn)一步增大。
（4） 已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片在陽(yáng)光照射下氣孔能（2分）（填“能”或“不能”）維持一定的開(kāi)度。
[解析]已知某除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片不能進(jìn)行光合作用，從而不能產(chǎn)生有機(jī)物以維持氣孔開(kāi)放，但陽(yáng)光照射下保衛(wèi)細(xì)胞可逆濃度梯度吸收K+ ，使氣孔維持一定的開(kāi)度。
3. [2022河北，10分]某品種茶樹(shù)葉片呈現(xiàn)階段性白化:綠色的嫩葉在生長(zhǎng)過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)為乳白色，而后又恢復(fù)為綠色。白化期葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體（僅殘留少量片層結(jié)構(gòu)）。階段性白化過(guò)程中相關(guān)生理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如圖。
回答下列問(wèn)題:
（1） 從葉片中分離葉綠體可采用差速離心法。
[解析]從葉片中分離葉綠體可采用差速離心法。
（2） 經(jīng)檢測(cè)，白化過(guò)程中葉綠體合成ATP 和NADPH 的數(shù)量顯著降低，其原因是葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體，僅殘留少量片層結(jié)構(gòu)；葉綠體內(nèi)的光合色素較少（寫(xiě)出兩點(diǎn)即可）。
[解析]葉綠體中光合色素吸收的光能一方面將水分解為氧和H+ ，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+ 與氧化型輔酶ⅡNADP+ 結(jié)合，形成還原型輔酶ⅡNADPH ；另一方面在有關(guān)酶的催化作用下，提供能量促使ADP 與Pi 反應(yīng)形成ATP 。ATP 和NADPH 的數(shù)量與葉綠體的結(jié)構(gòu)、光合色素含量等有關(guān)。據(jù)此推測(cè)，白化過(guò)程中葉綠體合成ATP 和NADPH 的數(shù)量顯著降低，其原因可能是葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體，僅殘留少量片層結(jié)構(gòu)；葉綠體內(nèi)的光合色素較少。
（3） 白化過(guò)程中氣孔導(dǎo)度下降，既能夠滿足光合作用對(duì)CO2 的需求，又有助于減少水分的散失。
[解析]白化過(guò)程中氣孔導(dǎo)度下降，既能夠滿足光合作用對(duì)CO2 的需求，又有助于減少水分的散失。
（4） 葉片復(fù)綠過(guò)程中需合成大量直接參與光反應(yīng)的蛋白質(zhì)。其中部分蛋白質(zhì)由存在于細(xì)胞核中的基因編碼，需通過(guò)特定的機(jī)制完成跨膜運(yùn)輸；其余蛋白質(zhì)由存在于葉綠體中的基因編碼。
[解析]葉片復(fù)綠過(guò)程中需合成大量直接參與光反應(yīng)的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)有些由細(xì)胞核中的基因編碼，有些由葉綠體中的基因編碼。其中由細(xì)胞核中的基因編碼的蛋白質(zhì)需要通過(guò)特定的機(jī)制完成跨膜運(yùn)輸。
4. [2022浙江1月選考，8分]不同光質(zhì)及其組合會(huì)影響植物代謝過(guò)程。以某高等綠色植物為實(shí)驗(yàn)材料，研究不同光質(zhì)對(duì)植物光合作用的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1,其中氣孔導(dǎo)度大表示氣孔開(kāi)放程度大。該高等植物葉片在持續(xù)紅光照射條件下，用不同單色光處理（30s/ 次），實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2，圖中“藍(lán)光+ 綠光”表示先藍(lán)光后綠光處理，“藍(lán)光+ 綠光+ 藍(lán)光”表示先藍(lán)光再綠光后藍(lán)光處理。
圖1
圖2
回答下列問(wèn)題:
（1） 高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素，常用層析方法分離。光合色素吸收的光能轉(zhuǎn)化為ATP 和NADPH 中的化學(xué)能，可用于碳反應(yīng)中3? 磷酸甘油酸的還原。
[解析]可用層析法分離光合色素。光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP 和NADPH 可用于碳反應(yīng)中3? 磷酸甘油酸的還原。
（2） 據(jù)圖1分析，相對(duì)于紅光，藍(lán)光照射下胞間CO2 濃度低,其原因是光合速率大，消耗的二氧化碳多。 氣孔主要由保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，保衛(wèi)細(xì)胞吸收水分，氣孔開(kāi)放，反之關(guān)閉。由圖2可知,綠光對(duì)藍(lán)光刺激引起的氣孔開(kāi)放具有阻止作用，但這種作用可被藍(lán)光逆轉(zhuǎn)。由圖1、圖2可知藍(lán)光可刺激氣孔開(kāi)放,其機(jī)理是藍(lán)光可使保衛(wèi)細(xì)胞光合產(chǎn)物增多，也可以促進(jìn)K+ 、Cl? 的吸收等，最終保衛(wèi)
細(xì)胞溶質(zhì)濃度升高，細(xì)胞吸水，氣孔開(kāi)放。
圖1
圖2
[解析]由圖1可知，藍(lán)光條件下植物的光合速率遠(yuǎn)大于紅光條件下的，因此會(huì)消耗更多的CO2 ，導(dǎo)致胞間CO2 濃度降低。由圖2可知，藍(lán)光+ 綠光組氣孔導(dǎo)度明顯低于藍(lán)光組，表明綠光對(duì)藍(lán)光刺激引起的氣孔開(kāi)放具有阻止作用；而藍(lán)光+ 綠光+ 藍(lán)光組氣孔導(dǎo)度比藍(lán)光+ 綠光組的大，且比藍(lán)光組更大，說(shuō)明先藍(lán)光再綠光后藍(lán)光處理可逆轉(zhuǎn)綠光的阻止作用。
（3） 生產(chǎn)上選用不同顏色LED 燈或?yàn)V光性薄膜獲得不同光質(zhì)環(huán)境，已用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍(lán)光以合理比例的光強(qiáng)度或光照時(shí)間、合理的光照次序照射,利于次生代謝產(chǎn)物的合成。
[解析]可采用不同顏色的LED 燈或者利用濾光性薄膜來(lái)獲得不同的光質(zhì)環(huán)境。
5. [2021福建，12分]大氣中濃度持續(xù)升高的CO2 會(huì)導(dǎo)致海水酸化，影響海洋藻類(lèi)生長(zhǎng)，進(jìn)而影響海洋生態(tài)。龍須菜是我國(guó)重要的一種海洋大型經(jīng)濟(jì)藻類(lèi)，生長(zhǎng)速度快，一年可多次種植和收獲。科研人員設(shè)置不同CO2 濃度（大氣CO2 濃度LC 和高CO2 濃度HC ）和磷濃度（低磷濃度LP 和高磷濃度HP ）的實(shí)驗(yàn)組合進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。
回答下列問(wèn)題：
（1） 本實(shí)驗(yàn)的目的是探究在一定光照強(qiáng)度下，不同CO2 濃度和磷濃度對(duì)龍須菜ATP 水解酶活性和凈光合速率的影響。
[解析]據(jù)題圖可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是探究在一定光照強(qiáng)度下，不同CO2 濃度和磷濃度對(duì)龍須菜ATP 水解酶活性和凈光合速率的影響。
（2） ATP 水解酶的主要功能是催化ATP 水解。ATP 水解酶活性可通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間磷酸的生成量（單位時(shí)間ADP 的生成量或單位時(shí)間ATP 的消耗量）表示。
[解析]ATP 水解酶可催化ATP 水解。酶活性可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。
（3） 由圖1、2可知，在較強(qiáng)的光照強(qiáng)度下，HC+HP 處理比LC+HP 處理的龍須菜凈光合速率低，推測(cè)原因是在酸化環(huán)境中，龍須菜維持細(xì)胞酸堿度的穩(wěn)態(tài)需要吸收更多的礦質(zhì)元素，因而細(xì)胞呼吸作用增強(qiáng)，導(dǎo)致有機(jī)物消耗增加。
[解析]在較強(qiáng)的光照強(qiáng)度下，HC+HP 處理組的CO2 濃度比LC+HP 處理組的高，但HC+HP 處理組的凈光合速率比LC+HP 處理組的低，原因可能是在酸化環(huán)境中，龍須菜維持細(xì)胞酸堿度的穩(wěn)態(tài)需要吸收更多的礦質(zhì)元素，因而細(xì)胞呼吸作用增強(qiáng)，導(dǎo)致有機(jī)物消耗增加。
（4） 由圖2可知，大氣CO2 條件下，高磷濃度能提高龍須菜的凈光合速率。磷等礦質(zhì)元素的大量排放導(dǎo)致了某海域海水富營(yíng)養(yǎng)化，有人提出可以在該海域種植龍須菜。結(jié)合以上研究結(jié)果，從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)的角度分析種植龍須菜的理由是龍須菜在高磷條件下能快速生長(zhǎng)，收獲經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，能降低海水中的磷等礦質(zhì)元素的濃度，保護(hù)海洋生態(tài)。
[解析]據(jù)圖2可知，在相同光照強(qiáng)度下，LC+HP 處理組的凈光合速率大于LC+LP 處理組的，說(shuō)明在大氣CO2 條件下，高磷濃度能提高龍須菜的凈光合速率。龍須菜在高磷條件下能快速生長(zhǎng)，可收獲經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能降低海水中的磷等礦質(zhì)元素的濃度，保護(hù)海洋生態(tài)，故可以在富營(yíng)養(yǎng)化的海域種植龍須菜。
題組三
一、選擇題
1. [2023湖北，2分]植物光合作用的光反應(yīng)依賴(lài)類(lèi)囊體膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ光復(fù)合體，PS Ⅱ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PS Ⅱ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHC Ⅱ，通過(guò)與PS Ⅱ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲（如圖所示）。LHC Ⅱ與PS Ⅱ的分離依賴(lài)LHC 蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是( C )
A. 葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC 蛋白激酶活性下降，PS Ⅱ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)
B. Mg2+ 含量減少會(huì)導(dǎo)致PS Ⅱ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱
C. 弱光下LHC Ⅱ與PS Ⅱ結(jié)合，不利于對(duì)光能的捕獲
D. PS Ⅱ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+ 、電子和O2
[解析]據(jù)圖可知，在強(qiáng)光下，PS Ⅱ與LHC Ⅱ分離，減弱PS Ⅱ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲；在弱光下，PS Ⅱ與LHC Ⅱ結(jié)合，增強(qiáng)PS Ⅱ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲。LHC Ⅱ和PS Ⅱ的分離依賴(lài)LHC 蛋白激酶的催化，葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC 蛋白激酶活性下降，會(huì)導(dǎo)致類(lèi)囊體上PS Ⅱ光復(fù)合體與LHC Ⅱ結(jié)合增多，從而使PS Ⅱ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A 正確。鎂是合成葉綠素的原料，葉綠素能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能，若Mg2+ 含量減少，PS Ⅱ光復(fù)合體含有的光合色素含量降低，導(dǎo)致PS Ⅱ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱，B 正確。弱光下PS Ⅱ光復(fù)合體與LHC Ⅱ結(jié)合，有利于對(duì)光能的捕獲，C 錯(cuò)誤。類(lèi)囊體膜上的PS Ⅱ光復(fù)合體含有光合色素，在光反應(yīng)中，其能吸收光能并分解水產(chǎn)生H+ 、電子和O2 ，D 正確。
2. [2022北京，2分]光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車(chē)前草的光合速率與葉片溫度、CO2 濃度的關(guān)系如圖。據(jù)圖分析不能得出( D )
A. 低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高
B. 在一定的范圍內(nèi)，CO2 濃度升高可使光合作用最適溫度升高
C. CO2 濃度為200μL?L?1 時(shí)，溫度對(duì)光合速率影響小
D. 10℃ 條件下，光合速率隨CO2 濃度的升高會(huì)持續(xù)提高
【高分必備】
影響光合速率的多因素分析
P 點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫軸所表示的因素，隨著該因素的不斷增大，光合速率不斷提高。
Q 點(diǎn)：橫軸所表示的因素不再是限制光合速率的因素，若要提高光合速率，可適當(dāng)提高圖中的其他因素。
[解析]分析可知，本實(shí)驗(yàn)的自變量是葉片溫度和CO2 濃度，因變量是光合速率。低于最適溫度時(shí)，隨溫度升高，與光合作用相關(guān)酶的活性增大，光合速率升高，A 正確。由圖可看出，當(dāng)CO2 濃度為200μL?L?1 時(shí)，光合作用最適溫度約為25℃ ；當(dāng)CO2 濃度為370μL?L?1 時(shí)，光合作用最適溫度約為30℃ ，故B 正確。據(jù)圖可知,CO2 濃度為200μL?L?1 時(shí)，光合速率隨溫度的變化幅度較小，故C 正確。10℃ 條件下，CO2 濃度為370μL?L?1 和1000μL?L?1 時(shí)，光合速率差異不大，推測(cè)10℃ 條件下，光合速率隨CO2 濃度的升高不會(huì)持續(xù)提高，D 錯(cuò)誤。
3. [2022湖南，4分]（不定項(xiàng)）在夏季晴朗無(wú)云的白天，10時(shí)左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值，12時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因可能是( AD )
A. 葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過(guò)多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的CO2 量減少
B. 光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的CO2 量大于光合固定的CO2 量
C. 葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低
D. 光反應(yīng)產(chǎn)物積累，產(chǎn)生反饋抑制，葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降
[解析]夏季晴朗無(wú)云的白天12時(shí)左右，光照強(qiáng)度和溫度較高，葉片蒸騰作用強(qiáng)，組成氣孔結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞失水過(guò)多導(dǎo)致氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入植物葉肉細(xì)胞的CO2 量減少，光合作用強(qiáng)度減弱，A 項(xiàng)符合題意。12時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度減弱，但是光合作用強(qiáng)度依然大于呼吸作用強(qiáng)度，呼吸作用釋放的CO2 量小于光合作用固定的CO2 量，B 項(xiàng)不符合題意。光合色素位于類(lèi)囊體薄膜上，而不是葉綠體內(nèi)膜上，C 項(xiàng)不符合題意。根據(jù)化學(xué)平衡原理，光反應(yīng)產(chǎn)物積累，對(duì)光反應(yīng)過(guò)程的抑制作用會(huì)加強(qiáng)，使葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降，D 項(xiàng)符合題意。
4. [2021北京，2分]將某種植物置于高溫環(huán)境HT 下生長(zhǎng)一定時(shí)間后，測(cè)定HT 植株和生長(zhǎng)在正常溫度CT 下的植株在不同溫度下的光合速率，結(jié)果如圖。由圖不能得出的結(jié)論是( B )
A. 兩組植株的CO2 吸收速率最大值接近
B. 35℃ 時(shí)兩組植株的真正（總）光合速率相等
C. 50℃ 時(shí)HT 植株能積累有機(jī)物而CT 植株不能
D. HT 植株表現(xiàn)出對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性
[解析]由圖可知，兩組植株的CO2 吸收速率最大值非常接近，A 項(xiàng)不符合題意；總光合速率= 凈光合速率+ 呼吸速率，CO2 吸收速率代表凈光合速率，由圖可知，35℃ 時(shí)兩組植株的凈光合速率相等，而兩組植株的呼吸速率未知，故不能判斷出兩組植株的總光合速率是否相等，B 項(xiàng)符合題意；50℃ 時(shí)HT 植株的凈光合速率大于0，而CT 植株的凈光合速率小于0，即50℃ 時(shí)HT 植株能積累有機(jī)物而CT 植株不能，C 項(xiàng)不符合題意；由圖可知，當(dāng)葉片溫度超過(guò)35℃ 時(shí)，HT 植株的凈光合速率大于CT 植株的凈光合速率，HT 植株表現(xiàn)出對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性，D 項(xiàng)不符合題意。
5. [2020天津，4分]研究人員從菠菜中分離類(lèi)囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2 固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是( A )
A. 產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)
B. 該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2
C. 類(lèi)囊體產(chǎn)生的ATP 和O2 參與CO2 固定與還原
D. 與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素
[解析]題干信息“該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2 固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸”說(shuō)明，乙醇酸是在暗反應(yīng)中合成的，合成場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A 正確；該反應(yīng)體系既能在類(lèi)囊體上進(jìn)行光反應(yīng)，又能利用16種酶等物質(zhì)進(jìn)行暗反應(yīng)，因此該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)有CO2 、H2O 等，B 錯(cuò)誤；類(lèi)囊體上進(jìn)行的光反應(yīng)為暗反應(yīng)中C3 的還原提供了NADPH 和ATP ，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2 不參與暗反應(yīng)，C 錯(cuò)誤；該反應(yīng)體系中有類(lèi)囊體，在光照條件下還可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2 固定與還原，說(shuō)明該反應(yīng)體系中有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的光合作用色素，D 錯(cuò)誤。
二、非選擇題
6. [2022重慶，14分]科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會(huì)被類(lèi)囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生ATP （如圖Ⅰ）。為探尋這種能量形式，他們開(kāi)展了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
（1） 制備類(lèi)囊體時(shí)，提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結(jié)構(gòu)完整，原因是保持類(lèi)囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類(lèi)囊體破裂;為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)保持低溫（填“低溫”或“常溫”）。
[解析]制備類(lèi)囊體時(shí)，提取液中需要添加適宜濃度的蔗糖，保持類(lèi)囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類(lèi)囊體破裂，以保證其結(jié)構(gòu)完整。提取液應(yīng)保持低溫，以降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。
（2） 在圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)條件下，也能產(chǎn)生ATP 。但該實(shí)驗(yàn)不能充分證明“某種能量形式”是類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H+ 濃度差，原因是實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照以及低pH 條件下對(duì)類(lèi)囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無(wú)法證明某種能量是來(lái)自光能還是來(lái)自類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H+ 濃度差。
[解析]由圖Ⅱ可知，在光照條件下，將pH=4 條件下的類(lèi)囊體懸液轉(zhuǎn)移到pH=8 條件下，再在遮光的條件下加入ADP 和Pi ，也產(chǎn)生了ATP ，但該實(shí)驗(yàn)不能充分證明“某種能量形式”是類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H+ 濃度差，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照以及低pH 條件下對(duì)類(lèi)囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無(wú)法證明某種能量是來(lái)自光能還是來(lái)自類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H+ 濃度差。
（3） 為探究自然條件下類(lèi)囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H+ 濃度差的原因，對(duì)無(wú)緩沖液的類(lèi)囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，結(jié)果如圖Ⅲ所示，懸液的pH 在光照處理時(shí)升高，原因是類(lèi)囊體膜外H+ 被轉(zhuǎn)移到類(lèi)囊體膜內(nèi)，使懸液pH 升高。
類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H+ 濃度差是通過(guò)光合電子傳遞和H+ 轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來(lái)源物質(zhì)是水。
[解析]對(duì)無(wú)緩沖液的類(lèi)囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，懸液的pH 在光照處理時(shí)升高，推測(cè)可能是因?yàn)轭?lèi)囊體膜外H+ 被轉(zhuǎn)移到類(lèi)囊體膜內(nèi)，使懸液pH 升高。類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H+ 濃度差是通過(guò)光合電子傳遞和H+ 轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，光反應(yīng)過(guò)程中，水的光解伴隨著電子傳遞，故電子的最終來(lái)源物質(zhì)是水。
（4） 用菠菜類(lèi)囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物。若要實(shí)現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn)，需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有NADPH 、ATP 和CO2 。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加,若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有增大二氧化碳的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度（答兩點(diǎn)）。
[解析]人工葉綠體能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物，若要在黑暗條件下實(shí)現(xiàn)持續(xù)生產(chǎn)，則需要提供的物質(zhì)有NADPH 、ATP 以及CO2 。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加，可增大二氧化碳的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度，提高光合效率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。
7. [2021河北，10分]為探究水和氮對(duì)光合作用的影響，研究者將一批長(zhǎng)勢(shì)相同的玉米植株隨機(jī)均分成三組，在限制水肥的條件下做如下處理:（1）對(duì)照組; （2）施氮組，補(bǔ)充尿素12g?m?2 ;（3）水+ 氮組，補(bǔ)充尿素12g?m?2 同時(shí)補(bǔ)水。檢測(cè)相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表。
注:氣孔導(dǎo)度反映氣孔開(kāi)放的程度
回答下列問(wèn)題:
（1） 植物細(xì)胞中自由水的生理作用包括反應(yīng)介質(zhì)、良好溶劑、參與物質(zhì)運(yùn)送和生化反應(yīng)（2分）等（寫(xiě)出兩點(diǎn)即可）。補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對(duì)氮的吸收,提高植株氮供應(yīng)水平。
[解析]自由水是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑，許多種物質(zhì)溶解在這部分水中，細(xì)胞內(nèi)的許多生物化學(xué)反應(yīng)也都需要水的參與；水在生物體內(nèi)流動(dòng)，可以運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物。分析題表數(shù)據(jù)可知，與施氮組相比，水+ 氮組各項(xiàng)生理指標(biāo)都增大，說(shuō)明補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對(duì)氮的吸收，提高植株氮供應(yīng)水平。
（2） 參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與鎂離子參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉綠素能夠吸收光能，用于驅(qū)動(dòng)ATP 和NADPH （2分）兩種物質(zhì)的合成以及水的分解；RuBP 羧化酶將CO2 轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥紺5 分子上，反應(yīng)形成的產(chǎn)物被還原為糖類(lèi)。
[解析]氮與鎂離子參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉綠素能夠吸收光能，在光合作用的光反應(yīng)階段，吸收的光能可用于水的分解，進(jìn)而產(chǎn)生NADPH ，還可促使ADP 和Pi 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成ATP 。在暗反應(yīng)階段，在RuBP 羧化酶的催化下，CO2 和五碳化合物結(jié)合，生成三碳化合物。
（3） 施氮同時(shí)補(bǔ)充水分增加了光合速率，這需要足量的CO2 供應(yīng)。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，葉肉細(xì)胞CO2 供應(yīng)量增加的原因是氣孔導(dǎo)度增大，植株從外界吸收更多的CO2 （2分）。
[解析]分析表格數(shù)據(jù)可知，與施氮組相比，水+ 氮組氣孔導(dǎo)度明顯增大，有利于植株從外界吸收CO2 。
題組四
1. [2023浙江6月選考，10分]植物工廠是一種新興的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，可人工控制光照、溫度、CO2 濃度等因素。不同光質(zhì)配比對(duì)生菜幼苗體內(nèi)的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質(zhì)配比對(duì)生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK 組（白光）、A組( 紅光∶藍(lán)光=1:2) 、B組( 紅光∶藍(lán)
光=3:2) 、C組( 紅光∶藍(lán)光=2:1) ,每組輸出的功率相同。
圖甲
圖乙
圖丙
回答下列問(wèn)題：
（1） 光為生菜的光合作用提供能量,又能調(diào)控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營(yíng)養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對(duì)氮元素需求，若營(yíng)養(yǎng)液中的離子濃度過(guò)高，根細(xì)胞會(huì)因滲透作用失水造成生菜萎蔫。
[解析]葉綠體中的光合色素能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。光為生菜的光合作用提供了能量。若營(yíng)養(yǎng)液中的離子濃度過(guò)高，則營(yíng)養(yǎng)液的濃度大于根細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，可導(dǎo)致根細(xì)胞發(fā)生滲透失水。
（2） 由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK 組高，原因是與CK 組相比，A 、B 、C 組使用的是紅光和藍(lán)紫光，光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，A 、B 、C 組吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍(lán)光配比為紅光∶藍(lán)光=3:2 ,最有利于生菜產(chǎn)量的提高，原因是當(dāng)光質(zhì)配比為B 組( 紅光∶藍(lán)光=3:2) 時(shí)，植物葉綠素和氮含量都比A 組( 紅光∶藍(lán)光=1:2) 、C 組( 紅光∶藍(lán)光=2:1) 高，有利于植物的光合作用，即B 組植物的光合作用速率大于A 組( 紅光∶藍(lán)光=1:2) 、C 組( 紅光∶藍(lán)
光=2:1) ，凈光合速率更大，積累的有機(jī)物更多（2分）。
[解析]分析題圖可知，A 、B 、C 組的干重都高于CK 組，這是因?yàn)楣夂仙刂饕占t光和藍(lán)紫光，因此與CK 組相比，不同配比的紅光和藍(lán)光的組別光合速率高，有機(jī)物積累多。B 組( 紅光：藍(lán)光=3：2) 的氮含量、葉綠素含量以及干重均最高，因此當(dāng)紅光、藍(lán)光的配比為紅光：藍(lán)光=3：2 時(shí)，最有利于生菜產(chǎn)量的提高。
（3） 進(jìn)一步探究在不同溫度條件下，增施CO2 對(duì)生菜光合速率的影響，結(jié)果如圖丙所示。由圖可知，在25℃ 時(shí)，提高CO2 濃度對(duì)提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據(jù)是25℃ 時(shí),高CO2 濃度下和大氣CO2 濃度下生菜的光合速率均較高，且25℃ 時(shí)高CO2 濃度下的光合速率與大氣CO2 濃度下生菜的光合速率的差值較大。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2 濃度，還可以提高溫度，使光合速率進(jìn)一步提高，從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點(diǎn)還有有利于實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，提高能量利用率，減少環(huán)境污染（2分）。
[解析]由題圖丙可知，溫度為25℃ 時(shí)，高CO2 濃度下和大氣CO2 濃度下生菜的光合速率均較高，且高CO2 濃度下生菜的光合速率與大氣CO2 濃度下生菜的光合速率的差值較大。因此在25℃ 時(shí)，提高CO2 濃度對(duì)提高生菜光合速率的效果最佳。冬天燃燒沼氣可提高CO2 濃度和溫度，從而使植物光合速率進(jìn)一步提高。利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，有利于實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，提高能量的利用率，增加作物產(chǎn)量，減少環(huán)境污染。
2. [2022湖北，13分]不同條件下植物的光合速率和光飽和點(diǎn)（在一定范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合速率增大，達(dá)到最大光合速率時(shí)的光照強(qiáng)度稱(chēng)為光飽和點(diǎn)）不同，研究證實(shí)高濃度臭氧O3 對(duì)植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3 連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天，在第55天、65天、75天分別測(cè)定植物凈光合速率，結(jié)果如圖1、圖2和圖3所示。

【注】曲線1：甲對(duì)照組，曲線2：乙對(duì)照組，曲線3：甲實(shí)驗(yàn)組，曲線4：乙實(shí)驗(yàn)組
回答下列問(wèn)題：
（1） 圖1中，在高濃度O3 處理期間，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2 濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)增大（1分）（填“減小”“不變”或“增大”）。
[解析]若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2 濃度,會(huì)使兩種植物的光合作用增強(qiáng)，所能固定的光能增多，需要在較高光照強(qiáng)度下植物才能達(dá)到最大光合速率，即在該種情況下,甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)增大。
（2） 與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的凈光合速率差異較小，表明高濃度O3 處理甲的時(shí)間越短，對(duì)甲植物光合作用的影響越小。
[解析]與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的凈光合速率差異較小，表明高濃度O3 處理甲的時(shí)間越短，對(duì)甲植物光合作用的影響越小。
（3） 從圖3分析可得到兩個(gè)結(jié)論：①O3 處理75天后，甲、乙兩種植物的實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對(duì)照組，表明長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3 對(duì)植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；②長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3 對(duì)乙植物的影響大于甲植物，表明長(zhǎng)時(shí)間高濃度O3 對(duì)不同種類(lèi)植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果有差異。
[解析]從圖3可知，①甲、乙兩種植物實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對(duì)照組，表明長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3 對(duì)植物光合作用產(chǎn)生了明顯抑制；②長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3 對(duì)乙植物的影響大于甲植物，表明長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3 對(duì)不同種類(lèi)植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果不同。
（4） 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降。為確定A基因功能與植物對(duì)O3 耐受力的關(guān)系，使乙植物中A基因過(guò)量表達(dá)，并用高濃度O3 處理75天。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為A 基因過(guò)量表達(dá)與表達(dá)量下降時(shí)，乙植物的凈光合速率相同，則說(shuō)明A基因的功能與乙植物對(duì)O3 耐受力無(wú)關(guān)。
[解析]如果A 基因的功能與乙植物對(duì)O3 耐受力無(wú)關(guān)，則乙植物的凈光合速率不會(huì)受A 基因表達(dá)量的影響，即A 基因過(guò)量表達(dá)與表達(dá)量下降時(shí)，乙植物的凈光合速率相同。
3. [2022廣東，14分]研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后（圖a），測(cè)定相關(guān)指標(biāo)（圖b），探究遮陰比例對(duì)植物的影響。
圖a
圖b
回答下列問(wèn)題：
（1） 結(jié)果顯示，與A組相比，C組葉片葉綠素含量較高，原因可能是遮陰條件減弱了葉綠素的降解，同時(shí)增加了葉綠素的合成。
[解析]分析圖b可知，與A 組相比，C 組葉片葉綠素含量較高，原因可能是遮陰條件一方面減弱了葉綠素的降解，另一方面增加了葉綠素的合成。
（2） 比較圖b中B1 與A組指標(biāo)的差異，并結(jié)合B2 相關(guān)數(shù)據(jù)，推測(cè)B組的玉米植株可能會(huì)積累更多的糖類(lèi)等光合產(chǎn)物，因而生長(zhǎng)更快。
[解析]由圖b可知，B 組的凈光合速率大于A 組和C 組的，推測(cè)B 組的玉米植株可能會(huì)積累更多的糖類(lèi)等光合產(chǎn)物，因而生長(zhǎng)更快。
（3） 某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長(zhǎng)更快的研究結(jié)果，作出該條件可能會(huì)提高作物產(chǎn)量的推測(cè)，由此設(shè)計(jì)了初步實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究：
實(shí)驗(yàn)材料：選擇前期光照等培養(yǎng)條件一致、生長(zhǎng)狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。
實(shí)驗(yàn)方法：按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗，每組30株；其中以A 組為對(duì)照，并保證除遮陰比例外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測(cè)量各組玉米的籽粒重量。
結(jié)果統(tǒng)計(jì)：比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。
分析討論：如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，下一步探究實(shí)驗(yàn)的思路是探究能提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例。
[解析]結(jié)合題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是探究B 組條件可能會(huì)提高作物產(chǎn)量。因此，應(yīng)選擇前期光照等培養(yǎng)條件一致、生長(zhǎng)狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株，再按圖a所示條件，將實(shí)驗(yàn)分為A 、B 、C 三組，每組30株；其中以A 組作為對(duì)照，并保證除遮陰比例外其他環(huán)境條件一致，收獲后分別測(cè)量各組玉米的籽粒重量，然后比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，下一步探究實(shí)驗(yàn)的思路是探究能提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例。
4. [2021天津，10分]Rubisc 是光合作用過(guò)程中催化CO2 固定的酶。但其也能催化O2 與C5 結(jié)合，形成C3 和C2 ，導(dǎo)致光合效率下降。CO2 與O2 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisc 的同一活性位點(diǎn),因此提高CO2 濃度可以提高光合效率。
（1） 藍(lán)細(xì)菌具有CO2 濃縮機(jī)制，如圖所示。
注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。
據(jù)圖分析,CO2 依次以自由擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸方式通過(guò)細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2 濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisc 周?chē)腃O2 濃度，從而通過(guò)促進(jìn)CO2 固定和抑制O2 與C5 結(jié)合（2分）提高光合效率。
[解析]由圖可知，CO2 通過(guò)細(xì)胞膜不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助，也不需要消耗能量，故CO2 通過(guò)細(xì)胞膜的方式為自由擴(kuò)散;CO2 通過(guò)光合片層膜需要CO2 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助，同時(shí)需要消耗能量，故CO2 通過(guò)光合片層膜的方式為主動(dòng)運(yùn)輸。藍(lán)細(xì)菌的CO2 濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisc 周?chē)腃O2 濃度，進(jìn)而促進(jìn)CO2 固定，抑制O2 與C5 結(jié)合，從而提高光合效率。
（2） 向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisc 的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的葉綠體中觀察到羧化體。
[解析]煙草細(xì)胞進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，說(shuō)明藍(lán)細(xì)菌Rubisc 的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因可在煙草細(xì)胞的葉綠體中正常表達(dá)，形成羧化體。
（3） 研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCO3? 和CO2 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)提高（2分），光反應(yīng)水平應(yīng)提高（2分），從而提高光合速率。
[解析]轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高，可能是受CO2 濃度的限制。若再轉(zhuǎn)入HCO3? 和CO2 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，則可以提高葉綠體中的CO2 濃度，理論上，該轉(zhuǎn)基因植株的暗反應(yīng)水平應(yīng)提高，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供更多的ADP 和NADP+ ，光反應(yīng)水平也提高，從而提高光合速率。
題組五
1. [2023全國(guó)甲理綜，10分]某同學(xué)將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中,給該葉綠體懸浮液照光后有糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉?wèn)題。
（1） 葉片是分離制備葉綠體的常用材料,若要將葉肉細(xì)胞中的葉綠體與線粒體等其他細(xì)胞器分離,可以采用的方法是差速離心法（1分）
（答出1種即可）。葉綠體中光合色素分布在類(lèi)囊體薄膜（或基粒）（1分）上,其中類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光（1分）（填“藍(lán)紫光”“紅光”或“綠光”）。
[解析]一般采用差速離心法分離細(xì)胞器。葉綠體中吸收光能的色素分布在類(lèi)囊體薄膜上。葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。
（2） 將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后,加入緩沖液形成懸浮液,發(fā)現(xiàn)黑暗條件下葉綠體懸浮液中不能產(chǎn)生糖,原因是黑暗條件下不能產(chǎn)生還原三碳化合物所需要的還原型輔酶ⅡNADPH 和ATP （2分）。
[解析]糖是在光合作用的暗反應(yīng)階段產(chǎn)生的，暗反應(yīng)的進(jìn)行需要光反應(yīng)提供ATP 和NADPH 。將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，黑暗條件下葉綠體懸浮液中不能產(chǎn)生糖，其原因是黑暗條件下，光反應(yīng)不能正常合成NADPH 和ATP ，由于缺少NADPH 和ATP ，暗反應(yīng)也不能正常合成糖。
（3） 葉片進(jìn)行光合作用時(shí),葉綠體中會(huì)產(chǎn)生淀粉。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明葉綠體中有淀粉存在,簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。
[答案]實(shí)驗(yàn)思路：將照光和黑暗處理的葉綠體懸浮液離心得到葉綠體，分別記為A組和B組，之后將得到的葉綠體進(jìn)行脫色處理，向經(jīng)脫色處理的葉綠體滴加碘液，觀察顏色變化（3分） 預(yù)期結(jié)果：A組葉綠體變?yōu)樗{(lán)色，B組葉綠體不變藍(lán)色。（2分）
[解析]淀粉遇碘顯藍(lán)色。葉綠體呈綠色，要證明葉綠體中有淀粉存在，需要將葉綠體進(jìn)行脫色處理，之后用碘液進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及結(jié)果詳見(jiàn)答案。
2. [2023廣東，13分]光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時(shí),水稻野生型WT 的產(chǎn)量和黃綠葉突變體ygl 的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl 產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征如表和圖所示。（光飽和點(diǎn)：光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時(shí)的光照強(qiáng)度；光補(bǔ)償點(diǎn)：光合過(guò)程中吸收的CO2 與呼吸過(guò)程中釋放的CO2 等量時(shí)的光照強(qiáng)度。）
a
b
c
分析圖表，回答下列問(wèn)題：
（1） ygl 葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和類(lèi)胡蘿卜素/葉綠素的值較高，葉片主要吸收可見(jiàn)光中的紅光和藍(lán)紫光。
[解析]水稻葉綠體中的光合色素有4種：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a （藍(lán)綠色）、葉綠素b （黃綠色）。據(jù)表格信息可知，與野生型水稻相比，黃綠葉突變體ygl 的葉綠素含量低，類(lèi)胡蘿卜素/葉綠素的值較高，導(dǎo)致ygl 葉色黃綠。類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，因此ygl 葉片主要吸收可見(jiàn)光中的紅光和藍(lán)紫光。
（2） 光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μml?m?2?s?1 時(shí)，ygl 的凈光合速率較WT 更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，比較兩者的光飽和點(diǎn)，可得ygl 高于（1分）WT （填“高于”“低于”或“等于”）。ygl 有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)，可能的原因是葉綠素含量較低和細(xì)胞呼吸速率較高。
[解析]據(jù)圖a可知，ygl 的光飽和點(diǎn)高于WT 。根據(jù)圖c可知，與WT 相比，ygl 的呼吸速率較高。據(jù)表格信息可知，與WT 相比，ygl 的葉綠素含量較低，當(dāng)光照強(qiáng)度較低時(shí)，葉綠素含量低會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH 和ATP 較少，使光合速率降低。綜合上述分析可知，ygl 具有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)的原因可能是其葉綠素含量較低和細(xì)胞呼吸速率較高。
（3） 與WT 相比，ygl 葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)下層葉片，且ygl 群體的凈光合速率較高，表明該群體有機(jī)物積累較多，是其高產(chǎn)的原因之一。
[解析]與WT 相比，在高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)ygl 下層葉片，導(dǎo)致ygl 下層葉片的光合速率較高；與WT 相比，ygl 的葉綠素含量低，但ygl 群體的凈光合速率較高，表明該群體的光能利用率較高，有機(jī)物積累較多。
（4） 試分析在0～50μml?m?2?s?1 范圍的低光照強(qiáng)度下，WT 和ygl 凈光合速率的變化，在給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢(shì)曲線。在此基礎(chǔ)上,分析圖a和你繪制的曲線，比較高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT 和ygl 的凈光合速率，提出一個(gè)科學(xué)問(wèn)題探究達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)，ygl 的凈光合速率高于WT 的原因（或探究高密度栽培條件下，WT 和ygl 的最適光照強(qiáng)度）; 如圖所示。
[解析]繪制曲線圖時(shí)要注意：ygl 的呼吸速率約為0.9μmlCO2?m?2?s?1 ，WT 的呼吸速率約為0.6μmlCO2?m?2?s?1 ，而且ygl 的光補(bǔ)償點(diǎn)( 約為30μml?m?2?s?1) 大于WT 的光補(bǔ)償點(diǎn)( 約為15μml?m?2?s?1) ，具體曲線圖見(jiàn)答案。分析圖a和繪制的曲線可提出問(wèn)題：探究達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)，ygl 的凈光合速率高于WT 的原因。為保證水稻高產(chǎn)，可關(guān)注最適栽培密度或最適光照強(qiáng)度，因此可以繼續(xù)探究高密度栽培條件下，WT 和ygl 的最適光照強(qiáng)度或探究在較強(qiáng)光照條件下，WT 和ygl 的最適栽培密度。
【考情速遞】
繪制曲線并提出科學(xué)問(wèn)題
該題開(kāi)放性強(qiáng)，要求考生結(jié)合題中關(guān)鍵信息繪制凈光合速率趨勢(shì)曲線，并結(jié)合題中信息提出一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，解答該題時(shí)，需要考生認(rèn)真分析，發(fā)散思維將所學(xué)知識(shí)與所解決的問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。
3. [2022江蘇，9分]圖1所示為光合作用過(guò)程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(① ~⑦表示代謝途徑) 。Rubisc 是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2 和O2 競(jìng)爭(zhēng)與其結(jié)合，分別催化C5 的羧化與氧化。C5 羧化固定CO2 合成糖；C5 氧化則產(chǎn)生乙醇酸C2 ,C2 在過(guò)氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。
圖1
圖2
圖3
（1） 圖1中,類(lèi)囊體膜直接參與的代謝途徑有①⑥（從①~⑦中選填），在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是葉綠素( 葉綠素a 和葉綠素b) 。
[解析]類(lèi)囊體薄膜上發(fā)生的反應(yīng)有水的光解以及ATP 的形成，即①⑥。葉綠素( 葉綠素a 和葉綠素b) 主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。在紅光照射下，參與這些反應(yīng)的主要色素是葉綠素a 和葉綠素b 。
（2） 在C2 循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶催化下迅速分解為O2 和H2O 。
[解析]過(guò)氧化氫酶能將過(guò)氧化氫分解為O2 和H2O ，故在C2 循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶催化下迅速分解為O2 和H2O 。
（3） 將葉片置于一個(gè)密閉小室內(nèi)，分別在CO2 濃度為0和0.03% 的條件下測(cè)定小室內(nèi)CO2 濃度的變化，獲得曲線a 、b （圖2）。
① 曲線a ，0～t1 時(shí)段（沒(méi)有光照，只進(jìn)行呼吸作用）釋放的CO2 源于細(xì)胞呼吸；t1～t2 時(shí)段,CO2 的釋放速度有所增加,此階段的CO2 源于光呼吸和細(xì)胞呼吸（2分）。
② 曲線b ,當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2 后，室內(nèi)CO2 濃度不再改變，其原因是光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度（2分）。
[解析]曲線a ，t1～t2 時(shí)段有光照，所以CO2 源于細(xì)胞呼吸和光呼吸。曲線b ，t2 后室內(nèi)CO2 濃度不再改變，說(shuō)明呼吸作用和光合作用達(dá)到了平衡。
（4） 光呼吸可使光合效率下降20%～50% ,科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達(dá)了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋(píng)果酸合酶，形成了圖3代謝途徑，通過(guò)將乙醇酸轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的直接價(jià)值。
[解析]題中所述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的直接價(jià)值。
4. [2021湖南，12分]圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖?；卮鹣铝袉?wèn)題:
圖a
圖b
（1） 圖b表示圖a中的類(lèi)囊體膜結(jié)構(gòu),膜上發(fā)生的光反應(yīng)過(guò)程將水分解成O2 、H+ 和e? ，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為NADPH （2分）和ATP 中活躍的化學(xué)能。若CO2 濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+ 減少，則圖b中電子傳遞速率會(huì)減慢（填“加快”或“減慢”）。
[解析]光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類(lèi)囊體膜上，即圖b表示圖a中的類(lèi)囊體膜。光反應(yīng)過(guò)程中，色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為NADPH 和ATP 中活躍的化學(xué)能。若二氧化碳濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+ 減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會(huì)減慢。
（2） 為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了 4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy 或DCIP 替代NADP+ 為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
注：Fecy 具有親水性，DCIP 具有親脂性。
據(jù)此分析：
① 葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy （填“Fecy ”或“DCIP ” ）為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。得出該結(jié)論的推理過(guò)程是當(dāng)葉綠體雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，以Fecy 和DCIP 為電子受體的放氧量相同，當(dāng)葉綠體雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy 為電子受體的放氧量增加更明顯（2分）。
[解析]比較葉綠體A 和葉綠體B 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B 雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy 為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B 雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP 為電子受體的放氧量與雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)無(wú)明顯差異，說(shuō)明葉綠體的雙層膜對(duì)以Fecy 為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。
② 該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C,表明在無(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)囊體又松散的條件下，更有利于色素對(duì)光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化（2分），從而提高光反應(yīng)速率。
[解析]該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C ，表明在無(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)囊體松散的條件下，更有利于類(lèi)囊體上的色素吸收光能，從而提高光反應(yīng)速率。
③ 以DCIP 為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP 產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋:類(lèi)囊體結(jié)構(gòu)被破壞程度越大，H+ 的濃度梯度越不容易形成，ATP 合酶越不容易被激活，產(chǎn)生ATP 效率越低（3分）。
[解析]根據(jù)圖b可知，ATP 的合成依賴(lài)于H+ 順濃度梯度通過(guò)類(lèi)囊體膜上的ATP 合酶，葉綠體A 、B 、C 、D 的類(lèi)囊體膜受損程度依次增大，因此ATP 的產(chǎn)生效率逐漸降低。
題組六
1. [2023浙江1月選考，12分]葉片是給植物其他器官提供有機(jī)物的“源”，果實(shí)是儲(chǔ)存有機(jī)物的“庫(kù)”?，F(xiàn)以某植物為材料研究不同庫(kù)源比（以果實(shí)數(shù)量與葉片數(shù)量比值表示）對(duì)葉片光合作用和光合產(chǎn)物分配的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1
注：①甲、乙、丙組均保留枝條頂部1個(gè)果實(shí)并分別保留大小基本一致的2、4、6片成熟葉，用?13CO2 供應(yīng)給各組保留的葉片進(jìn)行光合作用。②凈光合速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位葉面積從外界環(huán)境吸收的?13CO2 量。
回答下列問(wèn)題：
（1） 葉片葉綠素含量測(cè)定時(shí)，可先提取葉綠體色素，再進(jìn)行測(cè)定。提取葉綠體色素時(shí)，選擇乙醇作為提取液的依據(jù)是葉綠體色素為脂溶性物質(zhì)，易溶于乙醇。
[解析]由于葉綠體色素是脂溶性物質(zhì)，易溶于乙醇，故提取葉綠體色素時(shí)可選擇乙醇作為提取液。
（2） 研究光合產(chǎn)物從源分配到庫(kù)時(shí)，給葉片供應(yīng)?13CO2 ，?13CO2 先與葉綠體內(nèi)的五碳糖C5 結(jié)合而被固定，形成的產(chǎn)物還原為糖需接受光反應(yīng)合成的ATP 和NADPH 中的化學(xué)能。合成的糖分子運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)等庫(kù)中。在本實(shí)驗(yàn)中，選用?13CO2 的原因有CO2 是光合作用的原料、?13C 可被儀器檢測(cè)（2分）（答出2點(diǎn)即可）。
[解析]給葉片供應(yīng)?13CO2 ,?13CO2 先與五碳糖結(jié)合形成C3 ，C3 被還原為糖的反應(yīng)是吸能反應(yīng)，需要光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP 和NADPH 提供能量。由于CO2 是光合作用的基本原料，且?13C 具有放射性，可被儀器檢測(cè)到，故研究光合產(chǎn)物從源分配到庫(kù)時(shí)，給葉片供應(yīng)?13CO2 。
（3） 分析實(shí)驗(yàn)甲、乙、丙組結(jié)果可知，隨著該植物庫(kù)源比降低，葉凈光合速率降低（填“升高”或“降低”）、果實(shí)中含?13C 光合產(chǎn)物的量增加（填“增加”或“減少”）。庫(kù)源比升高導(dǎo)致果實(shí)單果重變化的原因是光合作用合成的有機(jī)物總量少，可提供給果實(shí)的有機(jī)物相應(yīng)減少（2分）。
[解析]分析表1可知，隨著該植物庫(kù)源比降低( 注：從1/2 降低到1/6) ，葉片的凈光合速率降低( 注：從9.31μml?m?2?s?1 降低到8.75μml?m?2?s?1) ，果實(shí)中含?13C 光合產(chǎn)物的量增加( 注：從21.96mg 增加到66.06mg) 。隨著庫(kù)源比升高，光合作用合成的有機(jī)物總量減少，可提供給果實(shí)的有機(jī)物相應(yīng)減少，單果重也相應(yīng)減小。
（4） 為進(jìn)一步研究葉片光合產(chǎn)物的分配原則進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，庫(kù)源處理如圖所示，用?13CO2 供應(yīng)給保留的葉片進(jìn)行光合作用，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2
根據(jù)表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從庫(kù)與源的距離分析，葉片光合產(chǎn)物分配給果實(shí)的特點(diǎn)是就近分配。
[解析]
（5） 綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從調(diào)整庫(kù)源比分析，下列措施中能提高單枝的合格果實(shí)產(chǎn)量（單果重10g 以上為合格）的是哪一項(xiàng)？C （2分）（A.除草 B.遮光 C.疏果 D.松土）。
[解析]除草和松土在一定程度上可以提高光合作用速率，但不一定能提高單枝的合格果實(shí)產(chǎn)量。遮光可降低光合作用速率，其不能提高單枝的合格果實(shí)產(chǎn)量。據(jù)題中信息可知，單果重10g 以上為合格。表2中第3果的單果重為8.19g ，為不合格果實(shí)。從調(diào)整庫(kù)源比分析，為了提高單枝的合格果實(shí)產(chǎn)量，可將距離葉片（源）較遠(yuǎn)的果實(shí)（庫(kù)）摘除掉，因此C 符合題意。
2. [2022天津，10分]利用藍(lán)細(xì)菌將CO2 轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
（1） 藍(lán)細(xì)菌是原核生物，細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)含有ATP 、NADPH 、NADH ( 呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的[H]) 和丙酮酸等中間代謝物。ATP 來(lái)源于光合作用（1分）和呼吸作用（1分）等生理過(guò)程，為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。
[解析]ATP 主要通過(guò)光合作用和呼吸作用等生理過(guò)程產(chǎn)生，其作用主要是為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。
（2） 藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)D? 乳酸脫氫酶Ldh ，利用NADH 將丙酮酸還原為D? 乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構(gòu)建了大量表達(dá)外源Ld? 基因的工程藍(lán)細(xì)菌，以期提高D? 乳酸產(chǎn)量，但結(jié)果并不理想。分析發(fā)現(xiàn)，是由于細(xì)胞質(zhì)中的NADH 被大量用于有氧呼吸作用產(chǎn)生ATP ,無(wú)法為合成D? 乳酸提供充足的NADH 。
[解析]由題中信息知，藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)D? 乳酸脫氫酶Ldh ，利用NADH 將丙酮酸還原為D? 乳酸，若細(xì)胞質(zhì)中的NADH 被大量用于有氧呼吸第三階段，將無(wú)法為合成D? 乳酸提供充足的NADH 。
（3） 藍(lán)細(xì)菌還存在一種只產(chǎn)生ATP 不參與水光解的光合作用途徑。研究者構(gòu)建了該途徑被強(qiáng)化的工程菌K ，以補(bǔ)充ATP 產(chǎn)量，使更多NADH 用于生成D? 乳酸。測(cè)定初始藍(lán)細(xì)菌、工程菌K 中細(xì)胞質(zhì)ATP 、NADH 和NADPH 含量，結(jié)果如表。
注：數(shù)據(jù)單位為pml/OD730
由表可知，與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌K 的ATP 含量升高，且有氧呼吸第三階段被抑制（被抑制/被促進(jìn)/不受影響），光反應(yīng)中的水光解不受影響（被抑制/被促進(jìn)/不受影響）。
[解析]
（4） 研究人員進(jìn)一步把Ld? 基因引入工程菌K 中，構(gòu)建工程菌L 。與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌L 能積累更多D? 乳酸，是因?yàn)槠銩D（雙選）。
A. 光合作用產(chǎn)生了更多ATP B. 光合作用產(chǎn)生了更多NADPH
C. 有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATP D. 有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH
[解析]結(jié)合題中信息可知，工程菌L 可大量表達(dá)Ld? 基因，且其只產(chǎn)生ATP 不參與水光解的光合作用途徑被加強(qiáng)，其通過(guò)光合作用產(chǎn)生了更多的ATP 供生命活動(dòng)利用，且其有氧呼吸的第三階段被抑制，其通過(guò)D? 乳酸脫氫酶Ldh ，利用NADH 將丙酮酸還原為D? 乳酸的量增加，故A 、D 選項(xiàng)符合題意。
3. [2021江蘇，11分]線粒體對(duì)維持旺盛的光合作用至關(guān)重要，如圖表示葉肉細(xì)胞中部分代謝途徑，虛線框內(nèi)表示“草酰乙酸/蘋(píng)果酸穿梭”。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。
（1） 葉綠體在類(lèi)囊體膜上將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，參與這一過(guò)程的兩類(lèi)色素是葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素。
（2） 光合作用時(shí),CO2 與C5 結(jié)合產(chǎn)生三碳酸,繼而還原成三碳糖C3 。為維持光合作用持續(xù)進(jìn)行,部分新合成的C3 必須用于再生C5 ；運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的C3 可合成蔗糖,運(yùn)出細(xì)胞。每運(yùn)出一分子蔗糖相當(dāng)于固定了12個(gè)CO2 分子。
[解析]C3 在葉綠體基質(zhì)中合成，可運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的C3 可合成蔗糖，運(yùn)出細(xì)胞。蔗糖是二糖，一分子蔗糖是由兩分子單糖結(jié)合形成的，進(jìn)而推出每運(yùn)出一分子蔗糖需要固定12個(gè)CO2 分子。
（3） 在光照過(guò)強(qiáng)時(shí),細(xì)胞必須耗散掉葉綠體吸收的過(guò)多光能,避免細(xì)胞損傷。草酰乙酸/蘋(píng)果酸穿梭可有效地將光照產(chǎn)生的NADPH 中的還原能輸出葉綠體,并經(jīng)線粒體轉(zhuǎn)化為ATP 中的化學(xué)能。
（4） 為研究線粒體對(duì)光合作用的影響,用寡霉素（電子傳遞鏈抑制劑）處理大麥,實(shí)驗(yàn)方法是取培養(yǎng)10～14d 大麥苗,將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中,通過(guò)蒸騰作用使藥物進(jìn)入葉片。光照培養(yǎng)后，測(cè)定、計(jì)算光合放氧速率（單位為μmlO2?mg?1chl?h?1 ,chl 為葉綠素）。請(qǐng)完成下表。
[解析]③根據(jù)光合放氧速率的單位：μmlO2?mg?1chl?h?1 ，推出還要測(cè)定葉綠素含量。植株類(lèi)型
葉綠素a
葉綠素b
類(lèi)胡蘿卜素
葉綠素/類(lèi)胡蘿卜素
野生型
1 235
519
419
4.19
突變體1
512
75
370
1.59
突變體2
115
20
379
0.36
生理指標(biāo)
對(duì)照組
施氮組
水+ 氮組
自由水/結(jié)合水
6.2
6.8
7.8
氣孔導(dǎo)度mml?m?2?s?1
85
65
196
葉綠素含量mg?g?1
9.8
11.8
12.6
RuBP 羧化酶活性μml?h?1?g?1
316
640
716
光合速率μml?m?2?s?1
6.5
8.5
11.4
水稻材料
葉綠素mg/g
類(lèi)胡蘿卜素mg/g
類(lèi)胡蘿卜素/葉綠素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
葉綠體類(lèi)型
相對(duì)值
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
葉綠體A： 雙層膜結(jié)構(gòu)完整
葉綠體B： 雙層膜局部受損，類(lèi)囊體略有損傷
葉綠體C： 雙層膜瓦解,類(lèi)囊體松散但未斷裂
葉綠體D： 所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆?；蚱?br>實(shí)驗(yàn)一：以Fecy 為電子受體時(shí)的放氧量
100
167.0
425.1
281.3
實(shí)驗(yàn)二：以DCIP 為電子受體時(shí)的放氧量
100
106.7
471.1
109.6
項(xiàng)目
甲組
乙組
丙組
處理
庫(kù)源比
1/2
1/4
1/6
單位葉面積葉綠素相對(duì)含量
78.7
75.5
75.0
凈光合速率/μml?m?2?s?1
9.31
8.99
8.75
果實(shí)中含?13C 光合產(chǎn)物mg
21.96
37.38
66.06
單果重g
11.81
12.21
19.59
果實(shí)位置
果實(shí)中含?13C 光合產(chǎn)物mg
單果重g
第1果
26.91
12.31
第2果
18.00
10.43
第3果
2.14
8.19
果實(shí)位置
果實(shí)中含?13C 光合產(chǎn)物mg
單果重g
第1果
26.91
12.31
第2果
18.00
10.43
第3果
2.14
8.19
分析可知，距離葉片（源）越近的果實(shí)（庫(kù)），分配到的光合產(chǎn)物越多，單果越重，故從庫(kù)與源的距離分析，葉片光合產(chǎn)物分配給果實(shí)時(shí)遵循就近分配原則。
菌株
ATP
NADH
NADPH
初始藍(lán)細(xì)菌
626
32
49
工程菌K
829
62
49
實(shí)驗(yàn)步驟和目的
簡(jiǎn)要操作過(guò)程
配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液
寡霉素難溶于水,需先溶于丙酮，配制高濃度母液，再用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中
設(shè)置寡霉素為單一變量的對(duì)照組
①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮（2分）
②減少葉片差異產(chǎn)生的誤差
對(duì)照組和各實(shí)驗(yàn)組均測(cè)定多個(gè)大麥葉片
光合放氧測(cè)定
用氧電極測(cè)定葉片放氧
③葉綠素定量測(cè)定（或測(cè)定葉綠素含量）（2分）
稱(chēng)重葉片,加乙醇研磨,定容,離心,取上清液測(cè)定

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專(zhuān)題二十 細(xì)胞工程-2024五年高考題分類(lèi)訓(xùn)練（生物）

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專(zhuān)題八 遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)-2024五年高考題分類(lèi)訓(xùn)練（生物）

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