1.(2023全國乙,2,6分)植物葉片中的色素對植物的生長發(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( )
A.氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素
B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上
C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液,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
答案 D
2.(2023江蘇,12,2分)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實(shí)驗(yàn)敘述合理的是( )
A.用有機(jī)溶劑提取色素時(shí),加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞
B.若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細(xì)線可累積更多的色素,但易出現(xiàn)色素帶重疊
C.該實(shí)驗(yàn)提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量
D.用紅色莧菜葉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可得到5條色素帶,花青素位于葉綠素a、b之間
答案 B
3.【新思維】(2022湖北,12,2分)某植物的2種黃葉突變體表現(xiàn)型相似,測定各類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( )
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的
D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導(dǎo)致突變體的葉片呈黃色
答案 D
考點(diǎn)2 光合作用的原理
4.【新教材】(2023湖北,8,2分)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體,PSⅡ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),PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ,通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強(qiáng)或減弱對光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強(qiáng)
B.Mg2+含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲減弱
C.弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合,不利于對光能的捕獲
D.PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2
答案 C
5.(2023湖南,17,12分)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的Rubisc酶對CO2的Km為450 μml·L-1(Km越小,酶對底物的親和力越大),該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng),進(jìn)行卡爾文循環(huán),又可催化RuBP與O2反應(yīng),進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比,玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘,其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場所,維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7 μml·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4,固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2,再進(jìn)行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}:
(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是 (填具體名稱),該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成 (填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后,再通過 長距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。
(2)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下,玉米的光合作用強(qiáng)度 (填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析,原因是
(答出三點(diǎn)即可)。
(3)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻,水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升,其他生理代謝不受影響,但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化,其原因可能是 (答出三點(diǎn)即可)。
答案 (1)3-磷酸甘油醛 蔗糖 篩管 (2)高于 玉米的PEPC酶的Km小,可以利用低濃度的CO2;玉米的葉肉細(xì)胞光解水釋放氧氣,加上PEPC酶起到的CO2泵的作用,維管束鞘細(xì)胞內(nèi)CO2/O2的值高,Rubisc酶的羧化大于加氧,光呼吸很弱;玉米的光合產(chǎn)物能及時(shí)從維管束運(yùn)走 (3)光反應(yīng)生成的ATP、NADPH有限(同化力有限);暗反應(yīng)的酶活性有限;光合產(chǎn)物輸出速率有限
6.【新情境】(2022江蘇,20,9分)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質(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競爭與其結(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)。請據(jù)圖回答下列問題。
(1)圖Ⅰ中,類囊體膜直接參與的代謝途徑有 (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 。
(2)在C2循環(huán)途徑中,乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化,同時(shí)生成的 在過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%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化,獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。
①曲線a,0~t1時(shí)段釋放的CO2源于 ;t1~t2時(shí)段,CO2的釋放速度有所增加,此階段的CO2源于 。
②曲線b,當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2點(diǎn)后,室內(nèi)CO2濃度不再改變,其原因是 。
(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果酸合酶﹐形成了圖Ⅲ代謝途徑﹐通過 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 價(jià)值。
答案 (1)①⑥ 葉綠素(葉綠素a和葉綠素b) (2)H2O2(過氧化氫) (3)①細(xì)胞呼吸 光呼吸和細(xì)胞呼吸 ②光合作用速率等于光呼吸和細(xì)胞呼吸速率之和 (4)將乙醇酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸,增加葉綠體中的CO2濃度 直接
7.(2021遼寧,22,13分)早期地球大氣中的O2濃度很低,到了大約3.5億年前,大氣中O2濃度顯著增加,CO2濃度明顯下降?，F(xiàn)在大氣中的CO2濃度約為390 μml·ml-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisc) 是一種催化CO2固定的酶,在低濃度CO2條件下,催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制,極大地提高了Rubisc所在局部空間位置的CO2濃度,促進(jìn)了CO2的固定?；卮鹣铝袉栴}:
(1)真核細(xì)胞葉綠體中,在Rubisc的催化下,CO2被固定形成 ,進(jìn)而被還原生成糖類,此過程發(fā)生在 中。
(2)海水中的無機(jī)碳主要以CO2和HCO3-兩種形式存在,水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢,有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程。圖中HCO3-濃度最高的場所是 (填“細(xì)胞外”或“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”),可為圖示過程提供ATP的生理過程有 。
圖1
(3)某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制,部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCO3-轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化,最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2,提高了Rubisc附近的CO2濃度。
圖2
①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測,PEPC與無機(jī)碳的親和力 (填 “高于”或“低于”或“等于”) Rubisc。
②圖2所示的物質(zhì)中,可由光合作用光反應(yīng)提供的是 。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于 (填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”)。
③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場所,可以使用 技術(shù)。
(4)通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù),可能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有 (多選)。
A.改造植物的HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,增強(qiáng)HCO3-的運(yùn)輸能力
B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisc基因,增強(qiáng)CO2固定能力
D.將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物
答案 (1)C3 葉綠體基質(zhì) (2)葉綠體 細(xì)胞呼吸、光反應(yīng) (3)①高于 ②NADPH、ATP 吸能反應(yīng) ③同位素標(biāo)記 (4)ACD
考點(diǎn)3 光合作用的影響因素及應(yīng)用
8.(2023新課標(biāo),2,6分)我國勞動(dòng)人民在漫長的歷史進(jìn)程中,積累了豐富的生產(chǎn)、生活經(jīng)驗(yàn),并在實(shí)踐中應(yīng)用。生產(chǎn)和生活中常采取的一些措施如下。
①低溫儲(chǔ)存,即果實(shí)、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放
②春化處理,即對某些作物萌發(fā)的種子或幼苗進(jìn)行適度低溫處理
③風(fēng)干儲(chǔ)藏,即小麥、玉米等種子收獲后經(jīng)適當(dāng)風(fēng)干處理后儲(chǔ)藏
④光周期處理,即在作物生長的某一時(shí)期控制每天光照和黑暗的相對時(shí)長
⑤合理密植,即栽種作物時(shí)做到密度適當(dāng),行距、株距合理
⑥間作種植,即同一生長期內(nèi),在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物
關(guān)于這些措施,下列說法合理的是( )
A.措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關(guān)系
B.措施③⑤的主要目的是降低有機(jī)物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促進(jìn)作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強(qiáng)度
答案 A
9.(2022湖南,13,4分)(不定項(xiàng))在夏季晴朗無云的白天,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( )
A.葉片蒸騰作用強(qiáng),失水過多使氣孔部分關(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
答案 AD
10.【新情境】(2023山東,21,10分)當(dāng)植物吸收的光能過多時(shí),過剩的光能會(huì)對光反應(yīng)階段的 PSⅡ復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷,使PSⅡ活性降低,進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。細(xì)胞可通過非光化學(xué)淬滅(NPQ)將過剩的光能耗散,減少多余光能對PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個(gè)功能:①修復(fù)損傷的PSⅡ;②參與NPQ的調(diào)節(jié)。科研人員以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示。實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)光照射時(shí)對野生型和突變體光照的強(qiáng)度相同,且強(qiáng)光對二者的PSⅡ均造成了損傷。
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量為 。該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量中,影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有 (答出2個(gè)因素即可)。
(2)根據(jù)本實(shí)驗(yàn), (填“能”或“不能”)比較出強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱,理由是 。
(3)據(jù)圖分析,與野生型相比,強(qiáng)光照射下突變體中流向光合作用的能量 (填“多”或“少”)。若測得突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型,根據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測,原因是
。
答案 (1)有無光照、有無H基因或H蛋白 溫度、CO2濃度、水 (2)不能 野生型PSⅡ損傷大但能修復(fù);突變體PSⅡ損傷小但不能修復(fù) (3)少 突變體NPQ高,PSⅡ損傷小,雖無H蛋白修復(fù)但PSⅡ活性高,光反應(yīng)產(chǎn)物多
11.【新情境】(2022山東,21,8分)強(qiáng)光條件下,植物吸收的光能若超過光合作用的利用量,過剩的光能可導(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)對光抑制的影響機(jī)制,將長勢相同的蘋果幼苗進(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)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收,分離蘋果幼苗葉肉細(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 。
(2)強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi),蘋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。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加,可能的原因有 、
(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 。
(3)據(jù)圖分析,與甲組相比,乙組加入BR后光抑制 (填“增強(qiáng)”或“減弱”);乙組與丙組相比,說明BR可能通過 發(fā)揮作用。
答案 (1)藍(lán)紫色(2分) (2)NADPH、ATP等的濃度不再增加(1分) CO2的濃度有限(1分)(或其他合理答案,兩空答案順序可顛倒) 光能的吸收速率繼續(xù)增加,使水的光解速率繼續(xù)增加(2分) (3)減弱(1分) 促進(jìn)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成(1分)
12.【新思維】(2021山東,21,8分)光照條件下,葉肉細(xì)胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5,O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SBS溶液,相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示,SBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。
(1)光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的 中。正常進(jìn)行光合作用的水稻,突然停止光照,葉片CO2釋放量先增加后降低,CO2釋放量增加的原因是
。
(2)與未噴施SBS溶液相比,噴施100 mg/L SBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度 (填:“高”或“低” ),據(jù)表分析,原因是
。
(3)光呼吸會(huì)消耗光合作用過程中的有機(jī)物,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當(dāng)抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度, 據(jù)表分析,應(yīng)在 mg/L
之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
答案 (1)基質(zhì)(1分) 光照停止,產(chǎn)生的ATP、NADPH減少,暗反應(yīng)消耗的C5減少,C5與O2結(jié)合增加,產(chǎn)生的CO2增多(2分) (2)低(1分) 噴施SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)釋放的CO2減少,即葉片中的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí),在更低的光照強(qiáng)度下,兩者即可相等(2分) (3)100~300(2分)
13.(2020山東,21,9分)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類,相關(guān)裝置及過程如圖所示,其中甲、乙表示物質(zhì),模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。
(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是 ,模塊3中的甲可與CO2結(jié)合,甲為 。
(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn),則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將 (填:“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長,模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變,原因是
。
(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,該系統(tǒng)糖類的積累量 (填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是
。
(4)干旱條件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是
。人工光合作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低,在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。
答案 (1)模塊1和模塊2(1分) 五碳化合物(或:C5)(1分) (2)減少(1分) 模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足(2分) (3)高于(1分) 人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類(1分)(或:植物呼吸作用消耗糖類) (4)葉片氣孔開放程度降低,CO2的吸收量減少(2分)
14.(2023浙江1月選考,23,12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”?，F(xiàn)以某植物為材料研究不同庫源比(以果實(shí)數(shù)量與葉片數(shù)量比值表示)對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:單位時(shí)間單位葉面積從外界環(huán)境吸收的13CO2量。
回答下列問題:
(1)葉片葉綠素含量測定時(shí),可先提取葉綠體色素,再進(jìn)行測定。提取葉綠體色素時(shí),選擇乙醇作為提取液的依據(jù)是 。
(2)研究光合產(chǎn)物從源分配到庫時(shí),給葉片供應(yīng)13CO2,13CO2先與葉綠體內(nèi)的 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 中的化學(xué)能。合成的糖分子運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)等庫中。在本實(shí)驗(yàn)中,選用13CO2的原因有 (答出2點(diǎn)即可)。
(3)分析實(shí)驗(yàn)甲、乙、丙組結(jié)果可知,隨著該植物庫源比降低,葉凈光合速率 (填“升高”或“降低”)、果實(shí)中含13C光合產(chǎn)物的量 (填“增加”或“減少”)。庫源比升高導(dǎo)致果實(shí)單果重變化的原因是 。
(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)果見表2。
題圖 表2
根據(jù)表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從庫與源的距離分析,葉片光合產(chǎn)物分配給果實(shí)的特點(diǎn)是 。
(5)綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從調(diào)整庫源比分析,下列措施中能提高單枝的合格果實(shí)產(chǎn)量(單果重10 g以上為合格)的是哪一項(xiàng)? (A.除草 B.遮光 C.疏果 D.松土)
答案 (1)葉綠體色素為脂溶性物質(zhì),易溶于乙醇 (2)五碳糖(C5) ATP和NADPH CO2是光合作用的原料,13C可被儀器檢測 (3)降低 增加 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 (4)就近分配原則 (5)C
15.(2021河北,19,10分)為探究水和氮對光合作用的影響,研究者將一批長勢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)對照組;(2)施氮組,補(bǔ)充尿素(12 g·m-2);(3)水+氮組,補(bǔ)充尿素(12 g·m-2)同時(shí)補(bǔ)水。檢測相關(guān)生理指標(biāo),結(jié)果見表。
注:氣孔導(dǎo)度反映氣孔開放的程度
回答下列問題:
(1)植物細(xì)胞中自由水的生理作用包括 等(寫出兩點(diǎn)即可)。補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對氮的 ,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 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) 兩種物質(zhì)的合成以及 的分解;RuBP羧化酶將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥? 分子上,反應(yīng)形成的產(chǎn)物被還原為糖類。
(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 。
答案 (1)細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑、為細(xì)胞提供液體環(huán)境、參與生化反應(yīng)、運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物(任寫兩點(diǎn)即可) 吸收和運(yùn)輸 (2)鎂(或Mg) NADPH和ATP 水 C5 (3)玉米植株氣孔導(dǎo)度增大,吸收的CO2增加
考點(diǎn)4 光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合
16.(2021山東,16,3分)(不定項(xiàng))關(guān)于細(xì)胞中的H2O和O2,下列說法正確的是( )
A.由葡萄糖合成糖原的過程中一定有H2O產(chǎn)生
B.有氧呼吸第二階段一定消耗H2O
C.植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來自光合作用
D.光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來自H2O
答案 ABD
17.(2023湖北,11,2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)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( )
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
答案 D
18.(2023北京,3,2分)在兩種光照強(qiáng)度下,不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯(cuò)誤的是( )
A.在低光強(qiáng)下,CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光強(qiáng)下,M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高與光合酶活性增強(qiáng)相關(guān)
C.在圖中兩個(gè)CP點(diǎn)處,植物均不能進(jìn)行光合作用
D.圖中M點(diǎn)處光合速率與呼吸速率的差值最大
答案 C
19.(2023遼寧,21,11分)花生抗逆性強(qiáng),部分品種可以在鹽堿土區(qū)種植。如圖是四個(gè)品種的花生在不同實(shí)驗(yàn)條件下的葉綠素含量相對值(SPAD)(圖1)和凈光合速率(圖2)?；卮鹣铝袉栴}:
圖2
(1)花生葉肉細(xì)胞中的葉綠素包括 ,主要吸收 光,可用
等有機(jī)溶劑從葉片中提取。
(2)鹽添加量不同的條件下,葉綠素含量受影響最顯著的品種是 。
(3)在光照強(qiáng)度為500 μml·m-2·s-1、無NaCl添加的條件下,LH12的光合速率 (填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判斷的依據(jù)是 。在光照強(qiáng)度為1 500 μml·m-2·s-1、NaCl添加量為3.0 g·kg-1的條件下,HY25的凈光合速率大于其他三個(gè)品種的凈光合速率,原因可能是HY25的 含量高,光反應(yīng)生成更多的 ,促進(jìn)了暗反應(yīng)進(jìn)行。
(4)依據(jù)圖2,在中鹽(2.0 g·kg-1)土區(qū)適宜選擇種植 品種。
答案 (1)葉綠素a和葉綠素b 紅光和藍(lán)紫 無水乙醇 (2)HH1 (3)大于 植物的總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,此時(shí)LH12和HH1的凈光合速率基本相等,但是LH12的呼吸速率大于HH1的呼吸速率 葉綠素 NADPH和ATP (4)LH12
20.(2023廣東,18,13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)生理特征見表和圖1。(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):光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度。)
圖1
分析圖表,回答下列問題:
(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和 ,葉片主要吸收可見光中的 光。
(2)光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2 000 μml·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 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 。
(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 ,是其高產(chǎn)的原因之一。
(4)試分析在0~50 μml·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,在圖2給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎(chǔ)上,分析圖1a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)問題 。
答案 (1)類胡蘿卜素/葉綠素的值較高 紅光和藍(lán)紫 (2)等于 呼吸速率較高 (3)在強(qiáng)光下光能利用率更高
(4)
為什么ygl在高光照強(qiáng)度下的光合速率比WT高,而在低光照強(qiáng)度下ygl的光合速率比WT低
21.(2023江蘇,19,12分)氣孔對植物的氣體交換和水分代謝至關(guān)重要,氣孔運(yùn)動(dòng)具有復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。圖1所示為葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞和相鄰葉肉細(xì)胞中部分的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)代謝途徑。①~④表示場所。請回答下列問題:
圖1
(1)光照下,光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在 (從①~④中選填);NADPH可用于CO2固定產(chǎn)物的還原,其場所有 (從①~④中選填)。液泡中與氣孔開閉相關(guān)的主要成分有H2O、 (填寫2種)等。
(2)研究證實(shí)氣孔運(yùn)動(dòng)需要ATP,產(chǎn)生ATP的場所有 (從①~④中選填)。保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP,PEP再轉(zhuǎn)化為 進(jìn)入線粒體,經(jīng)過TCA循環(huán)產(chǎn)生的 最終通過電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP。
(3)藍(lán)光可刺激氣孔張開,其機(jī)理是藍(lán)光激活質(zhì)膜上的AHA,消耗ATP將H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K+等離子。
(4)細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal,使細(xì)胞內(nèi)水勢下降(溶質(zhì)濃度提高),導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞 ,促進(jìn)氣孔張開。
(5)保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體中的淀粉合成和分解與氣孔開閉有關(guān),為了研究淀粉合成與細(xì)胞質(zhì)中ATP的關(guān)系,對擬南芥野生型WT和NTT突變體ntt1(葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力)保衛(wèi)細(xì)胞的淀粉粒進(jìn)行了研究,其大小的變化如圖2。下列相關(guān)敘述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依賴呼吸作用提供ATP
B.光照誘導(dǎo)WT氣孔張開與葉綠體淀粉的水解有關(guān)
C.光照條件下突變體ntt1幾乎不能進(jìn)行光合作用
D.長時(shí)間光照可使WT葉綠體積累較多的淀粉
答案 (1)④ ①④ K+、蘋果酸 (2)①②④ 丙酮酸 NADH或[H] (3)電化學(xué)勢梯度(或H+濃度差) (4)吸收水分 (5)ABD
22.(2022浙江6月選考,27,8分)通過研究遮陰對花生光合作用的影響,為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開花至果實(shí)成熟,每天定時(shí)對花生植株進(jìn)行遮陰處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
注:光補(bǔ)償點(diǎn)指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時(shí)的光強(qiáng)度。光合曲線指光強(qiáng)度與光合速率關(guān)系的曲線。
回答下列問題:
(1)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,花生可適應(yīng)弱光環(huán)境,原因是在遮陰條件下,植株通過增加 ,提高吸收光的能力;結(jié)合光飽和點(diǎn)的變化趨勢,說明植株在較低光強(qiáng)度下也能達(dá)到最大的 ;結(jié)合光補(bǔ)償點(diǎn)的變化趨勢,說明植株通過降低 ,使其在較低的光強(qiáng)度下就開始了有機(jī)物的積累。根據(jù)表中
的指標(biāo)可以判斷,實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),遮陰時(shí)間越長,植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合產(chǎn)物主要以 形式提供給各器官。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析,表明較長遮陰處理下,植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至 中。
(3)與不遮陰相比,兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均 。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測,在花生與其他高稈作物進(jìn)行間種時(shí),高稈作物一天內(nèi)對花生的遮陰時(shí)間為 (A.4小時(shí)),才能獲得較高的花生產(chǎn)量。
答案 (1)葉綠素含量 光合速率 呼吸速率 低于5 klx光合曲線的斜率 (2)蔗糖 葉 (3)下降 A
三年模擬
限時(shí)拔高練1
時(shí)間:25 min
一、選擇題(每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)
1.(2024屆滕州期中,6)如圖所示生理過程中,PQ、Cytb6-f、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì),CF0、CF1構(gòu)成ATP合酶。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.PSⅡ、PSⅠ內(nèi)含易溶于有機(jī)溶劑的色素
B.通過圖中過程葉肉細(xì)胞將光能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C.暗反應(yīng)所需能量全部來源于圖中ATP合酶合成的ATP
D.如果e-和H+不能正常傳遞給NADP+,暗反應(yīng)的速率會(huì)下降
答案 C
2.(2023淄博三模,10)研究發(fā)現(xiàn),光照條件下,當(dāng)外界CO2濃度突然降至極低水平時(shí),某植物葉肉細(xì)胞中的五碳化合物含量突然上升,三碳化合物含量下降。若在降低CO2濃度的同時(shí)停止光照,則不出現(xiàn)上述情況。下列說法正確的是( )
A.葉肉細(xì)胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的產(chǎn)物
B.在五碳化合物上升的同時(shí),葉肉細(xì)胞中的NADP+/NADPH上升
C.光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP能促進(jìn)五碳化合物的形成
D.五碳化合物和三碳化合物間的轉(zhuǎn)化需要光能的直接驅(qū)動(dòng)
答案 C
二、選擇題(每題有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)符合題意)
3.(2024屆部分學(xué)校聯(lián)考,19)科研人員發(fā)現(xiàn)植物的細(xì)胞呼吸除具有與動(dòng)物細(xì)胞相同的途徑外,還有另一條借助交替氧化酶(AOX)的途徑,AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應(yīng)。研究表明,AOX途徑還與光合作用有關(guān)?？蒲腥藛T進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),其處理方式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。下列分析正確的是( )
A.進(jìn)入春天后,植物某些部位AOX基因表達(dá)增加有利于植物生長
B.該實(shí)驗(yàn)的自變量為是否高光照和是否有AOX途徑抑制劑
C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,AOX途徑能提高光合色素的光能捕獲效率
D.與正常光照相比,高光照下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較小
答案 ABC
三、非選擇題
4.【熱點(diǎn)透】(2023濰坊學(xué)科核心素養(yǎng)測評(píng),21)為探究光合作用的有關(guān)過程,某科研小組以菠菜為實(shí)驗(yàn)材料,將其正常葉片置于溫度適宜的某溶液X中,破碎細(xì)胞后分離出葉綠體,將分離得到的葉綠體懸浮在溶液中,照光后有O2放出。
(1)分離葉綠體常采用的方法是 ,實(shí)驗(yàn)所用的溶液X應(yīng)滿足的條件是
(答出兩點(diǎn)即可)。
(2)現(xiàn)將雙層膜局部破損的葉綠體懸浮液均分到A、B兩支試管中,并分別用親脂性DCIP(DCIP氧化態(tài)為藍(lán)紫色,被還原后為無色)、親水性Fecy作為電子受體替代NADP+,抽取空氣后在適宜溫度和光照條件下進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
①A組說明水的光解產(chǎn)生O2,是否能說明植物光合作用產(chǎn)生O2中的氧元素全部都來自水,闡明你的理由 。
②科研人員改用雙層膜結(jié)構(gòu)完整的葉綠體重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)A、B兩組產(chǎn)生的O2都減少,但B組的減少更多。請從物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕嵌确治?B組減少更多的原因是 。
(3)為進(jìn)一步探究光反應(yīng)ATP產(chǎn)生的原動(dòng)力,科研人員又在黑暗條件下進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)(平衡的目的是讓類囊體內(nèi)部的pH和外界溶液相同)。
據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測,葉綠體中ATP形成的原動(dòng)力來自 。
答案 (1)差速離心法 pH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同;滲透壓應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同 (2)①不能,實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾,也沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移 ②親水性Fecy比親脂性DCIP更難通過完整的葉綠體雙層膜 (3)類囊體膜兩側(cè)的H+濃度差
5.(2024屆濟(jì)南長清階段測試,21)C4植物固定CO2時(shí)存在一個(gè)特殊的C4途徑:CO2在葉肉細(xì)胞內(nèi)首先被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定,進(jìn)而形成蘋果酸。如圖1是C4植物光合作用的部分過程,其中PEP羧化酶與CO2的親和力高于Rubisc與CO2的親和力。請回答下列問題。
(1)C4植物葉片細(xì)胞光合作用過程中,固定CO2的場所有 。細(xì)胞中生成丙酮酸的生理過程除圖1所示外,還發(fā)生在 (場所)中的 過程。
(2)研究發(fā)現(xiàn)C4植物葉片中只有維管束鞘細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)淀粉粒,而葉肉細(xì)胞中沒有,據(jù)圖1推測可能的原因是 。
(3)Rubisc可催化CO2與 結(jié)合,生成 。在高O2低CO2條件下,Rubisc會(huì)加強(qiáng)加氧功能,啟動(dòng)光呼吸過程,在炎熱干燥的氣候條件下,與C3植物相比,C4植物由于存在C4途徑,進(jìn)而 (填“促進(jìn)”或“抑制”)光呼吸,最終使其光合作用的效率高于C3植物。
(4)為探究在C3植物中建立C4微循環(huán)系統(tǒng)提高光合作用效率的可能性,科研人員以菠菜為材料,對葉切片外施草酰乙酸(OAA)、蘋果酸(MA)后觀測葉片凈光合速率,結(jié)果如圖2。
①采用葉齡相同的葉片,在 (寫出2個(gè)即可)等相同的實(shí)驗(yàn)條件下,測得的單位時(shí)間、單位葉面積 的釋放量,計(jì)算出外施OAA、MA后的凈光合速率,再與對照組相比較,即可觀測外施OAA、MA對光合速率影響的大小。
②結(jié)合以上分析,外施草酰乙酸(OAA)和蘋果酸(MA)對菠菜光合作用都有 作用,其可能的原因是 。
答案 (1)葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 細(xì)胞呼吸第一階段 (2)C4植物光合作用中淀粉的合成只在維管束鞘細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行 (3)C5 C3 抑制 (4)光照強(qiáng)度、溫度 氧氣 促進(jìn) 外施OAA和MA可提高細(xì)胞內(nèi)CO2濃度,使得Rubisc能夠以較高速率催化CO2的固定,而其加氧酶的活性被降低到較低水平
限時(shí)拔高練2
時(shí)間:25 min
一、選擇題(每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)
1.【新思維】(2024屆煙臺(tái)期中,7)科研小組分別在林窗(陽光充足)處和蔭蔽林下,測定長勢相同的樟子松幼苗的光合速率、氣孔阻力等指標(biāo),結(jié)果如圖。下列敘述正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)中,溫度、CO2濃度是影響樟子松幼苗光合速率的無關(guān)變量,可不同
B.8:00~10:00時(shí)段林窗組幼苗單位葉面積CO2消耗量小于10:00~12:00時(shí)段
C.12:00~14:00時(shí)段林窗組幼苗光合速率減弱,是氣孔阻力增大導(dǎo)致的
D.將樟子松幼苗從林下移至林窗,短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3的合成速率減慢
答案 B
2.(2024屆師大附中月考,9)為研究多種環(huán)境因子對馬鈴薯植株光合作用的影響,某生物興趣小組做了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析正確的是( )
A.圖中影響馬鈴薯植株光合作用速率的因素只有CO2濃度和溫度
B.在弱光、CO2濃度為0.03%、20 ℃條件下,馬鈴薯植株葉肉細(xì)胞的葉綠體中無O2產(chǎn)生
C.馬鈴薯植株在適當(dāng)遮陰、CO2濃度為0.03%、40 ℃條件下,光照強(qiáng)度不是限制光合作用速率的因素
D.據(jù)圖分析,在光照充足的條件下適當(dāng)增加CO2濃度有利于提高馬鈴薯產(chǎn)量
答案 D
二、選擇題(每題有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)符合題意)
3.【新思維】(2024屆山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)一診,18)植物光合速率目前主要使用CO2紅外分析儀進(jìn)行測定,一般用單位時(shí)間內(nèi)同化CO2的微摩爾數(shù)表示。將生長狀況相同的某種植物在不同溫度下分別暗處理1 h,再光照1 h(光照強(qiáng)度相同),測定分析儀密閉氣路中CO2的濃度,轉(zhuǎn)換得到如圖數(shù)據(jù)。下列分析正確的是( )
A.該植物在29 ℃和30 ℃時(shí)依然表現(xiàn)生長現(xiàn)象
B.該植物細(xì)胞呼吸和光合作用的最適溫度分別是29 ℃和28 ℃
C.在27 ℃、28 ℃和29 ℃時(shí),光合作用制造的有機(jī)物的量不相等
D.30 ℃時(shí)光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率,CO2變化都是20微摩爾/小時(shí)
答案 AC
三、非選擇題
4.【新教材】(2024屆濟(jì)寧月考,21)在光合作用的研究中,植物光合產(chǎn)物產(chǎn)生器官被稱作“源”,光合產(chǎn)物消耗和儲(chǔ)存部位被稱作“庫”。研究發(fā)現(xiàn),葉綠體中淀粉積累會(huì)導(dǎo)致類囊體生理結(jié)構(gòu)被破壞,保衛(wèi)細(xì)胞中淀粉含量增加會(huì)降低氣孔開放程度。圖為馬鈴薯光合產(chǎn)物合成及向庫運(yùn)輸?shù)倪^程示意圖。
(1)提取并分離正常生長的馬鈴薯葉肉細(xì)胞葉綠體中的光合色素,在層析液中溶解度最小的色素的顏色是 ,主要吸收 。
(2)有實(shí)驗(yàn)者為馬鈴薯葉片提供H218O,不久后測到塊莖的淀粉中含18O,請結(jié)合圖寫出18O在過程中轉(zhuǎn)移的路徑: 。(用相關(guān)物質(zhì)及箭頭表示)
(3)圖中②過程需要光反應(yīng)提供 將C3轉(zhuǎn)變成磷酸丙糖。在電子顯微鏡下觀察,可看到葉綠體內(nèi)部有一些顆粒,它們被看作是葉綠體的“脂質(zhì)倉庫”,其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小,可能的原因是 。
(4)科研人員通過實(shí)驗(yàn)研究了去留馬鈴薯塊莖對光合作用的影響,根據(jù)下表中數(shù)據(jù)分析,去塊莖后會(huì)導(dǎo)致光合速率降低,請從CO2供應(yīng)的角度解釋: 。
答案 (1)黃綠色 藍(lán)紫光和紅光 (2)H218O→C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉 (3)NADPH和ATP 顆粒中的脂質(zhì)參與構(gòu)成葉綠體的膜結(jié)構(gòu) (4)保衛(wèi)細(xì)胞中淀粉積累,導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞的氣孔開放程度下降,CO2的供應(yīng)減少,使得暗反應(yīng)原料不足,光合速率降低
5.【新思維】(2023山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)一模,21)為探究遮光處理對馬鈴薯植株光合作用和產(chǎn)量的影響,以荷蘭7號(hào)馬鈴薯品種原種為實(shí)驗(yàn)材料,苗齊后進(jìn)行正常光照(CK)、單層遮光網(wǎng)遮蓋處理(Z1)、雙層遮光網(wǎng)遮蓋處理(Z2)三組實(shí)驗(yàn)?；卮鹣铝袉栴}:
(1)提取馬鈴薯綠葉中的色素,需在研缽中加入 和適量綠葉后進(jìn)行充分研磨,過濾后的濾液經(jīng)過層析,在濾紙上出現(xiàn)的最寬的色素帶是 (填色素種類)。
(2)遮光后,植物短時(shí)間內(nèi)C5含量 ;若在正常生長的馬鈴薯塊莖膨大期去除塊莖,則馬鈴薯葉片的光合速率將 。
(3)不同程度遮光條件下,測出荷蘭7號(hào)馬鈴薯光合作用的生理指標(biāo)如圖所示。遮光條件下,氣孔導(dǎo)度(Gs)、凈光合速率(Pn)的值均減小,Gs減小能引起Pn減小的原因是 ,遮光條件下,胞間CO2濃度(Ci)的值卻都增大,結(jié)合信息分析其原因是 。
(4)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),不同顏色的光對馬鈴薯植株光合作用產(chǎn)物分布影響不同?，F(xiàn)欲探究白光、紅光、藍(lán)光和綠光對光合作用產(chǎn)物在根、莖、葉中分布的影響,請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),通過檢測根、莖、葉各器官中13C的含量并予以比較分析。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:
。
答案 (1)二氧化硅、碳酸鈣、無水乙醇 葉綠素a (2)下降 減小 (3)氣孔導(dǎo)度減小,葉肉細(xì)胞從外界環(huán)境吸收的CO2減少,葉肉細(xì)胞暗反應(yīng)速率減小,凈光合速率減小 雖然氣孔導(dǎo)度減小,導(dǎo)致CO2吸收減少,但是凈光合速率減小幅度更大,葉肉細(xì)胞消耗CO2更少 (4)取生理狀況一致的馬鈴薯幼苗若干株,均分為四組,置于相同濃度的13CO2環(huán)境中培養(yǎng),分別給予相同強(qiáng)度的白光、紅光、藍(lán)光和綠光光照,其他條件保持相同且適宜,一段時(shí)間后,測定各組不同器官中13C的平均含量,分析比較并得出結(jié)論
考法綜合練
1.【新情境】(2024屆青島十七中期初測試,18)(不定項(xiàng))光呼吸普遍存在于C3植物和C4植物中,圖1、圖2分別為C3植物和C4植物的部分代謝過程。光呼吸是在光驅(qū)動(dòng)下將糖類氧化生成CO2和H2O的生化過程(見圖1),在正常生長條件下,光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25%~30%,“光呼吸代謝工程”是提高植物光合效率的一個(gè)突破口。下列說法正確的是( )
A.C4植物的光呼吸過程發(fā)生在葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞中
B.C3植物細(xì)胞中CO2濃度倍增,會(huì)使光合產(chǎn)物增加、光呼吸減弱
C.C4植物中PEP羧化酶對CO2的親和力高于Rubisc
D.通過分析可推測,C4植物的光呼吸比C3植物小
答案 BCD
2.【新教材】(2024屆日照開學(xué)考,21)如圖為杜鵑花葉肉細(xì)胞葉綠體部分結(jié)構(gòu)及相關(guān)反應(yīng)示意圖,其中光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)是葉綠體進(jìn)行光吸收的功能單位。PSⅡ吸收光能的分配有三個(gè)去路:①PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)所利用的能量;②PSⅡ調(diào)節(jié)性熱耗散等形式的能量耗散;③非調(diào)節(jié)性的能量耗散。研究發(fā)現(xiàn),③部分的分配占比過大將對PSⅡ的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。
(1)據(jù)圖可知,PSⅠ與PSⅡ分布在 上,在該結(jié)構(gòu)中光能被轉(zhuǎn)化為電能,后被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在 中,進(jìn)而用于暗反應(yīng)中的 過程。
(2)據(jù)圖可知,NADPH合成過程中所需電子的最初供體是 ,推動(dòng)ATP合成所需能量的直接來源是 。
(3)為探索某種杜鵑花葉片對光環(huán)境變化的適應(yīng)及響應(yīng)機(jī)制,研究人員將其長期遮陰培養(yǎng)后,置于全光照下繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)間,并進(jìn)行相關(guān)檢測,結(jié)果如表所示:
請結(jié)合表中數(shù)據(jù),從光能分配角度分析,該品種杜鵑花對全光照的適應(yīng)能力較弱的原因是 。
答案 (1)類囊體薄膜 ATP、NADPH C3還原 (2)H2O 膜兩側(cè)的H+濃度差 (3)全光照下,PSⅡ吸收的光能分配到非調(diào)節(jié)性的能量耗散部分的占比過大,對PSⅡ結(jié)構(gòu)造成破壞,導(dǎo)致PSⅡ光能轉(zhuǎn)化效率和光合電子傳遞效率降低
3.(2024屆德州期中,22)水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的限制因素,長期缺水能引起細(xì)胞中過氧化物增多,對細(xì)胞造成損傷。研究員對馬鈴薯進(jìn)行不同程度的干旱脅迫20天后,對其鮮重、凈光合速率、葉綠素濃度(SPAD值)、氣孔導(dǎo)度、超氧化物歧化酶(SOD)的活性進(jìn)行檢測,以期為馬鈴薯耐旱品種的選育和耐旱性分子機(jī)理提供理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
注:葉綠素濃度表示單位面積葉綠素的含量;氣孔導(dǎo)度表示氣孔開放程度;SOD能分解過氧化物。
(1)凈光合速率可以用測得的單位時(shí)間、單位葉面積的 (寫出2種即可)表示。在馬鈴薯光合作用過程中,水在光下分解為 的同時(shí)并產(chǎn)生電子,電子用于 的形成。
(2)由表可知,干旱脅迫使馬鈴薯SPAD值 ,而凈光合速率下降,這種現(xiàn)象稱為“非功能性”的滯綠。從光合作用過程的角度分析,干旱脅迫導(dǎo)致凈光合速率下降的原因是 。
(3)馬鈴薯屬于一種耐旱植物,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,馬鈴薯耐旱的分子機(jī)理是 。
答案 (1)CO2的吸收量、O2的釋放量或有機(jī)物的積累量 氧和H+ NADPH(還原型輔酶Ⅱ) (2)增加 干旱脅迫時(shí),植物為了降低蒸騰作用水分的散失,氣孔導(dǎo)度降低,CO2供應(yīng)量減少,暗反應(yīng)有機(jī)物的合成速率降低 (3)干旱脅迫下,馬鈴薯SOD活性增強(qiáng),其可分解細(xì)胞中因缺水而產(chǎn)生的過氧化物,減輕對細(xì)胞的損傷
4.【熱點(diǎn)透】(2024屆滕州一中月考,26)藍(lán)細(xì)菌是一類光能自養(yǎng)型細(xì)菌,其光合作用的原理與高等植物相似,但其具有一種特殊的CO2濃縮機(jī)制,如圖1所示,其中羧化體具有蛋白質(zhì)外殼,CO2無法進(jìn)出?；卮鹣铝袉栴}:
(1)據(jù)圖1分析,CO2依次以 和 方式通過細(xì)胞質(zhì)膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的光合片層膜上含 等色素及相關(guān)的酶,可進(jìn)行光反應(yīng)過程。
(2)過程X中,C3接收 釋放的能量,并且被 還原,再經(jīng)過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成糖類和C5。
(3)水體中CO2濃度低,擴(kuò)散速度慢,但藍(lán)細(xì)菌能通過CO2濃縮機(jī)制高效進(jìn)行光合作用,據(jù)圖1分析CO2濃縮的機(jī)制有 。
(4)研究發(fā)現(xiàn)光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH積累是光合作用限速因素之一。我國科學(xué)家向藍(lán)細(xì)菌中導(dǎo)入合成異丙醇的三種關(guān)鍵酶基因(CTFAB基因、ADC基因、sADH基因),以期提高細(xì)胞光合速率,相關(guān)機(jī)理如圖2。
①圖2中sADH酶催化異丙醇生成的反應(yīng)機(jī)理是 。
②研究人員培育出兩種藍(lán)細(xì)菌SM6、SM7,提取兩種藍(lán)細(xì)菌的總RNA,利用RT-PCR對SM6、SM7細(xì)胞中三種關(guān)鍵酶基因進(jìn)行擴(kuò)增,對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行電泳得到圖3所示結(jié)果。與野生型藍(lán)細(xì)菌相比,SM6細(xì)胞中積累的物質(zhì)最可能是 。野生型、SM6、SM7三種菌株在適宜條件下,光合速率最快的可能是 ,原因是 。
答案 (1)自由擴(kuò)散 主動(dòng)運(yùn)輸 葉綠素和藻藍(lán)素 (2)ATP和NADPH NADPH (3)HCO3-在羧化體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2;光合片層膜可以通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞轿誄O2;羧化體的蛋白質(zhì)外殼可避免CO2逃逸 (4)①降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能 ②丙酮 SM7 SM7導(dǎo)入了三種基因,可消耗NADPH
植株類型
葉綠素a
葉綠素b
類胡蘿
卜素
葉綠素/類
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
0.35
SBS濃度(mg/L)
0
100
200
300
400
500
600
光合作用強(qiáng)度(CO2
μml·m-2·s-1)
18.9
20.9
20.7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸強(qiáng)度(CO2
μml·m-2·s-1)
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
項(xiàng)目
甲組
乙組
丙組
處理
庫源比
1/2
1/4
1/6
單位葉面積葉綠素相對含量
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
生理指標(biāo)
對照組
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)
類胡蘿卜素
(mg/g)
類胡蘿卜素/
葉綠素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
處理
指標(biāo)
光飽和點(diǎn)
(klx)
光補(bǔ)償點(diǎn)
(lx)
低于5 klx光
合曲線的斜率
(mg CO2·dm-2·
hr-1·klx-1)
葉綠素含量
(mg·
dm-2)
單株光
合產(chǎn)量
(g干重)
單株葉光
合產(chǎn)量
(g干重)
單株果實(shí)
光合產(chǎn)量
(g干重)
不遮陰
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮陰2小時(shí)
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
遮陰4小時(shí)
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
組別
處理方式
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
A
葉片+正常光照+AOX途徑抑制劑
B
葉片+正常光照
C
葉片+高光照+AOX途徑抑制劑
D
葉片+高光照
組別
加入物質(zhì)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
A
DCIP
產(chǎn)生了一定量的O2且DCIP溶液變?yōu)闊o色
B
Fecy
產(chǎn)生了一定量的O2
組別
凈光合
速率
葉片蔗
糖含量
葉片淀
粉含量
氣孔開
放程度
對照組(留塊莖)
5.39
30.14
60.61
51.41
實(shí)驗(yàn)組(去塊莖)
2.48
34.20
69.32
29.70
條件
遮陰
全光照
PSⅡ光能轉(zhuǎn)化效率(100%)
79.3
49.4
光合電子傳遞效率
(μml·m-2·s-1)
64.9
37.8
處理
鮮重
(g/株)
凈光合速率
(μml·
m-2·s-1)
葉綠素濃度
(SPAD值)
氣孔導(dǎo)度
(ml·m-2·s-1)
SOD活性
(U·g-1)
CK(正常)
579.8
19.8
44.5
0.46
460
T1(中度干旱)
420.2
16.2
48.1
0.41
745
T2(重度干旱)
361.4
11.5
58.5
0.21
770

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