资源简介

考点六：光合作用
——（2020—2023）四年高考生物学真题专项汇编【新高考版】
1．[2022年海南高考真题]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
2．[2023年北京高考真题]在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
3．[2023年江苏高考真题]下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A. 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B. 若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C. 该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D. 用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
4．[2023年湖北高考真题]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
5．[2023年湖北高考真题]高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是( )
A.呼吸作用变强，消耗大量养分
B.光合作用强度减弱，有机物合成减少
C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
6．[2021年北京高考真题]将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等
C.50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
7．[2021年广东高考真题]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，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( )
A.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
8．[2021年湖南高考真题]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
9．[2021年广东高考真题]在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP D.Rubisco催化C5和CO2结合
10．[2020年浙江高考真题]将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（ ）
A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C.若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B~C段对应的关系相似
D.若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A~B段对应的关系相似
11．[2021年江苏高考真题]线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。
（1）叶绿体在_______________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是 ___________________________。
（2）光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了个________CO2分子。
（3）在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的_______________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。
（4）为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是：取培养10～14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定，计算光合放氧速率（单位为 molO2 mg﹣1chl h﹣1，chl为叶绿素）。请完成表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①_______________________
②_______________________________ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③_______________________________ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
12．[2023年广东高考真题]光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。）
水稻材料 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
分析图表，回答下列问题：
（1）ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和_______，叶片主要吸收可见光中的_______光。
（2）光照强度逐渐增加达到2000μmol·m-2·s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________。
（3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________，是其高产的原因之一。
（4）试分析在0~50μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线______。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题________。
13．[2023年浙江高考真题]叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。
表1
项目 甲组 乙组 丙组
处理
库源比 1/2 1/4 1/6
单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 9.31 8.99 8.75
果实中含13C光合产物（mg） 21.96 37.38 66.06
单果重（g） 11.81 12.21 19.59
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。
回答下列问题：
（1）叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是_________。
（2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的_________结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的_________中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有_________（答出2点即可）。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率_________（填“升高”或“降低”）、果实中含13C光合产物的量_________（填“增加”或“减少”）。库源比升高导致果实单果重变化的原因是_________。
（4）为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果见表2。
表2
果实位置 果实中含13C光合产物（mg） 单果重（g）
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是_________。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上为合格）的是哪一项？_________。
A.除草 B.遮光 C.疏果 D.松土
14．[2022年重庆高考真题]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）。
15．[2022年湖北高考真题]不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。
【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。
回答下列问题：
（1）图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会______（填“减小”、“不变”或“增大”）。
（2）与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明______。
（3）从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的______，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明______。
（4）实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为______，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
16．[2021年山东高考真题]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SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
SoBS浓度（mg/L） 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度（CO2 mol·m2·s-1） 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸强度（CO2 mol·m2·s-1） 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
（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SoBS溶液相比，喷施100mg/LSoBS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SoBS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。
17．[2023年海南高考真题]海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是_____；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第_____条。
（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是_____，该光源的最佳补光时间是_____小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是_____。
（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。_____
18．[2023年湖南高考真题]下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
（1）玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。
（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________（答出三点即可）。
（3）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。
参考答案
1．答案：B
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。
2．答案：C
解析：A、在低光强下,光合速率较低,随温度升高,呼吸速率上升,导致净光合速率下降,A正确;B、在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高和温度升高,与光合酶活性增强相关,B正确;C、在图中两个CP点处,净光合速率为0,此时植物能进行光合作用,且光合速率和呼吸速率相等,C错误;D、净光合速率=总光合速率-呼吸速率,图中M点处净光合速率最大,则光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。故选:C。
3．答案：B
解析：A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素分子被破坏，A错误； B、若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线变粗，易出现色素带重叠，B正确； C、在该实验中可以根据色素带的宽度来定性描述色素的含量，但并不能准确的测定色素的含量，C错误； D、花青素为水溶色素不溶于无水乙醇，用红色苋菜叶进行实验不可以得到5条色素带，D错误。
故选：B。
4．答案：C
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，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与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光复合体与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。
5．答案：D
解析：呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度降低，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。
6．答案：B
解析：A、由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol·cm-2·s-1，A正确；B、CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率-净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，B错误；C、由图可知，50℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确；D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物迣行生长发育，体现了H植株对高温环境较适应，D正确；故选B。
7．答案：D
解析：A、图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，比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），A正确；B、图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，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），B正确;C、通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其它性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确；D、三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变化，D错误。故选D。
8．答案：A
解析：本题考查光合作用的有关知识。
选项 正误 原因
A × 弱光条件下植物没有O2的释放，有可能是光合作用产生的O2量小于或等于呼吸作用消耗的O2量
B √ 光合作用暗反应过程中，CO2先被固定成C3，再被［H］还原成有机物
C √ 在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降
D √ 合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度
9．答案：D
解析：本题考查光合作用的暗反应的相关知识。
选项 正误 原因
A × C5和CO2形成C3的反应是在叶绿体基质中发生的，故Rubisco存在于叶绿体基质中
B × CO2的固定在有光、无光条件下都可进行，所以激活Rubisco不需要黑暗条件
C × CO2的固定过程不需要ATP提供能量，C3的还原才需要ATP提供能量
D √ 由题意可知，Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程
10．答案：A
解析：测得的植物叶片的光合速率为净光合速率，不仅需要考虑叶绿体的光合速率，还需要考虑线粒体的呼吸速率，因此分离得到的叶绿体的光合速率大于测得的该植物叶片的光合速率，A正确；叶绿体被破碎后，结构被破坏，无法进行光合作用，因此无破碎叶绿体的光合速率比有一定比例破碎叶绿体的光合速率大，B错误；该植物较长时间处于遮阴环境，由于缺乏光照，叶片的光合速率为0，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵后，叶片光合作用产生的蔗糖不能运输到花朵，导致叶片内蔗糖积累过多，不利于光合作用的进行，其蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B~C段对应的关系相似，D错误。
11、
（1）答案：类囊体薄膜；叶绿素、类胡萝卜素
解析：光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光和色素是叶绿素、类胡萝卜素。
（2）答案：C5；12
解析：据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个碳原子，据图固定1个CO2合成1个C3，应为还要再生出C3，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。
（3）答案：NADPH；ATP
解析： NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。
（4）答案：在水中加入相同体积不含寡霉素丙酮；减少叶片差异造成的误差；叶绿素定量测定（或测定叶绿素含量）
解析：设计实验遵循单一变量原则，对照原则，等量原则，对照组为添加了不含寡霉素的等量的水，实验组为不同浓度寡霉素，因变量为测量每组叶片叶绿素的荧光参数，估算叶绿素的含量。
12．答案：（1）类胡萝卜素/叶绿素比例上升；红光和蓝紫
（2）等于；细胞呼吸速率较高
（3）光能利用率较高
（4）如图所示
探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度（或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度）
解析：（1）根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。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，由ygl叶色呈黄绿可推测，主要吸收红光和蓝紫光。
（2）光照强度逐渐增加达到2000 μmol m-2·s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，说明二者的光饱和点相同。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。
（3）与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。
（4）绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9μmol（CO2）·m-2·s-1，WT的呼吸速率约为0.6μmol（CO2）·m-2·s-1，而且ygl的光补偿点（约为30μmol·m-2·s-1）大于WT的光补偿点（约为15μmol·m-2·s-1），具体曲线图见答案。由题可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。
13．答案：（1）叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇
（2）五碳糖（C5）；ATP和NADPH；CO2是光合作用的原料、13C可被仪器检测
（3）降低；增加；库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。
（4）离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
解析：（1）由于叶绿体色素是脂溶性物质，易溶于乙醇，故提取叶绿体色素时可选择乙醇作为提取液。
（2）给叶片供应13CO2，13CO2先与五碳糖结合形成C3，C3被还原为糖的反应是吸能反应，需要光反应的产物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，可被仪器检测到，故研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应CO2。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；果实中含13C光合产物的量增多；库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。
（4）根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，能提高果实产量，故选C。
14．答案：（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于光能还是来自膜内外的氢离子浓度差
（3）类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高；水
（4）NADPH、ATP和CO2；增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度
解析：（1）制备类囊体时，其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。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。
（2）从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，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，因为实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差。
（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，推测可能是类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液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的传递，故电子的最终来源是水。
（4）人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。
15．答案：（1）增大
（2）高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小
（3）实验组的净光合速率均明显小于对照组；长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异
（4）A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同
解析：（1）限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，图1中，在高浓度O3处理期间，当光照强度增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。
（2）据图可见，用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间，与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小。
（3）据图3可见，O3处理75天后，曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；曲线4净光合速率比曲线3下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表明长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。
（4）实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，自变量是A基因功能，因此可以使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，比较A基因过量表达与表达量下降时的净光合速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
16、
（1）答案：基质；光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多
解析：本题考查光合作用的能量和物质变化等相关知识。C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中；突然停止光照，则光反应产生的ATP、[H]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）答案：低；喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的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
解析：叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的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。
（3）答案：100～300
解析：由题表可知，在SoBS溶液浓度为200mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100~300mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
17．答案：（1）叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b）；一和二
（2）红光+蓝光；6；不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
（3）将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
解析：（1）光合色素中叶绿素（包括叶绿素a、叶绿素b）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；纸层析法分离得到的四条色素带（以滤液细线为基准）自下而上分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。
（2）从柱形图可知：在不同的补光时间内，使用红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多，促进火龙果成花的效果最好，当该光源补光时间为6小时/天时，获得的平均花朵数最多。
（3）由实验目的可知，自变量是光照强度，由题干可知光照强度有三种，故可将实验分为3组实验观测指标为火龙果产量，具体实验思路见答案。
18．答案：（1）3-磷酸甘油醛；蔗糖；维管组织
（2）高于；高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
（3）酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
解析：（1）玉米与水稻的卡尔文循环过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸直接被还原成3-磷酸甘油醛；3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在细胞质基质中被转化成蔗糖；蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过输导组织运输。
（2）干旱、高光强环境会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度较高，抑制玉米的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过输导组织及时转移出细胞，从而防止光合产物积累对光合作用的抑制。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导人水稻叶肉细胞，只提高了叶肉细胞内的CO2浓度，植物的光合作用强度受到很多因素的影响。在光饱和条件下水稻光合作用强度没有明显提高，可能的原因是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，也可能是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，还可能是原核生物和真核生物的光合作用机制有所不同。

展开更多......

收起↑