1、第8讲光合作用考纲导学考点知识内容要求12.光合作用(1)光合作用的概念、阶段、场所和产物b(2)色素的种类、颜色和吸收光谱a(3)光反应和碳反应的过程b(4)活动:光合色素的提取与分离b(5)活动:探究环境因素对光合作用的影响c(6)环境因素对光合速率的影响c(7)光合作用与细胞呼吸的异同b知识1光合作用的概述和过程一、光合作用概述1.概念:光合作用指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。2.总反应式:6CO2+12H2O6O2+6H2O+C6H12O6。3.光合作用的场所叶绿体观察下面的叶绿体结构示意图,完成下列问题:(1)a、b分别为
2、外膜和内膜。(2)c为基粒,是由许多类囊体堆叠而成的,其膜可称为光合膜。d为液态的叶绿体基质,含有许多酶。4.光合作用的研究氧气的产生利用同位素示踪的方法,证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。5.阶段:光合作用分为光反应和碳反应两个阶段。前一阶段在类囊体膜中进行,后一阶段在叶绿体基质中进行。二、光合作用的过程1.光反应阶段:叶绿素分子中的电子被光能激发的反应。(1)光系统:是位于类囊体膜中的两种叶绿素蛋白质复合体,分别称为光系统和光系统。(2)过程:光系统中:光能被吸收并转化为ATP中的化学能;同时水被裂解成H+、氧气、电子。光系统中:由光系统产生的H+、电子以及自身吸收光能后被激发出的电
3、子将NADP+还原成NADPH。2.碳反应阶段:CO2通过卡尔文循环被还原成糖的过程,包括以下过程。(1)CO2的固定:一个CO2被一个五碳分子固定,形成一个六碳分子,随即又分解成两个三碳酸分子。(2)三碳酸分子的还原:三碳酸分子接受NADPH中的氢和ATP中的磷酸基团及能量,被还原成三碳糖,这是碳反应形成的产物。(3)RuBP再生:每三个CO2进入循环,可以形成6分子三碳糖,其中5个三碳糖分子在循环中再生为五碳糖,另一个三碳糖分子则离开循环,或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质,或运出叶绿体,转变成蔗糖。知识2影响光合速率的环境因素一、光合速率的概念1.光合速率指一定量的植物(如一定的叶面积)
4、在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。2.表观光合速率是指植物从外界环境吸收的二氧化碳总量。3.真正光合速率是指在光照条件下,植物从外界环境中吸收的CO2的量,加上细胞呼吸释放的CO2的量,即植物实际所同化的CO2的量。二、影响光合作用的外界因素1.光强度:在一定的范围内,光合速率随光强度的增大而增大,在光强度达到一定值时,光合速率达到最大值,此时的光强度称为光饱和点。2.温度:通过影响光合作用的有关酶的活性而影响光合速率。3.CO2浓度:在一定的范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,在CO2浓度达到一定值时,光合速率达到最大值。光合作用的光合速率是由温度、二氧
5、化碳浓度、光强度等共同影响的,其中任何一个因素都可能成为限制光合作用的因素。知识3叶绿体色素的提取与分离一、叶绿体色素的提取和分离实验1.原理(1)叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮)。(2)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。2.结果:色素在滤纸条上的分布自上而下:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素。3.注意事项(1)95%乙醇的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,层析液的用途是分离叶绿体中的色素。(2)二氧化硅的作用是为了研磨充分;碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏。(3)分离色素时,层析液不
6、能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中。二、色素的位置和功能1.位置:叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。2.功能:叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光;Mg是构成叶绿素分子必需的元素。1.(2019湖州期末)光合作用中水分子光解的产物是()A.氧气和氢气B.氧气、H+、e-C.氧原子、NADP+、e-D.氧气、NADPH、ATP1.答案B在光合作用的光反应中,水在叶绿体的类囊体膜上发生分解反应,产物是氧气、H+、e-。其中氧气可以释放到外界环境或供线粒体进行需氧呼吸,H+、e-可以与NADP+反应生成NADPH。2.如图表示光合作用的碳反
7、应过程。下列叙述错误的是()A.是3-磷酸甘油酸B.和在类囊体膜上产生C.是核酮糖二磷酸D.可在叶绿体内转变为氨基酸2.答案C题图表示光合作用过程中的卡尔文循环,是3-磷酸甘油酸;和分别是ATP和NADPH,在类囊体膜上产生;是不离开循环的三碳糖分子,可再生为核酮糖二磷酸;是离开循环的三碳糖分子,可在叶绿体内转变为氨基酸,故选C。3.正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是() A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP的值下降D.NADPH/NADP+的值下降3.答案B用黑布迅速将培养瓶罩上,导致绿藻细胞叶绿体内的光反
8、应停止,不再产生O2、ATP和NADPH,使ATP/ADP、NADPH/NADP+的值下降,A、C、D正确;光反应停止,使碳反应中的三碳酸还原受阻,导致RuBP含量减少,从而使CO2的固定减慢,B错误。4.(2019绍兴3月选考模拟)如图是利用新鲜菠菜叶进行“光合色素的提取和分离”活动时得到的结果,出现该实验结果的原因可能是()A.用70%乙醇作为提取液B.研磨时未加SiO2C.研磨时未加CaCO3D.分离时层析液液面高于滤液细线4.答案C距离点样处由远到近的色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,正常情况下,新鲜菠菜叶叶绿素的含量要大于类胡萝卜素,出现图示结果可能是叶绿素被破坏,即在
9、研磨时未加入CaCO3所导致的。5.下列关于叶绿体的叙述,正确的是()A.叶绿体是进行光合作用的场所B.没有叶绿体的细胞不能进行光合作用C.叶绿体是具有单层膜结构的细胞器D.叶绿体是进行细胞呼吸的主要场所5.答案A叶绿体是进行光合作用的场所;蓝细菌没有叶绿体,但是含有藻蓝素、叶绿素,可以进行光合作用;叶绿体是具有双层膜结构的细胞器;细胞需氧呼吸的主要场所是线粒体,不是叶绿体。考点一光合作用的基本过程光合作用的基本过程1.光合作用的过程图解2.光反应与碳反应的区别与联系项目光反应碳反应场所叶绿体类囊体膜叶绿体基质条件光合色素、光、酶、水酶、ATP、NADPH、CO2时间短促较缓慢物质变化水在光下
10、裂解为H+、O2和电子水中的氢(H+e-)在光下将NADP+还原为NADPHCO2的固定:CO2+RuBP2三碳酸分子三碳酸分子的还原:三碳酸+NADPH+ATP三碳糖分子+NADP+ADPRuBP的再生:三碳糖分子RuBP能量变化光能ATP、NADPH中活跃的化学能ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能联系光反应为碳反应提供NADPH和ATP;碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+,两者紧密联系,缺一不可用综合分析法比较光合作用和细胞呼吸的异同1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系项目光合作用细胞呼吸场所叶绿体细胞溶胶和线粒体或细胞溶胶条件只在光下进行有光、无光都能进行物质变化
11、无机物有机物有机物无机物能量变化光能ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能+热能实质合成有机物,贮存能量分解有机物,释放能量代谢类型同化作用(或合成作用)异化作用(或分解作用)范围主要为绿色植物叶肉细胞几乎所有活细胞联系2.光合作用与细胞呼吸中H与ATP来源、去路的比较来源去路H光合作用光反应中水的光解作为碳反应阶段的还原剂,用于还原三碳酸需氧呼吸、厌氧呼吸需氧呼吸第一阶段、第二阶段及厌氧呼吸第一阶段产生需氧呼吸用于第三阶段还原氧气产生水,同时释放大量能量;厌氧呼吸用于第二阶段还原丙酮酸生成相应产物ATP光合作用在光反应阶段合成ATP,其合
12、成所需能量来自色素吸收转化的太阳能用于碳反应阶段三碳酸还原,其中活跃的化学能最终以稳定的化学能形式贮存在有机物中需氧呼吸、厌氧呼吸需氧呼吸第一、二、三阶段均产生,其中第三阶段产生最多,其中的能量来自有机物的分解;厌氧呼吸第一阶段产生分解释放的能量直接用于各项生命活动(绿色植物光合作用的碳反应等除外)典例1如图所示为光合作用的部分代谢过程,图中A、B、M表示某种物质。请回答下列问题。(1)光合色素存在于图中的中,其中呈黄色、橙色、红色的色素合称为。ATP、RuBP、NADPH共有的组成元素是。(2)图中水裂解产生。据图分析,膜蛋白具有功能。(3)图中M代表,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸
13、的还原提供了。解题关键明确光反应的场所、过程及产物,仔细识图。答案(1)类囊体膜类胡萝卜素C、H、O、P(2)O2、H+、e-控制物质进出和催化(3)NADP+氢、能量和磷酸基团、能量解析(1)光合色素存在于图中的类囊体膜中,其中呈黄色、橙色、红色的色素合称为类胡萝卜素。ATP和NADPH的元素组成为C、H、O、N、P,而RuBP的组成元素是C、H、O、P。(2)图中水裂解产生O2、H+、e-。据图分析,膜蛋白具有控制物质进出和催化功能。(3)图中M代表NADP+,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸的还原提供了氢、能量和磷酸基团、能量。1-1(2019金华期末)光合作用包括光反应与碳反应,
14、光反应又包括许多个反应。如图为光合作用的光反应示意图,请据图回答相关问题。(1)由图可知,PS和PS位于,具有的功能。(2)从物质的变化角度分析,光反应为碳反应提供和;从能量变化的角度分析,光反应的能量变化是。(3)光反应涉及电子(e-)的一系列变化,电子(e-)的最初供体为。(4)从图中ATP的产生机制可以判断膜内H+浓度(填“大于”“等于”或“小于”)膜外浓度。答案(1)类囊体膜吸收(转化)光能/传递电子(2)ATPNADPH光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能(3)H2O(4)大于 解析(1)图中的色素PS和PS位于类囊体膜,具有吸收、转化光能和传递电子的功能。(2)光合作用的光反
15、应阶段可以为暗反应提供ATP和NADPH;光反应中可以将光能转变为ATP、NADPH中活跃化学能。(3)图中电子(e-)的最初供体为水。(4)图中H+浓度在类囊体腔中的浓度大于膜外的,H+通过离子通道运出类囊体后驱动ADP和Pi合成ATP。考点二影响光合作用的因素及在生产上的应用一、表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率1.表观光合速率与真正光合速率:在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,可表示表观光合速率,而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。2.呼吸速率:将植物置于黑暗环境中,实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量,
16、可表示植物呼吸速率。知能拓展真正光合速率和表观光合速率的判断方法:(1)若为坐标曲线形式,当光强度为0时,CO2吸收值为0,则为真正(实际)光合速率,若CO2吸收值是负值则为表观光合速率。(2)若所给数值为有光条件下绿色植物CO2吸收量或O2释放量的测定值,则为表观光合速率。(3)有机物积累量为表观光合速率,有机物制造量为真正(实际)光合速率。二、内部因素:叶龄与光合作用1.规律:叶片由小到大的过程中,叶面积逐渐增大,叶肉细胞中叶绿体逐渐增多,光合效率逐渐增强。生长到一定程度,叶片面积和光合色素含量等达到稳定状态,光合效率也基本稳定。随着叶片的衰老,部分色素遭到破坏,光合效率下降。(如图1和图
17、2)图1图22.对农业生产的启示:在农业生产中,通过合理密植、适当间苗、修剪以增加有效光合作用面积,提高光能利用率。三、环境因素1.光强度对光合作用的影响(1)光强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着光强度的增加而增加,但当光强度达到一定程度时,光合速率不再随着光强度的增加而增加。(此时限制光合速率的主要因素为CO2浓度,详见图3)图3(2)对农业生产的启示增加光合作用强度的措施:温室大棚适当提高光强度。延长光合作用时间(延长光照时间)。增加光合作用面积(合理密植)。温室大棚采用无色透明玻璃。知能拓展光补偿点和光饱和点概念:植物光合作用所吸收的CO2与该温度条
18、件下呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时的光强度叫作光补偿点。当光强度增加到一定值后,植物的光合作用强度不再增加或增加很少时,这一光强度就称为光饱和点。不同的植物的光补偿点和光饱和点不同不同的植物的光补偿点不同,主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。不同的植物的光饱和点不同。阳生植物的光饱和点高于阴生植物。2.CO2浓度对光合作用的影响(1)CO2是光合作用的原料,通过影响碳反应来影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着CO2浓度的增加而增加,但当CO2达到一定浓度时,光合速率不再增加。如果CO2浓度继续升高,光合速率不但不会增加,反而还会下降,
19、甚至引起植物CO2中毒而影响它正常的生长发育。(2)对农业生产的启示:温室栽培植物时适当提高温室内CO2的浓度,如放一定量的干冰或多施有机肥。知能拓展CO2补偿点和CO2饱和点植物光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2相等时的CO2浓度称为CO2补偿点。CO2达到一定浓度后,光合作用强度就不再增加,这时的CO2浓度称为CO2饱和点。(见图)3.温度对光合作用的影响(1)温度对光合作用的影响规律温度直接影响光合作用所需酶的活性,对光合作用的影响很大。在低温条件下,植物酶促反应速率下降,限制了光合作用的进行;在高温条件下,叶绿体的结构会遭到破坏,叶绿体中的酶发生钝化甚至变性。低温会影响光合酶的
20、活性,植物表观光合速率较低;较高温度使呼吸作用加强,表观光合速率下降。(详见图4)图4(2)对农业生产的启示适时播种。温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降低温度。知能拓展一般植物在10 35 时正常地进行光合作用,其中以25 30 最适宜,在35 以上时光合速率就开始下降,40 50 时光合作用完全停止。4.多因子对光合速率影响的常见坐标曲线图图5(1)关键点的含义P点:此点之前,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。Q点:此时横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因子,影响因素为坐标图中三条曲线所标示出的其他因子。(2)对农业生产的启示:
21、温室栽培时,在一定光强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,可提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光强度或CO2浓度以提高光合速率。总之,可根据具体情况,通过增加光强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目的。知能拓展(1)影响光合作用的环境因素主要是光强度、CO2浓度,其次是温度、水分和必需的矿质元素。所以在光强度对光合速率的影响曲线中,当光合速率不再随光强度增加而增加时,限制光合速率进一步增加的环境因素主要是CO2浓度,而内因主要是色素含量。同理自变量为CO2浓度时,光合速率达到最大时,限制其进一步增加的环境因素主要是光强度。(2)如图为密闭环境中CO2浓度、夏
22、季一昼夜植物光合速率随时间的变化。图甲表示一昼夜密闭环境中CO2浓度随时间的变化规律,图乙表示夏季一昼夜植物光合速率随时间变化规律。图甲中的B、D与图乙中的b、f所示时间点的净光合速率均为0。B与b时有机物积累量最少,D与f时有机物积累量最多。图甲中24时CO2浓度较初始浓度低,说明植物有机物积累量为正值,表现为生长。图乙中因午后光照过强导致叶片气孔关闭而出现cd段变化,cd段与ef段光合速率降低的原因不同。一、光合速率及其测定方法1.光合速率(1)光合速率的表示方法:通常以单位时间内CO2等原料的消耗量或O2等产物的生成量表示。(2)表观光合速率与真正光合速率的关系真正光合速率=表观光合速率
23、+呼吸速率。如图:在不考虑光强度对呼吸速率影响的情况下,OA段表示植物呼吸速率,曲线上某点对应的纵坐标为表观光合速率,最大真正光合速率为OA+OD。2.光合速率的测定方法(1)以气体体积变化为测量指标测定方法光合作用速率可用如图所示装置进行测定,NaHCO3可以维持瓶内空间CO2浓度稳定,小液滴的移动量表示植物放氧量(表观光合量)。物理实验误差的校对为了防止气压、温度等非光合作用因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材料灭活(如死的幼苗),其他条件均不变。利用装置进行光合速率的测定,测出的结果是表现光合速率,要得到真正的光合速率,还需要在黑暗环境中测出其呼吸速率,二者相加即真正光合速率
24、。(2)以有机物变化量为测量指标半叶法如图,可在同一片叶主叶脉两侧对称位置取等大的两部分A、B。若给B照光,A不照光,将A取下并放置在与B温度、湿度等条件相同,但无光的环境中保存,一段时间后,与取下的B同时烘干、称重,重量差值与时间的比值表示真正的光合速率。假设最初A、B初始重量为X g,实验处理t时间后A、B称重分别为WA、WB,则(X-WA)表示呼吸消耗量,(WB-X)表示表观光合量,真正光合量=(WB-X)+(X-WA),真正光合速率=(WB-WA)/t。若先将A取下烘干称重,B照光一段时间后再取下烘干称重,则重量差值与时间比值表示表观光合速率(A、B初始干重相等,故WB-WA表示有机物
25、积累量)。二、光照与CO2浓度变化对植物细胞内三碳酸、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖合成量的影响由于各种因素的变化,如温度变化、光强度变化、CO2浓度变化会影响三碳酸、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量,遵照化学平衡的原理进行分析,可以获得它们之间变化的关系如下表:项目光照变强CO2不变光照变弱CO2不变光照不变CO2增多光照不变CO2减少三碳酸RuBPATP三碳糖NADPH注:此表只是对变化后短时间内各物质的相对量的变化做讨论,而不是长时间。其中的“”代表上升“”代表下降典例2某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培试验,连续48 h测定温室内CO2浓度及植物吸收
26、CO2速率,得到图1所示曲线(整个过程呼吸作用强度恒定),请回答下列相关问题:图1(1)实验开始阶段的03小时,叶肉细胞产生ATP的场所有,图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有个。(2)6时CO2在细胞内的移动方向是,12时到18时,叶绿体内三碳酸含量变化是。(3)叶绿体利用CO2速率最大的时刻是h时,前24小时比后24小时的平均光照强度。(4)如果使用相同强度绿光进行实验,c点的位置将(填“上移”“下移”或“不变”),原因是。(5)若已知植物光合作用与呼吸作用的最适温度分别为25 和30 ,图2为CO2浓度一定、环境温度为25 时,不同光照条件下测得的植物的光合作用强度。请据图在空白处绘
27、出环境温度为30 时,光合作用强度随光照强度变化的曲线。(要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点的位置)图2解题关键光合作用过程中光反应和碳反应是互为条件,相互联系的,光反应为碳反应提供了ATP和NADPH,碳反应为光反应提供了ADP和NADP+。答案(1)细胞溶胶和线粒体4(2)线粒体移向叶绿体增加 (3)36弱(4)上移植物对绿光吸收很少,光合作用减弱,呼吸作用不变,吸收外界CO2量将减少(5)如图(曲线,标明a、b、c,c在C的左上方)解析(1)03时,无光照,叶肉细胞仅通过细胞呼吸(场所为细胞溶胶和线粒体)产生ATP。光合速率与呼吸速率相等时,CO2吸收速率为0。(
28、2)6时光合速率等于呼吸速率,线粒体产生的CO2移向叶绿体,被叶绿体消耗。1218时因光照减弱,NADPH、ATP产生速率降低而导致光合速率降低,细胞中三碳酸含量增加。(3)叶绿体利用CO2速率最大时为CO2吸收速率曲线峰值对应的时刻。前24小时光合速率低于后24小时,故前24小时的平均光照强度较弱。(4)植物光合作用吸收绿光很少,故光照改为相同强度的绿光后,植物呼吸速率不变,植物的总光合速率下降,48小时后密闭环境中CO2浓度将增大。(5)图示为表观光合速率随光照强度变化曲线。30 时,植物的呼吸速率增大,总光合作用速率降低。2-1为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用
29、的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度/3636363125相对湿度/%1727525252实验结果光合速率/mg CO2dm-2h-111.115.122.123.720.7回答下列问题:(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是,其依据是;并可推测,(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度
30、。(2)在实验组中,若适当提高第组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是。(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程(填“需要”或“不需要”)载体蛋白,(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。答案(1)湿度(或答相对湿度)在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3)不需要不需要2-2在“探究环境因素对光合速率的影响”活动中,同学们得到了如图1所示的实验结果。图2表示光合作用碳反应的过程。请分析回答:图1图2(1)图2过程在叶绿体的中进行,物质为,它在光合作用的阶段产生;物质可运至叶绿体外,并且转变成,供植物体所有细胞利用。
31、(2)若实验中用14C标记的CO2作原料,则14C在碳反应中的转移途径是。(用“ ”、图2中的文字和序号回答)。(3)图1中,限制A点光合速率的主要环境因素是。与A点相比,B点条件下3-磷酸甘油酸的生成速率(填“增大”“减小”或“基本不变”);与B点相比,C点条件下物质的生成速率(填“增大”“减小”或“基本不变”)。(4)据图分析,适当提高光强度、和可提高大棚蔬菜的产量。答案(1)基质NADPH光反应蔗糖(2)14CO23-磷酸甘油酸、 (3)光强度增大基本不变(4)CO2浓度温度解析(1)图2过程为光合作用碳反应过程,在叶绿体的基质中进行;物质为NADPH,它在光合作用的光反应阶段产生;物质
32、三碳糖分子可运至叶绿体外,并且转变成蔗糖,供植物体所有细胞利用。(2)若实验中用14C标记的CO2做原料, CO2被RuBP固定形成3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸进一步被还原成三碳糖,一部分再生为RuBP,一部分离开卡尔文循环。(3)图1中,在A点之后,B点之前,随着光强度增加,光合速率进一步增强,因此限制A点光合速率的主要环境因素是光强度;与A点相比,B点条件下光合速率较大,3-磷酸甘油酸的生成速率增大;与B点相比,C点条件下光合速率基本不变,物质的生成速率基本不变。(4)据图1分析,适当提高光强度、CO2浓度、温度可提高大棚蔬菜的产量。考点三叶绿素的提取与分离一、叶绿体中的色素色素种类叶绿
33、素(约3/4)类胡萝卜素(约1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色分布叶绿体的类囊体膜上吸收光谱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化学特性不溶于水,能溶于乙醇、丙酮等有机溶剂分离方法纸层析法色素与叶片颜色正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为31,且对绿光吸收最少,所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄叶色变红秋天降温时,植物体为适应寒冷环境,体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红色的花青素,而叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色知能拓展色素在光能转换中的作用(1)吸收、传
34、递光能:绝大多数的叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。(2)吸收、转换光能:少数处于特殊状态的叶绿素a。(3)光是叶绿素合成的必要条件,植物在黑暗中不能合成叶绿素,因此呈现黄色。二、“光合色素的提取与分离”实验的分析1.原理解读(1)提取:叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。(2)分离:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,从而使各种色素相互分离。2.实验流程知能拓展(1)从滤纸条上色素带的宽度知,色素含量的多少,依次为:叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。(2)从滤纸条上色素带的位置知,色素在层析液中溶解度
35、的大小,依次为胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(3)在滤纸条上距离最近的相邻两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的相邻两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。提高实验效果的方法或措施及目的实验过程方法或措施目的提取色素选取新鲜绿色的叶片放入40 50 的烘箱中烘干使滤液中色素含量高研磨时加入2 mL3 mL 95%的乙醇溶解叶片中的色素研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙研磨充分和保护叶绿素迅速、充分研磨防止溶剂挥发并充分溶解色素盛放滤液的小试管口加棉塞防止溶剂挥发和色素分子被氧化分离色素滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线要直、
36、细、齐使分离的色素带平齐,不重叠滤液细线干燥后再重复画23次增加色素量,使分离的色素带清晰,便于观察滤纸细线不能触及层析液防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中典例3图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图,其中、表示不同的部位;图乙是光合作用的碳反应过程示意图,其中表示物质。请回答下列问题:甲乙(1)利用新鲜菠菜叶片进行“光合色素的提取和分离”活动。在菠菜叶片研磨过程中,加入95%乙醇的作用是;分离色素的过程中,应注意滤纸上的滤液细线要高于的液面;分离后,在滤纸条上会呈现四条色素带,其中离滤液细线最远的色素是(填相应的色素名称)。(2)光合色素存在于图甲的中,其中叶绿素主要吸收红光和光。图乙
37、过程发生在图甲的中。(在内填写图中的相应编号)(3)图乙中,物质是,该物质在光反应产物的作用下形成物质。若3个CO2分子进入卡尔文循环可形成6个物质分子,其中有个物质分子经过一系列变化再生成RuBP,其余的离开循环,可在叶绿体内作为合成、蛋白质和脂质等大分子物质的原料。解题关键区分提取液和层析液在“色素的提取和分离”实验中的作用;熟记色素在叶绿体中的位置及相应的吸收光谱和碳反应中相关反应过程。答案(1)溶解叶片中的色素层析液胡萝卜素(2)光合膜蓝紫基质(3)3-磷酸甘油酸ATP和NADPH5淀粉解析(1)在提取菠菜叶片色素过程中,加入95%乙醇的作用是溶解色素;分离色素的过程中,应注意滤纸上的
38、滤液细线要高于层析液的液面;分离后,在滤纸条上会呈现四条色素带,从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。(2)光合色素存在于图甲的光合膜中,其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;图乙过程是光合作用碳反应过程,发生在图甲的叶绿体基质中。(3)图乙中,物质是由RuBP和CO2形成的三碳酸(3-磷酸甘油酸),其在ATP和NADPH作用下形成物质三碳糖;6个三碳糖分子有5个经过一系列变化再生成RuBP,1个离开循环,在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质等大分子物质的原料。3-1如图是新鲜菠菜叶中的光合色素纸层析的结果,下列描述中正确的是()A.能够吸收红光和蓝紫光的色素位于色素带B.色素带是含镁
39、的有机分子C.纸层析的原理是光合色素易溶于95%乙醇D.色素带是仅由碳氢链组成的分子答案A解析色素带分别是叶绿素b和叶绿素a,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,A正确;色素带是含镁的有机分子,B错误;纸层析的原理是光合色素在层析液中的溶解度不同,导致其随层析液在滤纸上扩散速度不同,光合色素提取的原理是光合色素不溶于水易溶于无水乙醇,C错误;色素带对应的色素分子是叶绿素,是由C、H、O、N和Mg元素组成的,D错误。3-2在下列四项中图A、图B为不同材料叶绿体中色素的层析结果(示意图),图C、图D为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线,其中正确的是()答案A解析Mg是合成叶绿素的重要元素,没有Mg将影响
40、叶绿素的合成而不影响胡萝卜素和叶黄素的合成,故B中应该无叶绿素a、叶绿素b,只有胡萝卜素和叶黄素。水稻为阳生植物,在CO2浓度相同时,光照强度大时光合作用强度就大。水稻为C-3植物,在夏季的晴天具有“午休”现象。A组基础题组1.如图表示光合作用碳反应示意图,数字代表物质。下列叙述正确的是()A.是3-磷酸甘油酸B.的全称是核酮糖五磷酸C.在叶绿体基质中被还原D.碳反应生成的三碳糖主要用于合成蔗糖1.答案A由图可知,为三碳酸,也称为3-磷酸甘油酸;为五碳糖,全称为核酮糖二磷酸;为NADP+,在类囊体膜中被还原;碳反应生成的三碳糖主要用于再生RuBP。2.下列关于线粒体和叶绿体的说法错误的是()A
41、.两种细胞器都依靠增大膜面积来提高代谢效率B.两种细胞器中都可进行基因的选择性表达C.线粒体中丙酮酸的氧化分解需要O2的参与D.叶绿体中三碳酸的还原需要还原型辅酶的催化2.答案C线粒体和叶绿体扩大膜面积的方式不同,线粒体内膜向内折叠形成嵴,叶绿体类囊体堆叠形成基粒,都增大了细胞的膜面积,提高了代谢效率,A正确;线粒体中与叶绿体中所合成的蛋白质存在差异,是基因选择性表达的结果,B正确;线粒体中丙酮酸的分解在线粒体基质中进行,无需氧气的参与,氧气在需氧呼吸中作为还原氢的受体,C错误;光合作用中三碳酸的还原需要还原型辅酶(NADPH)的催化,D正确。3.如图表示叶绿体中各色素的吸收光谱,据图判断,下
42、列叙述错误的是()A.在研究叶绿素的过程中,为避免类胡萝卜素的干扰,应该选用红橙光区B.进入秋季,植物对420470 nm波长的光的利用量减少C.用450 nm波长的光比用600 nm波长的光更能提高光合作用强度D.用550 nm波长的光改用670 nm波长的光后短时间内叶绿体中三碳酸含量增加3.答案D由题图可知,类胡萝卜素主要吸收400500 nm波长的光,即蓝紫光区,在研究叶绿素的过程中,为减少类胡萝卜素的干扰,最好选用红橙光区;进入秋季,叶子变黄,叶绿素含量减少,植物对420470 nm波长的光的利用量减少;由题图可知,叶绿体中色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多,
43、因此用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度;由题图可知,由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,叶绿体中色素吸收的光变多,光反应产生的ATP和NADPH变多,三碳酸的还原加快,消耗的三碳酸增多,而二氧化碳的浓度不变,RuBP和二氧化碳形成三碳酸的速度不变,则叶绿体中三碳酸的量减少。4.适宜的光照、温度条件下,在0.003% CO2和1% CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。据图分析合理的是()A.ab段碳反应速率越来越小B.bc段甲物质浓度降低是因为生成速率变小C.cd段光合作用较弱是因为光反应产物
44、不足D.ae段叶肉细胞的光饱和点稳定不变4.答案Bab段甲物质和乙物质的相对浓度保持相对稳定,因此ab段碳反应速率基本保持不变,A错误;bc段,降低二氧化碳浓度,会抑制碳反应过程中二氧化碳的固定,而三碳酸的还原仍在进行,因此三碳酸含量下降,可见甲物质(三碳酸)浓度降低是因为其生成速率变小,B正确;cd段光合作用较弱是因为碳反应原料不足,C错误;ae段二氧化碳浓度不断发生改变,因此叶肉细胞的光饱和点会发生变化,D错误。5.植物的光合作用受光强度、CO2浓度等环境因素的影响(如图)。下列叙述错误的是()A.a点条件下NADPH的合成速率大于b点B.b点条件下RuBP的再生速率小于c点C.X一般大于
45、大气中CO2浓度D.a点对应的光强度一般大于全日照5.答案Da点光强度大于b点, 光反应较强,NADPH的合成速率也较大,A正确;b点CO2浓度小于c点,碳反应较弱, RuBP的再生速率较小,B正确;CO2在X浓度条件下植物光合速率较大,因此X一般大于大气中CO2浓度,C正确;a点对应的光强度一般小于全日照,D错误。6.迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,也可用于各色素的鉴定,迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析的部分结果。下列相关叙述错误的是()溶剂移动距离色素甲移动距离色素乙移动距离色素丙移动距离色素丁移动距离实验组17.81.9实验组28.2
46、1.5实验组38.01.4平均移动距离8.07.60.8迁移率(Rf)无0.530.10A.色素甲的迁移率(Rf)是0.95B.色素丙主要吸收红光和蓝紫光C.色素乙的扩散速度比色素甲快D.叶片衰老过程中色素丁含量逐渐减少6.答案C迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离,因此色素甲的迁移率(Rf)=7.6/8.0=0.95,A正确;色素丙的迁移率(Rf)=(1.9+1.5+1.4)/(7.8+8.2+8.0)=0.2,故为叶绿素a,其主要吸收红光和蓝紫光,叶片衰老过程中叶绿素含量逐渐减少,B、D正确;色素乙的迁移率小于色素甲,表明色素甲的扩散速度比色素乙快,C错误。7.为探究环境因素对光合作用的影响
47、,进行了相关实验。取去除淀粉的某植物叶片打成大小相等的圆片,并将相同数量的叶圆片分别放入AD四组烧杯中,在25 环境中进行实验,实验内容与结果见表。组别烧杯中液体成分处理条件检测结果A富含CO2的纯水光照+B富含CO2的纯水黑暗-C富含CO2的葡萄糖溶液光照+D富含CO2的葡萄糖溶液黑暗+注:“+”表示检出淀粉,“+”表示检出淀粉含量较高,“-”表示未检出淀粉。回答下列问题:(1)本实验的可变因素是。(2)如何去除植物叶片中的淀粉?。(3)据表分析,将CO2作为光合作用原料的是组。在植物体内,CO2转变为有机物的途径为循环,其产物可运至叶绿体外转变成,并运到植物体其他部位供细胞利用。(4)检测
48、结果表明离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉。叶肉细胞合成淀粉的场所是,而在块茎中,淀粉长期储存在中。7.答案(1)葡萄糖和光照(2)暗处理(3)A、C卡尔文蔗糖(4)叶绿体基质白色体解析本题考查光合作用的过程、影响光合作用的因素以及分析实验问题的能力。(1)由表格AD实验的设置条件知,该实验的可变因素(自变量)是光照和葡萄糖,因变量是能否合成淀粉。(2)实验结果检测时,要排除原叶片中淀粉对实验结果的干扰,因此要在实验前将叶片长时间置于暗处,通过呼吸作用耗尽原来的淀粉。(3)植物只有在光照条件下,才能利用CO2进行光合作用合成淀粉,因此A、C两组的CO2均可作为植物光合作用的原料。利用CO2合
49、成有机物的过程是卡尔文循环(注意不是碳循环),该过程的产物三碳糖可运至叶绿体外,在细胞溶胶中转变为蔗糖。(4)光合作用合成淀粉的场所是叶绿体基质,在植物的块茎中淀粉长期储存在白色体中。8.(2018浙江11月选考,30,7分)光合作用是整个生物圈的物质基础和能量基础。回答下列问题:(1)为研究光合作用中碳的同化与去向,用的CO2供给小球藻,每隔一定时间取样,并将样品立即加入煮沸的甲醇中。甲醇用以杀死小球藻并标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析,使标记化合物。根据标记化合物出现的时间,最先检测到的是三碳化合物。猜测此三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的,但当后,发现RuBP的含量快速升
50、高,由此推知固定CO2的物质不是二碳分子。(2)在“探究环境因素对光合作用的影响的活动中,选用某植物幼苗,用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液进行培养,测定其光合作用速率和气孔导度,结果如图所示。本实验可推出的实验结论是。实验中设置了前后自身对照,还可设置作为空白对照。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外,还可采用(答出两点即可)。8.答案(1)同位素14C标记提取分离突然降低CO2浓度(2)NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降,且随处理时间的延长,抑制作用越明显不加NaCl的完全营养液单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量解析(1)为研究光合作
51、用中碳的同化与去向,可以用14C标记CO2,作为小球藻光合作用的原料。然后,每隔一定时间取样,用煮沸的甲醇以杀死小球藻并提取被标记的代谢产物。并采用双向纸层析分离被标记的代谢产物。为了判断固定CO2的物质是否为二碳分子,可突然降低CO2浓度,观测哪些化合物的含量升高。发现RuBP的含量快速升高,由此推知固定CO2的物质不是二碳分子,而是RuBP。(2)由题图可知,在100 mmol/L NaCl的完全营养液中,光合作用速率及气孔导度均下降,且随处理时间的延长,抑制作用越明显。本实验中设置了前后自身对照,还可设置不加NaCl的完全营养液作为空白对照。测量光合作用速率的指标可采用单位时间单位叶面积
52、的O2释放量或CO2吸收量、单位时间单位叶面积的干物质积累量等。9.(2018浙江4月选考,30,7分)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某植物A、B两个品种,在正常光照和弱光照下进行实验,部分实验内容与结果见下表。品种光照处理叶绿素a含量(mg/cm2)叶绿素b含量(mg/cm2)类胡萝卜素总含量(mg/cm2)光合作用速率mol CO2/(m2s)A正常光照1.810.421.024.59A弱光照0.990.250.462.60B正常光照1.390.270.783.97B弱光照3.803.040.622.97回答下列问题:(1)据表推知,经弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类
53、胡萝卜素总含量较正常光照,导致其卡尔文循环中再生出的量改变,从而影响光合作用速率。(2)表中的光合色素位于叶绿体的膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素,再用滤纸进行层析分离。与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,自上而下的第4条色素带变,这有利于品种B利用可见光中较短波长的光。(3)实验结果表明,经弱光照处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其来适应弱光环境。品种的耐荫性较高。9.答案(1)低RuBP(2)类囊体宽蓝紫(3)比例B解析(1)由表中数据可知,弱光照处理下,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量均较正常光照下低,因此导致卡尔文循环中再生出RuBP的量改变,从而影响光合速率
54、。(2)光合色素位于植物细胞叶绿体类囊体膜中。品种B经弱光照处理,叶绿素b含量增加,则经提取和纸层析分离,自上而下的第4条色素带变宽,因此有利于B品种利用可见光中较短波长的蓝紫光。(3)表中数据表明,弱光照处理下,该植物光合色素含量及比例发生改变,从而来适应弱光环境。相比之下,品种B在弱光下光合作用速率下降幅度小,耐荫性较高。10.某研究小组利用金鱼藻设置多组分组实验探究环境因素对光合作用的影响,有关研究结果如图所示(注:表观光合速率是指在光照条件下,一定量的植物在单位时间内释放到外界的O2量)。请回答:(1)该研究探讨了对金鱼藻的影响。实验分组时,每组金鱼藻的量要相等,其目的是。(2)该研究
55、中表观光合速率达到最大时的光强度为lx,若光强度继续增大,光合速率也不再增加,限制光合速率增加的内部因素可能有。(3)若把NaHCO3浓度从30 mgL-1替换成25 mgL-1,短时间内叶绿体中ATP和NADPH含量将。(4)该研究中表观光合速率随pH变化而变化的主要原因是。10.答案(1)光强度、pH、NaHCO3浓度表观光合速率控制无关变量(2)12.5103色素数量或酶的数量和活性(3)下降(4)酶活性受pH的影响解析(1)据题图可知,该研究探讨了光强度、pH、NaHCO3浓度对金鱼藻表观光合速率的影响;每组金鱼藻的量属于无关变量,所以实验分组时,每组金鱼藻的量要相等,目的是控制无关变
56、量。(2)根据题图1可知,该研究中表观光合速率达到最大时的光强度为12.5103 lx;若光强度继续增大,光合速率也不再增加,限制光合速率增加的内部因素可能有色素数量或酶的数量和活性。(3)实验中NaHCO3的作用是为金鱼藻的光合作用提供CO2。根据题图2可知,NaHCO3浓度达到20 mgL-1时,表观光合速率达到最大值,超过该饱和点之后,表观光合速率随NaHCO3浓度增大而减慢,说明过高的NaHCO3浓度对表观光合速率起抑制作用。若把NaHCO3浓度从30 mgL-1替换成25 mgL-1,表观光合速率增大,说明抑制作用减弱,即光合作用能利用较多的CO2,生成较多的三碳酸,进而消耗的ATP
57、和NADPH增加,而光反应产生ATP和NADPH的速率基本不变,所以短时间内叶绿体中ATP和NADPH含量将下降。(4)由题图3可知,表观光合速率可随pH变化而变化,其主要原因是酶活性受pH的影响。B组提升题组1.(2018浙江11月选考,26,2分)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP被还原,颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应,实验结果如图所示。下列叙述正确的
58、是()A.相同浓度除草剂处理下,单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著B.与品种乙相比,除草剂抑制品种甲类囊体膜的功能较强C.除草剂浓度为K时,品种乙的叶绿体能产生三碳糖D.不用除草剂处理时,品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲1.答案B希尔反应基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH 7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP被还原,颜色由蓝色变成无色。依据题意可知,该溶液中未加入CO2或碳酸氢根离子,该过程仅进行光反应,不进行碳反应;测试的溶液中仅加入叶绿体,放氧速率即真正的光反应速率。相同浓度除草剂处理下,单位
59、时间内溶液颜色变化快,说明水的裂解速度快,即光反应速率快,说明除草剂的抑制效果不明显,A错误;同一浓度除草剂处理,品种甲放氧速率明显低于品种乙,说明除草剂对甲有更强的抑制作用,推知最可能是抑制品种甲类囊体膜的功能较强,B正确;该过程中无碳反应,甲、乙的叶绿体中均不产生三碳糖,C错误;当除草剂为零时,品种甲、乙的放氧速率相同,D错误。2.如图为光合作用过程示意图,在适宜条件下栽培小麦,如果突然将c降至极低水平(其他条件不变),则a、b在叶绿体中含量的变化将会是()A.a上升、b下降B.a、b都上升C.a、b都下降D.a下降、b上升2.答案B图中a、b、c分别表示NADPH、ATP、CO2,若突然
60、将CO2降至极低水平,叶绿体中三碳酸的含量会下降,三碳酸还原消耗的ATP和NADPH减少,由于光反应仍继续合成ATP和NADPH,故两者的含量都上升。3.绿色植物光合作用卡尔文循环过程如图所示。下列叙述正确的是()A.RuBP转变成3-磷酸甘油酸的过程发生的场所是类囊体膜上B.3-磷酸甘油酸转变成三碳糖磷酸的过程需要NADPH提供氢和ATP提供磷酸基团C.三碳糖磷酸运至叶绿体外合成淀粉,并运输到植物体各个部位D.三碳糖转化成五碳糖的过程发生的场所是在类囊体膜3.答案BRuBP转变成3-磷酸甘油酸的过程发生的场所是叶绿体基质中,A错误;3-磷酸甘油酸在光反应生成的NADPH提供氢和ATP提供磷酸
61、基团的作用下生成的产物是三碳糖磷酸,B正确;三碳糖磷酸运至叶绿体外合成蔗糖,并运输到植物体各个部位,C错误;三碳糖转化成五碳糖的过程发生的场所是叶绿体基质,D错误。4.下列属于光合作用光反应的是()A.2,4,6B.2,3,6C.4,5,6D.2,64.答案D光合作用光反应的物质变化包括水的光解和ATP的合成,故能发生的是2,6。5.下图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是()A.过程中类胡萝卜素主要吸收的是红光和蓝紫光B.过程只发生在叶绿体基质,过程只发生在线粒体C.过程释放的能量大部分储存于ATP中D.过程一般与吸能反应相联系5.答案D过程分别为光反应、碳反应和呼吸
62、作用,光反应中类胡萝卜素主要吸收的是蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,A错误;对于甘蔗来讲,过程只发生在叶绿体基质,过程主要发生在线粒体,B错误;过程释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分转移到ATP中,C错误;过程是放能过程,可以为吸能反应供能,D正确。6.(2018浙江4月选考,26,2分)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株,分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素),测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是()A.寡霉素在细胞呼
63、吸过程中抑制线粒体外膜上H的传递B.寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质C.转Z基因提高光合作用的效率,且增加寡霉素对光合速率的抑制作用D.喷施NaHSO3促进光合作用,且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降6.答案D由题可知,寡霉素抑制细胞呼吸和光合作用中ATP合成酶活性,因此寡霉素在细胞呼吸过程中会抑制线粒体内膜上H的传递,在光合作用中的作用部位是类囊体膜,A、B错误;由图可知,转Z基因能提高光合作用的效率,能减少寡霉素对光合速率的抑制作用,C错误;喷施NaHSO3能促进光合作用,并且能减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降,D正确。7.近年来大气中的CO2浓度和O3浓度不断上升。为了研
64、究CO2浓度和O3浓度上升对农作物有何影响,研究人员用高浓度CO2和高浓度O3处理水稻“汕优63”,测定其生长发育不同时期的各项生理指标,结果如图。下列叙述错误的是()注:CK(对照,大气常态浓度);CO2(CO2常态浓度+200 mol mol-1);O3(O3常态浓度160%);CO2+O3(CO2常态浓度+200 mol mol-1和O3常态浓度160%)。表观光合速率是指在光照条件下,一定量的植物在单位时间内吸收外界的CO2量。A.实验结果表明,不同生长发育时期,升高CO2浓度,水稻的表观光合速率增大B.高浓度CO2可部分抵消高浓度O3对水稻光合作用的胁迫C.水稻表观光合速率的增大可能
65、与胞间CO2浓度升高有关D.实验结果表明,O3浓度降低会危及水稻的生长7.答案D柱形图显示:在相同的生长发育时期,CO2组的表观光合速率均大于CK组,因此实验结果表明,不同生长发育时期,升高CO2浓度,水稻的表观光合速率增大,A正确;CK组、O3组与CO2+O3组的实验结果对比,可说明高浓度CO2可部分抵消高浓度O3对水稻光合作用的胁迫,B正确;对比分析两个柱形图可以发现:在生长发育时期相同的情况下,表观光合速率高,其胞间CO2浓度也相对较高,因此水稻表观光合速率的增大可能与胞间CO2浓度升高有关,C正确;O3组与CK组的实验结果对比,说明O3浓度升高会危及水稻的生长,D错误。8.在黑暗条件下
66、,将分离得到的类囊体放在pH为4的缓冲溶液中,使类囊体内外的pH相等,然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH为8的缓冲溶液中,结果检测到有ATP的生成。根据实验分析,下列叙述正确的是()A.实验中溶液的H+均来自水的裂解B.黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATPC.光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H+浓度较高D.若使类囊体的脂双层对H+的通透性增大,ATP生成量不变8.答案C在黑暗条件下,将分离得到的类囊体放在pH为4的缓冲溶液中,使类囊体内外的pH相等,然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH为8的缓冲溶液中,则类囊体的腔内H+浓度高于外面,结果检测到有ATP的生成,由此推测光照条件下
67、植物细胞叶绿体中水的光解使得类囊体的腔内H+浓度较高,达到类似本实验中的效果,由此形成了ATP,C正确;该实验在黑暗中进行,此时不发生水的裂解,实验中溶液的H+变化可能来自此前水的裂解,也与所处缓冲液密切相关,A错误;仅在黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体不能产生ATP,B错误;由实验推测,ATP的产生与H+浓度差密切相关,若使类囊体的脂双层对H+的通透性增大,该实验中ATP生成量会改变,D错误。9.某植物(其叶片如图一所示)放在黑暗中两天后,根据图二所示,处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下4 h,取该叶片经酒精脱色处理后,滴加碘碘化钾溶液(棕黄色)显色,下列有关该实验结果和现象的描述正
68、确的是()X和Y两部分对照能证明光合作用需要CO2W和Y两部分对照能证明光合作用需要叶绿素显色后X为蓝色,Y为棕黄色木塞处所显颜色证明光合作用需要光A.B.C.D.9.答案BX处可进行光合作用,Y处不能,因此实验后的结果显示出X为蓝色,Y为棕黄色;W和X两部分对照能证明光合作用需要叶绿素;X和Y两部分对照能证明光合作用需要二氧化碳;木塞夹着的叶片缺少光和二氧化碳,有两个自变量,所以木塞处所显颜色,不能证明光合作用需要光。10.(2018温州期末)图1为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图,中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞,其细胞壁近气孔侧更厚是调节气孔开闭的结构基础。研究人员将该叶片放在内部温度为
69、15 的密闭容器中研究光照强度与光合作用速率的关系,结果如图2所示。下列有关叙述错误的是()图1图2A.图1所示箭头为水分流动的总方向,此时叶肉细胞RuBP含量将减少B.图1所示箭头为水分流动的总方向,此时保卫细胞的吸水能力逐渐增强C.据图2分析,在1klx光照条件下,该叶片8小时内光合作用产生O2量为179.2 mLD.土壤缺水,叶片中脱落酸含量将增加,B点右移10.答案A据题图1分析可知,此时保卫细胞失水,气孔部分关闭,二氧化碳供应不足,固定减少,此时叶肉细胞RuBP含量将增加;根据图1所示箭头为水分流动的总方向,可知此时保卫细胞失水,细胞液渗透压升高,保卫细胞的吸水能力逐渐增强;据题图2
70、可知,1klx的光照条件下,净光合量为11.2 mL/h,呼吸消耗量为11.2 mL/h,光合总量=净光合量+呼吸消耗量=11.2 +11.2=22.4(mL/h),因此8h内,光合作用产生O2的量为22.48=179.2(mL);土壤缺水,叶片中脱落酸含量将增加,光补偿点增大,B点右移。11.如图13表示细胞中3种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。下列有关叙述错误的是()图1图2图3A.能发生图1过程的结构只可能是线粒体的内膜B.图2中的结构代表质膜,其上的膜蛋白具有细胞识别的功能C.图3中的结构代表类囊体膜,其中氧气产生于类囊体膜D.图1和图3中膜蛋白都具有物质运输和生物催化的功能11.
71、答案A能进行需氧呼吸第三阶段的生物膜可能是真核细胞的线粒体内膜,也可能是原核细胞的质膜;题图2中的结构是质膜,细胞膜上的蛋白质具有识别功能;题图3是光合作用的光反应阶段,氧气产生于类囊体膜;题图1和题图3中膜蛋白都具有物质运输和生物催化的功能。12.(2019浙江十校联盟联考)下列关于光合作用的叙述,正确的是()A.悬浮在叶绿体基质中的所有类囊体是连成一体的B.叶绿素只能吸收蓝紫光和红光,不吸收其他光,所以呈绿色C.类胡萝卜素和叶绿素等光合色素只存在于叶片中D.卡尔文循环中的关键步骤是二氧化碳与RuBP结合12.答案A类囊体是由膜形成的碟状的口袋,所有的类囊体连成一体,其中又有许多叠在一起,像
72、一摞硬币,称为基粒;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,几乎不吸收绿光,所以叶片呈现绿色;光合色素存在于能进行光合作用的地方,不只存在于叶片中,如蓝细菌的膜上也有;卡尔文循环中的关键步骤是三碳酸的还原。13.(2020浙江1月选考,27,8分)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题:(1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯,用于探究。在相同时间内,用玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为。(2)用精密试纸检测溶液pH值
73、来估算光合速率变化,其理由是,引起溶液pH的改变。(3)若将烧杯口密封,持续一段时间,直至溶液pH保持稳定,此时RuBP和三碳酸的含量与密封前相比分别为。(4)若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境,一段时间后,其光合作用的强度和呼吸作用的强度分别将,其主要原因是。13.答案(1)光波长对光合作用的影响绿色红光和蓝紫H+、e-和O2(2)黑藻将溶液中的CO2转化为有机物(3)下降、下降(4)减弱、减弱高温导致酶的结构改变,活性下降解析此题考察光合作用的基本过程及影响因素。(1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯,用于探究不同波长的光照(或者不同颜色的光照)对植物光合作用的影响,
74、植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光,绿光对植物光合作用的影响最小,因此在相同时间内,用绿色的玻璃纸罩住的实验组光合作用最弱,O2释放量最少。在光合作用的光反应阶段,光合色素主要吸收红光和蓝紫光,利用光能在叶绿体内将H2O分解为H+、e-和O2。(2)黑藻光合作用过程中黑藻吸收溶液中的二氧化碳,导致溶液中二氧化碳下降,这样会引起溶液中pH的变化,可以用精密试纸检测溶液pH的变化情况,并以此来估算光合速率变化。(3)若将烧杯口密封,持续一段时间,直至溶液pH保持稳定(维持单一变量,保持酶活性的正常),实验过程中,密闭烧杯中的二氧化碳由于含量越来越少,会影响到碳反应的进行,从而导致整个光合作用变慢,这
75、样叶绿体内的RuBP和三碳酸的含量与密封前(充足二氧化碳条件)相比均下降。(4)适宜温度下植物的代谢最强,若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境,同适宜温度相比,高温会导致酶结构的改变,从而导致酶活性下降,这样一段时间后,黑藻光合作用的强度和呼吸作用的强度均下降。14.(2019浙江4月选考,30,7分)回答与光合作用有关的问题。(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是。若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP的含量会。研
76、究发现Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体中。(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下前两条带中的色素合称为。分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的光。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与抑制叶绿素的合成有关。14.答案(1)增加ATP和NADPH增加基质(2)类胡萝卜素蓝紫光和红低温解析(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,光反应将减弱,ATP和NADPH的生成量减少,短期
77、内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸(即三碳酸)的含量会增加。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是ATP和NADPH。若停止CO2供应,短期内RuBP的消耗量减少而合成量不变,因此短期内小球藻细胞中RuBP的含量会增加。Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,CO2被固定的反应发生在叶绿体基质中,因此推测该酶存在于叶绿体基质中。(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下前两条带中的色素(胡萝卜素和叶黄素)合称为类胡萝卜素。叶绿素a主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。秋天叶片变黄的现象主要与低温抑制叶绿素的合成有关。15.(
78、2019台州高三期末)如图是黑藻光合作用过程示意图(用字母代表物质)。请分析回答:(1)反应发生的场所是,其中产物B是。(2)在反应中RuBP不断被利用,但含量仍能保持稳定的原因是。光合作用合成的三碳糖,大部分运至叶绿体外转变成蔗糖,还有一部分在叶绿体中转变成。(3)若要分析黑藻叶绿体的色素种类,制备色素提取液时需要加入可使研磨充分。将提取到的滤液收集到试管中,塞上橡皮塞,将试管置于适当的光照条件下23 min后,试管内氧气的含量(填“增加”“减少”或“不变”)(4)给黑藻提供C18O2和H2O,释放的氧气中含有18O是由于。15.答案(1)叶绿体类囊体膜H+(2)RuBP可以再生淀粉、蛋白质
79、和脂质(3)二氧化硅(SiO2)不变(4)C18O2经光合作用碳反应产生H218O,然后光合作用光反应中利用H218O产生含18O的氧气解析(1)分析图示可知,表示光反应,表示碳反应,发生在叶绿体类囊体膜,B表示水光解后的产物H+。(2)RuBP在碳反应过程中不断被消耗,但仍能保持相对稳定,主要是由于三碳糖会再生RuBP,光合作用合成的三碳糖,大部分运至叶绿体外合成蔗糖,少部分留在叶绿体内转变成淀粉、脂质和蛋白质。(3)进行光合色素提取时,需要加入SiO2,可以使研磨充分。只有光合色素不能进行光合作用,因此产生的氧气量不变。(4)给黑藻提供C18O2和H2O,其中C18O2经光合作用碳反应产生
80、H218O,然后光合作用光反应中利用H218O产生含18O的氧气。 1.(2019课标全国,3,6分)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时间后植株达到40 g,其增加的质量来自()A.水、矿质元素和空气B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤D.光、矿质元素和空气答案A本题借助光合作用的原理与应用等知识,考查学生运用所学知识与观点,对生物学问题进行推理、判断的能力;试题融合了组成生物体的元素、化合物及光合作用等相关知识,体现了对生命观念素养中物质与能量观的考查。该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增加和含水量的增加,干重增加量来源于从土壤中吸收的矿质元素及利用CO2(
81、空气)和H2O合成的有机物。故选A。2.(2019课标全国,2,6分)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是()A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来的C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生答案B本题以细胞呼吸相关知识为载体,考查运用所学知识和观点,解释某些生物学问题的能力;试题以马铃薯变酸为背景,体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物只有乳酸,A错误;其无氧呼吸第一阶段产生H和丙酮
82、酸,并释放少量能量合成少量ATP,第二阶段H把丙酮酸转化为乳酸,B正确,C错误;氧气浓度升高,对无氧呼吸抑制作用增强,所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱,D错误。3.(2019课标全国,4,6分)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为()A.有机物总量减少,呼吸强度增强B.有机物总量增加,呼吸强度增强C.有机物总量减少,呼吸强度减弱D.有机物总量增加,呼吸强度减弱答案A本题以黄化苗的代谢为载体,考查考生通过比较、分析与综合的方法,对某些生物学问题进行推理、解释并作出正确判断的能力;试题通过黄化苗与干种子的代谢状
83、态的比较,体现了科学思维素养中的分析与推断要素。与干种子相比,黄化苗中自由水含量增加,细胞呼吸强度增强,有机物总量减少,A正确,B、C、D错误。4.(2019天津理综,2,6分)下列过程需ATP水解提供能量的是()A.唾液淀粉酶水解淀粉B.生长素的极性运输C.光反应阶段中水在光下分解D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段答案B本题借助ATP的利用,考查考生理解所学ATP知识,作出合理判断的能力;试题通过问题探讨的方式体现了对分析与对比要素的考查。唾液淀粉酶可以在体外适宜条件下水解淀粉,但体外环境中无ATP存在,说明该反应不需要ATP水解提供能量,A错误;生长素的极性运输为消耗能量的主动运输过程,即需要A
84、TP水解提供能量,B正确;光反应阶段水的光解不需要ATP水解提供能量,C错误;乳酸菌无氧呼吸第二阶段不需要ATP,也不产生ATP,D错误。5.(2019江苏单科,17,2分)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是()A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b答案D本题以光合色素提取分离的相关知识为信息载体,考查了验证简单的生物学事实,对实验现象进行分析、解释的能力;试题通过对实验试剂、操作、结果的设问,体现了
85、对科学探究素养中的结果分析要素的考查。光合色素提取过程中加入的CaCO3可保护叶绿素,过量不会破坏叶绿素,A错误;光合色素溶于有机溶剂,层析液可用石油醚、丙酮和苯的混合物,也可用92号汽油,但不可用生理盐水或磷酸盐缓冲液,B错误;实验时,为了防止层折液挥发需用培养皿盖住烧杯口,C错误;对比两条滤纸条,可知蓝藻无叶绿素b,D正确。6.下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是()A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素C.为获得10 mL提取液,研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好D.层析完毕后应迅速记录结果,否
86、则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失答案B应该在研磨叶片前加入碳酸钙,A项错误;即使菜叶剪碎不够充分,叶绿体色素也可以溶解在无水乙醇中进而提取光合色素,B项正确;鲜菠菜中含有较多水分,因此不能为获得10 mL提取液而一次性加入10 mL乙醇,C项错误;层析完毕后,叶绿素条带不会随溶剂挥发而消失, D项错误。7.关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作,正确的是()A.使用定性滤纸过滤研磨液B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线23次D.研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素答案B本题考查叶绿体色素的提取和分离实验的相关知识。实验过程中用单层尼龙布过滤研磨液;
87、在滤纸条上划出一条滤液细线后,待干燥后再重复划线23次;研磨叶片时,用无水乙醇溶解色素。8.在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是()A.红光,ATP下降B.红光,未被还原的C3上升C.绿光,H下降D.绿光,C5上升答案C植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后,光反应速率加快,产物H和ATP上升,进而C3的还原过程加快,未被还原的C3下降,A、B项错误;而改用光照强度与白光相同的绿光照射后,光反应速率减慢,产物H和ATP下降,进而C3
88、的还原过程减慢,C5下降,C项正确、D项错误。9.(2016课标全国,4,6分)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的答案C叶绿体中的色素是有机物,可溶于无水乙醇中,A正确;Mg2+是构成叶绿素的成分,可由植物的根从土壤中吸收,B正确;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误;叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶
89、绿素合成受阻引起的,D正确。10.(2019课标全国,29,12分)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力。(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会,出现这种变化的主要原因是。(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。答案(1)增强(2)降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的C
90、O2减少(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。解析(1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶片气孔开度减小,从外界吸收的CO2减少,使该植物的光合速率降低。(3)要验证干旱条件下ABA引起气孔开度减小,需要取ABA缺失突变体植株,在正常条件下测定其气孔开度,经干旱处理后,再测定其
91、气孔开度,预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理后的ABA缺失突变体植株随机分为两组,一组不做处理(对照组),一组进行ABA处理(实验组),在干旱条件下培养一段时间后,测定两组的气孔开度,预期结果是实验组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。11.(2019北京理综,31,16分)光合作用是地球上最重要的化学反应,发生在高等植物、藻类和光合细菌中。(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的。在碳(暗)反应中,RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3。影响该反应的外部因素,除光照条件外还包括(写出两个);内部因素包括(写出两个)。(2)R酶由8个
92、大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成,S由细胞核基因编码并在中由核糖体合成后进入叶绿体,在叶绿体的中与L组装成有功能的酶。(3)研究发现,原核生物蓝藻(蓝细菌)R酶的活性高于高等植物。有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物,以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中,同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明,转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成的”的推测?请说明理由。基于上述实验,
93、下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括。a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同答案(1)光能温度、CO2浓度R酶活性、R酶含量、C5含量、pH(其中两个)(2)细胞质基质(3)不能。转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因,无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因表达产物的可能性。a、b、c解析本题借助光合作用与核糖体相关知识,考查考生获取信息、解决问题的能力;通过与暗反应相关酶的分析体现了科学思维素养中的演绎与推理要素。(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应中色素分
94、子吸收的光能;影响暗反应的外部因素有CO2浓度和温度等,内部因素有C5含量和R酶含量、R酶活性等。(2)S蛋白由核基因编码,在细胞质中由核糖体合成后进入叶绿体;R酶在暗反应中发挥作用,其存在于叶绿体基质中,所以在叶绿体基质中S与L组装成有功能的酶。(3)去除甲的L基因后,甲的S基因仍存在,所以转基因植株中有活性的R酶可能是由甲的S基因表达出来的S蛋白与蓝藻L基因表达出来的L蛋白组装而成的。蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质、蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定、蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成均可体现生物统一性,在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同,不能体现生物统一性。据此选a、b、c。知识
95、拓展线粒体和叶绿体都含有少量的DNA和RNA,它们具有半自主性,能合成一部分蛋白质和酶,因此线粒体和叶绿体被称为半自主性细胞器。12.(2019江苏单科,28,8分)叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成,其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。请回答下列问题:(1)合成酶R时,细胞核DNA编码小亚基的遗传信息到RNA上,RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成;在叶绿体中,参与大亚基肽链合成的RNA中,种类最多的是。(2)进行光合作用时,组装完成的酶R需ATP参与激活,光能转化为ATP中的化学能是在上(填场所)完成的。活化的酶R催化CO2固定
96、产生C3化合物(C3-),C3-还原为三碳糖(C3-),这一步骤需要作为还原剂。在叶绿体中C3-除了进一步合成淀粉外,还必须合成化合物X以维持卡尔文循环,X为。(3)作为光合作用的重要成分,X在叶绿体中的浓度受多种因素调控,下列环境条件和物质代谢过程,与X浓度相关的有(填序号)。外界环境的CO2浓度叶绿体接受的光照强度受磷酸根离子浓度调节的C3-输出速度酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度(4)光合作用旺盛时,很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中,假如以大量可溶性糖的形式存在,则可能导致叶绿体。答案(1)转录tRNA (2)类囊体HC5(五碳化合物)(3) (4)吸水涨破
97、解析本题借助叶绿体内相关酶的合成及光合作用基本过程,考查考生运用获取的图示信息解决生物学问题的能力;通过对暗反应过程中有关物质变化过程的分析,体现了对科学思维素养中的归纳与概括要素的考查。(1)基因表达过程中,遗传信息通过转录过程由基因传递到mRNA上,rRNA、mRNA和tRNA参与翻译过程,参与大亚基肽链合成的RNA中,tRNA种类多于作为模板的mRNA和参与核糖体组成的rRNA的种类数。(2)光能在类囊体膜上转化为ATP中活跃的化学能。光反应过程中产生的H将C3-还原为C3-,C3-在叶绿体中除进一步合成淀粉外,还必须合成C5用于再次参与CO2的固定。(3)外界环境CO2浓度改变、叶绿体
98、接受的光照强度改变将影响光合作用速率进而影响C5含量,C3-在细胞中积累将抑制C3还原进而影响C5浓度,酶R催化C5与O2结合会消耗C5而影响C5含量。(4)可溶性糖为小分子物质,若大量淀粉转化为可溶性糖形式储存在叶绿体中,叶绿体则会因浓度过高而吸水涨破。13.图甲表示在最适温度及其他条件保持不变的情况下某植物叶肉细胞CO2释放量随光强度变化的曲线,图乙表示某光强度和适宜温度下,该植物光合强度增长速率随CO2浓度变化的情况。下列叙述错误的是()A.若图甲中的B点骤变为C点时,短时间内三碳酸含量将快速下降B.图甲中若其他条件不变,CO2浓度下降则A点将向右移动 C.图乙中,与G点相比,F点叶绿体
99、中NADPH的含量较高D.图乙中,与F点相比,E点三碳酸的含量较高答案D本题考查影响光合作用的因素。若图甲中的B点骤变为C点时,即光照增强,光反应增强,短时间内三碳酸利用增加,但是生成量变化不大,这样细胞内的三碳酸在短时间内含量将快速下降;图甲中若其他条件不变,CO2浓度下降,则与原来相比,光合效率降低,这样光补偿点增大,A点将向右移动;图乙中,与G点相比,F点CO2浓度低,碳反应消耗的NADPH量少,叶肉细胞内叶绿体中NADPH的含量较高;图乙中,与F点相比,E点CO2浓度低,细胞内三碳酸的含量较低。14.下列有关叶绿体和光合作用的几个简单的小实验,你认为哪些结果是不可能的()A.将叶绿素的
100、无水乙醇提取液置于适宜光源下照射5h,加碘液处理后溶液呈蓝色B.在温暖晴朗的一天下午,在某植物的向阳处采得一片叶,用酒精隔水加热脱色,并加碘液处理叶片,变成蓝色C.叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间,从三棱镜的一侧观察,连续光谱中变暗(暗带)的区域是红光和蓝紫光区域D.将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内,3 h后在叶内淀粉中可检验到14C的存在答案A叶绿素提取液是不能进行光合作用的,只有完整的叶绿体才能进行光合作用产生淀粉,所以将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源下照射5 h,加碘液处理后溶液不会呈蓝色;绿叶在光下产生淀粉,在温暖晴朗的一天下
101、午,在植物的向阳处采得一片叶,用酒精隔水加热脱去色素,加碘液处理变成蓝色;光合色素主要吸收红光和蓝紫光,因此将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间,连续光谱中变暗(暗带)的区域是红光和蓝紫光区域;绿色叶片饥饿处理,消耗掉叶片内原有的有机物,置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内,植物进行光合作用产生淀粉,可检验到14C的存在,说明CO2被用于合成糖类等有机物。15.在玻璃温室中,研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源(补光)实验,结果如图所示。补光的光强度为150 molm-2s-1,补光时间为上午7:0010:00,温度适宜。下列叙述正确的是()A.给植株补充5
102、80 nm光源,对该植株的生长有促进作用B.若680 nm补光后植株的光合作用增强,则光饱和点将下降C.若450 nm补光组在9:00时突然停止补光,则植株释放的O2量增大D.当对照组和450 nm补光组CO2吸收速率都达到6 molm-2s-1时,450 nm补光组从温室中吸收的CO2总量比对照组少答案D据图可知,给植株补充580 nm光源,CO2吸收速率低于对照组,说明补充580 nm光源对该植株的生长有抑制作用,A项错误;若680 nm补光后,植株的光合作用增强,则光饱和点将上升,B项错误;若450 nm补光组在9:00时突然停止补光,则植株释放的O2量减少,C项错误;当对照组和450
103、nm补光组CO2吸收速率都达到6 molm-2s-1时,后者出现的时间较早,说明其需要的光照较弱,从温室中吸收的CO2总量比对照组少,D项正确。16.(2016浙江理综,30,14分)下面是关于植物光合作用的问题。请回答:(1)光反应发生在叶绿体的中,H2O在光反应中裂解为。(2)若以14CO2作为光合作用的原料,在卡尔文循环中首先出现含14C的三碳化合物是。该三碳化合物在NADPH的氢和ATP的等物质存在的情况下,被还原为三碳糖磷酸。(3)给某植物提供C18O2和H2O,释放的氧气中含有18O。氧气中含有18O是由于,H218O又作为原料参与了光合作用。(4)植物光合作用光饱和点可通过测定不
104、同下的光合速率来确定。在一定条件下,某植物在温度由25 降为5 的过程中光饱和点逐渐减小,推测该植物在光照充足时的光合作用最适温度(选填: )25 。答案(1)类囊体膜H+、O2和电子(2)三碳酸磷酸基团(3)C18O2中的部分氧转移到H218O中(4)光强度解析(1)光反应发生在叶绿体的类囊体膜上,H2O在光反应中裂解为O2、H+和电子。(2)在卡尔文循环中首先出现的三碳化合物是三碳酸。该三碳化合物接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团,被还原为三碳糖磷酸。(3)给植物提供C18O2,而释放的氧气中也含有18O,说明C18O2中的部分氧转移到了H218O中,而H218O又作为原料参与光
105、反应,裂解为18O2。(4)植物光合作用的光饱和点,是指光合速率达到最大时的最低光强度。该植物在温度由25 降为5 的过程中光饱和点逐渐减小,说明此时温度是光合作用的限制因素,因此该植物在光照充足时的最适温度25 。17.某植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)。请回答:(1)磷除了是光合作用相关产物的组分外,也是叶绿体内核酸和的组分。(2)卡尔文循环中3-磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的还原反应属于。(3)若蔗糖合成或输出受阻,则进入叶绿体的数量减少,使三碳糖磷酸大量积累于中,也导致了光反应中
106、合成的数量下降,卡尔文循环减速。上述这种三碳糖磷酸对卡尔文循环的调节属于。此时过多的三碳糖磷酸将用于,以维持卡尔文循环运行。答案(1)磷脂(2)吸能反应(3)Pi叶绿体基质ATP负反馈调节淀粉合成解析本题主要考查光合作用暗(碳)反应的有关知识。(1)磷可参与光合产物三碳糖磷酸、核酸分子的合成,同时也是生物膜的重要组分磷脂的组成元素。(2)卡尔文循环中,一分子五碳糖与一分子CO2在酶的催化作用下形成1个六碳分子,这个六碳分子随即分解成2分子3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸转化为三碳糖磷酸需光反应提供的ATP和NADPH,该反应为吸能反应。(3)三碳糖磷酸转运出叶绿体既降低了叶绿体基质中三碳糖磷酸的
107、浓度,又保证了Pi正常运输到叶绿体内部供光反应消耗。若蔗糖合成受阻,叶绿体外运的三碳糖磷酸量减少,导致叶绿体基质中三碳糖磷酸大量积累,叶绿体也因Pi不足而影响ATP的合成,导致卡尔文循环减速。此时,过多的三碳糖磷酸合成淀粉,以降低其浓度,维持卡尔文循环运行。18.研究小组为探究pH对某种绿藻光合作用的影响,设计了以下实验:将生长旺盛的绿藻等量分成5组,各组藻液pH分别设置为6.0、7.0、8.0、9.0、10.0,然后在光照等适宜且相同的条件下培养,多次测定各组氧气释放量并计算表观光合速率得到如表数据:设定的pH6.07.08.09.010.0表观光合速率(O2)(molmg-1h-1)+16
108、0+195+165+90-50(注:表观光合速率是指在光照条件下,一定量的植物在单位时间内释放到外界的O2量;“+”表示释放,“-”表示吸收)请回答:(1)光合作用过程中释放的O2来源于(填物质名称),该物质分解时还能产生。(2)表观光合速率还可以通过测定CO2的吸收量来表示。CO2吸收后,与RuBP结合形成六碳分子,六碳分子随即分解成分子,然后被还原。(3)实验分组时,每组绿藻的量要相等,其目的是。(4)据表中数据,在下列的坐标系中绘出表观光合速率随pH变化的曲线图。(5)在上述实验的基础上,若要更精确地测定影响该绿藻表观光合速率的最适pH,应如何设置自变量?。答案(1)水H+、e-(2)三
109、碳酸NADPH(3)控制无关变量(4)(5)在pH为68之间设置一系列的pH梯度解析(1)光合作用中释放的氧气来自水的光解,产物包括H+、e-和O2。(2)碳反应中,CO2与RuBP结合生成六碳分子,随后该六碳分子分解成2个三碳酸分子,三碳酸分子被NADPH还原。(3)本实验研究pH对绿藻光合作用的影响,每组绿藻的数量相等,目的是控制无关变量。(4)曲线的绘制应先根据实验数据描点,再连线。(5)从实验结果可以看出,绿藻表观光合速率的最适pH在68之间,可在这个范围内进一步设置pH梯度,从而较为精确地确定最适pH。19.(2018台州3月选考模拟)为探究我省不同时期银杏叶片各种色素含量的变化,进
110、行了相关实验,结果如图所示。回答下列问题:(1)据图分析,引起7月11月间银杏叶片叶绿素相对含量下降的主要环境因素有。(2)叶绿素参与光合作用的阶段,该阶段的产物有;叶绿素几乎不吸收光。(3)9月份叶绿素含量下降非常明显,但光合速率下降趋势反而变缓,据图分析可能的原因是。在秋季叶色变化过程中,银杏叶色变黄与叶绿素总量呈(填“正”或“负”)相关。(4)用纸层析法对叶片光合色素进行分离实验,与7月的色素带相比,10月的色素带中从上到下第条带的宽度明显变窄。答案(1)光照和温度(2)光反应NADPH、ATP和O2绿(3)此时仍含有较多的类胡萝卜素,可以进行光合作用负(4)三、四解析(1)7月11月,
111、气温和光照强度均下降,引起银杏叶片中叶绿素含量下降。(2)叶绿素主要参与光合作用的光反应阶段,将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,并且释放O2。叶绿素与其他光合色素相比,几乎不吸收绿光。(3)9月份叶绿素下降明显,但光合速率未呈现明显下降,主要是植物叶肉细胞中仍有较多的类胡萝卜素参与光合作用,秋季银杏叶变黄,叶绿素含量下降,两者为负相关。(4)10月相比7月,叶绿素含量下降明显,因此滤纸条带上,由上到下第三、四条带明显变窄。20.(2018课标全国,30,8分)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。
112、据图回答问题:(1)从图可知,A叶片是树冠(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是。(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的反应受到抑制。(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是。答案(1)下层A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片(2)暗(碳)(3)无水乙醇解析(1)树冠上层叶片适宜接受强光照,下层叶片适宜接受弱光照,故树冠下层叶片的光饱和点较低,即A来自树冠下层。(2)根据题意,测得放氧速率不变,说明光反应速率不变,但其净光合速率下降,主要原因是光合作用的
113、暗(碳)反应受到了抑制。(3)常用于叶绿体色素提取的有机溶剂是无水乙醇。21.(2018课标全国,29,9分)回答下列问题:(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的上,该物质主要捕获可见光中的。(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知:当叶面积系数小于a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均。当叶面积系数超过b时,群体干物质积累速率降低,其原因是。(3)通常,与阳生植物相比,阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度(填“高”或“低”)。答
114、案(1)类囊体膜蓝紫光和红光(2)增加群体光合速率不变,但群体呼吸速率仍在增加,故群体干物质积累速率降低(3)低解析(1)高等植物光合作用过程中捕获光能的物质是叶绿体色素,这些色素分布在类囊体膜上,主要吸收可见光中的蓝紫光和红光。(2)由图可知,当叶面积系数小于a时,随着叶面积系数增加,群体光合速率与干物质积累速率均增加。群体干物质积累速率等于群体光合速率与群体呼吸速率之差,当叶面积系数超过b时,群体呼吸速率升高,群体光合速率不变,导致群体干物质积累速率降低。(3)通常,阴生植物利用弱光能力强,且阴生植物呼吸作用强度低,所以阴生植物光合作用吸收与呼吸作用释放的CO2量相等时所需要的光照强度比阳
115、生植物低。22.(2018江苏单科,29,9分)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指H),请回答下列问题:(1)甲可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为,其中大多数高等植物的需在光照条件下合成。(2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到甲内,在(填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内,在(填场所)组装。(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为后进入乙,继而在乙的(填场所)彻底氧化分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH
116、,NADPH中的能量最终可在乙的(填场所)转移到ATP中。(4)乙产生的ATP被甲利用时,可参与的代谢过程包括(填序号)。C3的还原内外物质运输H2O裂解释放O2酶的合成答案(1)叶绿素、类胡萝卜素叶绿素(2)类囊体膜上基质中(3)丙酮酸基质中内膜上(4)解析本题主要考查叶绿体和线粒体的结构和功能以及光合作用和呼吸作用的过程。(1)甲为叶绿体,甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素,其中大多数高等植物叶绿素的合成需要光。(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上,参与催化CO2固定的酶分布于叶绿体的基质中。(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为丙酮酸
117、后进入乙(线粒体),在线粒体的基质中被彻底分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH,其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧呼吸的第三阶段转移到ATP中。(4)由图知,乙(线粒体)产生的ATP可被甲(叶绿体)内的耗能过程利用,C3的还原、内外物质的主动运输及胞吞和胞吐、酶的合成均消耗ATP,H2O裂解释放O2的过程属于光反应,可以合成ATP。23.(2018课标全国,30,9分)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(1)当光照强度大于a时, 甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是。(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密
118、度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是,判断的依据是 。(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是 。(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的(填“O2”或“CO2”)不足。答案(1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2 解析本题考查光照强度对光合作用的影响及其规律。(1)曲线显示,当光照强度大于a时,相同光强下,甲植物净光合速率较乙植物高,即此条件下甲植物对光能利用率较高。(2)种植密度较大时,植株接受的光照强度较弱,曲线显示,在
119、光强减弱过程中,甲植物净光合速率下降幅度较乙大。(3)林下为弱光环境,曲线显示,在弱光条件下,乙植物净光合速率较甲植物高,故乙植物更适合在林下种植。(4)气孔是叶片水分散失和CO2进入叶片的通道。夏季晴天12:00,植物为减少蒸腾作用失水量而关闭部分气孔,同时也阻碍了CO2进入叶片,从而影响了叶片光合速率。24.油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。图甲图乙(1)油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高,说明种子细胞吸收蔗糖的跨(穿)膜运输方式是。(2)图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸
120、速率的变化。分析可知,第24天的果实总光合速率(填“大于”或“小于”)第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐变黄,原因是叶绿素含量减少而(填色素名称)的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢,导致光反应供给暗反应的和减少,光合速率降低。(3)图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天,种子内含量最高的有机物可用染液检测;据图分析,在种子发育过程中该有机物由转化而来。答案(1)叶绿体主动运输(2)小于类胡萝卜素(或叶黄素和胡萝卜素)H(或NADPH)ATP(注:两空可颠倒)(3)苏丹(或苏丹)可溶性糖和淀粉解析(1)油菜果皮细胞进行光合作用的场所是叶绿体,种子细胞内的蔗糖浓度比细胞
121、外高,则推出种子细胞吸收蔗糖的跨膜运输方式是主动运输。(2)总光合速率=净光合速率+呼吸速率,比较第24天和第12天的净光合速率和呼吸速率可判断第24天的总光合速率较低;第36天后果皮逐渐变黄的原因是叶绿素含量降低,呈现的是类胡萝卜素的颜色。(3)由图乙可知,第36天时种子内含量最高的有机物是脂肪,可用苏丹或苏丹染液进行检测;据图分析,在种子发育过程中可溶性还原糖和淀粉含量减少、蛋白质含量基本不变、脂肪含量升高,故可判断脂肪是由可溶性还原糖和淀粉转化而来。25.为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性,研究人员分别测定了新育品种与原种(对照)叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量,结
122、果如下图所示。请回答下列问题:图1图2(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片,在相同的实验条件下,测得的单位时间、单位叶面积的释放量。(2)光合作用过程中,CO2与C5结合生成,消耗的C5由经过一系列反应再生。(3)由图可知,P1的叶片光合作用能力最强,推断其主要原因有:一方面是其叶绿素含量较高,可以产生更多的;另一方面是其蛋白质含量较高,含有更多的。(4)栽培以后,P2植株干重显著大于对照,但籽实的产量并不高,最可能的生理原因是。答案(1)光照强度、CO2浓度O2(2)C3C3(3)NADPH和ATP参与光合作用的酶(4)P2光合作用能力强,但向籽实运输的光合产物少解析(1)净光合速率可
123、用单位时间、单位叶面积O2的释放量或CO2的吸收量来表示,一般选用叶龄一致的叶片在相同的光照强度、CO2浓度下进行测定。(2)光合作用碳反应中,CO2首先与C5结合生成C3,而后C3在NADPH和ATP的作用下生成(CH2O)和C5。(3)由图可知,P1叶片光合作用能力最强,原因有两个方面:一是其叶绿素含量较高,可产生更多的NADPH和ATP;二是其含有更多与光合作用有关的酶。(4)P2植株干重显著大于对照,但由于向籽实运输的光合产物较少,最终获得的籽实产量并不高。26.为研究浮游藻类的光合作用,将一种绿藻培养至指数生长期,并以此为材料,测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合
124、放氧测定装置的示意图;图2是不同NaHCO3浓度(pH 8.5,25 )条件下测得的Pn曲线图。请回答下列问题:(1)通过变换图1中光源,可研究、对光合作用的影响。(2)在测定不同光照对Pn的影响时,如不精确控制温度,则测得的光照与Pn的关系(填“呈正相关”“呈负相关”或“难以确定”)。 (3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO3-获得CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为;在更高NaHCO3浓度下,Pn不再增加的主要原因有、。 (4)培养基中的HCO3-与CO32-之间的离子平衡与pH有关,碱性条件下pH越高,HCO
125、3-越少,CO32-越多,而CO32-几乎不能被该藻利用。在测定不同pH(7.010.0)对光合作用的影响时,导致Pn发生变化的因素有、。答案(1)光强光质(2)难以确定 (3)120 mgL-1达到了CO2饱和点CA量有限(4)CO2(或 HCO3-)供应量不同CA(细胞)活性变化解析(1)光照强度和光质均会影响光合速率,该实验可通过可调光源研究这两个因素对光合速率的影响。(2)光照的改变会使Pn改变,温度改变时Pn也随之改变,自变量不单一,无法确定光照与Pn的关系。(3)由图2可知:最大Pn值所对应的最低NaHCO3浓度为120 mgL-1;在一定范围内,随NaHCO3浓度增加,Pn也增加
126、;在更高NaHCO3浓度下,Pn不再增加可能是CO2浓度达到了饱和点,也可能是CA数量有限不能分解更多的NaHCO3。(4)pH改变不仅影响HCO3-的含量,也会影响CA的活性,从而影响CO2的供应,因而导致Pn变化。27.观测不同光照条件下生长的柑橘,结果如表。请回答下列问题:光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个mm-2)净光合速率(mol CO2m-2s-1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87(89%)注:括号内的百分数以强光照的数据作为参照(1
127、)CO2以方式进入叶绿体后,与结合而被固定,固定产物的还原需要光反应提供的。(2)在弱光下,柑橘通过和来吸收更多的光能,以适应弱光环境。(3)与弱光下相比,强光下柑橘平均每片叶的气孔总数,单位时间内平均每片叶CO2吸收量。对强光下生长的柑橘适度遮阴,持续观测叶色、叶面积和净光合速率,这三个指标中,最先发生改变的是,最后发生改变的是。答案(1)扩散五碳化合物H/NADPH和ATP(2)增加叶面积提高叶绿素含量(3)较少较少净光合速率叶面积解析(1)CO2等气体是以扩散的方式进入叶绿体的,进入叶绿体的CO2首先与C5结合生成C3,C3的还原需要光反应提供ATP和H。(2)据题中表格数据可知,在弱光
128、下,柑橘的叶色加深,平均叶面积增大,气孔密度变小。故柑橘通过增加叶绿素含量和增大叶面积来适应弱光环境。(3)分析表格数据可知,强光下平均每片叶的气孔总数为13.6826100=1 123 360 个,弱光下平均每片叶的气孔总数为75228.4100=2 135 680个;强光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量为4.3313.610-4=5.910-3mol,弱光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量为3.8728.410-4=1.110-2 mol,对强光下生长的柑橘适度遮阴,柑橘的光反应强度降低,光合速率相对下降。为适应弱光环境,柑橘叶合成更多叶绿素来增强吸收光的能力,以合成相对较多的有机物,有
129、利于叶的生长,故最后发生改变的是平均叶面积。28.某种细胞分裂素对某植物光合作用和生长的影响如下表所示。细胞分裂素浓度(gL-1)叶绿素含量(mg chlg FW-1)光合速率(mol CO2m-2s-1)希尔反应活力(mol DCIP Redmg chl-1h-1)叶片氮含量(%)生物量(gplant-1)01.586.5213.551.8317.650.51.827.8225.661.9422.951.02.348.6432.261.9827.442.02.158.1527.541.9623.56注:chl叶绿素;FW鲜重;DCIP Red还原型DCIP;plant植株。希尔反应活力测定的
130、基本原理:将叶绿体加入DCIP(二氯酚靛酚)溶液并照光,水在光照下被分解,产生氧气等,而溶液中的DCIP被还原并发生颜色变化,这些变化可用仪器进行测定。请回答:(1)希尔反应模拟了叶绿体光合作用中阶段的部分变化。氧化剂DCIP既可用于颜色反应,还可作为。希尔反应活力可通过测定DCIP溶液的颜色变化得到,也可通过测定得到。(2)从表中可知,施用细胞分裂素后,含量提高,使碳反应中相关酶的数量增加。(3)幼苗叶片中的细胞分裂素主要由产生。合理施用细胞分裂素可延迟,提高光合速率,使总初级生产量大于,从而增加植物的生物量。答案(1)光反应氢载体氧气释放速率(2)叶片氮(3)根(或根尖分生组织)叶片衰老呼
131、吸(量)解析(1)根据题表下方的“注”中希尔反应活力测定的基本原理可推测希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化;DCIP既可用于颜色反应,还可作为氢载体;希尔反应活力既可通过测定DCIP溶液的颜色变化得到,也可通过测定氧气释放速率得到。(2)根据本小题中信息,分析表格可判断,施用细胞分裂素后,叶片氮含量提高,可使碳反应中相关酶的数量增加。(3)细胞分裂素主要由根尖分生组织产生。合理施用细胞分裂素可延迟叶片衰老,提高光合速率,使总初级生产量大于呼吸(量),从而增加植物的生物量。29.为研究某植物对盐的耐受性,进行了不同盐浓度对其最大光合速率、呼吸速率及根相对电导率影响的实验,结果见下
132、表。盐浓度(mmolL-1)最大光合速率(mol CO2m-2s-1)呼吸速率(mol CO2m-2s-1)根相对电导率(%)0(对照)31.651.4427.210036.591.3726.950031.751.5933.190014.452.6371.3注:相对电导率表示处理细胞与正常细胞渗出液体中的电解质含量之比,可反映细胞膜受损程度。请据表分析回答:(1)表中最大光合速率所对应的最小光强度称为。与低盐和对照相比,高盐浓度条件下,该植物积累有机物的量,原因是CO2被还原成的量减少,最大光合速率下降;而且有机物分解增加,上升。(2)与低盐和对照相比,高盐浓度条件下,根细胞膜受损,电解质外渗
133、,使测定的升高。同时,根细胞周围盐浓度增高,细胞会因作用失水,造成植物萎蔫。(3)高盐浓度条件下,细胞失水导致叶片中的增加,使气孔关闭,从而减少水分的散失。答案(1)光饱和点减少三碳糖呼吸速率(2)根相对电导率渗透(3)脱落酸解析本题主要考查光合作用、呼吸作用、渗透失水及细胞失水与脱落酸的关系等相关知识。(1)最大光合速率所对应的最小光强度称为光饱和点。植物有机物的积累量=光合产生量-呼吸消耗量,通过对表中相关数据的处理计算,高盐浓度条件下比低盐浓度条件下,植物有机物的积累量少。分析其原因:一方面随着盐浓度的升高,最大光合速率下降;另一方面,随着盐浓度的升高,呼吸速率加快,有机物分解增加。(2
134、)由题表可知,随着盐浓度的升高,根的相对电导率随之升高。分析其原因,应是高盐浓度条件下,根细胞膜受损,电解质外渗,引发根相对电导率升高。与此同时,随着根细胞周围盐浓度增高,植物细胞会因渗透作用失水,造成植物萎蔫。(3)由已有知识可知,细胞失水可导致叶片中脱落酸增加,而脱落酸的增加又促使气孔关闭,从而减少水分的散失。30.将玉米的PEPC酶基因导入水稻后,测得光强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果,如图所示。(注:气孔导度越大,气孔开放程度越高)(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是,捕获光能的色素中含量最多的是。(2)CO2通过气孔进入叶肉细胞后,首先与结合而被固定,固定产
135、物的还原需要光反应提供。(3)光强度低于8102 molm-2s-1时,影响转基因水稻光合速率的主要因素是;光强度为(1014)102 molm-2s-1时,原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变,可能的原因是。(4)分析图中信息,PEPC酶所起的作用是;转基因水稻更适宜栽种在环境中。答案(1)叶绿体叶绿素a(2)RuBPNADPH和ATP(3)光强度光强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光强度已达饱和点”)(4)增大气孔导度,提高水稻在强光下的光合速率强光解析本题主要考查光合作用过程及其影响因素的相关知识。(1)叶绿体是光合作用的场所。捕获光能的色素
136、有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素,其中含量最多的是叶绿素a。(2)CO2在碳反应中被利用,首先与RuBP结合生成3-磷酸甘油酸,完成CO2的固定。3-磷酸甘油酸的还原需要光反应提供的NADPH和ATP。(3)在光强度低于8102 molm-2s-1时,随着光强度的提高,转基因水稻光合速率增加,因此影响转基因水稻光合速率的主要因素是光强度。当光强度为(1014)102 molm-2s-1时,原种水稻的气孔导度降低,导致CO2供应不足,但光合速率基本不变,说明光强度增加与CO2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消。(4)相同光强度时,转基因水稻气孔导度比原种水稻高,说明PEPC酶基因编码合成的PEPC酶能增大气孔导度,从而提高水稻在强光下的光合速率。因此,综合分析可知转基因水稻更适宜栽种在强光下。
