1、二十 光合作用原理的应用【基础全面练】共30分 选择题(共5题,每题6分,共30分)1.雾霾天气会导致农作物的光合作用速率下降,其主要原因是()A.光照强度减弱 B.土壤肥力下降 C.吸收CO2过多 D.吸收水分过多【解析】选A。雾霾会遮挡阳光,导致光照强度减弱,进而使农作物的光合作用速率下降。2.光合作用过程中,不在类囊体薄膜上进行的是()A.ADP变成ATP B.氧气的生成 C.CO2的固定和C3的还原 D.NADPH的产生【解析】选C。光合作用过程中,在类囊体薄膜上发生水的光解,该过程中一方面水分解为氧,同时产生H+,H+与NADP+结合形成NADPH;另一方面在有关酶的催化作用下,提供
2、能量促进ADP和Pi反应生成ATP。3.为了研究光照对大麦生长的影响,某小组设计了如下实验:在两个花盆里分别种下相同数量的大麦苗,并进行如表所示的处理。在这一实验设计中,有一处错误,需要改正为()A.甲花盆放在黑暗处 B.两花盆应加入充足的水 C.乙花盆放在光亮处 D.甲花盆应加入充足的水 花盆光温度水甲光亮处25 不足乙黑暗处25 不足【解析】选B。甲、乙花盆之间形成有、无光的对照,故甲花盆就应该放在光亮处不需要改正,A不符合题意;实验的自变量是有、无光照,水分是实验的无关变量,应该相同且适宜,因此,两花盆应加入充足且适宜的水,B符合题意;乙花盆需要置于黑暗处,与甲形成对照,不需要改正,C不
3、符合题意;甲、乙花盆均应加入充足的水,不只是改变甲花盆的状态,D不符合题意。4.自然界中的硝化细菌属于化能自养型生物的主要依据是()A.硝化细菌能利用氧化无机物产生的化学能将无机物合成为有机物 B.硝化细菌能将氨合成硝酸和亚硝酸 C.硝化细菌在合成硝酸和亚硝酸的过程中能产生二氧化碳 D.硝化细菌能利用氧化有机物时产生的无机物合成硝酸【解析】选A。硝化细菌能利用氧化无机物产生的化学能将无机物合成为有机物,A正确;硝化细菌能利用氨氧化成硝酸和亚硝酸时所释放的化学能,将二氧化碳和水合成糖类,B、D错误;硝化细菌在合成硝酸和亚硝酸的过程中能利用二氧化碳,C错误。5.喷洒某种药物可以明显减小植物气孔的张
4、开程度,有利于植物度过干旱环境,但使用该药物会使植物光合作用速率明显降低,原因是()A.水分供应不足 B.C3合成量不足 C.温度条件不适宜 D.NADPH合成量不足【解析】选B。减小植物气孔的张开程度虽然能减少水分的散失,但也会导致CO2供应不足,从而影响了光合作用中CO2的固定,进而导致C3合成量不足,B正确。【综合突破练】共50分 一、选择题(共4题,每题8分,共32分)6.研究发现,某突变型水稻叶片中的叶绿素含量约为野生型水稻的一半,但参与固定CO2的酶的活性显著高于野生型水稻。如图表示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误的是()A.光照强度在ab时,野生型水稻光合 作用
5、吸收CO2的速率大于突变型水稻的 B.光照强度为p时,野生型水稻光合作用 固定CO2的速率等于突变型水稻的 C.光照强度在pq时,限制突变型水稻光合作用速率的主要环境因素是光照强度 D.由突变型水稻中参与固定CO2的酶的活性显著高于野生型水稻的,可推测突变型水稻可能更适于生长在高温环境中【解析】选B。光照强度在ab时,野生型水稻净光合速率大于0,而突变型水稻的净光合速率小于0,所以野生型水稻光合作用吸收CO2的速率大于突变型水稻的,A正确;光照强度为p时,野生型水稻净光合作用吸收CO2的速率等于突变型水稻的净光合速率,B错误;光照强度在pq时,突变型水稻随着光照强度的增加,CO2吸收速率增加,
6、所以限制突变型水稻光合作用速率的主要环境因素是光照强度,C正确;高温会使气孔关闭,减少CO2的进入,由突变型水稻中参与固定CO2的酶的活性显著高于野生型水稻的,可推测突变型水稻可能更适于生长在高温环境中,D正确。7.(不定项)(2021南京高一期末)“叶羊”(一种海蛞蝓)是世界上少有的可以进行光合作用的动物,当它们进食海藻时,可以吸收食物里面的叶绿体,并将其转化到体内,它们利用装进体内的叶绿体,为自己制造养分。这样“叶羊”就不用进食了,每天晒晒太阳,即可存活下来。对它的生活状态推测不合理的是()A.“叶羊”生存状态与环境中光照强度有关 B.温度越高,越利于“叶羊”充分积累有机物 C.环境中 C
7、O2 的量也会影响“叶羊”的生活 D.“叶羊”生活过程中需要摄入足够的矿质元素【解析】选B。“叶羊”利用装进体内的叶绿体,进行光合作用,为自己制造养分,其生存状态与环境中光照强度有关,A正确;温度过高,影响酶的活性,不利于光合作用积累有机物,B错误;光合作用强度与CO2浓度有关,环境中CO2的量也会影响“叶羊”的生活,C正确;多种矿质元素对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用,如Mg是叶绿素的组成成分,故“叶羊”生活过程中需要摄入足够的矿质元素,D正确。【补偿训练】(不定项)如图是夏季连续两昼夜内,某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1S5表示曲线与横轴围成的面积。下列叙述错误的是(
8、)A.图中B点和I点,该植物的光合作用强度和细胞呼吸强度相同 B.图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定,影响植物的细胞呼吸 C.如果S1+S3+S5S2+S4,表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为正值 D.图中S2明显小于S4,造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度【解析】选C、D。B和I点植物既不吸收CO2也不释放CO2,光合作用强度等于细胞呼吸强度,为光补偿点,A正确;图中DE段植物只进行细胞呼吸,不是直线的原因是夜间温度不稳定,温度影响酶的活性,进而影响植物的细胞呼吸强度,B正确;S1+S3+S5为无光时呼吸的消耗量,S2+S4为有光时净光合量,若前者大于后者,则有机物积累量
9、为负值,C错误;图中S2明显小于S4,造成这种情况的主要外界因素最可能是光照强度不同,D错误。8.(不定项)草莓比较耐阴,若将其栽种在光照强度较弱的温室大棚里可能更加适宜生长。某生物兴趣小组研究了遮光处理对草莓叶片光合作用的影响,下列叙述正确的是()A.遮光组实验时间段内光合积累总 量小于对照组 B.遮光比例过大会使叶片温度降低,光合作用相关酶的活性降低 C.对照组草莓11时与9时相比,C3含量升高 D.欲提高草莓的光合速率,可改变遮光比例进一步实验【解析】选A、B、D。根据两条曲线的高度和走势分析可知,遮光组实验时间段内光合积累总量小于对照组,A正确;遮光比例过大会使叶片温度降低,导致与光合
10、作用有关的酶的活性降低,B正确;对照组草莓11时与9时相比,光合速率下降,原因是其出现了光合午休现象,此时气孔部分关闭,导致CO2供应不足,叶绿体内C3生成减少,C错误;欲提高草莓的光合速率,可改变遮光比例进一步进行实验,D正确。【补偿训练】(不定项)对某植物在不同环境条件下O2的吸收量和释放量(mgh-1)进行测定,结果如表,下列对结果的叙述正确的是()A.在5 klx光照条件下5 h,10 时光合作用 产生的O2总量比20 时多2.5 mg B.在20 时,分别用10 klx和5 klx光照 10 h,黑暗14 h,O2增加量前者比后者 多30 mg C.在10、10 klx光照4.8 h
11、后,转入20 黑暗环境19.2 h,O2变化量为0 D.该实验的自变量是光照强度、温度和照光时间,CO2浓度等属于无关变量【解析】选A、B、C。黑暗中单位时间内O2的吸收量代表细胞呼吸速率,光下测定的单位时间内O2的释放量是净光合速率,在5 klx光照条件下5 h,10 时光合作用产生的O2总量是3.55=17.5 mg,20 时光合作用产生的O2总量是35=15 mg,所以10 时光合作用产生的O2总量比20 时多2.5 mg,A正确;在20 时,分别用10 klx和5 klx光照10 h,黑暗14 h,O2增加量分别是510-114=36 mg、210-114=6 mg,前者比后者多30
12、mg,B正确;在10、10 klx 光照4.8 h,积累O2量是44.8=19.2 mg,转入20 黑暗环境19.2 h,消耗O2量是119.2=19.2 mg,O2变化量为0,C正确;该实验的自变量是光照强度与温度,无关变量是照光时间、CO2浓度等,D错误。9.(不定项)在适宜温度和大气CO2浓度条件下,测得某森林中林冠层四种主要乔木幼苗叶片的生理指标(如表所示)。下列叙述错误的是()(光补偿点:光合速率等于细胞呼吸速率时的光照强度;光饱和点:达到最大光合速率所需的最小光照强度)A.光照强度小于6千勒克斯时,构树幼苗叶肉细胞需要的CO2全部来自外界 B.光照强度为10千勒克斯时,影响构树和刺
13、槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度 C.若将光照强度突然由2千勒克斯增加到4千勒克斯,香樟幼苗叶肉细胞中的C3会增加 D.在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中,胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树 物种指标 构树 刺槐 香樟 胡颓子 光补偿点(千勒克斯)6 4 1.8 1.1 光饱和点(千勒克斯)13 9 3.5 2.6【解析】选A、B、C。光照强度小于6千勒克斯时,构树幼苗叶肉细胞中光合作用强度小于细胞呼吸强度,所以需要的CO2全部来自细胞呼吸,A错误;光照强度为10千勒克斯时,构树幼苗光合速率未达到最大值,影响构树幼苗光合速率的环境因素是光照强度;刺槐幼苗光合速率达到最大值
14、,此时影响刺槐幼苗光合速率的环境因素为CO2浓度,B错误;若将光照强度突然由2千勒克斯增加到4千勒克斯,香樟幼苗叶肉细胞中产生的NADPH和ATP会增多,C3的还原增强,C3会减少,C错误;由于胡颓子和香樟的光补偿点和光饱和点均较低,在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中,胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树,D正确。【补偿训练】在 CO2 浓度为 0.03%和适宜的恒定温度条件下,测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率,结果如图,下列有关叙述正确的是()A.a点时,植物甲不进行光合作用 B.c点时,植物甲和植物乙制造的有机物一样多 C.b 点时,植物乙的叶肉细胞中只有细胞质基质 和线粒
15、体能产生ATP D.d 点时,CO2的浓度限制了植物乙的光合速率增大【解析】选D。光照强度为a点时,为植物甲的光补偿点,此时植物甲的光合作用强度等于细胞呼吸强度,A错误;光照强度为c点时,植物甲和植物乙的净光合速率相同,但细胞呼吸不同,因此植物甲和植物乙制造的有机物不一样多,B错误;光照强度为b点时,为植物乙的光补偿点,此时植物乙的光合作用强度等于细胞呼吸强度,因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,C错误;d点时植物乙达到光饱和点,因此光照强度不再是限制因素,而题中又提出“适宜的恒定温度条件”,因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度,D正确。二、非选择题(共1
16、8分)10.(2020全国卷)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有 _(答出2点即可)。(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是_(答出1点即可)。(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)如表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是_,选择这两种作物的理由是
17、_。作物 A B C D 株高/cm 170 65 59 165 光饱和点/(molm-2s-1)1 200 1 180 560 623【解题指南】(1)隐含信息:间作的作物要高矮明显,充分利用光照并减少竞争。(2)选择作物的原则:株高较高的植物,其光饱和点要高,充分利用上层的强光。株高较矮的植物,其光饱和点要低,充分利用下层的弱光。【解析】本题主要考查物质跨膜运输、细胞呼吸原理及其在生产中的应用、光合作用原理的应用。(1)中耕过程中去除了杂草,减少了杂草和农作物之间的竞争;疏松土壤可以增加土壤的含氧量,有利于根细胞的有氧呼吸,促进矿质元素的吸收,还可以促进好氧微生物活动,从而达到增产的目的。
18、(2)农田施肥时,肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收。(3)间作应选取株高较高且光饱和点高的作物,充分利用上层较强的光照,同时选取株高较矮且光饱和点较低的作物,充分利用下层较弱的光照,由表格数据比较可知,作物A株高较高且光饱和点较高,可利用上层光照进行光合作用,作物C株高较低且光饱和点较低,能利用下层的弱光进行光合作用,从而提高光能利用率。答案:(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的细胞呼吸(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高,可以利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且
19、长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用【应用创新练】共20分 11.玉米叶肉细胞中有一种酶,可通过一系列反应将 CO2泵入维管束鞘细胞,使维管束鞘细胞积累较高浓度的 CO2,从而保证卡尔文循环顺利进行,这种酶被人们形象地称为CO2泵。图1 表示玉米CO2同化途径,图 2 表示进行自然种植的大棚和人工一次性施加 CO2后的大棚内玉米光合速率变化曲线。请回答下列相关问题:(1)白天时,玉米植株消耗NADPH的具体场所为_,当环境中光照增强、温度过高时,玉米光合速率不会明显下降甚至可能会升高,其原因是_ _。(2)由图2可知,15 时以后限制玉米光合速率的主要环境因素是_。17 时与
20、15 时相比,自然种植的大棚内玉米植株 C5的合成速率_(填“升高”“不变”或“降低”)。由图2中两条曲线的变化规律可知,人工施加 CO2的最佳时间是_时左右,两个大棚同时通风的时间是_时左右。(3)已知水稻没有CO2泵这种机制,但随着胞间 CO2浓度的升高,玉米的光合速率不再变化,而水稻的光合速率可以逐渐上升。请从暗反应中酶的角度分析可能的原因:_。【解析】(1)白天时,卡尔文循环消耗NADPH,玉米植株进行卡尔文循环的场所是维管束鞘细胞内的叶绿体基质。当温度过高,气孔关闭时,玉米光合作用速率不会明显下降,其原因是玉米叶肉细胞内有“CO2泵”,仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2,而此时
21、环境中光照增强,则有可能使NADPH和ATP生成增加,从而玉米光合作用速率甚至可能会提高。(2)15时以后,光照强度逐渐降低,所以限制光合速率的主要环境因素是光照强度。17时与15时相比,自然种植大棚内玉米光合作用速率降低,C5的合成速率也降低。图2显示在10点后人工施加CO2的大棚内玉米CO2吸收速率下降,而自然种植大棚内10点后玉米光合速率增大,说明自然种植大棚内玉米在低浓度CO2条件下利用“CO2泵”将较低浓度的CO2“泵”入维管束鞘细胞,因此10点时两个大棚内的CO2浓度都较低,故两个大棚同时通风的时间是在10时左右。(3)随着胞间CO2浓度的升高,玉米的光合速率不再变化,而水稻的光合速率可以逐渐上升,这可能是因为水稻暗反应相关的酶活性(数量)比玉米的高(多),能够固定更多的CO2。答案:(1)维管束鞘细胞内的叶绿体基质 玉米叶肉细胞内有“CO2泵”,气孔因高温关闭时,仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2,且此时光照增强,有可能使NADPH和ATP生成增加(2)光照强度 降低 8 10 (3)水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高(或水稻暗反应相关的酶数量比玉米的多)
