专题6 光合作用专题检测A组一、单项选择题1.(2019北京东城一模,2)以下有关叶绿体中类囊体的叙述不正确的是( )A.类囊体膜的基本支架是磷脂双分子层B.类囊体可增大叶绿体的受光面积C.类囊体上有可以催化形成ATP的酶D.类囊体上可发生C3的还原过程答案 D 此题考查考生辨认的理解能力和推理的应用能力。类囊体为圆饼状的囊状膜结构,基本支架是磷脂双分子层,A正确;类囊体堆叠成基粒,叶绿体内有众多的基粒和类囊体,极大地扩展了受光面积,B正确;类囊体上不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶,C正确;C3的还原过程属于暗反应,发生在叶绿体基质中,D错误。2.(2019青海西宁模拟,14)如图为叶绿体结构与功能示意图,字母表示叶绿体的结构,数字表示有关物质。下列叙述不正确的是( )A.参与光合作用的色素位于图中的A部分B.③进入叶绿体后,被固定形成⑤物质C.若突然减弱光照,B中④的含量会升高D.用18O标记①,可在②中测到18O答案 B A为叶绿体类囊体薄膜,参与光合作用的色素位于图中的A上,A正确;③CO2进入叶绿体后,被固定形成④C3,⑤(CH2O)的形成还需要经过C3还原的过程,B错误;若突然减弱光照,光反应合成的NADPH与ATP减少,被还原的C3减少,C3生成速率基本不变,叶绿体基质中④C3的含量会升高,C正确;O2中的O来源于H2O,用18O标记①H2O,可在②O2中测到18O,D正确。3.(2020届山西太原五中阶段检测,17)如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。下列有关叙述不正确的是( )A.图1、2中的两种生物膜依次存在于叶绿体和线粒体中B.图1中的[H]来自水,图2中的[H]来自丙酮酸C.两种生物膜除产生上述物质外,均可产生ATPD.影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是光照和温度答案 B 依据膜上发生的物质变化可确定图1、2分别为叶绿体类囊体薄膜和线粒体内膜,A正确;图1中的[H]源于水的光解,图2中的[H]来源于葡萄糖和水,B错误;两种膜在发生以上物质变化的同时,伴随着ATP的产生,C正确;光照影响光反应,温度影响有氧呼吸第三阶段,D正确。4.(2018甘肃张掖质检,3)迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,也可用于各种色素的鉴定,迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中各种色素的层析结果(部分数据),下列相关叙述错误的是( )
溶剂移动距离色素1移动距离色素2移动距离色素3移动距离色素4移动距离实验组17.81.9实验组28.21.5实验组38.01.4平均移动距离8.07.60.8迁移率0.950.530.10A.可用菠菜等绿叶蔬菜的叶片作为该实验的材料B.色素3是叶绿素a,其迁移率为0.2C.色素4随层析液在滤纸条上的扩散速度最快D.色素2在滤纸条上移动的距离大约是4.2答案 C 提取与分离色素的实验可用含色素较多的菠菜叶作为实验材料,A正确。溶剂的平均移动距离为8.0,色素2的平均移动距离为0.53×8.0=4.24,D正确。色素3的平均移动距离为(1.9+1.5+1.4)/3=1.6,依据色素平均移动距离知,色素1、色素2、色素3、色素4分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,叶绿素a的平均移动距离为1.6,其迁移率为0.2,B正确。色素4表示叶绿素b,根据纸层析法原理“四种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的扩散速度快”,可知色素1胡萝卜素扩散速度最快,C错误。5.(2019陕西咸阳一模,7)如图所示纵坐标表示某种植物的气体吸收量或释放量的变化,下列叙述正确的是( )(注:本题不考虑横坐标和纵坐标的单位的具体表示形式,单位的表示方法相同)A.若A代表O2吸收量,E点时光合作用积累的有机物量是12B.若A代表O2吸收量,可以判断D点开始进行光合作用C.若A代表CO2释放量,C点时植物根部释放的CO2一定来自线粒体D.若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,E点向右下方移动答案 D 本题主要考查科学思维素养中的模型与建模。若A代表O2吸收量,E点时光合作用积累的有机物量是8,A错误;若A代表O2吸收量,D点表示光补偿点,光合作用从D点以前已经开始,B错误;若A代表CO2释放量,C点时植物根部释放的CO2可能来自细胞质基质和线粒体,C错误;若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,E点向右下方移动,D正确。规律总结 光补偿点、光饱和点移动规律在光强对植物光合速率影响的曲线中,若改变了某条件使植物光合速率增大,则光补偿点左移,光饱和点右移,最大净光合速率下移。6.(2020届河南南阳开学考,26)下面是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图,相关叙述错误的是( )
A.细胞①处于黑暗环境中,该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率B.细胞②没与外界发生CO2的交换,此时整个植株有机物的总量不变C.细胞③处在较强光照条件下,细胞光合作用所利用的CO2总量是N1与N2的和D.分析细胞④可得出,此时的光照强度较弱且物质的量N1=m2答案 B 本题以光合作用和呼吸作用的物理模型为素材,考查获取信息及理解能力;试题通过分析不同光强下细胞的气体交换情况,体现了生命观念素养中的结构与功能观。细胞①处于黑暗环境中,细胞只进行呼吸作用,因此此时细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率,A正确;细胞②净光合速率为0,但因有非绿色器官的呼吸作用,整株植物的光合速率小于呼吸速率,植株有机物总量减少,B错误;细胞③光合作用强度大于呼吸作用强度,光合作用所需的CO2包括从外界吸收的CO2和呼吸作用产生的CO2,即为N1与N2的和,C正确;细胞④有CO2释放,说明呼吸作用强度大于光合作用强度,可能原因是此时光照强度较弱,且O2的净消耗量(吸收量)m2与CO2的净生成量N1相等,D正确。解题关键 在较强光照条件下,叶肉细胞光合作用过程中从细胞外吸收的CO2与释放到细胞外的O2相等,线粒体扩散进入叶绿体的CO2量与叶绿体扩散进入线粒体的O2量相等。7.(2020届北京海淀期中,11)某同学将新鲜金鱼藻置于盛有NaHCO3溶液的烧杯中,改变灯泡与烧杯的距离,测定得到如图所示结果。下列叙述正确的是( )A.本实验目的是探究CO2浓度对光合速率的影响B.15~45cm之间,气泡产生速率代表净光合速率C.小于60cm时,限制光合速率的主要因素是CO2浓度D.60cm时,光照强度太弱导致光合作用完全停止答案 B 本题以一种全新的角度考查光照强度对光合速率的影响,旧考点、新考法,无形之中也在考查学生的知识迁移能力。改变灯泡与烧杯的距离,主要是为了改变光照强度,距离越近光照越强,反之越弱。所以本实验的目的是探究光照强度对新鲜金鱼藻的光合速率的影响,气泡产生速率代表净光合速率,灯泡与烧杯的距离小于60cm时,限制金鱼藻光合速率的主要因素是光照强度,等于60cm时,气泡产生速率为零,此时金鱼藻净光合速率等于零,但是其光合作用并未停止,根据总光合速率-呼吸速率=净光合速率可知:光合速率等于呼吸速率。B正确。8.(2020江西南昌四校二联,2)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图,关于该图的叙述错误的是( )A.a点产生的原因是夜温降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少B.开始进行光合作用的点是b点,结束光合作用的点是m点C.光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点,有机物积累量最大的点是m点D.de段下降的原因是气孔关闭,CO2吸收减少,fh段下降的原因是光照减弱答案 C 由图可知,光合作用开始的点是b点,a点释放CO2的速率减小,是由于夜间温度降低,呼吸酶活性降低,呼吸速率降低,CO2释放减少,A正确。由图可知,b点是光合作用开始的点,m点之后,CO2释放速率不变,说明m点之后不再进行光合作用,B正确。h点之后,光合作用速率小于呼吸作用速率,有机物减少,因此有机物积累最大的点是h点,C错误。de段光照较强,温度较高致使气孔关闭,
二氧化碳通过气孔进入叶肉细胞间隙的量减少,光合速率降低;fh段是下午光照逐渐减弱的时间段,此时光合速率下降的原因是光照减弱,D正确。9.(2020江苏如皋、徐州、宿迁三校联考,4)科学家将离体叶绿体浸泡在pH=4的酸性溶液中不能产生ATP(见图1),当叶绿体基质和类囊体均达到pH=4时(见图2),将其转移到pH=8的碱性溶液中(见图3)发现ATP合成。下列叙述不合理的是( )A.光可为该实验提供能量,是该实验进行的必要条件B.该实验中叶绿体完整,保证反应过程高效、有序地进行C.产生ATP的条件是类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质D.叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件答案 A 题述实验只能说明叶绿体合成ATP与pH有关,不能说明光是该实验进行的必要条件,A错误;叶绿体是光合作用的场所,该实验中叶绿体完整,可以保证反应过程高效、有序地进行,B正确;由以上分析可知,产生ATP的条件是类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质,C正确;水的光解能产生O2和H+,使类囊体腔中的H+浓度升高,这样可使叶绿体基质中的pH高于类囊体腔,产生类似图3的条件,D正确。10.(2019湖南株洲一模,9)将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内,在光照条件下,测定该容器内氧气量的变化,实验结果如图所示。以下说法错误的是( )A.A点以后的短时间内,叶肉细胞内C5的量将增加,B点之后叶肉细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率B.在5~15min内,容器内氧气量增加的速率逐渐减小,是因为CO2浓度逐渐减少,光合作用速率与呼吸作用速率的差值减小C.同一小麦植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱,其内部原因最可能是底部叶片衰老,各种酶活性降低D.若向密闭容器中加入18O标记的O2,可在该绿色植物叶肉细胞中检测到放射性的淀粉。18O最短的转移途径是18O2→C18O2→(CO)答案 D 本题通过坐标曲线考查考生的分析与推断能力,属于对科学思维素养的考查。A点给予光照,植物开始进行光反应,C3开始还原,短时间内,C3含量减少,C5含量将增加,B点之后容器中O2含量不再发生变化,此阶段叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率,A正确;给予光照后,密闭容器中O2含量增加,说明叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率,在5~15min内,随着光合作用的进行,环境中CO2浓度降低,使光合作用速率减慢,净光合作用速率减小,故容器内氧气量增加的速率逐渐减小,B
正确;底部衰老叶片细胞中多种酶的活性降低,呼吸作用速率减慢,故同一小麦植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱,C正确;18O标记的O2参与有氧呼吸第三阶段生成O,O与丙酮酸反应生成C18O2,C18O2参与暗反应生成(CO),故向密闭容器中加入18O标记的O2,可在该绿色植物叶肉细胞中检测到放射性的淀粉的最短的转移途径是18O2→O→C18O2→(CO),D错误。11.(2019辽宁东北育才中学期末,10)在光照恒定且为最适温度条件下,某研究小组用图1的实验装置测量1小时内密闭容器中CO2的变化量,绘成曲线如图2所示。下列叙述中,错误的是( )图1 图2 A.ab段,叶绿体中ADP从基质向类囊体薄膜运输B.该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为50mg·L-1·min-1C.适当提高温度进行实验,该植物光合作用的光饱和点将下降D.若第10min时突然黑暗,叶绿体基质中三碳化合物的含量将增加答案 B 本题主要考查科学探究素养中的结果分析。ab段有光照,叶绿体内ADP产生于基质,在类囊体薄膜上消耗,因此ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜运输,A正确;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率=(1680-180)/30+(600-180)/30=64(mg·L-1·min-1),B错误;因为题干中给出实验是在最适温度下进行的,因此适当提高温度后,酶的活性下降,该植物光合作用的光饱和点将下降,C正确;第10min时突然黑暗,则会使光反应产生的ATP和[H]含量下降,导致暗反应中三碳化合物的还原过程减弱,生成过程基本不变,叶绿体基质中三碳化合物的含量将增加,D正确。规律总结 (1)总光合速率的表示方法:一般可用“氧气的产生速率”或者“有机物产生速率”来表示。(2)光照强度、CO2浓度对C3、C5含量的影响:光照强度减弱、CO2浓度升高可导致叶绿体基质中C3含量增加,C5含量降低;光照强度增强、CO2浓度降低可导致叶绿体基质中C3含量降低,C5含量升高。12.(2019北京房山一模,2)将玉米叶片以叶脉为界分为左半叶和右半叶(如图1),用14CO2处理左半叶,成熟后收获果穗逐行测其14C放射性强度和每行子粒总重量,如图2所示。图1
图2注:黑白柱:每行子粒总重量(mg)黑柱:每行子粒14C总放射性(cpm)下列相关叙述不正确的是( )A.CO2经碳(暗)反应最终生成淀粉等有机物B.该实验应加一个用14CO2处理右半叶的对照组C.14CO2处理左半叶,含14C的光合产物在果穗行间的分布差异大D.该实验的结果显示,植物光合产物的运输具有半侧分布的现象答案 B 根据光合作用过程:CO2经碳(暗)反应在玉米细胞的叶绿体基质中经过一系列反应最终生成淀粉等有机物,A正确。如果左半叶和右半叶用14CO2处理那两者都是实验组,不作处理组为对照组,B错误。通过分析图1和图2,左半叶用14CO2处理后,可以看出玉米粒各行之间放射性含量有差异,玉米的十行粒中左侧子粒放射性平均含量大于右侧,可以推测出含14C的光合产物在果穗行间的分布差异大,植物光合产物的运输具有半侧分布的现象,C、D正确。二、不定项选择题13.(2019江苏苏州一模,23)科研人员用茶树离体叶片测定了气孔导度(指单位时间、单位面积叶片通过气孔的气体量)、净光合速率的变化,结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )A.4min时,光合作用消耗的CO2来自外界环境和线粒体B.16min时产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体C.与8min时相比,4min时叶绿体中的三碳化合物含量较高D.0~4min内,叶肉细胞净光合速率下降可能是暗反应速率下降所致答案 ACD 实验开始4min时,净光合速率大于0,说明光合速率大于呼吸速率,光合作用消耗的CO2来自外界环境和线粒体,A正确;16min时,净光合速率为0,说明植物体的光合作用强度等于细胞呼吸强度,产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体,B错误;4~8min气孔导度下降,CO2供应减少,暗反应中CO2固定减慢,C3还原正常进行,C5积累,C3减少,故与8min时相比,4min时叶绿体中的三碳化合物含量较高,C正确;在最初0~4min内,气孔导度的迅速下降减少了CO2的供应,导致叶肉细胞的暗反应速率减弱,净光合速率下降,D正确。14.(2020江苏淮安六校联考,21)如图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程,字母代表有关物质,数字代表代谢过程,下列相关叙述正确的是( )
A.过程①③⑤在生物膜上进行B.过程①②③都需要ADP和PiC.物质C、D、E中都含有H元素D.物质A中的元素只来自水答案 BD 分析题图,①表示有氧呼吸第三阶段,②表示有氧呼吸第一、第二阶段,③表示光反应阶段,④表示暗反应阶段三碳化合物的还原,⑤表示暗反应阶段二氧化碳的固定;A表示氧气,B表示水,C表示[H],D表示二氧化碳,E表示ATP和[H],F表示Pi、ADP和NADP+。题图中⑤表示光合作用暗反应阶段二氧化碳的固定,发生在叶绿体基质中,A错误;过程①②③都有ATP的合成,因此都需要ADP和Pi,B正确;根据以上分析已知物质D为二氧化碳,不含H元素,C错误;物质A表示氧气,全部来自光反应水的光解,D正确。15.(2020届山东临沂期中,17)如图表示在不同温度下,测定某植物叶片重量(单位:mg,均指有机物)变化情况的操作流程及结果,下列相关叙述中,正确的是( )A.该植物叶片的实际光合速率为(Y+2X)mg/hB.14℃时植物呼吸作用和实际光合作用都大于13℃时C.分别在上述四种温度下给予适宜光照维持10h再暗处理10h,则该植物叶片在14℃时增重最多达30mgD.16℃时植物进行光合作用所需CO2都来自线粒体答案 ABC 由题图操作流程可知,该植物叶片的呼吸速率为Xmg/h,净光合速率为(Y+X)mg/h,则实际光合速率为(Y+2X)mg/h,A正确;由题图实验结果可知,14℃时植物呼吸速率的相对值为2mg/h、实际光合速率的相对值为7mg/h,13℃时植物呼吸速率的相对值为1mg/h、实际光合速率的相对值为4mg/h,则14℃时植物呼吸作用和实际光合作用都大于13℃时,B正确;若给予适宜光照维持10h再暗处理10h,则该植物叶片在14℃时增重最多达30mg,C正确;16℃时植物的光合速率大于呼吸速率,所需CO2除来自线粒体外,还可以从外界吸收,D错误。名师点睛 对呼吸速率、净光合速率和实际光合速率的判定(1)呼吸速率:黑暗条件下,单位时间内有机物减少量,即图中Xmg/h。(2)净光合速率:光照条件下,单位时间内有机物增加量,即图中(Y+X)mg/h。(3)实际光合速率:等于净光合速率与呼吸速率的和,即图中(Y+2X)mg/h。三、非选择题16.(2020届福建福州一中开学考,31)如图1所示为某兴趣小组设计的实验装置,其中氧气传感器能测量盛气装置内氧气的浓度。图2是利用小球藻进行光合作用实验的示意图。据图回答以下问题:图1
图2(1)该兴趣小组设计此图1实验装置的目的是 。 (2)图1装置中NaHCO3溶液的作用是为金鱼藻的光合作用提供CO2,不同实验组所用的NaHCO3溶液的浓度应有何要求? 。 (3)图1实验过程中,若撤除滤光片,则短时间内金鱼藻的叶绿体中 (填“C3”或“C5”)的含量会增多,其直接原因是 。 (4)若在密闭且其他条件相同的情况下,测定A、B试管中氧气的变化,初始氧气浓度为300mg/L,24h后,A瓶氧气浓度为500mg/L,B瓶氧气浓度为116mg/L,则A试管中,小球藻光合作用合成葡萄糖的速率为 [mg/(L·h)]。 答案 (1)探究不同单色光对金鱼藻光合作用强度的影响 (2)相同且适宜 (3)C5 C3的还原速率加快 (4)15解析 (1)图1实验装置用单色光照射金鱼藻,目的是探究不同单色光对金鱼藻光合作用强度的影响。(2)图1装置实验的自变量为不同的单色光,CO2浓度为自变量,不同实验组所用的NaHCO3溶液的浓度应相同且适宜。(3)图1实验过程中,撤除滤光片,则光照增强,则短时间内金鱼藻的叶绿体中C3的还原速率加快,导致C5来源增多,含量会增多。(4)B试管中小球藻只进行呼吸作用。A、B试管中初始氧气浓度为300mg/L,24h后,A瓶氧气浓度为500mg/L,B瓶氧气浓度为116mg/L,则A试管中净光合作用为500mg/L-300mg/L=200mg/L,B试管中呼吸作用为300mg/L-116mg/L=184mg/L,A试管中实际光合作用为200mg/L+184mg/L=384mg/L,换算为葡萄糖的量,小球藻光合作用合成葡萄糖的速率为384mg/L×180mg/L÷32÷6÷24h=15mg/(L·h)。17.(2020届北京东城练习,6)光合作用是生物直接或间接获取有机物及能量的重要代谢途径。(1)图1所示的生物学过程为 ,在光能的驱动下,蛋白质及色素分子进行电子传递,将来源于 的电子传递给NADP+合成了[H](NADPH),同时将H+运输进入类囊体。H+通过 方式运出类囊体的同时,将其电能转变成 。 注:NADP++H++e-→NADPH;NADPH为还原氢图1
图2(2)为研究暗反应过程,卡尔文改变了供给小球藻14CO2浓度,并检测了相关放射性产物的相对含量。结果显示,二氧化碳固定过程受阻后,C3含量明显下降,C5含量明显上升。 (填“二磷酸核酮糖C5”或“磷酸核酮糖C5”)直接参与CO2固定过程,依据是 。 (3)卡尔文将小球藻暴露在14CO2中一段时间后,关掉灯光,检测了放射性C3、C5、C6和蔗糖的含量变化。结果表明, 为光合作用的最终产物。关掉灯光后,由于 过程受阻,从而使C3含量显著上升而C5含量明显下降。 图3(4)研究表明,二氧化碳的固定过程是整个暗反应的限速步骤,催化该反应的酶为二磷酸核酮糖羧化酶,这种酶的活性在pH为8~9时最强。图3结果显示,关掉灯光后30秒至2分钟之间,C5含量出现小幅回升,请综合上述分析出现这种现象的原因是: 。 答案 (1)光反应 水 协助扩散 ATP中的化学能(2)二磷酸核酮糖C5 14CO2浓度下降后,二磷酸核酮糖C5含量最先上升(3)蔗糖 C3的还原(4)没有光能驱动,光反应电子传递过程受阻,H+无法进入类囊体,使叶绿体基质中pH降低,二磷酸核酮糖羧化酶活性下降,二氧化碳固定过程减慢,C5的消耗速度减慢,含量出现小幅回升解析 (1)如图所示过程需要光照,涉及水的分解、NADPH(简写为[H])和ATP的生成,且所有过程发生在膜上,据此可知该膜结构为类囊体薄膜,所描述的是光合作用光反应。据图可知,在色素吸收、传递光能的作用下,水分解为电子(e-)、氧气和H+,最终电子传递给NADP+合成NADPH,同时电子传递过程中将H+运至类囊体腔,导致类囊体腔中H+浓度升高,H+顺浓度梯度经过ATP合成酶流向叶绿体基质,该过程释放的能量用于ATP的合成,完成光能转变为电能再转变为活跃化学能的过程。(2)如图横坐标表示时间,纵坐标表示相对含量,-100~0s之间14CO2浓度为1%,且C3和C5的比例维持在约2∶1,符合一分子C5和一分子CO2结合形成两分子C3的过程。随后降低14CO2浓度至0.003%,
从图中曲线可以看出二磷酸核酮糖C5是最先出现上升变化的,说明降低14CO2浓度后,消耗该物质的速率最先受到影响,结合磷酸甘油酸C3立即下降可知,直接参与CO2固定过程的是二磷酸核酮糖C5。(3)对光合作用过程进行考查。从曲线来看,在照光阶段所检测物质的放射性相对含量均在增加,但是只有蔗糖在持续增加,且从无到有。转为黑暗条件,光反应立即停止,暗反应在剩余积累的少量[H]和ATP的作用下还可以进行一段时间,但只有蔗糖在持续增加,且没有出现显著下降,因此可知蔗糖是光合作用的最终产物。关掉灯光后,光反应立即停止,ATP和[H]不再合成,最先受影响的是C3的还原,该过程速率降低,但此时14CO2浓度不变,CO2固定速率基本可以在短时间内维持不变,即C3来源速率(C5+CO2→C3)不变,但消耗速率降低,所以C3含量增加。对于C5来说,其去路(C5+CO2→C3)依然继续进行,但是其来源速率(C3的还原)降低,因此其含量明显下降。(4)限速过程中最关键的二磷酸核酮糖羧化酶,催化C5与CO2的反应(即CO2的固定)。关掉灯后30s至2min内,C5含量出现小幅度回升,说明关掉灯光后二磷酸核酮糖羧化酶活性下降,导致其消耗速率下降,由于题干中指明该酶最适pH为8~9,因此此处考虑pH。结合题图,照光停止后光反应中的电子传递链过程停止运作,会导致叶绿体基质中的H+不能快速的运往类囊体腔,叶绿体基质中的H+浓度增加,pH下降,致使二磷酸核酮糖羧化酶酶活性下降,C5消耗速率下降。18.(2020江苏盐城、连云港三模,27)为了合理增施CO2,提高温室植物产量,研究者利用番茄进行相关研究,结果如图。请分析回答问题:(1)CO2的含量直接影响光合作用的 阶段而影响光合作用的强度;光照充足的状态下,当CO2的含量突然升高时,叶绿体中[H]的含量最初的变化是 。 (2)某晴天上午10时左右,番茄叶肉细胞光合作用固定的CO2来源于 。 (3)由图可知,常温+CO2处理组在超过29天后,净光合速率开始下降,直至低于常温处理组。此阶段,常温+CO2组的淀粉含量与净光合速率的变化趋势 (选填“相同”“相反”),说明叶绿体中淀粉的积累对光合作用的进行可能有 (选填“促进”、“抑制”)作用。 (4)由图可知,在增施CO2的情况下,适当升高温度可以 (选填“提高”、“降低”)光合作用速率。这可能是由于升高温度促进了 ,从而减弱其对光合作用的影响。 (5)通过本项研究,你认为合理增施CO2,提高温室植物产量的注意事项是适当地 ,且 不宜太长。 答案 (1)暗反应 降低(2)细胞呼吸(线粒体)和空气 (3)相反 抑制 (4)提高 淀粉分解为可溶性糖 (5)升高温度 处理时间解析 (1)CO2的含量直接影响光合作用的暗反应阶段而影响光合作用的强度;光照充足的状态下,当CO2的含量突然升高时,叶绿体中[H]的含量最初的变化是降低。(2)某晴天上午10时左右,
番茄叶肉细胞光合作用固定的CO2来源于细胞呼吸作用产生和从外界空气中吸收。(3)由题图可知,常温+CO2处理组在超过29天后,净光合速率开始下降,直至低于常温处理组,此阶段,常温+CO2组的淀粉含量与净光合速率的变化趋势相反,说明叶绿体中淀粉的积累对光合作用的进行可能有抑制作用。(4)由题图可知,在增施CO2的情况下,适当升高温度可以提高光合作用速率。高温+CO2组的淀粉含量一直低于常温+CO2组,而可溶性糖含量相反,这可能是由于升高温度促进了淀粉分解为葡萄糖,从而减弱了淀粉大量积累对光合作用的影响。(5)本项研究表明合理增施CO2,提高温室植物产量时的注意事项是适当地提高温度,且处理时间不宜太长。专题检测B组一、单项选择题1.(2020届江西南昌摸底,12)关于小麦光合作用的叙述,错误的是( )A.叶绿体类囊体薄膜上产生的ATP可用于暗反应B.夏季晴天光照最强时,小麦光合作用速率最低C.进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原D.净光合作用速率长期为零时会导致幼苗停止生长答案 B 叶绿体类囊体薄膜上进行光反应合成的ATP和NADPH均用于暗反应C3还原,A正确;夏季晴天光照最强时会出现光合作用“午休”现象,但光合作用速率不是最低,B错误;进入叶绿体的CO2需先与C5反应生成C3才能被NADPH还原,C正确;植物生长的实质是有机物积累,净光合速率为0时,植物不能表现生长现象,D正确。2.(2019北京平谷一模,2)Rubisco是催化CO2与C5反应的酶,其活性远远低于其他酶;该酶有两个CO2结合位点a、b,CO2分子与位点a结合,激活该酶,进而催化位点b上的CO2固定。关于Rubisco叙述错误的是( )A.Rubisco分布在叶绿体基质中B.CO2分子可以调节Rubisco的活性C.Rubisco是叶肉细胞中含量最多的酶D.Rubisco同时催化a、b上的CO2固定答案 D Rubisco是催化CO2与C5反应的酶,而CO2与C5反应是在叶绿体基质中进行,A正确。CO2分子与Rubisco酶位点a结合,可激活Rubisco,说明CO2分子可以调节Rubisco活性,B正确。由“Rubisco是催化CO2与C5反应的酶,其活性远远低于其他酶”可推测,机体会以该酶数量优势来弥补其活性低的特点,C正确。CO2分子与Rubisco酶位点a结合,可激活Rubisco酶,进而催化位点b上的CO2固定,D错误。3.(2020届百校联盟联考,28)研究人员用不同强度的光分别处理某植物一段时间,然后提取和分离植物叶绿体中的色素,最后得到的滤纸条上色素分离的情况如图所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是( )A.Ⅰ和Ⅱ所示的色素吸收的光能不可以用于光反应中ATP的合成B.Ⅲ和Ⅳ所示的色素对绿光的吸收量最大,所以它们的颜色为绿色C.图示结果表明,强光照可能会抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成D.若提取正常光照下植物的色素时未加碳酸钙,也会得到与图中强光照条件下一样的结果答案 C 滤纸条上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条色素带分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,四种色素吸收的光能都可用于光反应中ATP的合成,A项错误;叶绿素几乎不吸收绿光,
绿光被反射出来,所以叶绿素的颜色为绿色,B项错误;从图中可以看出,强光照下与正常光照下相比,类胡萝卜素含量增多而叶绿素含量减少,推测强光照可能会抑制叶绿素合成,促进类胡萝卜素合成,C项正确;若提取正常光照下植物的色素时未加碳酸钙,则Ⅲ、Ⅳ条带变窄,但Ⅰ、Ⅱ条带不变,D项错误。4.(2019福建厦门期末,9)取若干长势相同的绿色植物,随机分成三组,分别置于密闭透光玻璃罩内进行实验,一段时间后,结果如图所示。下列叙述错误的是( )A.本实验中CO2的变化不影响光合作用强度B.光照强度为a时,光合作用强度很弱C.丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D.该图反映了光合作用强度与光照强度的关系答案 A 本实验中CO2的变化会影响光合作用的暗反应,进而影响光合作用强度,A错误;光照强度为a时,氧气的增加量很小,此时光合作用很弱,B正确;丙组装置内的光照强度较大,光合作用较为旺盛,故CO2含量照光后比照光前低,C正确;该图反映了光合作用强度与光照强度的关系,即在一定范围内,随光照强度增加,光合作用强度增加,D正确。思路分析 解答本题首先要区分出自变量与因变量,进而分析选项作答。该题涉及的实验中,自变量为光照强度,因变量为密闭容器中氧气的增加量,结果显示丙组植物氧气增加量最多,光合作用最强。5.(2019北京丰台一模,2)某课外小组用传感器测定了不同条件下250mL有鱼和无鱼池塘水的溶解氧变化,获得如下数据。下列说法正确的是( )编号12345条件26℃光照26℃黑暗26℃光照10℃光照10℃黑暗材料池水池水池水+鱼池水池水+鱼2小时后的溶解氧变化(μg)0.378-0.065-0.758-0.03-0.215A.1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378μgB.4号瓶池水中藻类不能进行光合作用C.26℃光照条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136μgD.池水中藻类光合作用的最适温度为26℃答案 C 26℃光照下,1号瓶溶氧量增加是池水中藻类同时进行光合作用和细胞呼吸共同作用的结果。溶氧量的增加可以表示净光合作用下O2的净积累量。实际氧气产生量为0.378μg+0.065μg=0.443μg。A错误。4号瓶池水中藻类可能不进行光合作用,更大的可能是光合作用小于呼吸作用。B错误。根据1、3号瓶可知,26℃光照条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为既消耗了藻类的净积累量0.378μg,又继续消耗水中溶氧量0.758μg,所以鱼呼吸作用消耗总氧气量为0.378μg+0.758μg=1.136μg。C正确。题干中只有10℃和26℃,无法确定池水中藻类光合作用的最适温度。D错误。6.(2019北京朝阳一模,3)磷酸转运器是叶绿体膜上的重要结构,可将暗反应过程中产生的磷酸丙糖运出,同时将释放的Pi运回,Pi和磷酸丙糖通过磷酸转运器的运输,严格按照1∶1的反向交换方式进行,该过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.光合色素吸收、传递和转换光能后激发A的进入B.叶绿体基质中的CO2直接被光反应产生的[H]还原C.磷酸转运器运输Pi会造成叶绿体基质中的Pi堆积D.磷酸转运器可协调蔗糖合成速率与CO2固定速率答案 D 根据光合作用的过程可知,物质A是H2O,光合色素吸收、传递和转换光能后,激发A的光解而非激发其进入,A选项错误。叶绿体基质中的CO2需要先被固定生成C3,C3被光反应产生的[H]还原,B选项错误。磷酸转运器运输到叶绿体基质中的Pi会和ADP反应生成ATP,不会造成堆积,C选项错误。据图可知,磷酸转运器运出的磷酸丙糖可作为蔗糖合成的原料,磷酸丙糖通过暗反应产生。若磷酸转运器不能及时将磷酸丙糖运出叶绿体,就会抑制暗反应CO2固定的速率,并降低叶绿体外蔗糖的合成速率,D选项正确。7.(2020届福建福州一中开学考,12)将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。下列相关叙述,正确的是( )A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移C.如果光照强度适当增强,a点右移,b点右移D.如果光照强度适当增强,a点左移,b点右移答案 D 图中a、b两点分别为CO2补偿点和CO2饱和点。如果光照强度适当降低,植物光合速率下降,呼吸速率不变,则需要提供更多的CO2,才能使植物光合速率=呼吸速率,故a点应右移;同时光照强度降低时,光反应产生的ATP和[H]减少,暗反应受到限制,因此CO2饱和点降低,即b点向左移,A、B错误。如果光照强度适当增强,植物光合速率上升,呼吸速率不变,这时在较低浓度CO2下就能达到光合速率与呼吸速率相等,故a点左移;而光照强度适当增强时,会产生更多的ATP和[H],利用CO2能力上升,需要更高浓度的CO2才能达到CO2饱和点,所以b点右移,C错误,D正确。8.(2020届黑龙江哈六中一调,19)在真核细胞的代谢活动中,都会产生[H](还原性氢),下列有关[H]的叙述,不正确的是( )A.有氧呼吸中产生的[H]将转移到线粒体内膜上并最终被消耗B.真核细胞的无氧呼吸产生的[H]将在无氧呼吸的第二阶段被消耗C.光合作用中产生的[H]将从类囊体薄膜转移到叶绿体基质中为CO2的固定供氢D.光合作用和呼吸作用中都能产生[H],但两者的化学本质不同答案 C 本题以细胞代谢过程中的物质变化为信息载体,考查理解能力;试题通过对比光合作用和细胞呼吸过程中[H]的产生与消耗路径,体现科学思维素养中的归纳与概括要素。有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]将在线粒体内膜上与氧结合,产生水,A正确;真核细胞无氧呼吸第一阶段产生的[H],在第二阶段用于丙酮酸的还原,B正确;CO2的固定不需要[H]的参与,C错误;光合作用产生的[H]为NADPH,呼吸作用产生的[H]为NADH,二者的化学本质不同,D正确。
9.(2020届河南南阳开学考,25)科学家从发菜藻体中分离出细胞进行液体悬浮培养,通过实验测定了液体悬浮培养条件下温度对离体发菜细胞的光合及呼吸速率的影响,其他条件均正常,结果如图所示。下列说法错误的是( )A.35℃时,发菜细胞中生成ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体B.若在持续保持温度为35℃的条件下,长时间每天12小时光照,12小时黑暗交替,离体发菜细胞不能正常生长C.光合速率与呼吸速率相等时对应的温度是45℃D.由图可知,光照下离体发菜细胞生长的最适温度是25℃答案 A 发菜为原核生物,细胞内无叶绿体和线粒体,A错误;35℃时,发菜细胞净光合速率与呼吸速率相等,即其真实光合速率是呼吸速率的2倍,离体发菜细胞进行12小时光合作用制造的有机物量等于24小时呼吸作用消耗的有机物量,因此一昼夜有机物积累量为0,植物不能正常生长,B正确;光合速率与呼吸速率相等时净光合速率应为0,对应图中的45℃,C正确;分析题图可知,光照下离体发菜细胞生长的最适温度是净光合速率最大的点对应的温度,为25℃,D正确。易错辨析 光照下植物吸收的CO2或释放的O2量代表净光合量,叶绿体消耗的CO2或产生的O2量代表总光合量。植物有机物积累量为正值时,植物才能表现生长现象。10.(2019安徽合肥二质检,2)如图所示,将对称叶片左侧遮光右侧照光,并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。12小时后,从两侧截取同等单位面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:g)。下列相关叙述正确的是( )A.a/12所代表的是该叶片的呼吸速率B.b/12所代表的是该叶片的光合速率C.(b+a)/12所代表的是该叶片净光合速率D.(b-a)/12所代表的是该叶片真正光合速率答案 D 遮光部分只进行呼吸作用,光照部分同时进行呼吸和光合作用,(b-a)代表光照条件下截取的叶片在12h内合成的有机物总量,(b-a)/12代表的是该叶片真正光合速率,D正确。11.(2020届山西太原五中月考一,11)研究人员以25片直径为3mm的猕猴桃圆形叶片为材料,在一定光照强度下测量其在30℃、40℃和45℃恒温环境下的净光合速率(呼吸速率已知),结果如表。下列有关说法错误的是( )处理温度(℃)304045净光合速率(O2μmol·100mm-2·h-1)2.031.940呼吸速率(O2μmol·100mm-2·h-1)0.310.500.32A.实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气B.实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定C.上表实验结果表明,叶光合酶的温度最适为30℃D.实验结果表明,45℃时光合作用速率与呼吸速率相等答案 C 该实验利用测定单位时间内一定面积叶片释放的氧气量表示净光合速率,因此在实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气,防止叶片中原有的空气对实验结果造成影响,A正确;NaHCO3溶液可以
释放CO2,因此实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定,B正确;由于实验仅有三个温度组合,不能说明其他温度时的实验情况,因此不能得出叶光合酶的最适温度(且40℃时的光合速率是高于30℃时的),C错误;45℃时,净光合速率为0,表明光合速率等于呼吸速率,D正确。12.(2020届山西吕梁一测,22)如图为原来置于黑暗环境中的绿色植物曝光后,根据其吸收CO2的量绘制成的曲线。下列叙述不正确的是( )A.曲线AB段表示绿色植物光合作用速率小于呼吸作用速率B.B点表示绿色植物的光合作用速率等于呼吸作用速率C.BC段表示随光照强度增加,绿色植物的光合作用速率增大D.C点是光饱和点,此时绿色植物不进行呼吸作用答案 D 据图分析,曲线AB段二氧化碳吸收量小于0,表示绿色植物光合作用速率小于呼吸作用速率,A正确;B点二氧化碳吸收量等于0,表示绿色植物的光合作用速率等于呼吸作用速率,B正确;BC段二氧化碳吸收量逐渐增加,表示随光照强度增加,绿色植物的光合作用速率增大,C正确;C点对应的光照强度是光饱和点,此时绿色植物的光合作用速度达到最大值,但是仍然进行呼吸作用,D错误。13.(2018广东东莞二模,3)如图为某植物叶肉细胞内物质代谢过程的示意图,其中①~⑥表示代谢过程。下列相关分析错误的是 ( )A.图示①~⑥过程中能产生ATP的有①②③④B.图示②过程发生的场所是线粒体基质C.图中表示光合作用暗反应阶段的过程是②⑤⑥D.夜晚该细胞能进行的过程有①②③答案 C 图示表示光合作用与有氧呼吸的过程,其中①表示细胞呼吸第一阶段,②表示有氧呼吸的第二阶段,③表示有氧呼吸的第三阶段,④表示光合作用的光反应,⑤表示三碳化合物的还原,⑥表示光合作用过程中的二氧化碳的固定。图中①~⑥过程能产生ATP的有光合作用的光反应阶段和有氧呼吸的三个阶段,即①②③④过程,A正确;图中②表示有氧呼吸的第二阶段,发生的场所是线粒体基质,B正确;图中⑤表示三碳化合物的还原,⑥表示光合作用过程中的二氧化碳的固定,可以表示光合作用暗反应阶段的过程是⑤⑥,C错误;黑暗中该细胞能进行的生理过程有①②③,D正确。14.(2020湖南长沙长郡中学一联,23)如图为绿色植物体内与光合作用和呼吸作用有关的能量转化过程,图中①②③④表示生理过程,A、B、C、D表示不同物质,下列有关叙述不正确的是( )A.图中③进行的场所是叶绿体类囊体薄膜
B.洋葱鳞片叶外表皮细胞内能进行②、④过程C.通过①过程将物质A中的能量转移至物质B中D.为植物提供18O标记的O2,最先在物质C中出现18O答案 C 根据图示信息可知:③为光反应,①为暗反应,②为有氧呼吸第一、二阶段,④为有氧呼吸第三阶段。物质A、B、C、D分别为CO2、有机物、H2O、O2,所以选项A、B、D正确;通过暗反应将ATP中的能量转移到有机物中,C错误。二、不定项选择题15.(2020江苏扬州一模,21)如图表示豌豆叶肉细胞中,甲、乙两种细胞器的相关生理活动,下列相关叙述符合事实的是( )A.O2产生于甲细胞器的内膜,在乙细胞器的内膜被利用B.甲细胞器中将光能转变为化学能的色素位于类囊体薄膜上C.CO2可产生于乙细胞器的基质,在甲细胞器基质中被利用D.乙中ATP主要在其内膜上生成答案 BCD 分析题图,甲为叶绿体,乙为线粒体。O2产生于甲细胞器(叶绿体)内的类囊体薄膜上,在乙细胞器(线粒体)的内膜被利用,即参与有氧呼吸第三阶段,A错误;甲细胞器为叶绿体,其中将光能转变为化学能的色素位于类囊体薄膜上,B正确;CO2可产生于乙细胞器的基质(有氧呼吸第二阶段的场所),在甲细胞器基质(暗反应的场所)中被利用,C正确;乙为线粒体,其中ATP主要在其内膜上生成,即主要在有氧呼吸的第三阶段生成,D正确。16.(2020江苏南通、泰州等七市二模,21)如图表示蚕豆叶肉细胞叶绿体中部分代谢变化,其中M、N、X代表小分子物质,①、②、③代表生理过程。有关叙述正确的是( )A.组成M的化学元素来源于H2O和ADPB.物质X由磷酸基团、脱氧核糖和含N碱基组成C.完成过程①离不开生物膜,过程②、③在叶绿体基质中完成D.过程③的物质转化过程是CO2→C5→C3→C6H12O6答案 BC 分析题图可知:①为水的光解,②为DNA的合成过程,③为光合作用的暗反应过程;X为组成DNA的基本单位脱氧核苷酸,N为ATP,M为[H]和O2。[H]和O2中的元素来自水,A错误;物质X为脱氧核苷酸,是由磷酸基团、脱氧核糖和含N碱基组成的,B正确;过程①是水的光解,场所为叶绿体类囊体薄膜,过程②为DNA分子的复制,过程③为光合作用的暗反应过程,过程②、③在叶肉细胞叶绿体中的反应场所均为叶绿体基质,C正确;过程③(暗反应)物质转化过程是CO2→C3→C6H12O6,D错误。三、非选择题17.(2020广东五校联考,8)小球藻是一种单细胞的绿藻,为研究不同浓度的纳米银对小球藻光合作用和细胞呼吸的影响,研究人员用不同浓度的纳米银溶液培养小球藻,实验结果如表所示。已知酸、碱、重金属离子、高温等均会使蛋白质发生变性。请回答下列问题:纳米银浓度净光合速率细胞呼吸速率叶绿素a含
(mg·L-1)(μmolO2·m-2·s-1)(μmolO2·m-2·s-1)量(mg·g-1)0810.070120.20.038510.10.018100.50.0010.015(1)叶绿素a在小球藻细胞中分布在 。在测定叶绿素a含量时,首先要对小球藻细胞内的光合色素进行 ,再进行定量测定。 (2)在测定纳米银对小球藻细胞呼吸的影响时,应在 环境中进行实验。在10mg·L-1纳米银浓度条件下,小球藻的细胞呼吸速率几乎完全被抑制,其可能原因主要是纳米银 。 (3)将培养在1mg·L-1纳米银浓度条件下的小球藻置于0mg·L-1浓度条件下培养,小球藻净光合速率低于8μmolO2·m-2·s-1,根据上表从光反应的角度推测,主要的原因是 。 答案 (1)叶绿体的类囊体薄膜上 提取、分离 (2)黑暗 会抑制与小球藻细胞呼吸有关酶的活性 (3)纳米银抑制小球藻叶绿素a的合成,使叶绿素a含量下降,光反应速率下降解析 (1)小球藻属于真核生物,具有叶绿体。叶绿素a在小球藻细胞中分布在叶绿体的类囊体薄膜上。在测定叶绿素a含量时,首先要对小球藻细胞内的光合色素进行提取、分离,再进行定量测定。(2)为避免光合作用对细胞呼吸速率测定的影响,在测定纳米银对小球藻细胞呼吸的影响时,应在黑暗环境中进行实验。依据题干信息,酸、碱、重金属离子、高温等均会使蛋白质发生变性,故在10mg·L-1纳米银浓度条件下,小球藻的细胞呼吸速率几乎完全被抑制,其可能原因主要是纳米银中的银离子为重金属离子,会抑制与小球藻细胞呼吸有关酶的活性。(3)表中数据表明,随着培养液中纳米银溶液浓度降低,小球藻叶绿素a含量、细胞呼吸速率、净光合速率均上升;将培养在1mg·L-1纳米银浓度条件下的小球藻置于0mg·L-1浓度条件下培养,小球藻净光合速率低于8μmolO2·m-2·s-1,根据题表从光反应的角度推测,主要的原因是纳米银抑制小球藻叶绿素a的合成,使叶绿素a含量下降,光反应速率下降。18.(2020届广东惠州二调,30)某科研小组为研究弱光(50%与15%自然光)胁迫对“白沙1016”与“花育22号”两个品种的花生叶片RuBP羧化酶活性及叶绿体超微结构的影响进行了相关研究。测定数据如图表,回答下列问题:品种处理每个细胞的叶绿体数叶绿体长度叶绿体宽度每个叶绿体的基粒数基粒片层数白沙1016100%自然光14.55.62.436.63.650%自然光14.36.72.746.64.215%自然光11.85.63.326.42.2花育22号100%自然光15.95.12.837.62.350%自然光14.66.12.640.93.415%自然光12.26.32.431.75.1
(1)RuBP羧化酶是光合作用过程中催化CO2固定的关键酶,其活性的高低直接影响 (光反应/暗反应),据此推测RuBP羧化酶位于叶绿体的 中。叶绿体超微结构用 (光学显微镜/电子显微镜)观察。 (2)据表数据分析,中等强度的弱光(50%自然光)胁迫时,两个品种的花生适应弱光的机制是: 。 (3)间作套种是我国花生种植的方式之一。据图结果分析, (白沙1016/花育22号)最适合作为间作套种的品种,理由是: 。 答案 (1)暗反应 基质 电子显微镜(2)花生植株通过增加叶肉细胞中叶绿体的长度和宽度、叶绿体内形成更多的基粒和基粒片层数,加大对光能的吸收利用,从而适应弱光(3)花育22号 弱光下白沙1016叶片RuBP羧化酶活性下降明显,而花育22号叶片RuBP羧化酶活性下降不明显解析 (1)RuBP羧化酶是光合作用过程中催化CO2固定的关键酶,其活性的高低直接影响暗反应,据此推测RuBP羧化酶位于叶绿体的基质中。叶绿体超微结构应用电子显微镜观察。(2)据表数据分析,中等强度的弱光(50%自然光照)胁迫时,两个品种的花生适应弱光的机制是花生植株通过增加叶肉细胞中叶绿体的长度和宽度、叶绿体内形成更多的基粒和基粒片层数,加大对光能的吸收利用,从而适应弱光。(3)间作套种是我国花生种植的方式之一。据图结果分析,花育22号最适合作为间作套种的品种,原因是弱光下白沙1016叶片RuBP羧化酶活性下降明显,而花育22号叶片RuBP羧化酶活性下降不明显。19.(2020届百校联盟尖子生联考,35)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,保证卡尔文循环顺利进行,这种酶被形象地称为“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。回答下列相关问题:图1图2
(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,玉米光合作用速率不会明显下降甚至会提高,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15时相比,自然种植大棚内玉米植株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。 (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是 。 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”,在气孔因高温关闭时,维管束鞘细胞内维持较高浓度的CO2,且此时光照增强,NADPH和ATP生成增加(2)光照强度 降低 8(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)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甚至会提高,其原因是玉米叶肉细胞内有“CO2泵”,在气孔因高温关闭时,维管束鞘细胞内维持较高浓度的CO2,而此时环境中光照增强,则NADPH和ATP生成增加,从而使玉米光合作用速率提高。(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。从8时开始,人工一次性施加CO2的大棚内玉米CO2吸收速率高于自然种植的大棚内,说明人工施加CO2的最佳时间是8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)。
