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1、知識點5 光合作用 1.(2015·福建高考·T3)在光合作用中,RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3。為測定RuBP羧化酶的活性,某學習小組從菠菜葉中提取該酶,用其催化C5與14CO2的反應,并檢測產物14C3的放射性強度。下列分析錯誤的是(　　) A.菠菜葉肉細胞內RuBP羧化酶催化上述反應的場所是葉綠體基質 B.RuBP羧化酶催化的上述反應需要在無光條件下進行 C.測定RuBP羧化酶活性的過程中運用了同位素標記法 D.單位時間內14C3生成量越多說明RuBP羧化酶活性越高 【解題指南】(1)關鍵知識:同位素標記法的應用、暗反應進行的場所與條件、酶活性的檢測方

2、法。 (2)思維流程:同位素標記法 14CO2+C5214C3,檢測產物的放射性強度 【解析】選B。本題主要考查與光合作用過程中暗反應有關的實驗分析。A項中,菠菜葉肉細胞內RuBP羧化酶催化C5與14CO2的反應屬于光合作用過程的暗反應階段,反應場所是在葉綠體基質中,故正確。B項中,上述反應在有光、無光條件下都能進行,故錯誤。C項中,由題干中的信息“檢測產物14C3的放射性強度”可知,測定RuBP羧化酶活性的過程中運用了同位素標記法,故正確。D項中,由題干中的信息“RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3”可知,單位時間內14C3生成量越多,說明RuBP羧化酶活性越高,故正

3、確。 2.(2015·山東高考·T3)下列有關生物學實驗的敘述,正確的是(　　) A.葉綠體色素濾液細線浸入層析液,可導致濾紙條上色素帶重疊 B.低溫誘導大蒜根尖時間過短,可能導致難以觀察到染色體加倍的細胞 C.用顯微鏡觀察洋蔥根尖裝片時,需保持細胞活性以便觀察有絲分裂過程 D.將洋蔥表皮放入0.3 g/mL蔗糖溶液中,水分交換平衡后制成裝片觀察質壁分離過程 【解題指南】(1)題干關鍵詞:浸入層析液、時間過短、保持細胞活性、水分交換平衡。 (2)關鍵知識:觀察質壁分離過程、綠葉中色素的分離方法、觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂和低溫誘導植物染色體數目的變化。 【解析】選B。A項,

4、層析液是有機溶劑,葉綠素易溶于其中,葉綠體色素濾液細線浸入層析液,會導致色素溶解而無法進行分離,得不到色素帶,故錯誤。B項,低溫能抑制紡錘體的形成,適宜刺激會使部分細胞染色體數目加倍,若處理時間過短,染色體加倍的細胞過少,難以觀察到,故正確。C項,制作洋蔥根尖裝片的過程包括取材、解離、漂洗、染色、制片,解離過程中細胞被殺死,觀察到的是分別處于不同時期的不同細胞,而非一個細胞的連續(xù)分裂過程,故錯誤。D項,在觀察質壁分離實驗中,先制作洋蔥表皮的臨時裝片,再采用引流法使細胞浸潤在蔗糖溶液中,故錯誤。 3.(2015·重慶高考·T4)將如圖所示細胞置于密閉容器中培養(yǎng)。在不同光照強度下細胞內外的CO2

5、和O2濃度在短時間內發(fā)生了相應變化。下列敘述錯誤的是 (　　) A.黑暗條件下,①增大、④減小 B.光強低于光補償點時,①、③增大 C.光強等于光補償點時,②、③保持不變 D.光強等于光飽和點時,②減小、④增大 【解題指南】(1)題干關鍵詞:“密閉容器”“短時間內發(fā)生了相應變化”。 (2)思維流程:根據選項所給條件判斷細胞生理狀態(tài),即細胞呼吸大于光合作用、細胞呼吸等于光合作用、細胞呼吸小于光合作用→細胞對O2和CO2的利用和產生情況。 【解析】選B。本題考查光合作用和細胞呼吸過程中O2和CO2的產生和消耗情況。A項條件下只進行細胞呼吸,B項條件下細胞呼吸大于光合作用,表觀只

6、進行細胞呼吸,這兩項均消耗O2,產生CO2,則①②增大,③④減小,故A項敘述正確,B項敘述錯誤。C項條件下,細胞呼吸等于光合作用,O2和CO2產生、消耗動態(tài)平衡,②③保持不變,故該敘述正確。D項條件下,光合作用大于細胞呼吸,表觀只進行光合作用,①②減小、③④增大,故該敘述正確。 4.(2015·四川高考·T4)在適宜溫度和大氣CO2濃度條件下,測得某森林中林冠層四種主要喬木的幼苗葉片的生理指標(見下表)。下列分析正確的是(　　) 　　　　物種 指標 　　　　 馬尾松 苦櫧 石櫟 青岡 光補償點 (μmol·m-2·s-1) 140 66 37 22 光飽和點

7、 (μmol·m-2·s-1) 1 425 1 255 976 924 (光補償點:光合速率等于呼吸速率時的光強;光飽和點:達到最大光合速率所需的最小光強) A.光強大于140μmol·m-2·s-1,馬尾松幼苗葉肉細胞中產生的O2全部進入線粒體 B.光強小于1 255μmol·m-2·s-1,影響苦櫧幼苗光合速率的環(huán)境因素是CO2濃度 C.森林中生產者積累有機物的能量總和,即為輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 D.在群落演替過程中,隨著林冠密集程度增大青岡的種群密度將會增加 【解題指南】(1)題干關鍵詞:“適宜溫度”“大氣CO2濃度”“光補償點”“光飽和點”。 (2)題表信息:“

8、光補償點”“光飽和點”的含義。 【解析】選D。本題考查光合作用的影響因素。A項,光強大于140μmol·m-2·s-1,馬尾松幼苗葉肉細胞光合速率大于呼吸速率,產生的O2部分進入線粒體,其余釋放到細胞外,故錯誤。B項,題干條件“適宜溫度和大氣CO2濃度”, 1 255μmol·m-2·s-1是苦櫧的光飽和點,小于1 255μmol·m-2·s-1時影響苦櫧幼苗光合速率的環(huán)境因素是光照,故錯誤。C項,輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量=生產者積累有機物的能量總和+生產者的呼吸消耗,故錯誤。D項,相對其他植物,青岡的光補償點和光飽和點均較低,屬陰生植物,所以隨著林冠密集程度增大,更適宜其生存,故正確。

9、5.(2015·海南高考·T9)植物甲與植物乙的凈光合速率隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都來自太陽能 B.葉溫在36～50℃時,植物甲的凈光合速率比植物乙的高 C.葉溫為25℃時,植物甲的光合與呼吸作用強度的差值不同于植物乙的 D.葉溫為35℃時,甲、乙兩種植物的光合與呼吸作用強度的差值均為0 【解題指南】(1)題干關鍵信息:“凈光合速率”“隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢”。 (2)圖示信息:從曲線可看出兩種植物的凈光合速率隨溫度的變化先增后減,不同溫度下影響不同。 【解析】選D。本題考查溫度對光合作用的影響。

10、植物的光合作用所需要的能量來自太陽能,A項正確;由曲線可知在36～50℃時,植物甲的凈光合速率高于植物乙,B項正確;植物光合與呼吸作用強度的差值即凈光合速率,由曲線可知在葉溫為25℃時,植物甲的凈光合速率小于植物乙,C項正確;由曲線可知,葉溫為35℃時,甲、乙兩種植物的凈光合速率相等,但不為0,故D項錯誤。 6.(2015·海南高考·T24)將一株生長正常的某種植物置于密閉的玻璃容器內,在適宜條件下光照培養(yǎng)。從照光開始,凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0,之后保持不變。在上述整個時間段內,玻璃容器內CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢是(　　) A.降低至一定水平時再升高 B.

11、降低至一定水平時保持不變 C.持續(xù)保持相對穩(wěn)定狀態(tài) D.升高至一定水平時保持相對穩(wěn)定 【解題指南】(1)題干關鍵信息:“密閉的玻璃容器”“適宜條件下光照培養(yǎng)”“玻璃容器內CO2濃度”。 (2)關鍵知識:CO2濃度對光合作用的影響。 【解析】選B。本題考查CO2濃度對光合作用影響的有關知識。密閉容器內的植物在光照條件下既能進行光合作用也能進行有氧呼吸,植物凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率,凈光合速率只要大于0,則光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸釋放的CO2量;根據題意,從照光開始,凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0,之后保持不變,說明密閉容器內的CO2濃度

12、從光照開始就下降,當凈光合速率下降為0時,密閉容器內的CO2濃度停止下降,然后凈光合速率為0保持不變,密閉容器內的CO2濃度保持不變,所以B項正確,A、C、D項錯誤。 7.(2015·安徽高考·T2)如圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是(　　) A.CO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變?yōu)镃3中的化學能 B.CO2可直接被[H]還原,再經過一系列的變化形成糖類 C.被還原的C3在有關酶的催化作用下,可形成C5 D.光照強度由強變弱時,短時間內C5含量會升高 【解題指南】(1)關鍵知識:光反應過程與暗反應過程及反應條件。 (2)圖示信息:暗反應階段CO

13、2的固定過程、C3的還原過程。 (3)隱含信息:光反應階段為暗反應階段提供ATP和[H]。 【解析】選C。本題主要考查光合作用過程中光反應階段與暗反應階段相關物質的變化。在暗反應過程中,綠葉通過氣孔從外界吸收進來的CO2,不能直接被[H]還原,首先與葉綠體基質中C5結合生成C3,該過程叫CO2的固定,故A、B項錯誤。在有關酶的催化作用下,C3接受ATP水解釋放的能量并且被[H]還原,一些接受能量并被還原的C3經過一系列變化形成糖類,另一些接受能量并被還原的C3則經過一系列的化學變化,又形成C5,故C項正確。D項中,光照強度變弱,光反應速度減慢,[H]和ATP的產生量減少,使暗反應階段C3的

14、還原速度減慢,生成C5減少,而CO2的固定短時間內正常進行,消耗C5增多,導致C5含量減少,故D項錯誤。 8.(2015·江蘇高考·T21)為研究高光強對移栽幼苗光合色素的影響,某同學用乙醇提取葉綠體色素,用石油醚進行紙層析,下圖為濾紙層析的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是(多選)(　　) A.強光照導致了該植物葉綠素含量降低 B.類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照 C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光譜的吸收峰波長不同 D.畫濾液線時,濾液在點樣線上只能畫一次 【解題指南】(1)圖示信息:強光照后Ⅰ和Ⅱ色素帶變寬,而Ⅲ和Ⅳ色素帶變窄。 (2)隱含信息:Ⅰ和Ⅱ色素帶分

15、別是胡蘿卜素和葉黃素,而Ⅲ和Ⅳ色素帶分別是葉綠素a和葉綠素b。 【解析】選A、B、C。本題主要考查葉綠體中色素的提取與分離實驗。由圖示可知,強光照下,Ⅲ、Ⅳ表示的葉綠素色素帶變窄,說明葉綠素含量降低,故A項正確;類胡蘿卜素可保護葉綠素免受強光照降解,故B項正確;Ⅲ是葉綠素a,Ⅳ是葉綠素b,都主要吸收藍紫光和紅光,但吸收光譜的吸收峰波長不同,故C項正確;畫濾液線時,濾液在點樣線上畫2～3次,故D項錯誤。 9.(2015·全國卷Ⅰ·T29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響,科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、

16、適宜且穩(wěn)定,每組處理的總時間均為135s,處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下: A組:先光照后黑暗,時間各為67.5s;光合作用產物的相對含量為50%。 B組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時間各為7.5s;光合作用產物的相對含量為70%。 C組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時間各為3.75ms(毫秒);光合作用產物的相對含量為94%。 D組(對照組):光照時間為135s;光合作用產物的相對含量為100%。 回答下列問題: (1)單位光照時間內,C組植物合成有機物的量　　　(填“高于”、“等于”或“低于”)D組植

17、物合成有機物的量,依據是　　　　　　;C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要　　　　　　,這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的　　　　　　　。 (2)A、B、C三組處理相比,隨著　　　　　　　　　　　的增加,使光下產生的 　　　　　　　　　　　　能夠及時利用與及時再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。 【解題指南】(1)隱含信息:A、B、C三組處理相比,光照和黑暗交替頻率依次增加。 (2)關鍵知識:光合作用過程光反應和暗反應兩個階段的區(qū)別與聯(lián)系。 【解析】(1)在該實驗中,作為對照組的D組接受全光照135s,而C組實驗是光照和黑暗交替進行,其僅用了D組的一半時間的光照,但合成

18、的有機物的量是94%(D組為100%),故單位光照時間內,C組植物合成有機物的量高于D組植物合成有機物的量。C組光照時間的縮短,說明在光合作用過程中,暗反應不需要光照,而這個過程發(fā)生在葉綠體的基質中。 (2)光合作用過程有兩個階段:光反應階段和暗反應階段。光反應階段必須在光下進行,其將水分解,產生ATP和還原型輔酶Ⅱ([H])用于暗反應。A、B、C三組處理相比,隨著光照時間間隔的減少,光照頻率的增加,使光下產生的ATP和[H]能夠及時被利用與再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。 答案:(1)高于　C組只用了D組一半的光照時間,其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%(其他合理答案也可

19、)　光照　基質 (2)光照和黑暗交替頻率(其他合理答案也可)　ATP和還原型輔酶Ⅱ 10.(2015·山東高考·T26)油菜果實發(fā)育所需的有機物主要來源于果皮的光合作用。 (1)油菜果皮細胞內通過光合作用固定CO2的細胞器是　　　　 　　。光合作用產生的有機物主要以蔗糖的形式運輸至種子。種子細胞內的蔗糖濃度比細胞外高,說明種子細胞吸收蔗糖的跨(穿)膜運輸方式是　　　　 　　　。 (2)圖甲表示在適宜條件下油菜果實凈光合速率與呼吸速率的變化。分析可知,第24天的果實總光合速率　　　　　(填“大于”或“小于”)第12天的果實總光合速率。第36天后果皮逐漸變黃,原

20、因是葉綠素含量減少而　　　　　　 (填色素名稱)的含量基本不變。葉綠素含量減少使光反應變慢,導致光反應供給暗反應的　　　　　　　和　　　　　　　減少,光合速率降低。 (3)圖乙表示油菜種子中儲存有機物含量的變化。第36天,種子內含量最高的有機物可用　　　　　　　　染液檢測;據圖分析,在種子發(fā)育過程中該有機物由 　　　　　　　轉化而來。 【解題指南】(1)關鍵知識:物質轉化及有機物的檢測、物質跨(穿)膜運輸方式、光合作用和細胞呼吸。 (2)圖示信息:圖甲表示果實凈光合速率與呼吸速率的變化。 【解析】(1)光合作用的場所是葉綠體,所以通過光合作用固定CO2的細胞器是葉綠體。由題意可

21、知,種子細胞吸收蔗糖的方向是從低濃度到高濃度,運輸方式是主動運輸。 (2)總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,由題圖可知,第12天和第24天總光合速率分別大約為9.5和8.5。果皮變黃是因為葉綠素分解顯現(xiàn)出類胡蘿卜素(胡蘿卜素和葉黃素)的顏色。光反應為暗反應提供[H]和ATP,所以光反應減弱,光合速率降低。 (3)由圖乙可知,第36天,油菜種子中含量最高的有機物是脂肪,蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ染液可使脂肪呈現(xiàn)橘黃色或紅色;可溶性糖和淀粉與脂肪的含量變化呈負相關,且時間上具有一定同步性,故脂肪是由可溶性糖和淀粉轉化而來的。 答案:(1)葉綠體　主動運輸 (2)小于　類胡蘿卜素(或葉黃素和胡蘿卜素

22、) 　[H](或NADPH)　ATP(注:兩空可顛倒) (3)蘇丹Ⅲ(或蘇丹Ⅳ)　可溶性糖和淀粉 11.(2015·江蘇高考·T27)為了研究2個新育品種P1、P2幼苗的光合作用特性,研究人員分別測定了新育品種與原種(對照)葉片的凈光合速率、蛋白質含量和葉綠素含量,結果如下圖所示。請回答下列問題: (1)圖1的凈光合速率是采用葉齡一致的葉片,在　　　　　　　相同的實驗條件下,測得的單位時間、單位葉面積　　的釋放量。 (2)光合作用過程中,CO2與C5結合生成　　　　　,消耗的C5由　　　　　經過一系列反應再生。 (3)由圖可知,P1的葉片光合作用能力最強,推斷其主要原因

23、有:一方面是其葉綠素含量較高,可以產生更多的　　　　;另一方面是其蛋白質含量較高,含有更多的　　　　　。 (4)栽培以后,P2植株干重顯著大于對照,但籽實的產量并不高,最可能的生理原因是　　　　。 【解題指南】圖示信息:從圖1中看出,溫度影響凈光合速率;從圖2中看出,P1和P2的葉綠素和蛋白質含量高于對照組。 【解析】本題考查光合作用和呼吸作用的相關知識。(1)在光照強度、CO2濃度相同的實驗條件下,可采用葉齡一致的葉片,測得其單位時間、單位葉面積O2的釋放量或干物質的增加量來表示凈光合速率。(2)暗反應過程中CO2與C5結合生成C3,C3經過還原一部分形成葡萄糖,一部分形成C5。(3)

24、P1的葉片光合作用能力最強,主要原因是其葉綠素含量較高,光反應強烈,形成比較多的ATP和[H]用于暗反應;蛋白質含量高,說明參與光合作用的酶含量高,這兩點都利于暗反應的進行。(4)P2植株干重顯著大于對照,籽實產量不高,最可能的生理原因是光合作用產物更多地積累在莖稈等營養(yǎng)器官中,向籽實運輸的少。 答案:(1)光照強度、CO2濃度　O2　(2)C3　C3 (3)[H]和ATP　參與光合作用的酶 (4)P2光合作用能力強,但向籽實運輸的光合產物少 12.(2015·浙江高考·T30)某植物葉肉細胞光合作用的碳反應、蔗糖與淀粉合成代謝途徑如圖所示。圖中葉綠體內膜上的磷酸轉運器轉運出1分子

25、三碳糖磷酸的同時轉運進1分子Pi(無機磷酸)。 請回答: (1)磷除了是光合作用相關產物的組分外,也是葉綠體內核酸和　　　　　　　 的組分。 (2)卡爾文循環(huán)中3-磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的還原反應屬于　　　　　　　　　　。 (3)若蔗糖合成或輸出受阻,則進入葉綠體的　　　　數量減少,使三碳糖磷酸大量積累于　　　　中,也導致了光反應中合成的　　　　數量下降,卡爾文循環(huán)減速。上述這種三碳糖磷酸對卡爾文循環(huán)的調節(jié)屬于　　　。此時過多的三碳糖磷酸將用于　　　　,以維持卡爾文循環(huán)運行。 【解題指南】(1)圖示信息:卡爾文循環(huán)產生三碳糖磷酸,又被轉運到葉綠體外,三碳糖磷酸產生蔗糖

26、并提供Pi。 (2)隱含信息:光反應過程利用Pi合成ATP,卡爾文循環(huán)需要ATP,三碳糖磷酸起到負反饋調節(jié)作用。 【解析】(1)磷是光合作用相關產物的組分,同時還是葉綠體內部核酸以及多種膜中磷脂的組分。 (2)卡爾文循環(huán)中3-磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的還原反應消耗光反應產生的ATP,因而屬于吸能反應。 (3)由題圖可知,若蔗糖合成或輸出受阻,則同時產生的Pi有所積累,導致進入葉綠體中的Pi數量大幅減少。此時三碳糖磷酸大量積累在葉綠體基質中,由于光反應中Pi的利用減少,導致光反應中合成ATP的數量下降,使卡爾文循環(huán)減速。上述三碳糖磷酸對卡爾文循環(huán)存在負反饋調節(jié)機制,如三碳糖磷酸含量過多,也可參與淀粉的合成,以維持卡爾文循環(huán)的正常進行。 答案:(1)磷脂　(2)吸能反應 (3)Pi　葉綠體基質　ATP　負反饋調節(jié)　淀粉合成 12