专题06光合作用（答案解析）_生物真题汇总_√近三年（2023-2025）高考生物真题分专项精编_答案解析

专题06 光合作用 1．【答案】D 【解析】【解答】A、高温条件下呼吸酶活性增强，呼吸作用增强，消耗大量养分，A正确； B、高温条件下光合有关酶活性减弱，气孔部分关闭二氧化碳来源减少，光合作用强度减弱， 有机物合成减少，B正确； C、高温使作物蒸腾作用增强，散失水分增加，植物易失水发生萎蔫，C正确； D、高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 故答案为：D。 【分析】温度一般是通过影响酶的活性从而影响生物体的生命活动。呼吸作用有关酶的最适温 度一般高于光合有用相关酶的最适温度。高温状态下，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温 度的升高而增强。 2．【答案】B 【解析】【解答】A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，色素包括叶 绿素和类胡萝卜素，A不符合题意； B、若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但由于色素含量较多，滤纸条上形成的色 素带较宽，则可能会出现色素带重叠的现象，B符合题意； C、该实验中色素利用无水乙醇进行提取，同时使用纸层析法进行分离，可根据滤纸条上呈现 的色素带宽窄来比较各种色素的相对含量，但并不能测定绿叶中各种色素的具体含量，C不符 合题意； D、花青素在液泡中，易溶于水，但不易溶于有机溶剂，纸层析法对色素进行分离的原理是叶 绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，扩散速度 越快，说明其溶解度越大，就会出现在滤纸条的最上方，所以花青素相较于光合色素，在层析 液中的溶解度最小，所以与花青素对应的色素带会出现在叶绿素b的下方，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】提取和分离叶绿体色素实验步骤 ①提取：叶绿体中的色素不溶于水，溶于有机溶剂，因此一般用无水乙醇进行提取，如果没有 无水乙醇，也可以用95%的乙醇代替，但需要加入适量的无水碳酸钠排除水分； ②分离：一般采用纸层析法对色素进行分离，原理是叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同， 色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，扩散速度越快，说明其溶解度越大，就会出现在滤 纸条的最上方。③在对新鲜绿叶研磨的过程中，通常需要加入二氧化硅，使其充分研磨；加入碳酸钙，防止色 素被破坏。 【答案】3．A 4．C 5．A 【解析】【分析】（1）一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解 后再利用，这就是细胞自噬。处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所 需的物质和能量：在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损 或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。 （2）溶酶体中含有多种水解酶，能够分解很多种物质以及衰老、损伤的细胞器，清除侵入细胞 的病毒或病菌，被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化系统”。 3．结合题干信息可知，某种抗生素对细菌核糖体有损伤作用，而真核生物的线粒体、叶绿体同 样含有核糖体，这类核糖体与原核生物核糖体较为相似，由此推测抗生素大量摄入会危害人体， 其最有可能危害人类细胞线粒体内核糖体，A正确，B、C、D错误。 故答案为：A。 4．A、叶绿体基质中也能分解ATP，线粒体基质中也能合成ATP，A错误； B、结合题干信息可知，内质网和高尔基体在细胞分裂前期会破裂成较小的结构，所以细胞分 裂中期不能观察到高尔基体，B错误； C、叶绿体和线粒体内含有基因，这些基因也能通过转录和翻译进行表达，进而指导蛋白质合 成，所以 叶绿体和线粒体内基因表达都遵循中心法则，C正确； D、结合题干信息可知，植物细胞前质体可在光照诱导下变为叶绿体，但不能说明植物细胞叶 绿体均由前质体产生，D错误。 故答案为：C。 5．A、溶酶体内的蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的，不是游离的核糖体合成的，A 错误； B、溶酶体分解衰老、损伤的细胞器的产物，其中对细胞有利的物质可以被再次利用，对细胞 有害的物质要排出体外，B正确； C、溶酶体能够分解损伤、异常的细胞器，若溶酶体功能异常，细胞内可能积累异常线粒体，C 正确； D、结合题干信息可知，溶酶体内是酸性环境，溶酶体水解酶进入细胞质基质后，pH会发生改 变，进而使水解酶活性降低，D正确。 故答案为：A。6．【答案】B 【解析】【解答】A、结合题图可知，HCO -进入细胞质基质需要膜上的蛋白质协助，同时需要 3 线粒体产生的ATP提供能量，由此推断HCO -进入细胞质基质的方式是主动运输，A正确； 3 B、结合题图可知，HCO -由细胞质基质进入叶绿体基质需要叶绿体膜上的蛋白质协助，同时需 3 要线粒体产生的ATP题供能量，由此推断HCO -进入细胞质基质的方式是主动运输，而通道蛋 3 白只能参与协助扩散，所以HCO -进入叶绿体基质不是通过通道蛋白，B错误； 3 C、结合题图可知，光反应中水的光解产生的H+促进HCO -进入类囊体中，C正确； 3 D、结合题图可知，光反应中水的光解会产生物质X，而物质X会进入线粒体，由此确定物质 X是O。O2能够促进线粒体进行有氧呼吸，产生更多的ATP，利于HCO -进入叶绿体基质，产 2 3 生CO ，所以说 光反应生成的物质X保障了暗反应的CO 供应，D正确。 2 2 故答案为：B。 【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。（1）光反应阶段：①场所：叶绿体类囊体的 薄膜。②过程：叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放 出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。在有关酶的催化作 用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。③能量变化：光能转变为活跃的化学能。（2） 暗反应阶段：①场所：叶绿体基质。②过程：在酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形 成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并 且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转 化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。③ 能量变化：活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。 7．【答案】C 【解析】【解答】A、由题意可知LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，当叶肉细胞 内LHC蛋白激酶活性下降时，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正 确； B、叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg，Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体上叶绿素含量 减少，影响对光能的捕获，B正确； C、由题图可知：弱光下通过LHCⅡ与PSⅡ结合以增强对光能的捕获，C错误； D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，属于光合作用光反应过程，水的光解产生H+、电子 和O，D正确。 2 故答案为：C。 【分析】（1）由题图可知，强光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，减弱对光能的 捕获；弱光下LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ结合，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强 。（2）光合作用光反应阶段：①场所：叶绿体类囊体的薄膜。②过程：叶绿体中光合色素吸收的 光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合， 形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成 ATP。③能量变化：光能转变为活跃的化学能。 8．【答案】A 【解析】【解答】A、措施②春花处理，利用低温诱导花芽的形成，措施④利用光周期处理，反 映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确； B、措施③风干储藏，减少作物细胞中的自由水含量，降低呼吸作用，减少有机无消耗，措施 ⑤合理密植，能提高作物光合作用强度，增加有机物积累，B错误； C、措施②春花处理，利用低温诱导花芽的形成，与光合作用无关，措施⑤合理密植，能提高 作物光合作用强度，措施⑥间作种植，利用不同作物光合作用，充分利用阳光进行光合作用， 增加作物产量，C错误； D、措施①利用低温降低酶活性，降低呼吸作用减少有机物消耗，果蔬、鲜花的保鲜要在低温、 低氧、适宜湿度的条件下保存，措施③风干储藏，减少作物细胞中的自由水含量，降低呼吸作 用，减少有机无消耗，措施④利用光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，与呼吸作 用无关，D错误。 故答案为：A。 【分析】1、细胞呼吸原理的应用： （1）种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。 （2）利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。 （3）利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。 （4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。 （5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风。 （6）提倡慢跑等有氧运动，是不致因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸， 引起肌肉酸胀乏力。（7）粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。 （8）果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。 2、提高农作物的光能的利用率的方法有： （1）延长光合作用的时间； （2）增加光合作用的面积（合理密植，间作套种）； （3）光照强弱的控制； （4）必需矿质元素的供应； （5）CO 的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）。 29．【答案】C 10．【答案】C 11．【答案】B 【解析】【解答】A、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所， 能够吸收光能，将水和二氧化 碳其他转化成有机物，释放大量的氧气，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”， 但不是苹果细胞中可溶性糖储存的主要场所，A不符合题意； B、液泡是植物细胞中的重要细胞器，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等，是苹 果细胞中的可溶性糖储存的主要场所，B符合题意； C、内质网不是苹果细胞中可溶性糖储存的主要场所，因为内质网是真核细胞中蛋白质等大分 子物质的合成、加工场所和运输通道，C不符合题意； D、溶酶体主要分布在动物细胞中，含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀 死侵入细胞的病毒或病菌，而且苹果是高等植物，因此，溶酶体不是苹果细胞中可溶性糖储存 的主要场所，D不符合题意。 故选B。 【分析】细胞器的比较： 细胞器 主要分布 形态结构 功 能 双层膜结构 有氧呼吸的主要场所，细胞的“动力车 线粒体 动植物细胞 间” 植物细胞进行光合作用的场所；植物细 植物叶肉细胞 叶绿体 双层膜结构 胞的“养料制造车间”和“能量转换 站” 动植物细胞 细胞内蛋白质的合成和加工，以及脂质 内质网 单层膜形成的网状结构 合成的“车间” 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类 高尔 动植物细胞 和包装的“车间”及“发送站”（动物 单层膜构成的囊状结构 基体 细胞高尔基体与分泌有关；植物则参与 细胞壁形成） 动植物细胞 无膜结构，有的附着在 合成蛋白质的场所，“生产蛋白质的机 核糖体 内质网上，有的游离在 器” 细胞质中． “消化车间”，内含多种水解酶，能分 动物细胞 溶酶体 单层膜形成的泡状结构 解衰老、损伤的细胞器，吞噬并且杀死 侵入细胞的病毒和细菌。 单层膜形成的泡状结 成熟植物细胞 构；内含细胞液（有机 调节植物细胞内的环境，充盈的液泡使 液泡 酸、糖类、无机盐、色 植物细胞保持坚挺 素和蛋白质等）无膜结构；由两个互相 动物或某些低 与细胞的有丝分裂有关 中心体 垂直的中心粒及其周围 等植物细胞 物质组成 12．【答案】C 【解析】【解答】A、种子萌发时，细胞新陈代谢加快，细胞内自由水所占的比例升高，A正确； B、水可以通过自由扩散方式进入细胞，也可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，B正确； C、有氧呼吸过程中，丙酮酸是第一阶段生成的，该阶段没有水的参与，水直接参与的是第二 阶段，C错误； D、光合作用中，水的光解发生在光反应阶段，该阶段的场所是类囊体薄膜，因此水的光解发 生在类囊体薄膜上，D正确。 故答案为：C。 【分析】 自由扩散、协助扩散、主动运输： 自由扩散 协助扩散 主动运输 运输方向 顺相对含量梯度 顺相对含量梯度 能逆相对含量梯度 能量 不消耗 不消耗 消耗 载体 不需要 需要 需要 影响因素 浓度差 浓度差、载体 载体、能量 离子进入细胞 水、O 等气体、甘油等脂溶性 血浆中葡萄糖进入红细 举例 2 氨基酸、葡萄糖被上皮细胞 物质 胞 吸收 13．【答案】B 【解析】【解答】A、细胞失水过程中，水从细胞液流出，使细胞液水分减少，细胞液浓度增大， A不符合题意； B、干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单 糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓 度高，B符合题意； C、失水条件下，由于原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性，故出现质壁分离。依题意，内部薄 壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，故质壁分离的现象不如外层细胞明显， 失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离，C不符合题意； D、干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞将光合 产物转移到内部薄壁细胞，可促进外层细胞的光合作用，故有利于外层细胞的光合作用，D不 符合题意。 故答案为：B。【分析】（1）成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层， 所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞 质称为原生质层。原生质层有选择透过性，相当于一层半透膜，植物细胞也能通过原生质发生 吸水或失水现象。 （2）质壁分离的条件：具有大液泡；具有细胞壁。质壁分离产生的内因：原生质层伸缩性大于 细胞壁伸缩性；质壁分离产生的外因：外界溶液浓度>细胞液浓度。 14．【答案】B 【解析】【解答】A、已知黑暗中大豆叶片气孔关闭，A组不处理，气孔关闭；B组用壳梭孢素 处理，气孔充分开放。0min时，B组因气孔开放，胞间CO 浓度高于A组，气孔关闭，胞间 2 CO 浓度低，A不符合题意； 2 B、30min时，B组光合速率大于A组。光合速率大意味着光反应产生的ATP和[H]多，暗反应 中C 的还原速率快，同时因气孔开放，CO 供应充足，C 生成速率也快，所以B组叶绿体中C 3 2 3 3 生成和还原速率均大于A组，B符合题意； C、30min时，A组光合速率不再随光照时间延长而增加，且其气孔关闭，CO 供应不足，所以 2 限制A组光合速率的主要因素是CO 浓度（或气孔开放程度），而非光照时间，C不符合题意； 2 D、光诱导期是光合速率从黑暗到光照下的增高过程。从图中看，B组光合速率达到稳定高水平 的时间更短，说明B组叶片光合作用的光诱导期更短，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段。在光反应中，叶绿体通过类囊体膜上 的色素系统从太阳光中捕获能量，裂解水，生成高能化合物ATP和NADPH，同时释放氧气； NADPH和ATP携带能量参与叶绿体基质中的碳反应（卡尔文循环），最终将二氧化碳合成为 糖分子，并将能量储存到糖分子中。 15．【答案】A 【解析】【解答】AD、氧气释放速率可以表示净光合速率，由图可知，当达到X对应的光照强 度时，氧气的释放速率不会再随光照强度的变化而变化，所以移动冷光源缩短与叶片的距离达 到使光照强度增大的效果，但这并不会增强氧气释放速率，CO 是光合作用原料，增加叶片周 2 围环境CO 浓度可增强光合作用，从而提高氧气释放速率，A正确，D错误； 2 B、酶活性受温度影响，降低温度会使得与光合作用有关的酶活性降低，从而使光合作用减弱， 会降低氧气释放速率，B错误； C、给光源加滤光片改变光的颜色，降低照射到植物上的光照强度，从而使光合作用减弱，氧 气释放速率降低，例如将蓝紫光改变为绿光会降低光合速率，C错误。 故选A。【分析】环境因素会影响植物的光合作用，如光照会影响光反应，进而影响净光合速率；二氧 化碳浓度会影响暗反应，进而影响净光合速率；温度会影响光合作用有关酶活性，进而影响净 光合速率等。 16．【答案】D 17．【答案】D 【解析】【解答】A、提取色素时，叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素，A正确； B、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，溶解 度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，分离提取液中的光合色素可采用纸层析法，B正确； C、叶绿素和类胡萝卜素颜色不同，光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，C正确； D、叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，为了排除 类胡萝卜素的干扰，测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，D错误。 故答案为：D。 【分析】 (1)实验原理 (2)实验步骤 提取和分离叶绿体色素的关键：①叶片要新鲜、浓绿；②研磨要迅速、充分；③滤液收集后， 要及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤液挥发。分离叶绿体色素的关键是：一是滤液细线要细且 直，而且要重复划几次；二是层析液不能没及滤液线。 18．【答案】C 【解析】【解答】A、由表中数据分析可知，三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处 理有利于诱导植物甲提前开花，但在三组中产量最低，A错误； B、由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光 照处理中的黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花 的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B 错误； C、由表中信息可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组 光照处理，鲜花累计平均产量最高，说明植物甲的花产量最高，综合考虑花的产量和品质，应 该选择第②组处理，C正确； D、由表中数据分析可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不 是最高，说明植物甲花的产量不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关， D错误。故答案为：C。 【分析】影响光合作用的环境因素：（1）温度对光合作用的影响 ：在最适温度下酶的活性最 强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高 于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一 定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光 合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照 强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中 的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还 能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。 19．【答案】D 【解析】【解答】A、叶绿素的组成元素包括C、H、O、N、Mg，所以氮元素和镁元素是构成 叶绿素分子的重要元素，A正确； B、叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素，存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确； C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确； D、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，距离滤液细线 越远，D错误。 故答案为：D。 【分析】1、叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，但对其他光也有吸收， 只是吸收量少。 2、不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶 解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，因而可用层析液将不同色素分离。从色素带 的位置可知色素在层析夜中溶解度大小依次是：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素 a >叶绿素 b。 20．【答案】C 【解析】【解答】A、低光强下，CO 吸收速率随叶温升高而下降的原因是此时叶温不断升高， 2 呼吸速率加快，产生更多CO 需要从外界吸收的CO 减少，A正确； 2， 2 B、在高光强下，M点左侧CO 吸收速率升高主要原因是在一定温度范围内，随温度不断升高， 2 光合酶的活性增强，B正确； C、CP点时CO 吸收速率为零，此时呼吸速率等于光合速率，此时植物可以进行光合作用，C 2 错误； D、图中M点处CO 吸收速率最大，即净光合速率最大，真光合速率与呼吸速率的差值最大， 2 D正确。故答案为：C。 【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO 吸收速率。以CO 吸收速率表示净 2 2 光合速率，净光合速率=真光合速率-呼吸速率。 21．【答案】C 22．【答案】A 23．【答案】D 24．【答案】B 【解析】【解答】A、色素的分离（纸层析法）需要干燥的滤纸，否则水分会影响色素的扩散速 度，导致分离效果不佳，A正确； B、烘干绿叶会导致色素（如叶绿素）受热分解，降低提取效率，实验过程中，通常使用新鲜 绿叶（或冷冻保存的绿叶），加入无水乙醇或丙酮研磨提取色素，无需烘干，B错误； C、重复画线是为了增加色素量，使层析结果更清晰，若前一次滤液未干就重复画线，会导致 色素扩散过宽，影响分离效果，因此重复画线前需等待滤液细线干燥，C正确； D、95%乙醇含有水分，会影响色素提取效率，但加入无水碳酸钠可吸收水分，提高乙醇纯度， 使其接近无水乙醇的效果，D正确。 故选B。 【分析】“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理： 1、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。 2、绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩 散而分开。 25．【答案】C 【解析】【解答】A、用打孔器打出叶圆片时，大的叶脉中基本无色素，为保证叶圆片相对一致 应避开大的叶脉，A不符合题意； B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，距离不同光照强度不同，从而进行对比实 验，B不符合题意； C、用化学传感器监测光照时O 浓度变化，只能检测到净光合作用强度，实际光合作用强度=净 2 光合作用强度+呼吸作用强度，C符合题意； D、同一烧杯中叶圆片位置不同，接受的光照强度可能不同，所以浮起的快慢不同，D不符合题 意。 故答案为：C。 【分析】（1）除了作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验，对照实验一般要设置对照组和实验组。 （2）光合作用是植物细胞叶绿体将太阳能转换成化学能、将二氧化碳和水转变为糖和氧气的过 程。 26．【答案】A 【解析】【解答】A、高尔基体在分泌蛋白的加工和运输过程中发挥重要作用。高尔基体膜上分 布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工，如进行糖基化等，A符合题意； B、将氨基酸结合到特定tRNA的3'端的过程发生在细胞质基质中，由氨酰-tRNA合成酶催化， 而不是在核糖体中，核糖体是将tRNA携带的氨基酸通过肽键连接形成多肽链的场所，B不符 合题意； C、溶酶体内含有多种水解酶，不仅能消化衰老、损伤的细胞组分，还能吞噬并杀死侵入细胞 的病毒或细菌等，C不符合题意； D、叶绿体中的ATP合成酶位于类囊体薄膜上，可将光能转化为ATP中的化学能，但不是直接 转化，而是在光反应过程中，光能先转化为电能，再转化为ATP中的化学能，D不符合题意。 故答案为：A。 【分析】（1）高尔基体：由数层扁平囊和泡状结构组成，常与内质网密切联系，与物质的储存、 加工、转运和分泌相关。 （2）核糖体：由RNA和蛋白质构成的微小颗粒，游离在细胞质基质中或附着在内质网上，是 合成蛋白质的场所。 （3）溶酶体：由膜围成的小球体，含有多种水解酶，可消化进入细胞内的异物及衰老无用的细 胞器碎片。 （4）叶绿体：由双层膜包被，含少量DNA，内有类囊体，是进行光合作用的场所。 27．【答案】C 【解析】【解答】A、观察叶绿体的形态和分布，先用低倍镜找到叶绿体，将其移至视野中央， 再换用高倍镜进行观察，A不符合题意； B、用斐林试剂检测还原糖时，反应需要在水浴加热的条件下才能产生砖红色沉淀，B不符合题 意； C、将染色后的洋葱根尖置于载玻片上，滴加清水并盖上盖玻片后，还需要进行压片等操作， 使细胞分散开，才能观察染色体，C符合题意； D、分离菠菜叶中的色素时，由于层析液有挥发性，且可能对人体有害，所以需在通风好的条 件下进行，D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】（1）叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。 （2）糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。 （3）观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中，制片流程为：解离→漂洗→染色→制片。 （4）绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度 高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的 扩散而分开。 28．【答案】D 【解析】【解答】A、载体蛋白运输物质时，需要与被运输的物质结合，ATP、ADP和Pi通过 NTT时，需要与NTT结合，A不符合题意； B、由题干可知，ATP、ADP和Pi是顺浓度梯度运输的，而主动运输是逆浓度梯度运输，所以 NTT转运ATP、ADP和Pi的方式不是主动运输，而是协助扩散，B不符合题意； C、黑暗条件下，叶绿体不能进行光合作用产生ATP，图中进入叶绿体基质的ATP来自细胞质 基质中细胞呼吸产生的ATP，而不是线粒体产生的，细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行也 可产生ATP，C不符合题意； D、光照充足时，叶绿体通过光反应产生ATP，能满足叶绿体基质中代谢对ATP的需求，就不 需要从细胞质基质中运入ATP，同时也不需要运出ADP来合成ATP，所以NTT运出ADP的数 量会减少甚至停止，D符合题意。 故答案为：D。 【分析】（1）ATP是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它与ADP的相互转化实现储能和放能， 从而保证细胞各项生命活动的能量供应。生成ATP的途径主要有两条：一条是植物体内含有叶 绿体的细胞，在光合作用的光反应阶段生成ATP；另一条是所有活细胞都能通过细胞呼吸生成 ATP。 （2）光合作用是植物细胞叶绿体将太阳能转换成化学能、将二氧化碳和水转变为糖和氧气的过 程。 （3）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能 量并生成ATP的过程。 29．【答案】（1）拟南芥种类、光照强度；CO 浓度、温度 2 （2）不能；强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复 合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PS Ⅱ进行修复，故不能确定强光照射下 突变体与野生型的PS Ⅱ活性强弱 （3）.少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PS II的损伤 【解析】【解答】（1）分析题意可知，该实验探究了拟南芥的野生型和H基因缺失突变体在不同强度光照下的NPQ强度，实验中自变量为拟南芥的种类和光照强度两个。此外，无关变量中 温度和CO 浓度是影响光合作用强度的两个重要因素。 2 故答案为：拟南芥种类、光照强度；CO 浓度、温度。 2 （2）本实验中的因变量为NPQ/相对值，由图可知，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型 的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤，但是野生型野生型含有H蛋白，可以 修复损伤的PSⅡ，因此不能判断野生型和突变体中PSⅡ活性的强弱。 故答案为：不能；强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对 PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PS Ⅱ进行修复，故不能确定强光 照射下突变体与野生型的PS Ⅱ活性强弱。 （3）由题意可知，强光照射下突变体体内的NPQ/相对值高，能将过剩的光能耗散，使流向光 合作用的能量减少。突变体的NPQ强度大，可以将过剩的光能耗散，减少强光对PSII的损伤， 该作用超过了野生型H蛋白对PSⅡ的修复作用，使得突变体的PSⅡ活性高于野生型，为暗反应 提供较多的NADPH和ATP，故突变体的暗反应强度高于野生型。 故答案为：少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PS II的损伤。 【分析】 光合作用的反应阶段： ①光反应阶段：场所是类囊体薄膜 a．水的光解：2HO 4[H]+O 2 2 b．ATP的生成：ADP+Pi ATP ②暗反应阶段：场所是叶绿体基质 a．CO 的固定：CO +C 2C 2 2 5 3 b．C 的还原：2C （CH O）+C+HO 3 3 2 5 2 光反应与暗反应的联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和 NADP+。 30．【答案】（1）能量；渗透（2）与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光， A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；红光：蓝光=3：2；当光质 配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C 组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组 （红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多 （3）在25℃时提高CO 浓度光合速率增加幅度最高；升高温度；减少环境污染，实现能量多 2 级利用和物质循环再生 【解析】【解答】（1）光合作能的能量来源为太阳能，光不仅是光合作用的能量来源，还参与 影响植物的形态建成。植物的根尖成熟区细胞含有中央大液泡，可通过渗透作用吸水或失水。 故答案为：能量；渗透。 （2）叶肉细胞中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、 B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），四组实验中，A、B、C组的宏光和蓝 光被色素吸收的更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。分析图 乙可知，红蓝光配比为红光：蓝光=3：2时，幼苗体内色素含量和氮含量比配比为红光：蓝光 =3：2和光：蓝光=2：1高，更有利于光合作用的进行，净光合速率大，有机物积累多，生菜的 产量高。 故答案为：与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫 光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；红光：蓝光=3：2；当 光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1： 2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于 A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物 更多。 （3）分析图丙可知，与大气CO 相比在，在25℃时，高浓度CO 的光合速率增加幅度最大， 2 2 故在25℃时，提高CO 浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬季温度较低，除了燃烧沼气以 2 提高CO 浓度提高光合速率以外，还可以通过提高温度，增加酶的活性来提高光合速率，这样 2 可以减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。 故答案为：在25℃时提高CO 浓度光合速率增加幅度最高；升高温度；减少环境污染，实现能 2 量多级利用和物质循环再生。 【分析】1、绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够 吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。 2、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光 合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围 内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用 强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的 增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素 包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化 光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应 物，水的含量影响光合作用，水影响气孔的开关，从而影响CO 的供应。（6）矿质元素：叶绿 2 素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响 光合作用。 31．【答案】（1）④；②④；钾离子和Mal （2）①②④；丙酮酸；NADH （3）氢离子电化学势能 （4）吸水 （5）A；B；D 【解析】【解答】（1）NADPH是光反应产生的，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，图中 ④是叶绿体；CO 固定产物的还原属于暗反应，暗反应的发生场所是叶绿体基质，同样对应图 2 中的④。保卫细胞细胞液渗透压升高，该细胞吸水后会导致气孔打开，即气孔开闭与液泡内的 渗透压大小有关，由图可知，钾离子和Mal会进入液泡，从而影响细胞液渗透压，最终引起气 孔的开闭状况，所以液泡中与气孔开闭相关的主要成分有HO、钾离子和Mal。 2 （2）ATP是由细胞有氧呼吸三个阶段或无氧呼吸第一阶段或光反应产生的，有氧呼吸和无氧呼 吸的第一阶段发生在细胞质基质，对应图中的①，有氧呼吸的第二、三阶段发生在线粒体，对 应图中的②，光反应的发生场所是叶绿体的类囊体薄膜，对应图中的④；由图可知，PEP是磷 酸烯醇式丙酮酸，该物质会转化为丙酮酸后进入线粒体后经过TCA循环产生NADH，NADH通 过电子传递链氧化产生ATP。 （3）蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，使ATP中的能量转化为保卫细胞的细 胞膜内外的氢离子电化学势能，后者被释放出来后可以驱动细胞吸收K+等离子。 （4）细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，Mal进入液泡后， 使细胞液中的渗透压升高，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。 （5）由图可知，黑暗结束后，突变体ntt1内的淀粉粒面积远小于野生型WT，说明淀粉大量合 成需要依赖呼吸作用提供ATP，A符合题意；光照2h后，气孔张开，此时淀粉粒面积小于黑暗 结束时的淀粉粒面积，说明光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B符合题意；由 图可知，无论光照多久时间，突变体ntt1内的淀粉粒面积几乎没有改变，说明光照条件下突变体ntt1几乎不能合成淀粉粒，但不能说明几乎不能进行光合作用，因为光合作用产物还可能是 除淀粉以外的糖类，C不符合题意；由图可知，光照8h后，野生型WT内淀粉粒面积较大，所 以长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉，D符合题意。 故答案为：ABD。 【分析】1、分析图解：①是细胞质基质，②是线粒体，③是细胞液，④是叶绿体。 2、植物光合作用分为光反应和暗反应，光反应在类囊体薄膜上进行，主要进行水的光解产生氧 气、电子和H+，以及NADPH和ATP的合成；暗反应在叶绿体基质中进行，主要是发生二氧化 碳的固定和三碳化合物的还原，最终产生有机物供植物利用。 32．【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】【解答】（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叶绿素 （或叶绿素a和叶绿素b）；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，依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，叶绿素位于第一和 二条。 （2）由图可知，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，所以三种补光 光源中最佳的是红光＋蓝光，由图可知，在红光＋蓝光光源组中补光时间为6小时/天时，平均 花朵数最多，所以该光源的最佳补光时间是6小时/天。 （3）根据题意可知，自变量是三种不同光照强度的白色光源，其它无关变量应保持相同且适宜， 因变量为火龙果产量，可用平均花朵数体现，白色光源含有红光和蓝光，由（2）可知，红光＋ 蓝光光源组的最佳补光时间是6小时/天，所以实验方案如下：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。 【分析】分析图解：不同的补光时间条件下，平均花朵数由多到少依次是红光＋蓝光光源组、 红光组、蓝光组，所以可推知，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，图中显示，在补光时间 为6小时/天时，平均花朵数最多，所以红光＋蓝光最佳补光时间是6小时/天。 33．【答案】（1）光合；脂肪酸 （2）长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸 （3）②④①③ （4）叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋 白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡。【解析】【解答】（1）叶绿体是光合作用的场所，通过光合作用将CO 转化为糖。因M基因编 2 码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶，所以可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。 故填：光合；脂肪酸。 （2）M基因突变为m后，在长时间光照条件下，促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低， pMDH酶催化B酸转化为A酸，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 故填：长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸。 （3）分析题干内容可知，科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路为：用诱变 剂处理突变体m，并筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株，通过对所获一系列突变体的详细 解析确定相应蛋白的细胞定位和功能并鉴定相关基因，因此正确顺序为②④①③。 故填：②④①③。 （4）据图分析可知：叶绿体中B酸反应产生的A酸通过载体蛋白运入线粒体，发生反应后又 产生B酸；线粒体产生的B酸，又通过载体蛋白运回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平 衡。 故填：叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋 白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡。 【分析】本实验目的为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，实验思路为用诱变剂处理突变体 m，并筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株，通过对所获一系列突变体的详细解析确定相应 蛋白的细胞定位和功能。由此揭示出一条活性氧产生的新途径：A酸作为叶绿体中氧化还原平 衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH （[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。一旦活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 34．【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CO 的亲和力比水 2 稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C，使维管束稍内的CO 浓度高于外界环境，抑 4 2 制玉米的光呼吸 （3）酶的活性达到最大，对CO 的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制； 2 原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 【解析】【解答】（1）玉米的光合作用的卡尔文循环的过程与水稻相同，故玉米CO 固定的产 2 物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成 淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，以蔗糖形式通过维管组织进行长距离运输。 故填：3-磷酸甘油醛；蔗糖；维管组织。 （2）干旱、高光强时会导致植物部分气孔关闭，吸收的CO 减少，由玉米的PEPC对CO 的K 2 2 m 为7μmol·L-1显著小于水稻，且K越小，酶对底物的亲和力越大可知：玉米PEPC酶对CO 的亲 2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CO 浓度高于外 2 界环境，抑制玉米的光呼吸；玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因 此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。 故填：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CO 的亲和力比 2 水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C，使维管束稍内的CO 浓度高于外界环境， 4 2 抑制玉米的光呼吸。 （3）将蓝细菌的CO 浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO 作为光合作用的原料，其浓度大幅 2 2 度提升，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。光照强度已达到适宜条件，不是 影响光合作用的因素，说明有其他因素影响光合作用的提升，例如温度等其他因素。当温度达 到最适温度时，水稻的酶活性达到最大，对CO 的利用率不再提高；在光饱和条件下如果光合 2 作用强度没有明显提高，可能受到ATP和NADPH等光反应产物含量的限制；蓝细菌是原核生 物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制可能有所不同，因此蓝细菌的CO 浓缩机制对水稻 2 不起作用。 故填：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。 【分析】光合作用过程中的暗反应阶段（卡尔文循环）包括两个过程：二氧化碳的固定和三碳 化合物的还原。 CO 被 一分子C（一种五碳化合物）固定生成两分子 C 的过程称作 CO 的 2 5 3 2 固定。C 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且被 NADPH 还原。随后，一些接受能量并被 3 还原的 C，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的 C，经 3 3 过一系列变化，又形成 C。这些 C 又可以参与 CO 的固定。这样，暗反应阶段就形成从 C 5 5 2 5 到 C 再到 C 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 3 5 35．【答案】（1）类胡萝卜素/叶绿素比例上升；蓝紫 （2）高于；呼吸速率较高 （3）有机物积累较多（4） ； 为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率 高于WT？ 【解析】【解答】（1）由表格的比较项目可知，与WT对比，ygl植株的叶绿素、类胡萝卜素 含量较低，但类胡萝卜素/叶绿素比值较高，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，而ygl是叶色黄绿，据此断定其叶片主要吸收蓝紫光。 故填：类胡萝卜素/叶绿素比例较大；蓝紫。 （2）比较图a净光合速率曲线变化可知，光照強度逐渐增加达到2000 μmol m-2's-1时，WT先 到达光饱和点，所以ygl的光饱和点高于WT。光补偿点的含义是该光照强度下，光合速率等于 呼吸速率，ygl有较高的光补偿点，那么可能的原因：一是其叶绿素含量较低，吸收的光能较少， 光合速率偏低；二是其呼吸速率较高，结合图c可知，ygl呼吸速率确实比WT高。 故填：高于；呼吸速率较高。 （3）植物高产的判断标准是净光合速率越大，光合作用积累的有机物越多，越有利于植株生长 发育，因此高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，使得ygl群体的净光合速率较高， 积累的有机物较多，所以高产。 故填：有机物积累较多。 （4）根据图b可知，WT的光补偿是15 μmol m-2's-1 ，ygl的光补偿是30 μmol m-2's-1 ，因此在 0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率变化如下图：结合图a提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 故填：曲线绘制如图；为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 【分析】本题以ygl高产原因的实验探究为背景，考查光合作用的相关知识，同时侧重考查对 实验结果记录图表的析图、获取信息与图文转换能力。 36．【答案】（1）光合作用和呼吸作用 （2）红光是叶绿体色素主要吸收的光，因而红光照射能促进保卫细胞的叶绿体进行光合作用， 保卫细胞的渗透压上升，因而吸水体积膨大，气孔开放。 （3）蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，因而保卫细胞渗透压上升，吸水膨胀， 气孔张开。 （4）不能 【解析】【解答】（1） 气孔的开闭会影响植物水分流失和对空气中氧气与二氧化碳的获取， 进而影响到植物叶片的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用等生理过程。 故答案为：光合作用和呼吸作用。 （2）红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是红光是叶绿体色素主要吸收的光，因而红光 照射能促进保卫细胞的叶绿体进行光合作用，光合产物会使保卫细胞的渗透压上升，因而吸水 体积膨大，气孔开放。 故答案为：红光是叶绿体色素主要吸收的光，因而红光照射能促进保卫细胞的叶绿体进行光合 作用，保卫细胞的渗透压上升，因而吸水体积膨大，气孔开放。 （3）题干中指出蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺，而保卫细胞吸收K⁺会 使保卫细胞的渗透压上升，吸水膨胀，气孔张开。 故答案为：蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，因而保卫细胞渗透压上升，吸水 膨胀，气孔张开。（4）除草剂能阻断光合作用的光反应，光合作用的暗反应也不能正常进行，光合作用不能正常 进行，也就不能维持一定的开度。 故答案为：不能。 【分析】 （1）当气孔张开时，叶片内的水分吸收热量变成水蒸气，经气孔扩散到外界空气中。 因此，气孔是植物体蒸腾失水的“门户”，也是植物体与外界进行气体交换的“窗口”。 （2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并 非不吸收，只是吸收量较少。 （3）光合作用的过程： （4）影响光合作用强度的因素 外因：包括光照强度、温度、CO 浓度等。 2 影响因素 产生的影响 影响过程 光照强度 影响水的光解产生[H]，影响ATP的形成 主要是光反应阶段 CO 浓度 影响C 的合成 2 3 主要是暗反应阶段 温度 影响光合作用酶的活性 内因：包括酶的活性和数量、色素的种类和数量、五碳化合物的含量等。 37．【答案】（1）差速离心法；类囊体（薄）膜；蓝紫光 （2）悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行， 暗反应没有光反应提供的原料 ATP 和 NADPH，所以无法形成糖类。 （3）思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放 置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，制作 成匀浆，分别加入碘液后观察。 结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。 【解析】【解答】（1）分离动植物细胞器使用差速离心法，叶绿体中色素分布在类囊体薄膜上，其中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。 故填： 差速离心；类体（薄）膜；蓝紫光。 （2）光合作用根据是否有光，分为光反应和暗反应两个阶段，两个阶段同时进行相互联系，光 反应为暗反应提供ATP和NADPH，用于三碳化合物的还原。在黑暗条件下无光，光反应不能 进行，无法为暗反应提供提供ATP和NADPH，因此暗反应也无法进行，光合产物无法生成。 故填：悬液中具有类囊体薄膜、叶绿体基质以及与暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无 法进行，暗反应缺乏光反应提供的ATP 和 NADPH，所以无法生成糖类。 (3) 本题主要考查光合作用产物有淀粉，并在叶绿体中，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。 根据实验目的：证明叶绿体中有淀粉存在，确定实验自变量是否可以进行光合作用，因变量光 合产物淀粉，又因为淀粉遇碘液变蓝，结合探究实验的单一变量原则和对照原则可以书写出实 验思路和预期结果。 思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放置在 其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，制作成匀 浆，分别加入碘液后观察。 结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。 故填：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放置在 其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，制作成匀 浆，分别加入碘液后观察；甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。 【分析】本题考查光合作用的反应场所及条件，细胞器的分离方法，实验中光合作用产物的检 测。 光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。 光反应阶段是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。暗反应阶段是光合作用第二个阶段中的化学反应，有 没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行 的。在这一阶段，CO 被利用，经过一系列的反应后生成糖类。 2 38．【答案】（1）叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇 （2）五碳糖（C）；ATP和NADPH；CO 是光合作用的原料；13C可被仪器检测 5 2 （3）降低；增加；光合产物合成的有机物总量少，可提供给果实的有机物相应减少 （4）就近分配原则 （5）C 【解析】【解答】（1）提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是因为叶绿体色素为脂 溶性物质，易溶于乙醇。（2）光合作用时，给叶片供应13CO ，13CO 先于叶绿体内的五碳糖结合而被固定，形成的产 2 2 物C 还原为糖需接受光反应合成的ATP和NADPH中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库 3 中。在本实验中，选用13CO 的原因是CO 是光合作用的原料，而13CO 中的13C可被仪器检测 2 2 2 到。 （3）根据表格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 加。库源比升高导致果实单果重变小原因是光合作用合成的有机物总量少，可提供给果实的有 机物相应减少。 （4）根据表2实验结果可知库与源的距离越近果实中含3C光合产物越多，单果重越重，由此 可知叶片光合产物分配给果实的特点是就近分配原则。 （5）根据上述实验可知库源比越小单果重越大，要想提高单支的合格果实产量需要减小库源比， 可以进行的措施是蔬果，C符合题意。 故答案为：（1） 叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇 （2） 五碳糖（C） ；ATP和 5 NADPH； CO 是光合作用的原料；13C可被仪器检测 （3） 降低 ； 增加 ； 光合产物合成的 2 有机物总量少，可提供给果实的有机物相应减少 （4） 就近分配原则 （5）C 【分析】1、绿叶中色素的提取和分离实验的实验原理：①提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂 而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。②分离：各种色素在层析液中溶解度不同， 溶解度大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、光合作用过程39．【答案】（1）ATP 和 NADPH；核酮糖-1，5－二磷酸和淀粉等 （2）减法原理；加法原理 （3）增大；与 WT 组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反 应增强，促进旗叶光合作用；与 WT 组相比OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高， 可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率 40．【答案】（1）蓝光；类囊体薄膜；C；糖类；紫外光 5 （2）无水乙醇；叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫 光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 （3）覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合 作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作 用 41．【答案】（1）500；光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加；黄连在 弱光随光强增加生长快速达到最大，光照过强其生长受到抑制；叶片较薄，叶绿素较多，（叶 色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大） （2）①②③⑤ （3）合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应 【解析】【解答】（1）①光饱和点是指植物的光合速率不再随光强增加而增加时的最小光照强 度，由图1净光合速率的曲线可知当光照强大达到500 μmol•m﹣2•s﹣1 时光合速率不再增加；光 强大于1300 μmol•m﹣2•s﹣1 后，由图1可知光合作用受到抑制，且气孔导度增加，所以胞间二氧 化碳浓度增加的原因主要是由于光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加。 ②由图1净光合速率曲线可知光强对黄连生长的影响主要表现为在弱光随光强增加生长快速达 到最大，光照过强其生长受到抑制；弱光时，可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增 加光合速率，所以黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄，叶绿素较多，叶色深绿，叶绿体颗粒 较大，叶绿体类囊体膜面积更大。 （2）为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向的比例，由图2可看出光能的主要去 向为热消耗，所以黄连提升修复能力等防御机制，具体可包括①叶片叶绿体避光运动：减少对 光的吸收；②提高光合产物生成速率，从而提高光合速率消耗更多的光能；③自由基清除能力 增强：减少对光合结构的破坏，⑤增强热耗散；而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收不能 减轻光抑制。 （3） 搭棚或林下栽培可以减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措 施及其作用有合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应，合理密植等。 【分析】1、影响光合作用的环境因素主要包括：（1）光照强度：在一定范围内，光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度也随着加强，但光照 增强到一定程度时，光合作用强度就不再增加。 （2）CO ：CO 是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO 达到一定浓度时，植物才能 2 2 2 进行光合作用。 （3）温度 ：温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用，在一定范围内随温度的提 高，光合作用加强，温度过高时也会影响酶的活性，使光合作用强度减弱。 （4）水分： 既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质．水分还能影响气孔的开闭， 间接影响CO 进入植物体内，如夏季的“午休”现象。 2 （5）矿质元素 ：如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成 分等等。 2、分析图1：光照强度小于500μmol*m-2*s-1时，净光合速率随着光照强度的增强而增强，当 光照强度大于500μmol*m-2*s-1时，随着光照强度的增强而减弱；胞间二氧化碳浓度随着光照 强度的增强先下降后缓慢上升；气孔导度随着光照强度的增强而缓慢上升。 分析图2：叶片对入射太阳辐射的主要去向为热消耗。 42．【答案】（1）无水乙醇；防止研磨中色素被破坏 （2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 （3）纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植 株生长对有机物的需求 （4）与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零） （5）细胞分裂素；含水量等适宜；叶绿体的大小及数量，取其平均值；B组叶绿体的大小及数 量高于A组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组 【解析】【解答】(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙 醇提取。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。 (2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量 在正常光下比弱光下高。 (3)在正常光照下(400μmol-m-2.s-1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和 类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足 植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获 得种子。 (4)由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低(几乎为零)，说明此突变 体与类胡萝卜素合成有关。 (5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷。由图可知：纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成，据此可推知：X最可能 是细胞分裂素。若以上推断合理，则于旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合 突变体中X的含量。为检验上述假设，并结合题意“在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿体 发育异常，类囊体消失”可知：该实验的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是叶绿体的 大小及数量，而在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜。据此，依据 实验设计遵循的对照原则和单一变量原则和题于中给出的不完善的实验设计可推知，补充完善 的实验设计如下： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在含水量等适宜条件下培养一周，然 后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为 C、D两组，A、C组为对照，B、D 组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的叶绿体的大小及 数量，取其平均值。 ③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中激素X的 含量，但不影响纯合突变体中X的含量，所以预期的结果是：B组叶绿体的大小及数量高于A 组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组。 【分析】光合色素是参与光合作用中光能的吸收、传递和原初反应的各种色素。主要包括叶绿 素、类胡萝卜素、藻胆素等。 叶绿素是高等植物和其他绿色植物中主要的光合色素，它主要吸收红光和蓝光，对绿光吸收最 少，所以叶片呈绿色。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，包括胡萝卜素和叶黄素。藻胆素主要存在 于藻类中，主要吸收蓝光和绿光。 光合色素的提取常用有机溶剂，如丙酮、乙醇、甲醇、氯仿等。在提取时，将植物材料磨碎， 加入一定量的有机溶剂，在暗处放置一段时间，使色素充分溶解在溶剂中。然后，将提取液过 滤，除去固体杂质，得到含有光合色素的提取液。 提取液的浓缩和干燥可以采用旋转蒸发器或冷冻干燥等方法。浓缩后的提取液可以用于进一步 的光谱分析和鉴定，或者用于其他实验研究。 影响光合作用的因素主要包括以下几个方面： 一、光照 1. 光强度：光合作用是一个光生物化学反应，因此光合速率会随着光照强度的增减而增减。在 黑暗时，光合作用停止；随着光照增强，光合速率逐渐增强，逐渐接近呼吸速率，最后两者达 到动态平衡。光补偿点是指植物在光合过程中吸收的CO 与光呼吸和呼吸作用过程中放出的 2 CO 等量时的光照强度。植物所需的最低光照强度必须高于光补偿点，才能正常生长。 2 2. 光质：光质也影响植物的光合效率。例如，在阴天的光照下，不仅光强弱，而且蓝光和绿光成分增多，这会影响植物的光合作用效率。 二、二氧化碳 二氧化碳是光合作用的原料，对光合速率有很大影响。二氧化碳主要是通过气孔进入叶片，加 强通风或增施二氧化碳能显著提高作物的光合速率，对C 植物尤为明显。植物对CO 的利用与 3 2 光照强度有关，在弱光情况下，只能利用较低浓度的CO ，光合速率慢；随着光照强度的加强， 2 植物就能吸收利用较高浓度的CO ，光合速率加快。 2 三、温度 光合过程中的碳反应是由酶所催化的化学反应，而温度直接影响酶的活性。一般植物可在10 ~ 35℃下正常地进行光合作用，其中以25 ~ 30℃最适宜。在35℃以上时光合作用就开始下降，40 ~ 50℃时即完全停止。低温会限制光合作用的进行，而高温则可能破坏叶绿体和细胞质的结构， 使叶绿体的酶钝化，同时加强暗呼吸和光呼吸，导致光合速率降低。 四、矿质元素 矿质元素直接或间接影响光合作用。例如，氮、镁、铁、锰等是叶绿素等生物合成所必需的矿 质元素；铜、铁、硫和氯等参与光合电子传递和水裂解过程；钾、磷等参与糖类代谢，缺乏时 便影响糖类的转变和运输，从而间接影响光合作用。 五、水分 水分是光合作用原料之一，虽然光合作用所需的水分只是植物所吸收水分的一小部分（1%以 下），但水分缺乏主要是间接地影响光合速率下降。例如，缺水会导致植物叶片变黄、干枯， 从而减缓光合作用的速率。 六、其他因素 除了上述因素外，还有一些其他因素也可能影响光合作用，如植物品种、土壤营养物质等。不 同植物品种对于光照、温度、水分等环境因素的适应能力有所不同，因此同一环境下不同品种 的植物的光合作用效率也会有所差异。而土壤中的营养物质则可以提供植物所需的养分，从而 影响植物的生长和发育，进而影响光合作用效率。 43．【答案】（1）O 和H+；ATP和NADPH 2 （2）减少；缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细 胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 （3）分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；根据编码Rubisco的两个基因的两端 DNA序列设计相应引物；利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；和已知基 因序列进行比较 【解析】【解答】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O 和H+，H+和NADP+结合产生 2 NADPH。该过程中光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 （2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量减少，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿 素合成相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的 吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。 （3）Rubisco由两个基因编码， 这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的 基本思路利利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为： ①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端 DNA序列设计相应引物；③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因 测序；⑤和已知基因序列进行比较。 【分析】 44．【答案】（1）假设一：若一品红的红色叶片具有光合作用的能力，则红色叶片内可检测到 淀 粉；假设二：若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力，则红色叶片内无法检 测到淀粉； 红叶+光照；变蓝（对应假设一）或不变蓝（对应假设二）；红叶+黑暗；不变蓝；增加细胞透 性，使水溶性色素渗出；充分去除脂溶性色素 （2）叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能；抑制；液泡；吸收过剩光能的；自身和下部绿叶； 媒介昆虫（蜜蜂、蝴蝶等） 【解析】【解答】（1）基于“红叶是否具有光合作用能力”的问题，以及“植物能通过光合作 用合成淀粉，可通过碘-碘化钾溶液检测淀粉”的资料，从正反两个角度作出假设，涵盖红叶有 或无光合作用能力时淀粉检测的不同结果。实验要遵循对照原则，设置红叶在光照条件下的实 验组，与绿叶光照组、绿叶黑暗组、红叶黑暗组对比，探究红叶光合作用（淀粉合成）情况。 若红叶有光合作用能力（假设一成立），光照下合成淀粉，遇碘变蓝；若红叶无光合作用能力（假设二成立），光照下也无法合成淀粉，遇碘不变蓝。设置红叶黑暗组，作为对照，排除其 他因素干扰，探究光照对红叶淀粉合成的影响。黑暗条件下，植物不能进行光合作用合成淀粉， 所以无论红叶是否有光合作用能力，黑暗处理后都无法检测到淀粉，遇碘不变蓝。沸水处理叶 片，高温会破坏细胞膜等结构，增加细胞透性，让叶片中的水溶性色素渗出，避免其颜色对后 续淀粉检测（碘液显色）产生干扰。热甲醇能溶解脂溶性色素，对叶片进行热甲醇处理可充分 去除脂溶性色素，使叶片颜色变浅，便于后续观察淀粉遇碘后的颜色变化。 （2）图甲中，在光强500～2000mu mol·m2·s1范围内，红叶的qNP值低于绿叶，qNP值反映叶 绿体通过热耗散去除过剩光能的能力，所以红叶该能力较弱。图乙中，在光强800～2000mu mol·m2·s1范围内，红叶的ETR值（反映光合膜上电子传递速率，与光反应速率正相关）未出现 像绿叶那样下降的情况，说明红叶光合作用未被抑制。植物细胞中，水溶性花青素主要贮藏在 液泡内。结合图丙，花青素的吸收光谱与叶绿素有重叠，强光下，液泡内的花青素可吸收过剩 光能，减少叶绿体接收的光能，避免光能过剩对叶绿体造成损伤，达到保护叶绿体的作用。红 叶含较多花青素，叶面积大，一方面自身可通过花青素保护叶绿体，另一方面能遮挡下部绿叶， 避免下部绿叶接收过多强光，起到保护自身和下部绿叶的功能。一品红花小，花瓣状的红叶颜 色鲜艳，可吸引媒介昆虫（如蜜蜂、蝴蝶等）前来，完成传粉过程，利于繁殖。 【分析】绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色 素。由于色素存在于细胞内，需要先破碎细胞才能释放出色素。绿叶中的色素不只有一种，它 们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快， 反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。滤纸条上有4条不同 颜色的色素带，从上到下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色） 和叶绿素b（黄绿色）。 （1）根据实验的问题，提出假设一：若一品红的红色叶片具有光合作用的能力，则红色叶片内 可检测到淀 粉； 假设二：若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力，则红色叶片内无法检 测到淀粉。 为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶 +光照、红叶+黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液变 蓝；红叶+黑暗组中，溶液不变蓝。若假设红叶不具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中， 溶液不变蓝；红叶+黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，增加细胞透 性，使水溶性色素渗出；再将叶片转移到甲醇溶液中充分去除脂溶性色素，以免影响后续实验 结果的观察。 （2）分析图甲可知，自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为q 值，当光照强度为500～ NP 2000μmol·m-2·s-1范围内时，红叶的q 值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能 NP的能力较弱。 分析图乙可知，随着光照强度的增加，绿叶的ETR值显增大，当光照强度超过800μmol·m-2·s-1 时，ETR值减小，即随着光照强度增加，绿叶光合速率先增大后减小，推出光照强度超过一定 范围时，绿叶的光合作用反而被抑制。而根据图示可知，在光照强度为500～2000μmol·m-2·s-1范 围内时，红叶并未出现光合作用被抑制的情况。 红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，储藏在细胞的液泡 中花青素，可通过吸收吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，从而保护叶绿体不受强光损伤。 大量研究表明，花青素具有缓解叶片中光氧化损伤的潜力，主要通过屏蔽叶绿体过多的高能量 量子和清除活性氧物质。综合上述研究结果可知，在强光环境下，大面积的红叶细胞中富含花 青素，能有效保护自身和下部绿叶不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状 的红叶吸引昆虫（蜜蜂、蝴蝶等），为其完成传粉工作。 45．【答案】（1）ATP、NADPH；突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的 合成 （2）高；开花14天后突变体气孔导度大于野生型，但胞间CO 浓度小于野生型，且突变体的 2 呼吸代谢不受影响，因此突变体的光合作用强度更大，需要的光照强度更大 （3）叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖， 表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型 【解析】【解答】（1）光反应在类囊体上进行，能将水分解为NADPH和氧气，并且将光能转 化为活跃的ATP中的化学能，光反应产生的ATP和NADPH可用于暗反应C 的还原，故可供暗 3 反应利用的物质有ATP和NADPH；与野生型相比，开花后突变体细胞分裂素合成更多，而细 胞分裂素能促进叶绿素的合成，故开花后突变体叶片变黄的速度慢。 （2）据表格可知， 开花14天后突变体气孔导度大于野生型，但胞间CO 浓度小于野生型，且 2 突变体的呼吸代谢不受影响，因此突变体的光合作用强度更大，需要的光照强度更大，故光饱 和点较高。 （3）据题意可知，叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖 分解为单糖，表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖 少于野生型，导致突变体籽粒淀粉含量低。 【分析】（1）光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段：光反应进行水的光解和ATP的合成， 水的光解产生NADPH与氧气，发生在叶绿体的类囊体薄膜上；暗反应在叶绿体基质中，C 结 5 合CO 生成两分子C，C 吸收能量并结合第一阶段中水生成的还原氢，生成糖类和C。 2 3 3 5 （2）光合作用的影响因素是光照强度、二氧化碳浓度和温度等。 （3） 细胞分裂素是一类促进细胞分裂、诱导芽的形成并促进其生长的植物激素；主要分布于进行细胞分裂的部位，如茎尖、根尖、未成熟的种子、萌发的种子、生长着的果实内部。 46．【答案】（1）失水；减小 （2）促进 （3）植物体内脱落酸含量上升，促进叶片脱落，引起保卫细胞液泡的溶质转运到胞外，抑制气 孔开放，降低蒸腾作用，降低植物体内水分散失，利于抗旱 （4）rhc1 【解析】【解答】(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞 失水引起气孔关闭。气孔关闭后，CO 吸收减少，光合速率减小。 2 (2)r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分 析图2，高浓度CO 时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。 2 (3)脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还有促进叶和果实的衰老 和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保 存植物体内水分，使植物能够在干旱中生存。 (4)分析图2可知，高浓度CO 时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，结合图1分析， 2 高浓度CO 时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体， 2 高浓度CO 时，r组气孔开放度高，说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气 2 孔关闭，由此推测，rhcl基因编码的是蛋白甲。 【分析】1、脱落酸：脱落酸在根冠和萎蒸的叶片中合成较多，在将要脱落和进入休眠期的器官 和组织中含量较多。脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还有促 进叶和果实的衰老和脱落，促进休眠和提高抗逆能力等作用。 2、影响光合作用的环境因素：（1）温度对光合作用的影响 ：在最适温度下酶的活性最强，光 合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适 温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围 内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用 强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的 增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 47．【答案】（1）红光和蓝紫光；光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收蓝 紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 （2）大于 （3）b；延长光照时间，氧气浓度不再增加，证明此时光合等于呼吸，a组光照条件下，光合等 于呼吸，b组是光合大于呼吸，因此光合速率最大的一组是b组（4）升高 【解析】【解答】（1）光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜两大类，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，属于可见光。 （2）植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO 产生O，呼吸作用消耗O 产生 2 2 2 CO 。分析图可知，光照t时间时，a组中的O 浓度少于b组，说明b组产生的O 更多，光合速 2 2 2 率更大，消耗的CO 更多，即a组CO 浓度大于b组。 2 2 （3）再延长光照时常，c和d组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO 的影响，光合速率等于 2 呼吸速率，由于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，ac两组的光合速率 都等于呼吸速率，说明a、c两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b组的由于光照较弱， 消耗的CO 较少，所以t时光合速率仍然大于呼吸速率，综上光照t时间时a、b、c中光合速率 2 最大的是b组。 （4）光照t时间后，c、d组O 浓度相同，即c、d组光合速率不再变化，c组的光照强度为光饱 2 和点。将d组密闭装置打开，会增加CO 浓度，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率 2 会升高。 【分析】1、绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够 吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。 2、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解 产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应， 发生在叶绿体基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物 结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成 糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。 3、影响光合作用的环境因素：（1）温度对光合作用的影响 ：在最适温度下酶的活性最强，光 合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适 温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围 内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用 强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的 增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素 包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化 光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。 4、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。 48．【答案】（1）不相等；光合速率由呼吸速率和叶片有机物积累速率组成，温度a和c时的 呼吸速率不相等，则叶片有机物积累速率也不相等（2）温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但是植物体内存在一些不能进行光合作用的 细胞，只能消耗有机物，故该植物体的干重会减少 （3）气孔关闭 （4）有机物积累量（光合速率与呼吸速率差值最大） 【解析】【解答】（1）该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，但由于呼吸速率不同，因 此叶片有机物积累速率不相等。 （2）在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用如根 部细胞 ，只能消耗有机物 ，因此该植物体的干重会减少。 （3）温度超过b时，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO 供应不足，暗反应速率降低； 2 同时使酶的活性降低，导致CO 固定速率减慢，C 还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。 2 3 （4）为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合 速率与呼吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。 【分析】1、影响光合作用的环境因素：（1）温度对光合作用的影响 ：在最适温度下酶的活性 最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度 高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在 一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值， 光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光 照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 2、影响细胞呼吸的因素：（1）温度：温度主要影响酶的活性，在一定范围内，随着温度的升 高，呼吸作用增强。（2）O 浓度：在O 浓度为零时，只进行无氧呼吸；O 浓度较低时，既进 2 2 2 行有氧呼吸，有进行无氧呼吸；O 浓度将高时，只进行有氧呼吸。（3）CO 浓度：CO 是呼吸 2 2 2 作用的产物，从化学平衡的角度分析，CO 浓度增加，呼吸速率下降，CO 浓度过大，会抑制呼 2 2 吸作用的进行。（4）含水量在一定范围内，水的含量增加，呼吸作用增强。 3、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解 产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应， 发生在叶绿体基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物 结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成 糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。 4、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。 49．【答案】（1）CO 的固定 2 （2）细胞质基质；线粒体基质（3）光呼吸；呼吸作用；7—10时，光照强度增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关 基因，导致光呼吸速率降低，与O 反应的C 减少，更多的C 参与CO 的固定，故吸收的CO 2 5 5 2 2 增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高；不能；总光合速率＝净光合速率+呼吸速率， 呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3无法观察到该植株的呼吸速率 （4）与株系2与WT相比，在较低CO 浓度下，转基因株系1的净光合速率最大 2 【解析】【解答】（1）反应①中1分子C 与1分子CO 结合生成2分子C，该过程为CO 的固 5 2 3 2 定。 （2）与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体 基质。 （3）植物的呼吸作用和光呼吸都会产生CO ，因此图2中植物光合作用CO 的来源除了有外界 2 2 环境外，还可来自光呼吸和呼吸作用。 株系1和2转入了改变光呼吸的相关基因，因此7-10时 株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是7-10时，光照强度增加，株系1和2由于 转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，与O 反应的C 减少，更多的C 参与 2 5 5 CO 的固定，故吸收的CO 增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率＝净 2 2 光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO 的释放速率，图3无法观察到该植株的呼 2 吸速率，因此据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 （4）根据图2可知，与株系2与WT相比，在较低CO 浓度下，转基因株系1的净光合速率最 2 大，因此 选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 【分析】1、有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，该阶段葡萄糖分解成丙酮酸，并产生少量 [H]和ATP；有氧呼吸第二阶段的场所是线粒体基质，该阶段丙酮酸和水反应生成CO 和[H]， 2 并产生少量ATP；有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体内膜，该阶段O 和[H]反应生成水，产生 2 大量ATP。 2、在光下叶绿体中的C 能与CO 反应形成C；当CO /O 比值低时，C 也能与O 反应形成C 5 2 3 2 2 5 2 2 等化合物。因此增大环境中的CO 浓度可以在一定程度上抑制光呼吸。 2 50．【答案】（1）3；细胞质基质；葡萄糖分解（糖酵解）；耐渍害 （2）胞间CO 浓度；下降；非气孔限制因素；胞间CO 浓度与光合速率和气孔导度呈负相关 2 2 （3）脱落酸；程序性死亡 【解析】【解答】（1）有氧呼吸的第三阶段是有氧呼吸过程中释放能量最多的阶段。乙醇发酵 为无氧呼吸过程，场所是细胞质基质。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，该过程需要NAD+参 与，所以氢接受体(NAD+)再生，有利于葡萄糖分解的正常进行，因此，渍害条件下乙醇脱氢酶 活性越高的品种越耐渍害。 （2）由表可知，叶绿素含量与胞间CO 浓度的相关系数为负值，说明二者呈负相关光合速率与 2蒸腾速率的相关系数为0.95，为正相关，所以光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下降趋势。由 于胞间CO 浓度与光合速率和气孔导度呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO 上升，说 2 2 明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的. （3）脱落酸具有诱导气孔关闭的功能，在受渍害时，其诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有 毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力。渍書发生后，有些植物根系细胞通过通过凋亡(程序性 死亡)，从而形成腔隙，进一步形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 【分析】1、细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。 （1）有氧呼吸： 第一阶段：在细胞质基质 中进行，葡萄糖 丙酮酸+[H]+少量ATP。 第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸+HO 2 CO +[H]+少量ATP。 第三阶段：在线粒体内膜上进行，[H]+O HO+大量ATP。 （2）无氧 2 2 2 呼吸：在细胞质基质中进行。 第一阶段：葡萄糖 丙酮酸+[H]+少量ATP。 第二阶段：丙酮酸 +[H] 酒精+CO 。 2 2、影响光合作用的因素： （1）光照强度：主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生。 （2）CO 的浓度：影响暗反应阶段C 的生成。 （3）温度：通过影响酶的活性来影响光合作用。 2 3 51．【答案】（1）基质；ATP、NADPH （2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作 用，生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大， 二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 （3）减小；小 （4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和 构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三 组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净 光合速率大于植株W 【解析】【解答】（1）R酶催化CO 固定生成C 是光合作用暗反应过程的物质变化，发生的场 2 3 所是叶绿体的基质，然后产物C 在光反应生成的ATP、NADPH参与下合成糖类等有机物。 3（2）根据实验数据对比分析，在相同光照强度下，植株S的保卫细胞表现出以下特征变化：G 酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，生成更多的可溶性糖， 提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反 应速率加快。这些协同效应最终使植株S叶片的净光合速率高于植株W，表现为显著的光合优 势。 （3）在叶绿体基质中，R酶具有双重催化功能，既能催化CO 与C 的羧化反应启动卡尔文循环， 2 5 也能催化C 与O 的加氧反应启动光呼吸途径。这两种底物竞争性结合R酶的同一活性位点，当 5 2 CO 浓度恒定但环境O 浓度从21%升至40%时，O 的竞争性抑制导致：①CO 固定效率降低， 2 2 2 2 碳反应速率显著下降；②植株S净光合速率减小。但由于植株S的气孔开度比植株W大，能更 有效维持CO 供应，使其碳同化受抑制程度减轻，净光合速率降幅显著小于植株W，表现出更 2 强的环境适应性。 （4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响， 则需设计以G酶在保卫细胞中表达 情况为自变量，叶片净光合速率为因变量实验；因此实验思路：以野生型植株W为参照，构建 了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T 为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结 果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W。 【分析】光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段： 1、光反应阶段是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段在类囊体的薄 膜上进行的，发生水的光解、ATP和NADPH的生成。 2、暗反应阶段是光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段是在叶绿体 的基质中进行的，发生CO 的固定和C 的还原，消耗ATP和NADPH ，最终生成糖类。 2 3 52．【答案】（1）叶绿体；等渗 （2）有机溶剂；600 （3）ATP、NADPH （4）变强；吸收光能、裂解水分子 （5）酶和CO 、C 2 5 【解析】【解答】（1）类囊体是叶绿体内基粒堆叠形成的结构。因此要获得类囊体悬液，应该 是细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体膜获得。为维持类囊体的生物活性， 需使用等渗溶液进行重悬，以保持其正常的渗透压环境，最后将制备好的类囊体悬液妥善保存 以供后续使用。 （2）类囊体的浓度可以通过测定叶绿素含量来表示，因为叶绿素能溶于有机溶剂。具体测定方 法如下：取 5 μL 的类囊体悬液，加入 995 μL 的有机溶剂进行稀释，使总体积达到 1 mL（即稀释 200 倍）。混匀后测得叶绿素浓度为 3 μg/mL。由于原始溶液被稀释了 200 倍，因此类囊 体的实际叶绿素浓度为：3μg/mL×200=600μg/mL，类囊体悬液的浓度为 600 μg/mL。 （3）光合作用光反应阶段发生水的光解和ATP的合成，因此为检测类囊体活性，实验前需对 类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些 产物主要有 ATP、NADPH 。 （4）已知荧光素 PY 的强弱与pH大小正相关。由图可知，荧光素PY是在类妻体外面，所以 外侧的氢离子浓度低，即PH应升高，所以图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下， 荧光强度应变强。类囊体膜上分布着光合色素，在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其 转化为化学能，说明类囊体膜具有的功能有：吸收光能、裂解水分子，产生氧气。 （5）碳反应生成糖类也就是光合作用暗反应，因此理论上海需要加入的物质是酶和 CO 、C 2 5 。 【分析】光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段： 1、光反应阶段是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段在类囊体的薄 膜上进行的，发生水的光解、ATP和NADPH的生成。 2、暗反应阶段是光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段是在叶绿体 的基质中进行的，发生CO 的固定和C 的还原，消耗ATP和NADPH ，最终生成糖类。 2 3 53．【答案】（1）磷脂双分子层；基粒 （2）HO；丙酮酸、[H]；CO 、O 2 2 2 （3）途径①以电能的方式耗散光能；途径①以热能的方式耗散光能 【解析】【解答】（1）叶绿体膜是生物膜的一种，其基本支架是磷脂双分子层；叶绿体增大膜 面积的方式是由许多类囊体堆叠形成基粒，从而扩展了受光面积。 （2）从图示信息可知，在电子传递链中，NADPH所需的电子来源HO的光解。 2 若用含3HO的培养液培养绿藻，绿藻会同时进行光合作用和呼吸作用。在光合作用中，3H会进 2 入葡萄糖分子，使其被标记。有氧呼吸第一阶段（细胞质基质）：被3H标记的葡萄糖在酶的作 用下分解，生成被3H标记的丙酮酸、NADH（ [H] ），并释放少量能量；第二阶段（线粒体基 质）：被3H标记的丙酮酸与3HO反应，在酶的作用下生成CO 、被3H标记的NADH，并释放 2 2 少量能量；因此，能够进入线粒体基质并带有3H标记的物质包括：HO、丙酮酸、NADH。 2 若将绿藻离心收集后重新放入含 H18O 的培养液中，在光合作用光反应阶段，水分子光解会产 2 生氧气（O）；在呼吸作用第二阶段 H18O和丙酮酸反应生产二氧化碳，因此带有18O标记的气 2 2 体是氧气和 CO 。 2 （3）从图中可以看出，途径①涉及两个消耗光能的过程：ATP合酶催化合成ATP，这一过程需 要光能驱动；NADPH的生成同样消耗光能，过剩的光能则通过电子传递链以电能的方式耗散。而途径②则显示，部分光能被Y、Z色素吸收后，并未用于光合作用的光化学反应，而是以热 能形式散失。 【分析】1、光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段： ①光反应阶段是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段在类囊体的薄 膜上进行的，发生水的光解、ATP和NADPH的生成。 ②暗反应阶段是光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段是在叶绿体 的基质中进行的，发生CO 的固定和C 的还原，消耗ATP和NADPH ，最终生成糖类。 2 3 2、有氧呼吸的全过程可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。第一 个阶段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量。 这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。第二个阶段是，丙酮酸和水彻底分解成 二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧直接参与，是在线粒体基质中进行的。 第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放 出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 54．【答案】（1）增强；NtPIP基因过量表达有利于根细胞吸收氧气，使有氧呼吸的底物充足； [H]（或NADH） （2）在有氧呼吸的第二阶段，H会转变为A（合理即可） （3）根细胞有氧呼吸增强，可为叶片光合作用提供更多的CO 2 （4）NADP+；HO 2 【解析】【解答】（1）低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达对根细胞有氧呼吸影响相关。从图1 左图呼吸速率数据看，低氧（HT）条件下，OE株系（NtPIP基因过量表达株）比WT株系（野 生型）呼吸速率高，说明NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。NtPIP是水通道蛋白， 结合图1右图氧浓度数据，低氧时OE株系根细胞氧浓度相对合适，推测其能促进氧气进入根细 胞，为有氧呼吸提供充足底物（O），从而增强有氧呼吸。有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水彻 2 底分解为CO 和[H]，该过程释放少量能量，大部分能量储存在[H]（NADH）中，后续在第三阶 2 段与O 结合释放大量能量。 2 （2）根据图2可知，物质之间的变化A→B→C→D→E→F→G→H，当加入分子A、B或C时， E增多并累积；当加入F、G或H时，E同样累积。因此可以推测在有氧呼吸的第二阶段，H会 转变为A。 （3）根细胞有氧呼吸增强，会产生更多CO ，这些CO 可通过维管组织运输到叶片，为光合作 2 2 用暗反应提供充足原料，促进光合速率提升，使得叶片净光合速率高于野生型。 （4）光反应中，水光解产生O、H+和电子，电子传递最终使NADP+接受电子和H+，生成 2 NADPH，所以最终电子受体是NADP+。光反应中，HO发生水解，分解为O、H+和电子，电 2 2子参与后续传递，所以最终电子供体是HO。 2 【分析】（1）有氧呼吸的全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都 有相应的酶催化。第一个阶段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并 且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。第二个阶段是， 丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧直接参与，是 在线粒体基质中进行的。第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与 氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 （2）光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段。在光反应中，叶绿体通过类囊体膜上的色 素系统从太阳光中捕获能量，裂解水，生成高能化合物ATP和NADPH，同时释放氧气； NADPH和ATP携带能量参与叶绿体基质中的碳反应（卡尔文循环），最终将二氧化碳合成为 糖分子，并将能量储存到糖分子中。 55．【答案】（1）矿质营养；H+、e- （2）提高；这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物；蒸腾作用 （3）呼吸强度；细胞代谢 （4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现；红光 【解析】【解答】（1）植物生长需要水和矿质营养等，西兰花球采摘后，从植株脱离，水和矿 质营养供应中断。在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O、 2 H+和e-等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能。 （2）从质量损失率的图表看，随着贮藏时间延长，三组实验花球的质量损失率数值均上升，即 质量损失率提高。日光组和红光组有光照，西兰花可进行光合作用合成有机物，同时一定程度 上影响细胞呼吸，相比黑暗组（只能进行细胞呼吸消耗有机物），有机物消耗少，所以前3天 质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开放，蒸腾作用的通道（气孔）打开，蒸腾作用增强， 水分散失多，导致第4天日光组质量损失率高于黑暗组。 （3）观察呼吸强度的图表，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降幅度比黑暗组更明显。细胞 代谢过程会产生过氧化氢等物质，过氧化氢酶可分解过氧化氢。日光或红光照射下过氧化氢酶 活性仍高，能分解更多过氧化氢，减轻其对细胞的损伤，延缓衰老，所以推测是减轻细胞代谢 产生过氧化氢的损伤。 （4）西兰花呈现绿色与叶绿素有关，黑暗组中，第4天叶绿素含量下降，叶绿素分解加快，而 细胞中原本存在的胡萝卜素和叶黄素等其他色素颜色显现，导致花球褪色、黄化。综合分析图 表，红光处理组在质量损失率、呼吸强度、叶绿素含量等指标上，整体更有利于延缓西兰花花 球衰老、保鲜，所以红光处理对保鲜效果最明显。 【分析】（1）光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段。在光反应中，叶绿体通过类囊体膜上的色素系统从太阳光中捕获能量，裂解水，生成高能化合物ATP和NADPH，同时释放氧 气；NADPH和ATP携带能量参与叶绿体基质中的碳反应（卡尔文循环），最终将二氧化碳合 成为糖分子，并将能量储存到糖分子中。 （2）细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下， 分解有机物，释放能量。但是，前者需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化，释放的能量比 后者多。细胞呼吸是细胞中物质代谢的枢纽，糖类、脂质和蛋白质的合成或分解都可以通过细 胞呼吸联系起来。 （1）西兰花球采摘后则不能吸收空气中的CO ，所以导致水和矿质营养供应中断。水是光合作 2 用的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e-和O。 2 （2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作 用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗 组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失 率高于黑暗组。 （3）图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于 黑暗组，氧化氢酶能将氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日 光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 （4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现 褪色、黄化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降 低的幅度低，氧化氢酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花 球保鲜效果最明显。 56．【答案】（1）呼吸作用消耗 （2）③②①；最大光合速率对应光强度依次升高 （3）①(金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高 （4）金鱼藻；500；二氧化碳浓度较低且相同；氧气释放量 （5）合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生 物 【解析】【解答】（1）沉水植物通过光合作用制造有机物，同时通过呼吸作用消耗有机物。当 湖水中浮游藻类大量繁殖会使湖底光照不足时，沉水植物的光合作用合成的有机物少于呼吸作 用消耗的有机物，沉水植物就不能正常生长，最终会衰退和消亡。 （2）观察图a可知，可以看到三种植物的光合作用饱和点①＞②＞③。由于从水面到湖底光照 强度是依次下降的，而光合作用饱和点越高的植物，在较高光照强度下能更好地进行光合作用。 因此①应在最上层，③应在最下层。这样，从湖底到水面沉水植物依次为③②①。（3）看到图b可知，③对总磷的去除率最大，②对总氮的去除率最大，①对总藻量的去除率最 大。这表明3种沉水植物对总氮、总磷和总藻量的去除率有差异且能力互补，它们三者配合能 够实现综合治理效果，所以选择引种这3种草本沉水植物来达到湖水净化的目的。 （4）本实验要验证黑藻的C 光合作用，使其在CO 受限的水体中仍可有效地进行光合作用， 4 2 则自变量是植物种类。根据图a信息，在正常二氧化碳浓度且光照强度为500μmol·m-2·s-1时，黑 藻、金鱼藻二者的净光合速率相同，所以对照组是金鱼藻时，实验的光照强度条件为500 μmol·m-2·s-1。结合实验目的，要控制为较低且相同的二氧化碳浓度条件，实验的因变量是光合 作用强度，测量指标为O 的释放量。 2 （5）引入浮水植物可以通过遮蔽部分光线，减弱沉水植物所受的强光抑制，改善其生长条件。 引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物，能帮助及时清理凋落的叶片，降低维护成本，同时也 能参与生态系统的物质循环和能量流动。 【分析】光合作用是植物细胞叶绿体将太阳能转换成化学能、将二氧化碳和水转变为糖和氧气 的过程。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释 放能量并生成ATP的过程。 （1）由于湖底光照不足，导致原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机 物，生物量在减少，不足以维持生长，最终衰退和消亡。 （2）据图分析，最大光合速率对应光强度依次升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了以上述3 种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是③②①。 （3）据图b分析，金鱼藻除藻率高，黑藻除氮率高，苦草除磷率高，三者配合能高效的去除氮、 磷和藻，能实现综合治理效果。 （4）根据图a，在相同光照强度下，①金鱼藻与②黑藻的光合作用强度高度接近，尤其在光照 强度为500时，两者光合作用强度完全相同，有利于控制无关变量一致，而③苦草的光照强度 与②黑藻相差较大。根据题干“上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径”可知 ①、③均无C4途径，而除了上述3种草本沉水植物外的其他植物是否有C4途径不确定，所以 不能从①、③外的其他植物为②选对照组。 验证黑藻的碳浓缩优势，因此控制条件为低二氧化碳浓度。因变量是光合速率的快慢，因此检 测指标是单位时间释放氧气的量。 （5）目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，大量沉水植 物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本，因此可以合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照 强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物。