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专项三 简答题规范练
(一)细胞代谢
1．交替氧化酶(AOX)广泛分布在植物细胞内，它可以催化O 与[H]生成水，并使细胞呼吸
2
释放的能量更多地转化为热能，导致 ATP所占比例下降。科研人员以AOX基因突变体(AS
－12)、AOX基因超表达突变体(XX－2)及野生型(WT)拟南芥植株为实验材料，研究了低温
胁迫(4 ℃)对3种基因型拟南芥植株主根生长速率的影响，结果如图所示，回答下列问题。
(1)交替氧化酶可能位于线粒体________上，低温胁迫下该酶表达的意义是_______________
_______________________________________________________________________________
。
(2)22 ℃条件，三种植株主根相对生长速率基本相同，说明在该温度下 AOX基因表达情况
为______________________________________________________________________________，
4 ℃条件下不同植株的实验结果不同说明__________________________________________。
(3)低温条件下植物细胞可以产生大量自由基从而破坏细胞结构导致细胞死亡，研究表明
AOX可以有效提高SOD(可分解自由基的酶)的活性，降低自由基的含量，从而缓解低温胁
迫 作 用 。 请 设 计 实 验 验 证 该 结 论 ：
_________________________________________________________
_______________________________________________________。(简要写出实验思路和结
果)
答案 (1)内膜 低温胁迫下，该酶表达可以使植物细胞产生更多的热量，以维持酶的活性，
进而使细胞正常进行生命活动
(2)AOX基因不表达 AOX可以促进主根生长，且AOX量越多促进作用越大
(3)实验思路：将生长状况相同且等量AS－12植株与WT植株在4 ℃下培养一段时间，检测
两种植株细胞内SOD的活性。结果WT植株中SOD活性明显大于AS－12植株，说明AOX
可以有效提高SOD的活性
解析 (1)交替氧化酶(AOX)广泛分布在植物细胞内，它可以催化O 与[H]生成水，因此推测
2可能位于线粒体内膜上。
(2)由柱形图分析可知，22 ℃条件下，三种拟南芥植株主根相对生长速率基本相同，说明在
该温度下AOX基因不表达。而在4 ℃条件下不同植株的实验结果不同，说明AOX可以促
进主根生长，且AOX量越多促进作用越大。
2．(2022·江苏盐城月考)在光合作用的研究中，植物光合产物产生器官被称作“源”，光合
产物消耗和储存部位被称作“库”。研究发现，叶绿体中淀粉积累会导致类囊体膜结构被破
坏，保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔开放程度。如图为光合产物合成及向库运输的过程
示意图，表中数据为去留果对叶片净光合速率等指标影响的结果。请回答下列问题：
表 留果与去果植株的光合指标
净光合速率/ 叶片蔗糖含量/ 叶片淀粉含量/ 气孔开放程度/
组别
(μmol·m－2·s－1) (mg·g－1FW) (mg·g－1FW) (mmol·m－2·s－1)
对照组(留果) 5.39 30.14 60.61 51.41
实验组(去果) 2.48 34.20 69.32 29.70
(1)图中 A 包括的物质有____________________；叶肉细胞中，产生丙糖磷酸的场所是
______________________________________________________________________________。
(2)光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是________。若此运输过程受阻，则对
叶绿体结构的影响是______________________________________________________________。
(3)叶片净光合速率可以用单位面积在单位时间内________释放量或________吸收量来衡量。
(4)据表中数据推测：去果处理降低了__________(填“库”或“源”)的大小，使叶片中
______________积累，进而抑制了光合速率。请从暗反应阶段CO 供应的角度概述该抑制机
2
制：________________________________________________________(用文字和“→”表示)。
答案 (1)ATP、NADPH 叶绿体基质 (2)蔗糖 类囊体膜被破坏 (3)O (氧气) CO(二氧
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化碳) (4)库 蔗糖和淀粉 保卫细胞中淀粉积累→气孔开放程度下降→CO 供应减少→抑
2
制暗反应→光合速率降低
解析 (1)图中A物质是光反应产生的，且用于暗反应过程，则 A物质为ATP和NADPH；
据图分析，叶肉细胞中，丙糖磷酸是暗反应的产物，因此其产生场所是叶绿体基质。(2)叶
肉细胞是光合产物合成的部位，则叶肉细胞为“源”，从图中可以看出光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是蔗糖；若此运输过程受阻，则蔗糖不能运输到库，在叶肉细胞
中增多，导致叶绿体中淀粉积累，进而会导致类囊体膜结构被破坏。(3)叶片净光合速率是
其光合速率与呼吸速率的差值，可以用单位面积在单位时间内 O 释放量或CO 吸收量来衡
2 2
量。(4)果实是储藏器官，属于“库”，结合表格数据分析，去果处理降低了库的大小，导
致叶片的蔗糖和淀粉积累，进而抑制了光合速率；表格数据显示实验组的气孔开放程度减小
了(应该是保卫细胞中淀粉积累导致的)，使得CO 供应减少，抑制暗反应的进行，进而导致
2
光合速率降低。
3．(2022·甘肃高三模拟)研究者以3个品种的马铃薯(Q9、NB1、G2)为材料，研究不同光周
期处理对马铃薯产量的影响。对光周期的控制共设置3组实验，分别为16 h～8 h组 (长日
照，光照16 h、黑暗8 h)、12 h～12 h组(中日照，光照12 h、黑暗12 h)、8 h～16 h组(短日
照，光照8 h、黑暗16 h)，发现中日照和短日照处理组有块茎生成，结果如图所示，光照处
理时光照强度为4 μmol ·m－2·s－1，温度为20～27 ℃。
(1)上图实验结果表明，平均单株产量受到光周期影响程度相对较低的品种是________；单
位时间内平均单株产量增量最高的实验组和时间段为________________________。
(2)进一步实验表明，马铃薯的叶绿素含量大致表现为随光周期的光照时间减少而降低。请
结合上述实验结果分析，同一品种马铃薯的平均单株产量存在差异的可能原因有哪些(至少
答 出 2 点 ) ？
__________________________________________________________________________
(3)若要进一步研究不同CO 浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，并尽量避免有机物的输出
2
对实验结果的影响，应该选择上述实验中________________组的植株为实验材料。对照组叶
片遮光处理，10 h后检测到叶片的干物质减少量为A mg；某实验组10 h后检测到叶片的干
物质增加量为 B mg，实验叶片的面积为 C cm2，则该组的光合速率可以表示为
______________________________________________________________________________。
(4)马铃薯中钾含量丰富，是人类饮食中钾的重要来源。研究者通过田间实验研究不同钾肥
(氯化钾、硫酸钾)及二者混合使用对马铃薯产量的影响。实验前，要对土壤进行________测
定，各个实验组之间要保证________是相同的，并与对照组保持无关变量相同且一致。
答案 (1)Q9 中日照组NB1在处理45～60 d期间 (2)随光周期的光照时间减少，叶绿素含
量降低，吸收和转化光能减少，光合速率降低；非光照时间不同，呼吸作用的有机物消耗情
况不同；不同光周期下有机物的运输和储存情况不同等 (3)长日照(16 h～8 h) 0.1(A＋
B)/C mg/(h·cm2) (4)钾含量(肥力) 钾的使用量解析 (1)上图实验结果表明，Q9品种的平均单株产量受到光周期影响程度相对较低；中日
照组NB1在处理45～60 d期间单位时间内平均单株产量增量最高。(2)进一步实验表明，马
铃薯的叶绿素含量大致表现为随光周期的光照时间减少而降低。由于叶绿素是光合色素，其
在光合作用的光反应过程中起着吸收、传递和转化光能的作用，因此，同一品种马铃薯的平
均单株产量存在差异的可能原因有随光周期的光照时间减少，叶绿素含量降低，吸收和转化
光能减少，光合速率降低；同时光照时间减少，呼吸作用的有机物消耗也会增多，因而单株
产量会随着光周期的光照时间减少而降低等。(3)若要进一步研究不同CO 浓度对马铃薯叶
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片光合速率的影响，为了尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择上述实验中长
日照(16 h～8 h)组的植株为实验材料，因为该实验组没有块茎生成，避免了有机物的输出对
实验结果的影响。对照组叶片遮光处理，10 h后检测到叶片的干物质减少量为A mg，此时
检测的是10小时的呼吸消耗；某实验组10 h后检测到叶片的干物质增加量为B mg，该值代
表的是10小时有机物的增加量，实验叶片的面积为C cm2，则该组的光合速率可以表示为
(A＋B)÷10÷C ＝0.1(A＋B)/C [mg/(h·cm2)]。(4)马铃薯中钾含量丰富，是人类饮食中钾的重
要来源。研究者通过田间实验研究不同钾肥(氯化钾、硫酸钾)及二者混合使用对马铃薯产量
的影响。为了排除土壤自身含有的钾量的干扰，实验前，要对土壤进行钾含量(肥力)测定，
各个实验组之间要保证钾的使用量是相同的，即保持无关变量相同且一致，本实验的自变量
是钾肥种类的不同，因变量是马铃薯产量的变化。
4．(2022·新疆高三模拟)CO 是影响植物光合作用的重要因素。不同植物在长期的自然选择
2
中形成了不同的适应特征。图1是三种不同类型植物的CO 同化方式示意图，图2表示生活
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在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO 吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿
2
体中固定CO 的酶对CO 的亲和力高于水稻，请回答下列问题：
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(1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是____________________，以光合色素的吸光率为纵坐标，以波长为横坐标，获得光合色素的吸收光谱。通过对比各组提取液对________(填
“红光”“蓝紫光”或“绿光”)的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。
(2)图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是________，原因是
_______________________________________________________________________________。
(3)图 2 中，10 h 到 12 h 间，B 植物的光合速率下降而 C 植物继续升高，原因是
_______________________________________________________________________________。
(4)图2中，在12 h时A植物能不能进行光合作用？________。
(5)同位素标记法是生物学研究中的一种重要方法，可用此方法研究光合作用中
______________________________________________________________________________。
答案 (1)防止研磨中色素被破坏 红光 (2)景天科植物 该类植物白天因减少水分的散失
而气孔关闭，但夜晚能吸收CO，不影响光合作用的进行 (3)该时间段温度较高，B植株部
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分气孔关闭，CO 供应不足，而C植株可以利用低浓度的CO ，此时光照强度不断增强，所
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以光合速率继续升高 (4)能 (5)氧气中氧的来源或碳的固定途径
解析 (1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏。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，因此可以通过对比各组提取液对红光的吸光率来
比较叶片中的叶绿素含量。(2)分析图1中三种植物可知，景天科植物可以将夜晚吸收的CO
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储存在液泡中，然后白天用于光合作用；炎热干旱条件下，为减少水分散失，白天植物一般
关闭气孔，所以在炎热干旱环境下景天科植物更能适应生存。(3)在10 h到12 h期间，温度
较高，会使植物的部分气孔关闭，CO 供应不足，引起B植物光合速率下降，而C植物能利
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用低浓度的CO 进行光合作用，且此时光照强度不断增强，所以其光合速率继续升高。(4)
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在12 h时，A植物虽然从外界吸收的CO 为零，但可以利用储存的CO 进行光合作用。(5)
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美国科学家卡尔文用同位素14C标记CO ，探究了碳在光合作用中转化成有机物的途径。鲁
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宾、卡门采用同位素标记法研究了光合作用释放的氧气到底来自CO 还是HO。故同位素标
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记法可用来研究光合作用中氧气中氧的来源或碳的固定途径。
