精做02 光合作用（新高考专用）（原卷版）

精做02光合作用1．人们对光合作用的认识经历了漫长的探索历程。回答下列关于光合产物O2中氧的来源的问题。（1）20世纪30年代，凡涅尔比较了不同生物的光合作用过程，发现它们有共同之处，例如：绿色植物CO2+2H2O→（CH2O）+O2+H2O紫硫细菌CO2+2H2S→（CH2O）+2S↓+H2O红细菌C2+2H2→（CH2O）+H2O依据紫硫细菌__________________，可推测绿色植物光合作用产生的O2中氧的来源。（2）1939年希尔（R·Hill）将分离出来的叶绿体放入草酸铁盐溶液中，经过光照后放出O2，同时Fe3+被还原为Fe2+，希尔的实验证明了________________；而且这一发现将光合作用区分为两个阶段：__________________。（3）20世纪40年代初，美国科学家鲁宾和卡门利用_______________（方法）研究了上述问题，实验设计思路是_______________________（利用小球藻进行实验）。2．如图是研究人员通过实验得出的温度对草莓光合作用的影响（以测定的放氧速率为指标）。据图分析回答：（1）由图可知，适合草莓生长的最适温度是________。该温度________（填“是”或“不是”或“不一定是”）草莓光合作用的最适温度，原因是_______________________________________。（2）若向密闭空间内加入18O标记的O2，可在草莓叶肉细胞中检测到有18O的CO2，请写出18O最短的转移途径_______________________（用文字和箭头表示，并注明具体反应阶段）。（3）实践表明，种植密度过大，草莓单株光合作用强度会下降，限制草莓单株光合作用强度的主要外界因素有________等。3．适宜温度下，科研人员在密闭玻璃容器内，对某小型植物的栽培条件进行研究，结果如下图（基质含水量为最大持水量的百分比），请回答相关问题：光照强度μmol/（m2·s）440300170基质含水量100%76%48%100%76%48%100%76%48%干重（g）426846517656384640（1）该实验研究了__________对该植物光合作用的影响，光强为300μmol/（m2·s）时，叶肉细胞内产生NADH的场所是____________________。（2）在探究光照强度对光合作用影响的实验中，向基质中加入的碳酸氢钠溶液的浓度过高，导致植物光合作用速率下降的原因_______________________________。（3）科研人员在适宜光照强度下，又陆续测定了基质含水量100%~48%范围内干重的变化，发现基质含水量76%时干重最大，则基质含水量76%__________（填“是”“不是”或“不一定是”）该植物制造有机物的最适基质含水量，原因是______________________________。（4）在光照强度为440μmol/（m2·s）时，上午测得光合速率数值高于下午测得的数值，据此可推断叶片中光合产物的积累对光合速率有抑制作用（已知叶片光合产物会被运到果实等器官并被利用）。请以长出幼果的植株为实验材料，设计实验验证这一推断。简要写出实验设计思路________________。4．在光合作用研究过程中，陆续发现以下事实：事实1：在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以反应式6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2表示光合作用。事实2：1937年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液。若在试管中加入适当的“电子受体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。希尔反应式是H2O+氧化态电子受体→还原态电子受体+1/2O2事实3：在希尔反应的基础上，Amon又发现，处于光下的叶绿体在不供给CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累ATP；若撤去光照，供给CO2，则还原态电子受体和ATP被消耗，并有有机物（CH2O）产生。根据以上事实，回答下列相关问题。（1）基于以上三个事实推测，光合作用反应式中的C6H12O6中的O可能来自_____。（2）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中_____阶段的部分变化，该阶段中电子受体由氧化态变成还原态的____（填物质名称），希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是_____。（3）Amon的实验说明（CH2O）的生成可以不需要光，但需要_____（不考虑水）。（4）若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2则短时间内ATP和[H]_____（填“会”或“不会”）出现积累，原因是____________。5．景天科植物具有独特的昼夜节律，在晚上植物体内苹果酸含量升高，糖分含量下降；白天则相反，酸度下降，糖分增多；相应的代谢途径被称为CAM途径，具有此类代谢途径的植物称为CAM植物。图Ⅰ为一昼夜大叶落叶生根（一种CAM植物）CO2吸收速率变化情况，图2为相同时间段内该植物净光合速率的变化情况。（1）据图推测，CAM植物的气孔在______________（填“白天”或“晚上”）开放，细胞中______________很可能是临时储存CO2的载体。（2）研究发现，CAM植物细胞中的CO2最早被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，生成草酰乙酸（OAA），再进一步被还原并大量积累于液泡中。为保证CAM途径的持续进行，物质______________（填英文字母简称）应通过一定化学反应不断重新生成并释放到细胞质中。该途径可通过_________________法追踪C元素的转移路径加以证实。（3）分析图中信息推测，CAM途径是对_______________（填“干旱”或“湿润”）环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在___________________。（4）假设昼夜温度不变，若要利用图2信息计算大叶落叶生根上午10时的实际光合速率，计算的思路是_____________________________。6．科研人员以野生型拟南芥植株为材料进行了相关实验，其叶肉细胞渗透压、叶片ABA含量和气孔阻力（与气孔开闭程度有关，气孔全开时气孔阻力最小）之间的变化关系如图1所示，ABA调节气孔关闭与保卫细胞内K+浓度有关，其作用机制如图2所示。

（1）拟南芥叶肉细胞中光合色素分布在__________，作用是__________。（2）据图分析可知，恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度，理由是____________________。（3）由图2可知，当ABA与受体结合后，通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用，即__________，调节保卫细胞内K+浓度，使气孔维持关闭状态。为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，研究者以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养并定期测量叶片的____________________。若____________________，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭，（4）研究发现，在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，请以拟南芥ABA缺失突变体为材料，设计实验验证该结论，写出实验思路和预期结果（光合色素含量的测定方法不作要求）。实验思路：__________________________________________________；预期结果：___________________________________________________。7．夏季研究人员用图1装置探究黑藻的光合速率在24h内的变化情况，其中长方体容器被滑板P(可以左右自由滑动)分成左右互不相通的两部分；实验结果如图2所示(S1、S2、S3表示相应图形面积)。分析回答下列问题(不考虑温度对呼吸作用的影响)：（1）影响图1中黑藻光合速率的主要环境因素有_______;实验过程中应____(填“打开”或“关闭”)图甲装置的阀门K，NaHCO3缓冲液的作用是_______________。（2）图2中表示叶绿体吸收CO2的区段是________________(用字母表示)。一昼夜中有机物积累量为____________(用S所代表的面积表示)。（3）图2中，f点时黑藻产生[H]的结构(部位)有____________；bd段和gh段都呈下降趋势，请分析主要原因：______________________________。8．甲图是大麦幼根的呼吸作用图，乙图为大麦的光合和呼吸作用图。请回答：（1）甲图中E表示___________，阴影部分表示______________，若AB=BC，则A点大麦幼根有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为___________。（2）如果把甲图中大麦幼根换成小鼠，请在图中画出小鼠呼吸作用释放的CO2量与O2浓度之间的关系曲线_______。（请标出横纵坐标的生物学意义等关键信息）（3）乙图中A表示___________，乙图植物有机物积累量最大时对应的最低温度约为_____℃，光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物2倍的点是___________，图中光合作用单位时间内固定的CO2最大量为___________。（4）某同学以新鲜的绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究课题__________________________。需特别注意的是，该实验必须在___________条件下进行。9．实验室中，用不同频率的闪光（Hz=光照—黑暗交替次数/s，光照和黑暗的持续时间相等）照射某植物叶片，在其它条件适宜时，测得叶片的光合速率（CO2µmol·m-2·s-1）变化如下图。据图回答下列问题：

（1）光照时，植物叶肉细胞中色素的作用是__________，这个过程发生在__________（场所）。（2）在频闪的黑暗阶段，该植物能合成有机物，这表明光合作用过程中有些反应可以在黑暗条件下进行，这些反应包括__________。（3）闪光频率较低时，随着闪光频率的增加，黑暗阶段的光合速率______。当闪光频率大于1Hz后，光照条件下的光合速率和黑暗条件下的光合速率相等，表明此时光照条件下产生的__________能完全满足___________。10．土壤类型和氮肥的施用量均会影响蚕豆的产量。通过适当的措施减少氮肥的施用量，同时保证蚕豆高产是蚕豆种植业可持续发展的关键。对此科研人员进行了相关实验，实验中涉及的其它条件相同且适宜，结果如图。请回答下列问题：（1）适当增施氮肥能促进蚕豆增产的原因是_______________________。（2）据图分析，氮肥施用量相同时，__________________土壤有利于提高蚕豆产量，原因是_______________________。（3）两种土壤条件下，氮肥施用量超过240kg／hm2情况下，蚕豆产量反而下降，原因是_________________。（4）请结合以上信息说出农业生产中提高产量可采取的措施______________________。11．很多植物体内只有一条固定CO2的途径，即卡尔文循环，也称为C3途径，这样的植物被称为C3植物；还有一些植物如玉米、甘蔗除了具有C3途径外，还有另外一条固定CO2的途径，即C4途径，这样的植物被称为C4植物，如下图所示。C4途径起到了“CO2泵”的作用，能将叶肉细胞周围低浓度的CO2聚集到维管束鞘细胞叶绿体内形成高浓度的CO2进行高效的光合作用。C3植物叶肉细胞含有大量叶绿体，维管束鞘细胞不含叶绿体；C4植物叶肉细胞有正常的叶绿体，维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体，进行光合作用时叶肉细胞叶绿体内无淀粉合成，维管束鞘细胞叶绿体内有大量淀粉合成。请回答下列问题：（1）C3植物和C4植物体内固定CO2的物质分别是________________、____________。C3植物和C4植物叶片内进行光合作用的细胞分别是____________、____________。（2）研究发现，C4途径固定CO2的酶比C3途径固定CO2的酶对CO2的亲和力高60多倍，据此推测C3植物和C4植物比较，CO2补偿点较低的是____________，中午因温度较高气孔关闭，对光合作用影响较小的是____________。（3）将C3植物和C4植物黑暗处理24小时，再进行一小段时间的光照，经脱色处理后，再用碘液对C3植物和C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞染色，出现蓝色的细胞有____________。12．如今在卧室中摆放多肉植物已成为一种时尚。绝大多数的多肉植物有一种特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，固定CO2产生苹果酸储存在液泡中(如图一)；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2，用于光合作用(如图二)。据图分析回答下列问题。

（1）多肉植物细胞内参与CO2固定的物质有___________；若上午10点突然降低环境中CO2浓度，则短时间内多肉植物细胞中C3的含量变化是______________。（2）夜间多肉植物细胞内的pH会下降，原因是______________________。（3）研究表明，光质在植物的生长发育、形态建成和生理代谢方面具有明显的调控作用。欲研究一定比例组合(1：1与3：1)的红光和蓝光对某多肉植物幼苗光合作用的影响，实验应注意调节各组光源与幼苗的距离，使_____________。除了不同比例的红蓝光组，实验还应设置_______________作为对照组。本实验除了可以测量二氧化碳的吸收速率或者氧气的释放速率等表示光合速率的指标外，还可以测量气孔导度以及_______________________________________________(答出两点即可)。13．南通某中学生物研究性学习小组以芒草、韭菜叶片为材料，探究CO2浓度对植物光合速率的影响，主要实验步骤如下：步骤1制备叶圆片取生长旺盛的2种植物叶片，用打孔器制备直径为lcm的叶圆片。步骤2制备真空叶圆片向装有10mL蒸馏水的注射器中加入10片叶圆片（如图1），在排除注射器前端空气后堵住前端小孔，再连续多次拉动活塞，直至叶圆片全部下沉至水底。置于黑暗环境中保存。步骤3实验探究取注射器6个，分别放入10片芒草叶圆片，再依次加入等量不同浓度的NaHCO3溶液，然后将6个注射器插入实验架上圆盘内圈1—6号小孔中（如图2），置于适宜温度下，开启LED冷光源并计时，记录并计算每组叶圆片上浮到液面的平均时间。再用韭菜叶圆片重复上述实验。请回答：（1）步骤2中制备的真空叶圆片保存时，置于黑暗中的原因是_____。（2）实验中选用“LED冷光源”是为防止______变化影响实验结果，实验过程中叶圆片上浮是由于__，使叶圆片浮力增大。（3）实验结果如图，CO2浓度与植物光合速率的关系为____，NaHCO3溶液浓度小于3.5%时，两种植物叶圆片对CO2浓度变化更敏感的是____。（4）该小组还利用内、中、外三圈各三个小孔来探究光照强度对芒草叶片光合速率的影响，观察到各个注射器中叶圆片上浮均较快且差异不明显，其原因可能是____、____。14．2019年10月，科学家袁隆平院士带领的研究团队在塔克拉玛干沙漠成功试种海水稻，为解决粮食问题提供了重要方案。该海水稻不仅具有较强的耐高盐碱能力，而且持续耕种后还能有效降低土地盐碱度。回答下列问题：（1）海水稻植株细胞中含量最多的化合物是_________，该化合物在细胞中的作用有_________（答出1条即可）。（2）为探究高盐条件对海水稻光合速率的影响某研究小组进行了相关研究，并根据实验测得的数据绘制了如图所示的曲线。

①该海水稻进行光合作用时，光反应阶段发生在__________，该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用