押江苏卷第20题 光合作用的应用-备战2023年高考生物临考题号押题（江苏卷）（原卷版）

学而优·教有方PAGEPAGE1押江苏卷第20题光合作用的应用细胞代谢是高考考查的重点和难点之一,本专题知识的综合性较强，与生产、生活的联系密切。从考查题型看,近年高考的考查点主要集中在以下几个方面:①以文字表述的形式考查光合作用、细胞呼吸等的基本原理、过程的基础题;②以流程图的形式或者信息背景迁移形式考查光合作用或细胞呼吸的中等难度题);③以图表的形式考查光合作用和细胞呼吸的综合题。总体来说,本专题内容侧重于考查学生的理解能力、获取信息的能力和学科内知识综合应用的能力。高考对本专题知识点的考查常结合坐标曲线考查光合作用、细胞呼吸的影响因素及其在生产实践中的应用，对总光合速率、净光合速率与呼吸速率的考查也较多。强化对相关原理的分析及相关曲线模型的归纳整合与加强针对性训练是备考的关键。坐标曲线中，多以时间、位置、温度等易测量的因素为横坐标，以事物的某种性质为纵坐标，用曲线表示事物的变化及性质间的相互关系，常用来分析生命现象，从而揭示生物体结构、代谢、生命活动及生物环境相互作用的关系等方面的本质特性。坐标曲线图的类型很多，有单—曲线型、多重曲线型等。坐标曲线图无论多么复杂，关键是数和形。数就是曲线中的点——起点、转折点和终点;形就是曲线的变化趋势，乃至将来的动态。解题思维模板如下∶具体分析∶（1）快速确认曲线图中"总光合速率"与"净光合速率"。若光照强度为"0"时，CO2吸收量（或光合速率）从"0"开始，则描述指标为"总光合速率"，若此时CO2吸收量从负值开始，则描述指标应为"净光合速率"。（2）读曲线图时必须"全线"关注，不可就某些"片段"盲目下结论。解答光合作用相关曲线的基本步骤如下∶(2022江苏卷T20).图1所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途径）。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请都图回各下列问题：（1）图1中，类囊体膜直接参与的代谢途径有___________（从①～⑦中选填），在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是___________。（2）在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的___________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。（3）将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b（图Ⅱ）。①曲线a，0～t1时（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于细胞呼吸；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于___________。②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是___________。（4）光呼吸可使光合效率下降20%-50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的___________价值。(2021江苏卷T20).线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。（1）叶绿体在___上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是_____。（2）光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生______；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了___个CO2分子。（3）在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的______中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为______中的化学能。（4）为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养10~14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。实验步骤的目的简要操作过程配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中设置寡霉素为单一变量的对照组①_______________②_______________对照组和各实验组均测定多个大麦叶片光合放氧测定用氧电极测定叶片放氧③_______________称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定1．光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸，其过程如下图所示。科学家采用基因工程获得了酶A缺陷型的水稻突变株，在不同条件下检测突变株与野生型水稻植株的生长情况与物质含量，实验结果如下表所示。请回答：条件0．5%CO20．03%CO20．03%CO20．03%CO2指标平均株高/cm平均株高/cm乙醇酸含量/乙醛酸含量/（μg·g-1叶重）（μg·g-1叶重）突变株422411371野生型434211(1)取野生型水稻新鲜叶片烘干粉碎，提取光合色素。提取时，需加入无水乙醇和碳酸钙，如未加碳酸钙，提取液会偏_____色。用纸层析法分离光合色素时，因四种色素随层析液在滤纸上的_____不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液，测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率，可绘制出该色素的吸收光谱，其中在_____区明显偏暗。(2)产生乙醇酸的场所是_____。根据实验结果推测酶A的功能是___。(3)用电子显微镜可观察到叶绿体内有一些被称为“脂质仓库”的颗粒，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是其中的脂质参与构成叶绿体中的____结构。正常情况下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，留在植物叶片内的光合产物的去向有______。(4)大气中CO2含量约为0．03%，根据题干信息，分析自然状态下突变株长势不如野生型的原因是______。(5)水稻光呼吸过程需要额外消耗能量，降低净光合效率，但在进化过程中得以长期保留，其对植物的意义消耗过剩的_____，减少对细胞的损害，同时还可以补充______。2．钾的含量是影响我国长江流域冬油菜产量的重要因素，K+、Mg2+等离子可在植物体内转移。缺钾胁迫使油菜叶片的光合功能衰退，籽粒产量降低。科研人员比较田间条件下蕾苔期油菜不同叶片（无柄叶为幼叶，长柄叶为成熟叶）对缺钾胁迫的反应，测定了相关的代谢指标，结果如下表所示。回答问题：叶片处理净光合速率/（CO2umol·m-2·s-1）胞间CO2浓度/（CO2umol·mol-1）气孔导度/（H2Omol·m-2·s-1）叶绿素含量/（mg·g-1）叶片钾含量/%无柄叶缺钾22.12400.241.891.79钾正常22.42410.292.011.88短柄叶缺钾27.32770.451.872.23钾正常27.12760.461.942.45长柄叶缺钾22.02690.411.292.01钾正常25.32730.431.953.84(1)叶片气孔开放与保卫细胞积累K+密切相关。在ATP驱动下，保卫细胞细胞膜上的钾一氢离子交换泵会_________（填“顺浓度梯度”或“逆浓度梯度”）将K+转运进入细胞。在液泡内积累高浓度的K+可提高___________________，从而有利于保卫细胞吸水，使气孔导度增大。(2)图中PSI和PSII分别是光系统I和光系统II，光系统位于___________上，水光解生成氧气需要的光能是通过______（填“PSI”或“PSII”）吸收利用的。在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是__________________。(3)油菜进行光合作用时，若气孔导度增大，则短时间内叶绿体C3的含量将_________，原因是____________________。(4)在以上实验油菜的三类叶片中，缺钾胁迫主要抑制__________叶的光合功能，影响机制主要是___________________________________。(5)缺钾条件下，短柄叶和无柄叶的光合功能___________，从钾的角度分析，最可能的原因是________________________。3．下图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程，请回答以下问题：(1)由图可知，酵母菌细胞内丙酮酸可在__________和__________（填场所）被消耗。(2)酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶I的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取__________（填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”）均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中滴加等量的酸性的重铬酸钾溶液进行检测。按照上述实验过程，如果观察到甲试管__________，乙试管__________（填甲乙试管颜色变化），说明（2）中假说成立。(3)为了研究酵母菌细胞中ATP合成过程中能量转换机制，科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白（1）和牛细胞中的ATP合成酶（Ⅱ）构建ATP体外合成体系，如图2所示。ATP的结构简式是__________，科学家利用该人工体系模拟酵母菌细胞中__________（填场所）合成ATP的能量转换过程。(4)科学家利用上述人工体系进行了相关实验，如下表。组别人工体系H+通过I的转运H+通过Ⅱ的转运ATP大豆磷脂构成的囊泡ⅠⅡ1＋＋＋有有产生2＋－＋无无不产生3＋＋－有无不产生注：“＋”“－”分别表示人工体系中分组的“有”“无”。①比较第1组和第2组的结果可知，1可以转运H+进入囊泡。进一步研究发现，第1组囊泡内pH比囊泡外低1．8，说明囊泡内的H+浓度__________（填“高于”或“等于”或“低于”）囊泡外。②比较第1组和第3组的结果可知，伴随H+通过__________（填“I”或“Ⅱ”）向囊泡外转运的过程，ADP和Pi合成ATP。③上述实验表明，如果利用人工体系模拟叶绿体产生ATP，能量转换过程是：__________→H+电化学势能→ATP中的化学能。4．下图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ；图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程，番茄红素为脂溶性物质，积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题：(1)图1能完成水光解的结构是_____________（选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”）。电子（e-）由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，电子的最终受体是_____________。光反应阶段光系统Ⅰ和光系统Ⅱ吸收的光能储存在_____________中。

(2)如图2所示，番茄细胞进行有氧呼吸时，第一阶段产生的物质X为_____________，物质X可跨膜转运至线粒体基质，在酶的催化下形成乙酰CoA，再参与柠檬酸循环，柠檬酸循环过程_____________（选填“需要”或“不需要”）氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株，使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析，转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为_____________（选填“细胞质基质”或“线粒体基质”），功能应是将图中物质X更多地转化为_____________。(3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSI的核心蛋白。研究发现亚高温强光（HH）条件下，过剩的光能会损伤D1蛋白，进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光（HH）对番茄光合作用的影响，研究人员对番茄进行不同条件处理，实验结果如图3所示。据图可知，HH条件下，过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，理由是_____________；而是由于_____________，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，对植物造成危害。(4)研究发现，D1蛋白周转（D1蛋白更新合成）和叶黄素循环（几种叶黄素在不同条件下的转化，）是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理：A组在适宜温度和光照强度下培养，B组用H2O处理，C组用叶黄素循环抑制剂（DTT）处理，D组用D1蛋白周转抑制剂（SM）处理，其中B、C、D三组均置于HH条件下培养，结果如图4所示。据图分析，在HH条件下，D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用_____________（选填“强”或“弱”），理由是_____________。5．下图是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图。研究表明：水中CO2浓度降低能诱导轮叶黑藻（一种沉水植物）光合途径由C3向C4途径转变，C4途径可使轮叶黑藻适应低CO2浓度的环境，而且两条途径在同一细胞中进行。请据图回答问题：(1)当轮叶黑藻等沉水植物大量繁殖后，部