高中生物2015-2024年10年高考真題專題分類匯編-專題6光合作用考點(diǎn)2光合作用的原理

第第頁(yè)專題6光合作用考點(diǎn)2光合作用的原理(2023天津，9，4分)如圖是某綠藻適應(yīng)水生環(huán)境、提高光合效率的機(jī)制圖。光反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)X可進(jìn)入線粒體促進(jìn)ATP合成。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.物質(zhì)X通過(guò)提高有氧呼吸水平促進(jìn)HCO3B.HCO3C.水光解產(chǎn)生的H+提高類囊體腔CO2水平，促進(jìn)CO2進(jìn)入葉綠體基質(zhì)D.光反應(yīng)通過(guò)確保暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)，幫助該綠藻適應(yīng)水生環(huán)境【答案】B【解析】(2023湖北，8，2分)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過(guò)與PSⅡ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是 ()A.葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)B.Mg2+含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱C.弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對(duì)光能的捕獲D.PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2【答案】C【解析】從圖示可以看出，弱光下LHCⅡ能與PSⅡ結(jié)合，增強(qiáng)其對(duì)光能的捕獲；強(qiáng)光下LHCⅡ能與PSⅡ分離，減弱其對(duì)光能的捕獲；由題干可知，LHC蛋白激酶可催化LHCⅡ與PSⅡ分離，減少其對(duì)光能的捕獲，所以該酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ不易分離，PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光的捕獲會(huì)增強(qiáng)，A正確，C錯(cuò)誤。Mg2+參與葉綠素(為光合色素)的合成，Mg2+含量下降，PSⅡ光復(fù)合體上光合色素含量減少，對(duì)光能的捕獲減弱，B正確。PSⅡ光復(fù)合體能將水分解，產(chǎn)生H+、電子和O2，D正確。(2021浙江6月選考，23，2分)滲透壓降低對(duì)菠菜葉綠體光合作用的影響如圖所示，圖甲是不同山梨醇濃度對(duì)葉綠體完整率和放氧率的影響，圖乙是兩種濃度的山梨醇對(duì)完整葉綠體ATP含量和放氧量的影響。CO2以HCO3-形式提供，山梨醇為滲透壓調(diào)節(jié)劑，0.33mol·L-1時(shí)葉綠體處于等滲狀態(tài)。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是(甲乙A.與等滲相比，低滲對(duì)完整葉綠體ATP合成影響不大，光合速率大小相似B.滲透壓不同、葉綠體完整率相似的條件下，放氧率差異較大C.低滲條件下，即使葉綠體不破裂，卡爾文循環(huán)效率也下降D.破碎葉綠體占全部葉綠體比例越大，放氧率越低【答案】A【解析】圖甲中顯示山梨醇濃度在0.27~0.33mol·L-1時(shí)，葉綠體完整率差別不大，而此時(shí)的放氧率卻有很大差異，B正確；分析圖乙，可以看出低滲條件與等滲條件(濃度為0.33mol·L-1)相比，完整葉綠體ATP含量相似但放氧量較低，推斷在低滲條件下，葉綠體中的ATP因沒(méi)有有效用于碳反應(yīng)而有所積累，說(shuō)明卡爾文循環(huán)效率較低，光合速率也較低，A錯(cuò)誤，C正確；分析圖甲可以得出山梨醇濃度越低，葉綠體完整率越低，破碎葉綠體所占比例越高，放氧率越低，D正確。(2021廣東，12，2分)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是()A.Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B.激活Rubisco需要黑暗條件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2結(jié)合【答案】D【解析】暗反應(yīng)階段的CO2的固定為Rubisco催化C5與CO2反應(yīng)的過(guò)程，該過(guò)程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，暗反應(yīng)有光無(wú)光均可進(jìn)行，故Rubisco的活性與是否有光無(wú)關(guān)，A、B錯(cuò)誤，D正確；CO2固定過(guò)程不消耗ATP，C錯(cuò)誤。（2021山東，16，3分）（不定項(xiàng)）關(guān)于細(xì)胞中的H2O和O2，下列說(shuō)法正確的是（）A.由葡萄糖合成糖原的過(guò)程中一定有H2O產(chǎn)生B.有氧呼吸第二階段一定消耗H2OC.植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來(lái)自光合作用D.光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來(lái)自于H2O【答案】ABD【解析】葡萄糖是單糖，通過(guò)脫水縮合形成多糖的過(guò)程有水生成，A正確；有氧呼吸第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)生成CO2和[H]，B正確；有些植物細(xì)胞含有過(guò)氧化氫酶（例如土豆），可以分解過(guò)氧化氫生成O2，因此植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2不一定只來(lái)自光合作用，C錯(cuò)誤；光反應(yīng)階段水的光解產(chǎn)生氧氣，故光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來(lái)自于H2O，D正確。(2020天津，5，4分)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是()A.產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素【答案】A【解析】綠色植物光反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜，產(chǎn)物有O2、NADPH、ATP，暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物有糖類等有機(jī)物，據(jù)此推理該半人工光合作用反應(yīng)體系中產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A正確；該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)不僅有CO2，還有水，B錯(cuò)誤；類囊體膜上產(chǎn)生的NADPH、ATP參與C3的還原，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)體系含有從菠菜中分離出的類囊體，吸收光能的色素分布在類囊體的薄膜上，故該反應(yīng)體系中含有光合作用色素，D錯(cuò)誤。(2018北京理綜，3，6分)光反應(yīng)在葉綠體類囊體上進(jìn)行。在適宜條件下，向類囊體懸液中加入氧化還原指示劑DCIP，照光后DCIP由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o(wú)色。該反應(yīng)過(guò)程中()A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化C.不需要光合色素參與D.會(huì)產(chǎn)生氧氣【答案】D【解析】本題以光合作用光反應(yīng)過(guò)程的相關(guān)知識(shí)為載體，考查考生對(duì)光反應(yīng)過(guò)程相關(guān)反應(yīng)的理解與遷移能力，體現(xiàn)了對(duì)生命觀念中結(jié)構(gòu)與功能以及科學(xué)思維素養(yǎng)中歸納與概括要素的考查。光反應(yīng)過(guò)程中，光合色素利用光能，將水分解成[H]和氧氣，同時(shí)在有關(guān)酶的催化作用下，ADP與Pi發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成ATP，A、C錯(cuò)誤，D正確；[H]將DCIP還原，使之由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o(wú)色，B錯(cuò)誤。(2017海南單科，10，2分)將葉綠體懸浮液置于陽(yáng)光下，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)有氧氣放出。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()A.離體葉綠體在自然光下能將水分解產(chǎn)生氧氣B.若將葉綠體置于紅光下，則不會(huì)有氧氣產(chǎn)生C.若將葉綠體置于藍(lán)紫光下，則不會(huì)有氧氣產(chǎn)生D.水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量【答案】A【解析】葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，在自然光下，葉綠體能進(jìn)行光合作用將水分解產(chǎn)生氧氣，A正確；葉綠體中的光合色素能吸收紅光和藍(lán)紫光，因此在紅光和藍(lán)紫光下，葉綠體會(huì)產(chǎn)生氧氣，B、C錯(cuò)誤；水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要的能量是光能，D錯(cuò)誤。(2016課標(biāo)全國(guó)Ⅲ，2，6分)在前人進(jìn)行的下列研究中，采用的核心技術(shù)相同(或相似)的一組是()①證明光合作用所釋放的氧氣來(lái)自水②用紫外線等處理青霉菌選育高產(chǎn)青霉素菌株③用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質(zhì)④用甲基綠和吡羅紅對(duì)細(xì)胞染色，觀察核酸的分布A.①②B.①③C.②④D.③④【答案】B【解析】①③采用的核心技術(shù)均是同位素標(biāo)記法，②為用紫外線等誘導(dǎo)青霉菌發(fā)生基因突變，屬于誘變育種，④為用染色劑對(duì)細(xì)胞染色進(jìn)而觀察特定結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)正確。疑難突破本題解題的關(guān)鍵是識(shí)記各實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)方法，并注意進(jìn)行歸納總結(jié)。(2016天津理綜，2，6分)在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是()A.紅光，ATP下降 B.紅光，未被還原的C3上升C.綠光，[H]下降 D.綠光，C5上升【答案】C【解析】植物光合作用主要利用的是紅光和藍(lán)紫光，對(duì)綠光的利用很少。突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光照射后，光反應(yīng)速率加快，產(chǎn)物[H]和ATP上升，進(jìn)而C3的還原過(guò)程加快，未被還原的C3下降，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；而改用光照強(qiáng)度與白光相同的綠光照射后，光反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)物[H]和ATP下降，進(jìn)而C3的還原過(guò)程減慢，C5下降，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2016四川理綜，5，6分)三倍體西瓜由于含糖量高且無(wú)籽，備受人們青睞。如圖是三倍體西瓜葉片凈光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)與胞間CO2濃度(Ci)的日變化曲線，以下分析正確的是()A.與11：00時(shí)相比，13：00時(shí)葉綠體中合成C3的速率相對(duì)較高B.14：00后葉片的Pn下降，導(dǎo)致植株積累有機(jī)物的量開(kāi)始減少C.17：00后葉片的Ci快速上升，導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于光反應(yīng)速率D.葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度【答案】D【解析】與11：00時(shí)相比，13：00時(shí)葉片凈光合速率下降，此現(xiàn)象是因13：00時(shí)氣孔關(guān)閉導(dǎo)致吸收CO2減少引起的“光合午休”，此時(shí)葉綠體中合成C3的速率相對(duì)較低，A項(xiàng)錯(cuò)誤；14：00后葉片的Pn下降，但仍大于零，植株積累有機(jī)物的量仍在增多，B項(xiàng)錯(cuò)誤；17：00后因光照強(qiáng)度的降低，光反應(yīng)減弱，產(chǎn)生的[H]和ATP均減少，暗反應(yīng)速率也降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Pn第一次下降，是因氣孔關(guān)閉，CO2濃度限制了光合速率，Pn第二次下降是光照強(qiáng)度降低引起的，D項(xiàng)正確。(2015福建理綜，3，6分)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3。為測(cè)定RuBP羧化酶的活性，某學(xué)習(xí)小組從菠菜葉中提取該酶，用其催化C5與14CO2的反應(yīng)，并檢測(cè)產(chǎn)物14C3的放射性強(qiáng)度。下列分析錯(cuò)誤的是()A.菠菜葉肉細(xì)胞內(nèi)RuBP羧化酶催化上述反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)B.RuBP羧化酶催化的上述反應(yīng)需要在無(wú)光條件下進(jìn)行C.測(cè)定RuBP羧化酶活性的過(guò)程中運(yùn)用了同位素標(biāo)記法D.單位時(shí)間內(nèi)14C3生成量越多說(shuō)明RuBP羧化酶活性越高【答案】B【解析】CO2固定過(guò)程屬于暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，有光、無(wú)光條件下均可進(jìn)行；該實(shí)驗(yàn)利用了同位素標(biāo)記法，C3為CO2固定的產(chǎn)物，故單位時(shí)間內(nèi)14C3生成量越多，說(shuō)明RuBP羧化酶的活性越高。故選B。知識(shí)拓展光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP和Pi。沒(méi)有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，沒(méi)有暗反應(yīng)，有機(jī)物無(wú)法合成。(2015安徽理綜，2，6分)下圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是()A.CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能B.CO2可直接被[H]還原，再經(jīng)過(guò)一系列的變化形成糖類C.被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5D.光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)升高【答案】C【解析】由圖解可知，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]參與C3的還原，而不參與CO2的固定，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤；被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下一部分合成了(CH2O)，另一部分又形成了C5，C項(xiàng)正確；光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí)，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]減少，故短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2015海南單科，24，2分)將一株生長(zhǎng)正常的某種植物置于密閉的玻璃容器內(nèi)，在適宜條件下光照培養(yǎng)。從照光開(kāi)始，凈光合速率隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸下降直至為0，之后保持不變。在上述整個(gè)時(shí)間段內(nèi)，玻璃容器內(nèi)CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)是()A.降低至一定水平時(shí)再升高B.降低至一定水平時(shí)保持不變C.持續(xù)保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)D.升高至一定水平時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定【答案】B【解析】本題主要考查密閉容器中光合速率和呼吸速率的分析等相關(guān)知識(shí)。由題干信息可知，從照光開(kāi)始，凈光合速率隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸下降直至為0的過(guò)程中，光合速率大于呼吸速率，植物需要不斷從外界吸收CO2，因此玻璃容器內(nèi)CO2濃度不斷降低。在凈光合速率為0且之后保持不變過(guò)程中，植物真光合速率等于呼吸速率，CO2濃度保持不變，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。(2024河北，19，2分)高原地區(qū)藍(lán)光和紫外光較強(qiáng)，常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對(duì)藏川楊幼苗生長(zhǎng)的影響，研究者檢測(cè)了白膜、藍(lán)膜和綠膜對(duì)不同光的透過(guò)率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，結(jié)果如圖、表所示。覆膜處理葉綠素含量(mg/g)類胡蘿卜素含量(mg/g)白膜1.670.71藍(lán)膜2.200.90綠膜1.740.65回答下列問(wèn)題：(1)如圖所示，三種顏色的膜對(duì)紫外光、藍(lán)光和綠光的透過(guò)率有明顯差異，其中光可被位于葉綠體上的光合色素高效吸收后用于光反應(yīng)，進(jìn)而使暗反應(yīng)階段的C3還原轉(zhuǎn)化為和。與白膜覆蓋相比，藍(lán)膜和綠膜透過(guò)的較少，可更好地減弱幼苗受到的輻射。

(2)光合色素溶液的濃度與其光吸收值成正比，選擇適當(dāng)波長(zhǎng)的光可對(duì)色素含量進(jìn)行測(cè)定。提取光合色素時(shí)，可利用作為溶劑。測(cè)定葉綠素含量時(shí)，應(yīng)選擇紅光而不能選擇藍(lán)紫光，原因是。

(3)研究表明，覆蓋藍(lán)膜更有利于藏川楊幼苗在高原環(huán)境的生長(zhǎng)。根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果，其原因?yàn)?答出兩點(diǎn)即可)。

【答案】(1)藍(lán)類囊體薄膜C5糖類紫外光(2)無(wú)水乙醇葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，選擇紅光可排除類胡蘿卜素的干擾(3)覆蓋藍(lán)膜紫外光透過(guò)率低，藍(lán)光透過(guò)率高，降低紫外光對(duì)幼苗輻射的同時(shí)不影響其光合作用；與覆蓋白膜和綠膜相比，覆蓋藍(lán)膜葉綠素和類胡蘿卜素含量都更高，有利于幼苗進(jìn)行光合作用【解析】(1)吸收光能的4種色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，其中葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。暗反應(yīng)階段，C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原，隨后，一些接受能量并被還原的C3，在酶的作用下經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類，另一些接受能量并被還原的C3，經(jīng)過(guò)一系列變化，又形成C5。據(jù)題圖可知，與覆蓋白膜相比，藍(lán)膜和綠膜透過(guò)的紫外光較少，可更好地減弱幼苗受到的輻射。(2)綠葉中的光合色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中，所以可用無(wú)水乙醇提取綠葉中的光合色素。葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，為了排除類胡蘿卜素的干擾，測(cè)定葉綠素含量時(shí)，應(yīng)選擇紅光而不選擇藍(lán)紫光。(3)據(jù)題圖可知，與白膜和綠膜相比，藍(lán)膜的紫外光透過(guò)率較低，藍(lán)光透過(guò)率較高，在降低紫外光對(duì)幼苗的輻射同時(shí)不影響其光合作用；據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，與覆蓋白膜和綠膜相比，覆蓋藍(lán)膜的幼苗葉綠素和類胡蘿卜素含量都更高，有利于幼苗進(jìn)行光合作用。(2023湖南，17，12分)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對(duì)CO2的Km為450μmol·L-1(Km越小，酶對(duì)底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對(duì)濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場(chǎng)所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC對(duì)CO2的Km為7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是(填具體名稱)，該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過(guò)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。

(2)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是

(答出三點(diǎn)即可)。

(3)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無(wú)明顯變化，其原因可能是(答出三點(diǎn)即可)。

【答案】(1)C3(3-磷酸甘油酸)蔗糖篩管(2)高于玉米的PEPC酶對(duì)CO2的親和力比Rubisco酶要高，能利用低濃度的CO2；水光解主要在葉肉細(xì)胞進(jìn)行，暗反應(yīng)在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行，維管束鞘細(xì)胞中CO2/O2較高，提高了光合作用效率；通過(guò)C3和C4在葉肉和維管束鞘細(xì)胞之間的循環(huán)，將CO2轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞濃縮，維管束鞘細(xì)胞中CO2濃度較高(3)NADPH和ATP的供應(yīng)限制、固定CO2的Rubisco酶數(shù)量有限、C5再生速率不足、有機(jī)物在葉綠體中積累較多【解析】(1)玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中進(jìn)行，在PEPC酶的催化下，PEP與CO2反應(yīng)生成C4，C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)，據(jù)此推理，并結(jié)合水稻的暗反應(yīng)圖示，可知玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛。在葉綠體內(nèi)，其可用于淀粉等的合成，大部分運(yùn)至葉綠體外，并轉(zhuǎn)變成蔗糖。與葡萄糖相比，蔗糖屬于非還原糖，較穩(wěn)定，對(duì)滲透壓影響也小，蔗糖通過(guò)篩管長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。(2)在干旱環(huán)境下，大部分氣孔關(guān)閉，植物能吸收的CO2減少，與水稻葉肉細(xì)胞中的Rubisco酶相比，玉米葉肉細(xì)胞中的PEPC酶對(duì)CO2的Km小，親和力大，玉米在較低濃度的CO2下仍能固定CO2進(jìn)行光合作用；在高光照強(qiáng)度環(huán)境下，光反應(yīng)較強(qiáng)，產(chǎn)生的O2較多，與玉米維管束鞘細(xì)胞相比(水光解的主要場(chǎng)所為葉肉細(xì)胞的葉綠體)，水稻葉肉細(xì)胞O2較多易進(jìn)行光呼吸，使得暗反應(yīng)減弱；與水稻葉肉細(xì)胞相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，葉肉細(xì)胞中的PEP與CO2反應(yīng)生成C4，C4進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，使CO2得到濃縮，保障了暗反應(yīng)的進(jìn)行。(3)在光飽和條件下，水稻葉綠體的光反應(yīng)強(qiáng)度不再增加，產(chǎn)生的ATP和NADPH不再增多，限制了C3的還原；水稻葉綠體內(nèi)固定CO2的Rubisco酶的量有限；光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物在葉綠體中積累較多，抑制了反應(yīng)的進(jìn)行。(2022重慶，23，14分)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會(huì)被類囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生ATP(圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開(kāi)展了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。ⅠⅡ(1)制備類囊體時(shí)，提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結(jié)構(gòu)完整，原因是；為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)保持(填“低溫”或“常溫”)。

(2)在圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實(shí)驗(yàn)不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)外的H+濃度差，原因是

____________________。

(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H+濃度差的原因，對(duì)無(wú)緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，結(jié)果如圖Ⅲ所示，懸液的pH在光照處理時(shí)升高，原因是。類囊體膜內(nèi)外的H+濃度差是通過(guò)光合電子傳遞和H+轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來(lái)源物質(zhì)是。

(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物。若要實(shí)現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn)，需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加，若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有(答兩點(diǎn))。

【答案】(1)保持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂低溫(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照條件下對(duì)類囊體進(jìn)行培養(yǎng)的，無(wú)法證明某種能量是來(lái)自光能還是來(lái)自膜內(nèi)外H+濃度差(3)類囊體膜外H+被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi)，造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加二氧化碳的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度【解析】(1)制備類囊體時(shí)，提取液中需要添加適宜濃度的蔗糖，這樣可保持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂。低溫可抑制蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。(2)圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)中，光照條件下，將類囊體置于pH=4的提取液中培養(yǎng)，將平衡后的類囊體轉(zhuǎn)移到pH=8的提取液中，在黑暗條件下培養(yǎng)并加入ADP和Pi，可產(chǎn)生ATP，該實(shí)驗(yàn)無(wú)法排除ATP的生成所需的能量來(lái)自光能的情況，若實(shí)驗(yàn)全過(guò)程都在黑暗中進(jìn)行才可證明ATP生成所需的能量來(lái)自膜內(nèi)外H+濃度差。(3)對(duì)無(wú)緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，懸液pH在光照時(shí)升高，可推測(cè)是因?yàn)楣庹障骂惸殷w膜外的H+被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi)，使溶液pH升高。光反應(yīng)中水的光解反應(yīng)式為H2O1/2O2+2H++2e-，電子的最終來(lái)源物質(zhì)是水。(4)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，故要實(shí)現(xiàn)黑暗中使人工葉綠體持續(xù)生產(chǎn)，需要提供光反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)NADPH和ATP，以及暗反應(yīng)的原料CO2。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加，說(shuō)明此時(shí)光合作用的限制因素是光照強(qiáng)度以外的因素，如二氧化碳濃度、溫度等，增加二氧化碳的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度可有效提高光合效率。(2022河北，19，10分)某品種茶樹(shù)葉片呈現(xiàn)階段性白化：綠色的嫩葉在生長(zhǎng)過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)為乳白色，而后又恢復(fù)為綠色。白化期葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體(僅殘留少量片層結(jié)構(gòu))。階段性白化過(guò)程中相關(guān)生理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)從葉片中分離葉綠體可采用法。

(2)經(jīng)檢測(cè)，白化過(guò)程中葉綠體合成ATP和NADPH的數(shù)量顯著降低，其原因是(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)。

(3)白化過(guò)程中氣孔導(dǎo)度下降，既能夠滿足光合作用對(duì)CO2的需求，又有助于減少。

(4)葉片復(fù)綠過(guò)程中需合成大量直接參與光反應(yīng)的蛋白質(zhì)。其中部分蛋白質(zhì)由存在于中的基因編碼，需通過(guò)特定的機(jī)制完成跨膜運(yùn)輸；其余蛋白質(zhì)由存在于中的基因編碼。

【答案】(1)差速離心(2)葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體；光合色素減少(3)水分的散失(4)細(xì)胞核葉綠體【解析】(1)分離細(xì)胞器常用差速離心法。(2)白化期葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體(僅殘留少量片層結(jié)構(gòu))，光合色素減少，光反應(yīng)減弱，則葉綠體合成ATP和NADPH的數(shù)量顯著降低。(3)白化過(guò)程中光合作用減弱，氣孔導(dǎo)度下降既能夠滿足光合作用對(duì)CO2的需求，又有助于減少水分的散失，利于植物的生存。(4)葉片復(fù)綠過(guò)程中需合成大量直接參與光反應(yīng)的蛋白質(zhì)，其中部分蛋白質(zhì)的合成受細(xì)胞核中的基因編碼，合成后經(jīng)特定機(jī)制運(yùn)至葉綠體使用，其余的蛋白質(zhì)由存在于葉綠體中的基因編碼。知識(shí)拓展葉綠體是半自主性細(xì)胞器，半自主性細(xì)胞器的功能主要受細(xì)胞核基因組的調(diào)控，同時(shí)也受自身基因組的調(diào)控。葉綠體基因組編碼的蛋白質(zhì)在葉綠體的生命活動(dòng)中重要且不可缺少，但這些蛋白質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支撐葉綠體的基本功能，更多的蛋白質(zhì)來(lái)自核基因組的編碼，于細(xì)胞質(zhì)中合成后被運(yùn)往葉綠體的功能位點(diǎn)。(2021遼寧，22，13分)(13分)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降?，F(xiàn)在大氣中的CO2濃度約為390μmol·mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過(guò)程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定。回答下列問(wèn)題：(1)真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成，進(jìn)而被還原生成糖類，此過(guò)程發(fā)生在中。

(2)海水中的無(wú)機(jī)碳主要以CO2和HCO3-兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無(wú)機(jī)碳濃縮過(guò)程。圖中HCO3-濃度最高的場(chǎng)所是(填“細(xì)胞外”或“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”)，可為圖示過(guò)程提供ATP圖1(3)某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過(guò)程見(jiàn)圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCO3-轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過(guò)一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO圖2①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測(cè)，PEPC與無(wú)機(jī)碳的親和力(填“高于”或“低于”或“等于”)Rubisco。

②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過(guò)程屬于(填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”)。

③若要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過(guò)程及相應(yīng)場(chǎng)所，可以使用技術(shù)。

(4)通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù)，可能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有(多選)。

A.改造植物的HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCB.改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成C.改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力D.將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物【答案】(1)C3葉綠體基質(zhì)(2)葉綠體細(xì)胞呼吸、光反應(yīng)(3)①高于②NADPH、ATP吸能反應(yīng)③同位素標(biāo)記(4)ACD【解析】(1)葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的暗反應(yīng)包括兩個(gè)階段，一是CO2與C5結(jié)合生成C3，二是C3被還原成糖類等有機(jī)物。(2)圖中HCO3-的運(yùn)輸為消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸，主動(dòng)運(yùn)輸為逆濃度梯度的運(yùn)輸，HCO3-的運(yùn)輸方向?yàn)榧?xì)胞外→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)→葉綠體，故葉綠體中HCO3-濃度最高。圖中消耗ATP的過(guò)程有主動(dòng)運(yùn)輸和暗反應(yīng)(卡爾文循環(huán)(3)①在葉肉細(xì)胞葉綠體中，PEPC催化PEP與HCO3-反應(yīng)生成OAA，OAA經(jīng)過(guò)一系列的變化生成Mal，Mal進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定，這說(shuō)明PEPC與無(wú)機(jī)碳的親和力高于Rubisco。②光合作用中，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP。圖中Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過(guò)程消耗ATP，屬于吸能反應(yīng)。③利用放射性同位素標(biāo)記法標(biāo)記CO2中的C元素可以追蹤C(jī)O(4)改造植物的HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCO3-的運(yùn)輸能力，可以增加細(xì)胞內(nèi)的CO2濃度，提高光合作用的效率，A合理；改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，會(huì)使進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞葉綠體中的Mal減少，不利于CO2的濃縮，不能提高光合作用的效率，B不合理；改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力，可以提高光合作用的效率，C合理；將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物，可提高該植物暗反應(yīng)所需的CO(2021天津，15，10分)Rubisco是光合作用過(guò)程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如下圖所示。據(jù)圖分析，CO2依次以和方式通過(guò)細(xì)胞膜和光合片層膜。

藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過(guò)促進(jìn)和抑制提高光合效率。

(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的中觀察到羧化體。

(3)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCO3-和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)，光反應(yīng)水平應(yīng)【答案】(1)自由擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸CO2固定O2與C5結(jié)合(2)葉綠體(3)提高提高【解析】(1)從藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制圖示中可以看出CO2穿過(guò)細(xì)胞膜為自由擴(kuò)散，穿過(guò)光合片層膜時(shí)需借助CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白并消耗能量，為主動(dòng)運(yùn)輸。由題意可知Rubisco既能催化CO2固定，又能催化O2與C5結(jié)合，藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)CO2濃縮機(jī)制提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過(guò)促進(jìn)CO2固定和抑制O2與C5結(jié)合來(lái)提高光合效率。(2)煙草細(xì)胞為真核細(xì)胞，暗反應(yīng)場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì)，若藍(lán)細(xì)菌羧化體能在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的葉綠體中觀察到羧化體。(3)根據(jù)題意可知，HCO3-和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有助于提高羧化體內(nèi)CO2的濃度，從而提高轉(zhuǎn)基因植株的暗反應(yīng)水平，暗反應(yīng)水平提高可為光反應(yīng)提供更多的NADP+和(2021湖南，18，12分)圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖。回答下列問(wèn)題：圖a圖b注：e-表示電子(1)圖b表示圖a中的結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過(guò)程將水分解成O2、H+和e-，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+減少，則圖b中電子傳遞速率會(huì)(填“加快”或“減慢”)。

(2)為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP+為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。葉綠體類型相對(duì)值實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目葉綠體A：雙層膜結(jié)構(gòu)完整葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆?；蚱螌?shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量100167.0425.1281.3實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量100106.7471.1109.6注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。據(jù)此分析：①葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)以(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。得出該結(jié)論的推理過(guò)程是。

②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，表明在無(wú)雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于，從而提高光反應(yīng)速率。

③以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋。

【答案】(1)類囊體膜NADPH減慢(2)①Fecy葉綠體B雙層膜局部受損，類囊體略有損傷時(shí)，以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量明顯高于葉綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，而以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量略高于葉綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，差別不大②水的分解③類囊體膜結(jié)構(gòu)的完整性可保證其能夠運(yùn)輸H+參與ATP的合成反應(yīng)，膜結(jié)構(gòu)破裂無(wú)法提供ATP合成時(shí)所需的H+導(dǎo)致ATP產(chǎn)生效率降低【解析】(1)圖b所示生物膜吸收了光能，發(fā)生了水分解成e-、H+和O2的過(guò)程，因此該生物膜為圖a中葉綠體的類囊體膜，是光合作用光反應(yīng)的場(chǎng)所。光反應(yīng)中，水分解為O2和H+，同時(shí)產(chǎn)生2個(gè)電子(e-)，電子經(jīng)電子傳遞鏈傳遞，可用于NADP+和H+結(jié)合形成NADPH；同時(shí)利用光能促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP。這樣，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，ATP和NADPH消耗減慢，則光反應(yīng)速率會(huì)減慢，水的分解減少，該過(guò)程產(chǎn)生的電子經(jīng)過(guò)電子傳遞鏈的作用與NADP+、H+結(jié)合形成的NADPH也減少，電子傳遞速率會(huì)減慢。(2)①?gòu)谋砀裰锌芍~綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，以Fecy或DCIP為電子受體時(shí)放氧量相等，而葉綠體B雙層膜局部受損，類囊體略有損傷時(shí)，以Fecy為電子受體時(shí)，葉綠體B的放氧量明顯高于葉綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)的放氧量，而以DCIP為電子受體時(shí)葉綠體B的放氧量略高于葉綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)的放氧量，所以葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)阻礙作用更明顯。②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，這是因?yàn)樵跓o(wú)雙層膜阻礙、類囊體又松散(但未斷裂)的條件下，以Fecy或DCIP為電子受體，更容易與H+結(jié)合，消耗H+速率較快，更有利于水的分解，從而提高光反應(yīng)速率。③圖中水光解產(chǎn)生的H+可通過(guò)類囊體膜結(jié)構(gòu)中的載體蛋白運(yùn)輸至ATP合成的部位，參與ATP合成的反應(yīng)，當(dāng)類囊體膜結(jié)構(gòu)受損時(shí)，無(wú)法完成H+的運(yùn)輸，ATP的合成因缺少H+而受阻，使ATP產(chǎn)生效率降低。(2021全國(guó)乙，29，11分)(11分)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開(kāi)吸收CO2，吸收的CO2通過(guò)生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)存的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。回答下列問(wèn)題：(1)白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有。光合作用所需的CO2來(lái)源于蘋(píng)果酸脫羧和釋放的CO2。

(2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開(kāi)是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止，又能保證正常進(jìn)行。

(3)若以pH作為檢測(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。(簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)【答案】(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體細(xì)胞呼吸(2)水分大量散失光合作用(3)實(shí)驗(yàn)思路：白天和夜間每隔一定時(shí)間取干旱條件下生長(zhǎng)的植物甲的葉片，測(cè)定葉肉細(xì)胞的pH。預(yù)期結(jié)果：植物甲葉肉細(xì)胞pH在夜間逐漸降低、白天逐漸升高?！窘馕觥?1)葉肉細(xì)胞的細(xì)胞呼吸場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，光合作用場(chǎng)所為葉綠體，細(xì)胞呼吸和光合作用均能產(chǎn)生ATP，所以白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。據(jù)題意可知，雖然白天氣孔關(guān)閉，但液泡中儲(chǔ)存的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用，此外細(xì)胞呼吸釋放的CO2也可供給葉綠體，用于光合作用。(2)該類植物生活在干旱環(huán)境中，白天氣孔關(guān)閉，可以防止蒸騰作用太強(qiáng)而導(dǎo)致水分大量散失；夜晚氣孔打開(kāi)，可以從外界吸收CO2，CO2通過(guò)生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中，白天時(shí)蘋(píng)果酸脫羧釋放出CO2，保證了該類植物光合作用的正常進(jìn)行。(3)由題干信息可知，夜間植物甲的葉肉細(xì)胞吸收CO2生成的蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中，白天液泡中的蘋(píng)果酸脫羧釋放CO2用于光合作用，故可推知夜間植物甲葉肉細(xì)胞液的pH小于白天葉肉細(xì)胞液的pH，故實(shí)驗(yàn)思路：白天和夜間每隔一定時(shí)間取干旱條件下生長(zhǎng)的植物甲的葉片，測(cè)定葉肉細(xì)胞的pH。預(yù)期結(jié)果：植物甲葉肉細(xì)胞pH在夜間逐漸降低、白天逐漸升高。(2020山東，21，9分)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽(yáng)能合成糖類，相關(guān)裝置及過(guò)程如圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過(guò)程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過(guò)程相同。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是，模塊3中的甲可與CO2結(jié)合，甲為。

(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將(填：“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變，原因是。

(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量(填：“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是。

(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是。人工光合作用系統(tǒng)由于對(duì)環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。

【答案】(1)模塊1和模塊2五碳化合物(或：C5)(2)減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足(3)高于人工光合作用系統(tǒng)沒(méi)有呼吸作用消耗糖類(或：植物呼吸作用消耗糖類)(4)葉片氣孔開(kāi)放程度降低，CO2的吸收量減少【解析】(1)該系統(tǒng)中的模塊1和模塊2的功能相當(dāng)于光合作用光反應(yīng)階段的光合色素對(duì)光能的吸收和水的光解，同時(shí)，通過(guò)模塊1和模塊2將光能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中。所以該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是模塊1和模塊2。模塊3的功能相當(dāng)于光合作用的暗反應(yīng)，甲與CO2結(jié)合完成CO2的固定，甲為五碳化合物(或：C5)。(2)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中CO2突然減少，CO2的固定減弱，但短時(shí)間內(nèi)C3的還原不變，則短時(shí)間內(nèi)乙(C3)的含量將減少。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，則模塊3為模塊2提供的原料ADP、Pi和NADP+就會(huì)不足，進(jìn)而影響模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率。(3)在與植物光合作用固定CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)只進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行呼吸作用，只有糖類的積累，沒(méi)有糖類的消耗，所以該系統(tǒng)糖類的積累量高于植物。(4)干旱條件下，很多植物為了減弱蒸騰作用，減少水分散失，會(huì)降低葉片氣孔開(kāi)放程度，葉片氣孔的開(kāi)放程度會(huì)影響對(duì)CO2的吸收，CO2的吸收量減少，會(huì)使植物光合作用速率降低。(2020江蘇單科，27，8分)大豆與根瘤菌是互利共生關(guān)系，如圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質(zhì)的代謝、運(yùn)輸途徑，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)在葉綠體中，光合色素分布在上；在酶催化下直接參與CO2固定的化學(xué)物質(zhì)是H2O和。

(2)如圖所示的代謝途徑中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在中，PGA還原成磷酸丙糖(TP)運(yùn)出葉綠體后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于。

(3)根瘤菌固氮產(chǎn)生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白質(zhì)時(shí)，通過(guò)脫水縮合形成鍵。

(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。葉綠體中合成ATP的能量來(lái)自；根瘤中合成ATP的能量主要源于的分解。

(5)蔗糖是大多數(shù)植物長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕袡C(jī)物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是。

【答案】(8分)(1)類囊體(薄)膜C5(2)葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3)肽(4)光能糖類(5)非還原糖較穩(wěn)定(或蔗糖分子為二糖，對(duì)滲透壓的影響相對(duì)小)【解析】(1)(2)在葉綠體中，類囊體(薄)膜是光反應(yīng)的場(chǎng)所，其上含有光合色素，可吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能，葉綠體基質(zhì)中發(fā)生光合作用的暗反應(yīng)，第一步為CO2的固定，即一分子C5與一分子CO2結(jié)合形成兩分子C3。據(jù)圖可知，TP合成蔗糖的場(chǎng)所在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(3)氨基酸之間通過(guò)脫水縮合形成肽鍵，多個(gè)氨基酸聚合形成的多肽(肽鏈)經(jīng)盤(pán)曲折疊形成蛋白質(zhì)。(4)光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學(xué)能。根瘤菌與大豆共生，大豆將光合作用合成的糖類等物質(zhì)提供給根瘤菌進(jìn)行細(xì)胞呼吸及其他代謝活動(dòng)，根瘤菌通過(guò)細(xì)胞呼吸將糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能和ATP中活躍的化學(xué)能。(5)植物同化產(chǎn)物由源器官運(yùn)輸?shù)綆?kù)器官大多以蔗糖的形式進(jìn)行，原因可能是蔗糖是非還原糖，比較穩(wěn)定，且在水中溶解度較大；或是蔗糖分子為二糖，對(duì)滲透壓的影響相對(duì)小，可以更好地維持植物細(xì)胞滲透壓的相對(duì)穩(wěn)定。(2016江蘇單科，32，8分)為了選擇適宜栽種的作物品種，研究人員在相同的條件下分別測(cè)定了3個(gè)品種S1、S2、S3的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)，結(jié)果如圖1和圖2。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：圖1圖2(1)最適宜在果樹(shù)林下套種的品種是，最適應(yīng)較高光強(qiáng)的品種是。

(2)增加環(huán)境中CO2濃度后，測(cè)得S2的光飽和點(diǎn)顯著提高，但S3的光飽和點(diǎn)卻沒(méi)有顯著改變，原因可能是：在超過(guò)原光飽和點(diǎn)的光強(qiáng)下，S2的光反應(yīng)產(chǎn)生了過(guò)剩的，而S3在光飽和點(diǎn)時(shí)可能(填序號(hào))。

①光反應(yīng)已基本飽和②暗反應(yīng)已基本飽和③光、暗反應(yīng)都已基本飽和(3)葉綠體中光反應(yīng)產(chǎn)生的能量既用于固定CO2，也參與葉綠體中生物大分子的合成。

(4)在光合作用過(guò)程中，CO2與RuBP(五碳化合物)結(jié)合的直接產(chǎn)物是磷酸丙糖(TP)，TP的去向主要有三個(gè)。圖為葉肉細(xì)胞中部分代謝途徑示意圖。淀粉是暫時(shí)存儲(chǔ)的光合作用產(chǎn)物，其合成場(chǎng)所應(yīng)該在葉綠體的。淀粉運(yùn)出葉綠體時(shí)先水解成TP或，后者通過(guò)葉綠體膜上的載體運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)中，合成由構(gòu)成的蔗糖，運(yùn)出葉肉細(xì)胞。

【答案】(8分)(1)S2S3(2)ATP和[H]①②③(3)核酸、蛋白質(zhì)(4)基質(zhì)中葡萄糖葡萄糖和果糖【解析】(1)光補(bǔ)償點(diǎn)較低的作物(S2)適于生活在弱光環(huán)境中，光飽和點(diǎn)較高的作物(S3)適于生活在較高光強(qiáng)的環(huán)境中。(2)增加環(huán)境中CO2濃度后，S2的光飽和點(diǎn)顯著提高，這說(shuō)明在原光飽和點(diǎn)的光強(qiáng)下，暗反應(yīng)未飽和，在超過(guò)原光飽和點(diǎn)的光強(qiáng)下，S2的光反應(yīng)可產(chǎn)生過(guò)剩的[H]和ATP。若光反應(yīng)飽和或暗反應(yīng)飽和或光反應(yīng)和暗反應(yīng)都飽和的情況下，CO2濃度增加后光飽和點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生顯著改變。(3)光反應(yīng)產(chǎn)生的能量可參與CO2的固定和C3的還原，還可用于葉綠體中DNA復(fù)制和基因的表達(dá)過(guò)程。(4)淀粉是光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物，進(jìn)行暗反應(yīng)的