押江蘇卷第20題 光合作用的應用-備戰(zhàn)2023年高考生物臨考題號押題（江蘇卷）（原卷版）

學而優(yōu)·教有方PAGEPAGE1押江蘇卷第20題光合作用的應用細胞代謝是高考考查的重點和難點之一,本專題知識的綜合性較強，與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系密切。從考查題型看,近年高考的考查點主要集中在以下幾個方面:①以文字表述的形式考查光合作用、細胞呼吸等的基本原理、過程的基礎題;②以流程圖的形式或者信息背景遷移形式考查光合作用或細胞呼吸的中等難度題);③以圖表的形式考查光合作用和細胞呼吸的綜合題?？傮w來說,本專題內(nèi)容側(cè)重于考查學生的理解能力、獲取信息的能力和學科內(nèi)知識綜合應用的能力。高考對本專題知識點的考查常結合坐標曲線考查光合作用、細胞呼吸的影響因素及其在生產(chǎn)實踐中的應用，對總光合速率、凈光合速率與呼吸速率的考查也較多。強化對相關原理的分析及相關曲線模型的歸納整合與加強針對性訓練是備考的關鍵。坐標曲線中，多以時間、位置、溫度等易測量的因素為橫坐標，以事物的某種性質(zhì)為縱坐標，用曲線表示事物的變化及性質(zhì)間的相互關系，常用來分析生命現(xiàn)象，從而揭示生物體結構、代謝、生命活動及生物環(huán)境相互作用的關系等方面的本質(zhì)特性。坐標曲線圖的類型很多，有單—曲線型、多重曲線型等。坐標曲線圖無論多么復雜，關鍵是數(shù)和形。數(shù)就是曲線中的點——起點、轉(zhuǎn)折點和終點;形就是曲線的變化趨勢，乃至將來的動態(tài)。解題思維模板如下∶具體分析∶（1）快速確認曲線圖中"總光合速率"與"凈光合速率"。若光照強度為"0"時，CO2吸收量（或光合速率）從"0"開始，則描述指標為"總光合速率"，若此時CO2吸收量從負值開始，則描述指標應為"凈光合速率"。（2）讀曲線圖時必須"全線"關注，不可就某些"片段"盲目下結論。解答光合作用相關曲線的基本步驟如下∶(2022江蘇卷T20).圖1所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關系（①～⑦表示代謝途徑）。Rubisco是光合作用的關鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸（C2），C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請都圖回各下列問題：（1）圖1中，類囊體膜直接參與的代謝途徑有___________（從①～⑦中選填），在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是___________。（2）在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時生成的___________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。（3）將葉片置于一個密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b（圖Ⅱ）。①曲線a，0～t1時（沒有光照，只進行呼吸作用）段釋放的CO2源于細胞呼吸；t1～t2時段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于___________。②曲線b，當時間到達t2點后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是___________。（4）光呼吸可使光合效率下降20%-50%，科學家在煙草葉綠體中組裝表達了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，通過降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的___________價值。(2021江蘇卷T20).線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要。下圖示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內(nèi)示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”，請據(jù)圖回答下列問題。（1）葉綠體在___上將光能轉(zhuǎn)變成化學能，參與這一過程的兩類色素是_____。（2）光合作用時，CO2與C5結合產(chǎn)生三碳酸，繼而還原成三碳糖（C3），為維持光合作用持續(xù)進行，部分新合成的C3必須用于再生______；運到細胞質(zhì)基質(zhì)中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了___個CO2分子。（3）在光照過強時，細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酸乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產(chǎn)生的______中的還原能輸出葉綠體，并經(jīng)線粒體轉(zhuǎn)化為______中的化學能。（4）為研究線粒體對光合作用的影響，用寡霉素（電子傳遞鏈抑制劑）處理大麥，實驗方法是:取培養(yǎng)10~14d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養(yǎng)后，測定，計算光合放氧速率（單位為μmolO2?mg-1chl?h-1，chl為葉綠素）。請完成下表。實驗步驟的目的簡要操作過程配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，并用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中設置寡霉素為單一變量的對照組①_______________②_______________對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片光合放氧測定用氧電極測定葉片放氧③_______________稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定1．光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經(jīng)一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸，其過程如下圖所示?？茖W家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株，在不同條件下檢測突變株與野生型水稻植株的生長情況與物質(zhì)含量，實驗結果如下表所示。請回答：條件0．5%CO20．03%CO20．03%CO20．03%CO2指標平均株高/cm平均株高/cm乙醇酸含量/乙醛酸含量/（μg·g-1葉重）（μg·g-1葉重）突變株422411371野生型434211(1)取野生型水稻新鮮葉片烘干粉碎，提取光合色素。提取時，需加入無水乙醇和碳酸鈣，如未加碳酸鈣，提取液會偏_____色。用紙層析法分離光合色素時，因四種色素隨層析液在濾紙上的_____不同而出現(xiàn)色素帶分層的現(xiàn)象。若用不同波長的光照射葉綠素a的提取液，測量并計算葉綠素a對不同波長光的吸收率，可繪制出該色素的吸收光譜，其中在_____區(qū)明顯偏暗。(2)產(chǎn)生乙醇酸的場所是_____。根據(jù)實驗結果推測酶A的功能是___。(3)用電子顯微鏡可觀察到葉綠體內(nèi)有一些被稱為“脂質(zhì)倉庫”的顆粒，其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小，可能的原因是其中的脂質(zhì)參與構成葉綠體中的____結構。正常情況下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课?，留在植物葉片內(nèi)的光合產(chǎn)物的去向有______。(4)大氣中CO2含量約為0．03%，根據(jù)題干信息，分析自然狀態(tài)下突變株長勢不如野生型的原因是______。(5)水稻光呼吸過程需要額外消耗能量，降低凈光合效率，但在進化過程中得以長期保留，其對植物的意義消耗過剩的_____，減少對細胞的損害，同時還可以補充______。2．鉀的含量是影響我國長江流域冬油菜產(chǎn)量的重要因素，K+、Mg2+等離子可在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移。缺鉀脅迫使油菜葉片的光合功能衰退，籽粒產(chǎn)量降低?？蒲腥藛T比較田間條件下蕾苔期油菜不同葉片（無柄葉為幼葉，長柄葉為成熟葉）對缺鉀脅迫的反應，測定了相關的代謝指標，結果如下表所示?；卮饐栴}：葉片處理凈光合速率/（CO2umol·m-2·s-1）胞間CO2濃度/（CO2umol·mol-1）氣孔導度/（H2Omol·m-2·s-1）葉綠素含量/（mg·g-1）葉片鉀含量/%無柄葉缺鉀22.12400.241.891.79鉀正常22.42410.292.011.88短柄葉缺鉀27.32770.451.872.23鉀正常27.12760.461.942.45長柄葉缺鉀22.02690.411.292.01鉀正常25.32730.431.953.84(1)葉片氣孔開放與保衛(wèi)細胞積累K+密切相關。在ATP驅(qū)動下，保衛(wèi)細胞細胞膜上的鉀一氫離子交換泵會_________（填“順濃度梯度”或“逆濃度梯度”）將K+轉(zhuǎn)運進入細胞。在液泡內(nèi)積累高濃度的K+可提高___________________，從而有利于保衛(wèi)細胞吸水，使氣孔導度增大。(2)圖中PSI和PSII分別是光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II，光系統(tǒng)位于___________上，水光解生成氧氣需要的光能是通過______（填“PSI”或“PSII”）吸收利用的。在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是__________________。(3)油菜進行光合作用時，若氣孔導度增大，則短時間內(nèi)葉綠體C3的含量將_________，原因是____________________。(4)在以上實驗油菜的三類葉片中，缺鉀脅迫主要抑制__________葉的光合功能，影響機制主要是___________________________________。(5)缺鉀條件下，短柄葉和無柄葉的光合功能___________，從鉀的角度分析，最可能的原因是________________________。3．下圖1表示酵母菌細胞內(nèi)細胞呼吸相關物質(zhì)代謝過程，請回答以下問題：(1)由圖可知，酵母菌細胞內(nèi)丙酮酸可在__________和__________（填場所）被消耗。(2)酵母菌在O2充足時幾乎不產(chǎn)生酒精，有人認為是因為O2的存在會抑制圖1中酶I的活性而導致無酒精產(chǎn)生，為驗證該假說，實驗小組將酵母菌破碎后高速離心，取__________（填“含線粒體的沉淀物”或“上清液”）均分為甲、乙兩組，向甲、乙兩支試管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲試管中通入O2，一段時間后，分別向甲、乙兩試管中滴加等量的酸性的重鉻酸鉀溶液進行檢測。按照上述實驗過程，如果觀察到甲試管__________，乙試管__________（填甲乙試管顏色變化），說明（2）中假說成立。(3)為了研究酵母菌細胞中ATP合成過程中能量轉(zhuǎn)換機制，科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白（1）和牛細胞中的ATP合成酶（Ⅱ）構建ATP體外合成體系，如圖2所示。ATP的結構簡式是__________，科學家利用該人工體系模擬酵母菌細胞中__________（填場所）合成ATP的能量轉(zhuǎn)換過程。(4)科學家利用上述人工體系進行了相關實驗，如下表。組別人工體系H+通過I的轉(zhuǎn)運H+通過Ⅱ的轉(zhuǎn)運ATP大豆磷脂構成的囊泡ⅠⅡ1＋＋＋有有產(chǎn)生2＋－＋無無不產(chǎn)生3＋＋－有無不產(chǎn)生注：“＋”“－”分別表示人工體系中分組的“有”“無”。①比較第1組和第2組的結果可知，1可以轉(zhuǎn)運H+進入囊泡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，第1組囊泡內(nèi)pH比囊泡外低1．8，說明囊泡內(nèi)的H+濃度__________（填“高于”或“等于”或“低于”）囊泡外。②比較第1組和第3組的結果可知，伴隨H+通過__________（填“I”或“Ⅱ”）向囊泡外轉(zhuǎn)運的過程，ADP和Pi合成ATP。③上述實驗表明，如果利用人工體系模擬葉綠體產(chǎn)生ATP，能量轉(zhuǎn)換過程是：__________→H+電化學勢能→ATP中的化學能。4．下圖1是發(fā)生在番茄葉綠體內(nèi)的光反應機制，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ；圖2表示番茄細胞合成番茄紅素等代謝過程，番茄紅素為脂溶性物質(zhì)，積累在細胞內(nèi)的脂滴中。請回答下列問題：(1)圖1能完成水光解的結構是_____________（選填“光系統(tǒng)Ⅰ”或“光系統(tǒng)Ⅱ”）。電子（e-）由水釋放出來后，經(jīng)過一系列的傳遞體形成電子流，電子的最終受體是_____________。光反應階段光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ吸收的光能儲存在_____________中。

(2)如圖2所示，番茄細胞進行有氧呼吸時，第一階段產(chǎn)生的物質(zhì)X為_____________，物質(zhì)X可跨膜轉(zhuǎn)運至線粒體基質(zhì)，在酶的催化下形成乙酰CoA，再參與檸檬酸循環(huán)，檸檬酸循環(huán)過程_____________（選填“需要”或“不需要”）氧氣參與?？蒲腥藛T利用轉(zhuǎn)基因技術改造番茄植株，使有關酶過度表達從而提高番茄紅素積累量。據(jù)圖2分析，轉(zhuǎn)基因植株細胞過度表達的酶發(fā)揮作用的位置應為_____________（選填“細胞質(zhì)基質(zhì)”或“線粒體基質(zhì)”），功能應是將圖中物質(zhì)X更多地轉(zhuǎn)化為_____________。(3)PSⅡ是一種光合色素和蛋白質(zhì)的復合體，D1蛋白是PSI的核心蛋白。研究發(fā)現(xiàn)亞高溫強光（HH）條件下，過剩的光能會損傷D1蛋白，進而影響植物的光合作用。為研究亞高溫強光（HH）對番茄光合作用的影響，研究人員對番茄進行不同條件處理，實驗結果如圖3所示。據(jù)圖可知，HH條件下，過剩光能產(chǎn)生的原因不是氣孔因素引起的，理由是_____________；而是由于_____________，使C3的合成速率下降，導致光反應產(chǎn)物積累，進而使光能轉(zhuǎn)化效率降低而造成光能過剩，對植物造成危害。(4)研究發(fā)現(xiàn)，D1蛋白周轉(zhuǎn)（D1蛋白更新合成）和葉黃素循環(huán)（幾種葉黃素在不同條件下的轉(zhuǎn)化，）是植物應對高溫高光強條件的重要保護機制。研究人員利用番茄植株進行了四組處理：A組在適宜溫度和光照強度下培養(yǎng)，B組用H2O處理，C組用葉黃素循環(huán)抑制劑（DTT）處理，D組用D1蛋白周轉(zhuǎn)抑制劑（SM）處理，其中B、C、D三組均置于HH條件下培養(yǎng)，結果如圖4所示。據(jù)圖分析，在HH條件下，D1蛋白周轉(zhuǎn)比葉黃素循環(huán)對番茄植株的保護作用_____________（選填“強”或“弱”），理由是_____________。5．下圖是輪葉黑藻細胞光合作用相關過程示意圖。研究表明：水中CO2濃度降低能誘導輪葉黑藻（一種沉水植物）光合途徑由C3向C4途徑轉(zhuǎn)變，C4途徑可使輪葉黑藻適應低CO2濃度的環(huán)境，而且兩條途徑在同一細胞中進行。請據(jù)圖回答問題：(1)當輪葉黑藻等沉水植物大量繁殖后，部