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1专题突破(一)1．(2015·浙江卷)某植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)。请回答：(1)磷除了是光合作用相关产物的组分外，也是叶绿体内核酸和________的组分。(2)卡尔文循环中3－磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的还原反应属于______________________。(3)若蔗糖合成或输出受阻，则进入叶绿体的________数量减少，使三碳糖磷酸大量积累于________中，也导致了光反应中合成________数量下降，卡尔文循环减速。上述这种三碳糖磷酸对卡尔文循环的调节属于________。此时过多的三碳糖磷酸将用于________，以维持卡尔文循环运行。[解析](1)光合作用的产物ATP和NADPH都含有磷酸，此外在叶绿体中DNA和RNA也含有磷元素，类囊体的主要成分磷脂中也含有磷元素。(2)卡尔文循环中3－磷酸甘油酸被还原为三碳糖磷酸的过程中需要ATP和NADPH提供能量，因此该过程从能量代谢角度来看，属于吸能反应。(3)根据题图和文字信息可知三碳糖磷酸在运出叶绿体外的同时运进1分子磷酸，所以当蔗糖合成受阻或输出受阻，则会导致进入叶绿体内的无机磷酸数量减少，光反应中合成的ATP和NADPH数量下降，同时使大量的三碳糖磷酸积累在叶绿体基质中，导致三碳糖磷酸还原受到阻碍，这样整个卡尔文循环就受阻，这是一种负反馈调节。此时为了维持卡尔文循环的稳定，根据题图可知过多的三碳糖磷酸将用于合成淀粉等物质。[答案](1)磷脂(2)吸能反应(3)Pi叶绿体基质ATP和NADPH负反馈调节淀粉合成2．(2015·新课标全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组2材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组)：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”、“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。(2)A、B、C三组处理相比，随着________________的增加，使光下产生的________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。[解析](1)根据C组和D组的实验条件和实验结果可知，单位光照时间内，C组植物合成有机物的量高于D组。光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，暗反应不需要光照，但需要光反应的产物[H]和ATP，暗反应发生在叶绿体基质中。(2)A、B、C三组处理的不同在于光照和黑暗的交替频率不同(或光照和黑暗交替时间不同)，根据实验结果可知，随着光照和黑暗的交替频率的增加，光合作用产物的相对含量增加，原因在于光下产生的[H]和ATP能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。[答案](1)高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)光照和黑暗的交替频率(或光照和黑暗的交替时间)[H](或还原型辅酶Ⅱ或还原氢)和ATP3．(2015·中山月考)科研人员在不同条件下测定发育良好的某植株光合速率的变化情况，结果如图所示，请分析回答问题。3(1)分析上图可知，导致两条曲线不同的主要环境因素是________和________。(2)j点时，对于该植物体内所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)细胞呼吸产生的CO2量。(3)若b和f对应的数值分别为－0.5和1.3，且不同天气条件下，同一时间的气温等其他因素相同，则上午9∶30时，该植物在晴天时的真正光合速率与阴天时真正光合速率之差等于________[μmol/(m2·s)]。根据图中曲线的变化，能不能得出不同环境条件下，该植物的真正光合速率？________。为什么？________。[解析](1)两条曲线中一个是晴天测得的，另一个是阴天测得的，两种天气的不同导致光照强度和温度两种环境因素的不同，从而影响了净光合速率。(2)j点时，净光合速率等于零，依据真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率可知，植物体光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量，这些CO2有相当一部分是由不能进行光合作用的细胞呼吸作用产生的，所以，对于该植物体内所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量大于这些细胞呼吸产生的CO2量。(3)根据题意可知，b和f点对应的气温等其他因素相同，这一时刻，晴天和阴天时该植物的呼吸速率相同，则晴天时的真正光合速率与阴天时真正光合速率之差＝(1.3＋呼吸速率)－(－0.5＋呼吸速率)＝1.8[μmol/(m2·s)]。因为没有测得呼吸速率，只有净光合速率不能得出不同环境条件下该植物的真正光合速率。[答案](1)光照强度温度(2)大于(3)1.8不能没有测得该植物的呼吸速率(答案合理即可)4．(2015·沈阳月考)下图甲曲线表示某植物在恒温25℃时光合速率与光照强度的关系，图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图。试回答：(1)Y点的含义是__________________________。已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到30℃，图甲曲线中X点将向________移动，Y点将向________移动，Z点将向________移动。(2)25℃时，Y点和Z点时，限制光合速率的因素________(填“相同”或“不同”)。如果W光照强度下，CO2的供应充足，则此时限制光合作用的因素可能是________________________。4(3)利用图乙装置来探究影响植物光合作用的因素实验中，若在灯与广口瓶之间放一隔热装置(假设对透光性无影响)，这时我们可用这个装置来探究影响植物光合速率的因素。其中_______是自变量。若实验中每隔15min改变一次广口瓶与灯之间的距离，随着时间与距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因可能是__________________________________。[解析](1)Y点代表光补偿点，在该点光合速率与呼吸速率相等。将温度由25℃调节到30℃，由光合作用的最适温度调整成呼吸作用的最适温度，呼吸速率提高，X点上移；由于呼吸速率提高，必须增强光照强度以提高光合速率才能使光合速率和呼吸速率相等，因此，Y点右移。温度的升高使最大光合速率降低，需要的光照强度也减弱，因此Z点向左上移动。(2)Y点时光照较弱，随着光照强度的增加，光合速率提高，光照强度是Y点时的限制因素；Z点时光照较强，随着光照强度的增加，光合速率不再提高，温度恒定的条件下，限定光合速率的因素最可能是CO2浓度。如果W光照强度下，CO2的供应充足，温度又适宜，则影响光合作用的因素就要从内因考虑，常见的影响光合作用的内部因素有光合色素的含量或酶的数量。因温度适宜，不能答酶活性。(3)广口瓶与灯之间距离的改变引起光照强度的改变，因此光照强度是自变量，随着距离的增加，光照减弱，光照成为限制因素，可导致光合速率减小，气泡产生速率下降。植物光合作用吸收容器中的CO2，随着时间的增加，CO2浓度降低，也可导致光合速率减小，气泡产生速率下降。[答案](1)(该光照强度时)植物光合速率等于呼吸速率上右左上(2)不同光合色素的含量(3)光照强度光照强度减弱(或水中CO2含量下降)5．(2015·武汉调研)某实验小组将菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片(面积和质量相同)，装入含蒸馏水的注射器中，排出叶片内的气体，使叶圆片下沉。然后将叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO3溶液中进行实验(NaHCO3溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计，其他实验条件相同)，观察第1片叶圆片上浮所需时间(min)，结果如图。请回答：(1)当NaHCO3溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是幼叶的光合作用能力比成熟叶________(填“强”或“弱”)。有人推测幼叶与成熟叶光合作5用能力差异可能是叶片中光合色素的含量不同，为寻求证据，可以用________分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素，再用________法分离色素，观察并比较二者色素带的宽度及颜色深浅。(2)在NaHCO3溶液浓度为0%的溶液中，叶圆片直至实验结束仍未上浮，其原因是缺乏NaHCO3直接影响光合作用的________阶段。当浓度超过5%，叶圆片也不上浮，最可能的原因是浓度过大，导致______________________。(3)当NaHCO3溶液浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度，请说明理由：______________________________。[解析](1)叶圆片上浮是由于光合作用产生了氧气，氧气释放越多，浮力越大，上升越快，幼叶上浮时间比成熟叶长，可能是幼叶光合作用能力弱，释放的O2量比成熟叶少。叶绿体中色素的提取用无水乙醇，分离色素用纸层析法。(2)NaHCO3溶液为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与暗反应。NaHCO3浓度过大会导致细胞渗透失水，细胞失水过多会导致死亡。(3)适当提高溶液温度，对光合作用和呼吸作用都会产生影响，叶圆片上浮时间延长，说明叶圆片释放氧气的速率减小，即净光合作用速率减小。[答案](1)弱无水乙醇纸层析(2)暗反应细胞渗透失水过多而死亡(其他合理答案亦可)(3)叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合作用速率降低(或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低)6．(2015·宜昌调研)研究人员在适宜温度下对甲、乙两种兰花光合作用特性的研究结果如图所示。(1)图中A点条件下甲种兰花叶肉细胞产生ATP的细胞结构有________，B点条件下乙种兰花叶绿体释放出的O2的扩散去向是________(从细胞水平答题)。(2)从图中分析，更适应阴生环境的是________种兰花；在温室中栽培兰花时土壤不能含水过多的原因是____________________________________。(3)植物干重增加最主要的物质来源是________(填“土壤中的无机盐”、“H2O”、6“CO2”或“从农家肥中吸收的有机物”)。在无光条件下________种兰花的干重减少得更快。(4)研究人员通过实验发现乙种兰花总光合色素含量高于甲种兰花，分析图示，与该发现相符的实验结果是________________。[解析](1)A点条件下，甲种兰花的光合速率等于呼吸速率，光合作用和呼吸作用都能产生ATP，产生ATP的场所为叶绿体、线粒体和细胞质基质。B点条件下，乙种兰花的光合速率大于呼吸速率，因此，叶绿体中产生的氧气一部分进入线粒体参与有氧呼吸的第三阶段，另一部分扩散到细胞外。(2)题图显示，在较弱的光照强度下，甲的光合速率就大于呼吸速率，而乙需要在较强的光照强度下光合速率才会大于呼吸速率，因此，更适应阴生环境的是甲种兰花。土壤中含水过多会导致土壤中的氧气减少，根细胞进行无氧呼吸，产生的酒精对根细胞有毒害作用。(3)植物干重增加是因为光合作用积累有机物，光合作用固定二氧化碳最终形成有机物。在无光照时，植物只进行呼吸作用，题图显示乙种兰花的呼吸速率大于甲种兰花，因