2027年高考生物一轮复习 突破练习含答案 016-热点情境强化练2 光合作用的相关原理及其在生产中的应用（教用）

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1．（2025·重庆一中三模）原初反应与水的光解 原初反应是光合作用的初始步骤，包括光能被天线色素吸收、传递至反应中心和反应中心色素与原初电子供体D和原初电子受体A之间的氧化还原反应。图甲为原初反应示意图，Chl、Chl∗和Chl+分别为反应中心色素的初始态、激发态和氧化态。图乙为光合色素X的结构简式。下列相关说法正确的是（ ）
A. 光能自养型生物进行原初反应的场所均为类囊体薄膜
B. 色素X为叶绿素，尾部可锚定于类囊体膜中，R结构不同时色素X的吸收光谱相同
C. D释放的电子最初来自水的光解，A接受的电子最终进入ATP和NADPH
D. 反应中心色素能将光能转换为电能，为后续ATP和NADPH的生成提供能量
【答案】D
【解析】光能自养型生物包括绿色植物、蓝细菌等，绿色植物进行原初反应的场所是类囊体薄膜，但蓝细菌没有类囊体薄膜，其原初反应在光合片层上进行，A错误；从图乙光合色素X的结构（含有Mg，有亲水头部和疏水尾部）可判断为叶绿素，尾部疏水可锚定在类囊体膜中，R结构不同(R是CH3或CHO)，则色素X的吸收光谱不同，因为R基会影响色素的结构和功能，进而会影响对光的吸收，B错误；D释放的电子最初来自水的光解，A接受电子后，经过一系列传递，最终用于NADPH的生成，ATP是通过光合磷酸化产生的，C错误。
2．（2025·四川绵阳模拟）化学渗透学说 F1−ATP合酶的结构由F1和F0两个部分组成，其中F0嵌合在生物膜上发挥作用。当H+顺浓度跨膜运输时可驱动ATP的合成，当膜两侧H+浓度梯度不够时也能水解ATP逆浓度跨膜运输H+，其作用机理如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 该酶可存在于线粒体内膜以及叶绿体类囊体薄膜上
B. 该酶具有催化的作用，也能作为H+跨膜运输的载体
C. 膜两侧H+浓度梯度不够时，水解ATP可为H+运输供能
D. 该酶催化过程是可逆的，因此不会降低化学反应的活化能
【答案】D
【解析】酶催化化学反应的原理是降低化学反应的活化能，F1−ATP合酶催化ADP和Pi合成ATP时，同样降低了化学反应的活化能，D错误。
3．（2026·河南许昌质检）气孔功能调节 如图是气孔结构示意图，植物气孔开闭的调节机制有一种假说是：在光照下，植物保卫细胞光合作用消耗CO2导致细胞质pH升高，促使淀粉磷酸化酶催化淀粉水解为单糖，细胞内溶液浓度上升，致使细胞吸水膨胀，气孔开启;黑暗时细胞呼吸产生CO2致使细胞质pH下降，促使淀粉磷酸化酶催化单糖转化为淀粉，细胞内溶液浓度下降，致使细胞失水皱缩，气孔关闭。根据题中信息判断，下列叙述合理的是（ ）
A. 植物的保卫细胞、表皮细胞和根细胞都含有叶绿体
B. 植物的气孔每天随光照的变化周期性地开放和关闭
C. 淀粉磷酸化酶只在某个特定pH条件下才能发挥作用
D. 白天气孔突然关闭会导致叶肉细胞中C3含量短时升高
【答案】B
【解析】植物的表皮细胞和根细胞不含叶绿体，A错误；由题干可知植物在光下，保卫细胞进行光合作用消耗CO2导致pH升高，淀粉磷酸化酶催化淀粉转化为单糖，气孔开启，而pH下降时，淀粉磷酸化酶还能催化单糖转化为淀粉，说明淀粉磷酸化酶发挥作用的pH范围较大，C错误；白天气孔突然关闭，则植物吸收的CO2减少，C3的合成减少，而C3的消耗不变，进而导致叶肉细胞中C3含量短时降低，D错误。
4．（2025·河南安阳一中模拟）光质对光合作用的影响 人工改良环境中的光质比例技术（如有色薄膜覆盖）可有效改善植物生长发育，具有良好的实用性和可操作性。研究人员采用蓝膜覆盖技术对西南杨幼苗进行培育，以白膜为对照，分析提高蓝光占比对西南杨幼苗生长的影响，结果如图。下列叙述错误的是（ ）
A. 16：00～18：00净光合速率下降的主要原因是光照强度降低
B. 蓝膜处理下西南杨幼苗净光合速率提高源于其细胞呼吸速率明显下降
C. 图示时间段内，蓝膜处理下西南杨幼苗的有机物积累速率高于白膜组
D. 影响西南杨幼苗净光合速率的因素还有CO2浓度和矿质元素等
【答案】B
【解析】蓝膜处理下西南杨幼苗净光合速率提高，是因为蓝光占比提高对光合作用相关的生理过程有促进作用，而不是因为细胞呼吸速率明显下降，B错误。
5．（2025·河北秦皇岛模拟）光耗散原理的育种应用 细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对光反应阶段的PSⅡ复合体的损伤。现以某植物的野生型和M基因缺失突变体(M蛋白可修复损伤的PSⅡ和调节NPQ)为材料进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 该实验的不同组别中，CO2浓度、温度、水分等条件应保证相同且适宜
B. 与野生型相比，强光照射下的突变体的NPQ强度较高、PSⅡ活性较强
C. 与突变体相比，强光照射下的野生型中流向光合作用的能量相对较高
D. 过强的光照损伤光反应阶段的PSⅡ复合体后会导致光合作用强度减弱
【答案】B
【解析】实验自变量为有无强光照射和植物类型，无关变量包括CO2浓度、温度、水分等，无关变量应遵循相同且适宜的原则，A正确；强光照射下突变体的NPQ强度相对值比野生型的NPQ强度相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤，但是野生型含有M蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，B错误。
6．（2025·重庆南开中学质检）渍害胁迫对植物代谢的影响 长江流域的油菜易受渍害，渍害是由洪、涝或地下水升高导致根系缺氧引起的，会导致光合速率降低。如表为某油菜品种经过不同时长的渍害处理后，测定相关指标并进行相关性分析的结果。据表分析，下列相关叙述错误的是（ ）
注：表中数值为相关系数(r)，代表两个指标之间相关的密切程度。|r|越接近1关系越密切，越接近0越不相关。
A. 根部在缺氧环境下进行无氧呼吸，有利于NAD+的再生，保证能量的持续供应
B. 根部酒精的大量积累，使光合速率一定程度下降
C. 渍害条件下气孔关闭和叶绿素含量下降可能分别受到脱落酸和细胞分裂素的影响
D. 渍害时光合速率下降，主要是叶片气孔关闭所致
【答案】D
【解析】根部在缺氧环境下进行无氧呼吸，有利于将NADH转化为NAD+，保证细胞呼吸第一阶段持续进行，A正确；据表可知，根部酒精含量与光合速率的相关系数为负值，说明两者之间呈现一定的负相关，B正确；脱落酸促进气孔关闭，细胞分裂素促进叶绿素合成，C正确；光合速率和气孔导度呈正相关，但与胞间CO2浓度呈负相关，故渍害时光合速率降低的主要原因不是气孔关闭，D错误。
7．（2025·山东卷·21）电子传递与光抑制 （14分）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1） 叶绿体膜的基本支架是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;叶绿体中含有许多由类囊体组成的_ _ _ _ ,扩展了受光面积。
（2） 据图分析，生成NADPH所需的电子源于_ _ _ _ _ _ _ _ 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含​3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被​3H标记的物质有H2O、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。离心收集绿藻并重新放入含H218​O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带​18O标记的气体有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 磷脂双分子层；基粒
（2） H2O；丙酮酸和[H](NADH)；O2和CO2
（3） 途径①以电能的方式耗散光能；途径②以热能的方式耗散光能
【解析】
（1） 生物膜的基本支架为磷脂双分子层，每个基粒由一个个类囊体堆叠而成。
（2） 图中虚线箭头表示电子的传递路径，据图可知，电子来源于水的光解。用含​3H2O的溶液培养绿藻，​3H2O可参与光合作用而使主要光合产物葡萄糖含​3H标记(3H2O光解得到​3H+3H+参与NADPH的合成→NADPH（含​3H）参与C3的还原→ 含​3H标记的葡萄糖)，以含​3H标记的葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，葡萄糖在细胞质基质被分解成含​3H标记的丙酮酸和NADH，含​3H标记的丙酮酸和​3H2O可进入线粒体基质反应生成CO2和含​3H标记的NADH。绿藻可利用H​218​O通过光合作用生成​18O2，也可利用H218​O通过有氧呼吸第二阶段生成C18O2。
（3） 据图可知，途径①一部分电子传递给O2生成H2O2，进一步将H2O2分解为H2O，主要以电能的方式耗散光能。途径②Y将一部分光能传递给Z，Z将光能转化为热能，以热能的方式耗散光能，减弱光能对光合系统的损伤。根部酒精含量
光合速率
气孔导度
胞间CO2浓度
叶绿素含量
根部酒精含量
1
光合速率
−0.58
1
气孔导度
−0.40
0.99
1
胞间CO2浓度
0.48
−0.99
−0.99
1
叶绿素含量
−0.30
0.86
0.90
−0.93
1