2024届人教版高考生物一轮复习特色热点练1光呼吸与光抑制作业（多项版）含答案

这是一份2024届人教版高考生物一轮复习特色热点练1光呼吸与光抑制作业（多项版）含答案，共6页。
特色热点练1　光呼吸与光抑制
1．(2022·青岛市即墨区模拟)近年来，具有强氧化性的臭氧(O3)已成为主要空气污染物之一，而褪黑素(MT)作为抗氧化物质，在植物遭受非生物胁迫时具有保护作用。某实验小组以一年生盆栽葡萄苗为材料，在O3胁迫下，研究了MT对葡萄叶片光合作用、光呼吸的影响(相关指标的检测结果如表)。光呼吸被认为是一种光保护机制，光照过强或O2与CO2的比值过高，光呼吸会加强。光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco催化CO2固定的同时还能催化C5与O2结合，释放CO2。
处理
光呼吸速率/
μmol·m－2
·s－1
光合作用/
μmol·m－2
·s－1
Rubisco
活性
/U·L－1
Je(PCR)
生成速率/
μmol·m－2
·s－1
Je(PCO)
生成速率/
μmol·m－2
·s－1
对照组
5.5
16.03
160
360
120
实验组1
1.2
4.37
130
150
30
实验组2
2.2
9.00
150
210
50
注：O3胁迫可采用O3熏蒸的方式处理，MT处理可采用MT溶液浇灌的方式。Je(PCR)是指用于暗反应(碳同化)的光合电子流速，Je(PCO)是指用于光呼吸的电子流速。
(1)光呼吸与光合作用都利用______________为原料，但光合作用通过______________(生理过程)反应实现了该物质的再生，而光呼吸将该物质氧化分解并最终产生CO2。
(2)上述实验证明MT处理能缓解O3胁迫对葡萄叶片光合速率的影响，据此判断实验组1、实验组2的处理分别是______________________、______________________________。
(3)Rubisco是植物光合作用中的一种关键酶，固定CO2的同时制约着碳元素向卡尔文循环和光呼吸循环分流。实验结果表明，MT处理后Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，说明MT的作用机理可能是_____________________________。
(4)推测MT处理能诱导光呼吸增强的意义是：
__________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)结合题意“光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco催化CO2固定的同时还能催化C5与O2结合，释放CO2”可知，光呼吸与光合作用都可利用C5，不同之处在于光合作用可通过暗反应过程中C3的还原实现该物质再生。(2)分析题意，上述实验证明MT处理能缓解O3胁迫对葡萄叶片光合速率的影响，则实验的自变量是O3及MT的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故据此推测，实验组1、实验组2的处理分别是用O3熏蒸处理、用O3熏蒸处理后采用MT溶液浇灌处理。(3)实验结果表明，MT处理后Je[PCR用于暗反应(碳同化)的光合电子流速]和Je(PCO用于光呼吸的电子流速)显著升高，而暗反应和光呼吸均需要Rubisco的催化，说明MT的作用机理可能是提高Rubisco活性。(4)推测MT处理能诱导光呼吸增强的意义是：可以消耗光合作用产生的过剩NADPH和ATP以防止它们的积累影响植物代谢；在外界CO2浓度低或叶片气孔关闭时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持暗反应进行。
答案：(1)五碳化合物(C5)　C3的还原　(2)用O3熏蒸处理　用O3熏蒸处理后采用MT溶液浇灌处理　(3)MT能提高Rubisco活性
(4)可以消耗光合作用产生的过剩NADPH和ATP以防止它们的积累影响植物代谢；在外界CO2浓度低或叶片气孔关闭时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持暗反应进行
2．(2022·江苏泰州模拟)强光照条件下，水稻叶肉细胞中O2会与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，其过程如图所示。为提高水稻产量，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和野生株的生长情况及叶肉细胞中乙醇酸的含量，实验结果如表。请分析回答：


0.5%CO2
0.03%CO2
0.03%CO2
指标
平均株高(cm)
平均株高(cm)
乙醇酸含量
(μm/g叶重)
突变株
42
24
1137
野生株
43
42
1
(1)正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照，光反应产生的________________减少，直接导致暗反应中________________过程减弱，光合速率降低。
(2)在过氧化物酶体中，存在“氧循环”过程：乙醇酸氧化酶催化O2氧化乙醇酸，产生H2O2和乙醛酸；过氧化氢酶催化H2O2分解释放的O2又再次参与氧化乙醇酸，如此循环。过氧化物酶体中“氧循环”的意义：一方面是________________________，另一方面是减少碳的损耗，提高光合效率。
(3)上表中野生株的作用是______________。与0.03%CO2含量相比较，突变株在CO2含量为0.5%时，叶肉细胞中的乙醇酸含量会________(填“升高”或“降低”)，原因是___________________________________________________。
(4)根据上表中乙醇酸含量的变化推测酶A可能具有__________________功能。
解析：(1)若突然停止光照，光反应减弱，其产生的O2、NADPH和ATP减少，由于暗反应中C3需要NADPH和ATP还原，所以导致暗反应中C3的还原过程减弱。(2)由题意可知，O2会与CO2竞争性结合C5，从而影响暗反应，乙醇酸氧化酶催化O2氧化乙醇酸，产生H2O2和乙醛酸；过氧化氢酶催化H2O2分解释放的O2又参与氧化乙醇酸，进一步循环，从而减弱了O2与CO2的竞争作用。(3)由题意可知，野生株作为对照组，以探究酶A在植株生长过程中的作用。CO2含量为0.5%时，其与O2竞争C5的能力增强，使得合成的乙醇酸含量降低。(4)由于突变株不能合成酶A，导致在低CO2浓度时乙醇酸含量上升，由此推测，酶A的作用是催化乙醇酸分解。
答案：(1)NADPH和ATP　C3的还原　(2)减弱O2与CO2的竞争作用　(3)作为对照组　降低　CO2含量为0.5%时，较其浓度为0.03%时，其与O2竞争C5的能力增强　(4)催化乙醇酸分解
3．(2022·山东济南模拟)研究表明，光照过强可使猕猴桃叶绿体中的D1蛋白(光反应阶段的关键蛋白)受损，导致其光合速率大幅降低，出现光抑制现象，进而导致猕猴桃严重减产。请回答下列问题：
(1)猕猴桃叶片中的光合色素分布在叶绿体的________________上，分离叶片中光合色素的原理是_____________________________________________。
(2)D1蛋白受损会影响光反应的正常进行，使____________________的合成减少，并进一步影响暗反应中______________的还原。
(3)研究表明，Ca2＋能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降。以猕猴桃为实验材料，设计实验验证该结论，简要写出实验思路：____________________。
解析：(1)光合色素分布在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上；分离光合色素的原理是不同光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。(2)光反应包括水的光解以及NADPH和ATP的合成，D1蛋白受损会影响光反应的正常进行，并进一步影响暗反应中C3的还原。(3)分析题意，本实验目的是验证Ca2＋能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降，自变量是光照情况及Ca2＋的有无，因变量是D1蛋白含量，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故实验思路：将生长状况相同的猕猴桃均分成三组，分别在强光照、强光照加Ca2＋处理和适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量，比较得出结论。
答案：(1)类囊体薄膜　不同光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢　(2)NADPH和ATP　C3　(3)将生长状况相同的猕猴桃均分成三组，分别在强光照、强光照加Ca2＋处理和适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量
4．(2022·江苏通州模拟)科研人员发现一种能提高光合作用效率的新兴碳纳米荧光材料——碳点(CDs)，它是一种良好的能量传递中间体，能吸收叶绿体利用率低的紫外光，并发射出和叶绿体吸收相匹配的光谱。用该碳点处理叶绿体后，能使光合作用效率提高2.8倍，其作用机理见图1，图中字母A～F表示物质，请分析回答：

图1　碳点作用原理示意图
(1)PSⅡ(光系统Ⅱ)和PSⅠ(光系统Ⅰ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物，其功能为________________，它们和ATP合成酶都排列在____________________上。
(2)H2O在PSⅡ作用下被分解形成O2和H＋，其中一部分O2可扩散到______________(填结构名称)参与反应又生成了H2O，H＋________________(填“顺浓度”或“逆浓度”)梯度通过ATP合成酶驱动合成物质D；另一方面释放电子(e－)，电子最终传递给A，合成了B，则B是________。
(3)碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的________________，增加图中物质____________(填字母)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外，还可以上调Rubisco酶活性，加快__________________(填物质名称)的合成，提高光合作用效率。
(4)强光会抑制叶片中的PSⅡ活性，产生光抑制，科研人员研究了2，4-表油菜素内酯(EBR)和细胞分裂素(6-BA)对黄瓜叶片光抑制的影响，PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)的下降能直接反映光抑制，结果见图2、图3。

图2　EBR处理

图3　6-BA处理
①图2中EBR能缓解光抑制的最适浓度是____________。
②与处理前相比，常温黑暗处理条件下不同浓度的EBR和6-BA对叶片PSⅡ活性的影响是____________(填“促进”“抑制”或“无影响”)。
③常温强光处理条件下，比较两种植物激素的处理结果，能得出的结论有_______________________________________________。
解析：(1)由图可知，PSⅡ和PSⅠ分布在叶肉细胞的类囊体薄膜上，是由蛋白质和光合色素组成的复合物，其功能为吸收、传递和转化光能。(2)光合作用的光反应阶段，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为O2和H＋，其中一部分O2可扩散到线粒体内膜参与反应又生成了H2O；在ATP合成酶的作用下，H＋顺浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi形成ATP；另一方面释放电子(e－)，电子最终传递给NADP＋，然后形成了NADPH，故B为NADPH。(3)分析图1可知，碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的蓝紫光，使光反应速率加快，增加图中物质B(NADPH)和D(ATP)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外，还可以上调Rubisco酶活性，Rubisco酶是暗反应中的关键酶，它催化CO2与RuBP生成三碳化合物(C3)，加快三碳化合物(C3)的合成，提高光合作用效率。(4)①分析图2可知，与对照相比，在常温强光下，当EBR的浓度为 0.01 mg·L－1时，PSⅡ的最大光化学效率的下降最少，故此浓度下最能缓解光抑制。②由图2图3可知，与处理前相比，常温黑暗处理条件下，不同浓度的EBR和6-BA浓度都没有改变PSⅡ的最大光化学效率，故对叶片PSⅡ活性无影响。③常温强光处理条件下，比较两种植物激素的处理结果可知，适宜浓度的EBR更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制。
答案：(1)吸收、传递和转化光能　类囊体薄膜　(2)线粒体内膜　顺浓度　NADPH　(3)蓝紫光　B、D　三碳化合物(C3)　(4)①0.01 mg·L－1　②无影响　③适宜浓度的EBR更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制