2024届人教版高考生物一轮复习特色热点练2气孔开闭作业（多项版）含答案

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特色热点练2　气孔开闭
1．(2022·天津市红桥区模拟)科学家发现某拟南芥变异植株气孔内有一种称为“PATROL1”的蛋白质与气孔开闭有关。“PATROL1”蛋白质能根据周围环境运送一种称为“AHAI”的蛋白质。“AHAI”蛋白质被运送到气孔表面之后，气孔会张开，回收到气孔内部之后，气孔会关闭。请据此回答下列问题：
(1)当“AHAI”蛋白质被运送到气孔表面之后，进入叶肉细胞的CO2含量会________(填“增加”或“减少”)，随后，__________反应产生的ATP和NADPH会________(填“增加”或“减少”)，从而从整体上促进光合作用的进行。
(2)拟南芥叶肉细胞进行光合作用的场所中增加接受光照面积的结构是______________，捕获光能的色素中含量最多的是______________。上午10点时，光合速率一般会__________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率。
(3)有研究表明：具有“PATROL1”蛋白质的变异拟南芥植株更适应干旱条件。为验证这一观点，选取长势和数量相同的两组拟南芥植株作为实验对象，甲组为普通拟南芥，乙组为__________________________，将两组拟南芥置于相同的________________条件下培养一段时间，分别测定两组植株的__________________________，若__________________________，则该观点成立。
解析：(1)当“AHAI”蛋白质被运送到气孔表面之后，气孔会张开，进入叶肉细胞的CO2浓度会增加，所以合成的C3也增加，促进了暗反应；由于C3增加消耗了更多光反应产生的NADPH和ATP，为光反应提供了更多的NADP＋和ADP、Pi等原料；从而促进了光反应速率，使光反应产生的ATP和NADPH会增加。(2)拟南芥叶肉细胞进行光合作用的场所是叶绿体，增加接受光照面积的是类囊体(或基粒)，捕获光能的色素中含量最多的是叶绿素a。一般而言，上午10点时净光合速率大于0，所以光合速率大于呼吸速率。(3)该实验的自变量是拟南芥植株的类型，因变量是拟南芥植株的生长发育情况，本实验的实验思路为：选取长势和数量相同的两组拟南芥植株作为实验对象，甲组为普通拟南芥，乙组为具有“PATROL1”蛋白质变异的拟南芥植株(或变异拟南芥植株)，将两组拟南芥置于相同的干旱条件下培养一段时间，分别测定两组植株的生长发育情况，若乙组植株生长状况好于甲组，则该观点成立。
答案：(1)增加　光　增加　(2)类囊体(或基粒)　叶绿素a　大于　(3)具有“PATROL1”蛋白质变异的拟南芥植株(或变异拟南芥植株)　干旱　生长发育情况　乙组植株生长状况好于甲组
2．(2022·江苏南通模拟)景天科植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图1；将小麦绿色叶片放在温度适宜的密闭容器内，测量在不同的光照条件下容器内氧气量的变化，结果如图2，请据图分析并回答下列问题：

图1

图2
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________________。结合图1可知，景天科植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于苹果酸经脱羧作用和______________________过程。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是景天科植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________________，又能保证____________正常进行。从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是____________的结果。夜晚，该类植物吸收的CO2________(填“能”或“不能”)合成葡萄糖，原因是_________________。
(3)如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合速率变化是____________(填“增加”“降低”或“基本不变”)。
(4)图2曲线中a点以后的短时间内，叶片细胞内C5的量将____________(填“增加”“降低”或“基本不变”)。在5～15 min内，该容器内__________(气体)含量逐渐减小。
(5)图2中如果叶片的呼吸速率始终不变，则在5～15 min内，小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是__________________。
解析：(1)白天叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体；由图1可知，卡尔文循环的CO2，一方面来自苹果酸的分解作用，一方面来自线粒体中有机物的分解，即细胞呼吸。(2)景天科植物晚上气孔开放，吸收CO2储存起来，白天气孔关闭，原因可能是天气炎热，既能防止蒸腾作用过强导致水分散失过多，又能保证光合作用正常进行。由此推知该植物生活的环境最可能是炎热干旱的环境。炎热的天气使能适应环境的植物生存下来，所以这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。夜晚没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH，该类植物夜晚吸收的CO2不能合成葡萄糖。(3)景天科植物白天苹果酸转化为CO2，参与卡尔文循环，CO2充足不是限制光合作用的因素，且景天科植物白天气孔关闭，故白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合速率基本不变。(4)图2曲线中a点之后植物受到光照，光反应增强，NADPH和ATP生成量增多，因此短时间内C3还原变快，含量减少，产物C5的量将增加。5～15 min内，光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭容器内的CO2浓度逐渐减少，光合速率逐渐下降，氧气增加速率减小。(5)由0～5 min氧气下降速率可知小麦叶片呼吸速率为(1÷5)×10－7＝2×10－8 mol/min，由5～15 min氧气增量可求得净光合速率为(4÷10)×10－7＝4×10－8mol/min，光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝6×10－8mol/min。
答案：(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体(叶绿体类囊体薄膜)　细胞呼吸(或呼吸作用)　(2)蒸腾作用过强导致水分散失过多　光合作用　自然选择　不能　没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH　(3)基本不变　(4)增加　CO2　(5)6×10－8mol/min
3．植物表皮上的气孔开闭的变化深刻影响着植物的蒸腾作用和光合作用。大气饱和蒸汽压与实际蒸汽压之间的差值被称为蒸汽压差(VPD)，VPD越大，说明大气越干旱。植物可通过感知VPD的变化，调节气孔开闭。
(1)研究发现，两种蛋白SLAC3、OSCA1.3可能与高VPD条件的气孔开闭有关。科研人员通过研究不同突变体对高VPD的响应情况，揭示高VPD调节气孔开闭的机制，结果如图所示(气孔导度与气孔的开放程度正相关)。

图1
注：slac3突变体不能合成蛋白SLAC3。

图2
注：osca1.3突变体不能合成蛋白OSCA1.3。
①气孔开闭可能通过影响____________进入叶片以及水从叶片流失，进而影响到植物的光合作用，因为二者分别参与了光合作用的暗反应阶段的____________过程和____________阶段。
②本实验的自变量是_______________________________。
③SLAC3、OSCA1.3正常的情况下，由图1和图2结果可知，高VPD可引起气孔____________，判断的依据是_________________。
④在高VPD条件下，图1结果是__________________________，说明SLAC3蛋白参与了高VPD调节气孔开闭的过程。图2结果表明，OSCA1.3介导的信号通路____________(填“参与”或“未参与”)高VPD调节气孔开闭的过程。
(2)近年来，人类活动加剧引发了一些全球性生态环境问题，其中可能引起高VPD和植物缺水的因素有____________(答出1条即可)。由此可见，上述研究的意义是_____________________________________________。
解析：(1)①根据光合作用的过程可知，影响光合作用的因素有：CO2浓度、温度、光照强度、水等，据此可知气孔开闭可能通过影响CO2进入叶片以及水从叶片流失，进而影响到植物的光合作用，其中CO2参与了暗反应中的CO2固定，水参与了光反应中水的光解。②据图可知，该实验的自变量为SLAC3、OSCA1.3(植株的类型或slac3突变体、osca1.3突变体、野生型)和高VPD处理时间，因变量为气孔导度。③野生型植株的SLAC3、OSCA1.3都正常，据图1、图2可知，野生型植株在高VPD条件下气孔导度均逐渐降低，结合气孔导度与气孔的开放程度正相关可知，高VPD可引起气孔关闭，即SLAC3、OSCA1.3正常的情况下，高VPD下可引起气孔关闭。④根据图1可知，slac3突变体在高VPD条件下气孔导度逐渐降低，对比野生型可知实验的结果为：slac3突变体气孔导度降低速度慢于野生型，结合野生型植株的SLAC3正常，而slac3突变体不能合成蛋白SLAC3，说明蛋白SLAC3参与了高VPD调节气孔开闭的过程。根据图2可知，高VPD对osca1.3突变体和野生型植株的气孔导度影响是一样的，结合野生型植株的OSCA1.3正常，而osca1.3突变体不能合成蛋白OSCA1.3可知，OSCA1.3介导的信号通路未参与高VPD调节气孔开闭的过程。(2)VPD越大，说明大气越干旱，高VPD说明大气很干旱，引起高VPD和植物缺水的因素有全球气候变暖，水资源短缺，土地荒漠化等。根据题干和题图的实验结果可知，上述研究初步阐明植物高VPD调节植物气孔开闭的机理，为应对生态环境问题提供理论依据。
答案：(1)①CO2　CO2固定　光反应
②SLAC3、OSCA1.3(植株的类型或slac3突变体、osca1.3突变体、野生型)和高VPD处理时间　③关闭　野生型植株在高VPD条件下气孔导度均逐渐降低　④slac3突变体气孔导度降低速度慢于野生型　未参与　(2)全球气候变暖，水资源短缺，土地荒漠化(合理即可得分)　初步阐明植物高VPD调节植物气孔开闭的机理，为应对生态环境问题提供理论依据
4．(2022·安徽合肥模拟)通常认为在自然环境条件下光合作用降低的原因包括两个方面，一方面是由于气孔导度的限制引起，称为气孔限制；另一方面是由于在高光照条件下吸收过量的光能无法及时利用而发生光抑制，称为非气孔限制。如图为适宜温度下测定不同光照强度下三七和云南松光合速率的变化曲线。回答下列有关问题：

(1)若三七长期处于白天12 h，A光照强度下__________(填“能”或“不能”)进行正常的生长发育，作出此判断的理由是_____________________。
(2)在C光照强度下，两种植物中，实际光合速率较大的植物是__________。当光照强度在C～D之间时，限制三七、云南松两种植物光合速率的主要环境因素分别是________________________________________。
(3)若三七中镁的含量减少，导致净光合速率下降的原因属于____________(填“气孔限制”或“非气孔限制”)；若气孔限制引起云南松净光合速率降低，则其原因是_______________________________________。
解析：(1)在A光照强度下，三七白天12 h净光合速率O2释放量为 12 mg·m－2·h－1，黑暗12 h O2消耗量为12 mg·m－2·h－1，一天中有机物的积累＝白天12 h净光合速率O2释放量－黑暗12 h O2消耗量＝0，所以若三七长期处于白天12 h，A光照强度下不能进行正常的生长发育。(2)在C光照强度下，三七实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝6＋1＝7 mg·m－2·h－1，云南松实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝6＋2＝8 mg·m－2·h－1，所以云南松的实际光合速率较大。在C～D段光照强度下三七已经达到最大光合速率，由题干可知是在适宜温度下，因此限制光合速率主要环境因素是CO2浓度，云南松在C～D段光照强度下光合速率还在不断增加，因此主要影响因素为横坐标光照强度。(3)缺少镁元素会导致叶绿素合成减少，导致三七植物体吸收、转化和利用光能的能力下降，属于非气孔限制。而气孔限制使云南松气孔导度小，植物吸收CO2减少，从而限制了暗反应进行，因此净光合速率降低。
答案：(1)不能　在A光照强度下，三七白天净光合速率O2释放量为 12 mg·m－2·h－1，黑暗12 h O2消耗量为12 mg·m－2·h－1，一天中没有有机物的积累，所以三七长期处于白天12 h，A光照强度下不能进行正常的生长发育　(2)云南松　CO2浓度、光照强度　(3)非气孔限制　气孔导度小，植物吸收CO2减少，从而限制了暗反应进行，因此净光合速率降低