考点6 光合作用——五年（2020—2024年）高考生物学真题专项分类汇编(含答案)

这是一份考点6 光合作用——五年（2020—2024年）高考生物学真题专项分类汇编(含答案)，共26页。试卷主要包含了单选题，读图填空题，实验探究题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是( )
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
2．某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是( )
A.增加叶片周围环境CO2浓度B.将叶片置于4℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色D.移动冷光源缩短与叶片的距离
3．高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是( )
A.呼吸作用变强，消耗大量养分
B.光合作用强度减弱，有机物合成减少
C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
4．植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是( )
A.第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高
B.植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C.综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理
D.植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
5．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
6．下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是( )
A.物质X通过提高有氧呼吸水平促进进入细胞质基质
B.利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C.水光解产生的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D.光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
7．某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g-1），结果如表。下列有关叙述正确的是( )
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
8．某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
9．植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
10．与野生型拟南芥WT相比。突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图a，示意图）。造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( )
A.t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
B.t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）
C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
11．绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
二、读图填空题
12．高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。
回答下列问题：
（1）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中________光可被位于叶绿体________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为________和________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
（2）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是________________________________________________________。
（3）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为_________________________________________________（答出两点即可）。
13．为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见下表。回答下列问题。
（1）旗叶从外界吸收1分子 CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受_______释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为_______。
（2）与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的_______、_______（填科学方法）。
（3）据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率_______。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。

结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①______________；②__________________。
14．从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lv为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
(1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有_________。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是_________。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点_________（填“高”或“低”），理由是_________。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是_________。
15．海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是_____；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第_____条。
（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是_____，该光源的最佳补光时间是_____小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是_____。
（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。_____
16．某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题：
(1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于___________的有机物，最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是___________，其原因是_________。
(3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是__________，三者配合能实现综合治理效果。
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具（C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度(C4后，再分解成（CO2传递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施：__________
17．下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisc酶对CO2的Km为450μml·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μml·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
（1）玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。
（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________（答出三点即可）。
（3）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。
18．人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是__________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将__________（填：“增加”或“减少”）。
(3)若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是__________。
(4)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量__________（填：“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是__________。
（5）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是__________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
三、实验探究题
19．原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶片绿色。回答下列问题：
(1)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。
②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘-碘化钾溶液（或碘液），观察颜色变化。
③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：_________。
④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。
⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是_________。热甲醇处理的目的是_________
(2)对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02g（Chl）·m-2和0.20g（Chl）·m-2，红叶含有较多的水溶性花青素。在不同光强下测得的qNP值和电子传递速率（ETR）值分别如图甲、乙所示。qNP值反映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力；ETR值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈正相关。花青素与叶绿素的吸收光谱如图丙所示。
①分析图甲可知，在光强500～2000μml·m-2·s-1范围内，相对于绿叶，红叶的_________能力较弱。分析图乙可知，在光强800～200μml·m-2·s-1，范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被_________现象。结合图丙可知，强光下，贮藏于红叶细胞_________内的花青素可通过_________方式达到保护叶绿体的作用。
②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在强光环境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护_________的功能。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引_________，完成传粉。
20．叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。
表1
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。
回答下列问题：
（1）叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是_________。
（2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的_________结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的_________中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有_________（答出2点即可）。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率_________（填“升高”或“降低”）、果实中含13C光合产物的量_________（填“增加”或“减少”）。库源比升高导致果实单果重变化的原因是_________。
（4）为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果见表2。
表2
根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是_________。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上为合格）的是哪一项？_________。
A.除草B.遮光C.疏果D.松土
参考答案
1．答案：D
解析：A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；
B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，B正确；
C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈现绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；
D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。
故选D。
2．答案：A
解析：A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；C、给光源加滤光片改变光的颜色可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，比如将蓝紫光改变为绿光会降低光合速率，C不符合题意；D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。故选A。
3．答案：D
解析：呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度降低，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。
4．答案：C
解析：影响光合作用的因素与其他组相比，第①组处理首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但其鲜花累计平均产量小于第②③组，故A错误；植物甲花的品质与叶黄素含量呈正相关，据表中信息可知，随着光照处理中的黑暗时长减小，植物甲花的叶黄素含量先升高后降低，故B错误；第②组处理植物甲花的叶黄素含量最高，鲜花累计平均产量明显大于第①组，略小于第③组，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确：比较第②组和第③组的结果可知，第②组植物甲花的叶黄素含量较第③组高，但第③组的鲜花累计平均产量高于第②组，说明植物甲花的叶黄素含量与花的产量不呈正相关，D错误。
5．答案：C
解析：
在低光强下，在一定温度范围内，随叶温升高，植物细胞中与呼吸作用相关酶的活性升高，细胞呼吸作用增强，CO2吸收速率下降，A正确。在高光强下，当叶温低于M点对应的叶温时，随叶温升高，光合酶活性增强，导致光合速率增大，CO2吸收速率升高，B正确。
6．答案：B
解析：题目围绕水中CO2缺乏这一环境条件下绿藻的适应机制而展开。绿藻通过光反应一方面影响呼吸作用的ATP供应进而影响的运输，另一方面影响类囊体中CO2的供给，最终实现的浓缩，促进暗反应，提高光合速率，从而更好地适应环境。据图分析，从胞外进入细胞质基质需要ATP，是主动运输的过程，光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成，因此物质X可通过提高有氧呼吸水平促进进入细胞质基质，A正确。据图分析，从细胞质基质进人叶绿体基质需要ATP，是主动运输的过程，主动运输需要载体蛋白的协助，而不是通道蛋白，B错误。据图可知，水光解产生的H+能够促进从叶绿体基质进入类囊体腔，并与在类囊体腔内反应产生，因此能提高类囊体腔水平，增大类囊体腔内外浓度差，促进CO2自由扩散进入叶绿体基质，C正确。综上所述，光反应产生的物质X促进进入细胞质基质，水光解产生的H+可提高类囊体腔CO2水平，因此光反应通过确保暗反应的CO2供应，帮助该绿藻适应水生环境，D正确。
7．答案：D
解析：A、两种突变体应该是同一物种，并没有增加物种多样性，A错误；B、由表格可知，突变体2的叶绿素含量明显小于突变体1，因此吸收红光的能力不如突变体1，B错误；C、两种突变体的光合色素含量差异，是由相同基因发生不同方向的突变所致，C错误；D、叶绿素显绿色，类胡萝卜素显黄色，叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色，D正确。
故选：D。
8．答案：B
解析：
本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量是NaHCO3浓度，温度、光照等属于无关变量，应保持相同且适宜，A错误；若将温度从适宜温度降低到4℃，则与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。
9．答案：C
解析：据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确。镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2+含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。弱光下PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H+、电子和O2，D正确。
10．答案：D
解析：A、图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，比具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），A正确；B、图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度），B正确;C、通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其它性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确；D、三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变化，D错误。故选D。
11．答案：A
解析：本题考查光合作用的有关知识。
12．答案：（1）蓝；类囊体薄膜；（CH2O）（或糖类）C5；紫外光
（2）无水乙醇；叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的于扰
（3）蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害光合作用的过程及影响因素
解析：（1）位于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应的C3还原过程，使C3转化为（CH2O）和C5。分析图形，蓝膜与绿膜对紫外光的透过率低于白膜，减弱了紫外光对幼苗的辐射。
（2）无水乙醇可作为提取光合色素的试剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。
（3）分析表格，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较强。分析柱形图，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于植物进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害，有利于幼苗生长。故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。
13．答案：（1）ATP和NADPH；核酮糖-1,5－二磷酸和淀粉等
（2）减法原理②.加法原理
（3）增大；与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用③.与WT组相比OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高,可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率
解析：（1）在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸（C3）分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮糖-1,5－二磷酸（C5）和淀粉等。
（2）与某品种水稻的野生型（WT）相比，实验组KO为OsNAC 敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE 为 OsNAC 过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。
（3）题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT 组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT 组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与 WT 组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与 WT 组相比OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率。
14．答案：（1）ATP、NADPH;与野生型相比，突变体叶片合成的细胞分裂素较多，类囊体膜蛋白稳定性较高，可促进叶绿素的合成（合理即可）
（2）高;与野生型相比，开花14天后突变体的胞间CO2浓度较低、气孔导度较大（进入叶肉细胞的CO2较多），CO2利用率较大
（3）突变体蔗糖转化酶活性较高，能够催化更多的蔗糖分解为单糖，导致运输到籽粒的蔗糖减少，籽粒合成的淀粉减少（合理即可）
解析：（1）光反应阶段生成的NADPH和ATP可供暗反应利用，其中NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；ATP将参与暗反应阶段合成有机物的化学反应。分析野生型和突变体的①组数据可知，与野生型相比，突变体类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性均较高；分别对比野生型和突变体的②③组数据可知，细胞分裂素可以提高类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性。结合题干信息“该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性”推测，与野生型相比，突变体叶片合成的细胞分裂素较多，类囊体膜蛋白稳定性较高，促进了叶绿素合成，从而导致开花后突变体叶片变黄的速度较慢。
（2）分析题表可知，与野生型相比，开花14天后突变体的胞间CO2浓度较低、气孔导度较大（进入叶肉细胞的CO2较多），说明其CO2利用率较大，光饱和点较高。
（3）已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而突变体蔗糖转化酶活性较高，能够催化更多的蔗糖分解为单糖，导致运输到籽粒的蔗糖减少，进而导致籽粒合成的淀粉减少。
15．答案：（1）叶绿素；1、2
（2）红光+蓝光；6；在不同的补光时间内，红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多，有利于促进火龙果的成花
（3）将成花诱导完成后的火龙果植株（成花数目相同）随机均分成A、B、C三组，分别置于三种不同光照强度的白色光源中照射相同且适宜的时间，一段时间后观察并记录各组植株所结火龙果的产量，产量最高的则为最适光照强度。
解析：（1）光合色素中的叶绿素（包括叶绿素a、叶绿素b）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。用纸层析法分离得到的四条色素带（以滤液细线为基准）自下而上分别是叶绿素b（第1条）、叶绿素a（第2条）、叶黄素（第3条）、胡萝卜素（第4条）。
（2）
（3）该实验的目的是探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，该实验的自变量是光照强度，观测指标为火龙果产量，由题中信息知，有三种可促进火龙果增产的光照强度，故可将实验分为3组；在设计实验时应遵循对照原则和单一变量原则等，无关变量应保持相同且适宜。实验思路见答案。
16．答案： (1)呼吸作用消耗
(2)③②①最大光合速率对应光强度依次升高
(3)①(金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高
(4)金鱼藻500二氧化碳浓度较低且相同氧气释放量
(5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物
解析：（1）由于湖底光照不足，导致原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，生物量在减少，不足以维持生长，最终衰退和消亡。
（2）据图分析，最大光合速率对应光强度依次升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是③②①。
（3）据图b分析，金鱼藻除藻率高，黑藻除氮率高，苦草除磷率高，三者配合能高效的去除氮、磷和藻，能实现综合治理效果。
（4）本实验的实验目的是验证黑藻的碳浓缩优势，自变量是植物种类，即黑藻、金鱼藻，因此对照组是金鱼藻。无关变量应该保持相同且适宜，黑藻在光照强度为500μml·m-2·s-1时光合速率最强，因此控制光照强度为500μml·m-2·s-1。为的是验证碳浓缩优势，因此控制条件为低二氧化碳浓度。因变量是光合速率的快慢，因此检测指标是单位时间释放氧气的量。
（5）目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本，因此可以合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物。
17．答案：（1）3-磷酸甘油醛；蔗糖；维管组织
（2）高于；高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisc酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
（3）酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
解析：（1）玉米与水稻的卡尔文循环过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸直接被还原成3-磷酸甘油醛；3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在细胞质基质中被转化成蔗糖；蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过输导组织运输。
（2）干旱、高光强环境会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度较高，抑制玉米的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过输导组织及时转移出细胞，从而防止光合产物积累对光合作用的抑制。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导人水稻叶肉细胞，只提高了叶肉细胞内的CO2浓度，植物的光合作用强度受到很多因素的影响。在光饱和条件下水稻光合作用强度没有明显提高，可能的原因是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，也可能是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，还可能是原核生物和真核生物的光合作用机制有所不同。
18．答案：（1）模块1和模块2；五碳化合物（或：C5）
（2）减少；
（3）模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
（4）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或：植物呼吸作用消耗糖类）
（5）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析：（1）根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解水生成H+和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物（C5），乙为三碳化合物（C3）。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物（C3）的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物（C3）含量减少。
（3）暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。
（4）由于植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。
（5）干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。
19．答案：（1）红叶具有光合作用能力；红叶+光照；变蓝；红叶+黑暗；不变蓝；杀死红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察；溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察
（2）叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能；抑制；液泡；吸收过剩光能的；叶绿体；昆虫（蜜蜂、蝴蝶等）
解析：（1）根据实验的问题，提出假设：红叶具有光合作用能力。为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照，红叶+黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液变蓝；红叶+黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，溶解细胞中的花青素；再将叶片转移到甲醇溶液中，溶解细胞中的叶绿素，以免影响后续实验结果的观察。
（2）分析图甲可知，自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP值，当光照强度为500~2000μml·m-2·s-1范围内时，红叶的qNp值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较弱。分析图乙可知，随着光照强度的增加，绿叶的ETR值显增大，当光照强度超过800μml·m-2·s-1时，ETR值减小，即随着光照强度增加，绿叶光合速率先增大后减小，推出光照强度超过一定范围时，绿叶的光合作用反而被抑制。而根据图示可知，在光照强度为500~2000ml·m-2·s-1范围内时，红叶并未出现光合作用被抑制的情况。红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，储藏在细胞的液泡中花青素，可通过吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，从而保护叶绿体不受强光损伤。大量研究表明，花青素具有缓解叶片中光氧化损伤的潜力，主要通过屏蔽叶绿体过多的高能量量子和清除活性氧物质。综合上述研究结果可知，在强光环境下，大面积的红叶细胞中富含花青素，能有效保护叶绿体不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引昆虫（蜜蜂、蝴蝶等），为其完成传粉工作。
20．答案：（1）叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇
（2）五碳糖（C5）；ATP和NADPH；CO2是光合作用的原料、13C可被仪器检测
（3）降低；增加；库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。
（4）离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
解析：（1）由于叶绿体色素是脂溶性物质，易溶于乙醇，故提取叶绿体色素时可选择乙醇作为提取液。
（2）给叶片供应13CO2，13CO2先与五碳糖结合形成C3，C3被还原为糖的反应是吸能反应，需要光反应的产物ATP和NADPH提供能量。由于CO2是光合作用的基本原料，且13C具有放射性，可被仪器检测到，故研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应CO2。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；果实中含13C光合产物的量增多；库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。
（4）根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，能提高果实产量，故选C。
组别
光照处理
首次开花时间
茎粗（mm）
花的叶黄素含量（g/kg）
鲜花累计平均产量（kg/hm2）
①
光照8h/黑暗16h
7月4日
9.5
2.3
13000
②
光照12h/黑暗12h
7月18日
10.6
4.4
21800
③
光照16h/黑暗8h
7月26日
11.5
2.4
22500
植株类型
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素/类胡萝卜素
野生型
1235
519
419
4.19
突变体1
512
75
370
1.59
突变体2
115
20
379
0.36
覆膜处理
叶绿素含量（mg/g）
类胡萝卜素含量（mg/g）
白膜
1.67
0.71
蓝膜
2.20
0.90
绿膜
1.74
0.65
净光合速率（uml.m-2.s-1）
叶绿素含量（mg·g-1）
WT
24.0
4.0
KO
20.3
3.2
OE
27.7
4.6
检测指标
植株
14天
21天
28天
胞间CO2浓度（μmlCO2ml-1）
野生型
140
151
270
突变体
110
140
205
气孔导度（mlH2Om-2s-1）
野生型
125
95
41
突变体
140
112
78
实验设计方案
实验材料
对照组：_______实验组：黑藻
实验条件
控制光照强度为_______μml·m-2·s-1
营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同
控制条件
_________
测量指标
______________
分组处理
预期结果
绿叶+光照
变蓝
绿叶+黑暗
不变蓝
ⅰ_________
ⅱ_________
ⅲ_________
ⅳ_________
项目
甲组
乙组
丙组
处理
库源比
1/2
1/4
1/6
单位叶面积叶绿素相对含量
78.7
75.5
75.0
净光合速率/（μml·m-2·s-1）
9.31
8.99
8.75
果实中含13C光合产物（mg）
21.96
37.38
66.06
单果重（g）
11.81
12.21
19.59
果实位置
果实中含13C光合产物（mg）
单果重（g）
第1果
26.91
12.31
第2果
18.00
10.43
第3果
2.14
8.19
选项
正误
原因
A
×
弱光条件下植物没有O2的释放，有可能是光合作用产生的O2量小于或等于呼吸作用消耗的O2量
B
√
光合作用暗反应过程中，CO2先被固定成C3，再被［H］还原成有机物
C
√
在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降
D
√
合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度