母題04 光合作用【母題來源一】 2019年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理綜生物（全國卷）【母題原題】將一株質量為20 g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達到40 g，其增加的質量來自于A水、礦質元素和空氣B光、礦質元素和水C水、礦質元素和土壤D光、礦質元素和空氣【答案】A【解析】黃瓜幼苗可以吸收水，增加鮮重；也可以從土壤中吸收礦質元素，合成相關的化合物。也可以利用大氣中二氧化碳進行光合作用制造有機物增加細胞干重。植物光合作用將光能轉化成了有機物中的化學能，并沒有增加黃瓜幼苗的質量，故黃瓜幼苗在光照下增加的質量來自于水、礦質元素、空氣。綜上所述，BCD不符合題意，A符合題意?！灸割}來源二】 2019年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理綜生物（全國卷）【母題原題】將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細胞中溶質濃度增大，葉片中的脫落酸（ABA）含量增高，葉片氣孔開度減小，回答下列問題。（1）經(jīng)干旱處理后，該植物根細胞的吸水能力_。（2）與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會_，出現(xiàn)這種變化的主要原因是_。（3）有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體（不能合成ABA）植株為材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路和預期結果。【答案】（1）增強（2）降低 氣孔開度減小使供應給光合作用所需的CO2減少（3）取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度，預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度，預期結果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變?！窘馕觥浚?）經(jīng)干旱處理后，根細胞的溶質濃度增大，滲透壓增大，對水分子吸引力增大，植物根細胞的吸水能力增強。（2）據(jù)題干條件可知干旱處理后該植物的葉片氣孔開度減小，導致葉片細胞吸收CO2減少，暗反應減弱，因此光合速率會下降。（3）根據(jù)題意分析可知，實驗目的為驗證干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，故實驗應分為兩部分：證明干旱條件下植物氣孔開度變化不是缺水引起的；證明干旱條件下植物氣孔開度減小是ABA引起的。該實驗材料為ABA缺失突變體植株（不能合成ABA），自變量應分別為正常條件和缺水環(huán)境、植物體中ABA的有無，因變量均為氣孔開度變化，據(jù)此設計實驗。取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度，預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變?？烧f明缺水環(huán)境不影響ABA缺失突變體植株氣孔開度變化，即干旱條件下植物氣孔開度變化不是缺水引起的。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度，預期結果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變?？烧f明干旱條件下植物氣孔開度減小是ABA引起的?！灸割}來源三】 2019年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試生物（江蘇卷）【母題原題】葉綠體中催化CO2固定的酶R由葉綠體DNA編碼的大亞基和細胞核DNA編碼的小亞基共同組裝而成，其合成過程及部分相關代謝途徑如下圖所示。請回答下列問題：（1）合成酶R時，細胞核DNA編碼小亞基的遺傳信息_到RNA上，RNA進入細胞質基質后指導多肽鏈合成；在葉綠體中，參與大亞基肽鏈合成的RNA中，種類最多的是_。（2）進行光合作用時，組裝完成的酶R需ATP參與激活，光能轉化為ATP中的化學能是在_上（填場所）完成的?；罨拿窻催化CO2固定產(chǎn)生C3化合物（C3-l），C3-I還原為三碳糖（C3-），這一步驟需要_作為還原劑。在葉綠體中C3-除了進一步合成淀粉外，還必須合成化合物X以維持卡爾文循環(huán)，X為_。（3）作為光合作用的重要成分，X在葉綠體中的濃度受多種因素調控，下列環(huán)境條件和物質代謝過程，與X濃度相關的有_（填序號）。外界環(huán)境的CO2濃度葉綠體接受的光照強度受磷酸根離子濃度調節(jié)的C3-ll輸出速度酶R催化X與O2結合產(chǎn)生C2化合物的強度（4）光合作用旺盛時，很多植物合成的糖類通常會以淀粉的形式臨時儲存在葉綠體中，假如以大量可溶性糖的形式存在，則可能導致葉綠體_?！敬鸢浮浚?）轉錄 tRNA （2）類囊體 【H】 C5（五碳化合物）（3） （4）吸水漲破【解析】分析圖示：細胞核中的DNA通過轉錄形成RNA，RNA通過核孔出細胞核，進入細胞質，在核糖體上進行翻譯形成小亞基。葉綠體中的DNA通過轉錄形成RNA，在葉綠體中的核糖體上進行翻譯形成大亞基。大亞基和小亞基組合形成酶R，催化二氧化碳的固定形成C3。（1）通過分析可知，細胞核DNA編碼小亞基的遺傳信息轉錄到RNA上，再通過核糖體上的翻譯形成小亞基。葉綠體編碼大亞基的DNA，經(jīng)過轉錄和翻譯，形成大亞基，在此過程中需要一種mRNA，61種tRNA，故需要RNA種類最多的是tRNA。（2）光合作用過程中合成ATP是在葉綠體的類囊體薄膜上完成?；罨拿窻催化CO2固定產(chǎn)生C3化合物（C3-I），C3-I 還原為三碳糖（C3-II），需要H作為還原劑。C3的還原的產(chǎn)物除了C3-II還有一分子的C5。（3）外界環(huán)境的CO2濃度，直接影響二氧化碳的固定，間接影響C3的還原，進而影響C5的濃度，故符合題意；葉綠體接受的光照強度，直接影響光反應產(chǎn)生的H和ATP，間接影響C3的還原，進而影響C5的濃度，故符合題意；磷酸根離子濃度，直接影響ATP的合成，間接影響C3的還原以及C3-II輸出速度，進而影響C5的濃度，故符合題意；酶R催化X與O2結合產(chǎn)生C2化合物的強弱；直接影響酶R催化二氧化碳的固定，間接影響C3的還原，進而影響C5的濃度，故符合題意；故選。（4）光合作用合成的糖類，如以大量可溶性糖的形式存在，則可能導致葉綠體吸水漲破?！久}意圖】以實驗為載體考查光合作用的過程、物質變化及影響因素，要求考生理解影響因素的變化對植物光合作用的影響，能用文字、圖表以及數(shù)學方式等多種表達形式準確地描述生物學方面的內容?！久}規(guī)律】通常以坐標曲線考查真光合速率、凈光合速率之間關系，考查學生對光合作用過程物質和能量上的聯(lián)系，分析改變某個因素對光合作用的影響。【得分要點】1光合作用的過程（1）反應式：CO2H2O（CH2O）O2。（2）過程2光合作用強度（1）含義：植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數(shù)量。（2）兩種表示方法一定時間內原料的消耗量。一定時間內產(chǎn)物的生成量。3影響光合作用強度的因素（1）空氣中CO2的濃度。（2）土壤中水分的多少，溫度的高低。（3）光照的長短與強弱，光的成分。（4）多因子對光合速率影響的分析P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。Q點：橫坐標所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當提高圖中的其他因子。（5）關于環(huán)境因素影響光合作用強度的兩點提醒溫度改變對光合作用強度的影響：當溫度改變時，不管是光反應還是暗反應都會受影響，但主要是影響暗反應，因為參與暗反應的酶的種類和數(shù)量都比參與光反應的多。CO2濃度對光合作用強度的影響：CO2濃度很低時，光合作用不能進行，但CO2濃度過高時，會抑制植物的細胞呼吸，進而影響光合作用強度。4利用光合作用簡圖理解光反應和暗反應之間的關系（1）光反應為暗反應提供H、ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi。（2）沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成，光反應也會受到抑制。5模型法分析物質的量的變化（1）以上分析只表示條件改變后短時間內各物質相對含量的變化，而非長時間。（2）以上各物質變化中，C3和C5含量的變化是相反的，H和ATP含量變化是一致的。6.在不同的光照條件下，光合速率與呼吸速率的計算（1）綠色植物組織在黑暗條件下測得的數(shù)值表示呼吸速率。（2）綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)值表示凈光合速率。（3）真光合速率凈光合速率呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：光合作用產(chǎn)生的O2量實測的O2釋放量細胞呼吸消耗的O2量。光合作用固定的CO2量實測的CO2吸收量細胞呼吸釋放的CO2量。光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量葡萄糖的積累量（增重部分）細胞呼吸消耗的葡萄糖量。7.凈光合速率和總光合速率的判定方法（1）若為坐標曲線形式，當光照強度為0時，CO2吸收值為0，則該曲線表示總（真）光合速率，若CO2吸收值為負值，則該曲線表示凈光合速率。（2）若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測定值，則為凈光合速率。（3）有機物積累量為凈光合速率，制造量為總（真）光合速率。1蘋果葉片發(fā)育的好壞是果樹產(chǎn)量和品質的基礎，通過對蘋果葉片發(fā)育過程中光合特性的研究，探究葉片發(fā)育過程中光合生產(chǎn)能力，可為蘋果的栽培管理提供科學依據(jù)。以下是某研究小組對某品種蘋果的研究結果，有關說法不正確的是（注：植物總光合速率=呼吸速率+凈光合速率。）A可用單位時間內O2的釋放量衡量凈光合速率B圖1中A點和B點表示在相應光照強度下，植物光合速率等于呼吸速率C圖2中萌芽后的前25 d凈光合速率較低與葉片面積大小有關D圖1顯示隨著蘋果葉片的發(fā)育，葉片對強光的利用能力逐漸降低【答案】D【解析】圖1的自變量是光照強度和萌芽后的時間，因變量是凈光合速率的大小，在一定光照強度內，隨著光照強度增大，凈光合速率加強，隨著蘋果葉片的發(fā)育，葉片對強光的利用能力增強。圖2的自變量是萌芽后時間，因變量是凈光合速率和葉面積，在一定時間范圍內，隨著萌芽后時間的延長，葉面積增大，凈光合速率在不同時間有不同變化。凈光合速率的表示方法一般有：單位時間內氧氣釋放量、二氧化碳吸收量和有機物的積累量，A正確；圖1中A點和B點時凈光合速率為0，根據(jù)總光合速率=呼吸速率+凈光合速率，可知此時總光合速率等于呼吸速率，B正確；圖2顯示葉面積與凈光合速率的關系。萌芽后的前25 d凈光合速率偏低，葉面積偏小，由此推出萌芽后的前25 d凈光合速率較低與葉片面積大小有關，C正確；圖1顯示，在強光下，葉片發(fā)育60 d時的凈光合速率大于15 d時的凈光合速率，說明隨著蘋果葉片的發(fā)育，葉片對強光的利用能力逐漸增強，D錯誤。2下圖為某植物細胞部分結構氣體交換示意圖，據(jù)圖分析下列敘述中正確的是Aa、b箭頭表示的是O2進出細胞的過程Be、f箭頭表示的是CO2進出細胞的過程C在較強光照下，測得光合作用產(chǎn)物的去向是圖中的b、cD在較強光照下，測得呼吸作用產(chǎn)物的去向是圖中的d、f【答案】C【解析】葉綠體能利用光能將二氧化碳和水合成有機物，并釋放氧氣，所以a表示二氧化碳的進入，b表示氧氣出細胞，A錯誤；線粒體消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，所以e表示氧氣進入細胞，f表示二氧化碳出細胞，B錯誤；在較強光照下，光合速率大于呼吸速率，細胞從外界吸收二氧化碳，并向外釋放氧氣，所以測得光合作用產(chǎn)物的去向是圖中的b、c，C正確；在較強光照下，因為呼吸作用強度小于光合作用強度，所以測得呼吸作用產(chǎn)物的去向是圖中的d，D錯誤。3為探究適當遮光對茶樹光合作用的影響，在春季和夏季對茶樹進行遮光30處理，并測定了一天中茶樹的凈光合速率，結果如下圖所示。下列敘述錯誤的是A圖表示在春季測定的結果B圖中11:00后和17:00后凈光合速率下降的主要環(huán)境因素不同C圖中，中午后，不遮光植株光合速率大幅下降可能受CO2的影響D與圖相比，圖中午后，不遮光植株的凈光合速率下降的幅度更大【答案】A【解析】分析圖可知：圖中，在不遮光條件下，中午茶樹的凈光合速率下降幅度較大，可能是因為中午氣溫過高，導致氣孔關閉，因此圖表示在夏季測定的結果，A錯誤；圖中11：00后凈光合速率下降的主要環(huán)境因素是二氧化碳濃度，17：00后凈光合速率下降的主要環(huán)境因素是光照強度，B正確；圖I在不遮光條件下，中午后茶樹的凈光合速率下降幅度較大是由于氣孔關閉，二氧化碳進入細胞減少，C正確；從圖、圖分析可知，圖中不遮光植株的凈光合速率下降的幅度更大，D正確。4下圖表示光合作用示意圖。下列說法錯誤的是A表示O2，表示CO2B暗反應中，CO2首先與C5結合生成C3，然后被還原為(CH2O)CC3的還原過程中，需要光反應提供的物質只有D降低CO2濃度，C3的含量將減少【答案】C【解析】光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生NADPH與氧氣，以及ATP的形成。光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反應提供的ATP和NADPH的作用下還原生成糖類等有機物。圖示表示光合作用過程，表示氧氣，表示ATP，表示NADPH，表示CO2。分析圖示可知，表示O2，表示CO2，A正確；暗反應中CO2首先與C5結合生成C3，然后被還原為（CH2O），B正確；C3的還原過程中，需要光反應提供的物質有ATP和NADPH，C錯誤；降低CO2濃度，二氧化碳和五碳化合物結合生成三碳化合物的速率減慢，短時間內三碳化合物的還原速率不變，所以C3的含量將減少，D正確。5離體的葉綠體在光照下進行穩(wěn)定光合作用時，如果突然中斷光照，短暫時間內葉綠體中C3化合物與C5化合物相對含量的變化是AC3化合物減少、C5化合物增多BC3化合物增多、C5化合物增多CC3化合物增多、C5化合物減少DC3化合物減少、C5化合物減少【答案】C【解析】光合作用過程：（1）光反應：水的光解：2H2O4H+O2；ATP的形成：ADP+Pi+能量ATP。（2）暗反應：CO2的固定：CO2+C52C3；C3的還原：2C3（CH2O）+C5由于光照突然停止，會使光反應停止，使光反應產(chǎn)物還原性氫、ATP合成停止使其含量降低。暗反應C3的還原需要還原性氫、ATP，由于還原性氫、ATP含量下降，使C3的還原減少，又由于二氧化碳固定繼續(xù)進行，C3生成繼續(xù)，所以C3含量增加；由于光照突然停止，會使光反應停止，使光反應產(chǎn)物還原性氫、ATP合成停止使其含量降低，故C5的形成減少，而暗反應不變，即C5的消耗速率不變，故C5的含量減少。綜上分析，C正確，ABD錯誤。6將同一品種的小麥種植在生長條件適宜的甲、乙兩地。在不同溫度下，測得生長旺盛的小麥凈光合速率和呼吸速率如下圖，請回答：（1）小麥光合作用過程中，CO2參與反應的場所是_；在有氧呼吸過程中，釋放的CO2由_分解而來。（2）單位時間內，每平方分米的葉面積上，乙地的小麥葉肉細胞在30時比25時，產(chǎn)生的NADPH的量_（填“更多”、“更少”或“相等”），釋放的O2的量_（填“更多”、“更少”或“相等”）。（3）兩地栽培的小麥在白天最適生長的溫度下，單位時間內，每平方分米的葉面積上固定的CO2的量是_（填“甲地”或“乙地”）的小麥較多；理由是_?！敬鸢浮浚?）葉綠體的基質 丙酮酸和水 （2）更多 相等 （3）甲地 因為（總光合速率凈光合速率+呼吸速率），兩地小麥凈光合速率相等，而甲地小麥呼吸速率較乙地小麥高，故甲地小麥總光合速率較大，（單位時間單位面積中）固定的CO2更多 【解析】（1）小麥光合作用過程中，CO2在葉綠體的基質中參與暗反應；在有氧呼吸過程中，釋放的CO2由丙酮酸和水在線粒體基質中分解而來。（2）植物實際光合速率=凈光合速率+呼吸速率，分析圖中曲線可知，單位時間內，每平方分米的葉面積上，乙地的小麥葉肉細胞在30 時實際光合速率=22+8=30 mgCO2.dm-2.h，25 時實際光合速率=22+6=28 mgCO2.dm-2.h，因此乙地的小麥葉肉細胞在30 時比25 時，產(chǎn)生的NADPH的量更多；由于此條件下兩者的凈光合速率相等，故兩者釋放的O2的量相等。（3）植物凈光合速率越大，越適宜植物生長，可見圖中甲地的最適生長溫度為25 ，乙地的最適生長溫度為27 ；根據(jù)圖中數(shù)值可知，甲地小麥在白天最適生長的溫度（2 5）下，單位時間內，每平方分米的葉面積上固定的CO2的量是28+8=36 mg, 乙地小麥在白天最適生長的溫度（27 ）下，單位時間內，每平方分米的葉面積上固定的CO2的量<36 mg,即兩地小麥凈光合速率相等，而甲地小麥呼吸速率較乙地小麥高，故甲地小麥總光合速率較大，（單位時間單位面積中）固定的CO2更多。7如圖1為在水分充足的白天，測得的某植物幼苗的光合速率、蒸騰速率和氣孔導度的日變化曲線圖；圖2為用含有不同濃度Cu2+的培養(yǎng)液培養(yǎng)該植物幼苗，測得的葉綠素含量的變化曲線圖。請回答下列問題：（1）據(jù)圖1分析可知，直接導致蒸騰速率變化的生理指標是_；已知藥物AMI可以明顯減小氣孔導度，有利于植物度過干旱環(huán)境，但使用AMI的同時會影響植物光合作用的_（填“光反應”或“暗反應”）階段，原因是_。據(jù)圖1推測，導致12:00時該植物光合速率降低的環(huán)境因素不是CO2濃度，理由是_。（2）光合作用暗反應所需的除從外界吸收外，還可能來自葉肉細胞的_（填具體部位）。（3）從圖2可以看出，隨著Cu2+濃度的增大，植物幼苗葉片葉綠素含量呈現(xiàn)的_趨勢。當Cu2+ 濃度為1mol/L時葉綠素的含量最高，原因可能是Cu2+促進了_，但隨著Cu2+濃度的繼續(xù)增大，葉綠素的含量逐漸下降，原因可能是高濃度的Cu2+抑制了_的活性或高濃度的Cu2+導致了_，從而使葉綠素含量減少?！敬鸢浮浚?）氣孔導度 暗反應 氣孔導度減小(氣孔部分關閉）會導致C02供應不足 12:00時，該植物的氣孔導度最大 （2）線粒體基質（或線粒體基質和細胞質基質） （3）先稍增加后減少 葉綠素的合成 與葉綠素合成有關酶 葉綠素分解 【解析】（1）蒸騰作用是水分以氣體形式通過氣孔散失，氣孔導度的大小直接引起蒸騰速率大小的變化。藥物AMI可以明顯減小氣孔導度，導致二氧化碳供應不足，從而影響暗反應的進行。通過圖1可知，在12：00時氣孔導度最大，而CO2是通過氣孔進入葉肉細胞的，說明CO2供應充足，推測導致光合速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素是光照，而不是CO2濃度。（2）光合作用暗反應需要的二氧化碳可以從外界吸收，也可以來自于發(fā)生在線粒體基質的有氧呼吸第二階段產(chǎn)生的二氧化碳。（3）根據(jù)圖2分析，隨著Cu2+濃度的增大，植物幼苗葉片葉綠素含量先增加后減少。當Cu2+ 濃度為1mol/L時葉綠素的含量最高，原因可能是該濃度下Cu2+促進了葉綠素的合成，但隨著Cu2+濃度的繼續(xù)增大，葉綠素的含量逐漸下降，原因可能是高濃度的Cu2+抑制了與葉綠素合成有關酶的活性或高濃度的Cu2+導致了葉綠素分解了，從而使葉綠素含量減少。8某生物興趣小組在探究多種環(huán)境因素對水稻光合作用影響的活動中，測得水稻吸收(用“+”表示)或釋放(用“-”表示) CO2的速率(單位:mgh-1)隨溫度變化的部分數(shù)據(jù)如下表所示。請回答下列問題:組別條件溫度102030354045A黑暗-5-10-18-34-40-34B適當遮陰，CO2深度為0.03%+3+50-16-24-24C全光照，CO2深度為0.03%+5+8+4+20-14D全光照，CO2深度為1.22%+10+20+40+28+120（1）A組數(shù)據(jù)可表示水稻的_隨溫度變化的情況。由表中數(shù)據(jù)可知，影響水稻光合速率的外界因素有_。（2）分析表中數(shù)據(jù)可知，在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組的，其原因是_（3）若對水稻進行光照、黑暗處理各12小時，根據(jù)表格中信息，應選擇光照為_、CO2濃度為_、光照下溫度為_和黑暗下溫度為_的條件，以保證水稻內有機物的積累量最多?！敬鸢浮浚?）呼吸速率 光照強度、溫度、CO2濃度 （2）在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強度強于B組的，C組光反應階段產(chǎn)生的ATP和H較多，促進了C3的還原，使暗反應加快光合速率升高 （3）全光照 1.22% 30 10 【解析】（1）A組實驗是在黑暗條件下測得的，可以表示水稻在不同溫度條件下的呼吸速率；根據(jù)以上分析已知，影響光合速率的因素有溫度、光照強度和二氧化碳濃度。（2）根據(jù)表格分析，B與C組的單一變量是光照強度，即在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強度強于B組的，C組光反應階段產(chǎn)生的ATP和H較多，促進了C3的還原，使暗反應加快，光合速率升高，所以表格中在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組。（3）根據(jù)題意分析，對水稻進行光照、黑暗處理各12小時，且要求水稻內有機物積累的最多，則光照的凈光合速率與黑暗條件下的呼吸速率的差值應該最大，因此應選擇光照為全光照、CO2濃度為1.22%、光照下溫度為30 和黑暗下溫度為10 的條件。13