押江蘇卷第20題 光合作用的應(yīng)用-備戰(zhàn)2023年高考生物臨考題號押題（江蘇卷）（解析版）

學而優(yōu)·教有方PAGEPAGE1押江蘇卷第20題光合作用的應(yīng)用細胞代謝是高考考查的重點和難點之一,本專題知識的綜合性較強，與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系密切。從考查題型看,近年高考的考查點主要集中在以下幾個方面:①以文字表述的形式考查光合作用、細胞呼吸等的基本原理、過程的基礎(chǔ)題;②以流程圖的形式或者信息背景遷移形式考查光合作用或細胞呼吸的中等難度題);③以圖表的形式考查光合作用和細胞呼吸的綜合題?？傮w來說,本專題內(nèi)容側(cè)重于考查學生的理解能力、獲取信息的能力和學科內(nèi)知識綜合應(yīng)用的能力。高考對本專題知識點的考查常結(jié)合坐標曲線考查光合作用、細胞呼吸的影響因素及其在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，對總光合速率、凈光合速率與呼吸速率的考查也較多。強化對相關(guān)原理的分析及相關(guān)曲線模型的歸納整合與加強針對性訓練是備考的關(guān)鍵。坐標曲線中，多以時間、位置、溫度等易測量的因素為橫坐標，以事物的某種性質(zhì)為縱坐標，用曲線表示事物的變化及性質(zhì)間的相互關(guān)系，常用來分析生命現(xiàn)象，從而揭示生物體結(jié)構(gòu)、代謝、生命活動及生物環(huán)境相互作用的關(guān)系等方面的本質(zhì)特性。坐標曲線圖的類型很多，有單—曲線型、多重曲線型等。坐標曲線圖無論多么復(fù)雜，關(guān)鍵是數(shù)和形。數(shù)就是曲線中的點——起點、轉(zhuǎn)折點和終點;形就是曲線的變化趨勢，乃至將來的動態(tài)。解題思維模板如下∶具體分析∶（1）快速確認曲線圖中"總光合速率"與"凈光合速率"。若光照強度為"0"時，CO2吸收量（或光合速率）從"0"開始，則描述指標為"總光合速率"，若此時CO2吸收量從負值開始，則描述指標應(yīng)為"凈光合速率"。（2）讀曲線圖時必須"全線"關(guān)注，不可就某些"片段"盲目下結(jié)論。解答光合作用相關(guān)曲線的基本步驟如下∶(2022江蘇卷T20).圖1所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系（①～⑦表示代謝途徑）。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸（C2），C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請都圖回各下列問題：（1）圖1中，類囊體膜直接參與的代謝途徑有___________（從①～⑦中選填），在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是___________。（2）在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時生成的___________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。（3）將葉片置于一個密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b（圖Ⅱ）。①曲線a，0～t1時（沒有光照，只進行呼吸作用）段釋放的CO2源于細胞呼吸；t1～t2時段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于___________。②曲線b，當時間到達t2點后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是___________。（4）光呼吸可使光合效率下降20%-50%，科學家在煙草葉綠體中組裝表達了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，通過降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的___________價值?！敬鸢浮浚?）①.①⑥②.葉綠素a和葉綠素b（2）過氧化氫（3）①.光呼吸和呼吸作用②.光合作用強度等于呼吸作用（4）直接價值【解析】【分析】光合作用的光反應(yīng)階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣，以及ATP的形成。光合作用的暗反應(yīng)階段（場所是葉綠體的基質(zhì)中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反應(yīng)提供的ATP和[H]的作用下還原生成有機物。【小問1詳解】類囊體薄膜發(fā)生的反應(yīng)有水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣，以及ATP的形成，即①⑥。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，葉綠素主要有葉綠素a和葉綠素b兩種，葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用紅光照射參與反映的主要是葉綠素啊和葉綠素b?！拘?詳解】過氧化氫酶能將過氧化氫分解為O2和H2O，所以在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時生成的過氧化氫在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。小問3詳解】a曲線t1～t2時段，有光照，所以CO2是由細胞呼吸和光呼吸共同產(chǎn)生。b曲線有光照后t1～t2時段CO2下降最后達到平衡，說明光呼吸細胞呼吸和光合作用達到了平衡。【小問4詳解】圖Ⅲ代謝途徑，通過降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生態(tài)系統(tǒng)的能量，是直接價值。(2021江蘇卷T20).線粒體對維持旺盛的光合作用至關(guān)重要。下圖示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內(nèi)示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”，請據(jù)圖回答下列問題。（1）葉綠體在___上將光能轉(zhuǎn)變成化學能，參與這一過程的兩類色素是_____。（2）光合作用時，CO2與C5結(jié)合產(chǎn)生三碳酸，繼而還原成三碳糖（C3），為維持光合作用持續(xù)進行，部分新合成的C3必須用于再生______；運到細胞質(zhì)基質(zhì)中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了___個CO2分子。（3）在光照過強時，細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酸乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產(chǎn)生的______中的還原能輸出葉綠體，并經(jīng)線粒體轉(zhuǎn)化為______中的化學能。（4）為研究線粒體對光合作用的影響，用寡霉素（電子傳遞鏈抑制劑）處理大麥，實驗方法是:取培養(yǎng)10~14d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養(yǎng)后，測定，計算光合放氧速率（單位為μmolO2?mg-1chl?h-1，chl為葉綠素）。請完成下表。實驗步驟的目的簡要操作過程配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，并用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中設(shè)置寡霉素為單一變量的對照組①_______________②_______________對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片光合放氧測定用氧電極測定葉片放氧③_______________稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定【答案】（1）①.類囊體薄膜②.葉綠素、類胡蘿卜素（2）①.C5②.12

（3）①.[H]

②.ATP（4）①.在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮②.減少葉片差異造成的誤差

③.葉綠素定量測定（或測定葉綠素含量）【解析】【分析】圖示表示植物葉肉細胞光合作用的碳反應(yīng)、蔗糖的合成以及呼吸作用過程的代謝途徑，設(shè)計實驗研究線粒體對光合作用的影響?！拘?詳解】光合作用光反應(yīng)場所為類囊體薄膜，將光能轉(zhuǎn)變成化學能，參與該反應(yīng)的光和色素是葉綠素、類胡蘿卜素?！拘?詳解】據(jù)題意在暗反應(yīng)進行中為維持光合作用持續(xù)進行，部分新合成的C3可以轉(zhuǎn)化為C5繼續(xù)被利用；一分子蔗糖含12個C原子，C5含有5個碳原子，據(jù)圖固定1個CO2合成1個C3，應(yīng)為還要再生出C5，故需要12個CO2合成一分子蔗糖?！拘?詳解】NADPH起還原劑作用，含有還原能，呼吸作用過程中能量釋放用于合成ATP中的化學能和熱能?！拘?詳解】設(shè)計實驗遵循單一變量原則，對照原則，等量原則，對照組為在水中加入相同體積不含寡霉素丙酮溶液。對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片的原因是減少葉片差異造成的誤差。稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定其中葉綠素的含量。【點睛】本題主要考查光合作用與呼吸作用的過程，線粒體與葉綠體功能的理解和應(yīng)用，意在增強學生設(shè)計實驗的能力，題目難度中等。1．光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸，其過程如下圖所示?？茖W家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株，在不同條件下檢測突變株與野生型水稻植株的生長情況與物質(zhì)含量，實驗結(jié)果如下表所示。請回答：條件0．5%CO20．03%CO20．03%CO20．03%CO2指標平均株高/cm平均株高/cm乙醇酸含量/乙醛酸含量/（μg·g-1葉重）（μg·g-1葉重）突變株422411371野生型434211(1)取野生型水稻新鮮葉片烘干粉碎，提取光合色素。提取時，需加入無水乙醇和碳酸鈣，如未加碳酸鈣，提取液會偏_____色。用紙層析法分離光合色素時，因四種色素隨層析液在濾紙上的_____不同而出現(xiàn)色素帶分層的現(xiàn)象。若用不同波長的光照射葉綠素a的提取液，測量并計算葉綠素a對不同波長光的吸收率，可繪制出該色素的吸收光譜，其中在_____區(qū)明顯偏暗。(2)產(chǎn)生乙醇酸的場所是_____。根據(jù)實驗結(jié)果推測酶A的功能是___。(3)用電子顯微鏡可觀察到葉綠體內(nèi)有一些被稱為“脂質(zhì)倉庫”的顆粒，其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小，可能的原因是其中的脂質(zhì)參與構(gòu)成葉綠體中的____結(jié)構(gòu)。正常情況下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课?，留在植物葉片內(nèi)的光合產(chǎn)物的去向有______。(4)大氣中CO2含量約為0．03%，根據(jù)題干信息，分析自然狀態(tài)下突變株長勢不如野生型的原因是______。(5)水稻光呼吸過程需要額外消耗能量，降低凈光合效率，但在進化過程中得以長期保留，其對植物的意義消耗過剩的_____，減少對細胞的損害，同時還可以補充______?！敬鸢浮?1)黃移動速率紅光和藍紫光(2)葉綠體基質(zhì)催化乙醇酸生成乙醛酸(3)膜用于葉片自身的細胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長發(fā)育(4)因酶A缺陷，乙醇酸無法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3，C5生成受阻；而自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型(5)ATP和NADPHCO2【分析】綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。由于色素存在于細胞內(nèi)，需要先破碎細胞才能釋放出色素。綠葉中的色素不只有一種，它們都能溶解在層析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。這樣，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分開?！驹斀狻浚?）碳酸鈣能中和酸性物質(zhì)，使葉綠素在研磨中不易被破壞，若未加碳酸鈣，提取液中葉綠素含量偏少，表現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色，偏黃色。因四種色素在層析液中的溶解度不同，導(dǎo)致擴散速度不同，而出現(xiàn)色素帶分層。葉綠素a主要吸收紅光和藍紫光，測量并計算葉綠素a對不同波長光的吸收率，可繪制出該色素的吸收光譜，其中在紅光和藍紫光區(qū)明顯偏暗。（2）根據(jù)圖分析，乙醇酸是光呼吸的產(chǎn)物，光呼吸需要RUBP羧化酶的作用，故在葉綠體基質(zhì)產(chǎn)生。突變株不能合成酶A，導(dǎo)致植株乙醇酸含量升高，而乙醛酸含量不變，說明酶A的作用是催化乙醇酸生成乙醛酸。（3）“脂質(zhì)倉庫”的體積隨葉綠體的生長而逐漸變小，葉綠體的生長需要合成大量的膜結(jié)構(gòu)，膜的主要成分是磷脂，故可能的原因是其中的脂質(zhì)參與構(gòu)成葉綠體中的膜結(jié)構(gòu)。正常情況下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课唬粼谥参锶~片內(nèi)的光合產(chǎn)物可用于葉片自身的細胞呼吸，為新陳代謝提供能量，如物質(zhì)的運輸過程等；也用于葉片自身的生長發(fā)育。（4）酶A可將乙醇酸轉(zhuǎn)化為乙醛酸，此過程中伴隨C3的生成，而C3可參與暗反應(yīng)階段，故突變株因酶A缺陷，乙醇酸無法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3，C5生成受阻；而自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型。（5）光呼吸過程消耗能量，即是可消耗過剩的ATP和NADPH，減少對細胞的損害；同時光呼吸過程可產(chǎn)生CO2，起到補充CO2的作用。2．鉀的含量是影響我國長江流域冬油菜產(chǎn)量的重要因素，K+、Mg2+等離子可在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移。缺鉀脅迫使油菜葉片的光合功能衰退，籽粒產(chǎn)量降低?？蒲腥藛T比較田間條件下蕾苔期油菜不同葉片（無柄葉為幼葉，長柄葉為成熟葉）對缺鉀脅迫的反應(yīng)，測定了相關(guān)的代謝指標，結(jié)果如下表所示。回答問題：葉片處理凈光合速率/（CO2umol·m-2·s-1）胞間CO2濃度/（CO2umol·mol-1）氣孔導(dǎo)度/（H2Omol·m-2·s-1）葉綠素含量/（mg·g-1）葉片鉀含量/%無柄葉缺鉀22.12400.241.891.79鉀正常22.42410.292.011.88短柄葉缺鉀27.32770.451.872.23鉀正常27.12760.461.942.45長柄葉缺鉀22.02690.411.292.01鉀正常25.32730.431.953.84(1)葉片氣孔開放與保衛(wèi)細胞積累K+密切相關(guān)。在ATP驅(qū)動下，保衛(wèi)細胞細胞膜上的鉀一氫離子交換泵會_________（填“順濃度梯度”或“逆濃度梯度”）將K+轉(zhuǎn)運進入細胞。在液泡內(nèi)積累高濃度的K+可提高___________________，從而有利于保衛(wèi)細胞吸水，使氣孔導(dǎo)度增大。(2)圖中PSI和PSII分別是光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II，光系統(tǒng)位于___________上，水光解生成氧氣需要的光能是通過______（填“PSI”或“PSII”）吸收利用的。在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是__________________。(3)油菜進行光合作用時，若氣孔導(dǎo)度增大，則短時間內(nèi)葉綠體C3的含量將_________，原因是____________________。(4)在以上實驗油菜的三類葉片中，缺鉀脅迫主要抑制__________葉的光合功能，影響機制主要是___________________________________。(5)缺鉀條件下，短柄葉和無柄葉的光合功能___________，從鉀的角度分析，最可能的原因是________________________?！敬鸢浮?1)逆濃度梯度細胞的滲透壓（或細胞液濃度或細胞液的滲透壓）(2)類囊體膜PSII葉綠素（葉綠素a和葉綠素b）(3)增多氣孔導(dǎo)度增大使進入細胞的CO2增多，CO2固定加快，生成的C3增多(4)長柄缺鉀引起葉綠素含量明顯減少，降低了光反應(yīng)速率(5)基本不變成熟葉中的鉀向幼葉中轉(zhuǎn)移，以維持幼葉中的鉀含量正?！痉治觥糠治鲱}意，本實驗?zāi)康氖茄芯刻镩g條件下油菜不同葉片（無柄葉為幼葉，長柄葉為成熟葉）對缺鉀脅迫的反應(yīng)，則實驗的自變量是鉀的情況及葉片類型，因變量是植物生長情況，可通過凈光合速率等進行比較。【詳解】（1）鉀一氫離子交換泵消耗ATP運輸K+的方式是主動運輸，因此是逆濃度梯度運輸；液泡積累高濃度的K+可提高細胞液的滲透壓，從而有利于保衛(wèi)細胞吸水。（2）類囊體膜是光合作用中光反應(yīng)階段的場所，其上有光系統(tǒng)I和II；結(jié)合圖示可知，PSII上能利用光將水進行裂解，產(chǎn)生氧氣、H+、e-；葉綠素可以吸收紅光，在紅光照射條件下，吸收轉(zhuǎn)化光能，參與光合作用。（3）二氧化碳是暗反應(yīng)的原料，可參與二氧化碳的固定過程生成C3，氣孔導(dǎo)度增大使進入細胞的CO2增多，CO2固定加快，生成的C3增多。（4）分析表格數(shù)據(jù)，無柄葉缺鉀和鉀正常時凈光合速率分別是22.1、22.4，短柄葉缺鉀和鉀正常時凈光合速率分別是27.3、27.1，長柄葉缺鉀和鉀正常時凈光合速率分別是22.0、25.3，故在以上實驗油菜的三類葉片中，缺鉀脅迫主要抑制長柄葉的光合功能。（5）分析表格數(shù)據(jù)可知，缺鉀使葉綠素含量明顯降低，降低了光反應(yīng)速率，從而降低葉片的凈光合速率。分析表格數(shù)據(jù)可知，缺鉀條件下，短柄葉和無柄葉的光合功能基本不變，幼葉中鉀含量變化不大，原因可能是成熟葉中的鉀向幼葉中轉(zhuǎn)移，維持幼葉中的鉀含量正常。3．下圖1表示酵母菌細胞內(nèi)細胞呼吸相關(guān)物質(zhì)代謝過程，請回答以下問題：(1)由圖可知，酵母菌細胞內(nèi)丙酮酸可在__________和__________（填場所）被消耗。(2)酵母菌在O2充足時幾乎不產(chǎn)生酒精，有人認為是因為O2的存在會抑制圖1中酶I的活性而導(dǎo)致無酒精產(chǎn)生，為驗證該假說，實驗小組將酵母菌破碎后高速離心，取__________（填“含線粒體的沉淀物”或“上清液”）均分為甲、乙兩組，向甲、乙兩支試管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲試管中通入O2，一段時間后，分別向甲、乙兩試管中滴加等量的酸性的重鉻酸鉀溶液進行檢測。按照上述實驗過程，如果觀察到甲試管__________，乙試管__________（填甲乙試管顏色變化），說明（2）中假說成立。(3)為了研究酵母菌細胞中ATP合成過程中能量轉(zhuǎn)換機制，科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白（1）和牛細胞中的ATP合成酶（Ⅱ）構(gòu)建ATP體外合成體系，如圖2所示。ATP的結(jié)構(gòu)簡式是__________，科學家利用該人工體系模擬酵母菌細胞中__________（填場所）合成ATP的能量轉(zhuǎn)換過程。(4)科學家利用上述人工體系進行了相關(guān)實驗，如下表。組別人工體系H+通過I的轉(zhuǎn)運H+通過Ⅱ的轉(zhuǎn)運ATP大豆磷脂構(gòu)成的囊泡ⅠⅡ1＋＋＋有有產(chǎn)生2＋－＋無無不產(chǎn)生3＋＋－有無不產(chǎn)生注：“＋”“－”分別表示人工體系中分組的“有”“無”。①比較第1組和第2組的結(jié)果可知，1可以轉(zhuǎn)運H+進入囊泡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，第1組囊泡內(nèi)pH比囊泡外低1．8，說明囊泡內(nèi)的H+濃度__________（填“高于”或“等于”或“低于”）囊泡外。②比較第1組和第3組的結(jié)果可知，伴隨H+通過__________（填“I”或“Ⅱ”）向囊泡外轉(zhuǎn)運的過程，ADP和Pi合成ATP。③上述實驗表明，如果利用人工體系模擬葉綠體產(chǎn)生ATP，能量轉(zhuǎn)換過程是：__________→H+電化學勢能→ATP中的化學能?！敬鸢浮?1)細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)(2)上清液甲試管不顯灰綠色（顯橙色）乙試管顯灰綠色（橙色變灰綠色）(3)A-P～P～P線粒體內(nèi)膜(4)高于Ⅱ光能【分析】1.有氧呼吸的第一、二、三階段的場所依次是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜，有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP，第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)生成二氧化碳、[H]和少量ATP，第三階段是氧氣和[H]反應(yīng)生成水，合成大量ATP。2.無氧呼吸第一階段與有氧呼吸第一階段完全相同，第二階段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸，其場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。【詳解】（1）丙酮酸是酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸第一階段的產(chǎn)物，若是進行有氧呼吸，丙酮酸在線粒體基質(zhì)消耗，若是進行無氧呼吸，丙酮酸在細胞質(zhì)基質(zhì)被消耗。（2）由題圖可知，酶1是催化丙酮酸分解為酒精和二氧化碳的，說明酶1位于細胞質(zhì)基質(zhì)，所以酵母菌破碎后高速離心，取上清液（主要成分是細胞質(zhì)基質(zhì)，含有酶1）分為甲、乙兩組，在兩支試管加入等量葡萄糖，向甲試管通入O2，所以甲是實驗組，乙是對照組。一段時間后，分別向甲、乙兩試管中加入等量的酸性的重鉻酸鉀溶液進行檢測。若甲試管由橙紅變灰綠色說明產(chǎn)生了酒精，則O2對酶1沒有抑制作用，如果甲試管不變色，同時乙試管變成灰綠色，說明O2對酶1有抑制作用，即假說成立。（3）ATP分子的中文名稱是腺苷三磷酸，其結(jié)構(gòu)簡式可表示為A-P～P～P。根據(jù)圖形分析：科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白（I）和牛細胞中的ATP合成酶（Ⅱ）構(gòu)建ATP體外合成體系，該圖可以模擬的是膜結(jié)構(gòu)上合成ATP的過程，所以是線粒體的內(nèi)膜上合成ATP的能量轉(zhuǎn)換過程。（4）第1組囊泡內(nèi)pH比囊泡外低1.8，說明囊泡內(nèi)的H+濃度高，并且高于囊泡外的H+濃度。②比較第1組和第3組的人工體系可知，第一組的體系中存在存在Ⅱ，因此在第一組中，伴隨H+通過Ⅱ向囊泡外轉(zhuǎn)運的過程，ADP和Pi合成ATP。③結(jié)合圖示并分析實驗數(shù)據(jù)可知，在光的照射下，H+通過Ⅰ逆濃度梯度轉(zhuǎn)運至囊泡內(nèi)，而后通過ⅡH+順濃度梯度運出囊泡，并同時促進了ATP的產(chǎn)生，可見該人工體系產(chǎn)生ATP的能量轉(zhuǎn)換過程是光能→H+電化學勢能→ATP中的化學能。4．下圖1是發(fā)生在番茄葉綠體內(nèi)的光反應(yīng)機制，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ；圖2表示番茄細胞合成番茄紅素等代謝過程，番茄紅素為脂溶性物質(zhì)，積累在細胞內(nèi)的脂滴中。請回答下列問題：(1)圖1能完成水光解的結(jié)構(gòu)是_____________（選填“光系統(tǒng)Ⅰ”或“光系統(tǒng)Ⅱ”）。電子（e-）由水釋放出來后，經(jīng)過一系列的傳遞體形成電子流，電子的最終受體是_____________。光反應(yīng)階段光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ吸收的光能儲存在_____________中。

(2)如圖2所示，番茄細胞進行有氧呼吸時，第一階段產(chǎn)生的物質(zhì)X為_____________，物質(zhì)X可跨膜轉(zhuǎn)運至線粒體基質(zhì)，在酶的催化下形成乙酰CoA，再參與檸檬酸循環(huán)，檸檬酸循環(huán)過程_____________（選填“需要”或“不需要”）氧氣參與?？蒲腥藛T利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造番茄植株，使有關(guān)酶過度表達從而提高番茄紅素積累量。據(jù)圖2分析，轉(zhuǎn)基因植株細胞過度表達的酶發(fā)揮作用的位置應(yīng)為_____________（選填“細胞質(zhì)基質(zhì)”或“線粒體基質(zhì)”），功能應(yīng)是將圖中物質(zhì)X更多地轉(zhuǎn)化為_____________。(3)PSⅡ是一種光合色素和蛋白質(zhì)的復(fù)合體，D1蛋白是PSI的核心蛋白。研究發(fā)現(xiàn)亞高溫強光（HH）條件下，過剩的光能會損傷D1蛋白，進而影響植物的光合作用。為研究亞高溫強光（HH）對番茄光合作用的影響，研究人員對番茄進行不同條件處理，實驗結(jié)果如圖3所示。據(jù)圖可知，HH條件下，過剩光能產(chǎn)生的原因不是氣孔因素引起的，理由是_____________；而是由于_____________，使C3的合成速率下降，導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)物積累，進而使光能轉(zhuǎn)化效率降低而造成光能過剩，對植物造成危害。(4)研究發(fā)現(xiàn)，D1蛋白周轉(zhuǎn)（D1蛋白更新合成）和葉黃素循環(huán)（幾種葉黃素在不同條件下的轉(zhuǎn)化，）是植物應(yīng)對高溫高光強條件的重要保護機制。研究人員利用番茄植株進行了四組處理：A組在適宜溫度和光照強度下培養(yǎng)，B組用H2O處理，C組用葉黃素循環(huán)抑制劑（DTT）處理，D組用D1蛋白周轉(zhuǎn)抑制劑（SM）處理，其中B、C、D三組均置于HH條件下培養(yǎng)，結(jié)果如圖4所示。據(jù)圖分析，在HH條件下，D1蛋白周轉(zhuǎn)比葉黃素循環(huán)對番茄植株的保護作用_____________（選填“強”或“弱”），理由是_____________?！敬鸢浮?1)光系統(tǒng)ⅡNADP+（氧化型輔酶Ⅱ）NADPH和ATP(2)丙酮酸不需要細胞質(zhì)基質(zhì)番茄紅素(3)氣孔開度降低，但胞間CO2濃度卻升高（“胞間CO2濃度升高”）RuBP羧化酶活性下降(4)強與對照組相比，C組和D組番茄光合效率下降，且D組下降得更多【分析】光合作用過程：①光反應(yīng)場所在葉綠體類囊體薄膜，發(fā)生水的光解、ATP和NADPH的生成；②暗反應(yīng)場所在葉綠體的基質(zhì)，發(fā)生CO2的固定和C3的還原，消耗ATP和NADPH?！驹斀狻浚?）從圖中可以看出，光系統(tǒng)Ⅱ可以將水光解，光合作用過程中，接受電子的是NADP+，該物質(zhì)接受電子和H+后，生成了NADPH；光反應(yīng)過程中接受的能力儲存在ATP和NADPH中。（2）有氧呼吸第一階段的產(chǎn)物X是丙酮酸，丙酮酸可進入線粒體基質(zhì)參與有氧呼吸第二階段；檸檬酸循環(huán)是將丙酮酸分解為乙酰輔酶A，而氧氣參與有氧呼吸第三階段和[H]生成水，所以檸檬酸循環(huán)不需要氧氣參與；若想使番茄紅素積累，需要提高合成番茄紅素酶的量，該酶在細胞質(zhì)基質(zhì)發(fā)揮作用，將物質(zhì)X更多的轉(zhuǎn)化成番茄紅素和甘油三酯。（3）為研究亞高溫高光對番茄光合作用的影響，實驗的自變量是溫度和光照強度，表中數(shù)據(jù)顯示亞高溫高光組與對照組相比，氣孔導(dǎo)度下降，但胞間CO2濃度卻上升，說明過剩光能產(chǎn)生的原因不是氣孔因素引起的。從圖3中可以看出，Rubp羧化酶的活性降低，該酶可以催化CO2固定，所以C3的合成速率下降。（4）據(jù)圖可知，與對照比，SM和DTT處理下番茄光合效率下降，且SM處理組下降得更多，因此在HH條件下，D1蛋白周轉(zhuǎn)比葉黃素循環(huán)對番茄植株的保護作用更強。5．下圖是輪葉黑藻細胞光合作用相關(guān)過程示意圖。研究表明：水中CO2濃度降低能誘導(dǎo)輪葉黑藻（一種沉水植物）光合途徑由C3向C4途徑轉(zhuǎn)變，C4途徑可使輪葉黑藻適應(yīng)低CO2濃度的環(huán)境，而且兩條途徑在同一細胞中進行。請據(jù)圖回答問題：(1)當輪葉黑藻等沉水植物大量繁殖后，部分浮游植物的數(shù)量下降，大型底棲動物的數(shù)量有所增加，這是在_____（填“種群”、“群落”或“生態(tài)系統(tǒng)”）水平上研究的結(jié)果。(2)為圖中物質(zhì)A的還原提供能量的是_______。圖中催化CO2固定的兩種酶（PEP羧化酶、Rubisco）中，與CO2親和力較高的是PEP羧化酶，這是_______的結(jié)果，意義是_______。(3)在光照條件下，輪葉黑藻細胞葉綠體的類囊體腔中的H+濃度_______（填“高于”或“低于”）葉綠體基質(zhì)；輪葉黑藻細胞中丙酮酸產(chǎn)生的場所有_________。(4)黑藻是一種常見的沉水高等植物，某實驗小組利用黑藻進行如下實驗，請分析并回答：實驗步驟的目的主要實驗步驟材料準備取若干盛有一定量濃度為1%的①______溶液的玻璃瓶，將玻璃瓶均分為甲、乙、丙、丁四組，每個玻璃瓶中均放入等量、新鮮的黑藻葉片，用橡膠塞密封②______甲、乙、丙三組玻璃瓶雙側(cè)各等距離放置1個18W的LED燈，分別控制燈距為10cm、15cm、20cm。作為對照組，對丁組玻璃瓶進行遮光處理，其他條件相同且適宜，培養(yǎng)一段時間實驗數(shù)據(jù)記錄組別甲乙丙丁瓶內(nèi)氧氣的變化速率（mg?h-1）6.474.221.98-2.14實驗結(jié)果分析甲到丙瓶內(nèi)氧氣的釋放速率可以表示這段時間內(nèi)黑藻的③______。丁瓶內(nèi)氧氣的變化速率可以表示這段時間內(nèi)黑藻的呼吸速率。該實驗的目的是④_______；該實驗得出的結(jié)論是⑤______。【答案】(1)群落(2)NADPH和ATP自然選擇使輪葉黑藻能適應(yīng)水中低濃度CO2的環(huán)境，提高其光合強度(3)高于葉綠體基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)(4)NaHCO3/碳酸氫鈉