（15）光合作用——2023届高考生物二轮复习热点题型限时练(有解析)

（15）光合作用——2023届高考生物二轮复习热点题型限时练
答题时间：25分钟
1.根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题：
（1）不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____（答出3点即可）。
（2）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____（答出1点即可）。
（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是____。
（4）C4植物固定CO2最初产物是四碳化合物，所以称这种途径为C4途径。C4植物可以在外界CO2浓度很低时固定CO2,不断运输到维管束鞘细胞中，使CO2增加，从而使卡尔文循环得以进行。据此推测PEP梭化酶固定CO2的能力比RuBP羧化酶（催化CO2和C5结合的酶）____。C4途径是一个___的途径，是植物适应热带环境的主要途径。
（5）CAM植物（例如仙人掌）多分布在干旱环境，晚上气孔开放从外界吸收CO2,并储存在液泡中。白天气孔关闭或气孔开度小，储存在液泡中的CO2释放出来，合成有机物。C4植物和CAM植物只是在C3途径前增加了C4途径，由于C4途径可以利用低CO2浓度，因此，____途径是后来逐渐进化而来的。C4植物和CAM植物都要进行C4途径和C3途径，C4植物是在____分别进行C3途径和C4途径，而CAM植物是在___分别进行C3途径和C4途径。
2.20世纪50年代，卡尔文阐明C3途径之后人们曾认为不管是藻类还是高等植物，其CO2固定与还原都是按C3途径进行的，直到1965年，美国夏威夷甘蔗栽培研究所发现用14C标记CO2后，14C首先出现在一种C4酸中，而后才出现在C3酸中，后来人们将这类光合作用时CO2中的C首先转移到C4酸中，然后才转移到C3酸中的植物，称为C4植物，将其固定CO2的途径叫作C4途径。现发现在蕨类和裸子植物中没有C4植物，只有被子植物中才有C4植物，图示为C4植物中C4途径和C3途径的关系。回答下列问题：
（1）据图中信息可知，C4植物光合作用发生在__________细胞中，其CO2中的C转移到（CH2O）的途径是（用符号和箭头表示）____________________，并且该植物细胞内CO2中的C的转移过程__________（填“需要”或“不需要”）消耗能量，而有机物在__________细胞中产生。
（2）若我们将C4植物的一种牧草和C3植物的一种牧草，共同种植于同一密闭玻璃罩内，二者处于竞争优势的将是__________的牧草，原因是______________________________，据此我们也可以推知在高温、干旱环境中更适宜生存的是__________植物。
（3）据题意知，C3植物和C4植物中进化程度较高的是__________植物。
3.下图1为某高等植物叶肉细胞内光合作用与有氧呼吸的部分过程示意图，其中①～⑤表示相关生理过程，a～f表示相关物质；图2为该植物在CO2浓度适宜的情况下，单位时间内气体的吸收量或消耗量随温度变化的曲线图，请据图分析并回答问题：
（1）图1中f代表________，图2中A点时能发生图1中过程________(填数字序号)。研究者用含18O的葡萄糖追踪叶肉细胞有氧呼吸过程中的氧原子，其转移途径是C6H12O6→________(用图1中字母和箭头表示)。
（2）图2中B点时，比较图1中过程②消耗的d和过程⑤消耗的b，两者的数量关系是________(填“db”“d＝b”或“d＝2b”)。
（3）图2中C点时植物的总光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)D点时总光合速率，原因是__________________________________________。
（4）据图2分析，限制AC段CO2吸收速率的主要因素是________。温室栽培该植物时，若一天中保持光照12小时，其余时间黑暗，为获得最大经济效益，光照时应控制的最低温度为________。
4.1920年，德国科学家（OttoWarburg）发现光照条件下植物会出现“光呼吸”现象，黑暗时被抑制。“光呼吸”的产生与Rubisco酶的特殊性质有关，CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2（如下图）。在相同浓度下，Rubisco酶对CO2亲和力更高，如果在高温条件下对O2亲和力则会更高。
（1）叶肉细胞内Rubisco酶的存在场所为_______，Rubisco酶既可催化C5与CO2反应，也可催化C5与O2反应，这与酶的专一性相矛盾，其“两面性”可能因为在不同环境中酶_____发生变化导致其功能变化。
（2）在较高CO2浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是______，该产物进一步反应还需要条件是______（填物质名称或符号缩写）。
（3）研究表明，光呼吸会消耗光合作用新形成有机物的1/4，因此提高农作物产量需降低光呼吸。某同学提出了如下减弱光呼吸，提高农作物产量的措施：①适当降低温度；②适当提高CO2浓度；不能达到目的措施是_____（填序号），理由是__________。
（4）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。请从反应发生条件和场所两方面，列举光呼吸与暗呼吸的不同：____________，____________。
答案以及解析
1.答案：（1）O2、NADPH（还原型辅酶Ⅱ）、ATP
（2）自身呼吸消耗（或建造植物体结构）
（3）C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
（4）强；CO2浓缩（增多）
（5）C4；不同空间；不同时间
解析：（1）光合作用光反应的产物有O2、NADPH（还原型辅酶Ⅱ）、ATP。
（2）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,有一部分会用于自身呼吸消耗或建造植物体结构。
（3）因为C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2,所以在同等程度干旱条件下，C4植物比以植物生长得好。
（4）C4植物可以在外界CO2浓度很低时固定CO2,不断运输到维管束鞘细胞中，使CO2增加，从而使卡尔文循环得以进行，所以PEP羧化酶固定CO2的能力比RuBP羧化酶（催化CO2和C5结合的酶）强。
（5）C4植物和CAM植物只是在C3途径前增加了C4途径,C4途径可以利用低CO2浓度，所以C4途径是后来逐渐进化而来的，C4植物可以更好地适应环境。据图分析,C4植物是在不同空间里分别进行C3途径和C4途径，而CAM植物是在不同时间里分别进行C3途径和C4途径。
2.答案：（1）叶肉细胞和维管束鞘；CO2→C4→CO2→C3→（CH2O）；需要；维管束鞘
（2）C4植物；密闭环境中CO2的浓度逐渐降低，而C4植物固定CO2的酶与CO2的亲和力高，故其利用低浓度的CO2的能力强于C3植物；C4
（3）C4
解析：（1）据题图信息可知，C4植物光合作用发生在叶肉细胞和维管束鞘细胞中，其CO2中的C先被C3转移到C4，后由C4转移到CO2，此CO2中的C又被C5转移到C3，最后经C3转移到（CH2O），即该转移途径是CO2→C4→CO2→C3→（CH2O），其形成的（CH2O）中储存了能量，且转移途径中磷酸烯醇式丙酮酸的形成需消耗ATP，故可确定该植物细胞内CO2的转移过程需要消耗能量，由题图信息可知有机物在维管束鞘细胞中产生。
（2）若我们将C4植物的一种牧草和C3植物的一种牧草共同种植于同一密闭玻璃罩内，因植物光合作用的进行，密闭环境中CO2的浓度逐渐降低，而C4植物固定CO2的酶与CO2的亲和力高，即C4植物利用低浓度CO2的能力强，是二者中处于竞争优势的牧草。高温、干旱环境中植物的气孔极易关闭，即植物易处于可利用的CO2浓度较低的环境，此时C4植物更适宜生存。
（3）结合题干“现发现在蕨类和裸子植物中没有C4植物，只有被子植物中才有C4植物”的信息可知，C3植物和C4植物中进化程度较高的是C4植物。
3、
（1）答案：[H]；①②③④⑤；e→d
解析：由分析可知:图1中f代表[H],图2中A点时表示呼吸速率和光合速率相等,此时能发生光合作用和呼吸作用的各个阶段,即图1中的过程①②③④⑤研究者用含18O的葡萄糖追踪叶肉细胞有氧呼吸过程中氧原子,则葡萄糖经过有氧呼吸的过程进入丙酮酸、二氧化碳,故其转移途径可表示为C6H12O6→e→d。
（2）答案：d＝2b
解析：图2中B点时,表示在该温度调节下,植物光合作用吸收的二氧化碳和细胞呼吸消耗的二氧化碳相等,即净光合速率与呼吸速率相等,由真光合速率=净光合速率+呼吸速率;故此时图1②过程消耗的d(真光合速率)=⑤(呼吸作用)消耗的b+净光合速率。即d=2b。
（3）答案：小于；两点的净光合速率相等，但D点时呼吸速率更高
解析：图2中,C点和D点净光合速率相等,但是D点呼吸速率大于C点的呼吸速率,又因总光合速率=净光合速率+呼吸速率,故可推知C点时植物的总光合速率小于D点时总光合速率。
（4）答案：温度；20°C
解析：图2中,随着温度的升高,AC段的二氧化碳吸收速率在不断升高,故限制AC段二氧化碳吸收速率的主要因素是温度。温室栽培该植物时,若一天中保持光照12小时,其余时间黑暗,为获得最大经济效益,即意味着图中的净光合速率最大时对应的温度值,不难看出,20°C时达到最大,而此后温度上升,净光合速率不再增加,而此时的呼吸速率还在增加,故光照时应将温度控制在20°C。
4.答案：（1）叶绿体基质；空间结构
（2）C3；[H]和ATP（或者答“NADPH和ATP”和中文名称）
（3）①；温度降低，酶活性减弱，光呼吸减弱的同时，光合作用也减弱，达不到提高农作物产量的目的
（4）光呼吸需要光，暗呼吸有无光都可以进行；光呼吸的场所是叶绿体基质和线粒体，暗呼吸场所是细胞质基质和线粒体
解析：（1）题意显示Rubisco酶能催化C5与CO2反应，该反应进行的场所是叶绿体基质，故该酶存在场所应为叶绿体基质，Rubisco酶既可催化C5与CO2反应，也可催化C5与O2反应，这与酶的专一性相矛盾，根据结构与功能相适应的原理可知，其“两面性”的原因可能是在不同环境中酶空间结构发生变化导致的。
（2）在较高CO2浓度环境中，Rubisco酶催化C5与CO2反应生成C3，接下来进行C3的还原，该反应的进行还需要光反应提供的NADPH、ATP。
（3）①适当降低温度，酶活性减弱，光呼吸减弱的同时，光合作用也减弱，达不到增产的目的，因此不能通过①适当降低温度来达到增产的目的：而可以通过②适当提高CO2浓度，Rubisco酶催化C5与CO2反应，完成光合作用，进而提高了光合作用速率而到处增产的目的。
（4）光呼吸与细胞呼吸区别表现为两个方面，从反应条件来看，光呼吸需要在光下进行，而细胞呼吸（暗呼吸）有光无光均可进行；从反应场所来看，光呼吸的场所为叶绿体基质和线粒体，暗呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。
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