第3章細胞代謝課時4光合作用與能量轉化1.[2022湖北]某植物的2種黃葉突變體表型相似，測定各類植株葉片的光合色素含量（單位：μg·g－1），結果如表。下列有關敘述正確的是（D）植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿卜素野生型12355194194.19突變體1512753701.59突變體2115203790.36A.兩種突變體的出現增加了物種多樣性B.突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強C.兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導致突變體的葉片呈黃色解析野生型、突變體1、突變體2屬于同一物種，兩種突變體的出現增加了遺傳多樣性，未增加物種多樣性，A錯誤；光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，由表可知，突變體2的葉綠素a和葉綠素b的含量比突變體1的少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B錯誤；兩種突變體的光合色素含量存在差異，有可能是不同基因突變所致，也有可能是同一基因突變方向不同所致，C錯誤；野生型的葉綠素與類胡蘿卜素的比值為4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量較少，葉片呈黃色，D正確。2.[2023全國乙，10分]植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛細胞構成。保衛細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關閉。保衛細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。有研究發現，用飽和紅光（只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度）照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60％左右。回答下列問題。（1）氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、光合作用、呼吸作用（答出2點即可）等生理過程。（2）紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是在紅光照射下，保衛細胞進行光合作用，產生有機物，保衛細胞的滲透壓增加，發生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。（3）某研究小組發現在飽和紅光的基礎上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是，藍光促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結論的依據是飽和紅光照射使葉片的光合速率已達到最大，排除了光合作用產物對氣孔開度進一步增大的影響。（4）已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔能（填“能”或“不能”）維持一定的開度。解析（1）氣孔的開閉會影響CO2的吸收（光合作用）、O2的吸收（有氧呼吸）、蒸騰作用等生理過程。（2）氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛細胞構成，保衛細胞中含有葉綠體，在光下可進行光合作用，在紅光照射下，保衛細胞進行光合作用，產生有機物，保衛細胞的滲透壓增加，發生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。（3）用飽和紅光照射某植物葉片時，其光合速率已達到最大，排除了光合作用產物對氣孔開度進一步增大的影響。因此氣孔開度進一步增大的原因是藍光促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。（4）已知某除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片不能進行光合作用，從而不能產生有機物以維持氣孔開放，但陽光照射下保衛細胞可逆濃度梯度吸收K＋，使氣孔維持一定的開度。3.[2021天津，10分]Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結合，形成C3和C2，導致光合效率下降。CO2與O2競爭性結合Rubisco的同一活性位點，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。（1）藍細菌具有CO2濃縮機制，如圖所示。注：羧化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散。據圖分析，CO2依次以自由擴散和主動運輸方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進CO2固定和抑制O2與C5結合提高光合效率。（2）向煙草內轉入藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，應能利用電子顯微鏡在轉基因煙草細胞的葉綠體中觀察到羧化體。（3）研究發現，轉基因煙草的光合速率并未提高。若再轉入HCO3－和CO2轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，理論上該轉基因植株暗反應水平應提高，光反應水平應解析（1）由圖可知，CO2通過細胞膜不需要載體蛋白協助，也不需要消耗能量，故CO2通過細胞膜的方式為自由擴散；CO2通過光合片層膜需要CO2轉運蛋白的協助，同時需要消耗能量，故CO2通過光合片層膜的方式為主動運輸。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，進而促進CO2固定，抑制O2與C5結合，從而提高光合效率。（2）煙草細胞進行光合作用的場所是葉綠體，若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，說明藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白編碼基因可在煙草細胞的葉綠體中正常表達，形成羧化體。（3）轉基因煙草的光合速率并未提高，可能是受CO2濃度的限制。若再轉入HCO3－和CO2轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，則可以提高葉綠體中的CO2濃度，理論上，該轉基因植株的暗反應水平應提高，暗反應為光反應提供更多的ADP和NADP4.[2021江蘇，11分]線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要，如圖表示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請據圖回答下列問題。（1）葉綠體在類囊體薄膜上將光能轉變成化學能，參與這一過程的兩類色素是葉綠素和類胡蘿卜素。（2）光合作用時，CO2與C5結合產生三碳酸，繼而還原成三碳糖（C3）。為維持光合作用持續進行，部分新合成的C3必須用于再生C5；運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了12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。草酰乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的[H]中的還原能輸出葉綠體，并經線粒體轉化為ATP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。實驗步驟和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，再用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中設置寡霉素為單一變量的對照組①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮②減少葉片差異產生的誤差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葉綠素定量測定（或測定葉綠素含量）稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定解析（2）C3在葉綠體基質中合成，一些C3必須用于再生C5以維持光合作用持續進行，另一部分被運到細胞質基質中，運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。蔗糖是二糖，一分子蔗糖是由兩分子六碳糖結合形成的，每運出一分子蔗糖需要固定12個CO2分子。（3）光反應的產物有ATP和NADPH，其中NADPH起還原劑的作用，含有還原能，草酰乙酸/蘋果酸穿梭可將還原能輸出葉綠體，經線粒體進行呼吸作用轉化為AT