大題分析與表達(dá)練1.細(xì)胞代謝1.(13分)(2025·河南鄭州三模)強(qiáng)國必先強(qiáng)農(nóng),農(nóng)強(qiáng)方能國強(qiáng)。指導(dǎo)“三農(nóng)”工作的中央一號文件曾明確提出要扎實(shí)推進(jìn)大豆玉米帶狀復(fù)合種植(分行相間種植玉米和大豆),助農(nóng)增產(chǎn)增收?；卮鹣铝袉栴}。(1)陽光能夠給光合作用提供能量,請簡述光能在光合作用過程中的轉(zhuǎn)化過程:光能→

。請推測玉米與大豆適合帶狀復(fù)合種植的可能原因是

。

(2)在晴朗夏季的中午,光照增強(qiáng),大豆的光合速率反而下降(“光合午休”現(xiàn)象),其原因是。此時C3的含量會(填“高于”“等于”或“低于”)之前的。相比于大豆,玉米固定CO2的途徑除卡爾文循環(huán)(C3途徑)外,還存在一條如下圖所示的C4途徑,已知PEP羧化酶對CO2的親和力比RuBP羧化酶對CO2的親和力高數(shù)十倍。據(jù)此推測,玉米不易出現(xiàn)“光合午休”的原因是

。

(3)某地積極推廣大豆玉米帶狀復(fù)合種植,同時在收獲后實(shí)施玉米秸稈還田措施。結(jié)果發(fā)現(xiàn)氮肥使用量減少的同時,土壤中的氮素含量反而提升了,出現(xiàn)該結(jié)果的原因可能是

(答出2點(diǎn)即可)。

氮元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的,但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍要往農(nóng)田施加氮肥的原因是

。

2.(10分)(2025·河北模擬)為研究小麥旗葉光合作用同化的有機(jī)物的運(yùn)輸及分配,某科研團(tuán)隊設(shè)計裝置如下圖所示,在晴天上午9—10時對45株開花后10d的小麥旗葉套袋密封,注入含14CO2的氣體,分別在注入后4h、10h、24h、48h和收獲時取樣,每次取9株檢測莖鞘、旗葉、穗軸和籽粒四部分的放射性強(qiáng)度分配率,結(jié)果見下表。回答下列問題。注入后時間旗葉中14C分配率莖鞘中14C分配率穗軸中14C分配率籽粒中14C分配率4h87.5%6.8%1.3%4.40%10h72.77%10.81%2.01%14.41%24h43.67%5.70%1.87%48.75%48h40.03%1.66%3.28%55.03%收獲時30.38%2.04%1.70%65.88%注:分配率指該部位放射性強(qiáng)度占總植株放射性強(qiáng)度的比例,檢測發(fā)現(xiàn)莖鞘和穗軸中主要是蔗糖具有放射性(1)光合作用過程中CO2被利用的具體場所是。

(2)圖中實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用(填“無色”或“綠色”)封口密封袋。旗葉從外界吸收的14CO2在特定酶的作用下與結(jié)合形成C3。光合產(chǎn)物中的(填“蔗糖”或“淀粉”)可以進(jìn)入篩管,再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?/p>

(3)旗葉光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸途徑是(用部位名稱和“→”的方式表示),且在中停留時間最短。收獲時檢測發(fā)現(xiàn)成熟籽粒中的放射性主要集中在儲能物質(zhì)中。

(4)若密封袋內(nèi)溫度保持不變、CO2充足,用冰環(huán)降低封口處溫度后,檢測發(fā)現(xiàn)氣孔導(dǎo)度不變,但旗葉吸收CO2的速率下降。推測其下降的原因是。

3.(11分)(2025·安徽淮北模擬)光抑制是指植物吸收的光能超過其光合作用所能利用的量時引起光合速率降低的現(xiàn)象。植物體內(nèi)存在一種葉黃素循環(huán),依照光照條件的改變,植物體內(nèi)的葉黃素V和葉黃素Z可以經(jīng)過葉黃素A發(fā)生相互轉(zhuǎn)化(葉黃素循環(huán))。如圖為在夏季晴朗的一天中,相關(guān)指標(biāo)的變化(Pn表示凈光合速率,Fv/Fm表示光合色素對光能的轉(zhuǎn)化效率)。請回答下列問題。(1)光合作用過程中,NADPH的作用是。葉綠體中的光合色素可用(溶劑)進(jìn)行提取。

(2)強(qiáng)光下,葉片內(nèi)的葉黃素總量基本保持不變。在12—14時,(A+Z)/(V+A+Z)的比值上升,葉黃素循環(huán)的轉(zhuǎn)化方向是(用“→”表示物質(zhì)轉(zhuǎn)化方向);該轉(zhuǎn)化過程表明了植物體內(nèi)這三種葉黃素中,在植物葉黃素循環(huán)耗散光能過程中起關(guān)鍵作用。

(3)根據(jù)Fv/Fm比值變化推測,12—14時過剩的光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯⑹?。結(jié)合題干信息和所學(xué)知識分析該時間段Pn下降的原因(寫出兩點(diǎn),不考慮呼吸強(qiáng)度變化)。

(4)在強(qiáng)光下,(環(huán)境因素)會加劇光抑制。(寫出兩點(diǎn))

4.(10分)(2025·廣東二模)鐵皮石斛是珍稀藥用植物,含多糖、黃酮等活性成分,有增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤等多種作用。為了探究干旱脅迫對鐵皮石斛生理及品質(zhì)的影響,研究團(tuán)隊設(shè)置濕潤水分處理(CK)、輕度干旱脅迫(H)、中度干旱脅迫(M)和重度干旱脅迫(L)共4種處理,培養(yǎng)50d后測定鐵皮石斛生理生化指標(biāo)和活性成分,部分結(jié)果見下表。處理植株鮮重/g光合色素總量/(mg·g-1)多糖含量/%總黃酮含量/%L23.5813.0820.630.58M21.711.7515.270.54H26.5212.3712.620.41CK29.210.9817.600.55(1)與CK處理相比,干旱脅迫下光合色素總量增加,能增強(qiáng)光反應(yīng)合成

的能力,有利于充分利用固定的CO2,維持光合速率。(2)與CK處理相比,H處理和M處理鮮重逐漸減少(4種處理植株含水量基本不變)。原因可能是干旱條件下,水分散失減少,,光合速率下降。

(3)另有研究表明,不同條件下鐵皮石斛的碳同化途徑可在C3途徑(白天氣孔開放,吸收CO2參與暗反應(yīng))和CAM途徑(夜間氣孔開放,吸收CO2合成蘋果酸;白天氣孔關(guān)閉,蘋果酸釋放CO2參與暗反應(yīng))之間切換。為探明上述4種處理下鐵皮石斛的碳同化途徑,請選擇2個合適的觀測指標(biāo),設(shè)計一個表格來記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(4)為保證產(chǎn)量和提升品質(zhì),請根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為鐵皮石斛種植的不同時期(生長前期及生長后期)制定控水措施并說明原因。。

參考答案1.答案(1)ATP和NADPH中(活躍)的化學(xué)能→糖類等有機(jī)物中(穩(wěn)定)的化學(xué)能玉米植株的高度大于大豆的,光飽和點(diǎn)較高,能夠利用頂層的陽光(或大豆植株的高度小于玉米的,光飽和點(diǎn)較低,能夠利用底層的陽光)(2)晴朗夏季的中午,氣孔大量關(guān)閉,大豆葉肉細(xì)胞可以利用的CO2濃度下降,抑制暗反應(yīng)的進(jìn)行低于玉米葉肉細(xì)胞中存在PEP羧化酶,其對CO2具有較高的親和力,使得玉米在晴朗夏季的中午能夠利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用(3)一方面,大豆根部富含根瘤菌,根瘤菌具有固氮的能力,幫助提升土壤中的氮素含量;另一方面,玉米秸稈還田后,會被土壤中的微生物分解,增加土壤中氮素的含量農(nóng)產(chǎn)品要源源不斷地從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中輸出解析(1)光能在光合作用中的轉(zhuǎn)化過程:光能先轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能,再轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。推測玉米與大豆適合帶狀復(fù)合種植的可能原因:從植株高度和光飽和點(diǎn)等角度分析,玉米植株高度大于大豆,光飽和點(diǎn)較高,能利用上層的陽光;大豆植株高度小于玉米,光飽和點(diǎn)較低,能利用下層的陽光,這樣可以提高光能利用率。(2)晴朗夏季中午,大豆光合速率反而下降(“光合午休”現(xiàn)象)的原因:中午氣溫高,防止蒸騰作用散失過多水分,植物的氣孔大量關(guān)閉,大豆葉肉細(xì)胞可利用的CO2濃度下降,暗反應(yīng)受抑制。此時C3的含量情況:因?yàn)闅饪钻P(guān)閉,CO2進(jìn)入減少,光合作用減弱,產(chǎn)生的C3減少,所以C3含量低于正常情況。玉米不易出現(xiàn)“光合午休”的原因:已知PEP羧化酶對CO2的親和力比RuBP羧化酶對CO2的親和力高數(shù)十倍,玉米葉肉細(xì)胞中存在PEP羧化酶,其對CO2具有較高的親和力,能利用較低濃度的CO2進(jìn)行光合作用。(3)某地推廣玉米帶狀復(fù)合種植,同時在收獲后實(shí)施玉米秸稈還田措施,發(fā)現(xiàn)氮肥使用量減少時,土壤中氮素含量反而提升的可能原因:一方面,大豆根部富含根瘤菌,根瘤菌具有固氮能力,能提高土壤中的氮素含量;另一方面,玉米秸稈還田后,會使土壤中的微生物數(shù)量增加,微生物分解秸稈等有機(jī)物,增加土壤中氮素的含量。氮元素在生物群落和非生物環(huán)境之間不斷循環(huán),但農(nóng)產(chǎn)品不斷從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中輸出,會帶走大量氮元素,為了保持土壤肥力,滿足農(nóng)作物生長對氮素的需求,所以仍要向農(nóng)田施加氮肥。2.答案(1)葉綠體基質(zhì)(2)無色RuBP(或C5)蔗糖(3)旗葉→莖鞘→穗軸→籽粒穗軸淀粉(4)低溫導(dǎo)致韌皮部運(yùn)輸受阻,光合產(chǎn)物在旗葉積累,反饋抑制光合作用解析(1)在光合作用的暗反應(yīng)階段,CO2的固定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(2)實(shí)驗(yàn)需在自然光下進(jìn)行光合作用,無色封口密封袋允許所有波長的光透過,不影響光反應(yīng);若用綠色袋,會吸收部分光能(特別是紅光和藍(lán)光),降低光合效率。CO2與RuBP(C5)在Rubisco酶催化下形成C3,進(jìn)而通過卡爾文循環(huán)合成有機(jī)物。蔗糖是植物體內(nèi)韌皮部運(yùn)輸?shù)闹饕问?可溶于水并通過篩管運(yùn)輸?shù)礁髌鞴?淀粉是儲存性多糖,分子量大,不能直接運(yùn)輸。實(shí)驗(yàn)中檢測發(fā)現(xiàn)莖鞘和穗軸中主要是蔗糖具有放射性,說明光合產(chǎn)物以蔗糖形式進(jìn)行運(yùn)輸。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),放射性強(qiáng)度隨時間變化:旗葉(源器官)中分配率下降(87.5%→30.38%),莖鞘和穗軸作為中間轉(zhuǎn)運(yùn)部位,籽粒(庫器官)中分配率上升(4.40%→65.88%)。路徑為旗葉光合產(chǎn)物經(jīng)韌皮部篩管運(yùn)輸,依次通過莖鞘(莖和葉鞘部分,負(fù)責(zé)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn))、穗軸(穗部結(jié)構(gòu),連接莖和籽粒),最終到達(dá)籽粒。穗軸分配率始終較低(最高僅3.28%),且變化平緩,表明放射性物質(zhì)通過速度快、積累少。小麥籽粒主要儲能物質(zhì)為淀粉,由運(yùn)輸來的蔗糖在籽粒中轉(zhuǎn)化合成;實(shí)驗(yàn)中放射性最終富集在籽粒,且淀粉是成熟籽粒的主要儲存形式。(4)氣孔導(dǎo)度不變,排除氣孔因素對CO2吸收的限制。封口處(葉柄基部)降溫影響韌皮部篩管功能:低溫降低篩管運(yùn)輸速率,阻礙光合產(chǎn)物(蔗糖)從旗葉(源)向莖鞘等庫器官運(yùn)輸。光合產(chǎn)物積累觸發(fā)反饋抑制機(jī)制,降低卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶(如Rubisco酶)活性,從而減少CO2固定需求,導(dǎo)致CO2吸收速率下降。袋內(nèi)溫度恒定且CO2充足,進(jìn)一步證實(shí)下降原因非環(huán)境限制,而是運(yùn)輸受阻引發(fā)的生理反饋。3.答案(1)為C3的還原提供能量和還原劑無水乙醇(2)V→A→ZZ(3)熱能光合色素對光能的轉(zhuǎn)化效率降低,引起光反應(yīng)生成的ATP和NADPH效率下降,進(jìn)而影響暗反應(yīng);12—14時氣溫高,部分氣孔關(guān)閉,CO2吸收量減少,光合作用下降(4)高溫、干旱解析(1)光合作用過程中,NADPH的作用是作還原劑和提供能量,即為C3的還原提供能量和還原劑。葉綠體中的光合色素易溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑,故葉綠體中的光合色素可用無水乙醇進(jìn)行提取。(2)由題干信息可知,依照光照條件的改變,植物體內(nèi)的葉黃素V和葉黃素Z可以經(jīng)過葉黃素A發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,因此在12—14時,(A+Z)/(V+A+Z)的比值上升,其原因是葉黃素中的一部分葉黃素V先轉(zhuǎn)變?yōu)锳再轉(zhuǎn)變成葉黃素Z,導(dǎo)致A+Z含量升高,比值上升,即葉黃素循環(huán)的轉(zhuǎn)化方向是V→A→Z,說明葉黃素Z在植物葉黃素循環(huán)耗散光能過程中起關(guān)鍵作用。(3)Fv/Fm表示光合色素對光能的轉(zhuǎn)化效率,在12—14時,Fv/Fm比值降低,說明光合色素對光能的轉(zhuǎn)化效率降低,即上述轉(zhuǎn)變過程能使部分光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌⑹?引起光反應(yīng)生成ATP和NADPH的效率下降,進(jìn)而影響暗反應(yīng),而且12—14時氣溫高,部分氣孔關(guān)閉,CO2吸收量減少,光合作用下降。(4)在強(qiáng)光下,高溫可抑制酶的活性抑制光合作用,干旱可能使氣孔導(dǎo)度降低導(dǎo)致胞間CO2濃度降低抑制光合作用,故高溫、干旱都會導(dǎo)致光抑制。4.答案(1)ATP和NADPH(2)氣孔(部分)關(guān)閉CO2吸收減少(3)處理氣孔導(dǎo)度/氣孔開放情況/CO2吸收量蘋果酸含量/pH白天夜間白天夜間LMHCK(4)生長前期保持濕潤,使植株快速生長,保證產(chǎn)量;生長后期重度干旱處理,提高活性成分含量,提升品質(zhì)解析該實(shí)驗(yàn)是探究干旱脅迫對鐵皮石斛生理及品質(zhì)的影響。由表格信息可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量為是否正常供水,因變量是植株鮮重、光合色素總量、多糖含量、總黃酮含量。(1)光反應(yīng)的產(chǎn)物有ATP和NADPH,因此與CK處理相比,干旱脅迫下光合色素總量增加,能增強(qiáng)光反應(yīng)合成ATP和NADPH的能力,有利于充分利用固定的CO2,維持光合速率。(2)干旱條件下氣孔(部分)關(guān)閉,水分散失減少,CO