2014年高考對光合作用的創(chuàng)新考查

肖安慶等

考查光合作用的知識點有光合作用色素、場所、過程、影響因素、類型和應用，與呼吸作用和其它知識綜合考查，經(jīng)常推陳出新，具有分值大、題量多、靈活度高等特點，是歷年高考的重點和難度.現(xiàn)結(jié)合今年高考試題，談談光合作用的創(chuàng)新考查.

一、對光合作用色素的考查

例1（海南卷6）下列關于生長在同一植株上綠色葉片和黃色葉片的敘述，錯誤的是 （ C ）

A.兩種葉片都能吸收藍紫光

B.兩種葉片均含有類胡蘿素

C.兩種葉片的葉綠體中都含有葉綠素a

D.黃綠色葉片在光反應中不會產(chǎn)生ATP

創(chuàng)新之處黃綠色葉片含葉綠素b，不含葉綠素a，不進行光反應.

解析綠色葉片的葉綠體中含有葉綠素、類胡蘿卜素，黃色葉片的葉綠體中只含有類胡蘿卜素，葉綠素、類胡蘿卜素都能吸收藍紫光；黃綠色葉片的葉綠體中含有葉綠素b，不含葉綠素a，而葉綠素a是光合作用必需的色素，缺少則光反應中不能產(chǎn)生ATP.

二、對光合作用場所與過程的考查

例2（天津卷·2）下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖.下列敘述正確的是（ D ）

（CH2O）+O2①②CO2+H2O+能量

A.過程①只在線粒體中進行，過程②只在葉綠體中進行

B.過程①產(chǎn)生的能量全部儲存在ATP中

C.過程②產(chǎn)生的（CH2O）中的氧全部來自H2O

D.過程①和②中均能產(chǎn)生[H]，二者還原的物質(zhì)不同

創(chuàng)新之處在物質(zhì)變化上光合作用是有氧呼吸的逆過程.

解析過程①為有氧呼吸過程，反應場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，過程②為光合作用，真核生物在葉綠體中進行，原核生物在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行；有氧呼吸產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中；光合作用所產(chǎn)生的糖類中的氧來自CO2；過程①和②都能產(chǎn)生[H]，前者主要與氧結(jié)合產(chǎn)生水并釋放大量能量，后者主要用于C3還原.

三、對光合作用過程的考查

例3（新課標Ⅰ卷·2）正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是（ B ）

A.O2的產(chǎn)生停止

B.CO2的固定加快

C.ATP/ADP比值下降

D.NADPH/NADP+比值下降

創(chuàng)新之處在使用新人教版教材后很少使用NADPH表示[H]這一方法.

解析用黑布將培養(yǎng)瓶罩住，光反應停止，氧氣的產(chǎn)生停止；光反應停止，[H]和ATP的產(chǎn)生停止，導致暗反應C3的還原速度減慢，C3在葉綠體內(nèi)積累導致CO2的固定減慢；光反應停止，ATP的生成減少，ATP/ADP比值下降；光反應停止，NADPH（[H]）的產(chǎn)生減少，NADPH/NADP+比值下降.

四、對光合作用影響因素的考查

例4（廣東卷·26）觀測不同光照條件下生長的柑橘，結(jié)果見下表，請回答下列問題：

光照

強度葉色平均葉面積

（cm2）氣孔密度

（個·mm-2）凈光合速率

（μmol CO2·

m-2·s-1）強淺綠13.6（100%）826（100%）4.33（100%）中綠20.3（149%）768（93%）4.17（96%）弱深綠28.4（209%）752（91%）3.87（89%）（注：括號內(nèi)的百分數(shù)以強光照的數(shù)據(jù)作為參考）

（1）CO2以 方式進入葉綠體后，與 結(jié)合而被固定，固定產(chǎn)物的還原需要光反應提供的 .

（2）在弱光下，柑橘通過 和 來吸收更多的光能，以適應弱光環(huán)境.

（3）與弱光下相比，強光下柑橘平均每片葉的氣孔總數(shù) ，單位時間內(nèi)平均每片葉CO2吸收量 .對強光下生長的柑橘適度遮陰，持續(xù)觀測葉色、葉面積和凈光合速率，這三個指標中，最先發(fā)生改變的是 ，最后發(fā)生改變的是 .

答案：（1）自由擴散；C5（五碳化合物）；[H]（或NADPH）和ATP（2）增加葉面積；提高葉綠素含量 （3）較少；較少；凈光合速率；葉面積

創(chuàng)新之處考查弱光下光合作用的影響因素的分析；強光下該植物平均每片葉的氣孔總數(shù)CO2吸收量都減少，這容易與傳統(tǒng)思維發(fā)生碰撞.

解析（1）二氧化碳進入細胞的方式是自由擴散；在光合作用的暗反應過程中，二氧化碳與細胞中的C5結(jié)合生成C3，該過程叫做二氧化碳的固定；C3在ATP供能下被[H]還原成有機物或C5.

（2）表中弱光下柑橘的葉色呈深綠色，平均葉面積也增大了.所以柑橘是通過增加葉綠素的含量和增大平均葉面積吸收更多的光能.

（3）平均每片葉的氣孔總數(shù)=平均葉面積×氣孔密度，弱光下為：28.4 cm2×100 mm2/cm2×752 個/mm2=2135680個，強光下為：13.6 cm2×100 mm2/cm2×826個/mm2=1123360 個，后者少于前者；單位時間內(nèi)平均每片葉CO2的吸收量=凈光合作用速率×平均葉面積的值來表示，弱光下為：28.4 cm2×0.01 m2/cm2×3.87 mol CO2·m-2·s-1≈1 mol CO2·s-1；強光下為13.6 cm2×0.01 m2/cm2×4.33 mol CO2·m-2·s-1≈0.6 mol CO2·s-1，后者小于前者.對強光下生長柑橘適度遮陰，首先因光照強度減弱，凈光合速率首先發(fā)生改變，其次為了適應弱光環(huán)境，葉綠素的含量增加，最后葉面積擴大.

五、對光合作用類型的考查

例5（大綱卷·31）植物的光合作用受多種因素的影響.回答下列問題：

圖1（1）圖1表示了對某種C3植物和某種C4植物 的影響.當光照強度大于p時，C3植物和C4植物中光能利用率高的是 植物.通常提高光能利用率的措施有增加 的面積，補充 氣體等.

（2）在光合作用過程中，C4植物吸收的CO2被固定后首先形成 化合物.

（3）C3植物的光合作用的暗反應需要光反應階段產(chǎn)生的ATP和NADPH，這兩種物質(zhì)在葉綠體內(nèi)形成的部位是 .NADPH的中文名稱是 ，其在暗反應中作為 劑，用于糖類等有機物的形成.

答案：（1）光照強度；光合作用強度；C4；光合作用；CO2（2）四碳（或C4） （3）囊狀結(jié)構(gòu)薄膜（或類囊體薄膜）；還原型輔酶Ⅱ； 還原

創(chuàng)新之處考查了C3植物和C4植物光合作用類型.

解析（1）根據(jù)圖示的橫、縱坐標可知，該圖表示了光照強度對C3和C4植物光合作用強度的影響；光照強度為P時，C3植物已達光的飽和點，而此時C4植物還沒有達到光的飽和點，因此光照強度大于P時，C4植物對光的利用率更高；在一定光強強度下，可通過增加光合作用的面積、提高CO2的濃度來提高光能利用率.（2）與C3植物不同的是，C4植物具有C4途徑，其吸收的CO2被PEP（C3）固定后首先形成C4（四碳化合物），能通過對CO2的利用提高光能利用率.（3）因為光反應發(fā)生在類囊體的薄膜上，因此ATP和NADPH也在該部位形成，其中NADPH又稱為還原型輔酶Ⅱ，簡寫為[H]，在暗反應中作為還原劑.

六、對光合作用與與呼吸作用綜合的考查

圖2例6（海南卷·26）某豆科植物種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如圖所示.請據(jù)圖回答問題：

（1）在12h～24h期間，呼吸速率逐漸增強，在此期間呼吸作用的主要方式是 呼吸，該呼吸方式在細胞中發(fā)生的部位是 ，其產(chǎn)物是 .

（2）從第12h到胚根長出期間，萌發(fā)種子的干物質(zhì)總量會 ，主要原因是 .

（3）胚根長出后，萌發(fā)種子的 呼吸速率明顯升高.

答案：（1）無氧；細胞質(zhì)基質(zhì)；酒精和二氧化碳.（2）減少；種子不進行光合作用，不能制造有機物，同時細胞呼吸消耗有機物，使有機物總量下降.（3）有氧.

創(chuàng)新之處考查了種子萌發(fā)胚根長處前后光合作用與呼吸作用的干物質(zhì)含量變化，這是2012年新課標I卷第31題和2013年新課標I卷第29題的延伸.

解析（1）圖中12～24h期間，氧氣吸收量很少，而二氧化碳釋放量很多，表明此時的呼吸方式主要是無氧呼吸，發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)，產(chǎn)物是酒精和二氧化碳.（2）第12h到胚根長出期間不進行光合作用，細胞呼吸消耗有機物，有機物總量下降.（3）胚根長出后，氧氣的吸收量明顯增多，說明在氧呼吸速率明顯提高.

七、對光合作用應用的考查

例7（四川卷·6）將桑樹和大豆分別單獨種植（單作）或兩種隔行種植（間作），測得兩種植物的光合速率如圖3所示（注：光飽和點是光合速率達到最大值時所需的最低光照強度）.據(jù)圖分析，下列敘述正確的是（ D ）

圖3A. 與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響

B. 與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大

C. 間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率

D. 大豆植株開始積累有機物時的最低光照強度單作大于間作

創(chuàng)新之處不同植物間種和單種光合速率可能不同.

解析由圖曲線分析可知，桑樹間作時比單作時呼吸強度增大，大豆間作時比單作時呼吸強度減小；間作時，桑樹光飽和點增大，大豆光飽和點減小；在某一光照強度范圍內(nèi)，間作提高了桑樹和大豆的光合速率；從圖（2）中可知光合速率大于零表示有機物開始積累，其最低光照強度單作大于間作.

八、對光合作用實驗的考查

例8（福建卷·26）氫是一種清潔能源.萊茵衣藻能利用光能將H2O分解成[H]和O2，[H]可參與暗反應，低氧時葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高，使[H]轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃?

（1）萊茵衣藻捕獲光能的場所在葉綠體的 .

（2）CCCP（一種化學物質(zhì)）能抑制萊茵衣藻的光合作用，誘導其產(chǎn)氫.已知缺硫也能抑制萊茵衣藻的光合作用.為探究缺硫?qū)θR茵衣藻產(chǎn)氫的影響，設完全培養(yǎng)液（A組）和缺硫培養(yǎng)液（B組），在特定條件培養(yǎng)萊茵衣藻，一定時間后檢測產(chǎn)氫總量.

實驗結(jié)果：B組>A組，說明缺硫?qū)θR茵衣藻產(chǎn)氫有 作用.

為探究CCCP、缺硫兩種因素對萊茵衣藻產(chǎn)氫的影響及其相互關系，則需增設兩實驗組，其培養(yǎng)液為 和 .

（3）產(chǎn)氫會導致萊茵衣藻生長不良，請從光合作用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化角度分析其原因 .

（4）在自然條件下，萊茵衣藻幾乎不產(chǎn)氫的原因是 ，因此可通過篩選高耐氧產(chǎn)氫藻株以提高萊因衣藻的產(chǎn)氫量.

答案：（1）類囊體薄膜（2）促進；添加CCCP完全培養(yǎng)液；添加CCCP缺硫培養(yǎng)液（3）萊茵衣藻光反應產(chǎn)生的[H]轉(zhuǎn)變化H2，參與暗反應的[H]減少，有機物生成量減少（4）氧氣抑制產(chǎn)氫酶的活性

創(chuàng)新之處低氧時葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高，使[H]轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃猓瑢е氯R茵衣藻生長不良.

解析（1）光反應捕獲光能，其中光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜.（2）本題考查了實驗光合作用實驗設計的相關知識.完全培養(yǎng)液的A組與缺硫的實驗組B組相比，產(chǎn)氫總量結(jié)果是B組>A組，說明B組缺硫組產(chǎn)氫多，說明缺硫促進產(chǎn)氫.根據(jù)單因子變量和等量原則，在探究有無CCCP對萊茵衣藻產(chǎn)氫的影響時，可設置完全培養(yǎng)液和加CCCP培養(yǎng)液二個培養(yǎng)實驗，為探究CCCP、缺硫兩種因素對萊茵衣藻產(chǎn)氫的影響及其相互關系，可在此基礎上，其培養(yǎng)液為添加CCCP的完全培養(yǎng)液和添加CCCP的缺硫培養(yǎng)液.（3）根據(jù)暗反應物質(zhì)轉(zhuǎn)化角度分析，若反應產(chǎn)氫的話，會導致光反應產(chǎn)生的[H]減少，那么暗反應中C3還原減弱，還原產(chǎn)物減少，從而萊茵衣藻生長不良.（4）萊茵衣藻的氫化酶對氧氣極為敏感，有氧存在時抑制了氫化酶活性，產(chǎn)氫量減少.

九、對光合作用與與其他知識綜合的考查

例9（重慶卷·9）幼鈴（幼果）獲得光合產(chǎn)物不足會導致其脫落.為研究某種外源激素對棉花光合產(chǎn)物調(diào)配的影響，某課題組選擇生長整齊的健壯植株，按題9圖4（1）步驟進行實驗，激素處理方式和實驗結(jié)果如題9圖4（2）所示（上述處理不影響葉片光合與呼吸強度）.