不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理(30s/次)，实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。回答下列问题：

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1. 不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理(30s/次)，实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。

回答下列问题：

(1) 高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中的还原。

(2) 据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO₂浓度低，其原因是。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被光逆转。由图1、图2可知蓝光也可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞的光合产物增多，也可以促进K⁺、Cl^-的吸收等，最终导致保卫细胞，细胞吸水，气孔开放。

(3) 生产上选用LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的或、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。

【考点】

叶绿体色素的提取和分离实验; 光合作用的过程和意义; 影响光合作用的环境因素;

【答案】

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综合题普通

1. 从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO₂浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。

检测指标	植株	14天	21天	28天
胞间CO₂浓度（μmolCO₂mol^-1）	野生型	140	151	270
胞间CO₂浓度（μmolCO₂mol^-1）	突变体	110	140	205
气孔导度（molH₂Om^-2s^-1）	野生型	125	95	41
气孔导度（molH₂Om^-2s^-1）	突变体	140	112	78

(1) 光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是。

(2) 光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点（填“高”或“低”），理由是。

(3) 已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是。

综合题普通

2. 微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富且光合利用度高的自养植物。植物吸收光能超过光合作用所能利用的量时，会引起光能转化效率下降，这种现象称为光抑制。光抑制主要发生在PSⅡ上，PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O₂和H⁺并释放电子。电子积累过多时产生的活性氧破坏PSⅡ，使光合速率下降。中国科学院研究人员提出“非基因方式电子引流”的策略，利用能接收电子的人工电子梭（铁氰化钾）有效解除微藻的光抑制现象，实验结果如图所示。请回答下列问题：

(1) PSⅡ分解水的场所是，PSⅡ将水分解释放的电子用于与结合，形成NADPH，该过程中发生的能量转化为。

(2) 据图分析，在光照强度由Ⅰ₂降低到Ⅰ₁的过程中，对照组微藻的光能转化效率（填“降低”“不变”或“提高”），理由是。

(3) 若用对照组中经Ⅰ₁和Ⅰ₃光照强度处理的微藻进行实验，分别加入铁氰化钾后，再置于Ⅰ₃光照强度下，则经Ⅰ₁光照强度处理的微藻的光合放氧速率（填“较高”或“较低”），原因是。

综合题普通

3. 资料1：1961年，由英国生物化学家米切尔依据光合作用光反应阶段ATP的形成机制，提出了ATP的化学渗透假说：光照引起水的光解，水分解为O₂和H⁺并释放电子，结果类囊体膜内侧H⁺浓度高而膜外侧低，于是膜内外产生H⁺浓度差和电位差，当H⁺借助ATP合酶顺质子梯度扩散至类囊体膜外时，ATP合酶催化ADP和Pi合成为ATP。

资料2：研究发现，某种真核微藻在低氧环境中，其叶绿体内产氢酶活性提高，部分NADPH会参与生成H₂的代谢过程。

图甲为叶绿体的结构示意图，图乙为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题：

(1) 将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器。该实验中所用溶液应满足的条件是（答出2点即可）。

(2) 水光解产生的电子通过电子传递体最终可以传递给NADP⁺与H⁺结合形成NADPH，在暗反应阶段NADPH的作用是（答出2点即可）；H⁺通过膜上的ATP合酶回到膜外，据图乙可知将ADP和Pi合成ATP所需的能量直接由提供。

(3) 为了研究叶绿体的完整性与光反应的关系，制备了四种完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，发现叶绿体A、B、C、D四组的ATP产生效率相对值分别为1、0.66、0.58、0.41，据此推测叶绿体中类囊体结构破坏程度最大的是组，结合图乙对实验结果进行解释：。

(4) 在低氧环境中，生成H₂的代谢过程会使该微藻生长不良。根据题目信息从光合作用物质转化的角度分析该微藻生长不良原因：。

综合题普通