1、1光合作用的探究历程与基本过程基础达标1.下列关于小麦光合作用的叙述,错误的是( )A.叶绿体基粒上分布有各种光合色素B.夏季晴天光照最强时,小麦光合速率最高C.进入叶绿体的 CO2不能被 NADPH直接还原D.净光合速率长期为零时,会导致幼苗停止生长答案 B解析 光合色素分布在叶绿体基粒上,A 项正确;夏季晴天光照最强时,小麦叶片的气孔关闭,导致光合作用的原料减少,小麦光合速率反而下降,B 项错误;进入叶绿体的 CO2首先与五碳化合物生成三碳化合物,之后在 NADPH(H)和 ATP的作用下被还原,C 项正确;净光合速率小于或等于零时,会导致幼苗停止生长,D 项正确。2.夏季晴朗的中午,某些
2、植物因为蒸腾过于强烈而出现气孔关闭的现象,这是植物对环境变化的一种适应,此时这些植物叶肉细胞内 C3、C 5、H、ATP 的含量短期变化分别是( )A.降低、升高、升高、升高 B.升高、降低、降低、降低C.降低、升高、降低、降低 D.升高、降低、升高、升高答案 A解析 气孔关闭,CO 2供应减少,影响暗反应中 CO2的固定,C 3生成量减少,含量降低;C 5消耗减少,含量升高。光反应的产物利用受阻,H和 ATP含量升高。3.光合作用过程包括光反应和暗反应,下图表示光反应与暗反应的关系,据图判断下列叙述错误的是( )A.光反应为暗反应提供 ATP和 NADPH(H)B.停止光照,叶绿体中 ATP
3、和 NADPH含量下降C.ATP的移动方向是由类囊体到基质D.植物在暗处可大量合成(CH 2O)答案 D解析 光合作用必须在光照条件下进行,在暗处植物不能大量合成(CH 2O)。4.(2018湖北黄冈调研)下列关于实验“绿叶中色素的提取和分离”的说法,正确的是( )A.提取液呈绿色是由于含有叶绿素 a和叶绿素 b较多B.胡萝卜素处于滤纸条最上方,是因为其在提取液中的溶解度最高C.色素带的宽窄反映了色素在层析液中溶解度的大小D.滤纸条上没有色素带,说明材料可能为黄化叶片答案 A2解析 叶绿体色素中绿色的叶绿素含量占到 3/4,所以提取液呈绿色;胡萝卜素在层析液中溶解度最大,在滤纸条上扩散速度最快
4、,所以处于滤纸条最上方;色素带的宽窄反映了色素含量的多少;用黄化叶片进行色素提取与分离实验时,会有胡萝卜素和叶黄素的色素带。5.下图为叶绿体中色素及某些物质的分布示意图,该图不能表明 ( )A.叶绿体中的色素能够吸收光能B.叶绿体在光下能够合成糖类C.色素及特定物质共同参与完成光反应D.叶绿体内能够发生光能向化学能的转化答案 B解析 图中信息显示叶绿体在光下能够合成 NADPH和 ATP,B项错误。6.下图为适宜条件下某叶肉细胞(表观光合速率大于 0)中两种膜结构以及发生的生化反应模式图,下列有关叙述正确的是( )A.图甲中的 A和图乙中的 B都是H,两者是相同的B.图甲生物膜上产生的 ATP
5、总量要多于图乙生物膜上产生的 ATP总量C.图甲、乙中的两种生物膜依次为叶绿体内膜和线粒体内膜D.原核生物因不含线粒体和叶绿体,故不能进行上述过程答案 B解析 图甲所示为水的光解反应,产生的 A是H,即 NADPH,发生在叶绿体的类囊体薄膜上;图乙所示为线粒体内膜上发生的有氧呼吸第三阶段,B 为H,即 NADH,所以 A和 B是两种不同的物质,A、C 两项错误。表观光合速率大于 0,说明光合速率大于呼吸速率,细胞呼吸消耗的有机物都来自叶绿体光合作用制造的有机物,所以光反应产生的 ATP会多于有氧呼吸第三阶段产生的 ATP,B项正确。原核生物虽然没有线粒体和叶绿体,但有些也能发生题图中过程,如蓝
6、藻,D 项错误。7.光合作用通过密切关联的两大阶段光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,说法正确的是( )A.突然中断 CO2供应会暂时引起叶绿体基质中 C5/C3比值减少B.突然中断 CO2供应会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP比值增加C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中 C3/C5比值减少D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP比值减少3答案 B解析 突然中断 CO2供应,使暗反应中 CO2固定减少,而 C3的还原仍在进行,因此导致 C3减少,C 5增多,因此会暂时引起叶绿体基质中 C5/C3比值增加,A 项错误;突然中断 CO2供应使 C3
7、减少,因此 C3还原利用的 ATP减少,导致 ATP积累增多,而 ADP含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP比值增加,B 项正确;由于色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少,突然将红光改变为绿光,会导致光反应产生的 ATP和H减少,这将抑制暗反应中 C3的还原,导致 C5减少,C 3增多,因此会暂时引起叶绿体基质中 C3/C5比值增加,C 项错误;突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的 ATP和H增加,而 ADP相对含量减少,因此暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP比值增加,D 项错误。8.给予从叶绿体分离出的类囊体光照,发现能使草酸铁的 Fe3+还原为
8、 Fe2+,并有氧气释放。此实验证明( )A.光合作用在类囊体上进行B.光合作用的产物 O2来自 H2O,而不是 CO2C.类囊体吸收光能后,产生 O2和还原性物质D.类囊体上的光反应能产生 O2,而暗反应使 Fe3+被还原答案 C解析 由题干可知,类囊体吸收光能后,可以产生 O2和具有还原性的物质。9.(2018河南南阳期终质量评估)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是( )A.CO2的固定实质上是将 ATP中的化学能转变为 C3中的化学能B.CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的 C3在相关酶的催化作用下,可再形成 C5D.光照强度由强变弱时,短
9、时间内 C5含量会升高答案 C解析 CO 2的固定是 CO2与 C5在酶的催化下生成 C3的过程,没有 ATP的消耗,A 项错误;CO 2必须与 C5结合生成 C3才能被H还原,B 项错误;据图分析可知,被还原的 C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5,C项正确;光照强度由强变弱时,产生的 ATP和H减少,还原的 C3减少,C 5生成减少,而短时间内C5去路不变,最终导致 C5含量降低,D 项错误。10.某同学在做叶绿体色素的提取和分离的实验中,观察到的色素带颜色较浅,其可能原因有几种( )无水乙醇加入量太多 未加 CaCO3 未加 SiO2 使用放置了数天的菠菜叶 只画了一次滤液细线A.2种
10、 B.3种C.4种 D.5种答案 D4解析 无水乙醇的作用是提取色素,若溶剂量过大,则色素的浓度降低,会导致收集到的滤液绿色过浅,正确;CaCO 3的作用是防止色素被破坏,未加 CaCO3,叶绿素分子被破坏,会导致收集到的滤液绿色过浅,正确;未加 SiO2研磨不充分,则色素提取量偏小,会导致收集到的滤液绿色过浅,正确;使用放置了数天的菠菜叶,叶绿素已被分解,会导致收集到的滤液绿色过浅,正确;画滤液细线次数过少,则会导致滤纸条上色素带颜色较浅,正确。能力提升1.在置于黑暗条件下的叶绿体悬浮液中加入适量 NaH14CO3溶液,再给予瞬时光照。下列说法正确的是( )A.黑暗条件下,叶绿体基质中不存在
11、 C3和 C5B.黑暗条件下,叶绿体悬浮液不能合成 ATP和HC.瞬时光照后,(CH 2O)出现放射性比 C3早D.光照瞬间,C 3含量迅速增加而 C5含量迅速减少答案 B解析 黑暗条件下,叶绿体基质中也存在 C3和 C5,只是因为缺少 ATP和H不能相互转化,A 项错误;黑暗条件下,光反应不能进行,叶绿体悬浮液不能合成 ATP和H,B 项正确;瞬时光照后,(CH 2O)出现放射性比 C3晚,C 项错误;光照瞬间,C 3含量迅速减少而 C5含量迅速增加,D 项错误。2.科学家提取植物细胞中的叶绿体,用高速离心法打破叶绿体膜后,分离出类囊体和基质,在不同条件下进行实验(如下表所示),用来研究光合
12、作用过程,下列选项中各试管得到的产物情况正确的是( )试管叶绿体结构光照C18O2ATP、HC5甲 类囊体 + + - -乙 基质 - + + +丙 基质 + + - +丁 基质和类囊体 + + - +注 表中的“+”表示“添加”,“-”表示“不添加”。A.甲试管可得到 18O2B.乙试管可得到 C3C.丙试管可得到葡萄糖和淀粉D.丁试管可得到乳糖答案 B解析 光合作用产生的 O2来源于水的光解,甲试管中没有 H18O2,所以没有 18O2;乙试管中有 C18O2和 C5,可得到 C3;丙试管不含 ATP、H,所以得不到葡萄糖和淀粉;乳糖一般是动物细胞内合成的二糖。3.(2018山东临沂一模)
13、下图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中 AC表示相关物质。下列有关分析错误的是( )5A.图中 A为氧气,可部分释放到空气中B.图中 B为 NADPH,外界 CO2浓度升高时,B 的含量暂时升高C.该过程消耗的 NADP+和 C来自叶绿体基质D.该过程将光能转化为化学能储存在 B和 ATP中答案 B解析 水的光解产物是氧气和 H+,若光合作用强度大于呼吸作用强度,氧气会部分释放到空气中。图中 B是在 NADP+、H +和电子参与下形成的,为 NADPH;当外界 CO2浓度升高时,暗反应中生成的三碳化合物增多,则消耗的 NADPH增多,导致 NADPH的含量暂时降低。ATP 合成酶利用质子梯度
14、由 ADP和Pi合成 ATP,所以 C为 ADP;光反应过程消耗的 NADP+和 ADP来自叶绿体基质。光合作用的光反应将光能转化成化学能储存在 NADPH和 ATP中。4.某植物叶片上的气孔白天处于关闭状态,晚上开放。下图表示该植物固定和还原 CO2的过程,据图分析回答下列问题。(1)图中的 A、B 代表的物质分别是 、 ;C 物质产生的场所是 。 (2)植物夜晚能吸收 CO2,却不能合成(CH 2O),其原因是 。白天这类植物进行光合作用所需的 CO2还可以由 产生,与此相关的细胞器是 。 (3)该植物和一般植物光合作用固定 CO2不同的特点是 ,根据这类植物气孔开闭及与之相适应的光合作用
15、特点,推测此类植物最可能的生活环境是 。 答案 (1)C 5 C 3 类囊体薄膜(2)光反应不能正常进行,无法为暗反应提供所需的 ATP和H 有氧呼吸 线粒体(3)CO2首先被固定为 C4 干旱(或沙漠)地区解析 (1)图示为光合作用的暗反应,暗反应发生的场所是叶绿体基质,该过程的物质变化为 CO2的固定和 C3的还原,其中 C3还原需要光反应提供H和 ATP,此外还需要多种酶的参与,光反应发生的场所是类囊体的薄膜。所以 A是 C5,B是 C3,C是H。(2)光反应必须在有光条件下才能进行,暗反应在有光、无光的条件下均能进行。晚上不能进行光反应,不能产生 ATP和H,所以不能合成(CH 2O)
16、。白天该植物叶片的气孔关闭,进行光合作用所需的 CO2主要由储存的 C4转化而来和线粒体的有氧呼6吸提供。(3)该植物白天叶片气孔关闭,夜间开放,与外界环境形成高度的适应,可推测此植物最可能生活在干旱的地区。5.蓝色氧化剂 DCPIP被还原后变成无色。某兴趣小组探究了水溶性物质 M对光反应的影响,实验过程及结果如下表所示,请分析回答问题。实验操作组别叶绿体悬浮液mL试剂1 试剂 2光照强度CO2蓝色消失时间min甲 5 细胞等渗溶液配制的 M溶液(1 mmol/L)2 mL 30乙 5 Y3 klx 60丙 5 细胞等渗溶液配制的 M溶液(1 mmol/L)2 mL 65丁 5质量分数为0.1
17、%的DCPIP溶液56滴Y1 klx未通入120(1)分离细胞中叶绿体的常用方法是 。实验乙、丁中 Y为 ,用细胞等渗溶液取代清水配制 M溶液的原因是 。 (2)DCPIP蓝色消失是因为光反应产生了 。实验中观察到有气泡产生,相关气体产生的具体部位是 。因未通入 CO2,暗反应不能为光反应提供 ,所以气泡不能持续产生。 (3)本实验的结论: ; 。 答案 (1)差速离心法 细胞等渗溶液 2 mL 细胞等渗溶液能维持叶绿体的形态(2)H 类囊体薄膜 ADP 和 Pi(3)物质 M能促进光反应 一定范围内,光照强度增大,光反应加快解析 (1)分离细胞器一般用差速离心法;叶绿体离开细胞后需放在细胞等渗溶液中才能维持正常形态,因而 Y为细胞等渗溶液,配制 M溶液应用细胞等渗溶液。(2)蓝色氧化剂 DCPIP被还原后变成无色,光反应的产物中有H,H与 DCPIP反应使之被还原变成无色;实验中观察到有气泡产生,该气体是 O2,产生的部位是光反应阶段的场所,即类囊体薄膜;因未通入 CO2,暗反应阶段无法进行,也不能为光反应阶段提供 ADP和 Pi,因此气泡不能持续产生。(3)甲组和乙组对照、丙组和丁组对照说明物质 M能促进光反应产生更多的H,使 DCPIP褪色更快;甲组和丙组对照,乙组和丁组对照说明一定范围内,光照强度增大能促进光反应产生更多的H,使 DCPIP褪色更快。
