课时规范练10 光合作用的原理 一、基础练1.如图是利用新鲜的菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验,滤液经层析后,色素带在滤纸条上的分布情况。下列说法正确的是( )A.①是叶黄素,②是胡萝卜素,它们是类胡萝卜素B.③是叶绿素b,其含量最多C.④的溶解度最高,扩散速度最慢D.菠菜叶如果放置时间过长,实验中③④色素带宽度会变窄2.(2020山东德州模拟)Rubisco是催化C5和CO2反应的酶,O2能和CO2竞争该酶的活性部位,当O2浓度高时,Rubisco和O2结合影响暗反应的进行,导致光合作用速率降低。下列说法不正确的是( )A.Rubisco基因可在叶肉细胞中表达B.抑制Rubisco和O2的结合不利于植物的生长C.植物体内Rubisco分布在叶绿体基质中D.Rubisco的催化功能具有专一性3.科学家往小球藻培养液中通入14CO2后,分别给予小球藻不同时间的光照,结果如下表。实验组别光照时间/s放射性物质分布12三碳化合物22012种磷酸化糖类360除上述12种磷酸化糖类外,还有氨基酸、有机酸等根据上述实验结果分析,下列叙述错误的是( )A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段B.每组光照后需将小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质分布C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等4.植物叶片中有一种酶,其功能是催化反应C5+CO2→2C3。对这种酶的叙述,合理的是( )A.提高CO2浓度,不能增强该酶活性B.在低温环境中会失活,导致光合速率降低C.主要分布在细胞质基质中D.由叶绿体中的基因控制合成,与细胞核基因无关5.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,下列说法正确的是( )A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大\nC.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小6.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NADPH还原,再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高7.为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下。A组:先光照后黑暗,时间各为67.5s;光合作用产物的相对含量为50%。B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5s;光合作用产物的相对含量为70%。C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组):光照时间为135s;光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题。(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量 (填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是 ;C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 ,这些反应发生的部位是叶绿体的 。 (2)A、B、C三组处理相比,随着 的增加,光下产生的 能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。 二、提升练1.如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及其在滤纸上的分离情况,下列分析错误的是( )A.叶绿体中的四种色素均分布在类囊体薄膜上B.四种色素均主要吸收蓝紫光和红光C.四种色素在层析液中溶解度最大的是Ⅲ\nD.发黄的菠菜叶色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ2.为研究光反应中ATP产生的原理,有科学家进行如下实验:将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后,琥珀酸进入类囊体腔,腔内的pH下降为4;然后把悬浮液的pH迅速上升为8,此时类囊体内pH为4,类囊体外pH为8,在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP,对实验条件和结论分析正确的是( )A.黑暗中进行,结果表明:H+能通过自由扩散进入类囊体B.光照下进行,结果支持:合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能C.黑暗中进行,结果支持:光反应使类囊体内外产生H+浓度差,推动ATP合成D.光照下进行,结果表明:光反应产生的NADPH参与暗反应中C3的还原3.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下图为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图,据图分析错误的是( )A.图中B物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2C.PEP、C5均能与CO2结合D.夜间细胞液pH可能会增大4.(2020山东潍坊二模)下图表示高等植物体内某些生理过程。据图分析,下列说法正确的是( )A.Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量可以是光能也可以是化学能B.③和④过程进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质C.Ⅰ、Ⅱ阶段所示的过程是生态系统赖以维持的重要基础D.④⑤过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中5.(2021四川绵阳南山中学开学考试)下图是绿色植物叶绿体中所发生的部分生理过程。据图回答下列问题。\n(1)图示生理过程为 ,发生的场所是 。 (2)图中NADPH的具体作用是 。在其他条件适宜的情况下,突然停止CO2的供应,短时间内NADPH的含量将 。 (3)结构X是ATP合成酶,它被视为微型分子马达,在膜两侧的质子(H+)浓度梯度形成的电化学势能驱动下,催化ADP和H+合成ATP。由图可知,形成质子浓度梯度的途径除b6复合体将基质侧的质子转移到内腔外,还有 (答出两点即可)。线粒体中也存在类似的结构,请预测该结构最可能存在于线粒体的 。 课时规范练10 光合作用的原理一、基础练1.D 滤纸条上色素带①②③④依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,其中叶绿素a含量最多,A、B两项错误;四种色素中,胡萝卜素的溶解度最高,扩散速度最快,叶绿素b的溶解度最低,扩散速度最慢,C项错误;放置时间过长的菠菜叶叶绿素会被破坏,导致叶绿素a、叶绿素b色素带宽度变窄,D项正确。2.B 叶绿体的暗反应中CO2的固定需要Rubisco的催化,所以叶肉细胞有相应的基因表达,才能保证暗反应的顺利进行,A项正确;O2会与CO2竞争Rubisco的活性部位,当O2与Rubisco结合减少时,Rubisco与CO2的结合增多,CO2的固定量增多,有利于光合作用的进行,利于植物的生长,B项错误;Rubisco催化暗反应中CO2的固定,暗反应进行的场所是叶绿体基质,C项正确;每一种酶只能催化一种或一类化学反应,具有专一性,D项正确。3.C 培养液中通入14CO2研究带有放射性的光合产物的种类及分布,小球藻暗反应阶段利用的原料是CO2,A项正确;光照后对酶处理使其失活,阻碍反应的进一步进行,才能测定放射性物质的分布,B项正确;根据光照时间分析,CO2进入叶绿体后,最初形成的是三碳化合物,C项错误;根据表中物质可知,光合作用的产物还有氨基酸和有机酸等,D项正确。4.A 提高CO2浓度可以加速CO2的固定,但是不能提高酶的活性,A项正确;低温会导致酶的活性降低,但不会使酶失活,B项错误;分析题干可知,该酶分布于叶绿体基质中,催化CO2的固定过程,C项错误;题干中没有显示该酶是由叶绿体基因还是核基因控制合成的,D项错误。5.B 突然中断CO2供应,导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大,A项错误;突然中断CO2供应,导致C3含量减少,进而使ATP和NADPH含量增加,所以暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大,B项正确;突然将红光改变为绿光后,光能利用率降低,ATP和NADPH含量减少,进而使C3含量增加、C5含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中\nC3/C5的值增大,C项错误;突然将绿光改变为红光后,光能利用率提高,ATP和NADPH含量增加,ATP/ADP的值增大,D项错误。6.C CO2的固定是CO2与C5在酶的催化下合成C3的过程,没有ATP的消耗,A项错误;暗反应中,CO2不能直接被NADPH还原,必须经过CO2的固定形成C3,再在有关酶的催化作用下,接受ATP和NADPH释放的能量,才能被NADPH还原,B项错误;被还原的C3,一部分在酶的作用下,经一系列变化转化为糖类,另一部分经一系列变化,形成C5,C项正确;在CO2供应不变的情况下,光照强度由强变弱时,光反应提供的NADPH、ATP减少,导致C3还原过程减弱,但此时CO2的固定仍在进行,故短时间内C3含量上升,C5含量下降,D项错误。7.答案:(1)高于 C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94% 光照 基质 (2)光照和黑暗交替频率 ATP和NADPH解析:(1)C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94%,说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用,暗反应消耗了ATP和NADPH,为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP+等,所以单位光照时间内,C组合成有机物的量高于D组。光合产物的生成场所为叶绿体基质。(2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5s,但是处理方法不同,结果也不一样,并且单位时间内光照和黑暗交替频率越高,光合作用产物相对量越高,可知光照时产生的ATP和NADPH在光照时没有用完,可以在黑暗中继续利用,还原C3生成糖类等有机物及C5,C5继续与CO2结合,因此提高了光合作用中CO2的同化量。二、提升练1.BC 叶绿体中的四种色素均分布在类囊体薄膜上,A项正确;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,B项错误;根据图中显示的四种色素的相对含量及其与滤液细线的距离,可以推知,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ所指的色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,四种色素在层析液中溶解度最大的是Ⅰ,C项错误;菠菜叶中的叶绿素a(呈蓝绿色)和叶绿素b(呈黄绿色)分解,导致胡萝卜素(呈橙黄色)、叶黄素(呈黄色)的颜色显示出来,发黄的菠菜叶中色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ,D项正确。2.C H+通过主动运输进入类囊体,A项错误;光照下进行,题干信息无法得出合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能的结论,B项错误;题干中类囊体内pH为4,类囊体外pH为8,在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP,说明ATP的合成与H+浓度差有关,类囊体内外产生H+浓度差,从而推动ATP合成,C项正确;暗反应的场所是叶绿体基质,不是类囊体,因此,此实验不能表明光反应产生的NADPH参与暗反应中C3的还原,D项错误。3.AD 在有氧呼吸过程中,进入线粒体的是丙酮酸,而不是葡萄糖,A项错误;由图可知,光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个:一是来自线粒体,二是来自细胞质基质,B项正确;由图可知,CO2与PEP、C5结合分别形成OAA和PGA,C项正确;液泡内的液体称为细胞液,夜间苹果酸进入细胞液,使细胞液pH下降,D项错误。4.BCD 高等植物体内,Ⅰ阶段(光反应)生成ATP和NADPH所需要的能量来自光能,A项错误;③过程是暗反应,④过程是无氧呼吸,进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质,B项正确;Ⅰ阶段(光反应)、Ⅱ阶段(暗反应)所示的过程是光合作用,可以将无机物转化为有机物,是生态系统赖以维持的重要基础,C项正确;④(无氧呼吸)、⑤(有氧呼吸)过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中,D项正确。5.答案:(1)光反应 类囊体薄膜 (2)为暗反应提供部分能量并还原C3 增多 (3)水的光解和NADPH的生成 内膜\n解析:(1)分析题图可知,图中表示的是叶绿体的类囊体薄膜上发生的光合作用的光反应阶段。(2)NADPH为暗反应提供部分能量并还原C3。在其他条件适宜的情况下,突然停止CO2的供应,C3的含量降低,进而导致NADPH的消耗速率减慢,同时短时间内光反应还在继续,因此NADPH的含量会增多。(3)ATP合成酶在膜两侧的质子(H+)浓度梯度形成的电化学势能驱动下合成ATP,由图可知,b6复合体可将叶绿体基质侧的质子(H+)转移到类囊体内腔,水的光解也能产生(H+),同时类囊体膜外侧NADPH的形成过程需要消耗质子(H+),上述三种途径形成质子浓度梯度。线粒体内膜上也存在ATP合成酶。
