能量之源——光与光合作用(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(每题5分，共50分)1.下图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则下图②所示结果最有可能来自于( )A．紫色洋葱鳞片叶B．生长的荔枝幼叶C．新鲜的潺菜叶D．秋天的落叶【解析】 图①中新鲜菠菜叶存在叶绿素a带和叶绿素b带，而图②中不存在叶绿素a带和叶绿素b带，所以为秋天的落叶。【答案】 D2．关于叶绿体色素的叙述，错误的是( )A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能【解析】 叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，A正确；叶绿体中叶绿素含量为3/4，类胡萝卜素含量为1/4，B正确；不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，C正确；乙醇提取的叶绿素只要结构没有被破坏，仍是可以吸收光能的。【答案】 D3．2,6二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色。从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有氧气释放。此实验证明( )A．光合作用在类囊体上进行B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2C．光反应能产生还原剂和O2D．光合作用与叶绿体基质无关8\n【解析】 溶液变成无色说明有还原剂产生。【答案】 C4.如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是( )A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C．结构A释放的O2可进入线粒体中D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加【解析】 在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3的生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内C3的含量将会减少。【答案】 D5.如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( )A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多B．t2→t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低【解析】 本题以曲线图为背景，考查光合作用的有关知识，准确分析每一个转折点的变化原因是解答本题的关键。水的光解发生在类囊体膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；t2→t3，限制光合作用的是暗反应，要想提高光合速率，应提高CO2浓度，B项错误；t3→t4，光合速率提高是因为暗反应增强，同时也促进了光反应的进行，光反应和暗反应是相互联系、相互依存的整体，C项错误；t4后短暂时间内，细胞原有的ATP被消耗生成ADP和Pi，但是因无光，不能合成ATP，所以ADP和Pi含量升高，且C3化合物还原后的直接产物也因不断消耗而减少，D项正确。8\n【答案】 D6.如图表示在一定范围内，不同环境因素与水稻叶片光合作用强度的关系，对其描述不正确的是( )A．如果横坐标是CO2含量，则a为红光，b为白光B．如果横坐标是CO2含量，则a为强光，b为弱光C．如果横坐标是光照强度，a的CO2含量较高，b的CO2含量较低D．如果横坐标是光照强度，a温度较适宜，b温度较低【解析】 如果横坐标是CO2含量，则相同的CO2含量时，植物对白光的吸收值大于红光，因此光合作用强度较大，即a为白光，b为红光。【答案】 A7．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述错误的是( )A．装置内增加的氧气来自于水B．光照强度为a时，光合作用停止C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系【解析】 装置内增加的氧气来自于光反应阶段水的光解。光照强度为a时，氧气增加量为0，此时仍然进行光合作用，但光合速率等于呼吸速率，氧气的消耗量等于产生量。光合作用消耗二氧化碳，故丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低。从图中可以看出，随着光照增强，光合作用强度越来越大。【答案】 B8．植物气孔是由两个保卫细胞组成的，其张开度有多种调节机制，其中的一个调节机制如下图(ABA代表脱落酸)，则下列说法错误的是( )SO2↓8\n抑制CO2固定的酶的活性↓保卫细胞中CO2浓度相对提高ABA→↓气孔关闭A．当SO2浓度过高时，可能会抑制光合速率B．ABA在一定程度上可帮助植物免受SO2的破坏C．当SO2浓度过高时，植物体内C3的含量上升D．CO2进出保卫细胞的方式为自由扩散【解析】 根据题图可知，当SO2浓度过高时，会抑制CO2固定的酶的活性，使CO2固定量减少，生成物C3的含量也相对下降。【答案】 C9.请根据图分析下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙述中，正确的是( )A．植物长时间处于黑暗中时，②③④⑥过程都会发生B．晴朗夏天的上午10点左右，北方植物的叶肉细胞中①多于⑥C．晴朗夏天的中午，③④将减弱，净光合作用速率降低D．进行②和③时，物质从产生部位到利用部位都将穿过4层磷脂分子【解析】 在黑暗环境中②③过程不会发生。晴朗夏天的上午10点左右光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞中⑥多于①。晴朗夏天的中午，气孔关闭，光合作用减慢，③④减弱。进行②和③时，物质从产生部位到利用部位穿过4层膜。【答案】 C10．下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是( )图1 图28\n图3 图4A．图1中，若光照强度适当增强，a点左移，b点右移B．图2中，若CO2浓度适当增大，a点左移，b点右移C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多D．图4中，当温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少【解析】 图4中“光照下CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量)，“黑暗中CO2的释放量”为植物呼吸量，因此当温度高于25℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。【答案】 D二、非选择题(共50分)11．(16分)(2014·广东高考)观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题：光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个·mm－2)净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87(89%)注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照(1)CO2以________方式进入叶绿体后，与________结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供____________。(2)在弱光下，柑橘通过________和________来吸收更多的光能，以适应弱光环境。(3)与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数________，单位时间内平均每片叶CO2吸收量________。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是________，最后发生改变的是________。【解析】 (1)CO2、O2等气体通过膜的方式为自由扩散，一分子CO2进入叶绿体后与一分子五碳化合物相结形成两分子三碳化合物，固定产物三碳化合物被还原还需要光反应提供[H]和ATP。(2)从图可知，当柑橘处于弱光时叶绿素的含量以及叶片的面积都有所增大。(3)分析题中表格数据可知，在强光8\n下平均每片叶的气孔总数为13.6×826×100＝1123360(个)，弱光下平均每片叶的气孔总数为752×28.4×100＝2135680(个)；强光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量为4.33×13.6×10－4＝5.9×10－3(μmol)，弱光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量为3.87×28.4×10－4＝1.1×10－2(μmol)。对植物进行遮阴，导致光反应速率减慢，净光合速率下降；叶片色素的形成需要光，最后导致有机物积累减少，叶面积相对减小。【答案】 (1)自由扩散 五碳化合物(或者C5) [H]和ATP(2)增加叶绿素含量 增大叶面积(3)少 少 净光合速率 叶面积12．(18分)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是________，捕获光能的色素中含量最多的是________。(2)CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与________结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供________。(3)光照强度低于8×102μmol，m－2·s－1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是________；光照强度为(10～14)×102μmol·m－2·s－1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是__________________________。(4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是____________________________；转基因水稻更适宜栽种在________环境中。【解析】 本题先提取图中信息，然后综合运用光合作用的过程和影响光合作用的因素等基础知识作答。(1)高等植物叶肉细胞的叶绿体是光合作用进行的场所。捕获光能的四种色素(叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素)中，叶绿素a的含量最多。(2)光合作用过程分为光反应和暗反应，光反应阶段中产生的[H]和ATP为暗反应中C3的还原提供还原剂和能量；暗反应阶段C5先与CO2结合生成C3，C3再在光反应提供的[H]和ATP作用下还原生成有机物。(3)在光照强度低于8×102μmol·m－2·s－1时，转基因水稻的光合速率随光照强度的增强而增大，所以在此光照强度范围内，限制光合速率的主要因素为光照强度。光照强度增强，产生[H]、ATP增多，会提高C3还原生成有机物的速率；而气孔导度降低，细胞中CO2浓度下降，C38\n减少，会使C3还原为有机物的速率下降，正负影响相互抵消，光合速率可基本保持不变。(4)由图中转基因水稻和原种水稻气孔导度的差别可以判断PEPC酶会通过增大气孔导度而提高水稻在强光下的光合速率。由图分析，转基因水稻的光合速率在(8～14)×10－2μmol·m－2·s－1范围内随着光照强度的增强而逐渐增大，所以转基因水稻适合在强光下生长。【答案】 (1)叶绿体 叶绿素a (2)C5 [H]和ATP(3)光照强度 光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的影响正负相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)(4)增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率 强光13．(16分)为探究KHCO3对水稻四叶龄幼苗光合作用的影响，称取3g四叶龄水稻叶片，均分为两份，分别做如下实验。(实验中使用的氧电极可测量溶液中O2变化的速率)实验一：采用差速离心法将一份叶片制备叶绿体，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO3溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O2释放速率。实验二：将另一份叶片切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO3溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O2释放速率。实验结果如下图。请据图回答：(1)在实验的浓度范围内，随着KHCO3溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的O2释放速率均________，原因是光合作用所需的________增加导致的。(2)在相同KHCO3溶液浓度下，叶切片的O2释放速率________(填“大于”“小于”或“等于”)叶绿体的O2释放速率。原因可能是叶切片光合作用产生的O2一部分被________________。(3)为探究第(2)题的原因分析是否正确，设计以下实验方案，请补充。称取________g四叶龄水稻叶片，切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于0、0.01、0.05、0.1mol·L－1的KHCO3溶液中，在____________条件下，分别用氧电极测定其__________________。【解析】 (1)从实验结果看出，随着KHCO3溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的O2释放速率均上升，原因是KHCO3能为植物光合作用提供CO2。(2)在相同KHCO3溶液浓度下，叶切片O2释放速率比叶绿体O28\n释放速率小，因为叶切片细胞呼吸消耗部分O2。(3)要验证叶切片消耗O2，只需在相同温度的黑暗条件下进行实验，测定叶切片的O2消耗速率。【答案】 (1)上升 CO2浓度 (2)小于 呼吸作用消耗 (3)1.5 黑暗、20℃恒温 O2消耗速率(或呼吸速率)8
