1、光合作用探究历程和基本过程(30分钟100分)一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)1.(2019东莞模拟)如图所示,有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下,甲添加品红色光;乙添加绿色光;丙添加品红色滤光片A;丁添加绿色滤光片B。经过一段时间,各盆中长势最旺的和长势最差的依次是()A.甲和乙B.甲和丁C.乙和丙D.丙和丁【解析】选B。光合色素主要吸收红光和蓝紫光,甲有自然光和添加的品红色光,故光合作用最强,长势最好;植物几乎不吸收绿光,丁组只有绿光,光合作用最弱,长势最差。综上所述,A、C、D不符合题意,B符合题意。2.科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株,提取其色素并进行了纸
2、层析分离,结果如下图(图中数字代表正常植株的色带位置)。以下关于该变异植株的描述正确的是 ()A.缺失叶绿素b,植株对蓝紫光、红光吸收的能力减弱B.缺失胡萝卜素,植株对蓝紫光吸收的能力减弱C.缺失叶绿素a,植株对红光吸收的能力减弱D.缺失叶黄素,植株对蓝紫光吸收的能力减弱【解析】选D。依题意并分析图示可知:是橙黄色的胡萝卜素,是蓝绿色的叶绿素a,是黄绿色的叶绿素b;图中缺失的是叶黄素。叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。该变异植株缺失叶黄素,因此对蓝紫光吸收的能力减弱,A、B、C均错误,D正确。3.如图所示,图甲为叶绿体结构模式图,图乙是图甲的部分结构放大图
3、。下列相关叙述正确的是()A.图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠形成嵴而增大B.图乙所示的结构来自图甲中的C.中含有4种色素,其中叶绿素b含量最多D.中含有与光合作用有关的色素,有利于光合作用的进行【解析】选B。叶绿体通过类囊体堆叠增大膜面积,A错误;图甲中是类囊体薄膜,图乙含有光合色素,光合色素分布在类囊体薄膜上,所以图乙也是类囊体薄膜,B正确;类囊体薄膜中含有4种色素,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,C错误;是叶绿体基质,不含与光合作用有关的色素,D错误。4.(2020自贡模拟)将玉米幼苗培养在一密闭容器中,置于不同条件下,如图叶肉细胞中的可能会有不同的变化。
4、下列叙述错误的是 ()A.图中所示的两种细胞器中均能产生ATP和HB.在光照等条件都适宜时,会减小、会增大C.在黑暗条件下,均会增大、均会减小D.、保持不变时,该植株的净光合速率为零【解析】选D。叶绿体和线粒体都可以产生ATP和H,A正确;在光照等条件都适宜时,叶绿体的光合作用强度大于线粒体的呼吸作用强度,故容器中二氧化碳浓度会减小、氧气浓度会增大,B正确;黑暗条件下,玉米幼苗不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,吸收氧气,释放二氧化碳,所以、均增大,、均减小,C正确;、保持不变时,叶肉细胞的呼吸作用强度等于光合作用强度,净光合作用为零,则该植株的净光合速率小于零,D错误。5.下列关于小麦光合作
5、用的叙述中,错误的是()A.类囊体薄膜上产生的ATP可用于暗反应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(H)直接还原D.净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长【解析】选B。本题主要考查光合作用过程中的相关知识。类囊体薄膜上产生的ATP用于暗反应,故A项正确。夏季晴天光照最强时,小麦叶片的部分气孔关闭,出现光合“午休”现象,导致光合作用的原料减少,小麦光合速率下降,故B项错误。进入叶绿体的CO2不能被NADPH(H)直接还原,而是首先与C5结合形成C3,此过程为CO2的固定,故C项正确。净光合速率长期为零时,没有光合产物的积累,会导致幼苗停止生长,故D项正
6、确。【易错提醒】不能正确理解光合速率和净光合速率与植物生长的关系,而错选D。植物生长不是取决于光合速率是否大于零,而是取决于净光合速率是否大于零。(1)当净光合速率等于或小于零时:植物不能生长。(2)当净光合速率大于零时:植物能生长。6.(2020济南模拟)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图,表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是()A.X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATPB.过程中能产生ATP的有C.过程分别表示C3的还原和CO2的固定D.光合速率小于呼吸速率时,过程产生的CO2会释放到细胞外【解析】选B。据题图可知,物质X是CO2固定
7、的产物,所以X表示C3,物质Y是葡萄糖氧化分解成CO2的中间产物,所以Y表示丙酮酸,物质Z是光反应产生用于暗反应的ATP,A正确;图中过程表示光反应,能产生ATP,过程表示暗反应中C3的还原,消耗ATP而不能产生ATP,过程表示有氧呼吸的第一阶段,能产生ATP,过程表示有氧呼吸的第二阶段,能产生ATP,过程表示暗反应中CO2的固定,不能产生ATP,B错误,C正确;光合速率小于呼吸速率时,过程产生的CO2要比过程消耗的CO2多,所以会有一部分CO2释放到细胞外,D正确。7.(2019齐齐哈尔模拟)化能合成作用与光合作用的主要区别是()A.原料不同B.产物不同C.利用的能源不同D.以上说法都错误【
8、解析】选C。化能合成作用和光合作用利用二氧化碳和水合成有机物大致相同,光合作用与化能合成作用的原料相同,均为二氧化碳和水,光合作用与化能合成作用的主要区别在于能量来源不同,植物光合作用的进行利用光能,某些细菌等进行化能合成作用则是利用物质氧化时释放的能量,故C 正确,A、B、D错误。二、非选择题(共2小题,共35分)8.(15分)如图为叶绿体的结构和功能示意图,请据图回答下列问题:(1)光合作用中光反应产生的_可以被暗反应所利用;在光照条件下,ATP的移动方向是_(用图中字母和箭头表示)。(2)若暗反应被抑制,可能的外部影响因素是_、_。(3)在电子显微镜下观察,可见到叶绿体基质中含量最多的物
9、质是_(光合产物)颗粒。(4)暗反应通过_来影响光反应,从而影响光合速率。【解析】(1)光合作用中光反应为暗反应提供H和ATP,用于三碳化合物的还原。光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜(A),暗反应的场所是叶绿体基质(B),所以光照下ATP从A移向B。(2)暗反应主要受外界环境中二氧化碳浓度和温度的影响。(3)光合作用的产物葡萄糖最终以淀粉的形式储存起来,且淀粉颗粒在电子显微镜下是可以观察到的,所以电子显微镜下叶绿体基质中含量最多的物质是淀粉。(4)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi以及NADP+,而ADP、Pi以及NADP+为光反应过程中ATP、NADPH合成的原料。答案:(1)H和
10、ATPAB(2)二氧化碳供应不足温度过高或过低(3)淀粉(4)提供ADP、Pi以及NADP+9.(20分)(2019佛山模拟)如图是水绵在不同环境因素影响下光合速率变化的示意图,据图回答:(注:箭头所指为处理开始时间)(1)t1t2期间,叶绿体_上的色素捕获的光能增加,光反应产生的ATP和H增多,加速了_(场所)中C3的还原,进而使光合速率增大。(2)t2t3期间,限制水绵光合速率的外界因素主要是_,此时进一步增加光照强度,光合速率将_(填“增加”“减少”或“不变”)。(3)t3t4期间,光合速率提高的原因是_。(4)t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量_(填“增加”“减少”或“不变”)
11、。【解析】(1)叶绿体中捕获光能的色素分布在类囊体薄膜上。光反应产生的ATP和H可用于暗反应阶段C3的还原,暗反应的场所是叶绿体基质。(2)题图显示t2t3期间,光照充足且恒定,但光合速率不再增加,t3时刻充入CO2后,光合速率开始增加,这说明t2t3期间,限制水绵光合速率的外界因素主要是CO2浓度,此时进一步增加光照强度,光合速率将不变。(3)结合对(2)的分析可知,t3t4期间,光合速率提高的原因是CO2浓度增大,暗反应增强,C3含量增多,加快消耗了原本积累的ATP和H,从而促进光反应,进而使光合速率增强。(4)t4时刻突然停止光照,光反应停止,类囊体薄膜上不再有ATP合成,原有的ATP继
12、续水解成ADP和Pi,释放的能量用于C3的还原,所以t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量会增加。答案:(1)类囊体(薄膜)叶绿体基质(2)CO2浓度不变(3)CO2浓度增大,暗反应增强,C3含量增多,加快消耗了原本积累的ATP和H,从而促进光反应,进而使光合速率增强(4)增加1.(5分)(2020青岛模拟)如图表示夏季玉米地里距地面高度不同处CO2浓度的变化,实线表示10时的测定结果,虚线表示22时的测定结果。下列分析正确的是()A.在富含有机肥的农田中,图中c点会左移B.10时,植株不同高度处的光反应强度相同C.22时,植株高处比低处固定CO2能力强D.b点对应处是玉米植株叶光合面积较
13、大处【解析】选D。富含有机肥的农田中,由于微生物分解作用,会释放出二氧化碳,故c点将会右移,A错误;上午10时,植株不同高度处接受的光照强度不同,故植株不同高度处的光反应强度不同,B错误;夜晚无光照,不能进行光合作用,不能固定二氧化碳,C错误;由图可知,b点二氧化碳浓度最低,光合速率最高,因此是玉米光合作用面积较大处的高度,D正确。2.(5分)鲁宾和卡门为了研究光合作用产生的氧气是否来自水,设计了如图A的装置,得到了图B所示的氧气中18O百分比的三个实验结果。下列叙述正确的是()A.该实验的自变量为18O标记的反应物类型B.该装置加 NaHCO3溶液的目的是保持溶液pH的稳定C.实验中阀门1必
14、须打开用于收集试管中产生的气体,阀门2要保持关闭D.科学家可根据在水与氧气中18O的百分比的一致性就得出“氧气来自水”的结论【解析】选C。该实验的自变量为18O标记的H2O的有无,A错误;该装置加 NaHCO3溶液的目的是给小球藻的光合作用提供CO2,B错误;实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的氧气,阀门2要保持关闭,C正确; 可根据在水与氧气中18O的百分比和水与氧气中18O的百分比的一致性得出“氧气来自水”的结论,D错误。 3.(20分)(素养提升科学探究)植物接受过多光照可能对进行光合作用的相关细胞器造成损害,因此植物需要一种名为“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身,在NPQ的
15、作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图一所示,其中符号“ ”代表抑制作用。回答问题:(1)NPQ直接作用于光合作用的_(填“光反应”或“暗反应”)阶段。(2)由图一推测,在光照强度以及其他外部环境因素均相同的情况下,状态丙比状态甲的光合作用强度_(填“强”“弱”或“相等”),导致上述差异的内因可能有_、_。(3)科学研究者研发了一种转基因烟草(VPZ),相比野生烟草(WT),其在由强光转为弱光后NPQ机制关闭的时间缩短。图二为分别在恒定光强和波动光强下测得的两种烟草CO2最大固定率。农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的。结合图一推断,同样环境条件下VPZ的产量比W
16、T的产量 _(填“高”或“低”)。由图二分析可知,转基因烟草(VPZ)相比野生烟草(WT)的优势是_。因此,在自然环境中,VPZ的种植有利于提高光合作用产量。【解析】(1)在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失,因此NPQ作用于光合作用的光反应阶段。(2)状态丙比状态甲的光合作用强度弱,导致上述差异的内因可能有类囊体薄膜产生的H减少,光能转化为ATP减少。(3)据图可知,在波动光强条件下,VPZ的CO2最大固定率比WT的高,即同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量高。转基因烟草(VPZ)相比野生烟草(WT)的优势是在波动光强下,VPZ的最大光合速率(CO2最大固定率)比WT高。答案:(1)光反应(2)弱H下降ATP的合成量下降(3)高在波动光强下,VPZ的最大光合速率(CO2最大固定率)比WT高
