1、第3讲 能量之源光与光合作用A组基础巩固练1某植物叶片上的气孔白天关闭、夜晚开放。为研究其光合作用特点，将其叶片进行离体培养，在光照、黑暗交替条件下分别测定叶片内的淀粉和苹果酸的含量变化，结果如图所示。据此作出的推测，不合理的是()A夜间叶片从外界吸收CO2生成苹果酸B白天叶片储存的苹果酸分解释放CO2C光照下苹果酸被运至茎、芽等其他器官D该植物适应在干旱、光照强烈的环境中生活【答案】C【解析】某植物夜间气孔开放，因此可从外界吸收CO2，黑暗中叶片内苹果酸增加，据此推测该植物夜间叶片从外界吸收CO2生成苹果酸，A合理；该植物白天气孔关闭，不能吸收CO2，但是淀粉含量增加，而光照条件下叶片内苹果
2、酸含量减少，推测该植物在白天将叶片储存的苹果酸分解，释放CO2用于光合作用合成淀粉，B合理；由于该实验是将该植物的叶片进行离体培养测定的，故不能推出苹果酸能否被运至茎、芽等其他器官，C不合理；该植物叶片上的气孔白天关闭、夜晚开放，可以减少光照强烈时水分过度散失，因此推测该植物适应在干旱、光照强烈的环境中生活，D合理。2如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是()A两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉B两实验均需要光的照射C两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D两实验均可证明光合作用的产物有氧气【答案】B【解析】图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进
3、行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用的产物，所以两实验均需要光的照射。恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。3科学家提取出植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏后，分离出基质和基粒，用来研究光合作用过程(如下表，表中“”表示“有”或“添加”，“”表示“无”或“不添加”)。下列条件下能产生葡萄糖的是()选项场所光照CO2ATPHC5A基质B基粒C基质和基粒D基
4、质和基粒【答案】D【解析】叶绿体的基质中进行暗反应阶段，暗反应需要光反应提供的ATP和H，A错误。叶绿体的基粒只能进行光反应阶段，而葡萄糖的产生必须在叶绿体基质中，B错误。光合作用产生葡萄糖的过程一定需要光照，C错误。叶绿体的基粒进行光反应阶段：水的光解产生H与氧气，以及ATP的形成。叶绿体的基质中进行暗反应阶段：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和H的作用下还原生成糖类等有机物，D正确。4下图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程。下列叙述正确的是()A图示膜结构为叶绿体内膜B结构乙具有ATP合成酶活性C图示过程为光反应，该过程不需要酶的催化D甲表示色素，在层析液中溶解度最高
5、的是叶绿素a【答案】 B【解析】由图示进行的反应判断，该膜结构为类囊体薄膜，A错误；ADP、Pi在结构乙的作用下形成了ATP，推测结构乙具有ATP合成酶的活性，B正确；光反应过程也需要酶的催化，C错误；从图解可见甲能吸收光能，判断甲为色素，叶绿体中的色素在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素，D错误。5如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是()A叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中B上产生的B物质移动到中参与C3的还原C中产生的NADP移动到上参与水的光解D上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原【答案】D【解析】光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合
6、作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；类囊体膜上产生的B物质H移动到叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；叶绿体基质中产生的NADP移动到类囊体膜上参与水的光解，C正确；类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。6某同学在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环。下列说法错误的是()A通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素高B色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同C最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光D若提取液取自缺镁叶片，
7、则最外侧两圈色素环颜色较淡【答案】D【解析】提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素高，A正确；色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是色素在层析液中的溶解度不同，B正确；最外侧两圈色素环的色素为叶黄素和胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，C正确；如果叶片取自缺镁的培养液培养的植物，最内侧两圈色素环颜色较淡，D错误。7如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下，在不同的细胞间隙CO2浓度下，叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是()AAB段，叶肉细胞中CO2的固定速率增加BBC段，叶片的净光合速率等于零CAB段，CO2的固定速率比C3的还原速率快DBC段，可能是有关酶的含量限制了光合速率【答案】B【
8、解析】AB段，随叶肉细胞间隙的CO2相对浓度升高，CO2的固定加快，C5消耗增多，含量下降，A正确；BC段，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，B错误；AB段，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，C正确；BC段CO2不再是光合作用的限制因素，可能是有关酶量或光反应产生的H和ATP的数量限制了光合速率，D正确。8如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是()A该反应的场所是叶绿体基质B在无光条件下，有利于该反应的进行C突然中断CO2的供应，C5的量会减少D突然中断光照，(CH
9、2O)的量会减少，C3的量会减少【答案】A【解析】图示为光合作用暗反应过程，发生在叶绿体基质中，A正确；在无光条件下，光反应产生的ATP和NADPH不足，暗反应会因NADPH和ATP的缺乏受到限制，B错误；突然中断CO2的供应，C5的量会增加，C错误；突然中断光照，光反应产生的ATP和NADPH不足，导致C3的还原受阻，则(CH2O)的量会减少，C3的量会增多，D错误。B组能力提升练9为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行了如下实验：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，并
10、且在有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黑暗条件下进行，结果表明：H能通过自由扩散进入类囊体膜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黑暗条件下进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H浓度差，推动ATP的合成D光照下进行，结果表明：光反应产生的H参与暗反应中三碳化合物的还原【答案】C【解析】H能通过主动运输进入类囊体膜；光照下进行，由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；黑暗条件下进行，类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，合成ATP，说明ATP的合成与H浓度梯度有关；光反应产生的H参与暗反应中三碳化合物的还原，暗反应
11、的场所是叶绿体基质，不是叶绿体类囊体。10科研人员检测晴朗天气下，露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是()A光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因B致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭C致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱D适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施【答案】B【解析】早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，A正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露地
12、栽培的油桃在mn段Pn下降，是因为环境温度过高导致气孔关闭，不能吸收CO2，B错误；15 h以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，C正确；适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D正确。11 (2020山东济南期中)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 和30 ，如图曲线表示该植物在30 时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25 条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，从理论上讲，图中相应点的移动分别是()AA点上移，B点左移，M值增加BA点不移，B点左移，M值不变CA点上移，B点右移，M值
13、下降DA点下移，B点不移，M值增加【答案】A【解析】据图分析可知，图中A、B、M三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和最大净光合速率。据题意，由于光合作用最适温度为25 ，细胞呼吸最适温度为30 ，当温度由30 降到25 时，细胞呼吸强度降低，A点上移；光合作用强度增大，故M值增大；B点表示光合作用强度细胞呼吸强度，在25 时细胞呼吸作用强度降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度以使光合作用强度减弱，即B点左移。综上所述，A正确，B、C、D错误。12下图为不同种植物的光补偿点和光饱和点的相对值(其他环境条件适宜)，下列叙述正确的是()A植物
14、在光补偿点时，叶肉细胞不释放氧气B突然遮光处理后，植物叶肉细胞中C3生成量减少C适当提高温度可以提高植物的光饱和点D最适宜在树林下套种的是植物【答案】B【解析】植物在光补偿点时，整株植物光合速率等于呼吸速率，但其叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，向细胞外释放氧气，A错误；突然遮光处理，植物光合作用减弱，C3的生成量减少，B正确；本实验数据是在适宜温度条件下测得的，升高温度不利于光合作用，故光饱和点应下降，C错误；树林下光照强度较低，植物光补偿点低，利用较低光照强度就可正常生长，D错误。13研究者对黑藻的光合作用进行了大量研究。图1是根据相关实验绘制的曲线，图2为黑藻叶绿体结构和功能示意图。请分析回
15、答问题：(1)科研小组将黑藻浸在加有适宜培养液的大试管中(室温20 )，以灯为光源，通过移动灯，改变光源与大试管间的距离，观测黑藻放出气泡的情况，结果如图1中曲线x所示。该实验研究的自变量是_，因变量是_。(2)该小组在室温10 和30 时分别进行了实验，结果如曲线y和曲线z。在AC段时(不包括A、C点)，限制光合作用的因素是_。(3)若将光源由远及近向大试管移动，则在光源与大试管间的距离由90 cm逐渐变为45 cm的过程中，图2中反应中的两个化学反应过程快慢的先后顺序是_，因此导致A点的C3含量_(填“大于”“小于”或“等于”)B点。(4)研究者分离出黑藻中的叶绿体(图2)在适宜条件下培养
16、，由结构转移至结构中的物质主要包括_。(5)在实验过程中，用HO培养黑藻，发现实验者体内细胞中的有机物出现了18O元素，分析可能的转化途径是_。【答案】(1)光源与大试管间的距离(或光照强度)单位时间内氧气(或气泡)的释放量(2)温度和光照强度(3)先是C3的还原，然后是CO2的固定小于(4)ADP、Pi和NADP(或ADP和NADP)(5)HO先参与光合作用生成18O2，被实验者吸入体内，参与有氧呼吸第三阶段生成HO，HO再参与细胞内有机物的水解(如肝糖原水解为葡萄糖)，使得实验者体内细胞中的有机物出现了18O元素【解析】(1)本实验研究光照强度对光合速率影响，所以自变量是不同的光照强度，而
17、光照强度通过改变光源与大试管间的距离来实现。因变量是黑藻放出的气泡，而光合作用吸收二氧化碳、释放氧气，所以因变量是单位时间内氧气的释放量(气泡的产生速率)。(2)室温10 和30 时分别进行了实验，结果如曲线y和曲线z，说明随温度升高，光合速率增大，说明限制因素是温度，而在AC段，随光照强度减弱，光合速率减弱，所以AC段限制光合作用的因素有光照强度和温度。(3)若将光源由远及近向大试管移动，当距离由90 cm逐渐变为45 cm的过程中，光照强度增强，则光反应加快，提供更多的ATP和H，从而使C3还原加快，而C3还原加快，促进了CO2的固定。A点光照强度大于B点，则C3还原更快，C3含量小于B点
18、。(4)研究者分离出黑藻中的叶绿体在适宜条件下培养，是叶绿体基粒的类囊体薄膜，进行光反应，叶绿体基质进行暗反应，光反应为暗反应提供ATP和H，而暗反应消耗后生成的ADP、Pi和NADP会再运输到类囊体薄膜进行光反应。(5)用HO培养黑藻，发现实验者体内细胞的有机物出现了18O元素，原因是HO先参与光合作用生成18O2，被实验者吸入体内，参与有氧呼吸第三阶段生成HO，HO再参与细胞内有机物的水解(如肝糖原水解为葡萄糖)，使得实验者体内细胞中的有机物出现了18O元素。C组压轴培优练14(2021年河南开学联考)对某植物先后进行停止供水和恢复供水两种条件的处理后，气孔开度及光合速率的变化情况如图所示
19、。据图回答下列问题：(1)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因可能是缺水导致_，这种变化会引起_，使光反应速率降低；同时，缺水导致气孔开度降低，使得_，影响了光合作用的暗反应。(2)水在植物体内有很多功能，对光合作用有多种影响。水是_反应的原料，又是光合产物在植物体内_的主要介质，因此光合速率的变化与水的这两方面作用也存在关联。(3)光饱和点是指光合速率达到最大时的最低光照强度。在其他条件相同且适宜时，图中A点与B点相比，光饱和点较低的是_点，判断理由是_。【答案】(1)叶绿素合成受阻或分解加快(类胡萝卜素含量相对增加或叶绿素变少)叶绿素吸收、传递和转化的光能减少二氧化碳供应不足(2)光运输(3
20、)B气孔开度小，吸收的二氧化碳少，达到最大光合速率需要的光照强度低【解析】(1)停止供水，导致叶片细胞内水分减少，叶绿素合成速率变慢，叶绿素被分解，类胡萝卜素含量相对增加，因此呈现黄色，而叶绿素具有吸收、传递和转化光能的作用，因此，叶绿素的分解可引起叶绿素吸收、传递和转化光能减少，影响光反应；蒸腾作用、二氧化碳的吸收和释放、氧气的吸收和释放，都是通过气孔完成的，缺水导致气孔开度降低，使得二氧化碳的吸收受阻，影响光合作用的暗反应，从而使光合速率降低。(2)水是光反应的原料，又是细胞内及细胞间物质运输的介质，因此，缺水一定程度上会通过这两方面影响光合速率。(3)由图可知，B点时叶片缺水，气孔开度值
21、小，叶片对二氧化碳的吸收量少，达到最大光合速率需要的光照强度低，即光饱和点低。15某植物上有白斑和绿色两种叶片。在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程，如图1所示，甲、乙中的叶片生长状况相同，丙、丁中的叶片生长状况相同，丙进行遮光处理，给丁提供一定浓度的14CO2。请回答下列相关问题：(1)要利用该植物做叶绿体中色素的提取和分离实验，选择图1中_(填“甲”或“丁”)装置中的叶片比较合适，一般常用的提取色素的试剂是_。(2)在相同且适宜的条件下，分别对甲、乙两装置中的叶片进行实验后，用碘蒸汽处理叶片，结果只有乙装置内叶片上编号的部位变成蓝色，此实验说明_ _。(3)图2是在适宜的光照条件下，改变
22、通入14CO2的浓度测定的叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物的变化情况的实验结果。图2中曲线a、b、c分别表示_的含量变化。若在1% CO2浓度条件下，某一时刻突然增加光照，则短时间内曲线b表示的物质在细胞中的变化情况是_，产生这种变化的原因是_。图2中在05 min内，曲线a、b中的14C量保持不变，形成的两曲线平行的原因是_。【答案】(1)丁无水乙醇(2)叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体(合理即可)(3)C3、C5、葡萄糖增加光照强度增加，光反应产生的H和ATP增多，C3还原速率增加，C5再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变(合理即可)光反应阶段和暗反应阶段速率
23、保持动态平衡【解析】(1)提取分离叶绿体中的色素应选择四种色素都含有且色素含量比较高的叶片，因此应选择丁装置中的叶片，一般选用无水乙醇来提取绿叶中的色素。(2)甲装置中有NaOH溶液，因此该装置中的CO2被NaOH溶液吸收，植物不能进行光合作用，而乙装置中，编号的部位为叶子白斑部分，该部位无叶绿体，编号的部位为叶子绿色部分，该部位有叶绿体，且不对乙装置进行遮光处理，而在编号的部位能检测到光合作用的产物淀粉，故该实验说明叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体。(3)由图可知，在适宜的光照条件下，CO2浓度先降低后升高，由于二氧化碳浓度降低，暗反应固定二氧化碳的速率降低，所以C3的含量会下降，而C5消耗量降低，故C5的含量会升高；由于光合作用一直进行，故其葡萄糖含量应一直增加，则曲线a表示的是C3的含量变化，曲线b表示的是C5的含量变化，曲线c表示的是葡萄糖的含量变化。突然增加光照强度，光反应产生的H和ATP的量增加，C3的还原速率增加，C5的再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变，则短时间内叶肉细胞中C5的含量上升。由图2中可看出，在05 min内，曲线a、b中的14C量保持不变，形成两曲线平行的原因是光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡。
