高中生物一輪復習專題訓練第9講光合作用與能量轉換(Ⅰ)1．下列關于葉綠體的敘述，正確的是()A．葉綠體的外膜、內膜極大地擴展了受光面積B．葉綠體基質中NADP＋能形成NADPHC．類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光D．類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原解析：葉綠體擴大受光面積的不是外膜和內膜而是類囊體薄膜，A項錯誤；NADP＋形成NADPH的場所是基粒，B項錯誤；類囊體薄膜上的葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收藍紫光，C項正確；催化CO2的固定和還原的酶位于葉綠體的基質中，D項錯誤。答案：C2．2,6-二氯酚靛酚是一種藍色染料，能被還原劑還原成無色。從葉綠體中分離出類囊體，置于2,6-二氯酚靛酚溶液中，對其進行光照，發(fā)現(xiàn)溶液變成無色，并有O2釋放。此實驗證明()A．光合作用在類囊體上進行B．光合作用產(chǎn)物O2中的氧元素來自CO2C．光反應能產(chǎn)生還原劑和O2D．光合作用與葉綠體基質無關解析：光反應的場所是類囊體薄膜，但不能說明光合作用的場所是類囊體，A錯誤；根據(jù)題中信息無法判斷光合作用產(chǎn)物O2中的氧元素的來源，B錯誤；由題意，將類囊體置于2,6-二氯酚靛酚溶液中，對其進行光照，發(fā)現(xiàn)溶液變成無色，并有O2釋放可知，光反應能產(chǎn)生還原劑和O2，C正確；本實驗中沒有對照實驗，得不出光合作用和葉綠體基質的關系，D錯誤。答案：C3．下列有關葉綠體結構和功能的敘述，正確的是()A．研究植物葉綠體中所含色素的種類可用同位素標記法B．葉綠體的類囊體薄膜上的磷脂分子可吸收、傳遞和轉化光能C．葉綠體的類囊體薄膜上能發(fā)生NADP＋轉化為NADPH的過程D．葉綠體內CO2中C元素的轉移途徑是CO2→C5→(CH2O)解析：研究植物葉綠體中所含色素的種類可用紙層析法，A錯誤；葉綠體的類囊體薄膜上分布的光合色素分子可吸收、傳遞和轉化光能，B錯誤；葉綠體的類囊體薄膜上能進行光反應，可發(fā)生NADP＋轉化為NADPH的過程，C正確；光合作用的暗反應中CO2中C元素的轉移途徑是CO2→C3→(CH2O)，D錯誤。答案：C4．科學家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時間的光照后檢測放射性物質的分布情況，結果如下表所示。實驗組別光照時間(s)放射性物質分布12大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)220多種磷酸化糖類360除上述多種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機酸等根據(jù)上述實驗結果分析，下列敘述錯誤的是()A．本實驗利用小球藻研究的是光合作用的暗反應階段B．每組實驗照光后需對小球藻進行處理使酶失活，才能測定放射性物質分布C．CO2進入葉綠體后，最初形成的主要物質是多種磷酸化糖類D．實驗結果說明光合作用產(chǎn)生的有機物還包括氨基酸、有機酸等解析：提取表格中的關鍵詞“三碳化合物”“磷酸化糖類”“氨基酸、有機酸等”，據(jù)此推測本實驗研究的是光合作用的暗反應階段，A正確；由于某一反應的產(chǎn)物同時是下一個反應的反應物，要想準確測定放射性物質的分布，必須阻斷后續(xù)的反應，B正確；CO2進入葉綠體后，最初形成的產(chǎn)物應該是三碳化合物，C錯誤；第三組實驗中放射性物質分布在氨基酸、有機酸等物質中表明光合作用產(chǎn)物中不僅有糖類，還有其他物質，D正確。答案：C5．研究者使用同位素18O標記水和碳酸氫鈉中的部分氧原子，加入三組小球藻培養(yǎng)液中，記錄反應起始時水和碳酸氫鈉中18O的比例，光照一段時間后，分別檢測小球藻釋放的氧氣中18O的比例，實驗結果如下表所示。下列相關敘述不正確的是()組別起始時水中18O的比例(%)起始時HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例(%)釋放的O2中18O的比例(%)10.850.410.8420.850.550.8530.850.610.85A.18O2是在小球藻葉綠體的類囊體薄膜上生成的B．HCOeq\o\al(－,3)可為小球藻的光合作用提供碳元素C．HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例不同導致放氧速率不同D．釋放的O2中18O的比例與水中的相近，推測O2中的氧原子來自水解析：光合作用光反應階段，水在光下分解釋放氧氣，該過程在葉綠體的類囊體薄膜上進行，A正確；碳酸氫鈉釋放CO2，為光合作用提供碳元素，B正確；釋放的O2中18O的比例與起始水中18O比例一致，與HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例不同，推知O2中的氧原子來自水，放氧速率與HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例不同無關，C錯誤，D正確。答案：C6．(2022·河北唐山模擬)如圖表示某生物膜結構及其上發(fā)生的部分生理過程，下列敘述正確的是()A．題圖所示膜結構為葉綠體內膜B．a(chǎn)側為葉綠體基質，其中含有少量DNAC．甲表示色素，在層析液中溶解度最高的是葉綠素aD．題圖所示過程為光反應，該過程不需要酶的催化解析：圖示過程需要吸收光能，且發(fā)生H2O→O2，同時生成ATP，由此可判斷圖示過程表示光合作用的光反應階段，其場所為葉綠體類囊體薄膜。光反應發(fā)生在類囊體薄膜上，葉綠體內膜不是光反應的場所，A項錯誤。光反應過程中，所需光能來自色素吸收的外界太陽光，由此可判斷a側為葉綠體基質、b側為類囊體腔，葉綠體基質中含有少量DNA，B項正確。葉綠體類囊體薄膜上有與光合作用有關的色素，其中胡蘿卜素在層析液中溶解度最高，C項錯誤。圖示表示光反應過程，該過程中色素吸收光能不需要酶，但ATP的合成需要ATP合成酶參與，D項錯誤。答案：B7．某小組將葉綠體破壞后，將離心得到的類囊體懸浮液和葉綠體基質分別放入4支試管中，給予試管①②光照，將試管③④置于黑暗條件下，實驗如圖所示。下列有關敘述錯誤的是()A．試管①②對照能說明光反應發(fā)生在類囊體上B．試管③④對照能說明暗反應的場所是葉綠體基質C．4支試管中只有試管①能產(chǎn)生氧氣D．若向④加入①的懸浮液，通入CO2后有有機物合成解析：試管①②的變量為葉綠體的不同部位，其中①可以發(fā)生光反應，②不能發(fā)生，故兩者對照能說明光反應發(fā)生在類囊體上，A正確；③④中均無法進行暗反應過程，故試管③④對照無法說明暗反應的場所是葉綠體基質，B錯誤；4支試管中只有①可以發(fā)生光反應，釋放氧氣，其余3支試管無法進行光合作用，C正確；①可進行光反應，產(chǎn)物有NADPH和ATP，故若向④加入①的懸浮液，通入CO2后可進行暗反應過程，故有有機物的合成，D正確。答案：B8．某同學用無水乙醇分別提取正常光源和強光源下生長的幼苗的葉綠體色素，并用層析液進行層析。如圖為層析的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述錯誤的是()A．若濾液細線觸及層析液，則可以縮短得到四條色素帶的時間B．Ⅲ、Ⅳ色素條帶間距小，說明兩種色素的溶解度差異小C．四種色素在層析液中的溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>ⅣD．與強光照相比，正常光照下的幼苗綠色比較深解析：濾液細線觸及層析液，會導致色素溶解在層析液中，將不能獲得色素帶，A錯誤；Ⅲ、Ⅳ色素條帶間距小，說明兩種色素的溶解度差異較小，在濾紙條上的擴散速度相近，B正確；色素在濾紙條上離點樣線越遠，其在層析液中的溶解度越大，C正確；分析兩個濾紙條上的色素帶可知，與強光照相比，正常光照下Ⅲ(葉綠素a)的含量較大，則正常光照下的幼苗綠色比較深，D正確。答案：A9．如圖為桑葉光合速率隨土壤水分減少的日變化曲線圖，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為降雨后第2、8、15天測得的數(shù)據(jù)。若光照強度的日變化相同，則據(jù)圖判斷不正確的是()A．在水分充足時桑葉沒有出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象B．曲線Ⅱ雙峰形成與光照強度的變化有關C．導致曲線Ⅲ日變化的主要因素是土壤含水量D．適時進行灌溉可以緩解桑葉“光合午休”程度解析：曲線Ⅰ為降雨后第2天(水分充足)測得的數(shù)據(jù)，曲線Ⅰ沒有出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，A正確；曲線Ⅱ和曲線Ⅲ分別是降雨后第8天和第15天測得的數(shù)據(jù)，此時土壤含水量減少，并都出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，即中午溫度高，為降低蒸騰作用，氣孔關閉，導致這種曲線變化的主要因素是光照強度，而導致曲線Ⅲ光合速率低的主要因素是土壤含水量，B正確，C錯誤；根據(jù)曲線Ⅰ可知，適時進行灌溉可以緩解桑葉“光合午休”程度，D正確。答案：C10．(多選)如圖為綠色植物光合作用過程示意圖(圖中a～g為物質，①～⑥為反應過程，物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示)。下列有關敘述正確的是()A．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解B．c為ATP，f為NADPHC．將b物質用18O標記，最終在(CH2O)中能檢測到放射性D．圖中a物質主要吸收紅光和藍紫光，綠色植物能利用它將光能轉換成化學能解析：根據(jù)光合作用過程中的物質變化可以確定圖中①表示水分的吸收，②表示ATP的合成，③表示水的光解，④表示二氧化碳的固定，⑤表示三碳化合物的還原，⑥表示糖類的生成，A正確；圖中物質a為色素、b為氧氣、c為ATP、d為ADP、e為NADPH、f為NADP＋、g為二氧化碳，B錯誤；用18O標記氧氣，18O參與有氧呼吸生成Heq\o\al(18,2)O。Heq\o\al(18,2)O參與有氧呼吸的第二階段，與丙酮酸反應生成C18O2。C18O2參與光合作用的暗反應過程生成(CHeq\o\al(18,2)O)，C正確；a物質表示色素，葉綠體中的色素具有吸收、傳遞、轉化光能的作用。綠色植物能利用它將光能轉換成化學能儲存在活躍的ATP中，D正確。答案：ACD11．(多選)植物葉肉細胞的部分代謝過程如圖所示。下列敘述正確的是()A．NADP＋在光反應過程與電子和質子結合，形成還原型的NADPHB．突然停止供應CO2，葉綠體內NADPH和ATP含量增加C．類囊體膜上的類胡蘿卜素能吸收紅光和藍紫光用于光合作用D．圖中H＋通過主動運輸從類囊體膜內運到膜外解析：類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，不吸收紅光，C錯誤；由圖可知，H＋從類囊體膜內運到膜外是順濃度梯度，故為協(xié)助擴散，D錯誤。答案：AB12．(多選)如圖為光合作用暗反應的產(chǎn)物磷酸丙糖的代謝途徑，研究表明，磷酸丙糖轉移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足時，TPT活性降低。下列有關敘述正確的是()A．Pi輸入葉綠體減少時，磷酸丙糖從葉綠體輸出減少B．暗反應中磷酸丙糖的合成需要消耗光反應產(chǎn)生的ATPC．葉肉細胞的光合產(chǎn)物主要是以蔗糖形式運出細胞的D．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可通過增加CO2來提高作物中蔗糖的含量解析：根據(jù)題意可知，CO2充足時，TPT活性降低，則磷酸丙糖運出葉綠體合成蔗糖的過程會受到影響，作物中淀粉含量會上升，而蔗糖含量下降，D錯誤。答案：ABC13．(2022·廣東深圳統(tǒng)考)為了探明臭柏幼苗在遮陰處理下的光合特性，通過盆栽實驗，測定了75%遮陰處理下臭柏的葉面積、葉綠素含量等生理指標。實驗結果如下表所示。請分析回答：葉面積(cm2)總葉綠素含量(mg·g－1FW)胞間CO2濃度(μmol·mol－1)凈光合速率(μmol·m－2·s－1)75%遮陰37151.672974.47自然條件28561.4117814.05(1)葉綠素中含量較多的色素是______________。光反應的產(chǎn)物中用于暗反應的有______________。(2)自然條件下胞間CO2濃度更低，推測其原因是_____________________。75%遮陰處理一段時間后，臭柏幼苗產(chǎn)生的有利于提高光能利用率的變化是________________________________。(3)為了進一步研究臭柏光合作用過程中產(chǎn)生O2和利用CO2的部位，有人設計了“葉綠體膜和葉綠體基質”離體實驗。實驗Ⅰ：用酶破壞細胞壁，離心分離葉綠體；實驗Ⅱ：用充分研磨的方法破壞細胞，離心分離生物膜。在適宜光照的條件下，分別檢測兩組實驗裝置是否產(chǎn)生O2和吸收CO2。若兩實驗達到了研究目的，那么填寫各自的實驗結果并分析原因。實驗Ⅰ：______________________________，原因是___________________________________________________________________________________________。實驗Ⅱ：__________________________，原因是___________________________________________________________________________________________________。解析：(1)葉綠素中含量較多的色素是葉綠素a。在光反應階段產(chǎn)生的NADPH和ATP可用于暗反應過程中C3的還原。(2)分析表中數(shù)據(jù)可知，與75%遮陰處理組相比，自然條件下臭柏幼苗胞間CO2濃度更低，這是因為自然條件下光照強度大，凈光合速率高，細胞消耗CO2的速率快。與自然條件相比，在75%遮陰條件下，臭柏幼苗的葉面積增大，總葉綠素含量增加，能夠更充分地利用光能。(3)實驗Ⅰ中得到的是完整的葉綠體，類囊體薄膜和葉綠體基質都得以保留，因此，光合作用能夠正常進行，既有O2的產(chǎn)生，也有CO2的吸收。實驗Ⅱ中葉綠體被破壞，導致葉綠體基質流失，但保留了類囊體薄膜，因此，實驗Ⅱ中能夠產(chǎn)生O2，但不能吸收CO2。答案：(1)葉綠素aNADPH和ATP(2)光照強度大，凈光合速率高，消耗CO2較快總葉綠素含量增加，葉面積增大(3)實驗Ⅰ：既有O2的產(chǎn)生，也有CO2的吸收葉綠體類囊體薄膜完整，葉綠體基質得以保留(補充答案：葉綠體完整，光合作用能正常進行)實驗Ⅱ：能產(chǎn)生O2，但不能吸收CO2葉綠體被破壞，離心分離后得到完整的類囊體薄膜，葉綠體基質流失(補充答案：實驗Ⅱ中有類囊體薄膜，無葉綠體基質，只能進行光反應)14．Rubisco普遍分布于玉米、大豆等植物的葉綠體中，它是光呼吸(細胞在有光、高O2、低CO2情況下發(fā)生的生化反應)中不可缺少的加氧酶，也是卡爾文循環(huán)中固定CO2最關鍵的羧化酶。Rubisco能以五碳化合物(RuBP)為底物，在CO2/O2值高時，使其結合CO2發(fā)生羧化，在CO2/O2值低時，使其結合O2發(fā)生氧化，具體過程如圖所示。(1)玉米、大豆等植物的葉片中消耗O2的場所有________________________________。從能量代謝的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的區(qū)別是________________________________________________________________________。(2)科研人員利用大豆來探究光呼吸抑制劑亞硫酸氫鈉的增產(chǎn)效果。①亞硫酸氫鈉可通過改變二碳化合物(乙醇酸)氧化酶的______________來抑制該酶的活性，從而抑制光呼吸的進行。另外，亞硫酸氫鈉還能促進色素對光能的捕捉，從而促進________的進行。②為探究亞硫酸氫鈉使大豆增產(chǎn)的適宜濃度，一般要先進行預實驗，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③噴施適宜濃度的亞硫酸氫鈉溶液后，大豆單位時間內釋放氧氣的量較噴施前________(填“增多”“減少”或“不變”)，原因是________________________________________________________________________。解析：(1)玉米、大豆等植物通過有氧呼吸消耗氧氣的場所是線粒體內膜，通過光呼吸消耗氧氣的場所是葉綠體基質。由圖可知，光呼吸消耗ATP，故從能量代謝的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的區(qū)別是光呼吸消耗ATP，有氧呼吸產(chǎn)生ATP。(2)①二碳化合物氧化酶在光呼吸中發(fā)揮作用，亞硫酸氫鈉可通過改變二碳化合物氧化酶的空間結構來抑制該酶的活性，從而抑制光呼吸的進行。另外，亞硫酸氫鈉還能促進色素對光能的捕捉，從而通過促進光反應的進行而提高光合作用強度。②預實驗可以為進一步的實驗探究條件；檢驗實驗設計的科學性和可行性；避免盲目開展實驗造成人力、物力、財力的浪費。③噴施適宜濃度的亞硫酸氫鈉溶液后，亞硫酸氫鈉通過抑制乙醇酸氧化酶的活性，進而抑制了光呼吸進行，大豆對光能的利用增加，水的光解加快，故大豆單位時間內釋放氧氣的量較噴施前增多。答案：(1)葉綠體(基質)、線粒體(內膜)光呼吸消耗ATP(能量)，有氧呼吸產(chǎn)生ATP(能量)(2)①空間結構光反應(光合作用)②為進一步的實驗探究條件；檢驗實驗設計的科學性和可行性；避免盲目開展實驗造成人力、物力、財力的浪費③增多光能利用增加，水的光解加快；亞硫酸氫鈉通過抑制乙醇酸氧化酶的活性，進而抑制了光呼吸的進行15．(2022·福建福州質檢)葉綠體中的GAP脫氫酶(以下簡稱為G酶)是光合作用暗反應中唯一能利用NADPH還原C3的酶，因此可用NADPH的氧化速率表示G酶的活性。某學習小組為探究光照對葉綠體中G酶活性的影響，將正常生長的盆栽花生在暗處放置24h后，再給予光照和黑暗處理，并定時剪取葉片測定葉綠體中G酶的活性，結果如圖所示。回答下列問題。(1)從葉肉細胞中分離出葉綠體可采用__________法。G酶分布于葉綠體的________(填“基粒”或“基質”)中。(2)構建體外測定葉綠體中G酶活性的反應體系時，除了需要G酶、緩沖物質與酶保護劑外，下列哪些成分及相關條件也是必需的？________(填序號)。①ATP②NADPH③C3④C5⑤適宜的光照⑥適宜的溫度(3)將花生植株在暗處放置24h后給予光照，葉綠體中NADPH的生成量會增加，原因是______________________________________________________________________________________________________________