第3单元 第9讲 光合作用与能量转化（word练习）-【导学教程】2025年生物新编高考大一轮总复习（人教版 多选）

一、单项选择题 1．(2023·济宁模拟)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A．胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收 C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用 D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的 解析：选C　胡萝卜素和叶黄素属于类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，A正确；构成叶绿素的镁属于矿物质元素，故可以由植物的根从土壤中吸收，B正确；通常，红外光和紫外光不可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用，C错误；因为叶绿素的合成需要光，故黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的，D正确。 2．(2023·辽宁模拟)羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是(　　) A．色素1在层析液中的溶解度最大 B．色素1、2、3、4难溶于蒸馏水 C．色素5可能存在于植物的液泡中 D．缺Mg会影响色素1和2的含量 解析：选D　根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明其在层析液中的溶解度最大，A正确；根据在蒸馏水中的层析结果说明色素1、2、3、4难溶于蒸馏水，因此在滤纸上不进行扩散，B正确；根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，C正确；1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，因此它们依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b；Mg只参与构成叶绿素，故缺Mg会影响色素3和4的含量，D错误。 3．(2023·金华三模)右图是某阳生植物某细胞器的电镜照片，相关叙述正确的是(　　) A．适当遮阴后，结构③的数量和膜面积会急剧减少 B．结构②中含核糖体，能翻译出与光合作用有关的酶 C．结构③上分布着吸收、传递、转换光能的水溶性色素 D．结构①有两层生物膜，内膜向内折叠有利于光合作用进行 解析：选B　根据图示分析，此结构是叶绿体的显微结构图，①是叶绿体膜，②是叶绿体基质，③是类囊体。适当遮阴后，为了吸收更多的光能，结构③类囊体的数量和膜面积会增加，A错误；结构②叶绿体基质中含有核糖体，可进行翻译过程，合成与光合作用有关的酶，B正确；结构③类囊体上分布着吸收、传递、转换光能的色素，色素是脂溶性的，C错误；叶绿体含有两层膜，但内膜不会折叠，D错误。 4．(2023·长沙模拟)当同时给予植物红光和远红光照射时，光合作用的效率大于分开给光的效率，这一现象称为双光增益效应，如图1所示；出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，其作用机理如图2所示。以下相关说法正确的是(　　) 图1 图2 A．光系统Ⅰ位于叶绿体类囊体，光系统Ⅱ位于叶绿体基质 B．双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的 C．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ通过电子传递链串联起来，最终提高了光能的利用率 D．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化H2O，从而生成O2 解析：选C　绿色植物进行光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，故两个光系统位于类囊体薄膜上，A错误；单位时间内光合色素对光能的吸收量取决于光照强度、光合色素的量等，由题图可知，双光增益现象得益于PSⅠ和PSⅡ之间形成电子传递链，相互促进，最终提高了光能的利用率，B错误，C正确；由题图可知，只有光系统Ⅱ可以氧化H2O，D错误。 5．(2024·潍坊一模)高等植物细胞中RuBP羧化酶(R酶)仅存在于叶绿体中，可催化CO2与RuBP结合生成2分子C3。R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成，相关基因分别位于叶绿体、细胞核中。蓝细菌的R酶活性高于高等植物，现将蓝细菌的S、L基因转入某去除L基因的高等植物叶绿体中，植株能够存活并生长，检测发现该植株中R酶活性高于普通植株。下列说法错误的是(　　) A．影响暗反应的内部因素有R酶活性、RuBP含量等 B．高等植物的L亚基与S亚基在叶绿体中组装成R酶 C．转基因植株中R酶都是由蓝细菌的S、L亚基组装而成 D．蓝细菌R酶可在高等植物中合成体现了生物界的统一性 解析：选C　据题意可知，R酶可催化CO2与RuBP结合生成C3，因此影响暗反应的内部因素有R酶活性、RuBP含量等，A正确；R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成，高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S小亚基蛋白由细胞核基因编码并在细胞质基质中由核糖体合成后进入叶绿体，由于R酶催化CO2的固定反应，因此在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶，B正确；由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝细菌的组装而成”的推测，因为转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶由蓝细菌的L蛋白和甲植株的S蛋白组成，C错误；蓝细菌R酶可在高等植物中合成体现了所有生物共用一套遗传密码，体现了生物界的统一性，D正确。 6．(2023·长沙模拟)光合作用暗反应过程中，CO2与RuBP在酶Rubisco的催化下生成3­磷酸甘油酸(PGA)。但是当O2浓度较高时，O2与CO2竞争性结合RuBP，O2与RuBP反应后生成二磷酸乙醇酸(PG)，最终释放CO2，该过程称为光呼吸(其过程如下图所示)。正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后，CO2释放量突然增加，称为“二氧化碳的猝发”。下列说法正确的是(　　) A．光呼吸现象的发生取决于CO2和O2浓度的比例 B．光照过强导致气孔关闭，若植物呼吸强度不变，则CO2的产生量减少 C．若突然停止光照，PG的生成量会减少 D．O2与RuBP反应的过程必须在光下进行 解析：选A　由题干信息知，光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco是具有催化羧化反应和加氧反应两种功能的酶，其催化方向取决于CO2和O2浓度的比例，A正确；光照过强导致气孔关闭，O2与RuBP反应后释放CO2，若此时植物呼吸强度不变，则CO2的产生量增多，B错误；正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后，CO2释放量突然增加，留在细胞间隙的CO2浓度降低，O2结合RuBP的概率增加，故二磷酸乙醇酸(PG)的生成量增加，C错误；O2与RuBP反应发生在光合作用暗反应过程中，在无光的条件下也能进行，D错误。 7．(2024·菏泽一模)生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述，错误的是(　　) A．“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的不同 B．“光合作用的探究历程”中的实验主要是定性分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等 C．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件 D．“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用O2释放量作为观测指标 解析：选A　探究光照强度对光合作用的影响，自变量应该是光照强度，即定量分析不同光照强度下光合作用速率的不同，A错误；光合作用的探究历程，目的就是确定光合作用这一未知的生理过程的条件、原料、产物、场所等，属于定性分析，B正确；探究光合作用的最适温度，需要先做预实验，也就是先设计一组梯度比较大的温度梯度进行实验，属于定量分析，C正确；探究环境因素对光合作用的影响，自变量是不同的环境因素(光照强度、光质、CO2浓度、温度等)，但因变量都是光合作用速率，而O2释放量是净光合速率，可以代表特定条件下光合速率的大小，D正确。 8．在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机盐对植物生长发育的影响，科研小组进行了不同的盐浓度对植物最大光合速率和呼吸速率影响的实验，结果见下表。下列有关实验结果的分析，正确的是(　　) 盐浓度/ (mmol·L－1) 最大光合速率/(μmmol CO2·m2·s－1) 呼吸速率/(μmmol CO2·m2·s－1) 0(对照) 31.65 1.44 100(低盐) 36.59 1.37 500(中盐) 31.75 1.59 900(高盐) 14.45 2.63 A.对照组的植物应该培养在蒸馏水中 B．植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸作用产生的CO2量来测定 C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多 D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降 解析：选D　对照组培养液除了要含蒸馏水外，还需要添加其他的生命活动所必需的无机盐，A错误；植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不是只是测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误；高盐条件下，植物的最大光合速率下降，可能是因为外界溶液的浓度过高，使植物细胞失水，从而使气孔关闭，CO2吸收减少，D正确。 二、不定项选择题 9．(2024·聊城一模)光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应。如图为某高等植物细胞光合作用过程示意图，a、b、c、d、e、f分别表示光合作用不同阶段中的物质。下列相关叙述正确的是(　　) A．图中的膜结构为叶绿体的内膜，膜上分布有吸收光能的四种色素 B．物质b顺浓度梯度跨膜运输，并供给ADP和Pi反应合成ATP所需的能量 C．d→f为暗反应中C3的还原过程，物质c为该过程的进行提供的物质是氢 D．若将图中的光照撤离，则短时间内d、e的含量将增加，f的含量将降低 解析：选BC　由图示信息可知，图中为光合作用过程，所以膜结构为叶绿体的类囊体薄膜，膜上分布有吸收光能的四种色素，A错误；物质b为H＋，其顺浓度梯度跨膜运输，供给ADP和Pi反应合成ATP所需的能量，B正确；d→f为暗反应中C3的还原过程，物质c(NADPH)为该过程的进行提供的物质是氢，C正确；若将图中的光照撤离，则短时间内光反应停止，使d→f过程减慢，而e→d过程继续进行，所以d的含量将增加，e、f的含量将减少，D错误。 10．(2023·济南期中)将某品种海水稻分为两组，对照组用完全培养液培养，实验组用含较高浓度 NaCl的完全培养液培养两周后，在晴朗天气下测定净光合速率及胞间 CO2浓度的日变化，结果如图。下列叙述错误的是(　　) A．可用无水乙醇来提取和分离海水稻叶肉细胞中的色素 B．该实验的自变量为 NaCl 溶液的浓度 C．在不同时刻，高盐条件下水稻的总光合速率均低于正常状态下水稻的总光合速率 D．10：00—12：00 时，对照组水稻光合速率下降的主要原因不是气孔开放程度下降 解析：选ABC　可用无水乙醇提取海水稻叶肉细胞中的色素且用层析液分离海水稻叶肉细胞中的色素，A 错误；由题图可知，该实验的自变量是 NaCl 溶液的浓度和时间，B 错误；总光合速率 ＝净光合速率＋呼吸速率，题中只给了净光合速率，因此无法判断高盐条件下水稻的总光合速率和正常状态下水稻的总光合速率的大小，C 错误；10：00—12：00 时对照组水稻的净光合速率下降，但该时间段对照组水稻胞间CO2浓度升高，故该时间段，对照组水稻光合速率下降的主要原因不是气孔开放程度下降，D正确。 三、非选择题 11．(2023·滨州二模)土壤中的氮元素主要以铵态氮(NH)和硝态氮(NH)形式存在。氮元素含量及形态对济麦229幼苗光合作用的影响如图表所示。在希尔反应活性测定时将叶绿体加入含氧化剂DCIP的溶液中并照光，溶液中的DCIP被还原并发生颜色变化。 组别 希尔反应活性/ (μmol·mg－1·h－1) 胞间CO2浓度/ (μmol·mol－1) 净光合速率 (μmol·m－2·s－1) 低氮 140.11 75 9 中氮 160.23 125 15 高氮 180.31 80 14.9 (1)希尔反应模拟了光合作用过程中________阶段的部分变化过程，氧化剂DCIP相当于该阶段中________(填写物质)的作用。 (2)组成类囊体薄膜的含氮有机物主要包括________(填两种)，氮元素也是光反应产物________的组成成分。 (3)据表中数据分析，氮元素含量对济麦229幼苗叶片净光合速率的影响是________，在高氮情况下，限制光合速率持续升高的因素是________。 (4)据图分析，济麦229幼苗光合能力最强的氮素配比是________，理由是________。 解析　(1)希尔反应指的是在氧化剂存在的情况下，即使不提供CO2，离体的叶绿体在光下也可以分解水，放出氧气，模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化；氧化型DCIP在希尔反应中的作用，相当于NADP＋在该阶段的作用。(2)构成细胞膜的成分有磷脂、蛋白质和糖类，推理组成叶绿体类囊体薄膜的含氮有机物有磷脂(含C、H、O、N、P元素)和蛋白质(含C、H、O、N元素，有的还要有S元素)；氮元素也是光反应产物ATP(C、H、O、N、P)和NADPH(C、H、O、N、P)。(3)分析图表数据可知，氮元素含量对济麦229幼苗叶片净光合速率的影响是：在一定范围内氮元素可显著提高济麦229幼苗的净光合速率，高氮相对于中氮提高作用不显著，据表可知，与中氮环境相比，在高氮情况下，限制光合速率持续升高的因素是胞间CO2浓度。(4)据图可知，在NH∶NO＝1∶1时，最有利于叶绿素含量、叶绿体蛋白含量、叶面积的提高。 答案　(1)光反应　NADP＋　(2)磷脂和蛋白质　ATP和NADPH (3)在一定范围内氮元素可显著提高济麦229幼苗的净光合速率，高氮相对于中氮提高作用不显著(但中氮与高氮的作用无显著差异)　胞间CO2浓度(CO2浓度)　(4)NH∶NO＝1∶1　该种氮元素的配比有利于叶绿素含量、叶绿体蛋白含量、叶面积的提高 12．(2024·青岛调研)近年来，具有强氧化性的臭氧(O3)已成为主要的空气污染物之一，而褪黑素(MT)作为抗氧化物质，在植物遭受非生物胁迫时具有保护作用。某实验小组以一年生盆栽葡萄苗为材料，在O3胁迫下，研究了MT 对葡萄叶片光合作用、光呼吸的影响(相关指标的检测结果如下表)。光呼吸被认为是种光保护机制，光照过强或O2与CO2的比值过高，光呼吸会加强。光呼吸现象存在的根本原因是Rubisco催化 CO2固定的同时还能催化 C5与 O2结合，释放 CO2。 处理 光呼吸速率/ (μmol·m－2·s－1) 光合速率/ (μmol·m－2·s－1) Rubisco活性/ (U·L－1) Je(PCR)/ (μmol·m－2·s－1) Je(PCO)/ (μmol·m－2·s－1) 对照组 5.5 16.03 160 360 120 实验组1 1.2 4.37 130 150 30 实验组2 2.2 9.00 150 210 50 注：O3胁迫可采用O3熏蒸的方式处理，MT 处理可采用 MT 溶液浇灌的方式处理。Je(PCR)是指用于暗反应(碳同化)的光合电子流速，Je(PCO)是指用于光呼吸的电子流速。 (1)光呼吸与光合作用过程中都利用________为原料，但光合作用通过________(填生理过程)反应实现了该物质的再生，而光呼吸将该物质氧化分解并最终产生 CO2。 (2)上述实验证明 MT 处理能缓解O3胁迫对叶片光合速率的影响，据此判断实验组1和实验组2的处理分别是__________________________________________________________。 (3)实验结果表明，MT处理后Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，说明 MT 的作用机理可能是______________________________________________________________________________。 (4)推测MT处理能诱导光呼吸增强的意义是______________________________________ __________________________________________________________________________。 解析　(1)据题干信息可知，光呼吸过程中Rubisco催化C5与 O2结合，释放CO2；在光合作用过程中，Rubisco 催化CO2与 C5结合生成 C3，因此光呼吸与光合作用过程中都利用C5为原料。在光合作用的暗反应阶段，C3接受ATP和NADPH的能量，并且被 NADPH 还原。(2)据表中数据可知，对照组的光合速率>实验组 2 的光合速率>实验组 1的光合速率，又知 MT处理能缓解 O3胁迫对葡萄叶片光合速率的影响，据此可推断实验组 1的处理是用 O3熏蒸，实验组2的处理是用O3熏蒸后采用 MT 溶液浇灌。(3)由题表可知，对照组的Je(PCR)>实验组2的Je(PCR)>实验组1的Je(PCR)，对照组的Je(PCO)>实验组2的Je(PCO)>实验组1的Je(PCO)，而 Rubisco催化 CO2固定的同时，还能催化 C5与O2结合，释放 CO2，再结合题中信息 MT处理后Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，可知MT 的作用机理可能是提高 Rubisco 活性。(4)据题干信息，光呼吸被认为是一种光保护机制，光照过强时，光呼吸会增强，从这一角度分析MT处理后诱导光呼吸增强可以消耗光合作用产生的过剩NADPH和ATP，防止它们积累影响植物代谢；从题干信息可知，O2与CO2的比值过高时，光呼吸也会增强，从此角度分析，当外界 CO2浓度较低或气孔关闭时，MT 处理后诱导光呼吸增强，光呼吸释放的 CO2能被 C3途径再利用，以维持暗反应的进行。 答案　(1)五碳化合物(C5)　 C3的还原　(2)用O3熏蒸处理和用O3熏蒸处理后采用 MT 溶液浇灌处理　(3)MT 能提高 Rubisco 活性　 (4)可以消耗光合作用产生的过剩 NADPH 和 ATP，以防止它们积累影响植物代谢；当外界 CO2浓度低或叶片气孔关闭时，光呼吸释放的 CO2能被 C3途径再利用，以维持暗反应进行 学科网（北京）股份有限公司 $$