专题13 光合作用-2025年高考生物一轮复习考点精讲精练

专题13 光合作用 1.绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理。 (2)实验流程。 (3)实验结果及分析。 结合图示填写表格内容: 色素种类 颜色 胡萝卜素 类胡萝卜素 (含量约占1/4) 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素a 叶绿素 (含量约占3/4) 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 结果分析: ①色素带的条数与色素种类有关,滤纸条上出现四条色素带说明叶绿体中有四种色素。 ②色素带的宽窄与色素含量有关,色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a,最窄的是胡萝卜素,叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ③胡萝卜素溶解度最大,扩散速度最快。 2.捕获光能的色素及色素的吸收光谱 3.叶绿体的结构和功能 (1)叶绿体的结构模式图。 (2)叶绿体的结构与功能。 4.探索光合作用原理的部分实验 科学家 关键设计或现象 实验结论(观点) 恩格 尔曼 在黑暗、无空气的条件下,用极细光束照射水绵,需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射到的部位;把装置放在光下,需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位 O2是叶绿体释放出来的,叶绿体是水绵进行光合作用的场所 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 (水绵)叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气 水在叶绿体中光解、产生O2 鲁宾和 卡门 向植物提供 光合作用释放的氧气全部来自水 阿尔农 在光照下,叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 叶绿体中水的光解过程伴随ATP合成 卡尔文 用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,追踪检测放射性:14CO2→14C3→(14CH2O) 光合产物中的碳来自二氧化碳 5.光合作用的过程 (1)图示模型。 (2)光反应与暗反应的比较。 项目 光反应 暗反应 场所 叶绿体类囊体的薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶 酶、NADPH、ATP 等 　　 物质 变化 ①2H2O O2+4H++4e-; ②NADP++H++2e-NADPH; ③ADP+Pi ATP ①CO2+C5 2C3; ②2C3 (CH2O)+C5 能量 变化 联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi (3)光合作用过程中元素的转移途径。 ①H:3H2ONADPH(C3H2O)。 ②C:14CO2C3(14CH2O)。 ③O:OO2;C18O2C3 (CO)。 6.光合作用的概念及反应式 (1)概念:绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 (2)反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2。  提醒　光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。 7.光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区 别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 1．芜菁花叶病毒（TuMV）严重影响作物的产量和品质。某研究团队以青菜的健康株及接种芜菁花叶病毒（TuMV）的染病株为材料，比较测定了两者的光合作用和呼吸作用相关参数，结果如表所示。下列分析错误的是（    ） 组别 光合速率/（μmolCO2m－2·s－1） 呼吸速率/（μmolCO2m－2·s－1） 气孔导度/（μmolH2O m－2·s－1） 胞间CO2浓度/（μmol·L－1） 叶绿素总量/（mg·dm－2） 青菜对照叶 9.79 2.4 0.26 305.93 6.09 青菜病叶 6.81 2.3 0.16 293.62 4.16 A．青菜病叶叶绿素含量下降会影响光反应，使暗反应产物积累 B．镜检青菜病叶叶肉细胞，可发现叶绿体变少或叶绿体被破坏等现象 C．青菜对照叶和青菜病叶呼吸速率差异不大，说明病毒对细胞线粒体破坏不明显 D．气孔导度大有利于外界CO2进入叶肉组织以增加胞间CO2浓度 2．甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。下列叙述错误的是（    ）    A．甲、乙两种植物中，乙植物更适合在林下种植 B．当种植密度过大时，甲植物净光合速率下降幅度较乙大 C．当光照强度为b时，甲植物光合速率与乙植物光合速率相等 D．当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是甲 3．有氧呼吸第三阶段，电子经细胞色素途径最终传递给分子氧，同时产生水和大量ATP。抗氰呼吸则是另一种途径，其电子直接传递给分子氧，形成的ATP少。研究人员选取了萌发一致的菜豆种子种植于营养土中，在26℃下置于完全黑暗下生长7天。在第8天将其中一部分幼苗置于白炽灯光照下持续照射10h，测定了光照下幼苗的抗氰呼吸速率Valt，以及光照诱导下幼苗叶片叶绿体的O2释放速率和CO2固定速率，结果如图所示。下列分析错误的是（　　）    A．一定时间内光照时长会影响菜豆的抗氰呼吸速率，两者呈正相关 B．抗氰呼吸途径比有氧呼吸产生的ATP少，但产生的热量可能更多 C．实验第8天的菜豆幼苗，其光反应与暗反应强度表现不一致 D．推测光照可诱导抗氰呼吸的发生，该过程依赖于光合作用的进行 4．如图是叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图（①和②是可移动载体，e表示电子）。下列叙述正确的是（    ） A．ATP生成所需的能量直接来源于脂双层两侧H+浓度差，最终来源于光能 B．可移动载体①②和复合物Ⅱ使脂双层两侧的H+浓度差变小 C．图示反应中，电子的最终供体是水，最终受体是NADP+ D．希尔反应中的氧化剂可以是NADP+、铁盐等 5．骨关节炎往往是由于软骨细胞缺乏ATP和NADPH导致合成代谢不足引起的。我国科研人员林贤丰团队以菠菜为原料，获得NTU（纳米类囊体单元），再用软骨细胞膜“封装”后导入软骨细胞（如图），实现利用光合作用改善动物细胞代谢的跨界医疗新模式。据图判断，下列叙述正确的是（    ） A．提取菠菜类囊体用来制备CM-NTU，是因为其上存在光合色素和酶 B．利用软骨细胞膜“封装”NTU，可减少吞噬细胞对它的吞噬 C．将CM-NTU通过膜融合导入软骨细胞，依据的原理是生物膜具选择透过性 D．软骨细胞导入NTU后，给予适宜光照，该细胞的合成代谢会增强 6．高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量（mg/g） 类胡萝卜素含量（mg/g） 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的还原转化为 和 。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是 。 (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为 （答出两点即可）。 7．在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 一、单选题 1．下列关于植物细胞中光合色素的说法，正确的是（　　） A．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上 B．Mg是构成叶绿素所必需的微量元素 C．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色 D．用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散快 2．如图表示利用纸层析法分离新鲜菠菜叶光合色素的示意图。下列相关叙述正确的是（    ） A．①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b B．①和②对应的色素主要吸收蓝紫光和红光 C．实验所用吸水纸的干燥度不影响实验的结果 D．没有及时加入CaCO3会使各色素带都明显变窄 3．某兴趣小组为了探究光照对绿叶中色素合成的影响，将韭菜种子分别置于光照和黑暗条件下培养,使其分别发育成韭菜和韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（    ）    A．缺镁的韭菜在光照条件下培养，也可能会发育成韭黄 B．实验结果说明光照是叶绿素和类胡萝卜素合成的必要条件 C．叶绿素主要吸收蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 D．若研磨时未加SiO2则滤纸条上叶绿素的色素带宽度可能会变宽 4．如图为光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的提取液。下列叙述正确的是（    ） A．在研磨后立即加入CaCO3防止色素被破坏，但CaCO3过量会破坏色素 B．实验操作中用于分离色素的层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C．若菜叶剪碎不够充分，很可能提取不出4种光合作用色素 D．若实验操作没有问题，则该实验结果可说明该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b 5．研究人员对密闭蔬菜大棚中的黄瓜植株进行了一昼夜的光合作用和呼吸作用调查，结果如下图所示，SM、SN、Sm分别表示图中相应图形的面积。下列叙述错误的是（    ） A．E点时密闭大棚中CO2浓度最高，O2浓度最低 B．C点过后光照降低，短时间内叶绿体中C3含量升高 C．B点和D点时黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率 D．一昼夜后，黄瓜植株有机物的增加量可表示为Sm-SM-SN 6．希尔反应是指离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2，同时将加入的氧化剂还原的过程氧化剂2，6—二氯酚靛酚是一种蓝色染料，被还原后变为无色。下列说法正确的是（    ） A．获得离体的叶绿体可用密度梯度离心的方法 B．希尔反应发生的具体场所是叶绿体的基质 C．实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行 D．叶绿体悬浮液加入二氯酚靛酚反应后，溶液由蓝色变无色 7．植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（    ） 组别 光照处理 首次开花时间 茎粗（mm） 花的叶黄素含量（g/kg） 鲜花累计平均产量（） ① 光照8h/黑暗16h 7月4日 9.5 2.3 13000 ② 光照12h/黑暗12h 7月18日 10.6 4.4 21800 ③ 光照16h/黑暗8h 7月26日 11.5 2.4 22500 A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高 B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理 D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 8．某实验小组欲采用PEC-6000模拟水分胁迫处理，研究短时水分胁迫对三个品种水稻叶片光合作用的影响，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是（    ）    A．由实验结果可知，随着水分胁迫程度的加剧，三个品种的净光合速率都下降 B．据实验结果推测，两优培九净光合速率始终大于738，原因是738呼吸速率较高 C．据图1和图2中90～150min内的变化可知净光合速率下降不全是气孔关闭所致 D．150min时，水稻叶肉细胞中NADPH、ATP合成受阻，将直接影响暗反应中CO2的固定 9．与水稻轮作的油菜常常会由于积水导致根系缺氧、光合速率下降，造成减产。对油菜进行淹水处理，测定有关指标并进行相关性分析，结果见下表。下列叙述错误的是（　　） 光合速率 叶绿素含量 气孔导度 胞间CO2浓度 光合速率 1 叶绿素含量 0.86 1 气孔导度 0.99 0.90 1 胞间CO2浓度 -0.99 -0.93 -0.99 1 注：气孔导度表示气孔张开程度。表中数值为相关系数（r），当越接近1，相关越密切。r>0时，两者呈正相关；r<0时，两者呈负相关。 A．淹水时，油菜根部细胞利用丙酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害 B．水稻根部部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，利于植株进行有氧呼吸 C．气孔导度与光合速率呈正相关，气孔导度的增大是由于光合速率上升 D．综合分析表中数据，推测除CO2外还存在其他因素影响油菜光合速率 10．CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌中有特殊的CO2浓缩机制，如图所示。其中光合片层膜上含有与光合作用有关的色素，羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。下列叙述错误的是（　　） A．蓝细菌光合片层膜上含有的色素和绿色植物绿叶中的色素不完全相同 B．蓝细菌的细胞膜和光合片层膜上发生光反应，暗反应则发生在羧化体中 C．CO2不仅可以自由扩散通过光合片层膜，还可以主动运输通过膜 D．蓝细菌的CO2浓缩机制应该与HCO3-转运蛋白和CO2转运蛋白有关 11．气孔是植物表皮上高度特化的细胞，由两个保卫细胞合围而成。保卫细胞通过体积变化来调节气孔运动，这对于植物光合作用和蒸腾作用中的气体和水分交换至关重要。下列叙述错误的是（　　） A．与绿光相比，植物在同等强度红光条件下气孔开度较小 B．盛夏正午时分植物光合作用强度减弱可由部分气孔关闭导致 C．雨天叶片含水过多，保卫细胞吸水膨胀使气孔张开 D．荒漠生物群落中的许多植物为了适应干旱环境，气孔在夜晚打开 12．光合作用的发现经历了多位科学家多年的探索，下列叙述与探索事实不符的是（    ） A．恩格尔曼用水绵做实验是因水绵的叶绿体数量极多便于观察 B．希尔反应说明离体的叶绿体在适当条件下可以发生水的光解 C．鲁宾和卡门用同位素示踪的方法证明了光合作用释放的氧气来自水 D．阿尔农发现光照下叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 13．如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法不正确的是（    ） A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光 B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C3的还原 C．过程③既产生[H]也消耗[H] D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加 14．叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（　　） A．叶绿体中的色素的合成都需要Mg2＋和光照 B．H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中 C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的 15．烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是一种辅酶，由磷酸基团连接两个核苷酸构成，参与供能、DNA修复、抗氧化等多项生理活动。下列有关叙述正确的是（    ） A．NAD+与ATP的组成元素相同 B．NAD+可以参与光合作用光反应 C．构成NAD+的基本单位是核糖核苷酸 D．NAD+在线粒体内膜上催化水的生成 二、多选题 16．某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究，在最适温度下进行相关实验（图一实验是在黑暗中进行的），结果如下图。下列相关分析错误的是（    ） A．图一中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为a时，O2的吸收量等于CO2的释放量 B．植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时，分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失 C．在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移 D．图二中g点时甲的叶肉细胞叶绿体产生的葡萄糖进入线粒体进行呼吸作用 17．为研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下实验，将长势相同的该植物幼苗均分成7组，分别置于不同温度下，先暗处理lh，再光照lh，其他条件相同且适宜，测其干重变化，结果如图所示。下列说法正确的是（    ） A．光照下26℃和32℃时该植物的净光合速率相等 B．若光照强度突然增加，叶绿体基质中C3的含量将会增加 C．30℃条件下，一昼夜光照时间超过8h，该植物幼苗才能生长 D．温度达到34℃时，该植物幼苗在光照条件下不能进行光合作用 18．下图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。相关叙述正确的是（    ）    A．物质a、b分别代表O2和CO2 B．过程②④都在生物膜上进行 C．过程③消耗的ATP可由过程①②④提供 D．只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行 19．植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。某叶片有机物量为M，先黑暗处理两小时，叶片重量的变化量为2；再光照两小时叶片重量变为M+4（光强恒定）。下列相关叙述正确的是（    ） A．若给该叶片提供H218O，四小时后有机物中也能检测出18O B．该光照强度下，此叶片每天至少光照12小时，叶片有机物的量才不会减少 C．光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢都储存了活跃的化学能 D．CO2的产生和CO2的消耗都在生物膜上进行 20．如图①～⑥为某高等植物体内一些细胞中发生的代谢过程。下列叙述正确的是（　　） A．该细胞一定具有叶绿体，且⑤过程发生在叶绿体的内膜上 B．可为成熟叶片细胞中的①过程提供能量的ATP来自②③④⑤过程 C．NADPH可作为光合作用暗反应的还原剂，且能提供能量 D．当细胞内①过程速率大于②过程时，植物不一定积累有机物 三、非选择题 21．CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌是一类光能自养型微生物，具有特殊的CO2浓缩机制，如图所示，其中羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散，羧化体中含有许多酶，如碳酸酐酶（CA），CA可催化HCO3- 和H+反应生成CO2。回答下列问题：    (1)蓝细菌的光合片层膜上含有 （填两类光合色素）及相关的酶，该光合片层膜相当于高等植物叶绿体中的 膜，可进行光反应过程。蓝细菌的光反应和暗反应紧密联系、密不可分，当受光照时能够产生ATP和NADPH，后者在暗反应中的作用是 ；暗反应为光反应提供 。 (2)蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度，据图分析，CO2浓缩的具体机制有 （答出两点）。 (3)植物的光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。若将蓝细菌的HCO3- 转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要 （填“高”或“低”），原因是 。 22．盐渍化是影响吉林省生态环境的主要因素之一。甜菜是吉林省主要糖料作物之一具有良好的耐盐性。某研究组利用一定浓度NaCl溶液和Na2SO4溶液探究盐胁迫对甜菜幼苗光合作用的影响，部分实验结果如图1、图2所示。低温弱光是影响甜菜幼苗正常生长发育、限制稳产与高产的主要障碍因子。下表为该研究组在实验组温度为10℃、光照强度为4klx，对照组温度为25℃、光照强度为20klx，对不同品种甜菜的光合速率和叶绿素含量的测量结果。回答下列问题： 品种 光合速率 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素a+b 品种1 -13.79 -23.94 -28.76 -25.34 品种2 -40.55 +24.77 +12.37 +21.28 品种3 -48.50 -61.20 -80.27 -69.09 品种4 -63.89 -24.73 +7.100 -16.79 品种5 -54.37 -62.42 -64.64 -63.08 注：表中数据为实验进行到第7天时的测量结果与对照组的±%； 光合速率单位为μmol·m-2·s-1，叶绿素单位为mg·g-1。 (1)在实验期间，不管哪种盐胁迫，甜菜的光合作用强度均 （填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。 (2)据图分析，当Na+浓度为140mmol·L-1时， （填“NaCl”“Na2SO4”或“混合盐”）胁迫对甜菜净光合速率影响最小。有同学据图1得出结论，“用NaCl和Na2SO4溶液对甜菜幼苗进行处理一定会减弱光合速率”，这种说法 （填“正确”或“不正确”）。 (3)据表分析，与常温相比，低温条件下甜菜的光饱和点 （填“增大”“不变”或“减小”）。根据5个甜菜品种的光合速率大小 （填“能”或“不能”）判断它们的产量高低，原因是 。 (4)据表推测，对低温弱光适应性较好的是品种1和品种2，判断依据是 。 23．间作是指同一块土地上，同一生长期内分行相间种植两种或两种以上的作物。为探究间作对玉米光合作用的影响，研究人员做了相关研究：对照组只种植玉米（单作），实验组2行玉米和4行花生间作，结果见表和图。 处理 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜素(mg/g) Fm Fv/Fm 单作 3.86 0.46 363.52 0.784 间作 3.95 0.49 351.15 0.784 (1)叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的 光，吸收的光可促进光反应产生 ，用于暗反应。 (2)已知叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏两大功能，Fm可衡量光能传递情况，与光能传递效率成正比，Fv/Fm可衡量光能转化效率。据表推测，间作提高了玉米对强光的利用能力的原因包括 （回答两点）。 (3)实验表明，间作不仅明显提高玉米净光合作用，还促进了籽粒的生长。结合上图，写出判断依据： 。 (4)为进一步优化间作对农业生产中的应用，请提出一个新的研究课题 。 24．4小球藻具有CO2浓缩机制（CCM），可利用细胞膜上的HCO3-蛋白（ictB）将海水中的HCO3-转运进细胞，在碳酸酐酶（CA）作用下HCO3-和H+反应生成CO2，使细胞内的CO2浓度远高于海水。为研究不同光照强度和CO2浓度对CCM的影响，科研人员将培养在海水中的小球藻分别置于低光低CO2（LL）、低光高CO2（LH）、高光低CO2（HL）、高光高CO2（HH）四种条件下培养，四组小球藻均处于最适温度。测定结果如下图所示。 (1)通过测定色素提取液在 （选填“红光”、“蓝紫光”或“红光和蓝紫光”）下的吸光率，可计算小球藻中叶绿素的含量。 (2)据图1可知，影响海水中小球藻生长的主要因素是 。随着培养时间的延长，培养液pH达到稳定时的pH称为pH补偿点。据图2结果可知，HL组的pH补偿点 （选填“最高”或“最低”），原因是 。 (3)为研究光合作用中碳原子的转移路径，科学家曾经进行如下实验：向小球藻悬浮液中通入14CO2用14CO2同化处理不同的时间→用沸腾的酒精处理→蒸发浓缩→双向纸层析（第一次层析后，将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法）→放射自显影。结果如下： ①据图（点样处位于图中滤纸左下角）可知，CO2被固定生成的第一种产物是 ，光反应产生的 为该产物最终还原成糖类提供能量。14CO2同化5s的结果显示，PEPA、PGA和磷酸糖在 （填“垂直”或水平）方向层析时溶解度差异显著。 ②本实验是通过控制 来探究CO2中碳原子的转移路径。 25．油菜生长过程中存在明显的光合器官演替的过程，终花期后叶片大量凋落，角果皮成为主要的光合器官。研究人员在田间进行单因素实验，分别设置了0 kg·hm-2、60 kg·hm-2、120 kg·hm-2三组钾肥梯度，研究施钾量对冬油菜角果皮光合作用的影响。回答下列问题： (1)从组成细胞的元素含量的角度分析，钾属于 元素。Rubisco是卡尔文循环中催化CO2固定的关键酶，钾能提高Rubisco的活性，在该酶的作用下， 加快，使光合速率提高，增加植株的 ，从而提高产量。 (2)研究人员测定油菜角果的解剖结构参数和角果皮的光合指标，得到如表所示结果： 施钾 处理 单株 角果数 角果长 度和宽度/mm 钾含 量/% 净光合 速率/（μmol•m﹣2•s﹣1） 气孔 导度/（mol•m﹣2•s﹣1） 胞间CO2浓 度/（μmol•mol﹣1） K0 278.92 50.94；4.19 1.18 6.18 0.08 254.20 K60 332.66 51.51；4.22 1.38 7.68 0.11 272.42 K120 393.40 56.43；4.47 1.98 9.81 0.12 250.81 根据实验结果可推测，施钾能促进角果生长，提高油菜籽产量，判断的依据是： 。与K60组相比，K120组角果皮的胞间CO2浓度较低，原因是 。 (3)进一步研究发现，高钾处理后角果皮细胞的叶绿体与细胞壁的距离减小，这种变化有利于 ，从而提高光合速率。 (4)在农业生产上，通常对土壤施用固体钾肥。为促进钾肥的吸收，提出一项措施： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13 光合作用 1.绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理。 (2)实验流程。 (3)实验结果及分析。 结合图示填写表格内容: 色素种类 颜色 胡萝卜素 类胡萝卜素 (含量约占1/4) 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素a 叶绿素 (含量约占3/4) 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 结果分析: ①色素带的条数与色素种类有关,滤纸条上出现四条色素带说明叶绿体中有四种色素。 ②色素带的宽窄与色素含量有关,色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a,最窄的是胡萝卜素,叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ③胡萝卜素溶解度最大,扩散速度最快。 2.捕获光能的色素及色素的吸收光谱 3.叶绿体的结构和功能 (1)叶绿体的结构模式图。 (2)叶绿体的结构与功能。 4.探索光合作用原理的部分实验 科学家 关键设计或现象 实验结论(观点) 恩格 尔曼 在黑暗、无空气的条件下,用极细光束照射水绵,需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射到的部位;把装置放在光下,需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位 O2是叶绿体释放出来的,叶绿体是水绵进行光合作用的场所 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 (水绵)叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气 水在叶绿体中光解、产生O2 鲁宾和 卡门 向植物提供 光合作用释放的氧气全部来自水 阿尔农 在光照下,叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 叶绿体中水的光解过程伴随ATP合成 卡尔文 用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,追踪检测放射性:14CO2→14C3→(14CH2O) 光合产物中的碳来自二氧化碳 5.光合作用的过程 (1)图示模型。 (2)光反应与暗反应的比较。 项目 光反应 暗反应 场所 叶绿体类囊体的薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶 酶、NADPH、ATP 等 　　 物质 变化 ①2H2O O2+4H++4e-; ②NADP++H++2e-NADPH; ③ADP+Pi ATP ①CO2+C5 2C3; ②2C3 (CH2O)+C5 能量 变化 联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi (3)光合作用过程中元素的转移途径。 ①H:3H2ONADPH(C3H2O)。 ②C:14CO2C3(14CH2O)。 ③O:OO2;C18O2C3 (CO)。 6.光合作用的概念及反应式 (1)概念:绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 (2)反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2。  提醒　光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。 7.光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区 别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 1．芜菁花叶病毒（TuMV）严重影响作物的产量和品质。某研究团队以青菜的健康株及接种芜菁花叶病毒（TuMV）的染病株为材料，比较测定了两者的光合作用和呼吸作用相关参数，结果如表所示。下列分析错误的是（    ） 组别 光合速率/（μmolCO2m－2·s－1） 呼吸速率/（μmolCO2m－2·s－1） 气孔导度/（μmolH2O m－2·s－1） 胞间CO2浓度/（μmol·L－1） 叶绿素总量/（mg·dm－2） 青菜对照叶 9.79 2.4 0.26 305.93 6.09 青菜病叶 6.81 2.3 0.16 293.62 4.16 A．青菜病叶叶绿素含量下降会影响光反应，使暗反应产物积累 B．镜检青菜病叶叶肉细胞，可发现叶绿体变少或叶绿体被破坏等现象 C．青菜对照叶和青菜病叶呼吸速率差异不大，说明病毒对细胞线粒体破坏不明显 D．气孔导度大有利于外界CO2进入叶肉组织以增加胞间CO2浓度 【答案】A 【分析】通过对表格分析可知，与正常植株相比，病株叶片呼吸速率基本不变，推测芜菁花叶病毒（TuMV）对呼吸作用相关细胞器，即线粒体破坏较小。病株叶片叶绿素总量、气孔导度、胞间CO2浓度、光合速率均有下降，推测该病毒对叶绿体破坏较大，导致叶绿素总量有所下降。 【详解】A、青菜病叶叶绿素含量下降会影响光能的吸收、传递，进而影响光反应，导致[H]和ATP产量下降，暗反应速率下降，进而导致整个光合速率下降，并不是导致暗反应产物积累，A错误； B、由于青菜病叶叶绿素总量下降，叶绿素分布于叶绿体的类囊体薄膜，故可推测镜检时能看到叶绿体数量减少或叶绿体被破坏等现象，B正确； C、呼吸作用在细胞质基质和线粒体中进行，由于青菜病叶和青菜对照叶呼吸速率差异不大，可以推测病毒对叶肉细胞线粒体破坏不明显，C正确； D、气孔是植物与外界进行气体交换的门户，也是气体进出植物体的门户，所以气孔导度大有利于CO2进入植物体，增加胞间CO2浓度，D正确。 故选A。 2．甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。下列叙述错误的是（    ）    A．甲、乙两种植物中，乙植物更适合在林下种植 B．当种植密度过大时，甲植物净光合速率下降幅度较乙大 C．当光照强度为b时，甲植物光合速率与乙植物光合速率相等 D．当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是甲 【答案】C 【分析】题图分析，图中在光照强度较高时，甲植物的净光合速率明显高于乙植物，在光照强度过低时，乙植物的净光合速率高于甲植物，说明甲植物为阳生植物，乙植物为阴生植物。 【详解】A、乙植物与甲植物相比，光饱和点和光补偿点更小，更适合在林下种植，A正确; B、种植密度大意味着叶片相互遮挡，光照强度减弱，从图像分析在光照减弱过程中甲的净光合速率减弱更为明显，B正确； C、光合速率等于呼吸速率加净光合速率，当光照强度为b时，甲植物净光合速率与乙植物净光合速率相等，二者呼吸速率未知，无法计算光合速率，C错误； D、当光照强度大于a时，乙植物即将达到光照的饱和点，而甲仍随光照增强光合速率在不断增加，且相同的光照强度下，甲的净光合速率大于乙，故甲对光能的利用率高于植物乙，D正确。 故选C。 3．有氧呼吸第三阶段，电子经细胞色素途径最终传递给分子氧，同时产生水和大量ATP。抗氰呼吸则是另一种途径，其电子直接传递给分子氧，形成的ATP少。研究人员选取了萌发一致的菜豆种子种植于营养土中，在26℃下置于完全黑暗下生长7天。在第8天将其中一部分幼苗置于白炽灯光照下持续照射10h，测定了光照下幼苗的抗氰呼吸速率Valt，以及光照诱导下幼苗叶片叶绿体的O2释放速率和CO2固定速率，结果如图所示。下列分析错误的是（　　）    A．一定时间内光照时长会影响菜豆的抗氰呼吸速率，两者呈正相关 B．抗氰呼吸途径比有氧呼吸产生的ATP少，但产生的热量可能更多 C．实验第8天的菜豆幼苗，其光反应与暗反应强度表现不一致 D．推测光照可诱导抗氰呼吸的发生，该过程依赖于光合作用的进行 【答案】D 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、由左图可知，一定时间内随光照时长增加，菜豆的抗氰呼吸速率也增加，A正确； B、由题意可知抗氰呼吸途径产生ATP少，其能量更多以热能形式散失，B正确； C、右图显示叶绿体O2释放速率高于CO2固定速率，因此光反应与暗反应强度不一致，C正确； D、结合图示分析可知，抗氰呼吸在光照诱导后马上开始，而叶绿体O2释放开始于光照2h以后，CO2固定开始于光照4h以后，光照诱导的抗氰呼吸的发生早于光合作用，因此不依赖于光合作用，D错误。 故选D。 4．如图是叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图（①和②是可移动载体，e表示电子）。下列叙述正确的是（    ） A．ATP生成所需的能量直接来源于脂双层两侧H+浓度差，最终来源于光能 B．可移动载体①②和复合物Ⅱ使脂双层两侧的H+浓度差变小 C．图示反应中，电子的最终供体是水，最终受体是NADP+ D．希尔反应中的氧化剂可以是NADP+、铁盐等 【答案】ACD 【分析】据图可知，该图表示叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图，复合物I能吸收光能并进行水的光解，复合物Ⅱ将叶绿体基质中的H+运进类囊体腔，该过程中可产生电子e，复合物Ⅲ将电子e运出至叶绿体基质，并在光下催化合成NADPH，类囊体腔中的H+通过复合物Ⅳ运进叶绿体基质，并催化ATP合成。光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。 【详解】A、据图可知，ATP的合成是利用H+顺浓度差运输的势能，在ATP合酶的催化作用下，将ADP和Pi合成ATP，故ATP生成所需的能量直接来源于脂双层两侧H+浓度差。而脂双层两侧H+浓度差又是光能驱动的水的光解形成的，因此，ATP生成所需的能量最终来源于光能，A正确； B、据图可知，在可移动载体①②及复合物Ⅱ的作用下，H+由叶绿体基质进入到类囊体腔中，使得H+离子的浓度差变大，B错误； C、根据图中所示，水光解后产生氧气、H+和电子，故最终提供电子的物质为水，水光解后NADP+被还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP+，C正确； D、希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似，作氧化剂与水光解产生的H+反应，D正确。 故选ACD。 5．骨关节炎往往是由于软骨细胞缺乏ATP和NADPH导致合成代谢不足引起的。我国科研人员林贤丰团队以菠菜为原料，获得NTU（纳米类囊体单元），再用软骨细胞膜“封装”后导入软骨细胞（如图），实现利用光合作用改善动物细胞代谢的跨界医疗新模式。据图判断，下列叙述正确的是（    ） A．提取菠菜类囊体用来制备CM-NTU，是因为其上存在光合色素和酶 B．利用软骨细胞膜“封装”NTU，可减少吞噬细胞对它的吞噬 C．将CM-NTU通过膜融合导入软骨细胞，依据的原理是生物膜具选择透过性 D．软骨细胞导入NTU后，给予适宜光照，该细胞的合成代谢会增强 【答案】ABD 【分析】分析题意，CM-NTU包含菠菜类囊体膜，含有光合色素和酶，在光照下会产生ATP，为软骨细胞补充ATP，使软骨细胞在光照下达到能量代谢平衡。 【详解】A、提取菠菜类囊体用来制备CM-NTU，是因为其上存在光合色素和酶，能进行光合作用，A正确； B、利用软骨细胞膜“封装”NTU，可减少吞噬细胞对它的吞噬，从而实现其正常功能，B正确； C、将CM-NTU通过膜融合导入软骨细胞，依据的原理是生物膜的流动性，C错误； D、软骨细胞导入NTU后，给予适宜光照，NTU光反应产生NADPH和ATP，该细胞的合成代谢会增强，D正确。 故选ABD。 6．高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量（mg/g） 类胡萝卜素含量（mg/g） 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的还原转化为 和 。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是 。 (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为 （答出两点即可）。 【答案】(1) 蓝光 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光 (2) 无水乙醇 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 (3)覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的产物有O2、ATP和NADPH。光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。在这一阶段， CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。 【详解】（1）叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊 体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这 4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。光合色素吸收的光能用于暗反应阶段，在这一阶段，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。据图可知，与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，为了排除类胡萝卜素的干扰，测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光。 （3）据图可知，与覆盖其它色的膜相比，覆盖蓝膜的紫外光透过率低，蓝光透过率高，在降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；据表中数据分析，与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用。 7．在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 【答案】(1)CO2的固定 (2) 细胞质基质 线粒体基质 (3) 光呼吸 呼吸作用 7—10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程 不能 总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率， (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，①光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成；②光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物；光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 2、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。 【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 （2）有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 （3）由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7—10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 （4）由图2、图3可知，与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 一、单选题 1．下列关于植物细胞中光合色素的说法，正确的是（　　） A．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上 B．Mg是构成叶绿素所必需的微量元素 C．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色 D．用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散快 【答案】A 【分析】提取色素用无水乙醇，分离色素用纸层析法，按溶解度的大小排序，依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。 【详解】A、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，其作用是吸收、传递和转化光能，A正确； B、Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B错误； C、叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C错误； D、用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散快，D错误。 故选A。 2．如图表示利用纸层析法分离新鲜菠菜叶光合色素的示意图。下列相关叙述正确的是（    ） A．①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b B．①和②对应的色素主要吸收蓝紫光和红光 C．实验所用吸水纸的干燥度不影响实验的结果 D．没有及时加入CaCO3会使各色素带都明显变窄 【答案】A 【分析】1、叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如：丙酮（酒精）等，所以可以用丙酮提取叶绿体中的色素。碳酸钙的作用是防止色素被破坏；石英砂的作用是使研磨更充分。 2、各种光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度最大的，最先在滤纸上层析，扩散的距离最远；溶解度最小，最后在滤纸上层析，扩散的距离最近。 【详解】AB、溶解度最大的扩散的距离最远，根据色素在滤纸上扩散的距离，可以判断①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A正确，B错误； C、实验所用吸水纸的干燥度影响实验的结果，故应用干燥的吸水纸，C错误； D、没有及时加CaCO3影响叶绿素a及叶绿素b的含量，D错误。 故选A。 3．某兴趣小组为了探究光照对绿叶中色素合成的影响，将韭菜种子分别置于光照和黑暗条件下培养,使其分别发育成韭菜和韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（    ）    A．缺镁的韭菜在光照条件下培养，也可能会发育成韭黄 B．实验结果说明光照是叶绿素和类胡萝卜素合成的必要条件 C．叶绿素主要吸收蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 D．若研磨时未加SiO2则滤纸条上叶绿素的色素带宽度可能会变宽 【答案】A 【分析】在光下生长的韭菜能合成叶绿素，因此提取和分离得到四条色素带（胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b），而在黑暗下长的韭黄，不能合成叶绿素，只能得到两条色素带（胡萝卜素、叶黄素）。 【详解】A、镁是叶绿素的成分，缺镁的韭菜根在光照条件下培养，因为叶绿素不能合成，因而也会发育成韭黄，A正确； B、实验结果说明光照不会影响类胡萝卜素的合成，但没有光照，叶绿素无法合成，B错误； C、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C错误； D、若研磨时未加SiO2则提取的色素量少，则滤纸条的色素带中叶绿素的宽度可能会变窄，D错误。 故选A。 4．如图为光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的提取液。下列叙述正确的是（    ） A．在研磨后立即加入CaCO3防止色素被破坏，但CaCO3过量会破坏色素 B．实验操作中用于分离色素的层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C．若菜叶剪碎不够充分，很可能提取不出4种光合作用色素 D．若实验操作没有问题，则该实验结果可说明该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b 【答案】D 【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。 【详解】A、CaCO3可防止酸破坏色素，所以可在研磨前加入少许CaCO3，加入CaCO3过量不会破坏色素，但会影响色素提取液的纯度，A错误； B、光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液应选用有机溶剂，而生理盐水和磷酸盐缓冲液为无机溶剂，B错误； C、即使菜叶剪碎不够充分，也不明显影响研磨，且色素含量并没有减少，所以仍可提取出4种光合作用色素，C错误； D、色素的分离实验中，滤纸条从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，比较题图所示分离结果可知，该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b，D正确。 故选D。 5．研究人员对密闭蔬菜大棚中的黄瓜植株进行了一昼夜的光合作用和呼吸作用调查，结果如下图所示，SM、SN、Sm分别表示图中相应图形的面积。下列叙述错误的是（    ） A．E点时密闭大棚中CO2浓度最高，O2浓度最低 B．C点过后光照降低，短时间内叶绿体中C3含量升高 C．B点和D点时黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率 D．一昼夜后，黄瓜植株有机物的增加量可表示为Sm-SM-SN 【答案】A 【分析】曲线图分析，SM、SN均表示0～6点、18～24点呼吸消耗的有机物量，Sm表示6～18点光合作用积累的有机物量。B点和D点表示CO2的吸收量等于CO2的释放量，即光合作用速率等于呼吸作用速率。 【详解】A、B点之前经过一晚上的呼吸释放二氧化碳，且6点前光合作用小于呼吸作用，因此大棚中的二氧化碳浓度在B点达到最大，此后由于光合作用大于呼吸作用，二氧化碳浓度开始下降，同时由于晚上消耗氧气，此时氧气浓度最低，即B点时大棚中CO2浓度最高，O2浓度最低，A错误； B、C点过后光照降低，光反应产生的ATP和NADPH减少，那么C3还原速率减慢，C3消耗减少，而短时间内C3合成速率不变，因此短时间内叶绿体中C3含量升高，B正确； C、图中B点和D点表示CO2的吸收量等于CO2的释放量，即黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率，C正确； D、图中SM、SN均表示0～6点、18～24点呼吸消耗的有机物量，Sm表示6～18点光合作用积累的有机物量，因此，经过一昼夜后，黄瓜植株的净增加量应为Sm-SM-SN，D正确。 故选A。 6．希尔反应是指离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2，同时将加入的氧化剂还原的过程氧化剂2，6—二氯酚靛酚是一种蓝色染料，被还原后变为无色。下列说法正确的是（    ） A．获得离体的叶绿体可用密度梯度离心的方法 B．希尔反应发生的具体场所是叶绿体的基质 C．实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行 D．叶绿体悬浮液加入二氯酚靛酚反应后，溶液由蓝色变无色 【答案】C 【分析】离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称为希尔反应。希尔反应的结果虽能说明水的光解产生氧气，但并不能说明所产生的氧气中的氧元素全部来自于水。 【详解】A、获得离体的叶绿体可用差速离心法，A错误； B、离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称为希尔反应，希尔反应发生的具体场所是叶绿体类囊体薄膜，B错误； C、在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，因此实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行，C正确； D、叶绿体悬浮液在光照条件下，产生还原剂，再加入二氯酚靛酚反应后，溶液才能由蓝色变无色，D错误。 故选C。 7．植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（    ） 组别 光照处理 首次开花时间 茎粗（mm） 花的叶黄素含量（g/kg） 鲜花累计平均产量（） ① 光照8h/黑暗16h 7月4日 9.5 2.3 13000 ② 光照12h/黑暗12h 7月18日 10.6 4.4 21800 ③ 光照16h/黑暗8h 7月26日 11.5 2.4 22500 A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高 B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理 D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 【答案】C 【分析】据表分析，该实验的自变量是不同光照处理，因变量是首次开花时间、茎粗、花的叶黄素含量、鲜花累计平均产量，数据表明③组的产量最高，②组的品质最高，①组最先开花。 【详解】A、由表中数据分析可知，三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但在三组中产量最低，A错误； B、由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B错误； C、由表中信息可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组光照处理，鲜花累计平均产量最高，说明植物甲的花产量最高，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确； D、由表中数据分析可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高，说明植物甲花的产量不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关，D错误。 故选C。 8．某实验小组欲采用PEC-6000模拟水分胁迫处理，研究短时水分胁迫对三个品种水稻叶片光合作用的影响，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是（    ）    A．由实验结果可知，随着水分胁迫程度的加剧，三个品种的净光合速率都下降 B．据实验结果推测，两优培九净光合速率始终大于738，原因是738呼吸速率较高 C．据图1和图2中90～150min内的变化可知净光合速率下降不全是气孔关闭所致 D．150min时，水稻叶肉细胞中NADPH、ATP合成受阻，将直接影响暗反应中CO2的固定 【答案】C 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】A、本实验只进行了某一水分胁迫程度下的实验，随胁迫时间的延长，净光合速率下降，因此，无法得知随着水分胁迫程度的加剧，三个品种的净光合速率都下降，A错误； B、据图推测两优培九净光合速率始终大于738，原因是两优培九的自身品种优势和遗传特性优于738，B错误； C、90～150min内胞间CO2浓度开始上升，而净光合速率持续下降，说明此阶段净光合速率下降不全是气孔关闭所致，C正确； D、150min时，水稻叶肉细胞中NADPH、ATP合成受阻，将直接影响暗反应中C3的还原，D错误。 故选C。 9．与水稻轮作的油菜常常会由于积水导致根系缺氧、光合速率下降，造成减产。对油菜进行淹水处理，测定有关指标并进行相关性分析，结果见下表。下列叙述错误的是（　　） 光合速率 叶绿素含量 气孔导度 胞间CO2浓度 光合速率 1 叶绿素含量 0.86 1 气孔导度 0.99 0.90 1 胞间CO2浓度 -0.99 -0.93 -0.99 1 注：气孔导度表示气孔张开程度。表中数值为相关系数（r），当越接近1，相关越密切。r>0时，两者呈正相关；r<0时，两者呈负相关。 A．淹水时，油菜根部细胞利用丙酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害 B．水稻根部部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，利于植株进行有氧呼吸 C．气孔导度与光合速率呈正相关，气孔导度的增大是由于光合速率上升 D．综合分析表中数据，推测除CO2外还存在其他因素影响油菜光合速率 【答案】C 【分析】有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段在细胞质进行，第二阶段在线粒体基质进行，第三阶段在线粒体内膜进行，且第三阶段释放的能量最多。无氧呼吸分为两个阶段，均在细胞质基质进行。 由表可知，胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO2上升，说明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的。 【详解】A、淹水时，油菜根部细胞由于缺乏氧气进行无氧呼吸，利用丙酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害，A正确； B、水稻根部部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，增加了氧气含量，利于植株进行有氧呼吸，B正确； C、气孔导度直接影响二氧化碳的吸收，气孔导度大，进入到细胞间隙的二氧化碳就更多，气孔导度（在一定范围内）与光合速率呈正相关，光合速率上升是由于气孔导度的增大，C错误； D、叶绿素含量与胞间CO2浓度的相关系数为负值，说明二者呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO2上升，说明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的，D正确。 故选C。 10．CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌中有特殊的CO2浓缩机制，如图所示。其中光合片层膜上含有与光合作用有关的色素，羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。下列叙述错误的是（　　） A．蓝细菌光合片层膜上含有的色素和绿色植物绿叶中的色素不完全相同 B．蓝细菌的细胞膜和光合片层膜上发生光反应，暗反应则发生在羧化体中 C．CO2不仅可以自由扩散通过光合片层膜，还可以主动运输通过膜 D．蓝细菌的CO2浓缩机制应该与HCO3-转运蛋白和CO2转运蛋白有关 【答案】B 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的，光合色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP。暗反应发生在叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物；在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。 【详解】A、蓝细菌中存在与光合作用有关的叶绿素和藻蓝素，依题干可知，这些色素应该位于光合片层膜上，而绿色植物的绿叶中的色素主要是叶绿素和类胡萝卜素，与蓝细菌不完全相同，A正确； B、蓝细菌中的色素位于光合片层膜上，并没有任何信息提到可能位于细胞膜上，故光反应发生在光合片层膜上，由图中可知暗反应CO2的固定和还原发生在羧化体中，B错误； C、依据图看出：CO2进入光合片层膜的方式有两种，一种需要CO2转运蛋白和能量，即主动运输，一种是直接进入，是自由扩散，C正确； D、由图可知，光合片层膜可以主动运输HCO3-和CO2，是CO2浓缩的关键所在，D正确。 故选B。 11．气孔是植物表皮上高度特化的细胞，由两个保卫细胞合围而成。保卫细胞通过体积变化来调节气孔运动，这对于植物光合作用和蒸腾作用中的气体和水分交换至关重要。下列叙述错误的是（　　） A．与绿光相比，植物在同等强度红光条件下气孔开度较小 B．盛夏正午时分植物光合作用强度减弱可由部分气孔关闭导致 C．雨天叶片含水过多，保卫细胞吸水膨胀使气孔张开 D．荒漠生物群落中的许多植物为了适应干旱环境，气孔在夜晚打开 【答案】A 【分析】植物细胞渗透作用的原理：当外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水；当外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水。 【详解】A、光合色素主要吸收蓝紫光和红光，红光能增大光合速率，使保卫细胞光合产物增多，保卫细胞渗透压上升，促进细胞吸水，气孔开放，A错误； B、盛夏晴朗的白天，正午时分温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，导致光合作用暗反应受到限制，B正确； C、气孔是由成对半月形的保卫细胞之间形成的小孔，雨天叶片含水过多，保卫细胞吸水，细胞膨胀，外壁伸展拉长，细胞的内壁向内凹陷，细胞厚度增加，两细胞分离，气孔张开，C正确； D、荒漠生物群落中的许多植物如仙人掌为了适应干旱环境，气孔在夜晚才打开，D正确。 故选A。 12．光合作用的发现经历了多位科学家多年的探索，下列叙述与探索事实不符的是（    ） A．恩格尔曼用水绵做实验是因水绵的叶绿体数量极多便于观察 B．希尔反应说明离体的叶绿体在适当条件下可以发生水的光解 C．鲁宾和卡门用同位素示踪的方法证明了光合作用释放的氧气来自水 D．阿尔农发现光照下叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 【答案】A 【分析】光合作用的发现历程：（1）普利斯特利通过实验证明植物能净化空气；萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件（2）梅耶根据能量转换与守恒定律明确指出植物进行光合作用时光能转换为化学能；（3）萨克斯通过实验证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉；（4）恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体；（5）鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水；（6）卡尔文采用同位素标记法探明了CO2的固定过程中碳元素的转移途径。 【详解】A、恩格尔曼选择水绵进行实验，是因为水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，A错误； B、希尔利用离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气，B正确； C、鲁宾和卡门利用同位素标记，证明光合作用中氧气来自于水，C正确； D、阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随，证明光合作用的场所是叶绿体，D正确。 故选A。 13．如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法不正确的是（    ） A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光 B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C3的还原 C．过程③既产生[H]也消耗[H] D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加 【答案】A 【分析】分析图形：①光反应中光能转化为ATP的过程，发生在类囊体薄膜上。②是ATP为三碳化合物的还原过程供能合成有机物的过程，发生在叶绿体的基质中。③是有机物氧化分解释放能量的过程，发生在细胞（细胞质、线粒体）中。④为ATP水解释放能量的过程，发生在细胞需要能量的部位。 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 【详解】A、过程①表示光反应，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A错误； B、过程②表示暗反应，只发生在叶绿体基质中，暗反应中释放的能量用于C3的还原，B正确； C、③是细胞呼吸过程，有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，用于第三阶段与氧气发生反应，因此过程③既产生[H]也消耗[H]，C正确； D、如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，过程①②的速率大于过程③的速率，由于甘蔗植株部分细胞只进行细胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D正确。 故选A。 14．叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（　　） A．叶绿体中的色素的合成都需要Mg2＋和光照 B．H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中 C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的 【答案】D 【分析】叶绿体是具有双层膜的细胞器，是光合作用的场所，其类囊体薄膜上分布有与光合作用有关的色素和酶；光反应发生在类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质内。 【详解】A、只有叶绿素的合成才需要Mg2＋和光照，A错误； B、水的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误； C、CO2的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误； D、光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。 故选D。 15．烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是一种辅酶，由磷酸基团连接两个核苷酸构成，参与供能、DNA修复、抗氧化等多项生理活动。下列有关叙述正确的是（    ） A．NAD+与ATP的组成元素相同 B．NAD+可以参与光合作用光反应 C．构成NAD+的基本单位是核糖核苷酸 D．NAD+在线粒体内膜上催化水的生成 【答案】A 【分析】细胞呼吸过程中，葡萄糖和水分子脱去的氢可与氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）结合形成还原型辅酶Ⅰ（NADH），其携带的氢在电子传递链中被利用，在电子传递链中O2接受NADH携带的氢被还原成水。 【详解】A、依题意可知，NAD+由磷酸基团连接两个核苷酸构成，ATP由腺苷和磷酸组成，二者都是由C、H、O、N、P五种元素组成，A正确； B、NAD+可参与有氧呼吸过程生成NADH，NADP+可参与光合作用光反应生成NADPH，B错误； C、NAD+由磷酸基团连接两个核苷酸构成，并不是只由核苷酸构成，C错误； D、NADH在线粒体内膜上参与水和ATP的生成，不起催化作用，D错误。 故选A。 二、多选题 16．某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究，在最适温度下进行相关实验（图一实验是在黑暗中进行的），结果如下图。下列相关分析错误的是（    ） A．图一中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为a时，O2的吸收量等于CO2的释放量 B．植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时，分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失 C．在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移 D．图二中g点时甲的叶肉细胞叶绿体产生的葡萄糖进入线粒体进行呼吸作用 【答案】AD 【分析】1、无氧呼吸不吸收O2，只释放CO2；有氧呼吸吸收的O2和释放CO2量刚好相等，因此当氧气的吸收量等于二氧化碳释放量时，表示细胞只进行有氧呼吸；图中c点为无氧呼吸的消失点，c点以后只进行有氧呼吸；因为相关生理活动的研究均在最适温度下进行，所以图一中de段CO2的释放量有所下降，温度不是抑制酶活性的因素； 2、f点时，植物不进行光合作用只进行呼吸作用，此时产生ATP的场所为细胞质基质、线粒体；图中g点两条线刚好相交，代表它们此时的净光合作用量相等；由于甲植物在光照强度为0时，其呼吸作用比乙植物强，图中可以看出，乙植物在光照强度为h时，光合作用强度不再增加，而甲植物仍然在不断增强，因此乙植物更适于生长在弱光环境中。 【详解】A、无氧呼吸不吸收O2，只释放CO2；有氧呼吸吸收的O2和释放CO2量刚好相等，图一中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为a时，O2的吸收量等于CO2的释放量的一半，A错误； B、植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时，分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失，小部分形成ATP，B正确； C、在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，但是光合作用速率降低，需要更大的光照才能达到光补偿点，所以光补偿点可能右移，C正确； D、葡萄糖不能进入线粒体，D错误。 故选AD。 17．为研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下实验，将长势相同的该植物幼苗均分成7组，分别置于不同温度下，先暗处理lh，再光照lh，其他条件相同且适宜，测其干重变化，结果如图所示。下列说法正确的是（    ） A．光照下26℃和32℃时该植物的净光合速率相等 B．若光照强度突然增加，叶绿体基质中C3的含量将会增加 C．30℃条件下，一昼夜光照时间超过8h，该植物幼苗才能生长 D．温度达到34℃时，该植物幼苗在光照条件下不能进行光合作用 【答案】AC 【分析】暗处理1h前后的重量变化反映呼吸速率；光照1h后与暗处理前的重量变化=光合速率-2×呼吸速率。 【详解】A、32℃时，暗处理lh后的重量变化是-4mg，说明呼吸速率是4mg/h，光照1h后与暗处理前的变化是0mg，光合速率-2×呼吸速率=0，此条件下光合速率是8mg/h，净光合速率是4，同理可推知，26℃时，呼吸速率是1mg/h光合速率是5mg/h，净光合是4mg/h，A正确； B、当光照强度突然增加时，光反应增强，产生的ATP和NADPH增加，从而促进了三碳化合物的还原，C3的消耗速率加快，但是二氧化碳固定形成的三碳化合物的过程不受影响，即C3的生成速率不变，故C3的量减少，B错误； C、30℃条件下，呼吸强度为3mg/h，光合作用的强度是9mg/h，一昼夜光照时间等于8h则光合产生有机物为72mg，呼吸消耗为3×24=72mg，则大于8h该植物幼苗有机物可以积累，才能生长，C正确； D、34℃时呼吸速率是2mg/h，光照1h后比案处理前减少了3mg，光照1h后与暗处理前的重量变化=光合速率-2×呼吸速率，说明此时光合速率为1mg/h，D错误。 故选AC。 18．下图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。相关叙述正确的是（    ）    A．物质a、b分别代表O2和CO2 B．过程②④都在生物膜上进行 C．过程③消耗的ATP可由过程①②④提供 D．只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行 【答案】AD 【分析】题图分析，①为有氧呼吸的第三阶段，②为光反应中水的光解，③为暗反应，④有氧呼吸的第一、第二阶段，a为O2，b为CO2，据此答题。 【详解】A、a为水的光解产生的O2，b为暗反应的原料CO2，A正确； B、④为有氧呼吸第一、第二阶段，发生的场所在细胞质基质和线粒体基质，B错误； C、过程③消耗的ATP是由光反应产生提供，即过程②，C错误； D、①④为细胞呼吸，②③光合作用，故只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行，D正确。 故选AD。 19．植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。某叶片有机物量为M，先黑暗处理两小时，叶片重量的变化量为2；再光照两小时叶片重量变为M+4（光强恒定）。下列相关叙述正确的是（    ） A．若给该叶片提供H218O，四小时后有机物中也能检测出18O B．该光照强度下，此叶片每天至少光照12小时，叶片有机物的量才不会减少 C．光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢都储存了活跃的化学能 D．CO2的产生和CO2的消耗都在生物膜上进行 【答案】AC 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光照，吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP。暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的[H]和ATP被还原。 【详解】AB、给植物提供H218O，其参与光合作用，可在有机物中也能检测出18O，A正确； B、某叶片有机物量为M，先黑暗处理两小时，叶片重量的变化量为2；再光照两小时叶片重量变为M+4（光强恒定），则说明每小时呼吸值为2÷2=1，总光合速率为（M+4+2-M）÷2=3，则一天呼吸消耗1×24=24，24÷3=8小时，故该光照强度下，此叶片每天至少光照8小时，叶片有机物的量才不会减少，B错误； C、光合作用产生的NADPH和呼吸作用产生的NADH都储存了活跃的化学能，C正确； D、CO2的产生在线粒体基质，CO2的消耗在叶绿体基质，都不在生物膜上进行，D错误。 故选AC。 20．如图①～⑥为某高等植物体内一些细胞中发生的代谢过程。下列叙述正确的是（　　） A．该细胞一定具有叶绿体，且⑤过程发生在叶绿体的内膜上 B．可为成熟叶片细胞中的①过程提供能量的ATP来自②③④⑤过程 C．NADPH可作为光合作用暗反应的还原剂，且能提供能量 D．当细胞内①过程速率大于②过程时，植物不一定积累有机物 【答案】CD 【分析】光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程。 【详解】A、由图中生理过程可知，①⑤⑥为光合作用，②③④为有氧呼吸，该细胞能进行光合作用一定具有叶绿体，且⑤过程（光反应）发生在叶绿体的类囊体薄膜上，类囊体薄膜不是叶绿体内膜，A错误； B、①是暗反应中C₃的还原过程，所消耗的ATP只能来自光反应，不能来自细胞呼吸（②③④），B错误； C、NADPH可作为光合作用暗反应的还原剂且能提供能量，C正确； D、由于该细胞是能进行光合作用的细胞，当细胞内①过程速率大于②过程时，该细胞的光合速率大于呼吸速率，但整株植物不一定光合速率大于呼吸速率，即植物不一定积累有机物，D正确。 故选CD。 三、非选择题 21．CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌是一类光能自养型微生物，具有特殊的CO2浓缩机制，如图所示，其中羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散，羧化体中含有许多酶，如碳酸酐酶（CA），CA可催化HCO3- 和H+反应生成CO2。回答下列问题：    (1)蓝细菌的光合片层膜上含有 （填两类光合色素）及相关的酶，该光合片层膜相当于高等植物叶绿体中的 膜，可进行光反应过程。蓝细菌的光反应和暗反应紧密联系、密不可分，当受光照时能够产生ATP和NADPH，后者在暗反应中的作用是 ；暗反应为光反应提供 。 (2)蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度，据图分析，CO2浓缩的具体机制有 （答出两点）。 (3)植物的光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。若将蓝细菌的HCO3- 转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要 （填“高”或“低”），原因是 。 【答案】(1) 藻蓝素、叶绿素 类囊体 NADPH作为活泼的还原剂参与暗反应，同时储存部分能量供暗反应利用 ADP、Pi、NADP+ (2)细胞膜上含有HCO3- 转运蛋白，并通过主动运输的方式吸收HCO3-，HCO3-在羧化体内可转变为CO2；光合片层膜上含有CO2转运蛋白，并通过主动运输的方式吸收CO2；羧化体具有蛋白质外壳，可限制CO2气体扩散等 (3) 低 转基因成功后，通过CO2浓缩机制，进入叶绿体中的二氧化碳浓度增大，在较弱的光照条件下，光合作用强度即可等于呼吸作用强度 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，色素分子吸收、传递和转换的光能，一部分用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分用于合成ATP。暗反应发生的场所是叶绿体基质，首先发生CO2的固定，即CO2和C5结合形成两分子的C3，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。 【详解】（1）蓝细菌能进行光合作用，是因为其光合片层膜上含有藻蓝素、叶绿素及相关的酶，该光合片层膜相当于高等植物叶绿体中的类囊体膜，可进行光反应过程。光反应产生的NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。在暗反应阶段，CO2和C5结合形成C3，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原为C5和糖类（CH2O），此过程产生的ADP、Pi、NADP+可被光反应用来合成ATP和NADPH。 （2）分析题文描述和题图可知，蓝藻（蓝细菌）的细胞膜上含有HCO3- 转运蛋白，并通过主动运输的方式吸收HCO3-，HCO3-在羧化体内可转变为CO2；光合片层膜上含有CO2转运蛋白，并通过主动运输的方式吸收CO2；羧化体具有蛋白质外壳，可限制CO2气体扩散等。蓝细菌正是通过以上的CO2浓缩机制来提高羧化体中CO2浓度。 （3）CO2是暗反应的原料。由题意可知，HCO3- 转运蛋白和CO2转运蛋白有助于提高羧化体中CO2浓度。若将蓝细菌的HCO3-转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内，则转基因成功后，通过CO2浓缩机制，进入叶绿体中的CO2浓度增大，在较弱的光照条件下，光合作用强度即可等于呼吸作用强度。可见，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要低。 22．盐渍化是影响吉林省生态环境的主要因素之一。甜菜是吉林省主要糖料作物之一具有良好的耐盐性。某研究组利用一定浓度NaCl溶液和Na2SO4溶液探究盐胁迫对甜菜幼苗光合作用的影响，部分实验结果如图1、图2所示。低温弱光是影响甜菜幼苗正常生长发育、限制稳产与高产的主要障碍因子。下表为该研究组在实验组温度为10℃、光照强度为4klx，对照组温度为25℃、光照强度为20klx，对不同品种甜菜的光合速率和叶绿素含量的测量结果。回答下列问题： 品种 光合速率 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素a+b 品种1 -13.79 -23.94 -28.76 -25.34 品种2 -40.55 +24.77 +12.37 +21.28 品种3 -48.50 -61.20 -80.27 -69.09 品种4 -63.89 -24.73 +7.100 -16.79 品种5 -54.37 -62.42 -64.64 -63.08 注：表中数据为实验进行到第7天时的测量结果与对照组的±%； 光合速率单位为μmol·m-2·s-1，叶绿素单位为mg·g-1。 (1)在实验期间，不管哪种盐胁迫，甜菜的光合作用强度均 （填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。 (2)据图分析，当Na+浓度为140mmol·L-1时， （填“NaCl”“Na2SO4”或“混合盐”）胁迫对甜菜净光合速率影响最小。有同学据图1得出结论，“用NaCl和Na2SO4溶液对甜菜幼苗进行处理一定会减弱光合速率”，这种说法 （填“正确”或“不正确”）。 (3)据表分析，与常温相比，低温条件下甜菜的光饱和点 （填“增大”“不变”或“减小”）。根据5个甜菜品种的光合速率大小 （填“能”或“不能”）判断它们的产量高低，原因是 。 (4)据表推测，对低温弱光适应性较好的是品种1和品种2，判断依据是 。 【答案】(1)大于 (2) NaCl 不正确 (3) 减小 不能 甜菜产量取决于光合速率、呼吸速率、有机物在不同器官中的分配 (4)品种1光合速率下降比例最低，品种2叶绿素含量比例最高 【分析】影响光合作用强度的限制因素有：温度、光照强度、二氧化碳浓度、水、土壤中矿质元素含量，由于在大田中，一般水分和矿质元素的供应往往是充足的，所以平时影响光合作用的因素主要是温度、光照强度和二氧化碳浓度。 【详解】（1）植物的净光合速率=总光合速率-呼吸速率，据图可知，在实验期间，不管哪种盐胁迫，甜菜的净光合速率均＞0，说明光合作用强度大于呼吸作用强度。 （2）据图分析，与对照相比，当Na+浓度为140mmol·L-1时，NaCl胁迫净光合速率下降最少，说明其对甜菜净光合速率影响最小；图1中只有两种NaCl和Na2SO4溶液的混合处理，没有其它浓度的实验，故不能得出用NaCl和Na2SO4溶液对甜菜幼苗进行处理一定会减弱光合速率的结论。 （3）表中为该研究组在实验组温度为10℃、光照强度为4klx，对照组温度为25℃、光照强度为20klx，对不同品种甜菜的光合速率和叶绿素含量的测量结果，表中不种品种的光合速率均降低，说明低温条件下甜菜的光饱和点降低；由于甜菜产量取决于光合速率、呼吸速率、有机物在不同器官中的分配等，故根据5个甜菜品种的光合速率大小不能判断它们的产量高低。 （4）叶绿素可参与光合作用的光反应过程，而光合速率能反映植物的适应能力，据表可知，品种1光合速率下降比例最低，品种2叶绿素含量比例最高，故对低温弱光适应性较好的是品种1和品种2。 23．间作是指同一块土地上，同一生长期内分行相间种植两种或两种以上的作物。为探究间作对玉米光合作用的影响，研究人员做了相关研究：对照组只种植玉米（单作），实验组2行玉米和4行花生间作，结果见表和图。 处理 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜素(mg/g) Fm Fv/Fm 单作 3.86 0.46 363.52 0.784 间作 3.95 0.49 351.15 0.784 (1)叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的 光，吸收的光可促进光反应产生 ，用于暗反应。 (2)已知叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏两大功能，Fm可衡量光能传递情况，与光能传递效率成正比，Fv/Fm可衡量光能转化效率。据表推测，间作提高了玉米对强光的利用能力的原因包括 （回答两点）。 (3)实验表明，间作不仅明显提高玉米净光合作用，还促进了籽粒的生长。结合上图，写出判断依据： 。 (4)为进一步优化间作对农业生产中的应用，请提出一个新的研究课题 。 【答案】(1) 蓝紫光 ATP和NADPH (2)叶绿素含量升高，类胡萝卜素含量升高，间作提高了玉米对强光的利用能力在于提高了光能的吸收和转化；类胡萝卜素含量升高，Fm降低，减少强光对植物的破坏 (3)间作条件下总干物质量大于单作总干物质量，且单作和间作茎叶干物质相同，使更多的有机物运输到籽粒，促进籽粒生长。 (4)研究不同植物间的间作模式。 【分析】影响光合速率的环境因素有光照、温度、二氧化碳浓度等，间作可以充分利用光能，充分利用土壤中的矿质元素，提高光能利用率。 【详解】（1）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的蓝紫光，吸收的光可促进光反应水的光解和ATP的合成，产生的ATP和NADPH可用于暗反应。 （2）由表格数据可知，间作条件下，叶绿素含量升高，类胡萝卜素含量升高，叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏，同时Fm降低，减少光能传递。间作提高了玉米对强光的利用能力在于提高了光能的吸收和转化，同时减少强光对植物的破坏。 （3）由图可知，间作条件下总干物质量大于单作总干物质量，且单作和间作茎叶干物质相同，使更多的有机物运输到籽粒，促进籽粒生长。 （4）为进一步优化间作对农业生产中的应用，可研究不同植物间的间作模式。 24．4小球藻具有CO2浓缩机制（CCM），可利用细胞膜上的HCO3-蛋白（ictB）将海水中的HCO3-转运进细胞，在碳酸酐酶（CA）作用下HCO3-和H+反应生成CO2，使细胞内的CO2浓度远高于海水。为研究不同光照强度和CO2浓度对CCM的影响，科研人员将培养在海水中的小球藻分别置于低光低CO2（LL）、低光高CO2（LH）、高光低CO2（HL）、高光高CO2（HH）四种条件下培养，四组小球藻均处于最适温度。测定结果如下图所示。 (1)通过测定色素提取液在 （选填“红光”、“蓝紫光”或“红光和蓝紫光”）下的吸光率，可计算小球藻中叶绿素的含量。 (2)据图1可知，影响海水中小球藻生长的主要因素是 。随着培养时间的延长，培养液pH达到稳定时的pH称为pH补偿点。据图2结果可知，HL组的pH补偿点 （选填“最高”或“最低”），原因是 。 (3)为研究光合作用中碳原子的转移路径，科学家曾经进行如下实验：向小球藻悬浮液中通入14CO2用14CO2同化处理不同的时间→用沸腾的酒精处理→蒸发浓缩→双向纸层析（第一次层析后，将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法）→放射自显影。结果如下： ①据图（点样处位于图中滤纸左下角）可知，CO2被固定生成的第一种产物是 ，光反应产生的 为该产物最终还原成糖类提供能量。14CO2同化5s的结果显示，PEPA、PGA和磷酸糖在 （填“垂直”或水平）方向层析时溶解度差异显著。 ②本实验是通过控制 来探究CO2中碳原子的转移路径。 【答案】(1)红光 (2) 光照强度 最高 HL组细胞外CA活性最高，H+和HCO3-反应生成CO2被小球藻利用，导致培养液中H+浓度下降最快，PH最高 (3) PGA ATP和NADPH 垂直 反应时间 【分析】根据提供信息分析细胞内的CO2浓度远高于海水，且细胞膜上有转运蛋白（ictB），说明CO2溶于水中形成HCO3-离子是通过主动运输进入细胞的，进入细胞中的HCO3-在胞内又转化为CO2。 【详解】（1）植物叶绿体中含叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，为排除类胡萝卜素的干扰，因此通过测定色素提取液在红光下的吸光率，可计算小球藻中叶绿素的含量。 （2）分析图1的曲线结果发现高光低CO2（HL）、高光高CO2（HH）这两组的小球藻细胞密度明显高于低光低CO2（LL）、低光高CO2（LH）两组这说明光照强度相较于二氧化碳浓度来说对小球藻的生长影响更大。因为HL组细胞外CA活性最高，H+和HCO3-反应生成CO2被小球藻利用，导致培养液中H+浓度下降最快，pH最高，因此HL组的pH补偿点最高。 （3）①据图可知，0.5s时，只有PGA，因此CO2被固定生成的第一种产物是PGA，ATP和NADPH为该产物还原成磷酸丙糖提供能量。14CO2同化5s的结果显示，PEPA、PGA和磷酸糖在水平方向上扩散的距离无差异，但在垂直方向上扩散的距离有明显差异，因此它们在垂直方向层析时溶解度差异显著。 ②本实验是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径。 25．油菜生长过程中存在明显的光合器官演替的过程，终花期后叶片大量凋落，角果皮成为主要的光合器官。研究人员在田间进行单因素实验，分别设置了0 kg·hm-2、60 kg·hm-2、120 kg·hm-2三组钾肥梯度，研究施钾量对冬油菜角果皮光合作用的影响。回答下列问题： (1)从组成细胞的元素含量的角度分析，钾属于 元素。Rubisco是卡尔文循环中催化CO2固定的关键酶，钾能提高Rubisco的活性，在该酶的作用下， 加快，使光合速率提高，增加植株的 ，从而提高产量。 (2)研究人员测定油菜角果的解剖结构参数和角果皮的光合指标，得到如表所示结果： 施钾 处理 单株 角果数 角果长 度和宽度/mm 钾含 量/% 净光合 速率/（μmol•m﹣2•s﹣1） 气孔 导度/（mol•m﹣2•s﹣1） 胞间CO2浓 度/（μmol•mol﹣1） K0 278.92 50.94；4.19 1.18 6.18 0.08 254.20 K60 332.66 51.51；4.22 1.38 7.68 0.11 272.42 K120 393.40 56.43；4.47 1.98 9.81 0.12 250.81 根据实验结果可推测，施钾能促进角果生长，提高油菜籽产量，判断的依据是： 。与K60组相比，K120组角果皮的胞间CO2浓度较低，原因是 。 (3)进一步研究发现，高钾处理后角果皮细胞的叶绿体与细胞壁的距离减小，这种变化有利于 ，从而提高光合速率。 (4)在农业生产上，通常对土壤施用固体钾肥。为促进钾肥的吸收，提出一项措施： 。 【答案】(1) 大量 CO2与C5结合生成C3 有机物的积累量 (2) 施钾组单株角果数量多、角果长度和宽度大，积累的有机物多 K120组的气孔导度增大不明显而净光合速率大，消耗的CO2多 (3)叶绿体吸收光能和CO2 (4)土壤施肥后进行灌溉 【分析】1、细胞中常见的化学元素中，含量较多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素，称为大量元素；有些元素含量很少，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，称为微量元素。 2、绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5 （一种五碳化合物）结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3 再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过 程也称作卡尔文循环。 【详解】（1）细胞中常见的化学元素中，含量较多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素，称为大量元素。因此，从组成细胞的元素含量的角度分析，钾属于大量元素。Rubisco是卡尔文循环中催化CO2固定的关键酶，能催化CO2与C5结合生成C3。钾能提高Rubisco的活性，在该酶的作用下，CO2与C5结合生成C3加快，使光合速率提高，增加植株的有机物的积累量，从而提高产量。 （2）题表可知，施钾组单株角果数量多、角果长度和宽度大，净光合速率大，积累的有机物多，可见施钾能促进角果生长，提高油菜籽产量。与K60组相比，K120组角果皮的气孔导度增加较小，使进入叶肉细胞的CO2增加有限，而净光合速率较大，消耗的CO2多，引起胞间CO2浓度较低。 （3）高钾处理后角果皮细胞的叶绿体与细胞壁的距离减小，这种变化有利于叶绿体吸收光能和CO2，从而提高光合速率。 （4）为促进钾肥的吸收，施钾肥后可进行灌溉，有利于钾肥的吸收。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$