3.2 光合作用-光能的捕获和转换专项训练二-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

2024-08-06
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《光合作用——光能的捕获和转换》专项训练二 一、选择题 1. 我国是一个农业大国,几千年来中国人民利用勤劳和智慧创造了无数辉煌,在农业上积累了丰富的经验,许多经验被编成了通俗易懂的谚语广为流传,下列有关农谚的解释错误的是(  ) 选项 农谚 解释(生物学原理) A 犁地深一寸,等于上层粪 犁地有利于根部细胞有氧呼吸,促进对无机盐的吸收 B 疏禾有谷粜,密禾捞柴烧 提高种植密度有利于提高光合速率,从而提高产量 C 正其行,通其风 通风透光,为光合作用提供二氧化碳 D 人在屋里热的跳,稻在田里哈哈笑 温度通过影响酶的活性来影响光合作用 A.A B.B C.C D.D 2.光照是调控植物生长发育的重要环境因子,将室外栽培的水仙移人室内后,其体内会发生一系列变化,导致徒长(表现为茎或叶片在生长过程中变得长而细弱,失去紧凑均匀的形态和结构)甚至倒伏。下列分析正确的是(  ) A.水仙移至室内后,叶片中叶绿素传递的光信号发生改变 B.徒长主要是光敏色素传递信号导致的,光敏色素主要感知红光和蓝紫光 C.除了观察到徒长现象外,可能还会观察到水仙向光性弯曲 D.光敏色素、叶绿素等植物激素是由植物体内产生的微量有机物 3. 番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与在完全培养液中培养一段时间相比,其叶片光合作用强度下降,原因是(  ) A.光反应强度升高,暗反应强度升高 B.光反应强度降低,暗反应强度不变 C.光反应强度降低,暗反应强度降低 D.光反应强度不变,暗反应强度不变 4. 下列关于光合作用的叙述,正确的是(  ) A.光反应在叶绿体基质中进行 B.光反应为卡尔文循环提供O2和NADPH C.卡尔文循环只有在黑暗环境中才能进行 D.卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物 5. 在绿叶中色素的提取与分离实验中,在滤纸中央滴一滴色素滤液,如图对其中的色素进行分离,得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是(  ) A.可以用纸层析法提取绿叶中的光合色素 B.由外向内的第一圈中的色素在层析液中溶解度最高 C.如实验中未加CaCO3,则导致由外向内的第一、二圈颜色明显变浅 D.由外向内第一、二圈中的色素含量较高,主要吸收红光和蓝紫光 6. 图1是某高等植物叶肉细胞部分结构示意图,其中a~h为气体的相对值;图2为光照强度对该叶肉细胞CO2吸收量的影响,下列叙述错误的是(  ) A.在图2甲时,图1中b、c、d、e的值均为零 B.在图2乙时,图1中该叶肉细胞中h=c C.图2中光照强度在丁点及之后,光合速率与呼吸速率相等 D.图1中当b、e为零且a、f不为零时,该叶肉细胞呼吸速率大于光合速率 7. 某小组做了“探究叶龄对叶片中光合色素含量的影响”的实验,结果如图,下列叙述错误的是(  ) A.用纸层析法来分离叶片中的光合色素 B.嫩叶与老叶的叶绿体色素总含量相等 C.相同光照强度下嫩叶与老叶光合速率相等 D.不同时期的叶绿素含量变化比类胡萝卜素的大 8. 生物学的发展离不开技术的支持,下列叙述错误的是(  ) A.放射性同位素标记技术可用于证明光合作用释放的氧来自水 B.DNA分子杂交技术可用于两种生物亲缘关系的判断 C.PCR技术可用于目的基因分子水平的检测 D.离心技术可用于证明DNA的半保留复制 9. 科学家在厌氧型光合细菌中发现了一种利用菌绿素的原始光合作用机制,其基本原理如图所示。该细菌的光合作用与高等植物相比,下列叙述错误的是(  ) A.ATP的合成同样依赖色素分子吸收光能 B.菌绿素和叶绿素同样位于类囊体薄膜 C.(CH2O)的合成都需要ATP和NADPH的参与 D.该细菌不释放O2是因为NADPH的H来自H2S 10.色素是广泛存在于多种细胞中的一类物质。下列叙述正确的是(  ) A.蓝细菌中的色素吸收蓝紫光但不吸收红光 B.植物细胞液泡中的色素吸收的光能可用于光合作用 C.植物细胞中的色素可吸收红光来调控植物生长发育 D.人体衰老细胞中的水分和色素积累逐渐减少 11. 酒精是生物学实验中常用的试剂。下表列出了酒精在实验中的作用,表述错误的选项共有(  ) 选项 实验 酒精的作用 ① 菊花的组织培养 工作台、外植体、培养基等的消毒 ② 绿叶中色素的提取 溶解绿叶中的色素 ③ 检测生物组织中的脂肪 洗去浮色 ④ 观察植物根尖分生区组织细胞的有丝分裂 酒精和卡诺氏液一起制成解离液 ⑤ 研究土壤中小动物类群的丰富度 防止小动物尸体腐烂 A.1项 B.2项 C.3项 D.4项 二、多项选择题 12. 植物学家茨维特将植物色素提取液装入含有碳酸钙粉末的层析柱中,并用层析液自上而下淋洗,出现如图所示的实验结果。下列叙述错误的有(  ) A.层析柱中CaCO3可固定并保护色素 B.条带1中的色素主要吸收蓝紫光 C.条带2和3中色素的颜色是黄色和蓝绿色 D.条带4中的色素在层析液中溶解度最大 13. 原本生活在干旱地区的多肉植物,经研究发现某CO2固定过程非常特殊,被称为景天酸代谢途径,其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起到重要作用。过程如图所示。据图分析,下列说法正确的是(  ) A.进行景天酸代谢的植物白天进行光反应,积累ATP和NADPH,晚上进行暗反应合成有机物 B.图示的代谢方式可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水,从而使该类植物适应干旱环境 C.与常见的C3代谢途径植物相比,夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物 D.多肉植物在其原生地环境中,其液泡中的pH值会呈现白天升高晚上降低的周期性变化 14. 下图表示小麦叶肉细胞光合作用和有氧呼吸的过程及其关系图解,其中A~D表示相关过程,a~e表示有关物质。相关叙述正确的是(  ) A.图中a和c是在细胞质基质中产生的 B.过程B发生的场所在叶绿体基质 C.过程A、C、D均可产生ATP D.图中B、C、D过程在整个夜间进行 15.下列有关高中生物学实验的叙述,正确的是(  ) A.观察细胞有丝分裂实验中,可用醋酸洋红对染色体染色 B.脂肪鉴定实验中,为便于观察,常使用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色 C.探究酵母细胞的呼吸方式时,需用NaHCO3溶液除去空气中的CO2 D.研磨菠菜叶片时,若不添加CaCO3,则色素分离后只能获得两条色素带 16.景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式:夜晚气孔开放,通过一系列反应将CO2固定于苹果酸,并储存在液泡中(如图甲);白天气孔关闭,苹果酸运出液泡后放出CO2,供叶绿体的暗反应(如图乙)。下列关于这类植物的叙述错误的是 (  ) A.在晴朗的白天,叶肉细胞能产生ATP的部位是线粒体和叶绿体类囊体薄膜 B.该植物光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2 C.CAM途径的出现,可能与植物适应干旱条件有关 D.若下午突然降低外界CO2浓度,C3的含量突然减少。 三、非选择题 17.气孔是植物茎、叶上由相邻两个保卫细胞围成的空腔,是植物光合作用吸收CO2和释放O2以及蒸腾作用散失水分的主要通道。研究发现,光照促进水分进入保卫细胞,导致气孔开放;而干旱使保卫细胞失水,导致气孔关闭。回答下列问题: (1)多数植物叶片上的气孔能在光照条件下保持一定程度的开放状态,其意义在于   (答1点),有利于植物进行光合作用。扦插的枝条要剪去大部分叶片,目的是   ,有利于插条成活。 (2)研究人员测得不同光质和不同水分条件下,番茄光合速率、气孔导度(气孔开放程度)和胞间CO2浓度的实验结果见下表(注:CK组,正常光照+水分充足;EG1组,蓝光+水分充足;EG2组,红光+水分充足;EG3组,正常光照+适度干旱)。 组别 光合速率(μmolCO2·m-2·s-1) 气孔导度(mmol·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(mmol·mol-1) CK 15.68 0.42 213.43 EG1 22.38 0.58 168.45 EG2 14.29 0.39 232.71 EG3 7.06 0.21 268.04 ①与正常光照相比,在相同强度的蓝光照射下,番茄植株的光合速率较高,从光反应角度分析,原因是   ;从暗反应角度分析,原因是   。 ②适度干旱主要影响番茄植株光合作用的   (填“光反应”或“暗反应”),作出判断的依据是   。 (3)已知番茄植株叶片的光合产物会被运到根、茎、果实和种子等器官,光合产物的运输形式主要是   (填“淀粉”或“蔗糖”)。去除果实、种子等贮藏器官后,叶片的光合速率会降低。为了验证叶片中光合产物的积累会抑制光合作用,某研究小组设计了下列实验:将去除果实的番茄植株随机均分为A、B两组,并对A组番茄植株的部分叶片进行遮光处理,使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官;检测   (填“遮光”或“未遮光”)叶片的光合产物含量和光合速率并与B组叶片相比。若A组的检测结果是   ,则可达到实验目的。 18.光合作用机理是作物高产的重要理论基础,光饱和点是指光合速率不再随光照强度增加时的光照强度,光补偿点是指光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度。研究发现水稻野生型(WT)的产量和突变体(ygl)在不同栽培条件下产量有差异。 (1)测得两种水稻分别在弱光照和强光照条件下净光合速率的变化如下图1、图2所示: ①据图分析,ygl有较高的光补偿点,这与其呼吸速率较   (填“高”或“低”)有关。 ②据图分析,为了提高产量,在常年阳光充足、光照强度大的地区,更适合种植   水稻,依据是   。 (2)通常情况下,叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但上述研究表明,在强光照条件下,突变体(ygl) 水稻光合速率反而明显高于野生型(WT)。为进一步探究其原因,研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻的相关生理指标见下表: 水稻材料 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜 素( mg/g) RuBP羧化酶含量 (单位:略) Vmax(单位:略) WT 4.08 0.63 4.6 129.5 ygl 1.73 0.47 7.5 164.5 注: RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶; Vmax表示RuBP羧化酶催化的最大速率 ①类胡萝卜素主要吸收可见光中的   光; RuBP羧化酶存在于叶肉细胞中的   (具体场所)。 ②据表分析,在强光照条件下,突变体水稻光合速率反而明显高于野生型的原因是   。 19.从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度(μmolCO2mol-1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度(molH2Om-2s-1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有   。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是   。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点   (填“高”或“低”),理由是   。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是   。 20.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    。 答案解析部分 1.【答案】B 【解析】【解答】A、犁地有利于根部细胞接触更多氧气,利于有氧呼吸产生更多能量,促进对无机盐的吸收,A正确; B、疏禾有谷粜,密禾捞柴烧,说明合理密植能提高光能利用率,进而提高产量,而过度密植会导致有效的光合作用面积没有提高,反而增加了呼吸消耗,因而会导致减产,即该现象说明,适度提高种植密度有利于提高产量,但过高反而会增加呼吸消耗而减产,B错误; C、正其行,通其风,其蕴含的生物学原理是通风透光,为光合作用提供二氧化碳和光照,C正确; D、人在屋里热的跳,稻在田里哈哈笑,说明温度较高的情况下有利于水稻进行光合作用,即温度可通过影响酶的活性来影响光合作用,更利于有机物的积累,D正确。 故答案为:B 【分析】 2.【答案】C 【解析】【解答】A、叶绿素可以吸收、传递和转化光能,叶绿素本身不传递光信号,A错误; B、光敏色素主要吸收红光和远红光,而不是红光和蓝紫光,B错误; C、室外栽培的水仙被移入室内后,光照强度减弱的同时也可能出现单侧光照的环境,从而发生向光性弯曲,C正确; D、光敏色素是一类色素—蛋白复合体, 是植物体内的一种光受体,不是植物激素,叶绿素也不是植物激素,D错误。 故答案为:C 【分析】光对植物生长发育的调节:①作用:种子萌发,植株生长、开花、衰老,等等,都会受到光的调控。植物的向光性生长,实际上也是植物对光刺激的反应。②实质:光作为一种信号,能够被植物细胞的光敏色素接受,引起基因的选择性表达,从而表现出生物学效应。③过程:受到光照射后,光敏色素的结构会发生变化,这一变化的信息经过信息传递系统传导到细胞核内,影响特定基因的表达,从而表现出生物学效应。 3.【答案】C 【解析】【解答】缺镁将影响叶绿素的合成,进而影响光反应,导致光反应强度下降,[H]和ATP减少,进一步导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低,使暗反应强度降低,导致叶片光合作用强度下降。分析得知C正确,ABD错误。 故答案为:B 【分析】光合作用的过程: 叶绿素合成的条件:镁离子、适宜的温度和光照; 光反应需要的条件是光,色素、光合作用有光的酶; 光反应:水的光解,水在光下分解成氧气和还原氢;ATP生成,ADP与Pi接受光能变成ATP; 暗反应:二氧化碳的固定,二氧化碳与五碳化合物结合生成两个三碳化合物;二氧化碳的还原,三碳化合物接受还原氢、酶、ATP生成有机物; 光反应为暗反应提供[H]和ATP。 4.【答案】D 【解析】【解答】A、光合作用的光反应阶段是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的,A不符合题意; B、光反应为卡尔文循环提供ATP和NADPH,用于三碳化合物的还原,B不符合题意; C、光反应必须在光照下进行,暗反应在光照、黑暗中都可以进行。卡尔文循环需要的ATP和NADPH,需要在光下生成,故卡尔文循环不能在黑暗环境中进行,C不符合题意; D、卡尔文循环中二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物,即卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物,D符合题意。 故答案为:D。 【分析】(1)光合作用过程包括光反应阶段和暗反应阶段:①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜,发生水的光解、ATP和NADPH的生成;②暗反应场所在叶绿体的基质,发生CO2的固定和C3的还原,消耗ATP和NADPH。 (2)卡尔文循环也称为光合碳循环或暗反应,是光合作用中碳反应的一部分,主要发生在叶绿体内的基质中。这个循环是利用ATP作为能量来源,并以降低能阶的方式来消耗NADPH,以增加高能电子来制造糖。卡尔文循环的目的是将二氧化碳(CO2)固定并转化为糖(如葡萄糖)的形式,从而为植物提供所需的能量和有机物。 5.【答案】B 【解析】【解答】A、根据叶绿体中色素的分离原理可知,光合色素易溶于无水乙醇等有机溶剂中,可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素;光合色素可溶于层析液中,不同的光合色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的光合色素随层析液在滤纸上扩散得快;溶解度低的光合色素在滤纸上扩散得慢。这样,最终不同的光合色素会在扩散过程中分离开来。故可以用层析液分离绿叶中的光合色素,提取光合色素常用无水乙醇,A不符合题意; B、橙黄色的胡萝卜素溶解度最大,随层析液在滤纸上扩散得快,故由外向内第一圈中的色素是胡萝卜素,B符合题意; C、光合色素的提取实验中加入CaCO3的作用是防止叶绿素被破坏,所以如果实验中未加CaCO3,叶绿素a和叶绿素b被破环,数量较少,则导致由外向内的第三、四圈颜色较浅, C不符合题意; D、由外向内第一、二圈中的色素是胡萝卜素和叶黄素,含量较少,它们主要吸收蓝紫光,D不符合题意。 故答案为:B。 【分析】(1) 色素的提取与分离实验原理:光合色素易溶于无水乙醇等有机溶剂中,可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素。光合色素可溶于层析液中,不同的光合色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的光合色素随层析液在滤纸上扩散得快;溶解度低的光合色素在滤纸上扩散得慢。这样,最终不同的光合色素会在扩散过程中分离开来。 (2)滤纸条从上到下依次是:胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽),色素带的宽窄与色素含量相关;把在滤纸中央滴一滴提取液,然后进行纸上层析,得到四个不同颜色的同心圆,四个圆圈中扩散最慢的即为圆圈最内侧的,四个圆圈中扩散最快的即为圆圈最外侧的,圆圈从外到内的排列顺序为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。 (3)色素提取和分离过程中几种化学物质的作用:无水乙醇作为提取液,可溶解绿叶中的色素;层析液用于分离色素;二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分;碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。 6.【答案】C 【解析】【解答】A、图2的甲光照强度为0,植物只进行呼吸作用,叶绿体不进行光合作用,即叶绿体不能吸收二氧化碳和释放氧气,只有线粒体吸收氧气和释放二氧化碳,故b、c、d、e的值均为零,A不符合题意; B、在图2的乙时,光合作用强度与呼吸作用强度相等,是光补偿点,线粒体产生的CO2正好被叶绿体全部吸收,叶绿体产生的O2正好被线粒体全部吸收,即 h=c,d=g,B不符合题意; C、图2中光照强度在丁点及之后,光合作用已达到饱和,此时光合速率大于呼吸速率,C符合题意; D、图1中当b、e为零且a、f不为零时,说明线粒体除了吸收叶绿体产生的氧气,还需要从外界环境吸收氧气,因此叶肉细胞呼吸速率大于光合速率,对应图乙的甲乙段,D不符合题意; 故答案为:C。 【分析】1、分析图1:图中线粒体从叶绿体和外界吸收氧气,将CO2提供给叶绿体和外界,而叶绿体可以为线粒体提供O2,同时可以吸收外界和线粒体释放的CO2。 2、分析图2:图中随着光照强度增加,光合作用不断增加后达到饱和,甲点表示呼吸速率,乙点为光补偿点,丁点达到最大光合速率。 7.【答案】C 【解析】【解答】A、不同色素溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快,从而分离色素,故用纸层析法来分离叶片中的光合色素,A正确; B、嫩叶中色素含量为6+2=8,老叶中色素含量为5+3=8,故嫩叶与老叶的叶绿体色素总含量相等,B正确; C、嫩叶与老叶的叶绿素和类胡萝卜素含量都不同,故相同光照强度下嫩叶与老叶光合速率不一定相等,C错误; D、不同发育阶段叶绿素含量的变化为6125,类胡萝卜素的含量变化为243,故不同时期的叶绿素含量变化比类胡萝卜素的大,D正确。 故答案为:C。 【分析】1、叶绿体中的色素有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素。叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色,胡萝卜素呈橙黄色,叶黄素呈黄色。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。 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色中的色素。绿叶中的色素不只有一种,它们能够溶解在层析液中,但不同色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快,反之则慢。 8.【答案】A 【解析】【解答】A、证明光合作用释放的氧气来自水利用了18O同位素标记技术,但18O同位素没有放射性,A错误; B、DNA分子杂交技术可用于判断生物亲缘关系的远近,形成杂合双链区的部位越多说明物种间的亲缘关系越近,B正确; C、通过PCR等技术检测受体细胞染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出mRNA,即PCR技术可用于目的基因分子水平的检测,C正确; D、科学家运用同位素示踪和离心技术证实了DNA的半保留复制,D正确。 故答案为:A 【分析】 放射性同位素标记法:放射性同位素可用于追踪物质运行和变化的规律,例如噬菌体侵染细菌的实验。 9.【答案】B 【解析】【解答】A、高等植物光合作用过程中,ATP的合成依赖光合色素吸收光能,识图分析可知,厌氧型光合细菌中ATP的合成同样依赖色素分子(菌绿素)吸收光能,A正确; B、菌绿素是厌氧型光合细菌中分布的色素,细菌属于原核生物,没有叶绿体,也没用类囊体薄膜存在,高等植物的叶绿素位于类囊体薄膜上,B错误; C、高等植物暗反应过程中C3还原需要ATP和NADPH的参与,生成(CH2O),图中厌氧型光合细菌(CH2O)的合成也需要ATP和NADPH的参与,C正确; D、识图分析可知,图中H2S转变为SO42-的过程中合成了NADPH,因此该细菌不释放O2是因为NADPH的H来自H2S,D正确。 故答案为:B。 【分析】光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在叶绿体基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。 10.【答案】C 【解析】【解答】 A.蓝细菌中的色素为叶绿素和藻蓝素,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此蓝细菌中的色素可以吸收蓝紫光和红光,A错误; B. 有的植物的液泡也含有一定的色素,主要是花青素,不能吸收的光能用于光合作用,B错误; C.植物细胞中的色素,如光敏色素可吸收红光和远红光来调控植物生长发育,C正确; D.人体衰老细胞中的水分减少,但由于细胞膜的通透性改变,会导致色素积累增多,D错误。 故答案为:C。 【分析】 1、叶绿体中的色素有4种,即胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b;类胡萝卜素(包括胡萝卜素和叶黄素)吸收蓝紫光,叶绿素(包括叶绿素a和叶绿素b)可以吸收红光和蓝紫光。 2、液泡中可能含有色素,这些色素是水溶性的,不参与光合作用。 11.【答案】B 【解析】【解答】①菊花的组织培养过程中需要对工作台、外植体/操作人员的手等消毒,培养基需要灭菌,①错误; ②绿叶中色素的提取和分离实验中需要用酒精(无水乙醇)作为有机溶剂起到提取色素的作用,②正确; ③检测生物组织中的脂肪时,需要用体积分数为50%的酒精洗去浮色,③正确; ④观察植物根尖分生区组织细胞的有丝分裂需要用体积分数为95%的酒精和盐酸一起制成解离液,④错误; ⑤研究土壤中小动物类群的丰富度要用体积分数为70%的酒精溶液防止小动物尸体腐烂,⑤正确。 分析得知B正确,ACD错误。 故答案为:B 【分析】体积分数为70%的酒精可导致蛋白质变性,可用于实验室和日常消毒;研究土壤中小动物类群的丰富度要用体积分数为70%的酒精溶液防止小动物尸体腐烂。 12.【答案】B,C 【解析】【解答】A、CaCO3可防止叶绿素被破坏,层析柱中CaCO3可固定并保护色素,A正确; B、不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度越大,在层析液中的扩散速度越快,四种光合色素溶解度由高到低依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,因此条带1中的色素为叶绿素b,主要吸收蓝紫光和红光,B错误; C、条带2中的色素为叶绿素a,颜色是蓝绿色,条带3中的色素为叶黄素,颜色是黄色,C错误; D、条带4中的色素为胡萝卜素,在层析液中溶解度最大,扩散速度最快,D正确。 故答案为:BC。 【分析】不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度越大,在层析液中的扩散速度越快,四种光合色素溶解度由高到低依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,因此条带1中的色素为叶绿素b,条带2中的色素为叶绿素a,条带3中的色素为叶黄素,条带4中的色素为胡萝卜素。 13.【答案】B,C,D 【解析】【解答】A、白天在光照条件下,同时进行光反应和暗反应,景天酸代谢的植物通过光反应可生成NADPH和ATP,用于暗反应,A不符合题意 B、图示景天酸代谢途径,白天气孔关闭减少水分的流失,因此可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水,从而使该类植物适应干旱环境,B符合题意; C、由于景天酸代谢途径植物晚上气孔张开,不断吸收二氧化碳用于合成苹果酸,减少了空气中的二氧化碳,因此,与常见的C3代谢途径植物相比,夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物,C符合题意; D、多肉植物在晚上吸收二氧化碳生成苹果酸进入液泡中(pH值降低),白天苹果酸分解产生二氧化碳用于暗反应(pH值升高),因此这些植物的液泡中的pH值会呈现白天升高晚上降低的周期性变化,D符合题意。 故答案为:BCD。 【分析】(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[H]与氧气,以及ATP的形成。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[H]的作用下还原生成有机物。 (2)题图分析:图示植物进行景天酸代谢途径,夜晚气孔打开,吸收CO2用于合成苹果酸,苹果酸储存在液泡中;白天关闭气孔,同时进行光反应和暗反应,在光照条件下,光反应生成ATP和NADPH用于暗反应,且暗反应所需的CO2来源于苹果酸分解和细胞呼吸,因此这些植物适宜生存在干旱环境中。 14.【答案】B,C 【解析】【解答】A、分析图可知,A过程吸收光能,表示光反应阶段;C表示有氧呼吸的第二、三阶段,故a表示有氧呼吸第三阶段产生的H2O,场所为线粒体内膜,c表示有氧呼吸第二阶段产生的CO2,场所为线粒体基质,A不符合题意; B、分析题图可知,A过程吸收光能,表示光反应阶段,则B表示暗反应阶段,暗反应发生在叶绿体基质,B符合题意; C、过程A光反应可产生ATP,过程D有氧呼吸的第一阶段可产生ATP,过程C有氧呼吸的第二和第三阶段也可以产生ATP,C符合题意; D、过程B是暗反应阶段,依赖光反应产生的NADPH和ATP,不能在整个夜间进行,D不符合题意。 故答案为:BC。 【分析】(1)光合作用有三个反应阶段:第一阶段是在类囊体薄膜上,水光解成为还原氢和氧气,ADP与Pi吸收能量结合生成ATP;第二阶段是在叶绿体基质中,C5结合CO2生成两分子C3;三阶段是在叶绿体基质中,ATP水解为ADP与Pi释放能量,C3吸收能量并结合第一阶段中水生成的还原氢,生成糖类和C5。 (2)有氧呼吸可分为3个阶段: 第一阶段:在细胞质基质中,不需要氧,葡萄糖(C6H12O6)反应生成2丙酮酸和[H]、少量能量; 第二阶段:在线粒体基质中,不需要氧,丙酮酸(CH3COCOOH)和水反应生成CO2和[H]、少量能量; 第三阶段:在线粒体内膜上,需要氧,[H]和氧气反应生成水,同时产生大量能量。 (3)分析题图可知,A、B分别表示光反应阶段、暗反应阶段,A过程吸收光能,将水光解,释放氧气,产生[H]、ATP,供B过程即暗反应还原三碳化合物。C表示有氧呼吸的第二、三阶段,D表示有氧呼吸的第一阶段。a-e分别表示H2O、O2、CO2、NADPH和ATP。 15.【答案】A,B 【解析】【解答】A、染色体易被碱性染料染色,为便于观察染色体,可用醋酸洋红对染色体染色,A正确; B、苏丹Ⅲ是弱酸性染料,易溶于体积分数为50%酒精,脂肪鉴定实验中,为便于观察,常使用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色,B正确; C、探究酵母细胞的呼吸方式时,需用NaOH溶液除去空气中的CO2,C错误; D、碳酸钙能保护叶绿素, 研磨菠菜叶片时,若不加入CaCO3,则色素分离后叶绿素a、b的色素带变窄,D错误。 故答案为:AB。 【分析】酒精是生物实验中常用的试剂之一,它在生物实验中有多种作用,而不同浓度的酒精其作用也有所不同。现列举不同浓度的酒精在高中生物实验中的应用如下。 1 体积分数为50%的酒精 1.1 作用:洗去浮色。 1.2 原理:苏丹Ⅲ是弱酸性染料,易溶于体积分数为50%酒精。 1.3 应用 :脂肪的鉴定实验。在该实验中,用苏丹Ⅲ对花生子叶薄片染色后,在薄片上滴1~2滴体积分数为50%的酒精溶液,可以洗去被染玻片标本上的苏丹Ⅲ染液浮色。 2 体积分数为95%的酒精 2.1 作用:① 解离; ② 析出提取含杂质较少的DNA。 2.2 原理:① 解离原理:用质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合,能使组织中的细胞相互分离开来; ② 析出提取含杂质较少的DNA的原理:DNA不溶于酒精,尤其是体积分数为95%的冷冻酒精,而细胞中的某些物质可以溶解于酒精。 2.3 应用:① 观察植物细胞的有丝分裂; ② DNA的粗提取与鉴定。 3 体积分数为75%的酒精 3.1 作用:消毒杀菌。 3.2 原理:体积分数为75%的酒精,能够顺利地渗入到细菌体内,吸收细菌蛋白的水分,使其脱水变性凝固而失去功能,以达到消毒杀菌的目的。高于体积分数为75%浓度的酒精与细菌接触时,就可能使得菌体表面迅速凝固,形成一层薄膜,阻止了酒精继续向菌体内部渗透,待到适当时机,薄膜内的细胞可能将薄膜冲破而重新复活。在此高浓度下,酒精迅速凝固蛋白质的作用往往随着其浓度升高而增强,因此,其消毒杀菌的效果也就越差。若酒精的浓度低于75%,也因不能顺利地渗入到细菌体内而彻底杀死细菌。如果使用体积分数为75%的酒精,既能使组成细菌的蛋白质凝固,又不能形成薄膜,这样,酒精可继续向内部渗透,从而达到较好的消毒效果。值得注意的是,体积分数为75%的酒精溶液的杀菌能力不是绝对很强,它对芽孢就不起作用。 3.3 应用:学习微生物的培养技术。在接种开始时,待用肥皂将双手洗干净后,再用体积分数为75%的酒精棉球擦拭双手,然后在进行接种操作。 4 无水乙醇 4.1 作用:提取色素。 4.2 原理:叶绿体中的各种色素均是有机物,能溶解在有机溶剂中,各色素在无水乙醇中的溶解度较大,且酒精无毒,方便操作。 4.3 应用:叶绿体中色素的提取与分离。 16.【答案】A,D 【解析】【解答】A、在晴朗的白天,植物可以进行光合作用和呼吸作用,因此叶肉细胞能产生ATP的部位是线粒体、叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质,A错误; B、白天气孔关闭,苹果酸运出液泡后放出CO2,供叶绿体的暗反应利用,同时细胞呼吸产生的CO2也能用于暗反应,因此, 该植物光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2 ,B正确; C、CAM植物白天气孔关闭,能够减少水分的散失,白天能利用夜晚吸收的CO2进行光合作用,因此CAM途径的出现,可能与植物适应干旱条件有关 ,C正确; D、该植物白天气孔关闭,植物不吸收CO2,而是利用苹果酸运出液泡后放出CO2进行光合作用,因此若下午突然降低外界的CO2浓度,暗反应不受影响,C3的含量不受影响,D错误。 故答案为:AD。 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段: 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。还原型辅酶Ⅱ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;在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行,在特定酶的作用下,二氧化碳与五碳化合物结合,形成两个三碳化合物。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。一些接受能量并被还原的三碳化合物,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三碳化合物,经过一系列变化,又形成五碳化合物。 17.【答案】(1)吸收CO2和释放多余的O2、降低叶面温度、促进矿质元素的吸收和运输;降低叶片蒸腾作用,以减少水分散失 (2)叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝光,促进了光反应;气孔导度较大,更多的CO2进入细胞;光反应;与CK组相比,EG3组番茄植株胞间CO2浓度较高,暗反应CO2供应充足,推测干旱缺水使色素分解,导致光反应减弱 (3)蔗糖;未遮光;与B组相比,A组未遮光叶片光合产物含量低,光合速率高 【解析】【解答】(1)气孔是植物光合作用吸收CO2和释放O2以及蒸腾作用散失水分的主要通道,在光照条件下,多数植物叶片上的气孔保持一定程度的开放状态,有利于吸收CO2和释放多余的O2、降低叶面温度、促进矿质元素的吸收和运输,进行光合作用。而为了减少水分散失,有利于插条成活,扦插的枝条需要剪去大部分叶片,从而降低叶片的蒸腾作用。 (2)与正常光照相比,在相同强度的蓝光照射下,番茄植株的光合速率较高,因为番茄植株叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝光,促进了光反应;且分析图表可知,与CK组相比,EG1组植物叶片气孔开度较大,CO2供应充足,从而提高了暗反应速率,进而引起番茄植株的光合速率提高。与CK组相比,EG3组番茄植株胞间CO2浓度较高,暗反应CO2供应充足,推测干旱缺水使色素分解,导致光反应减弱。 (3)番茄植株叶片的光合产物会以蔗糖的形式被运到根、茎、果实和种子等器官。去除果实、种子等贮藏器官后,光合产物会以淀粉的形式在叶片积累,叶片的光合速率会降低,为验证以上观点,可设计如下实验:将去除果实的番茄植株随机均分为A、B两组,并对A组番茄植株的部分叶片进行遮光处理,检测未遮光叶片的光合产物含量和光合速率并与B组叶片相比,若检测结果是与B组相比,A组未遮光叶片光合产物含量低,光合速率高,则可验证叶片中光合速率比较高。 【分析】 光合作用的过程可以清晰地分为以下三个主要阶段,并受到多种因素的影响: 光合作用的过程: 1.吸收光能: - 光合作用发生在植物叶片的叶绿体内。 - 叶绿体中的叶绿素是光合作用的关键物质,能够吸收光能。 - 当阳光照射到植物叶片上时,叶绿素分子吸收光子并将其能量转化为激发态。 2.转化为化学能: - 激发态的叶绿素分子将能量传递给反应中心复合物中的电子。 - 反应中心复合物由一系列蛋白质和辅酶组成,能够捕获光能并将其转化为化学能。 - 在反应中心复合物内,光能被用来激发电子,使其跃迁至更高的能级。 - 激发态电子经过一系列叶绿素分子的传递,最终到达叶绿体内的细胞色素复合物。 - 细胞色素复合物转移电子和氢离子,光能逐渐被转化为电子和氢离子的化学能。 3.生成有机物质: - 化学能被用来合成有机物质,最重要的产物是葡萄糖。 - 葡萄糖是植物的主要能量来源,同时也是其他有机物质的前体。 - 细胞色素复合物通过化学反应将二氧化碳和水转化为葡萄糖。 - 这个反应涉及许多酶和辅酶的参与,如光合色素、NADP+还原酶和ATP合酶等。 影响光合作用的因素: 1.光照: - 光合作用是一个光生物化学反应,因此光合速率随着光照强度的增加而加快。 - 光补偿点是指植物在光合过程中吸收的CO2与光呼吸和呼吸作用过程中放出的CO2等量时的光照强度。 - 同一叶子在同一时间内,必须高于光补偿点的光照强度才能使植物正常生长。 2.二氧化碳: - 二氧化碳是光合作用的原料,其浓度高低影响光合作用的速率。 - 提高二氧化碳的浓度能提高光合作用的速率,但达到一定值后,光合作用速率不再增加。 3.温度: - 温度直接影响酶的活性,进而影响光合作用。 - 一般植物在10 ~ 35℃下正常进行光合作用,其中以25 ~ 30℃最适宜。 - 高温会破坏叶绿体和细胞质的结构,使酶钝化,降低光合速率。 4.矿质元素: - 矿质元素如氮、镁、铁、锰等是叶绿素等生物合成所必需的。 - 铜、铁、硫和氯等参与光合电子传递和水裂解过程。 - 钾、磷等参与糖类代谢,缺乏时影响糖类的转变和运输。 5.水分: - 水分是光合作用的原料之一,但光合作用所需的水分只是植物所吸收水分的一小部分。 - 水分缺乏主要间接地影响光合速率下降。 综上所述,光合作用是一个复杂而精确的过程,其效率受到光照、二氧化碳、温度、矿质元素和水分等多种因素的影响。 18.【答案】(1)①高;②突变体(或写ygl);高光照条件下,突变体(ygl )水稻比水稻野生型(WT)的光饱和点高,净光合速率大,产量明显多 (2)①蓝紫;叶绿体基质;②突变体(ygl)水稻叶片中的RuBP羧化酶含量比野生型(WT)水稻的高,催化速率大,促进暗反应加快,因此光合速率要高 【解析】【解答】(1)①分析光的补偿点看图1,从图中显示ygl的呼吸速率为0.9μmol·m2.s-1,而水稻WT的呼吸速率为0.6μmol. m2·s-1,光照达光补偿点时对应的净光合速率为0,根据公式净光合速率=实际光合速率-呼吸速率=0可推知,呼吸速率越大,则实际光合速率就越大,所需的光照强度就越高。 ygl有较高的光补偿点,这与其呼吸速率较高有关。 ②当光照强度充足时,光饱和点越高的水稻,净光合速率最大值越大,光合产物越多,就越有利于产量的提高,从图2看出,ygl的光饱和点明显高于WT。 (2)①类胡萝卜素是光合色素的一种,主要吸收蓝紫光;RuBP羧化酶是暗反应阶段的酶,叶肉细胞光合作用的暗反应阶段场所在叶绿体基质中。 ②由题意和表格分析可推知,强光照条件下,RuBP羧化酶含量与RuBP羧化酶催化最大速率呈正相关,根据光合作用的过程可知,此时光合速率强弱主要取决于暗反应阶段,即RuBP羧化酶含量越高,RuBP羧化酶催化的最大速率越大,暗反应就相对越快,进而光合速率就越高。表中数据突变体(ygl) 水稻叶片中的RuBP羧化酶含量比野生型(WT)水稻的高,促进暗反应加快,因此,光合速率就大。 【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在叶绿体基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。 2、影响光合作用的环境因素:(1)温度对光合作用的影响 :在最适温度下酶的活性最强,光合作用强度最大,当温度低于最适温度,光合作用强度随温度的增加而加强,当温度高于最适温度,光合作用强度随温度的增加而减弱。(2)二氧化碳浓度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。(3)光照强度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。(4)光质:绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素和叶黄素,其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能,叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少。 3、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。 19.【答案】(1)ATP、NADPH;突变体细胞分裂素合成更多,而细胞分裂素能促进叶绿素的合成 (2)高;开花14天后突变体气孔导度大于野生型,但胞间CO2浓度小于野生型,且突变体的呼吸代谢不受影响,因此突变体的光合作用强度更大,需要的光照强度更大 (3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处,而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖,表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型,因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型 【解析】【解答】(1)光反应在类囊体上进行,能将水分解为NADPH和氧气,并且将光能转化为活跃的ATP中的化学能,光反应产生的ATP和NADPH可用于暗反应C3的还原,故可供暗反应利用的物质有ATP和NADPH;与野生型相比,开花后突变体细胞分裂素合成更多,而细胞分裂素能促进叶绿素的合成,故开花后突变体叶片变黄的速度慢。 (2)据表格可知, 开花14天后突变体气孔导度大于野生型,但胞间CO2浓度小于野生型,且突变体的呼吸代谢不受影响,因此突变体的光合作用强度更大,需要的光照强度更大,故光饱和点较高。 (3)据题意可知,叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处,而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖,表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型,因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型,导致突变体籽粒淀粉含量低。 【分析】(1)光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段:光反应进行水的光解和ATP的合成, 水的光解产生NADPH与氧气,发生在叶绿体的类囊体薄膜上;暗反应在叶绿体基质中,C5结合CO2生成两分子C3,C3吸收能量并结合第一阶段中水生成的还原氢,生成糖类和C5。 (2)光合作用的影响因素是光照强度、二氧化碳浓度和温度等。 (3) 细胞分裂素是一类促进细胞分裂、诱导芽的形成并促进其生长的植物激素;主要分布于进行细胞分裂的部位,如茎尖、根尖、未成熟的种子、萌发的种子、生长着的果实内部。 20.【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,光照强度增加,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,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,故吸收的CO2增多,与WT相比,株系1和2的净光合速率较高;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无法观察到该植株的呼吸速率 (4)与株系2与WT相比,在较低CO2浓度下,转基因株系1的净光合速率最大 【解析】【解答】(1)反应①中1分子C5与1分子CO2结合生成2分子C3,该过程为CO2的固定。 (2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质。 (3)植物的呼吸作用和光呼吸都会产生CO2,因此图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自光呼吸和呼吸作用。 株系1和2转入了改变光呼吸的相关基因,因此7-10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是7-10时,光照强度增加,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,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,故吸收的CO2增多,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CO2的释放速率,图3无法观察到该植株的呼吸速率,因此据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 (4)根据图2可知,与株系2与WT相比,在较低CO2浓度下,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。 【分析】1、有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质,该阶段葡萄糖分解成丙酮酸,并产生少量[H]和ATP;有氧呼吸第二阶段的场所是线粒体基质,该阶段丙酮酸和水反应生成CO2和[H],并产生少量ATP;有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体内膜,该阶段O2和[H]反应生成水,产生大量ATP。 2、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。因此增大环境中的CO2浓度可以在一定程度上抑制光呼吸。 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 $$

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3.2 光合作用-光能的捕获和转换专项训练二-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一
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