3.2 光合作用—光能的捕获和转换（分层作业）生物苏教版必修1

3.2《 光合作用—光能的捕获和转换 》分层练习 （基础+提升+拓展培优，限时3层提升） 第1层 基础必备练 lian 限时：15min 一、选择题 1．下列关于探究光合作用原理实验的叙述，正确的是（    ） A．希尔实验说明植物产生的O2中的氧元素全部都来自水 B．鲁宾和卡门利用同位素标记法检测O2中的放射性情况，证明光合作用中O2的来源 C．美国科学家阿尔农发现，光照下叶绿体可合成ATP且该过程与水的光解相伴随 D．恩格尔曼用水绵、需氧细菌等材料通过对比实验证明了类囊体薄膜上有光合作用所必需的酶 【答案】C 【分析】探究光合作用原理的部分实验 科学家 实验过程或依据 实验结论 1881年恩格尔曼 水绵和需氧细菌在黑暗、无空气环境中，用极细的光束照射水绵，需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；而在光下、无空气环境下，需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 1937年希尔 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 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2 1941年鲁宾和卡门 同位素示踪法： H2O+C18O2→（CH218O）+O2 H218O +CO2→（CH2O）+18O2 光合作用释放的O2全部来自水 1954年、1957年阿尔农 光照下，叶绿体可合成ATP，并且这一过程总是与水的光解相伴随 【详解】A、希尔的实验说明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2，A错误； B、鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用中O2全部来自水，但该实验用的18O没有放射性，B错误； C、美国科学家阿尔农先发现光照下叶绿体可合成ATP，后来又发现该过程总是与水的光解相伴随，C正确； D、恩格尔曼用水绵、需氧细菌等材料通过对比实验证明了叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，D错误。 故选C。 2．图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H+的转运蛋白有两种类型，从而实现H+在膜两侧间的穿梭。下列叙述错误的是（    ） A．光合色素吸收的光能将水分解为氧、H+和电子 B．H+由类囊体腔进入叶绿体基质的方式是协助扩散 C．NADPH是活泼的还原剂，同时也储存一部分能量 D．叶绿体基质的pH低于类囊体腔内的pH 【答案】D 【分析】光合作用的光反应阶段是必须有光才能进行，光反应阶段的化学反应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，有两方面用途，一是将水分解成氧和H+和电子，氧直接以分子的形式释放出去，H+参与合成NADPH，则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中去：二是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。这样，光能就转变为储存在AIP中的化学能。 【详解】A、在光反应阶段中光合色素吸收的光能将水分解为氧、H+和电子，A正确； B、由图像可以分析，类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质，因此H+由类囊体腔进入叶绿体基质的方式是协助扩散，B正确； C、NADPH是活泼的还原剂，同时也储存一部分能量，用于暗反应中三碳化合物的还原，C正确； D、由图像可以分析，类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质，所以叶绿体基质的pH高于类囊体腔内的pH，D错误； 故选D。 【点睛】本题考查考生叶绿体的结构，光合作用基本过程，物质跨膜运输的相关基础知识，考查理解能力，获取信息的能力。 3．如图是某同学用无水乙醇提取的某种植物叶绿体中的色素，即在圆心处滴加适量色素滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果出现不同颜色的4个同心圆。下列叙述合理的是（    ） A．实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致所有色素环颜色变浅 B．实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好 C．植物的叶片呈现绿色，是由于光合色素对绿光的吸收最少，大部分绿光被反射 D．叶绿体中所有色素的合成都需要Mg2+和光照 【答案】C 【分析】色素是光合作用中吸收和转化光能的重要物质，色素的提取常采用菠菜为原料，光合色素是脂溶性的，因此色素的提取和分离都采用有机溶剂。色素提取和分离的主要步骤为：研磨、过滤、画滤液细线、纸层析分离。分离出来的色素在滤纸条上从上到下的顺序依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 【详解】A、实验研磨操作中若加入的二氧化硅（研磨充分）过少，提取的光合色素较少，会导致所有色素环颜色变浅；如果加入的碳酸钙（保护叶绿素）过少，会导致叶绿素被破坏，不会影响类胡萝卜素的量，所以只有部分色素环变浅，A错误； B、实验中对研磨液过滤时采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误； C、光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收量少，大部分绿光被反射，使植物的叶片呈现绿色，C正确； D、只有叶绿素的合成才需要Mg²⁺和光照，D错误。 故选C。 4．为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如下图所示，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿素含量下降直接导致植物叶片吸收的红光和蓝紫光减少 B．若遇0℃低温天气，可对该植物进行升温或遮光处理，以减少叶绿素的损失 C．若该植物在生长过程中缺Mg，可能会出现与第4组类似的实验结果 D．对上述4组叶片分别进行色素的提取与分离，第4组得到的色素带中从上到下的第1、2条色素带均明显变窄 【答案】D 【分析】绿叶中的色素有两大类，即叶绿素和类胡萝卜素两类，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。 【详解】AB、分析题图可知，本实验的自变量为光照强度、温度，因变量为叶绿素相对含量。由图中曲线对比可知，第4组（经0 ℃低温和光照处理）的植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这会导致植物叶片吸收的红光和蓝紫光减少，若遇到0℃低温天气，可对该植物进行升温或遮光处理，以减少叶绿素的损失，AB正确； C、Mg是构成叶绿素的必需元素，在缺Mg的条件下，叶绿素合成受阻，叶绿素的含量会下降，则可能会出现与第4组类似的实验结果，C正确； D、用层析液分离色素时，滤纸条上的色素带从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素带的宽窄与色素含量有关，第4组叶绿素含量较少，因此得到的色素带中，从上到下的第3、4条色素带明显变窄，D错误。 故选D。 5．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是（    ） A．为提取出更多的色素，研磨时10mL无水乙醇应当一次性加入 B．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失 C．叶绿体中色素能通过层析分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 D．若滤液细线画得太粗，可能会导致滤纸条上的色素带部分重叠 【答案】D 【分析】1、色素提取和分离过程中几种化学物质的作用： （1）无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素； （2）层析液用于分离色素； （3）二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分； （4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏； 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。滤纸条从上到下依次是：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）。 【详解】A、研磨时，10mL无水乙醇不能一次性加入，应分多次加入，这样有助于充分研磨，A错误； B、层析完毕后应待色素带稳定后再记录结果，B错误； C、绿叶中色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，C错误； D、若滤液细线画得太粗，会导致色素含量较多，在滤纸条上扩散时可能会使色素带部分重叠，D正确。 故选D。 6．实验是生物学研究的重要手段，对以下光合作用的部分探究实验分析正确的是（    ） 实验名称 实验材料、操作或现象 分析、结果或条件 A 绿叶中色素的 提取和分离实验 过滤收集滤液时放一块单层尼龙布 过滤不用滤纸和纱布 是因其会吸附色素 B 恩格尔曼 的水绵实验 制临时装片：水绵+需氧细菌，装片需 先置于有空气的黑暗环境中 恩格尔曼第二个实验发现需氧 细菌聚集在红光和蓝紫光区域 C 希尔的离体叶绿 体悬浮液实验 在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其 他氧化剂（悬浮液中有H₂O和CO₂） 希尔反应证明了水的光解和糖 的合成不是同一个化学反应 D 鲁宾和卡门的同位 素示踪实验 对照组是C¹⁸O₂和H₂O 实验组是CO₂和H₂¹⁸O 该实验需要在适宜的光 照和温度条件下进行 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【分析】希尔反应为离体叶绿体在适当（铁盐或其他氧化剂、光照）条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 【详解】A、过滤收集光合色素滤液时，应在漏斗基部放置单层尼龙布，不选用滤纸和纱布，避免过滤时色素吸附，A正确； B、恩格尔曼的水绵第一个实验时，制作的临时装片先置于没有空气的黑暗环境中，B错误； C、希尔的实验在离体的叶绿体悬浮液中没有添加CO2，C错误； D、鲁宾和卡门的同位素示踪实验证明光合作用释放的氧气来自于水，这两组都是实验组，一组标记C18O2，一组标记H218O，D错误。 故选A。 7．下图为高等植物光合作用的部分过程示意图。甲、乙表示物质，①②表示反应阶段。正确的是（　　） A．物质甲是O2，图中①是光合作用的暗反应阶段 B．吸收光能的色素分布在叶绿体的基质中 C．图中①为②提供的物质乙是NADH D．图中②阶段包括的生理过程有CO2的固定和C3的还原 【答案】D 【分析】1、光合作用： （1）光反应阶段：水光解产生NADPH和氧气，ADP和Pi 结合形成ATP。 （2）暗反应阶段：二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和NADPH的作用下，还原成五碳化合物，同时ATP水解成ADP和Pi。 2、题图分析，①为光反应阶段，②为暗反应阶段，甲表示氧气，乙表示NADPH。 【详解】A、光反应的水的光解可产生氧气，物质甲为氧气，①是光反应阶段，A错误； B、吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B错误； C、①为光反应阶段，②为暗反应阶段，①为②提供的物质乙是NADPH，C错误； D、②是暗反应阶段，该过程的物质变化包括CO2的固定和C3的还原，D正确。 故选D。 8．部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用，避免产生的氧自由基对自身造成伤害。如图表示绿硫细菌的光反应过程示意图，下列叙述正确的是（    ）    A．绿硫细菌在光反应中，H₂S是电子供体 B．叶绿体中的菌绿素复合体，用于吸收、传递、转化光能 C．绿硫细菌产生的高能e⁻长期储存在 NADPH中 D．H⁺进入内腔需要的能量直接来自 H₂S分解时产生的能量 【答案】A 【分析】绿硫细菌属于原核生物，其细胞内只有核糖体一种细胞器，含有能够进行光合作用的色素和酶；绿硫细菌在进行光合作用时，光反应需要光能和H2S，合成了NADPH和ATP，也产生了单质硫。 【详解】A、绿硫细菌光合作用过程中，H2S的作用与水相似，因此在光反应中H₂S是电子供体，A正确； B、绿硫细菌是原核生物，不含叶绿体，B错误； C、 NADPH是高度活泼的还原剂，不能长期储存电子，C错误； D、H⁺进入内腔需要的能量直接来自光合片层两侧的e-浓度差，D错误。 故选A。 9．我国科学家首次在实验室实现CO2到淀粉的人工合成，其代谢路线（ASAP）如下图。据图判断下列相关叙述正确的是（    ） A．图中C1（甲醇）的生成过程类似于光合作用中C3的还原 B．图示的ASAP过程与植物细胞中的碳反应（即暗反应）一样能循环进行 C．与植物细胞固定等量的CO2相比，该体系积累的淀粉较多 D．该过程的能量变化与植物光合作用过程中的能量变化是一样的 【答案】C 【分析】1、光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 2、图中ASAP体系类似于光合作用的暗反应阶段。 【详解】A、由图可知，该体系首先将二氧化碳还原成甲醇（C1），然后将甲醇转化为三碳化合物（C3），再转化为六碳化合物（C6），C1（甲醇）的生成过程类似于光合作用中CO2的固定，A错误； B、由图可知，C3生成C6后转化为淀粉，无循环过程，B错误； C、由于该体系无呼吸作用，与植物细胞固定等量的CO2相比，该体系积累的淀粉较多，C正确； D、光合作用是将光能转为有机物中稳定的化学能，图示的ASAP过程是将电能转化为有机物中稳定的化学能，D错误。 故选C。 二、非选择题 10．我国科学家利用化学催化剂与生物催化剂相结合的方式，依据植物光合作用原理构建人工光合系统，将大气中的CO2合成了淀粉。该人工光合系统的工作流程如图所示，其中①～⑤代表具体过程。 (1)①～⑤中相当于植物光反应过程的是 ；④过程类似于光合作用中C3合成C6的过程，由此推测④过程除需催化剂和三碳化合物外，可能还需要的物质有 。 (2)干旱缺水条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 。而科学家通过一定的措施可消除干旱对人工光合系统中 （填图中标号）过程的直接影响，从而确保人工光合系统的流程顺利进行。 (3)CO2引发的温室效应给人类生存带来了系列挑战，上述人工光合系统对温室效应的减缓作用 （填“强于”或“弱于”）植物，原因是 。 (4)科学家制作“人工叶绿体”时，首先提取菠菜叶绿体中的类囊体，然后将其和一种命名为“Cetch循环”的反应系统一起包裹在与细胞大小相近的“油包水液滴”中，并在其中加入足量NADP+、ADP等物质，实现了CO2的固定和光合成反应（如图所示）。 ①产生羟基乙酸的场所相当于 ，在菠菜光合作用过程中产生的NADPH的作用是 。若突然将红光改为同等强度的绿光，会暂时引起该反应体系中ADP/ATP的值 。（填“增大”或“减小”）。 ②“人工叶绿体”膜的磷脂分子排布和细胞膜存在差异，请画出人工叶绿体膜的磷脂分子的排布图 。（至少画出4个磷脂分子） 【答案】(1) ①② ATP、NADPH (2) 叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少影响暗反应过程 ② (3) 强于 人工光合系统不进行呼吸作用释放CO2 (4) 叶绿体基质 提供能量和作还原剂 增大 【分析】分析题图：①为太阳能电池吸收光能；②为水电解形成氧气和氢气；③为二氧化碳和氢气在无机催化剂催化下形成甲醛，进而单碳缩合形成三碳化合物；④三碳化合物进行三碳缩合形成六碳化合物；⑤六碳化合物在生物酶的催化作用下形成淀粉。 【详解】（1）由图示可知：①为太阳能电池吸收太阳能的过程，类似于光反应阶段光合色素吸收光能，②类似于光合作用的光反应阶段水的光解过程，③④⑤类似于暗反应阶段，所以①～⑤中相当于植物光反应过程的是①②；④过程类似于光合作用中C3合成C6的过程，由此推测④过程除需催化剂和三碳化合物外，可能还需要的物质是光反应产生的ATP和NADPH。 （2）干旱条件下土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少，影响暗反应的过程，因此干旱条件下很多植物光合作用速率降低。②类似于光合作用的光反应阶段水的光解过程，而科学家通过一定的措施可消除干旱对人工光合系统中②水的光解过程的直接影响，即缺水的影响，从而确保光反应产生的ATP和NADPH的数量，进而确保人工光合系统流程的顺利进行。 （3）上述人工光合系统对温室效应的减缓作用强于植物，原因是人工光合系统不进行呼吸作用，不释放CO2。 （4）①据图可知，产生羟基乙酸的场所相当于叶绿体基质，在菠菜光合作用过程中产生的NADPH的作用是为C3的还原提供能量和作还原剂,。若突然将红光改为同等强度的绿光，由于植物几乎不吸收绿光，等同于光照减弱，此时ADP消耗速率降低、ATP产生速率降低，而ATP的消耗ADP产生暂时不变，故会暂时引起该反应体系中ADP/ATP的值增大。 ②“人工叶绿体”膜的磷脂分子排布和细胞膜存在差异，根据磷脂分子的头部具有亲水性和尾部具有疏水性可知，人工叶绿体膜的磷脂分子的排布图如下：第2层 能力提升练 lian 限时：15min 1．如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上层析分离的情况，以下叙述正确的是（    ） A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止研磨中色素被破坏，加入层析液是为了提取色素 B．若选用同种但失绿变黄的叶片，色素含量可能是（甲＋乙）＜（丙＋丁） C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D．使四种光合色素在滤纸上层析分离的层析液是无水乙醇 【答案】B 【分析】1、分离色素的原理是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。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）。 2、根据题意和图示分析可知：丁为胡萝卜素，丙为叶黄素，乙为叶绿素a，甲为叶绿素b。 【详解】A、提取色素时加入碳酸钙是为了防止研磨中色素被破坏，加入无水乙醇是为了提取色素，A错误； B、根据题意和图示分析可知：丁为胡萝卜素，丙为叶黄素，乙为叶绿素a，甲为叶绿素b。失绿变黄的叶片叶绿素含量较低，所以色素含量可能是（甲+乙）＜（丙+丁），B正确； C、四种色素都能溶解在层析液中，丁扩散距离最远，说明丁（胡萝卜素）色素的溶解度最大，C错误； D、使四种光合色素在滤纸层析分离的层析液不是无水乙醇，是石油醚、丙酮、苯的混合物，D错误。 故选B。 2．叶绿素是由谷氨酸分子经过一系列酶的催化作用，在光照条件下合成的。叶绿素a的分子结构如图所示，其头部和尾部分别具有亲水性和亲脂性。下列分析错误的是（    ）    A．叶绿素a分子与催化其合成的酶共有的元素是CHON B．叶绿素a的元素组成说明无机盐能构成复杂的化合物 C．尾部对于叶绿素a分子在类囊体膜上的固定起重要作用 D．叶片变黄一定是光照不足导致叶绿素合成减少造成的 【答案】D 【分析】1、组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类。 （1）大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素，O是含量最多的元素。 （2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 2、无机盐的主要存在形式是离子，有些无机盐是某些复杂化合物的组成成分；许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用，有的无机盐还对维持渗透压和酸碱平衡具有重要作用。 【详解】A、酶的化学本质是蛋白质或RNA，其化学元素组成都含有CHON，如图叶绿素a分子也含有CHON元素，A正确； B、如图叶绿素a中含有Mg，Mg属于无机盐，B正确； C、叶绿素a的尾部具有亲脂性，而生物膜的基本骨架由磷脂双分子层构成，故叶绿素a的尾部有利于固定在类囊体膜上，C正确； D、叶片变黄不一定是叶绿素合成减少，也有可能是温度下降，胡萝卜素合成增加导致，还有可能是叶绿素降解加快或叶黄素等类胡萝卜素合成增加等原因，D错误。 故选D。 3．光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSI和PSII上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP⁺的还原；另一方面建立跨膜的H⁺浓度梯度，启动光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所示。下列说法正确的是（    ）    A．原初反应实现了光能直接到化学能的能量转化过程 B．类囊体膜内外H⁺浓度梯度的形成与水的裂解、质体醌的转运以及NADP⁺的还原有关 C．图中H⁺通过主动运输进入叶绿体基质 D．光反应产生的NADH和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原 【答案】B 【分析】光合作用的过程： ①光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体薄膜）：水的光解产生NADPH与O2，以及ATP的形成； ②暗反应阶段（场所是叶绿体的基质）：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C5和糖类等有机物。 【详解】A、根据题干“原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子”可知，原初反应实现了光能到电能的能量转化过程，但不能直接转化，A错误； B、由图可知，类囊体膜内外H+浓度梯度的形成（即基质中的H+浓度低，类囊体腔中的H+浓度高）与水的裂解、质体醌的转运以及NADP+的还原有关，B正确； C、由图可知，叶绿体基质中的H+浓度低，类囊体腔中的H+浓度高，即H+从类囊体腔进入叶绿体基质属于顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白，故图中H+通过协助扩散进入叶绿体基质，C错误； D、C3（3-磷酸甘油酸）在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成C5和糖类等有机物，D错误。 故选B。 4．科学家利用细菌视紫红质和ATP合成酶等构建了一种简单的人工光合细胞，模式图如下图。它可以产生ATP，为细胞代谢提供能量。关于该细胞的叙述，不正确的是（　　） A．人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜，能够实现能量转换 B．H+从人工光合细胞器进入细胞质的运输方式属于主动运输 C．人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶消耗ATP D．人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同 【答案】B 【分析】分析题图可知：H+从膜外运送到膜内，是从低浓度向高浓度运输，且在此过程中需要光提供能量，故H+进入人工光合细胞器内部的方式属于主动运输，但从人工光合细胞器内部转移到外部没有消耗能量，是以通过ATP合成酶以协助扩散的方式完成的。 【详解】A、人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜，能够将光能转化为ATP中的化学能，实现能量转换，A正确； B、H+从人工光合细胞器内部转移到外部没有消耗能量，是以通过ATP合成酶以协助扩散的方式完成的，B错误； C、人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶需要能量，消耗ATP，C正确； D、分析题图可知人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同，D正确。 故选B。 5．绿色植物在进行光合作用时会同时伴随发生一种消耗能量、吸收和释放CO2的现象，被称为光呼吸。下图为光呼吸的关系示意图。下列有关说法错误的是（　　） A．光呼吸吸收O2、释放CO2的场所分别是叶绿体、线粒体 B．在光照条件下，若叶肉细胞中O2含量下降、CO2含量升高，会促进光呼吸 C．温室栽培蔬菜时可通过增施有机肥减少光呼吸对光合产物的损耗 D．干旱高温等逆境条件下，植物的光呼吸会增强 【答案】B 【分析】由图可知，光呼吸和光合作用的安放映都利用C5作为原料，但光合作用的暗反应阶段通过C3的还原生成糖类和C5，实现了C5的再生，而光呼吸将C5彻底氧化分解生成CO2. 【详解】A、由图可知，光呼吸吸收O2、释放CO2的场所分别是叶绿体、线粒体，A正确； B、在光照条件下，若叶肉细胞中O2含量下降、CO2含量升高，会抑制光呼吸过程，B错误； C、温室栽培蔬菜时可通过增施有机肥，既减少光呼吸对光合产物的损耗并增强土壤的肥力，C正确； D、由于干旱高温时，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，导致CO2浓度降低，C5更易于与O2结合，导致光呼吸增强，D正确。 故选B。 6．玉米叶片结构特殊，其维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，参与光合作用的暗反应。据图分析，下列说法不正确的是（    ） A．维管束鞘细胞的叶绿体只能进行暗反应 B．维管束鞘细胞中暗反应过程需要ATP和NADPH C．PEP羧化酶可以显著降低C3和CO2结合形成C4反应的活化能 D．PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2固定，使玉米难以适应干旱环境 【答案】D 【分析】叶肉细胞中的叶绿体具有发达的基粒，基粒由类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上有光合色素和与光合作用有关的酶，故光反应阶段在叶肉细胞中完成；维管束鞘细胞的叶绿体中几乎无基粒，却有很多的淀粉粒，在暗反应中C3被还原成C5和糖类等有机物，故暗反应阶段在维管束鞘细胞中完成。 【详解】A、光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜上，基粒是由类囊体堆叠而成的，维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒，所以维管束鞘细胞的叶绿体不能进行光反应，A正确； B、维管束鞘细胞中的暗反应过程需要光反应提供的ATP和NADPH，B正确； C、由图2可知，PEP羧化酶催化C3和CO2结合形成C4反应，能够 降低化学反应的活化能，C正确； D、维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，高温、干旱时植物会关闭气孔，玉米在外界二氧化碳供应不足时，C4能分解产生二氧化碳继续供暗反应正常进行，故玉米特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境，D错误。 故选D。 7．植物叶肉细胞的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是（    ） A．通常，光照下物质A的产生速率最大时就是叶肉细胞的净积累量最多的时候 B．叶肉细胞的光补偿点就是植物的光补偿点 C．类囊体膜上的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用 D．图中显示，ATP中的能量来自H+跨膜运输的势能 【答案】D 【分析】据图分析：图示表示光合作用的光反应过程，其中A表示氧气，B表示氢离子通道。 【详解】A、物质A产生速率最大时，表示光反应达到了最大，而只要光合作用强度大于呼吸作用强度，就有物质的积累，叶肉细胞净积累量最多时，是傍晚光照强度减弱到光补偿点时，此时光反应强度不是最大，A错误； B、植物只有叶肉细胞进行光合作用，所有的细胞都进行呼吸作用，当叶肉细胞达到光补偿点时，对于整株植物而言，光合速率小于呼吸速率，还没达到光补偿点，B错误； C、类囊体膜上的类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C错误； D、由图上看，H+顺浓度梯跨膜运输时，能促使ADP和Pi合成ATP，所以ATP中的能量来自H+跨膜运输的势能，D正确。 故选D。 8．下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，磷酸丙糖转移蛋白（TPT）能将磷酸丙糖从叶绿体运到细胞质基质，同时将磷酸（Pi）等量运入叶绿体，TPT的活性是限制光合速率大小的重要因素。下列相关叙述正确的是（    ） A．一种载体蛋白只能转运一种化学物质 B．叶绿体合成淀粉增加时，Pi输入叶绿体减少 C．可通过增加TPT的活性来提高作物的淀粉产量 D．叶肉细胞光合作用的产物主要以磷酸丙糖的形式运出细胞 【答案】B 【分析】题图分析：光合作用暗反应中C3的还原过程会产生磷酸丙糖，磷酸丙糖可在叶绿体中用于合成淀粉或转化为氨基酸，也可在TPT的参与 下被运出叶绿体合成蔗糖，蔗糖能储存在液泡中，也能运出细胞。 【详解】A、由题干可知磷酸丙糖转移蛋白（TPT）能将磷酸丙糖从叶绿体运到细胞质基质，同时将磷酸（Pi）等量运入叶绿体，相当于一种载体蛋白同时转运了两种物质，A错误； B、叶绿体合成淀粉增加时，则磷酸丙糖从叶绿体中的输出减少，同时伴随着Pi输入叶绿体减少，B正确； C、由图可知，当TPT活性高时，暗反应产生的磷酸丙糖从叶绿体输出增多，则淀粉合成减少，蔗糖合成量增加，C错误； D、由图可知，叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖的形式运出细胞的，D错误。 故选B。 第3层 拓展培优练 lian 15min 1．小球藻是单细胞真核生物，图1为小球藻叶绿体类囊体膜结构示意图。请回答下列问题： (1)H2O光解产生电子、 ，电子的最终受体是 。叶绿体中ATP合成的直接驱动力是 。 (2)Rubisco催化CO2和C5反应生成 。Rubisco也能催化O2和C5反应，植物细胞依赖光照，吸收O2并释放CO2的过程称为光呼吸。因此，某一光照强度下，小球藻达到光补偿点时的光合作用速率等于 。 (3)小球藻线粒体中O2被利用的场所是 ，其从产生到被有氧呼吸利用至少穿过 层磷脂双分子层。 (4)纸层析实验中，扩散速度最快的色素是 （填写名称）。图2所示的色素 为叶绿素（用图中字母表示）。 (5)在一定条件下，测定样液中小球藻密度和叶绿素含量，建立叶绿素含量与小球藻密度的相关曲线，用于估算水体中小球藻密度。请完成下表： 实验目的 简要操作步骤 测定样液小球藻数量 用血细胞计数板计数，培养液自行渗入计数室后，待小球藻全部① ，开始计数 浓缩小球藻 取3mL藻液于无菌离心管中离心，去掉上清液 提取叶绿素 加入5mL② 重新悬浮藻饼，用锡箔纸包裹，4℃避光存放过夜 建立相关曲线 用分光光度计分别在波长③ （从“665和649”“446和470”中选填）nm下测定叶绿素吸光度值，计算叶绿素含量，绘制曲线 【答案】(1) O2和H+ NADP+ H+的电化学势梯度 (2) C3 细胞呼吸速率+光呼吸速率 (3) （线粒体）内膜 5 (4) 胡萝卜素 B、C (5) 沉降到计数室底部 无水乙醇 665和649 【分析】分析图1：运输到类囊体膜外侧的H+可与水光解产生的电子、NADP+结合形成NADPH；H+还能通过转运蛋白通过主动运输方式运输回到类囊体腔内。水光解发生在类囊体腔内，该过程产生大量的H+，H+顺浓度梯度被ATP合成酶由类囊体膜内侧运输到类囊体膜外侧，该过程进行的同时驱动ATP合成酶催化ATP的合成。 【详解】（1）H2O光解产生电子、O2和H+，电子经过一系列的传递，最后传递给NADP+，得到两个电子和一个氢离子形成NADPH。因此电子的最终受体是NADP+。H+通过ATP合成酶从类囊体膜内侧运至膜外侧，这一过程发生的能量转化是H+的(电化学)势能转化为ATP中活跃的化学能。所以叶绿体中ATP合成的直接驱动力是H+的电化学势梯度。 （2）Rubisco是催化C5与CO2反应形成C3的酶，而C5与CO2反应在叶绿体基质中进行。光补偿点时的光合作用速率等于呼吸速率‌。在光补偿点，植物的光合作用速率等于呼吸作用速率，这意味着植物在此时既不积累也不消耗有机物，净光合作用强度为零‌。Rubisco也能催化O2和C5反应，植物细胞依赖光照，吸收O2并释放CO2的过程称为光呼吸。因此，某一光照强度下，小球藻达到光补偿点时的光合作用速率等于细胞呼吸速率+光呼吸速率。 （3）小球藻线粒体中O2被利用的场所是线粒体内膜，发生在有氧呼吸的第三阶段。叶绿体产生的O2是在类囊体薄膜，所以它的路径是：穿过类囊体膜一层，穿过叶绿体膜两层、再进入线粒体被利用穿过两层膜，一共是5层磷脂双分子层。 （4）‌在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素‌。这是因为不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素扩散速度快，反之则慢。胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，因此扩散速度最快。‌分析图2波长短的是蓝紫光，波长长的是红光，A只在蓝紫光区域有吸收峰值，因而A是类胡梦卜素，B和C在红光和蓝紫光区域都有吸收峰值，且B在蓝紫光区域的吸收峰值更高，因而B是叶绿素b，C是叶绿素a。 （5）①用血细胞计数板制片时，应该先将盖玻片盖在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，待小球藻沉降到计数室底部后，再在显微镜下观察、计数。 ②‌提取叶绿素时加入无水乙醇的主要目的是为了溶解叶绿体中的色素，从而将其提取出来‌。叶绿素不溶于水，但能溶于有机溶剂，如无水乙醇或丙酮。通过加入无水乙醇，叶绿体中的色素能够被溶解，形成色素液，进而进行进一步的分离和处理。‌ ③分光光度计法测定叶绿素含量的基本原理是利用叶绿素在特定波长下的吸光特性。‌叶绿素a和‌叶绿素b在可见光区域有不同的最大吸收峰，分别位于665nm和649nm。通过测量这些波长下的吸光度，可以计算出叶绿素的含量。 2．部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用，避免氧气产生的氧自由基对自身的伤害。下图1和图2是两种厌氧菌的光反应过程示意图，据图回答下列问题： (1)图中的光合片层功能上相当于高等植物的 膜，菌绿素与 共同组成复合体，吸收、传递与转化光能，高等植物中与菌绿素功能类似的物质是 。 (2)图1中，ATP合酶以 方式运输H+，并利用H+浓度差为能量合成ATP，H+浓度差形成的原因包括 提供能量进行H+的跨膜运输，也包括 。 (3)研究发现，绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶。从图1光反应过程看，与高等植物的光反应过程是主要的区别是 ，这种区别对绿硫细菌的意义是 。 (4)分析图1和图2，绿硫细菌相比紫色非硫细菌在光反应上的优势是 。 (5)绿硫细菌暗反应过程也不同于高等植物，为特殊的逆向TCA循环，如图3所示（图中省略了ADP、Pi等部分物质）。据图分析下列说法正确的有 。 ①绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH，为逆向TCA循环提供能量； ②逆向TCA循环除了可以合成糖类外，还可以为绿硫细菌各种合成代谢提供原料； ③若向绿硫细菌培养基中添加14C标记的α-酮戊二酸，最先出现放射性的物质是琥珀酸（除α-酮戊二酸自身外）； ④在不干扰循环正常进行的情况下，绿硫细菌合成一分子己糖，至少需要消耗6分子CO2. 【答案】(1) 类囊体 蛋白质（或酶） 叶绿素和类胡萝卜素 (2) 协助扩散 高能电子（e-） 内腔中H2S分解产生H+，细胞质基质中NADPH合成消耗H+ (3) 绿硫细菌分解H2S，而不是分解H2O 通过分解H2S获得电子而进行厌氧光合作用 (4)能够在合成ATP的同时合成NADPH (5)①②④ 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】（1）图中的光合片层能够吸收光能进行水的光解，在功能上相当于高等植物的类囊体膜，菌绿素与蛋白质共同组成复合体，吸收、传递与转化光能，高等植物中与菌绿素功能类似的物质是光合色素，包括叶绿素和类胡萝卜素。 （2）据图可知，图1中，ATP合酶运输H+能够生成ATP，是利用H+浓度差为能量合成ATP，说明是顺浓度梯度的，且需要蛋白质的协助，故方式是协助扩散，H+浓度差形成的原因包括高能电子（e-）提供能量进行H+的跨膜运输，也包括内腔中H2S分解产生H+，细胞质基质中NADPH合成消耗H+。 （3）正常情况下，水在光下分解会产生氧气，分析题意，在光合作用中，H2S代替了H2O，产生S而非O2，故与高等植物的光反应过程是主要的区别是绿硫细菌分解H2S，而不是分解H2O，这种区别对绿硫细菌的意义是通过分解H2S获得电子而进行厌氧光合作用。 （4）NADPH也可储存部分不活跃的化学能，结合题意分析可知，绿硫细菌相比紫色非硫细菌在光反应上的优势是能够在合成ATP的同时合成NADPH。 （5）①ATP和NADPH中都含有不稳定的化学能，绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH，为逆向TCA循环提供能量，①正确； ②逆向TCA循环除了可以合成糖类外，还可以为绿硫细菌各种合成代谢提供原料，从而保证该过程持续进行，②正确； ③结合图3可知，若向绿硫细菌培养基中添加14C标记的α-酮戊二酸，最先出现放射性的物质是柠檬酸，③错误； ④据图可知，绿硫细菌合成一分子己糖，需要2分子的丙糖（C3），而1分子CO2与1分子琥珀酸（C4）消耗1分子的ATP生成1分子的α-酮戊二酸（C5），1分子的α-酮戊二酸（C5）与1分子CO2、2[H]生成1分子的柠檬酸（C6），柠檬酸消耗1分子的ATP生成乙酰辅酶A（C2）和草酰乙酸（C4），乙酰辅酶A（C2）与1分子CO2并消耗2分子的ATP生成PEP（C3），PEP（C3）消耗1分子的ATP产生丙糖（C3），可见产生一分子丙糖至少需要消耗3分子CO2和5分子的ATP，产生2分子的丙糖至少需要消耗6分子CO2和10分子的ATP，即产生一分子己糖，至少需要消耗10分子ATP和6分子CO2，④正确。 故选①②④。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.2《 光合作用—光能的捕获和转换 》分层练习 （基础+提升+拓展培优，限时3层提升） 第1层 基础必备练 lian 限时：15min 一、选择题 1．下列关于探究光合作用原理实验的叙述，正确的是（    ） A．希尔实验说明植物产生的O2中的氧元素全部都来自水 B．鲁宾和卡门利用同位素标记法检测O2中的放射性情况，证明光合作用中O2的来源 C．美国科学家阿尔农发现，光照下叶绿体可合成ATP且该过程与水的光解相伴随 D．恩格尔曼用水绵、需氧细菌等材料通过对比实验证明了类囊体薄膜上有光合作用所必需的酶 2．图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H+的转运蛋白有两种类型，从而实现H+在膜两侧间的穿梭。下列叙述错误的是（    ） A．光合色素吸收的光能将水分解为氧、H+和电子 B．H+由类囊体腔进入叶绿体基质的方式是协助扩散 C．NADPH是活泼的还原剂，同时也储存一部分能量 D．叶绿体基质的pH低于类囊体腔内的pH 3．如图是某同学用无水乙醇提取的某种植物叶绿体中的色素，即在圆心处滴加适量色素滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果出现不同颜色的4个同心圆。下列叙述合理的是（    ） A．实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致所有色素环颜色变浅 B．实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好 C．植物的叶片呈现绿色，是由于光合色素对绿光的吸收最少，大部分绿光被反射 D．叶绿体中所有色素的合成都需要Mg2+和光照 4．为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如下图所示，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿素含量下降直接导致植物叶片吸收的红光和蓝紫光减少 B．若遇0℃低温天气，可对该植物进行升温或遮光处理，以减少叶绿素的损失 C．若该植物在生长过程中缺Mg，可能会出现与第4组类似的实验结果 D．对上述4组叶片分别进行色素的提取与分离，第4组得到的色素带中从上到下的第1、2条色素带均明显变窄 5．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是（    ） A．为提取出更多的色素，研磨时10mL无水乙醇应当一次性加入 B．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失 C．叶绿体中色素能通过层析分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 D．若滤液细线画得太粗，可能会导致滤纸条上的色素带部分重叠 6．实验是生物学研究的重要手段，对以下光合作用的部分探究实验分析正确的是（    ） 实验名称 实验材料、操作或现象 分析、结果或条件 A 绿叶中色素的 提取和分离实验 过滤收集滤液时放一块单层尼龙布 过滤不用滤纸和纱布 是因其会吸附色素 B 恩格尔曼 的水绵实验 制临时装片：水绵+需氧细菌，装片需 先置于有空气的黑暗环境中 恩格尔曼第二个实验发现需氧 细菌聚集在红光和蓝紫光区域 C 希尔的离体叶绿 体悬浮液实验 在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其 他氧化剂（悬浮液中有H₂O和CO₂） 希尔反应证明了水的光解和糖 的合成不是同一个化学反应 D 鲁宾和卡门的同位 素示踪实验 对照组是C¹⁸O₂和H₂O 实验组是CO₂和H₂¹⁸O 该实验需要在适宜的光 照和温度条件下进行 A．A B．B C．C D．D 7．下图为高等植物光合作用的部分过程示意图。甲、乙表示物质，①②表示反应阶段。正确的是（　　） A．物质甲是O2，图中①是光合作用的暗反应阶段 B．吸收光能的色素分布在叶绿体的基质中 C．图中①为②提供的物质乙是NADH D．图中②阶段包括的生理过程有CO2的固定和C3的还原 8．部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用，避免产生的氧自由基对自身造成伤害。如图表示绿硫细菌的光反应过程示意图，下列叙述正确的是（    ）    A．绿硫细菌在光反应中，H₂S是电子供体 B．叶绿体中的菌绿素复合体，用于吸收、传递、转化光能 C．绿硫细菌产生的高能e⁻长期储存在 NADPH中 D．H⁺进入内腔需要的能量直接来自 H₂S分解时产生的能量 9．我国科学家首次在实验室实现CO2到淀粉的人工合成，其代谢路线（ASAP）如下图。据图判断下列相关叙述正确的是（    ） A．图中C1（甲醇）的生成过程类似于光合作用中C3的还原 B．图示的ASAP过程与植物细胞中的碳反应（即暗反应）一样能循环进行 C．与植物细胞固定等量的CO2相比，该体系积累的淀粉较多 D．该过程的能量变化与植物光合作用过程中的能量变化是一样的 二、非选择题 10．我国科学家利用化学催化剂与生物催化剂相结合的方式，依据植物光合作用原理构建人工光合系统，将大气中的CO2合成了淀粉。该人工光合系统的工作流程如图所示，其中①～⑤代表具体过程。 (1)①～⑤中相当于植物光反应过程的是 ；④过程类似于光合作用中C3合成C6的过程，由此推测④过程除需催化剂和三碳化合物外，可能还需要的物质有 。 (2)干旱缺水条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 。而科学家通过一定的措施可消除干旱对人工光合系统中 （填图中标号）过程的直接影响，从而确保人工光合系统的流程顺利进行。 (3)CO2引发的温室效应给人类生存带来了系列挑战，上述人工光合系统对温室效应的减缓作用 （填“强于”或“弱于”）植物，原因是 。 (4)科学家制作“人工叶绿体”时，首先提取菠菜叶绿体中的类囊体，然后将其和一种命名为“Cetch循环”的反应系统一起包裹在与细胞大小相近的“油包水液滴”中，并在其中加入足量NADP+、ADP等物质，实现了CO2的固定和光合成反应（如图所示）。 ①产生羟基乙酸的场所相当于 ，在菠菜光合作用过程中产生的NADPH的作用是 。若突然将红光改为同等强度的绿光，会暂时引起该反应体系中ADP/ATP的值 。（填“增大”或“减小”）。 ②“人工叶绿体”膜的磷脂分子排布和细胞膜存在差异，请画出人工叶绿体膜的磷脂分子的排布图 。（至少画出4个磷脂分子） 第2层 能力提升练 lian 限时：15min 1．如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上层析分离的情况，以下叙述正确的是（    ） A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止研磨中色素被破坏，加入层析液是为了提取色素 B．若选用同种但失绿变黄的叶片，色素含量可能是（甲＋乙）＜（丙＋丁） C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D．使四种光合色素在滤纸上层析分离的层析液是无水乙醇 2．叶绿素是由谷氨酸分子经过一系列酶的催化作用，在光照条件下合成的。叶绿素a的分子结构如图所示，其头部和尾部分别具有亲水性和亲脂性。下列分析错误的是（    ）    A．叶绿素a分子与催化其合成的酶共有的元素是CHON B．叶绿素a的元素组成说明无机盐能构成复杂的化合物 C．尾部对于叶绿素a分子在类囊体膜上的固定起重要作用 D．叶片变黄一定是光照不足导致叶绿素合成减少造成的 3．光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSI和PSII上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP⁺的还原；另一方面建立跨膜的H⁺浓度梯度，启动光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所示。下列说法正确的是（    ）    A．原初反应实现了光能直接到化学能的能量转化过程 B．类囊体膜内外H⁺浓度梯度的形成与水的裂解、质体醌的转运以及NADP⁺的还原有关 C．图中H⁺通过主动运输进入叶绿体基质 D．光反应产生的NADH和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原 4．科学家利用细菌视紫红质和ATP合成酶等构建了一种简单的人工光合细胞，模式图如下图。它可以产生ATP，为细胞代谢提供能量。关于该细胞的叙述，不正确的是（　　） A．人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜，能够实现能量转换 B．H+从人工光合细胞器进入细胞质的运输方式属于主动运输 C．人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶消耗ATP D．人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同 5．绿色植物在进行光合作用时会同时伴随发生一种消耗能量、吸收和释放CO2的现象，被称为光呼吸。下图为光呼吸的关系示意图。下列有关说法错误的是（　　） A．光呼吸吸收O2、释放CO2的场所分别是叶绿体、线粒体 B．在光照条件下，若叶肉细胞中O2含量下降、CO2含量升高，会促进光呼吸 C．温室栽培蔬菜时可通过增施有机肥减少光呼吸对光合产物的损耗 D．干旱高温等逆境条件下，植物的光呼吸会增强 6．玉米叶片结构特殊，其维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，参与光合作用的暗反应。据图分析，下列说法不正确的是（    ） A．维管束鞘细胞的叶绿体只能进行暗反应 B．维管束鞘细胞中暗反应过程需要ATP和NADPH C．PEP羧化酶可以显著降低C3和CO2结合形成C4反应的活化能 D．PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2固定，使玉米难以适应干旱环境 7．植物叶肉细胞的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是（    ） A．通常，光照下物质A的产生速率最大时就是叶肉细胞的净积累量最多的时候 B．叶肉细胞的光补偿点就是植物的光补偿点 C．类囊体膜上的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用 D．图中显示，ATP中的能量来自H+跨膜运输的势能 8．下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，磷酸丙糖转移蛋白（TPT）能将磷酸丙糖从叶绿体运到细胞质基质，同时将磷酸（Pi）等量运入叶绿体，TPT的活性是限制光合速率大小的重要因素。下列相关叙述正确的是（    ） A．一种载体蛋白只能转运一种化学物质 B．叶绿体合成淀粉增加时，Pi输入叶绿体减少 C．可通过增加TPT的活性来提高作物的淀粉产量 D．叶肉细胞光合作用的产物主要以磷酸丙糖的形式运出细胞 第3层 拓展培优练 lian 15min 1．小球藻是单细胞真核生物，图1为小球藻叶绿体类囊体膜结构示意图。请回答下列问题： (1)H2O光解产生电子、 ，电子的最终受体是 。叶绿体中ATP合成的直接驱动力是 。 (2)Rubisco催化CO2和C5反应生成 。Rubisco也能催化O2和C5反应，植物细胞依赖光照，吸收O2并释放CO2的过程称为光呼吸。因此，某一光照强度下，小球藻达到光补偿点时的光合作用速率等于 。 (3)小球藻线粒体中O2被利用的场所是 ，其从产生到被有氧呼吸利用至少穿过 层磷脂双分子层。 (4)纸层析实验中，扩散速度最快的色素是 （填写名称）。图2所示的色素 为叶绿素（用图中字母表示）。 (5)在一定条件下，测定样液中小球藻密度和叶绿素含量，建立叶绿素含量与小球藻密度的相关曲线，用于估算水体中小球藻密度。请完成下表： 实验目的 简要操作步骤 测定样液小球藻数量 用血细胞计数板计数，培养液自行渗入计数室后，待小球藻全部① ，开始计数 浓缩小球藻 取3mL藻液于无菌离心管中离心，去掉上清液 提取叶绿素 加入5mL② 重新悬浮藻饼，用锡箔纸包裹，4℃避光存放过夜 建立相关曲线 用分光光度计分别在波长③ （从“665和649”“446和470”中选填）nm下测定叶绿素吸光度值，计算叶绿素含量，绘制曲线 2．部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用，避免氧气产生的氧自由基对自身的伤害。下图1和图2是两种厌氧菌的光反应过程示意图，据图回答下列问题： (1)图中的光合片层功能上相当于高等植物的 膜，菌绿素与 共同组成复合体，吸收、传递与转化光能，高等植物中与菌绿素功能类似的物质是 。 (2)图1中，ATP合酶以 方式运输H+，并利用H+浓度差为能量合成ATP，H+浓度差形成的原因包括 提供能量进行H+的跨膜运输，也包括 。 (3)研究发现，绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶。从图1光反应过程看，与高等植物的光反应过程是主要的区别是 ，这种区别对绿硫细菌的意义是 。 (4)分析图1和图2，绿硫细菌相比紫色非硫细菌在光反应上的优势是 。 (5)绿硫细菌暗反应过程也不同于高等植物，为特殊的逆向TCA循环，如图3所示（图中省略了ADP、Pi等部分物质）。据图分析下列说法正确的有 。 ①绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH，为逆向TCA循环提供能量； ②逆向TCA循环除了可以合成糖类外，还可以为绿硫细菌各种合成代谢提供原料； ③若向绿硫细菌培养基中添加14C标记的α-酮戊二酸，最先出现放射性的物质是琥珀酸（除α-酮戊二酸自身外）； ④在不干扰循环正常进行的情况下，绿硫细菌合成一分子己糖，至少需要消耗6分子CO2. 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$