课时测评11 光合作用的结构基础和过程（Word练习）-【金版新学案】2026年高考生物高三总复习大一轮复习讲义（人教版 广东专版）

(时间：45分钟，满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1－12题每小题3分。 1．(2024·华师附中质检)如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是(　　) A．实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深 B．实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好 C．色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离 D．与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄 答案：D 解析：实验研磨操作中若加入的二氧化硅(有助于研磨充分)或碳酸钙(防止研磨中色素被破坏)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，若采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误。 2．(2024·华南师大附中模拟) 绿眼虫是一种生活在水中的单细胞原生生物，含有呈星状的叶绿体。在光照下，绿眼虫可以通过光合作用制造副淀粉体(与淀粉相似，但不能与碘产生蓝色反应)；在黑暗环境中，绿眼虫可以通过摄入周围环境中的有机养料满足生命活动的需求。下列说法正确的是(　　) A．由于绿眼虫细胞具有细胞骨架，叶绿体在细胞中不移动 B．不同环境中绿眼虫的颜色可能不同，相应水体中的溶氧量可能不同 C．绿眼虫在光照下和黑暗环境中代谢类型不同，直接能源物质完全不同 D．可根据能否与碘产生蓝色反应判断绿眼虫是否进行光合作用 答案：B 解析：绿眼虫含有叶绿体，叶绿体随细胞质流动而运动，A错误；叶绿素的合成需要有光照，黑暗环境中叶绿素不能合成，不同环境中绿眼虫的颜色不同，光合作用强度不同，相应水体中的溶氧量可能不同，B正确；绿眼虫在光照下和黑暗环境中代谢类型不同，但ATP均可作为直接能源物质，C错误；根据题意可知，绿眼虫通过光合作用制造的副淀粉体与淀粉相似，但不能与碘产生蓝色反应，D错误。 3．(2023·北京平谷一模)细胞内ATP、NADPH耗尽会导致骨关节炎发生。研究者利用植物的光合作用原理来调节动物细胞内的ATP和NADPH浓度。因此，将用小鼠的细胞膜包裹的类囊体注射到关节炎小鼠的关节部位，使类囊体成功进入软骨细胞内，发现小鼠的退行性关节软骨细胞恢复到年轻状态。下列说法错误的是(　　) A．类囊体中有相关合成ATP和NADPH的酶 B．实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实验 C．类囊体被小鼠细胞膜包裹可降低免疫排斥反应 D．注射类囊体的实验鼠在生态系统中属于生产者 答案：D 解析：植物光合作用的光反应可产生ATP和NADPH，而光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此类囊体中有相关合成ATP和NADPH的酶，A正确；由于类囊体薄膜需要在光下才能产生ATP和NADPH，因此实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实验，B正确；小鼠细胞膜上的组织相容性抗原会被小鼠的免疫系统识别，减少发生免疫反应，因此类囊体被小鼠细胞膜包裹可降低免疫排斥反应，C正确；注射类囊体的实验鼠只能在光下产生ATP和NADPH，并不能通过光合作用合成有机物，因此在生态系统中不属于生产者，仍属于消费者，D错误。 4．(2024·惠州模拟)研究发现外源性甲醛(HCHO)可作为碳源参加常春藤的光合作用，具体过程如图所示(RU5P和HU6P为中间产物)，下列说法错误的是(　　) A．甲醛通过气孔以自由扩散方式进入细胞 B．①过程称为暗反应，与基粒的功能无关 C．可用同位素标记法验证②过程 D．细胞同化甲醛的场所是叶绿体基质 答案：B 解析：甲醛是一种气体，可以通过气孔以自由扩散方式进入细胞，A正确；①过程是暗反应，需要光反应提供NADPH和ATP，吸收光能的色素分布在叶绿体基粒上，因此暗反应与基粒的功能有关，B错误；可采用同位素标记法研究碳元素转移路径，比如用14C标记甲醛中的碳元素则可验证②过程，C正确；细胞同化甲醛的过程是图中的②，场所是叶绿体基质，D正确。 5．(2024·山东烟台一模)科学家从菠菜中分离出类囊体，将其与多种辅因子和多样化的还原酶一起包裹在油包水滴中，构建出如图所示能实现CO2的连续转化且可编辑的人工光合细胞。下列说法错误的是(　　) A．人工光合细胞膜应该由单层磷脂分子组成 B．需持续加入多种辅因子为CO2转化提供能量和还原剂 C．通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化 D．与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞更有利于有机物积累 答案：B 解析：磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，人工光合细胞膜两侧分别为油、水，膜中磷脂分子的排布呈单层排列，且表现为头部朝里，尾部朝外，A正确；ATP和NADPH能为CO2转化提供能量和还原剂，由光反应提供，而多种辅因子参与CO2的固定，且C3还原能产生，故不需持续加入多种辅因子，B错误；通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化，从而得到不同的有机物，C正确；叶肉细胞需要进行消耗有机物的细胞呼吸，而人工光合系统能够进行光合作用，不进行呼吸作用，能够更有效地积累有机物，D正确。 6．(2024·山东烟台期末)植物进行光合作用时，CO2与C5结合后被RuBP羧化酶(Rubisco)催化生成1分子不稳定的C6化合物，并立即分解为2分子C3化合物。Rubisco在催化反应前必须被激活，CO2可与Rubisco的活性中心结合使其与Mg2+结合而被活化，光照时叶绿体基质中的H＋和Mg2+浓度升高也可提升Rubisco的活性。下列分析正确的是(　　) A．CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物，低浓度CO2可使C5含量减少 B．增强光照时，叶绿体基质中Rubisco对C5的亲和力增强，C3合成速率加快 C．激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程需光反应提供ATP和NADPH D．对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率将会降低，生成速率将增加 答案：B 解析：CO2与C5结合后能被RuBP羧化酶催化，而且CO2可与Rubisco的活性中心结合使其与Mg2+结合而被活化，故CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物。低浓度CO2会使CO2固定速率减慢，消耗的C5减少，而C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，A错误；增强光照时，叶绿体基质中的H＋和Mg2+浓度升高使Rubisco的活性增强，进而催化效率更高，生成C6化合物更快，C3合成速率加快，B正确；激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程不需光反应提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反应阶段的C3的还原过程，C错误；对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP生成，暗反应速率降低，C3的消耗速率将会降低，生成速率不变，D错误。 7．(2024·江门一模)为探究人工膜通过H＋的跨膜转运合成ATP的机制，科学家在脂质体(一种人工膜)上分别嵌入细菌紫膜质(一种膜蛋白)和ATP合成酶，光照后结果如图。下列说法正确的是(　　) A．光能先转化为ATP中的化学能，再为H＋进入脂质体内部供能 B．ATP合成酶既可催化ATP的合成，又是H＋协助扩散的通道 C．照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，ATP的合成速率显著上升 D．推测线粒体内膜、类囊体薄膜上也存在图中所示的能量转换机制 答案：B 解析：依据图可知，脂质体上有ATP合成酶和光照，但光能在脂质体上不能直接转化为ATP中的化学能，A错误；由图可知，ATP合成酶作为转运蛋白，协助H＋扩散出脂质体，同时催化合成ATP，故ATP合成酶既可催化ATP的合成，又是H＋协助扩散的通道，B正确；由图可知，ATP合成酶利用H＋浓度差催化合成ATP，照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，H＋浓度差会减小，ATP的合成速率显著下降，C错误；图示能量转换机制为光能转化成ATP中的化学能，推测类囊体薄膜上存在图中所示的能量转换机制，但线粒体不能利用光能，故线粒体内膜上不存在图中所示的能量转换机制，D错误。 8．(2025·湖南怀化模拟)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的是(　　) A．黑暗的目的是与光照作对照 B．pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境 C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内 D．类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力 答案：D 解析：黑暗处理的目的是避免光照对ATP的合成产生干扰，A错误；pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境，B错误；ADP与Pi在类囊体薄膜上形成ATP，ATP形成后进入叶绿体基质，C错误；分析实验结果可知，转移类囊体至pH＝8缓冲溶液中立即加入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的pH差，D正确。 9．(2024·广西柳州三模)铁皮石斛是我国的名贵中药，土壤盐碱含量是影响其生长的主要因素。科研人员为扩大铁皮石斛的种植范围及推动我国盐碱地的开发利用，进行了铁皮石斛在不同浓度的盐胁迫下的生长实验，部分检测结果如图1、图2所示。下列相关分析错误的是(　　) A．可用无水乙醇提取叶绿素等光合色素 B．S4组固定CO2过程中消耗的NADPH和ATP较CK组少 C．根据实验结果可推测，S1组较S3组单位时间内可制造更多有机物 D．若要铁皮石斛在高浓度盐碱地种植获得经济效益，需考虑用水性价比 答案：B 解析：可用无水乙醇提取叶绿素等光合色素，因为光合色素能溶解于有机溶剂无水乙醇中，A正确；固定CO2过程中不会消耗光反应产生的NADPH和ATP，B错误；实验结果显示，S1组较S3组叶绿素含量高，且固定CO2所需要的酶活性更高，因而可推测，S1组较S3组单位时间内可制造更多有机物，C正确；若要铁皮石斛在高浓度盐碱地种植获得经济效益，需考虑用水性价比，因为在高浓度盐碱地上种植铁皮石斛需要消耗更多的水，D正确。 10．(2025·甘肃模拟)科研人员以中华蚊母树为实验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。下列相关叙述不正确的是(　　) 提取方法 叶绿素a/(mg·g-1) 叶绿素b/ (mg·g-1) 总叶绿素/(mg·g-1) 方法1 (液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2 (研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3 (浸提法) 0.16 0.13 0.29 A．方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B．方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C．方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D．三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 答案：C 解析：方法1(液氮法)提取率高，说明叶绿素释放彻底，损伤少，与细胞破碎充分、操作时间短有关，A正确；方法2(研磨法)提取率低，与研磨不彻底和用尼龙布过滤时会损失一定量的色素有关，B正确；方法3中延长提取时间可以充分提取色素，而光照强度不影响色素的提取，C错误；三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，进而提取色素，D正确。 11．(2024·广东六校联考)研究者设计了蓝细菌和酿酒酵母之间的人工光合内共生系统，让某种蓝细菌突变体进入酿酒酵母内，观察其转化成为叶绿体的全过程。实验结果显示，改造后的酿酒酵母在最佳光合作用生长条件下，能在无机碳培养基中繁殖15～20代。依据以上材料分析，下列叙述错误的是(　　) A．叶绿体DNA与蓝细菌DNA均为环状 B．蓝细菌含有与光合作用有关的色素和酶 C．该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据 D．内共生的蓝细菌不能输出有机碳被酿酒酵母利用 答案：D 解析：由题意可知，叶绿体是由蓝细菌转化而来，蓝细菌是原核生物，其DNA是环状DNA。所以，叶绿体DNA与蓝细菌DNA均为环状，A正确。蓝细菌是自养生物，可以进行光合作用，含有叶绿素和藻蓝素及光合作用所需要的酶，B正确。研究者让某种蓝细菌突变体进入酿酒酵母内，设计了蓝细菌和酿酒酵母之间的人工光合内共生系统，且改造后的酿酒酵母在最佳光合作用生长条件下，能在无机碳培养基中繁殖15～20代，该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据，C正确。内共生的蓝细菌可以把光合作用产生的有机碳输出，供酿酒酵母利用，D错误。 12．(2025·四川成都模拟)如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是(　　) A．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲 B．结构A释放的O2可进入线粒体中 C．在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并被NADPH还原 D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加 答案：D 解析：在光合作用暗反应中，供给14CO2，CO2中的碳通过CO2的固定进入C3，再通过C3的还原进入甲(有机物)中，A正确；图中的结构A为基粒，是光合作用光反应的场所，光反应释放的O2可进入线粒体被有氧呼吸利用，B正确；暗反应过程中，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并被NADPH还原，C正确；如果突然停止CO2的供应，CO2的固定停止，会导致C3的来源减少，而去路正常，所以短时间内C3的含量将会降低，D错误。 13．(12分)(2024·安徽淮北一模)叶绿素分为游离型叶绿素和与相关蛋白质结合的结合型叶绿素，两者可发生相互转化。研究人员对某植物叶片研究得到不同日期采样的相关数据，见下表。请回答以下问题。 采样日期 光合速率/相对值 叶绿素含量/(mg/g) 总量 游离型 结合型 7月1日 8.00 2.34 0.11 2.23 8月1日 7.80 2.30 0.12 2.18 9月1日 6.00 1.92 0.21 1.71 10月1日 4.20 1.58 0.29 1.29 11月1日 0.70 1.21 0.41 0.80 (1)为提取叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入________________________。经快速充分研磨，然后用单层尼龙布过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞。将其置于适宜的光照下2～3 min后，试管内的氧含量________(填“上升”“下降”或“不变”)。 (2)结合表中数据，导致该叶片光合速率下降的主要原因是________________________________________________________________。 (3)如图a、b是7月1日和11月1日该植物叶绿体亚显微结构照片，推测图________(填字母)可能是11月1日的叶绿体照片，理由是________________ ________________________________________________________________。 (4)CO2是影响光合作用的重要因素。在光合作用过程中，多数植物吸收的CO2被固定后首先形成________(填物质)；若叶绿体中NADPH与NADP＋含量相等，突然停止供给CO2。请在如图中补充画出叶绿体中NADPH相对含量的变化曲线。 答案：(1)无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅　不变　(2)结合型叶绿素含量降低　(3)a　a中叶绿体类囊体膜结构破坏(或基粒被破坏)，会导致光合速率降低 (4)C3　如图： 解析：(1)提取光合色素时，研磨前需向剪碎的叶片中加入无水乙醇(溶解光合色素)、碳酸钙(防止色素被破坏)、二氧化硅(使研磨更充分)，再经研磨、过滤而得到。水光解产生氧气的场所是叶绿体的类囊体薄膜，由于研磨时叶绿体被破坏，仅有光合色素不能进行光反应，因此适宜光照下提取出来的色素在试管中不能产生氧气，试管内氧气含量基本不变。(2)表格显示随着采样时间的推移，叶绿素总量不断下降、结合型叶绿素含量下降、而游离型叶绿素含量上升，因此导致该叶片光合速率下降的主要原因是结合型叶绿素含量降低。(3)图a叶绿体中类囊体膜呈不完整、被破坏的状态，该植物光合速率较低，为11月1日的照片；而图b叶绿体中类囊体膜呈较完整、未被破坏的状态，该植物光合速率较高，为7月1日的照片。(4)多数植物吸收的CO2在叶绿体基质中与C5结合形成C3。突然停止供给CO2后，C3生成减少，还原C3消耗的NADPH减少，但已有的NADP＋继续生成NADPH，因此NADPH增加并最终趋向全部以NADPH形式存在，如图(见答案图)。 14．(12分)(2024·江苏泰州一模)为探究植物抵御高温的生理生态机制和培育抗高温新品种，科学家进行了一系列相关研究，如图1为高温胁迫下植物光合电子传递链的示意图，图2为高温胁迫诱导植物PSⅡ发生光抑制的作用机理(ROS：活性氧，OEC：放氧复合体)。请回答下列问题。 (1)图1中双层磷脂分子层及其中蛋白质等组成的结构为________________，是光合作用过程中________阶段发生的场所。水光解需要的能量由______________________两类色素捕获而来。 (2)碳固定过程的反应物是________________，还原碳固定产物需要图1结构上合成的________提供还原力。 (3)高温胁迫下，由于膜的流动性________，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光合电子传递，导致植物对光能的利用效率降低。据图1判断，高温胁迫时植物会通过增强图中依赖____________途径的环式电子传递方式来起到光保护作用。 (4)据图2可知，ROS过量合成除可直接导致PSⅡ失活外，还能通过________________________________________________________________ ________________________________________________________________， 引起PSⅡ失活，发生光抑制现象。 (5)植物净光合速率在很大程度上取决于Rubisco(C5的羧化酶/加氧酶)的活性，该酶在叶绿体中的存在部位是____________。Rubisco活性受到Rubisco活化酶(RCA)的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。据此，结合生物技术与工程知识，提出一个缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响的方案：________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 答案：(1)叶绿体类囊体薄膜　光反应　叶绿素和类胡萝卜素　(2)C5和CO2　NADPH　(3)增强　NDH和PGR　(4)抑制D1蛋白的从头合成，导致PSⅡ中D1蛋白减少(缺失)　(5)叶绿体基质　运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性 解析：(1)据图可知，双层磷脂分子层及其中蛋白质等组成的结构能吸收光能进行光合作用，因此该膜结构应是叶绿体类囊体薄膜，因为光合作用吸收光能的4种色素分布在类囊体薄膜上，故光合作用的光反应阶段也发生在该膜上。叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)吸收的一部分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)。(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，从而固定了CO2。因此，碳固定过程的反应物是C5和CO2。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。因此，还原碳固定产物需要图1结构上合成的NADPH提供还原力。(3)构成膜结构的磷脂分子是运动的，蛋白质分子大多数也是运动的，温度升高时，这些分子的流动性增强。因此，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光合电子传递，导致植物对光能的利用效率降低。据图可知，依赖NDH和PGR途径的环式电子传递方式也可以传递电子，因此，高温胁迫时植物会通过增强图中依赖NDH和PGR途径的环式电子传递方式来起到光保护作用。(4)据图可知，有活性的PSⅡ由D1、D2及OEC三部分组成，ROS过量合成除可直接导致PSⅡ失活外，还能通过抑制D1蛋白的从头合成，导致PSⅡ中D1蛋白减少(缺失)，引起PSⅡ失活，发生光抑制现象。(5)依题意，Rubisco是一种C5的羧化酶/加氧酶，因此其作用于C5参与的化学反应，而C5在叶绿体基质中参与光合作用暗反应，因此该酶在叶绿体中的存在部位是叶绿体基质。依题意，Rubisco活性受到Rubisco活化酶(RCA)的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能相适应的观点，可运用蛋白质工程技术改变RCA的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响。 学生用书第81页 学科网（北京）股份有限公司 $