微专题强化练(三) 光系统、光呼吸及多样的CO2固定机制-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义配套练习（人教版，单选）

微专题强化练(三)　光系统、光呼吸及多样的CO2固定机制 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 1．如图是叶绿体中进行的光反应示意图，类囊体膜上的光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是色素—蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递，电子最终传递给NADP＋后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合成酶在顺浓度梯度运输H＋的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是(　　) A．膜蛋白功能仅有催化及物质运输 B．若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中NADP＋减少，则图中电子传递速率会减慢 C．光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原 D．据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜 解析：选B。图中ATP合成酶属于膜蛋白，具有催化ATP合成和运输H＋的作用，且根据题意“类囊体膜上的光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是色素—蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递”可知，膜蛋白还可以吸收光能等，A错误；若CO2浓度降低，CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，消耗的ATP和NADPH减少，因此叶绿体中ADP、NADP＋减少，图中H＋与NADP＋结合形成NADPH速率减慢，故图中电子传递速率会减慢，B正确；暗反应需要的ATP只能来源于光反应，但光反应产生的ATP不一定只用于暗反应中C3的还原，C错误；分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，因此O2产生后扩散到细胞外共需要穿过类囊体膜1层、叶绿体膜2层和细胞膜1层，共4层生物膜，D错误。 2．下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PSⅠ和PSⅡ是色素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。PQ、Cytb6f、PC是传递电子的蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中。图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程。以下说法正确的是(　　) A．ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H＋逆浓度梯度运输的同时催化ATP的合成 B．图中电子传递的过程中，最初提供电子的物质为H2O，最终接受电子的物质为NADPH C．图中类囊体膜两侧H＋浓度差是由H2O光解、PQ主动运输H＋和合成NADPH消耗H＋形成的 D．光能被捕获后将H2O分解成O2、H＋和e－，最终全部转化为ATP中活跃的化学能 解析：选C。由于H2O光解产生H＋和PQ利用高能电子的能量逆浓度梯度运输将H＋从类囊体腔外运输进入类囊体腔，导致类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，H＋从类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基质的同时催化ATP的合成，A错误；根据图中所示，H2O光解后产生氧气、H＋和电子，故最初提供电子的物质为H2O，H2O光解后产生的电子经PQ→Cytb6f→PC最终传递给NADP＋＋H＋，NADP＋和H＋在酶的作用下还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP＋，B错误；H2O光解产生H＋，PQ主动运输将H＋运回到类囊体腔内，这两个过程使类囊体腔内H＋浓度升高，而H＋在类囊体薄膜上与NADP＋结合形成NADPH，使类囊体腔外的H＋浓度降低，C正确；光能被捕获后将H2O分解成O2、H＋和e－，最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，D错误。 3．Rubisco是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是(　　) A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体 B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少 C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗光反应产生的能量 D．植物细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质 解析：选C。由题意可知，绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，因此场所有叶绿体基质和线粒体，A正确；植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确；光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需NADPH和ATP参与，C错误。 4．C5对CO2和O2都有一定的亲和力，当CO2/O2的值高时，C5与CO2发生图中的①反应，当CO2/O2的值低时，C5与O2发生图中的②反应，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。下列分析正确的是(　　) A．①过程是光反应过程 B．①过程消耗细胞产生的ATP C．光呼吸的②③过程增强，光合作用产生的有机物减少 D．有氧呼吸产生NADH的场所有线粒体基质和线粒体内膜 解析：选C。①过程是CO2的固定，为暗反应过程，发生场所是叶绿体基质，不消耗细胞产生的ATP，A、B错误；光呼吸过程会消耗细胞中的C5，使光合作用减弱，导致光合作用产生的有机物减少，C正确；有氧呼吸产生NADH的场所有细胞质基质和线粒体基质，D错误。 5．(2025·阳泉高一检测)景天科植物(CAM)多为一年生或多年生肉质草本，其光合作用过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．由图推测，CAM植物叶肉细胞细胞液的pH夜晚比白天低 B．与非CAM花卉相比，夜间CAM花卉更适于放置在卧室 C．若白天适当增加外界CO2浓度，该过程中C3生成量增加 D．CAM代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 解析：选C。CAM植物在晚上气孔张开，吸收CO2变成苹果酸，苹果酸进入液泡储存起来，白天苹果酸分解释放出CO2用于卡尔文循环，因此CAM植物叶肉细胞细胞液的pH夜晚比白天要低，A正确；与非CAM花卉相比，夜间CAM花卉气孔开放吸收CO2，更适于放置在卧室，B正确；白天适当增加外界CO2浓度，但CAM植物在白天气孔关闭，该过程中C3生成量不变，C错误；CAM植物白天气孔关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收CO2，因此可以适应干旱的环境条件，D正确。 6．(2025·泰安高一检测)CAM(景天科)植物的气孔在夜间开放吸收CO2，白天关闭。下图为某CAM植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是(　　) A．由图可知，CAM植物白天和夜间均进行光合作用 B．图中C可能是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的基质中 C．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 D．夜间CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 解析：选B。从图中可以看到，夜间CAM植物虽然吸收CO2，但没有光照，不能进行光反应，而光合作用包括光反应和暗反应，所以夜间不能进行光合作用，A错误。在细胞呼吸过程中，葡萄糖分解为丙酮酸发生在细胞质基质中，丙酮酸能进入线粒体被氧化分解，图中C可能是丙酮酸；RuBP是卡尔文循环中固定CO2的关键物质，存在于叶绿体的基质中，B正确。从图中可知，CAM植物白天产生CO2的部位不仅有线粒体基质(有氧呼吸第二阶段产生CO2)，还有细胞质基质(苹果酸分解也会产生CO2)，C错误。由图可知，夜间CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在液泡中，并没有储存在叶绿体中，D错误。 7．当光照过强，植物吸收的光能超过光合作用所能利用的能量时，引起光能转化效率下降的现象称为光抑制。光抑制主要发生在光系统Ⅱ(PSⅡ)，PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O2和H＋并释放电子。电子积累过多会产生活性氧使PSⅡ变性失活，导致光合速率下降。为研究铁氰化钾(MSDS，一种电子受体)对微藻光抑制现象的作用，科学家进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是(　　) A．PSⅡ在叶绿体中的位置应当是类囊体薄膜 B．PSⅡ分解水产生的H＋和电子与NAD＋结合形成暗反应所需的NADH C．光照强度在a～b，对照组光合放氧速率不再上升与光能转化效率下降有关 D．上述实验结果说明MSDS可能通过接受电子降低PSⅡ受损来减轻微藻的光抑制 解析：选B。PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O2和H＋并释放电子，该过程是光反应阶段，位置应当是类囊体薄膜，A正确；光反应中，水分解为O2、H＋和电子，电子与H＋、NADP＋结合形成NADPH参与暗反应，B错误；由图可知光照强度从a到b的过程中，对照组微藻的光合放氧速率不变，光合作用利用的光能不变，但由于光照强度增加，因此光能转化效率下降，C正确；光照强度在b～c时，对照组光合放氧速率下降，说明其PSⅡ变性失活，而加入铁氰化钾组光合放氧速率仍在上升，结合题意可推测MSDS可能通过接受电子降低PSⅡ受损来减轻微藻的光抑制，D正确。 8．(2025·武汉高一检测)光呼吸是光合作用暗反应过程中发生的一个损耗能量的副反应。如下图，光呼吸指的是绿色植物细胞依赖光照，在高氧、低二氧化碳情况下，Rubisco催化C5氧化形成C3等物质，最后在线粒体内生成CO2的过程。据此分析错误的是(　　) A．Rubisco最可能分布于植物细胞的叶绿体基质中 B．光呼吸与有氧呼吸相似，都能消耗O2产生CO2 C．光照过强叶片气孔关闭，若植物细胞呼吸强度不变，则其单位时间内CO2的产生量也不变 D．光呼吸的作用可能是缓解低CO2环境下NADPH和ATP积累对叶绿体造成的伤害 解析：选C。由题干信息知，Rubisco催化C5形成C3，即参与CO2的固定，该过程发生在叶绿体基质中，故Rubisco最可能分布于植物细胞的叶绿体基质中，A正确；由图可知，光呼吸是在高氧、低二氧化碳情况下，Rubisco催化C5氧化形成C3等物质，最后在线粒体内生成CO2的过程，有氧呼吸则是有机物在有氧条件下彻底氧化分解为CO2和H2O的过程，二者都能消耗O2产生CO2，B正确；光照过强叶片气孔关闭，则由于光呼吸增强，产生CO2增多，若植物细胞呼吸强度不变，则其单位时间内CO2的产生量会增加，C错误；据图可知，光呼吸能把C5分解成C3提供给暗反应，同时产生的CO2也提供给暗反应，由于光呼吸是一个耗能反应，可以把光反应产生的多余的NADPH和ATP消耗掉，很好地减缓了干旱天气和过强光照下，因为温度过高蒸腾作用过强，气孔大量关闭，光合作用过程中的CO2供应减少，所导致的NADPH和ATP积累，对植物有重要的正面意义，D正确。 9．玉米叶片的横切结构及相关代谢过程与场所如图所示。从结构与功能统一性的角度分析，下列说法错误的是(　　) A．除叶肉细胞外，维管束鞘细胞中也含有叶绿体 B．若抑制PEP羧化酶活性，光合作用会明显减弱 C．如果提供14CO2，14C首先出现在叶肉细胞的C3中 D．玉米的叶片结构体现了对高温干旱环境的适应 解析：选C。图中维管束鞘细胞也含有叶绿体，可以进行暗反应，A正确；由图可知，抑制PEP羧化酶活性，会抑制暗反应的进行，光合作用会明显减弱，B正确；如果提供14CO2，14CO2首先和C3反应生成C4，14C首先出现在叶肉细胞的C4中，C错误；玉米叶片特殊的结构和功能，使其在气孔关闭的条件下仍能有效利用低浓度的CO2，既减少了蒸腾作用，又保证了光合作用的进行，所以它们对高温干旱环境有更好的适应，D正确。 10．(2025·亳州高一检测)景天科植物具有独特的昼夜节律，在晚上植物体内苹果酸含量升高，糖分含量下降；白天则相反，酸度下降，糖分增多；相应的代谢途径被称为CAM途径，具有此类代谢途径的植物称为CAM植物。图1为一昼夜大叶落地生根(一种CAM植物)CO2吸收速率变化情况，图2为CAM植物叶肉细胞中CAM途径的物质变化过程，回答下列问题。 (1)据图1推测，CAM植物的气孔在______(填“白天”或“晚上”)开放。细胞中______(填物质名称)很可能是临时储存CO2的载体。 (2)据图2判断，CAM植物叶肉细胞中固定CO2的物质有________________(填英文字母简称)，CAM植物叶肉细胞在暗反应过程中，固定的CO2来源于__________________________。CAM途径的物质变化过程可通过__________法追踪碳元素的转移路径加以证实。 (3)分析图中信息推测，CAM途径是植物对________(填“干旱”或“湿润”)环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在________________________________________________________________________。 解析：(1)据题干信息和图1推测，白天景天科植物几乎不吸收CO2，可见白天景天科植物气孔是关闭的，晚上气孔开放吸收CO2。由于晚上吸收CO2，苹果酸含量上升，所以苹果酸很可能是临时储存CO2的载体。(2)CAM植物叶肉细胞中固定CO2的过程有细胞质中的CAM途径和叶绿体中的卡尔文循环，所以固定CO2的物质分别是PEP、RuBP。CAM植物叶肉细胞在暗反应过程中，固定的CO2来源于苹果酸分解和细胞呼吸。物质变化过程可通过同位素示踪法研究。(3)CAM植物白天气孔关闭，晚上气孔开放，CAM植物生活的环境应为干旱的环境，白天关闭气孔能够有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失，同时晚上吸收CO2可以维持白天的光合作用。 答案：(1)晚上　苹果酸　(2)PEP、RuBP　苹果酸分解和细胞呼吸　同位素示踪　(3)干旱　有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失 11．根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。CO2补偿点通常是指植物光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。如图是两种植物利用CO2的途径，请据图回答下列问题。 (1)图1中过程②需要光反应提供____________。正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是________________________________________________________________________(答出一点即可)。 (2)在干旱、炎热的环境中，C3植物的__________，造成CO2进入叶片组织大幅减少，导致光合作用强度明显减弱。在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从图2和两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是________________________________________________________________________。 (3)科学家发现干旱会引起植物叶绿体中的叶绿素含量降低，为验证这一结论，请简要写出实验思路： __________________________________________________________________。 解析：(1)图1中过程①是CO2的固定，此过程发生在叶绿体基质，过程②是C3的还原，需要光反应提供NADPH和ATP。由于细胞自身呼吸消耗或参与构成叶片结构，所以植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(2)C3植物只有C3途径，干旱、炎热会导致气孔导度减小，CO2吸收减少，导致光合作用强度明显减弱。由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，所以C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此在同等程度干旱条件下，光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。(3)可通过提取色素来比较正常环境中和干旱环境中色素含量以验证干旱会引起植物叶绿体中的叶绿素含量降低。实验思路如下：取等量同种植物相同部位的正常环境中和干旱环境中的叶片进行色素的提取和分离实验，观察比较两组实验滤纸条上蓝绿色条带(叶绿素a)和黄绿色条带(叶绿素b)的宽度和颜色深浅。 答案：(1)NADPH和ATP　自身呼吸消耗或参与构成叶片结构　(2)气孔导度减小　C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2　(3)取等量同种植物相同部位的正常环境中和干旱环境中的叶片进行色素的提取和分离实验，观察比较两组实验滤纸条上蓝绿色条带和黄绿色条带的宽度和颜色深浅 学科网（北京）股份有限公司 $