5.4 光合作用与能量转化（分层作业）（2大考点）生物人教版必修1

**基本信息** 以“回归教材-重难突破-情境变式”三级分层设计，通过基础填空、辨析、综合选择及情境解答题，构建从知识记忆到科学思维的巩固路径，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |回归教材·夯基固本|色素种类与功能、光合作用过程等基础知识点|基础知识填空（如叶绿体结构）+易错辨析（如色素吸收光谱），强化生命观念中的结构与功能观| |重难突破·思维建模|光合作用原理应用、实验分析|单选题（如卡尔文循环过程）+图表解答题（如光强对光合速率影响），培养科学思维的分析推理能力| |情境变式·高考研析|跨学科情境（如蓝细菌代谢）、实际应用（如大棚种植）|复杂情境题（如突变体衣藻-大肠杆菌联合体），提升探究实践与态度责任素养|

5.4 光合作用与能量转化 目 录 回归教材·夯基固本 考点01 捕获光能的色素和结构 考点02 光合作用的原理和应用 重难突破·思维建模 情境变式·高考研析 ( 考点01 )捕获光能的色素和结构 教材基础知识填空 1.叶绿体中的色素分布在________的薄膜上，包括________和类胡萝卜素两大类。 2.叶绿素主要包括________和________两种，二者在________光区和________光区各有一个吸收高峰。 3.类胡萝卜素包括________和________，主要吸收________光，不吸收________光，因此叶片在秋季变黄时呈现出类胡萝卜素的颜色。 4.参与光合作用的四种色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度也不同。溶解度最高、扩散最快的是________，位于滤纸条的最上端。 5.叶绿体由双层膜、________、________和基质构成。在基粒的类囊体膜上不仅含有捕获光能的色素，还含有光合作用所需的________。 易错辨析 6.所有植物细胞中的叶绿体都是进行光合作用的唯一场所。（ ） 7.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光的吸收最少，因此叶片呈绿色。（ ） 8.纸层析法分离色素时，滤纸条最下端的色素是叶绿素b，其在层析液中的溶解度最高。（ ） 9.光合色素在类囊体膜上的分布是随机的，与光合作用效率无关。（ ） 10.秋天叶片变黄是因为叶绿素分解后，类胡萝卜素的颜色显露出来。（ ） 【答案】 1.类囊体（或类囊体薄膜）、叶绿素 2.叶绿素a、叶绿素b、红、蓝紫 3.胡萝卜素、叶黄素、蓝紫、红 4.胡萝卜素 5.基粒、类囊体、酶 6.× 光合作用的场所主要是叶绿体，但蓝细菌等原核生物没有叶绿体，也能通过细胞质中的光合膜进行光合作用。 7.√ 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光的吸收很少，绿光被反射，因此叶片呈现绿色。 8.× 层析时滤纸条最下端的是叶绿素b，因为它在层析液中溶解度最低，扩散最慢，而非最高。 9.× 色素在类囊体膜上形成色素蛋白复合体，有序排列，有利于吸收和传递光能，提高光合作用效率。 10.√ 秋天叶绿素降解，类胡萝卜素不易降解，其橙黄色显露出来，使叶片变黄。 ( 考 点0 2 )光合作用的原理和应用 教材基础知识填空 1.光合作用的总反应式可概括为：________ + 水 → 有机物 + ________（条件：光能、叶绿体）。 2.光合作用分为________阶段和________阶段。前者在类囊体薄膜上进行，后者在________中进行。 3.光反应中，叶绿体色素吸收光能，将水分解为________和________，同时将光能转变为________中活跃的化学能。 4.暗反应中，CO₂首先与________（一种五碳化合物）结合，生成两个________分子，此过程称为________。 5.在农业生产上，提高光合作用效率的措施包括合理密植、延长光照时间、适当增加________浓度、补充________等。 易错辨析 6.光合作用释放的氧气全部来自水。（ ） 7.光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应将ATP和[H]中的能量全部储存到有机物中。（ ） 8.暗反应不需要光，因此可以在无光条件下长时间进行。（ ） 9.适当提高环境中CO₂浓度，在一定范围内能提高光合作用速率。（ ） 10.冬季温室中适当降低夜间温度，可降低呼吸消耗，有利于植物有机物积累。（ ） 【答案】 1.CO₂、O₂ 2.光反应、暗反应（或碳反应）、叶绿体基质 3.O₂、[H]（或NADPH）、ATP 4.C₅（或RuBP）、C₃（或三碳化合物）、CO₂的固定 5.CO₂、光照（或人工光照） 6.√ 光反应中水的光解产生氧气，光合作用释放的氧气全部来自H₂O中的氧。 7.× 暗反应将ATP和[H]中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能，但能量转化过程有损耗，并非全部储存。 8.× 暗反应虽然不直接需要光，但需要光反应提供的ATP和[H]，没有光反应产物，暗反应无法持续。 9.√ 在光能充足、酶活性适宜的条件下，适当增加CO₂浓度可提高光合速率，直到达到CO₂饱和点。 10.√ 降低夜温可减弱呼吸作用对有机物的消耗，增大净光合产物积累，有利于增产。 一、单选题 1．科学家在探究光合作用机制的过程中做了很多经典的实验，下列有关叙述错误的是（     ） A．恩格尔曼利用水绵证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 B．希尔利用离体的叶绿体证明了光合作用产生氧气中的氧元素全部来自水 C．阿尔农的实验证明了光照下叶绿体合成ATP的过程与水的光解相伴随 D．卡尔文的实验证明了CO2先与C5结合生成C3，再生成C5的循环过程 【答案】B 【详解】A、恩格尔曼把新鲜水绵和需氧细菌制成临时装片放在黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵．发现需氧细菌集中分布在光照部位的带状叶绿体的周围，该实验说明有叶绿体的地方含有丰富的氧气，证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确； B、希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或氧化剂，在光照下可以释放氧气，说明离体叶绿体在适当条件下能进行水的光解，产生氧气，但不能证明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水，该结论是鲁宾和卡门通过同位素标记法证明的，B错误； C、阿尔农发现在光照下，叶绿体可以合成ATP，并且叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随，C正确； D、卡尔文用标记的追踪碳的转移路径，探明了先与结合生成，经还原后一部分生成有机物，一部分再生成的卡尔文循环过程，D正确。 2．卡尔文循环即光合作用暗反应，是有机物合成的关键过程。下列关于暗反应叙述正确的是（     ） A．C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH B．CO2的固定过程需要消耗ATP C．暗反应不需要酶的催化 D．暗反应必须直接接受光照才能发生 【答案】A 【详解】A、暗反应中C3的还原过程需要光反应产生的ATP提供能量、NADPH作为还原剂并提供部分能量，A正确； B、CO2的固定是CO2与C5结合生成C3的过程，该过程不消耗ATP，ATP仅用于C3的还原阶段，B错误； C、暗反应包括CO2固定、C3还原等多个生化反应，所有过程都需要相应酶的催化，C错误； D、暗反应不需要直接接受光照，只要有光反应提供的ATP和NADPH，即使在无光条件下也能短暂进行，D错误。 3．下列事实或证据中，不支持“细胞是生命活动的基本单位”这一观点的是（     ） A．变形虫是单细胞生物，能进行摄食和运动 B．离体的叶绿体在一定条件下能释放氧气 C．人的生长发育离不开细胞的分裂和分化 D．病毒必须寄生在活细胞内才能增殖 【答案】B 【详解】A、变形虫是单细胞生物，单个细胞就可以完成摄食、运动等全部生命活动，说明单细胞生物的生命活动以细胞为基本单位，支持题干观点，A不符合题意； B、叶绿体是细胞内的细胞器，不属于完整的细胞，离体叶绿体释放氧气的事实，不能体现生命活动依赖完整细胞，不支持“细胞是生命活动的基本单位”的观点，B符合题意； C、人是多细胞生物，生长发育离不开细胞的分裂和分化，说明多细胞生物的生命活动需要依赖各类分化的细胞共同完成，支持题干观点，C不符合题意； D、病毒没有细胞结构，必须寄生在活细胞内才能完成增殖的生命活动，说明无细胞结构的生物的生命活动也需要依赖细胞，支持题干观点，D不符合题意。 4．表中给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。下列叙述正确的是（     ） 反应过程 原料 产物 ① H2 O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 （CH2O） A．①在叶绿体基质中进行 B．①②③为暗反应阶段 C．④所需的还原剂为NADPH D．④不需消耗ATP中的能量 【答案】C 【详解】A、①为水的光解，属于光合作用的光反应阶段，反应场所是叶绿体类囊体薄膜，不是叶绿体基质，A错误； B、①水的光解、②NADPH的合成、③ATP的合成都属于光反应阶段的反应，不属于暗反应，B错误； C、④是暗反应阶段，该过程中C3的还原需要光反应产生的NADPH作为还原剂，C正确； D、④暗反应中C3的还原过程需要消耗ATP水解释放的能量，D错误。 5．下列有关光合色素吸收光的情况，说法正确的是（     ） A．叶绿素只吸收红光 B．类胡萝卜素不吸收红光 C．绿光被大量吸收用于光合作用 D．光合色素只有叶绿素 【答案】B 【详解】A、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，并非只吸收红光，A错误； B、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，B正确； C、光合色素对绿光的吸收量最少，大部分绿光被反射，因此不能被大量吸收用于光合作用，C错误； D、光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素两类，并非只有叶绿素，D错误。 6．绿叶中色素的提取和分离实验中，某同学的色素带颜色偏浅且间距异常，下列分析不合理的是（　　） A．研磨时未加二氧化硅，研磨不充分 B．画滤液细线时重复次数过少 C．层析液触及滤液细线，色素溶解在层析液中 D．使用了新鲜的菠菜叶，色素含量过高 【答案】D 【详解】A、二氧化硅的作用是使研磨更充分，若研磨时未加二氧化硅，研磨不充分，提取到的色素总含量少，会导致色素带颜色偏浅，A不符合题意； B、画滤液细线时重复次数过少，会使滤纸条滤液细线处积累的色素量少，进而导致色素带颜色偏浅，B不符合题意； C、若层析液触及滤液细线，色素会溶解在层析液中，随层析液扩散的色素量减少，会导致色素带颜色偏浅，且色素扩散起点异常，可能出现间距异常，C不符合题意； D、新鲜菠菜叶的色素含量高，正常操作下得到的色素带颜色应更深，且色素含量高低不会改变不同色素在层析液中的溶解度差异，不会导致间距异常，D符合题意。 7．一定时间内某作物根细胞吸收NO3-的速率与O2浓度的关系如图所示。下列说法错误的是（     ） A．氮元素可参与细胞中叶绿素、纤维素等多种物质的合成 B．缺乏O2时，根细胞也能通过无氧呼吸释放能量用于吸收NO3- C．O2浓度大于a后，限制吸收速率的因素可能是载体蛋白的数量 D．在农业生产中，可采取适时松土促进农作物对NO3-的吸收 【答案】A 【详解】A、纤维素属于糖类，组成元素仅为C、H、O，不含氮元素，因此氮元素不参与纤维素的合成，A错误； B、根细胞吸收NO3-的方式为主动运输，需要消耗能量，缺乏O2时根细胞可通过无氧呼吸产生少量ATP，为NO3-的吸收供能，B正确； C、O2浓度大于a后，随O2浓度升高吸收NO3-速率不再上升，主动运输需要载体蛋白和能量，此时能量供应充足，限制吸收速率的因素可能是细胞膜上运输NO3-的载体蛋白数量，C正确； D、适时松土可提高土壤中O2浓度，促进根细胞有氧呼吸产生更多能量，进而促进主动运输吸收NO3-，D正确。 8．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是（     ） A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体是光合作用的场所 B．英国植物学家希尔的实验中，铁盐或其他氧化剂相当于光反应中的NADP+ C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径 【答案】A 【详解】A、恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光 合作用放氧；结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论，A错误； B、希尔实验中，铁盐或其他氧化剂作为水光解产生的氢（电子）的受体，其功能和光反应中作为氢（电子）受体的类似，B正确； C、阿尔农发现在光照下，叶绿体可以合成ATP，并且叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随，C正确； D、卡尔文用标记，追踪放射性的转移路径，探明了中的碳转化为有机物中碳的卡尔文循环途径，D正确。 9．光合作用和呼吸作用的原理在农业生产中应用广泛。下列关于生产措施与其对应原理和目的的描述，不合理的是（     ） 选项 生产措施 原理和目的 A 中耕松土 增加土壤氧气含量；促进根系有氧呼吸，避免马铃薯块茎因无氧呼吸产生酒精而受到毒害 B 果树环剥 阻断筛管运输有机物；让更多有机物积累在果实中实现增产 C 间作套种 充分利用空间和资源；通过提高植株对光能的利用率，提高作物产量 D 大棚夜间适当降温 降低植物的呼吸作用强度；通过减少有机物的消耗来提高作物产量 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A、马铃薯块茎无氧呼吸的产物为乳酸，不会产生酒精，A不合理； B、筛管位于植物韧皮部，功能是运输有机物，果树环剥会阻断筛管向根部运输有机物，让更多有机物积累在果实中实现增产，B合理； C、间作套种可通过搭配不同生长特性的作物，充分利用空间、光能等资源，提高植株对光能的利用率，进而提高作物产量，C合理； D、夜间植物不进行光合作用，只通过呼吸作用消耗有机物，适当降温可降低呼吸酶活性，减弱呼吸作用强度，减少有机物消耗，最终提高作物产量，D合理。 10．关于生物学研究方法与技术，下列叙述错误的是（     ） A．设计对照实验——探究酵母菌呼吸方式 B．同位素标记法——分泌蛋白的合成和运输 C．荧光标记法——证明细胞膜具有流动性 D．同位素示踪法——光合作用产生O2中O的来源 【答案】A 【详解】A、“对照实验”定义为需单独设置空白对照组的实验类型，分为对照组和实验组，探究酵母菌呼吸方式采用的是对比实验，即设置有氧、无氧两个实验组，A错误； B、研究分泌蛋白的合成和运输时，科学家用3H标记亮氨酸追踪其转移路径，运用了同位素标记法，对应关系正确，B正确； C、人鼠细胞融合实验中用不同颜色的荧光染料分别标记人和鼠细胞膜的蛋白质，最终荧光均匀分布，证明细胞膜具有流动性，采用了荧光标记法，对应关系正确，C正确； D、鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，通过同位素示踪法证明光合作用释放的O2全部来自水，对应关系正确，D正确。 二、解答题 11．下图表示某植物叶肉细胞内光合作用和有氧呼吸的部分过程，请据图回答： (1)光合作用光反应阶段的场所是___________。 (2)光反应产生的___________和ATP用于暗反应中C3的还原。 (3)有氧呼吸第一阶段的场所是___________。 (4)若光合作用过程中突然停止光照，C3含量将___________，理由是__________________________。 【答案】(1)叶绿体类囊体薄膜 (2)NADPH (3)细胞质基质 (4) 上升 停止光照，光反应生成的ATP与NADPH减少，C3还原变慢，短时间C3合成速率不变(合理即可) 【详解】（1）光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，可吸收、转化光能，因此光反应阶段的场所为叶绿体类囊体薄膜（叶绿体基粒）。 （2）光反应的产物有O2、ATP和NADPH，其中ATP为暗反应供能，NADPH作为还原剂同时携带能量，共同参与暗反应中C3的还原过程。 （3）有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸、[H]并释放少量能量的过程，该过程发生在细胞质基质中。 （4）分析物质含量变化需同时考虑生成和消耗两个路径：突然停止光照时，光反应停止，ATP和NADPH合成不足，导致C3的还原（消耗C3的过程）速率显著下降；短时间内CO2供应稳定，CO2固定生成C3的速率不变，因此C3的含量会升高。 12．草莓具有极高的营养价值，素有“水果皇后”的美誉，某学习兴趣小组对种植进行了研究。甲图为草莓光合作用过程图解，乙图是为研究CO2浓度、光强度和温度对草莓光合作用强度影响得到的结果。请据图分析并回答下列问题： (1)图甲中吸收光能的叶绿体色素分布在__________上，其中叶绿素主要吸收可见光中的_________。 (2)图甲②③物质分别代表__________和__________。 (3)图乙中光强度小于a时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线重叠是由于其环境因素__________成为主要限制因素；当光强度为c时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是__________不同。 (4)当光强度突然减弱，短时间内NADPH和ATP的量将__________，三碳酸的量将__________（填“增加”或“减少”）。 (5)在大棚种植条件下，草莓偶有“光合午休”现象，这是由于中午光照过强、温度太高，导致叶片部分气孔关闭，因而进入叶片内的__________减少，直接导致光合作用的__________阶段受限制，光合速率下降。 【答案】(1) 类囊体薄膜 红光和蓝紫光 (2) NADPH ATP (3) 光强度 温度 (4) 减少 增加 (5) CO₂ 暗反应 【详解】（1）光合色素分布在叶绿体类囊体（基粒）的膜上，叶绿素的吸收光谱以红光和蓝紫光为主，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 （2）图甲A为光反应阶段，水裂解产生①O₂，同时NADP⁺被还原为②NADPH，ADP和Pi合成③ATP，二者作为还原剂和能量载体参与暗反应三碳酸的还原过程。 （3）光强度小于a时，光强度极低，光反应生成的NADPH和ATP不足，此时温度、CO₂浓度都不是限制因素，三条曲线重叠是由于其环境因素光强度成为主要限制因素；光强度为c时，曲线Ⅰ和Ⅱ的CO₂浓度相同，仅温度有差异，因此光合强度差异由温度导致。 （4）当光强度突然减弱，光反应速率下降，短时间内NADPH和ATP生成量减少；三碳酸的还原需要消耗NADPH和ATP，二者不足导致三碳酸还原速率减慢，而短时间内CO₂固定生成三碳酸的速率不变，因此三碳酸含量增加。 （5）中午温度过高时，植物为减少蒸腾失水关闭部分气孔，导致吸收的CO₂减少，CO₂是暗反应中CO₂固定的原料，因此暗反应阶段直接受限制，光合速率下降。 一、单选题 1．研究发现，蓝细菌光合作用的场所是光合片层和细胞质，有氧呼吸场所是细胞膜和细胞质，其细胞结构及相关代谢过程如图所示，①～⑤表示代谢过程，a～f表示物质。羧酶体是蓝细菌里具有半透性的细胞微室，其内部包裹着CO2固定酶Rubisco。下列有关叙述错误的是（     ） A．c代表O2，e代表NADH，④表示有氧呼吸第二阶段 B．若某时刻物质d浓度突然增加，则物质b在短时间内含量减少 C．羧酶体的半透性可能通过阻止CO2逸出提高Rubisco周围的CO2浓度 D．①②发生的能量转化是光能→ATP、NADPH中的化学能→有机物中的化学能 【答案】B 【详解】A、据图可知，①发生在光合片层为光反应，②能合成葡萄糖为暗反应，⑤消耗葡萄糖为有氧呼吸第一阶段，④为有氧呼吸第二阶段，③产生水为有氧呼吸第三阶段；a是光反应为暗反应提供的ATP/NADPH，b是暗反应产生、返回光反应的ADP、Pi/NADP+，c是O2，d是CO2，e是NADH，f是丙酮酸，A正确； B、d为CO2，其浓度突然增加时，CO2固定速率加快，C3生成量增多，C3还原过程消耗更多ATP/NADPH（a），同时生成更多的ADP、Pi/NADP+（b），短时间内b的含量会增加，B错误； C、羧酶体内包裹CO2固定酶Rubisco，其半透性可阻止CO2逸出，提高羧酶体内部Rubisco周围的CO2浓度，有利于CO2固定过程进行，C正确； D、①光反应过程的能量转化为光能→ATP、NADPH中的活跃化学能，②暗反应过程的能量转化为ATP、NADPH中的活跃化学能→有机物中的稳定化学能，D正确。 2．为了利用CO2培养大肠杆菌，研究者构建了一个GYD1突变体衣藻-大肠杆菌联合体，培养过程分为两个阶段，第一阶段通入较高浓度CO2，第二阶段通入较低浓度CO2，其代谢过程如下图所示。衣藻中的乙醇酸可以在甘油酸脱氢酶（GYD1）的作用下转化为乙醛酸，也可以排出细胞外。下列说法中错误的是（     ） A．突变体衣藻因为缺乏GYD1，大量分泌乙醇酸 B．若环境中CO2/O2比值增大，则衣藻生成乙醇酸增多 C．第一阶段高CO2可抑制衣藻光呼吸，促进卡尔文循环合成有机物 D．第二阶段低CO2诱导光呼吸增强，是衣藻大量分泌乙醇酸的前提 【答案】B 【详解】A、GYD1（甘油酸脱氢酶）的功能是催化乙醇酸转化为乙醛酸，突变体衣藻缺乏GYD1，乙醇酸无法被转化为乙醛酸，因此会大量分泌到细胞外，A正确； B、R酶既可催化C₅与CO₂结合（卡尔文循环），也可催化C₅与O₂结合（光呼吸，生成乙醇酸）。当环境中CO₂/O₂比值增大时，R酶更多催化C₅与CO₂的反应，光呼吸减弱，衣藻生成乙醇酸的量减少，B错误； C、高CO₂浓度下，R酶与CO₂结合的反应占优势，可抑制光呼吸，促进卡尔文循环合成有机物，C正确； D、第二阶段低CO₂环境下CO₂/O₂比值降低，光呼吸增强，生成更多乙醇酸，是突变体衣藻大量分泌乙醇酸的前提，D正确。 3．研究发现，某些细菌能在无氧环境的导电材料上持续生长并释放电子，还能利用电能固定CO2，类似植物的光合作用。该机制可为研发无氧环境适用的生物电子传感器提供思路，从而用于医疗诊断、深空探索等。下列叙述正确的是（     ） A．该类细菌在无氧环境中利用电能固定CO2的过程，属于细胞呼吸范畴 B．若将该类细菌置于有氧环境中，其可能无法进行正常的细胞呼吸 C．该类细菌在无氧环境中释放的电子，最终受体是O2 D．该类细菌与植物细胞一样，其细胞呼吸过程中均能产生CO2和水 【答案】B 【详解】A、由题意可知，该过程“类似植物的光合作用”，即利用电能将CO2合成有机物，这属于合成代谢，细胞呼吸属于分解代谢。因此，利用电能固定CO2类似于化能合成作用或光合作用的合成代谢，A错误； B、由题干知，该类细菌“在无氧环境中持续生长”，说明其适应无氧环境。若该细菌为专性厌氧菌，则O2会抑制其生长甚至导致死亡，无法进行正常的细胞呼吸。若为兼性厌氧菌，则可在有氧条件下进行有氧呼吸，B正确； C、有氧呼吸的电子传递链中，最终电子受体是O2，但这一过程需要O2参与，在无氧环境中，电子无法传递给O2，其最终受体可能是其他物质，C错误； D、植物细胞的有氧呼吸可产生CO2和水，但无氧呼吸可产生酒精和CO2，或只产生乳酸。该类细菌在无氧环境中生长，可能进行无氧呼吸，其产物可能是乳酸或酒精和CO2，不产生水，D错误。 4．深海热泉中的硫细菌能通过氧化H₂S获取能量，用于细胞各项生命活动及有机物的合成。热泉环境的pH约为2.0，而该菌细胞内pH稳定在6.5.其细胞膜上存在三类转运蛋白：①H+-ATP酶；②SO42-/H+同向转运蛋白；③Na+/H+逆向转运蛋白。SO42-是该菌合成有机物的必需原料。下列叙述错误的是（     ） A．①转运H+属于主动运输，既能维持细胞内外的H+浓度差，又能保持细胞内pH稳定 B．②和③中H+都是顺浓度梯度进入细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 C．①②③在运输物质时空间构象发生改变，此三种转运蛋白既有运输功能也有催化功能 D．硫细菌和硝化细菌均能利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物，但无机物不同 【答案】C 【详解】A、①为H+-ATP酶，转运H+时消耗ATP水解释放的能量，将H+逆浓度梯度运出细胞，属于主动运输，既可以维持细胞内外H+浓度差，也能维持细胞内较低的H+浓度，保持细胞内pH稳定，A正确； B、外界pH为2.0，细胞内pH为6.5，说明胞外H+浓度远高于胞内，②中H+顺浓度梯度进入细胞，为SO42-的运输提供动力，③中H+也顺浓度梯度进入细胞，为Na+的运出提供动力，二者运输H+都不需要消耗细胞内化学反应释放的能量，B正确； C、转运蛋白运输物质时都会发生空间构象改变，但只有①能催化ATP水解，具有催化功能，②和③仅具有运输功能，没有催化功能，C错误； D、硫细菌和硝化细菌均为化能自养生物，可利用无机物氧化释放的能量合成有机物，硫细菌氧化的无机物是H2S，硝化细菌氧化的无机物是氨，二者氧化的无机物不同，D正确。 5．蓝细菌光合片层膜（类似类囊体膜）和叶绿体的类囊体膜的主要成分为如图所示的单半乳糖甘油二酯（MGDG）和双半乳糖甘油二酯（DGDG）。在缺磷条件下，植物细胞膜的MGDG和DGDG含量会上升。下列有关叙述错误的是（     ） A．膜成分相似支持“叶绿体起源于蓝细菌”的假说 B．在光合片层膜中，半乳糖位于双分子层结构外侧 C．分析可知蓝细菌具有含MGDG和DGDG的拟核 D．缺磷条件下，MGDG和DGDG含量上升有助于植物细胞保持完整性 【答案】C 【详解】A、“叶绿体起源于蓝细菌”的内共生假说认为叶绿体是原始真核细胞吞噬蓝细菌后演化形成的，二者光合相关膜的成分相似可作为该假说的支持证据，A正确； B、半乳糖是亲水基团，生物膜的亲水头部朝向磷脂双分子层外侧，疏水尾部朝向内侧，因此半乳糖位于双分子层结构外侧，B正确； C、拟核是蓝细菌细胞中裸露环状DNA分布的区域，不具有膜结构，而MGDG和DGDG是膜的组成成分，因此拟核不含这两种物质，C错误； D、磷脂是生物膜的重要组成成分，且磷脂的组成元素包含磷，缺磷时磷脂合成受阻，MGDG和DGDG含量上升可替代部分磷脂参与膜结构构建，有助于植物细胞保持完整性，D正确。 6．图1表示绿色植物叶肉细胞中的某些生理活动过程，①～⑦代表部分相关物质，甲、乙代表两种细胞器。图2表示低CO2浓度，环境温度为光合作用最适温度时，该植物叶片CO2释放量随光照强度变化的曲线，S代表有机物量。下列叙述错误的是（     ） A．长期处于黑暗状态下，⑥→⑤→⑥的循环不能进行 B．B点时，该叶肉细胞中ATP的合成和分解处于动态平衡 C．短时间内适当提高CO2浓度，②的含量下降C点上移 D．当光照强度处于BD间时，光合作用储存有机物的量为S2>0 【答案】C 【详解】A、长期黑暗条件下，光反应无法进行，不能为暗反应提供ATP和NADPH，卡尔文循环无法进行，因此⑥→⑤→⑥的循环不能进行，A正确； B、活细胞中ATP的合成和分解始终处于动态平衡，B点叶肉细胞光合速率等于呼吸速率，仍为正常代谢的活细胞，该ATP的合成和分解处于动态平衡，B正确； C、短时间适当提高CO₂浓度，CO₂固定速率加快，生成更多C₃，C₃还原消耗更多的②（ATP、NADPH），因此②的含量下降；提高CO₂浓度后最大净光合速率升高，CO₂吸收量增加，即CO₂释放量更低，C点应下移，C错误； D、光照强度处于BD间时，净光合速率大于0，光合作用储存的有机物即净光合积累量为S₂，因此S₂>0，D正确。 7．梭梭耐盐碱能力强，能适应沙漠环境。当体内盐分超过一定限度时，梭梭能通过叶片的盐腺主动排出多余盐分，形成的白色或淡黄色颗粒状结晶，称作“盐晶”。下列相关叙述正确的是（     ） A．在抗逆性强的梭梭中，结合水的含量相对自由水更高 B．梭梭通过根细胞吸收的微量元素磷可参与组成细胞膜 C．若沙漠土壤缺少大量元素镁，梭梭的光合作用强度会上升 D．梭梭通过叶片的盐腺主动排出多余盐分，可降低细胞渗透压、减少水分流失 【答案】D 【详解】A、抗逆性强的梭梭细胞中结合水的相对比值升高，但活细胞内自由水的绝对含量始终远高于结合水，A错误； B、磷属于大量元素，不属于微量元素，B错误； C、镁是合成叶绿素的必需大量元素，缺镁会导致叶绿素合成不足，光合作用强度下降，C错误； D、主动排出细胞内多余盐分，会降低细胞内溶质浓度，从而降低细胞渗透压，减小细胞与外界环境的渗透压差，减少水分流失，适应沙漠干旱环境，D正确。 8．英国植物学家希尔发现，若向离体叶绿体的悬浮液（没有CO2）中加入适当的“电子受体”如铁盐或其他氧化剂，给予一定强度的光照，可释放出O2，同时电子受体被还原。下列叙述正确的是（     ） A．希尔的实验模拟了光反应的部分变化，还原后的电子受体相当于光合作用中的NADPH B．通常减少CO2供应会降低光反应速率，说明希尔反应中水的光解与糖的合成是同一个过程 C．希尔的实验结果说明水的光解产生氧气，也能说明氧气中的氧全部来自水 D．希尔的实验结果说明水的光解产生的能量促使ADP和Pi转化为ATP，同时释放出热能 【答案】A 【详解】A、光反应阶段水在光下分解释放O₂，同时产生的电子和H⁺可将NADP⁺还原为NADPH，希尔实验中加入的电子受体作用相当于NADP⁺，还原后的电子受体相当于光合作用中的NADPH，实验模拟了光反应的部分变化，A正确； B、减少CO₂供应会使暗反应速率降低，导致光反应产生的NADPH和ATP积累，进而抑制光反应速率，水的光解属于光反应过程，糖的合成属于暗反应过程，二者是不同的生理过程，B错误； C、希尔实验仅能证明离体叶绿体在无CO₂的条件下光照可释放O₂，证明氧气中的氧全部来自水的是鲁宾和卡门的同位素标记实验，C错误； D、希尔实验仅检测到O₂释放和电子受体被还原，并未证明水的光解产生的能量可促使ADP和Pi转化为ATP，D错误。 9．在大气CO2浓度条件下，研究人员对传统中药黄连的光合特征进行研究，实验结果如图。发现当光能过剩时，其光合膜被破坏，导致光合速率降低，此为光抑制现象。下列叙述错误的是（     ） A．黄连的光饱和点约为500μmol·m-2·s-1 B．限制A点光合速率的主要因素是光强度 C．强光下，叶片中的叶绿素含量可能会下降，导致光能吸收能力减弱 D．若适当提高环境中CO2浓度，能在一定程度上缓解强光对黄连光合膜的破坏 【答案】B 【详解】A、光饱和点是光合速率达到最大值时对应的最小光强度，由图可知，光强度为500μmol·m-2·s-1时，相对光合速率达到最大值，因此黄连的光饱和点约为500μmol·m-2·s-1，A正确； B、A点光合速率达到最大值，此时限制光合速率的主要因素不再是光强度，可能是CO2浓度或者光合膜被破坏等因素，B错误； C、强光下光能过剩，光合膜（类囊体膜）被破坏，类囊体膜上的叶绿素可能降解，含量下降，导致叶片吸收光能的能力减弱，C正确； D、适当提高CO2浓度可加快暗反应速率，消耗更多光反应产生的ATP和NADPH，减少光能过剩，因此能在一定程度上缓解强光对光合膜的破坏，D正确。 10．丝状蓝细菌的藻丝是由多个细胞连接形成的群体。氮源不足时，群体中5%-10%的营养细胞会转化为异形胞，它不能进行光合作用，但能合成将N2还原为NH3的固氮酶，该酶含钼铁蛋白，对O2极其敏感，短时间遇到O2就会失活。下列有关丝状蓝细菌的说法正确的是（　　） A．固氮酶中除含有C、H、O、N外，还含有大量元素钼和铁 B．糖脂由糖类分子和脂肪结合形成，也称为糖被，与细胞表面的识别和细胞间的信息传递等功能密切相关 C．可用15N示踪异形胞中的固氮过程 D．丝状蓝细菌群体进化出空间分离机制以协调光合作用和固氮作用两个不相容的过程 【答案】D 【详解】A、固氮酶中除含有C、H、O、N元素外，还含有微量元素中的铁和钼，A错误； B、糖脂由糖和磷脂（不是脂肪）组成，糖被是细胞膜外能与蛋白质分子或脂质分子结合的糖类分子，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关，B错误； C、异形胞的固氮作用将N2还原为，但15N不具有放射性，不能用于示踪，C错误； D、根据题意，丝状蓝细菌在氮源不足时，群体中5%-10%的营养细胞会转化为异形胞，异形胞能进行固氮，但不能进行光合作用，因此，丝状蓝细菌群体进化出空间分离机制协调光合和固氮这两个不相容的过程，D正确。 二、解答题 11．室内栽培常春藤能有效清除甲醛（HCHO）污染。为研究其作用机制，科学家先在密闭环境下测定CO2浓度变化，研究植株正常的呼吸作用和光合作用，结果如图1；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究常春藤清除甲醛的作用机制，如图2所示。回答下列问题： (1)据图1分析，常春藤完全光照组曲线持续下降的原因是_________，d时间内完全光照组植株光合速率为_________（用图1相应字母表示）ppm/s。 (2)图2基粒中所含色素常用_________进行提取，其中含量最多的色素是_________。 (3)据图2分析，①过程的名称是_________，该过程所需CO2的来源有_____________________。 (4)甲醛被常春藤吸收利用的同时，也会对常春藤的生长产生一定影响，研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验，结果如下（FALDH是甲醛脱氢酶，甲醛代谢过程中的关键酶）。 不同样品中可溶性糖含量记录表 样品 0天 第1天 第2天 第3天 第4天 不含甲醛培养液 2271 2311 2399 2399 2529 1个单位甲醛浓度培养液 2271 2658 2811 3271 3425 2个单位甲醛浓度培养液 2271 2415 2936 2789 1840 ①据图3和图4结果分析，推测甲醛胁迫下常春藤的抗逆机制是_____________________。 ②综合以上实验结果分析，1个单位甲醛浓度下，常春藤中可溶性糖含量增加的原因是____________________，细胞中可利用的CO2增加，暗反应产生的糖类增加。 【答案】(1) 常春藤光合作用速率大于呼吸作用速率（净光合作用大于0） （a-c）/d (2) 无水乙醇 叶绿素a (3) CO2的固定 甲醛（HCHO）代谢产生、细胞呼吸产生、外界吸收 (4) 降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力 甲醛代谢产生的CO2多于因气孔关闭减少的CO2吸收量 【详解】（1）密闭环境中光照条件下植物光合作用持续消耗 CO2，随着 CO2不断被固定，环境 CO2浓度不断降低，因此曲线持续下降。黑暗组曲线终点为a，代表d时间细胞呼吸释放的 CO2总量； 完全光照组终点为c，初始 CO2浓度为a； 总光合速率 = 净光合速率 （b-c）+ 呼吸速率（a-b），d时间总光合消耗 CO2量为a−c，因此光合速率为(a−c)/d ppm/s。 （2）叶绿体基粒类囊体薄膜上分布光合色素，光合色素易溶于有机溶剂无水乙醇，实验室常用无水乙醇提取叶片色素。正常绿色叶片中色素含量排序：叶绿素 a > 叶绿素 b > 叶黄素 > 胡萝卜素，含量最多的是叶绿素 a。 （3）图 2 中①是暗反应第一步，五碳化合物 RuBP 与 CO2结合生成三碳化合物，即为 CO2的固定。结合题图代谢通路：甲醛进入叶绿体代谢可生成 CO2；植物细胞呼吸持续释放 CO2；同时叶片气孔可从外界吸收 CO2，三者共同为暗反应 CO2固定提供原料。 （4）①图 3 ：一定浓度的甲醛使FALDH 酶活性上升，增强甲醛代谢；图4：高浓度甲醛下植株相对生长速率大幅下降，植物通过关闭部分气孔减少甲醛摄入，降低甲醛对细胞的损伤。 ②1 个单位甲醛浓度下，虽然甲醛胁迫使气孔开度下降，从外界吸收 CO2减少；但甲醛在细胞内被分解代谢，持续生成大量 CO2，即甲醛代谢产生的CO2多于因气孔关闭减少的CO2吸收量，导致细胞内总可用 CO2增多，暗反应合成可溶性糖增加，因此可溶性糖含量持续上升。 12．古丈毛尖是湖南省古丈县的特产绿茶，其独特的品质特征主要取决于三个关键因素：优越的生态环境、优良的茶树品种以及精湛的加工工艺。为探究古丈毛尖的品质形成机制，研究人员对不同冠层茶树叶片的光合特性进行了系统研究，下图为在相同环境条件下测定的各冠层茶树叶片的光合速率。回答下列问题： (1)茶树叶肉细胞中，光反应的场所是叶绿体中的_____，光反应为暗反应提供_____。 (2)图中光照强度为0.50klx时，中层叶片合成的有机物量______（填“少于”“多于”或“等于”）下层叶片，原因是________。光照强度为1.00klx时，上层叶片的叶肉细胞内产生ATP的场所有___________________。 (3)茶叶细胞中的多酚氧化酶可催化茶多酚的氧化褐变反应，使茶叶变红。茶叶加工中的杀青工艺需将茶叶用铁锅在160~200℃下进行“高温快炒”，从而维持成品茶叶的翠绿色泽。请分析杀青防止茶叶变红的机制是______________________。 【答案】(1) 类囊体薄膜 NADPH和ATP (2) 多于 合成有机物的量为总光合速率， 总光合速率等于净光合速率加上呼吸速率，该光照强度下，中层叶片和下层叶片净光合速率相同，但中层叶片呼吸速率大于下层叶片 细胞质基质、线粒体和叶绿体 (3)高温使多酚氧化酶失活，不能催化茶多酚的氧化褐变反应 【详解】（1）茶树叶肉细胞中，光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜。因为类囊体薄膜上分布着光合色素和与光反应有关的酶，是光反应进行的场所。光反应过程中，水的光解产生NADPH，同时在相关酶的作用下，利用光能合成ATP，这些物质用于暗反应中C3的还原。 （2）图中光照强度为0.50klx时，中层叶片合成的有机物量多于下层叶片，原因是该光照强度下，中层叶片和下层叶片的净光合速率相同，但中层叶片的呼吸速率大于下层叶片，有机物的合成量等于净光合速率与呼吸速率之和，所以中层叶片合成的有机物量多于下层叶片。光照强度为1.00klx时，上层叶片既进行光合作用又进行呼吸作用，叶肉细胞内产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。细胞质基质是有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸的场所，可产生ATP；线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，能产生ATP；叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应产生ATP。 （3）茶叶加工中的杀青工艺需将茶叶用铁锅在160 - 200℃下进行“高温快炒”，高温会使茶叶细胞中的多酚氧化酶的空间结构被破坏，导致酶失活，从而不能催化茶多酚的氧化褐变反应，所以能维持成品茶叶的翠绿色泽。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.4 光合作用与能量转化 目 录 回归教材·夯基固本 考点01 捕获光能的色素和结构 考点02 光合作用的原理和应用 重难突破·思维建模 情境变式·高考研析 ( 考点01 )捕获光能的色素和结构 【答案】 1.类囊体（或类囊体薄膜）、叶绿素 2.叶绿素a、叶绿素b、红、蓝紫 3.胡萝卜素、叶黄素、蓝紫、红 4.胡萝卜素 5.基粒、类囊体、酶 6.× 光合作用的场所主要是叶绿体，但蓝细菌等原核生物没有叶绿体，也能通过细胞质中的光合膜进行光合作用。 7.√ 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光的吸收很少，绿光被反射，因此叶片呈现绿色。 8.× 层析时滤纸条最下端的是叶绿素b，因为它在层析液中溶解度最低，扩散最慢，而非最高。 9.× 色素在类囊体膜上形成色素蛋白复合体，有序排列，有利于吸收和传递光能，提高光合作用效率。 10.√ 秋天叶绿素降解，类胡萝卜素不易降解，其橙黄色显露出来，使叶片变黄。 ( 考 点0 2 )光合作用的原理和应用 【答案】 1.CO₂、O₂ 2.光反应、暗反应（或碳反应）、叶绿体基质 3.O₂、[H]（或NADPH）、ATP 4.C₅（或RuBP）、C₃（或三碳化合物）、CO₂的固定 5.CO₂、光照（或人工光照） 6.√ 光反应中水的光解产生氧气，光合作用释放的氧气全部来自H₂O中的氧。 7.× 暗反应将ATP和[H]中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能，但能量转化过程有损耗，并非全部储存。 8.× 暗反应虽然不直接需要光，但需要光反应提供的ATP和[H]，没有光反应产物，暗反应无法持续。 9.√ 在光能充足、酶活性适宜的条件下，适当增加CO₂浓度可提高光合速率，直到达到CO₂饱和点。 10.√ 降低夜温可减弱呼吸作用对有机物的消耗，增大净光合产物积累，有利于增产。 一、单选题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A B C B D A A A A 二、解答题 11． (1)叶绿体类囊体薄膜 (2)NADPH (3)细胞质基质 (4) 上升 停止光照，光反应生成的ATP与NADPH减少，C3还原变慢，短时间C3合成速率不变(合理即可) 12． (1) 类囊体薄膜 红光和蓝紫光 (2) NADPH ATP (3) 光强度 温度 (4) 减少 增加 (5) CO₂ 暗反应 一、单选题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B B C C C D A B D 二、解答题 11． (1) 常春藤光合作用速率大于呼吸作用速率（净光合作用大于0） （a-c）/d (2) 无水乙醇 叶绿素a (3) CO2的固定 甲醛（HCHO）代谢产生、细胞呼吸产生、外界吸收 (4) 降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力 甲醛代谢产生的CO2多于因气孔关闭减少的CO2吸收量 12． (1) 类囊体薄膜 NADPH和ATP (2) 多于 合成有机物的量为总光合速率， 总光合速率等于净光合速率加上呼吸速率，该光照强度下，中层叶片和下层叶片净光合速率相同，但中层叶片呼吸速率大于下层叶片 细胞质基质、线粒体和叶绿体 (3)高温使多酚氧化酶失活，不能催化茶多酚的氧化褐变反应 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.4 光合作用与能量转化 目 录 回归教材·夯基固本 考点01 捕获光能的色素和结构 考点02 光合作用的原理和应用 重难突破·思维建模 情境变式·高考研析 ( 考点01 )捕获光能的色素和结构 教材基础知识填空 1.叶绿体中的色素分布在________的薄膜上，包括________和类胡萝卜素两大类。 2.叶绿素主要包括________和________两种，二者在________光区和________光区各有一个吸收高峰。 3.类胡萝卜素包括________和________，主要吸收________光，不吸收________光，因此叶片在秋季变黄时呈现出类胡萝卜素的颜色。 4.参与光合作用的四种色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度也不同。溶解度最高、扩散最快的是________，位于滤纸条的最上端。 5.叶绿体由双层膜、________、________和基质构成。在基粒的类囊体膜上不仅含有捕获光能的色素，还含有光合作用所需的________。 易错辨析 6.所有植物细胞中的叶绿体都是进行光合作用的唯一场所。（ ） 7.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光的吸收最少，因此叶片呈绿色。（ ） 8.纸层析法分离色素时，滤纸条最下端的色素是叶绿素b，其在层析液中的溶解度最高。（ ） 9.光合色素在类囊体膜上的分布是随机的，与光合作用效率无关。（ ） 10.秋天叶片变黄是因为叶绿素分解后，类胡萝卜素的颜色显露出来。（ ） ( 考 点0 2 )光合作用的原理和应用 教材基础知识填空 1.光合作用的总反应式可概括为：________ + 水 → 有机物 + ________（条件：光能、叶绿体）。 2.光合作用分为________阶段和________阶段。前者在类囊体薄膜上进行，后者在________中进行。 3.光反应中，叶绿体色素吸收光能，将水分解为________和________，同时将光能转变为________中活跃的化学能。 4.暗反应中，CO₂首先与________（一种五碳化合物）结合，生成两个________分子，此过程称为________。 5.在农业生产上，提高光合作用效率的措施包括合理密植、延长光照时间、适当增加________浓度、补充________等。 易错辨析 6.光合作用释放的氧气全部来自水。（ ） 7.光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应将ATP和[H]中的能量全部储存到有机物中。（ ） 8.暗反应不需要光，因此可以在无光条件下长时间进行。（ ） 9.适当提高环境中CO₂浓度，在一定范围内能提高光合作用速率。（ ） 10.冬季温室中适当降低夜间温度，可降低呼吸消耗，有利于植物有机物积累。（ ） 一、单选题 1．科学家在探究光合作用机制的过程中做了很多经典的实验，下列有关叙述错误的是（     ） A．恩格尔曼利用水绵证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 B．希尔利用离体的叶绿体证明了光合作用产生氧气中的氧元素全部来自水 C．阿尔农的实验证明了光照下叶绿体合成ATP的过程与水的光解相伴随 D．卡尔文的实验证明了CO2先与C5结合生成C3，再生成C5的循环过程 2．卡尔文循环即光合作用暗反应，是有机物合成的关键过程。下列关于暗反应叙述正确的是（     ） A．C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH B．CO2的固定过程需要消耗ATP C．暗反应不需要酶的催化 D．暗反应必须直接接受光照才能发生 3．下列事实或证据中，不支持“细胞是生命活动的基本单位”这一观点的是（     ） A．变形虫是单细胞生物，能进行摄食和运动 B．离体的叶绿体在一定条件下能释放氧气 C．人的生长发育离不开细胞的分裂和分化 D．病毒必须寄生在活细胞内才能增殖 4．表中给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。下列叙述正确的是（     ） 反应过程 原料 产物 ① H2 O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 （CH2O） A．①在叶绿体基质中进行 B．①②③为暗反应阶段 C．④所需的还原剂为NADPH D．④不需消耗ATP中的能量 5．下列有关光合色素吸收光的情况，说法正确的是（     ） A．叶绿素只吸收红光 B．类胡萝卜素不吸收红光 C．绿光被大量吸收用于光合作用 D．光合色素只有叶绿素 6．绿叶中色素的提取和分离实验中，某同学的色素带颜色偏浅且间距异常，下列分析不合理的是（　　） A．研磨时未加二氧化硅，研磨不充分 B．画滤液细线时重复次数过少 C．层析液触及滤液细线，色素溶解在层析液中 D．使用了新鲜的菠菜叶，色素含量过高 7．一定时间内某作物根细胞吸收NO3-的速率与O2浓度的关系如图所示。下列说法错误的是（     ） A．氮元素可参与细胞中叶绿素、纤维素等多种物质的合成 B．缺乏O2时，根细胞也能通过无氧呼吸释放能量用于吸收NO3- C．O2浓度大于a后，限制吸收速率的因素可能是载体蛋白的数量 D．在农业生产中，可采取适时松土促进农作物对NO3-的吸收 8．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是（     ） A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体是光合作用的场所 B．英国植物学家希尔的实验中，铁盐或其他氧化剂相当于光反应中的NADP+ C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径 9．光合作用和呼吸作用的原理在农业生产中应用广泛。下列关于生产措施与其对应原理和目的的描述，不合理的是（     ） 选项 生产措施 原理和目的 A 中耕松土 增加土壤氧气含量；促进根系有氧呼吸，避免马铃薯块茎因无氧呼吸产生酒精而受到毒害 B 果树环剥 阻断筛管运输有机物；让更多有机物积累在果实中实现增产 C 间作套种 充分利用空间和资源；通过提高植株对光能的利用率，提高作物产量 D 大棚夜间适当降温 降低植物的呼吸作用强度；通过减少有机物的消耗来提高作物产量 A．A B．B C．C D．D 10．关于生物学研究方法与技术，下列叙述错误的是（     ） A．设计对照实验——探究酵母菌呼吸方式 B．同位素标记法——分泌蛋白的合成和运输 C．荧光标记法——证明细胞膜具有流动性 D．同位素示踪法——光合作用产生O2中O的来源 二、解答题 11．下图表示某植物叶肉细胞内光合作用和有氧呼吸的部分过程，请据图回答： (1)光合作用光反应阶段的场所是___________。 (2)光反应产生的___________和ATP用于暗反应中C3的还原。 (3)有氧呼吸第一阶段的场所是___________。 (4)若光合作用过程中突然停止光照，C3含量将___________，理由是__________________________。 12．草莓具有极高的营养价值，素有“水果皇后”的美誉，某学习兴趣小组对种植进行了研究。甲图为草莓光合作用过程图解，乙图是为研究CO2浓度、光强度和温度对草莓光合作用强度影响得到的结果。请据图分析并回答下列问题： (1)图甲中吸收光能的叶绿体色素分布在__________上，其中叶绿素主要吸收可见光中的_________。 (2)图甲②③物质分别代表__________和__________。 (3)图乙中光强度小于a时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线重叠是由于其环境因素__________成为主要限制因素；当光强度为c时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是__________不同。 (4)当光强度突然减弱，短时间内NADPH和ATP的量将__________，三碳酸的量将__________（填“增加”或“减少”）。 (5)在大棚种植条件下，草莓偶有“光合午休”现象，这是由于中午光照过强、温度太高，导致叶片部分气孔关闭，因而进入叶片内的__________减少，直接导致光合作用的__________阶段受限制，光合速率下降。 一、单选题 1．研究发现，蓝细菌光合作用的场所是光合片层和细胞质，有氧呼吸场所是细胞膜和细胞质，其细胞结构及相关代谢过程如图所示，①～⑤表示代谢过程，a～f表示物质。羧酶体是蓝细菌里具有半透性的细胞微室，其内部包裹着CO2固定酶Rubisco。下列有关叙述错误的是（     ） A．c代表O2，e代表NADH，④表示有氧呼吸第二阶段 B．若某时刻物质d浓度突然增加，则物质b在短时间内含量减少 C．羧酶体的半透性可能通过阻止CO2逸出提高Rubisco周围的CO2浓度 D．①②发生的能量转化是光能→ATP、NADPH中的化学能→有机物中的化学能 2．为了利用CO2培养大肠杆菌，研究者构建了一个GYD1突变体衣藻-大肠杆菌联合体，培养过程分为两个阶段，第一阶段通入较高浓度CO2，第二阶段通入较低浓度CO2，其代谢过程如下图所示。衣藻中的乙醇酸可以在甘油酸脱氢酶（GYD1）的作用下转化为乙醛酸，也可以排出细胞外。下列说法中错误的是（     ） A．突变体衣藻因为缺乏GYD1，大量分泌乙醇酸 B．若环境中CO2/O2比值增大，则衣藻生成乙醇酸增多 C．第一阶段高CO2可抑制衣藻光呼吸，促进卡尔文循环合成有机物 D．第二阶段低CO2诱导光呼吸增强，是衣藻大量分泌乙醇酸的前提 3．研究发现，某些细菌能在无氧环境的导电材料上持续生长并释放电子，还能利用电能固定CO2，类似植物的光合作用。该机制可为研发无氧环境适用的生物电子传感器提供思路，从而用于医疗诊断、深空探索等。下列叙述正确的是（     ） A．该类细菌在无氧环境中利用电能固定CO2的过程，属于细胞呼吸范畴 B．若将该类细菌置于有氧环境中，其可能无法进行正常的细胞呼吸 C．该类细菌在无氧环境中释放的电子，最终受体是O2 D．该类细菌与植物细胞一样，其细胞呼吸过程中均能产生CO2和水 4．深海热泉中的硫细菌能通过氧化H₂S获取能量，用于细胞各项生命活动及有机物的合成。热泉环境的pH约为2.0，而该菌细胞内pH稳定在6.5.其细胞膜上存在三类转运蛋白：①H+-ATP酶；②SO42-/H+同向转运蛋白；③Na+/H+逆向转运蛋白。SO42-是该菌合成有机物的必需原料。下列叙述错误的是（     ） A．①转运H+属于主动运输，既能维持细胞内外的H+浓度差，又能保持细胞内pH稳定 B．②和③中H+都是顺浓度梯度进入细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 C．①②③在运输物质时空间构象发生改变，此三种转运蛋白既有运输功能也有催化功能 D．硫细菌和硝化细菌均能利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物，但无机物不同 5．蓝细菌光合片层膜（类似类囊体膜）和叶绿体的类囊体膜的主要成分为如图所示的单半乳糖甘油二酯（MGDG）和双半乳糖甘油二酯（DGDG）。在缺磷条件下，植物细胞膜的MGDG和DGDG含量会上升。下列有关叙述错误的是（     ） A．膜成分相似支持“叶绿体起源于蓝细菌”的假说 B．在光合片层膜中，半乳糖位于双分子层结构外侧 C．分析可知蓝细菌具有含MGDG和DGDG的拟核 D．缺磷条件下，MGDG和DGDG含量上升有助于植物细胞保持完整性 6．图1表示绿色植物叶肉细胞中的某些生理活动过程，①～⑦代表部分相关物质，甲、乙代表两种细胞器。图2表示低CO2浓度，环境温度为光合作用最适温度时，该植物叶片CO2释放量随光照强度变化的曲线，S代表有机物量。下列叙述错误的是（     ） A．长期处于黑暗状态下，⑥→⑤→⑥的循环不能进行 B．B点时，该叶肉细胞中ATP的合成和分解处于动态平衡 C．短时间内适当提高CO2浓度，②的含量下降C点上移 D．当光照强度处于BD间时，光合作用储存有机物的量为S2>0 7．梭梭耐盐碱能力强，能适应沙漠环境。当体内盐分超过一定限度时，梭梭能通过叶片的盐腺主动排出多余盐分，形成的白色或淡黄色颗粒状结晶，称作“盐晶”。下列相关叙述正确的是（     ） A．在抗逆性强的梭梭中，结合水的含量相对自由水更高 B．梭梭通过根细胞吸收的微量元素磷可参与组成细胞膜 C．若沙漠土壤缺少大量元素镁，梭梭的光合作用强度会上升 D．梭梭通过叶片的盐腺主动排出多余盐分，可降低细胞渗透压、减少水分流失 8．英国植物学家希尔发现，若向离体叶绿体的悬浮液（没有CO2）中加入适当的“电子受体”如铁盐或其他氧化剂，给予一定强度的光照，可释放出O2，同时电子受体被还原。下列叙述正确的是（     ） A．希尔的实验模拟了光反应的部分变化，还原后的电子受体相当于光合作用中的NADPH B．通常减少CO2供应会降低光反应速率，说明希尔反应中水的光解与糖的合成是同一个过程 C．希尔的实验结果说明水的光解产生氧气，也能说明氧气中的氧全部来自水 D．希尔的实验结果说明水的光解产生的能量促使ADP和Pi转化为ATP，同时释放出热能 9．在大气CO2浓度条件下，研究人员对传统中药黄连的光合特征进行研究，实验结果如图。发现当光能过剩时，其光合膜被破坏，导致光合速率降低，此为光抑制现象。下列叙述错误的是（     ） A．黄连的光饱和点约为500μmol·m-2·s-1 B．限制A点光合速率的主要因素是光强度 C．强光下，叶片中的叶绿素含量可能会下降，导致光能吸收能力减弱 D．若适当提高环境中CO2浓度，能在一定程度上缓解强光对黄连光合膜的破坏 10．丝状蓝细菌的藻丝是由多个细胞连接形成的群体。氮源不足时，群体中5%-10%的营养细胞会转化为异形胞，它不能进行光合作用，但能合成将N2还原为NH3的固氮酶，该酶含钼铁蛋白，对O2极其敏感，短时间遇到O2就会失活。下列有关丝状蓝细菌的说法正确的是（　　） A．固氮酶中除含有C、H、O、N外，还含有大量元素钼和铁 B．糖脂由糖类分子和脂肪结合形成，也称为糖被，与细胞表面的识别和细胞间的信息传递等功能密切相关 C．可用15N示踪异形胞中的固氮过程 D．丝状蓝细菌群体进化出空间分离机制以协调光合作用和固氮作用两个不相容的过程 二、解答题 11．室内栽培常春藤能有效清除甲醛（HCHO）污染。为研究其作用机制，科学家先在密闭环境下测定CO2浓度变化，研究植株正常的呼吸作用和光合作用，结果如图1；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究常春藤清除甲醛的作用机制，如图2所示。回答下列问题： (1)据图1分析，常春藤完全光照组曲线持续下降的原因是_________，d时间内完全光照组植株光合速率为_________（用图1相应字母表示）ppm/s。 (2)图2基粒中所含色素常用_________进行提取，其中含量最多的色素是_________。 (3)据图2分析，①过程的名称是_________，该过程所需CO2的来源有_____________________。 (4)甲醛被常春藤吸收利用的同时，也会对常春藤的生长产生一定影响，研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验，结果如下（FALDH是甲醛脱氢酶，甲醛代谢过程中的关键酶）。 不同样品中可溶性糖含量记录表 样品 0天 第1天 第2天 第3天 第4天 不含甲醛培养液 2271 2311 2399 2399 2529 1个单位甲醛浓度培养液 2271 2658 2811 3271 3425 2个单位甲醛浓度培养液 2271 2415 2936 2789 1840 ①据图3和图4结果分析，推测甲醛胁迫下常春藤的抗逆机制是_____________________。 ②综合以上实验结果分析，1个单位甲醛浓度下，常春藤中可溶性糖含量增加的原因是____________________，细胞中可利用的CO2增加，暗反应产生的糖类增加。 12．古丈毛尖是湖南省古丈县的特产绿茶，其独特的品质特征主要取决于三个关键因素：优越的生态环境、优良的茶树品种以及精湛的加工工艺。为探究古丈毛尖的品质形成机制，研究人员对不同冠层茶树叶片的光合特性进行了系统研究，下图为在相同环境条件下测定的各冠层茶树叶片的光合速率。回答下列问题： (1)茶树叶肉细胞中，光反应的场所是叶绿体中的_____，光反应为暗反应提供_____。 (2)图中光照强度为0.50klx时，中层叶片合成的有机物量______（填“少于”“多于”或“等于”）下层叶片，原因是________。光照强度为1.00klx时，上层叶片的叶肉细胞内产生ATP的场所有___________________。 (3)茶叶细胞中的多酚氧化酶可催化茶多酚的氧化褐变反应，使茶叶变红。茶叶加工中的杀青工艺需将茶叶用铁锅在160~200℃下进行“高温快炒”，从而维持成品茶叶的翠绿色泽。请分析杀青防止茶叶变红的机制是______________________。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $