4.4 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中（分层作业）生物沪科版必修1

4.4 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中 1．(1) H2O O2 ①用于植物有氧呼吸（在线粒体中消耗） ②释放到外界环境中 (2)A (3)③④ (4)D (5)B (6)ABC (7)①②④ (8)高温胁迫使气孔开放程度下降、胞间CO2浓度下降，碳反应速率下降，同时高温胁迫使酶a、酶b活性下降 ，导致碳反应及淀粉、蔗糖合成速率下降 ，高温会使呼吸速率增加，光合作用积累的有机物减少，运输至棉铃等器官的有机物减少，棉花品质下降 2．(1)①③④ (2)② (3)③ (4)① (5)②③ (6)C (7) 低光照强度下对水稻光合速率无明显影响，较高光照强度下显著提高水稻光合速率 光呼吸支路的建立，可能使一些物质转化为二氧化碳，直接增加了叶绿体内CO2的来源，二氧化碳是光合作用的原料，从而在光照充足的情况下促进了光合作用的速率 3．(1)A (2)无法判断 (3)C (4)C (5)ABC (6)ACD (7)平均单果质量、每株结果数、可溶性糖含量 (8)适当补光能提高草莓叶片叶绿素含量，增加光能的吸收、传递和转换的效率，光反应速率提高，产生更多的ATP、NADPH，暗反应速率加快，从而使光合作用速率提高，增加草莓有机物（可溶性糖）积累量，光合作用产物可通过草莓各处的输导组织，更多的分配到草莓果实中，使得平均单果质量显著提高，大幅度提高了草莓品质，同时补光后增加了草莓的株高，进一步提高每株结果数，最终提高了草莓产量。 4．（1）B （2）A （3）ACD （4）NADPH（或[H]、还原氢）、O2（氧气） （5）B （6）ACD （7）D 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中 目 录 A组 巩固过关 B组 能力进阶 C组 拓展培优 1．棉花是重要的经济作物，叶片光合产物的形成及输出是影响棉花品质的重要因素。棉花叶片光合作用过程如图1所示。图中酶a为碳反应的关键酶，酶b为催化光合产物向淀粉或蔗糖转化的关键酶，字母A-G代表物质。 (1)据图1判断，物质A是____________，物质B是___________，光照充足的环境中，物质B的去路有___________。 (2)图中酶b可以催化三碳糖合成淀粉，却不能催化三碳糖合成蛋白质，说明酶具有（    ） A．专一性 B．高效性 C．稳定性 D．重复性 (3)研究表明，高温胁迫(40℃以上)主要影响植物碳反应中酶a的活性，使其活性降低。推测在高温胁迫条件下，图1中物质含量会暂时上升的是______________(编号选填) ①物质 B    ②物质 C    ③物质 D      ④物质 E      ⑤物质 F (4)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是（    ） A．H⁺转运 B．Mg²⁺吸收 C．CO₂的固定 D．O₂的扩散 (5) NH₄⁺能增加类囊体膜对H⁺的通透性，从而消除类囊体膜两侧的H⁺浓度差。若将 NH₄⁺注入叶绿体基质，下列过程中会直接被抑制的是（    ） A．电子传递 B．ATP 的合成 C．NADPH的合成 D．光能的吸收 (6)不同光照强度条件下，棉花细胞中的叶绿体通过移动对光照作出不同的响应，如图2所示，下列相关叙述正确的是（    ） A．叶绿体的移动与细胞中的微管和微丝有关 B．叶绿体弱光下的响应有利于吸收利用光能 C．叶绿体对光强的响应是长期进化的结果 D．叶绿体的移动是随机的，不受外界环境影响 (7)摘取棉花的叶片，在实验室里进行叶绿体色素提取分离及含量测定的实验中，下列操作错误的是____________(编号选填) ①用75%乙醇提取色素 ②在聚酰胺薄膜上用色素提取液划线时要尽量画的粗一些，以获取充足的色素，便于色素分离 ③使用分光光度计测量叶绿素含量时，理论上新鲜的绿色叶片叶绿素 a的含量应高于叶绿素b ④层析薄膜色素分离结果从上到下色素条带依次对应为叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 研究者以两种棉花品种为材料，探究高温胁迫(40℃以上)对棉花品质的影响，结果如表所示。其中，CK组为对照，数据为30℃下测得； HT组数据为40℃连续培养的第5天测得。 组别 净光合速率Pn/μmol•m⁻²•s⁻¹ 气孔开放程度Gs/mol·m⁻²·s⁻¹ 胞间 CO₂浓度Ci/μmol·mol-¹ 酶a相对活性 酶b相对活性 CK 27.78 0.66 275.17 9.16 9.39 HT 20.06** 0.59** 260.55** 6.99** 8.3* *和**分别表示结果与对照组相比差异显著和差异极显著。 (8)根据题干材料及已学知识、图1、表的信息，分析高温胁迫会降低棉花品质的原因是：_________________________ 。 【答案】(1) H2O O2 ①用于植物有氧呼吸（在线粒体中消耗） ②释放到外界环境中 (2)A (3)③④ (4)D (5)B (6)ABC (7)①②④ (8)高温胁迫使气孔开放程度下降、胞间CO2浓度下降，碳反应速率下降，同时高温胁迫使酶a、酶b活性下降 ，导致碳反应及淀粉、蔗糖合成速率下降 ，高温会使呼吸速率增加，光合作用积累的有机物减少，运输至棉铃等器官的有机物减少，棉花品质下降 【分析】1.光反应 （1）光能的捕获与转换：类囊体膜上的光合色素吸收的光能并传递到特定的叶绿素a上，使叶绿素a激发并释放出高能电子。 （2）水的光解：失去电子后的叶绿素a从H2O中夺取电子，失去电子后的H2O分子裂解为O2和H+。 （3）高能化合物的形成：叶绿素a释放的高能电子与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）以及H+结合形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）；类囊体膜蛋白将叶绿体基质中H+泵入类囊体，使类囊体腔中H+浓度高于类囊体外基质。H+顺浓度梯度穿过类囊体膜上的ATP合酶，驱动ATP的形成。 2.碳反应 （1）CO2的固定：植物吸收的CO2与叶绿体基质中的五碳糖结合，在酶的催化下形成2个三碳化合物（C3）。C3在ATP的驱动下，接受NADPH提供的H+和电子，形成三碳糖。 （2）合成糖：一部分三碳糖再生为五碳糖；另一部分三碳糖将从叶绿体转运到细胞质基质中转变为蔗糖，并运输到植物体的各个部分或变成淀粉暂时储存在叶绿体中。 【详解】（1）结合上述过程分析图1，物质A是水（H2O），物质B是氧气（O2），物质C是ADP、Pi和NADP+，物质D是ATP和NADPH，物质G是CO2，物质F是C3，物质E是C5。故物质A是水（H2O），物质B是氧气（O2），在光照充足的环境中，植物光合作用速率大于呼吸作用速率，叶绿体产生的氧气可以用于植物有氧呼吸（参与有氧呼吸第三阶段的反应），多余的氧气释放到外界环境中，因此物质B的去路是用于植物有氧呼吸和释放到外界环境中。 （2）图中酶b可以催化三碳糖合成淀粉，却不能催化三碳糖合成蛋白质，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，说明酶具有专一性。A正确，BCD错误。 故选A。 （3）根据题干可知，高温胁迫主要影响植物碳反应中酶a的活性，使酶a的活性降低，则CO2和C5结合生成C3的反应过程减弱，而其他阶段受高温胁迫影响较小，所以C5的消耗量减少， C3的生成量减少，因此C5的含量会暂时上升；C3生成量减少导致还原过程消耗的ATP和NADPH也减少，则ATP和NADPH的量会暂时上升。③④正确，①②⑤错误。 故选③④。 （4）A、类囊体膜蛋白将叶绿体基质中H+泵入类囊体，使类囊体腔中H+浓度高于类囊体外基质。H+顺浓度梯度穿过类囊体膜上的ATP合成酶，驱动ATP的合成，因此H+的转运需要蛋白质参与，A错误； B、Mg²⁺吸收属于主动运输，需要载体蛋白和ATP的参与，B错误； C、由图可知，CO₂的固定需要酶a的催化， C错误； D、O₂的扩散属于自由扩散，不需要载体和能量，因此不需要蛋白质的参与，D正确。 故选D。 （5）A、光合作用的电子传递发生在类囊体膜上，不会受膜通透性的影响，A错误； B、ATP合成过程需要消耗类囊体两侧的H+浓度差提供的梯度势能。而NH₄⁺能消除类囊体膜两侧的H⁺浓度差，则ATP的合成过程会被抑制，B正确； C、NADPH的合成需要叶绿体基质中的H+和类囊体膜上传递的电子，因此NADPH的合成过程不受H+浓度差的影响，C错误； D、光能的吸收与色素种类和含量有关，而将NH₄⁺注入叶绿体基质不会对色素造成影响，D错误。 故选B。 （6）A、细胞质中分布着由蛋白质纤维（微管、微丝等）构成的细胞骨架，叶绿体可沿着细胞骨架进行移动，因此叶绿体的移动依赖于细胞中的微管和微丝，A正确； B、弱光条件下叶绿体分布在细胞向光侧，对光能的吸收增加，有利于吸收利用光能，B正确； C、叶绿体在不同光照强度下分布在细胞中的不同位置与自然选择有关，是长期进化的结果，C正确； D、叶绿体的移动主要受光照强度影响，便于更好地吸收光能，或避免强光造成细胞结构受损，D错误。 故选ABC。 （7）①叶绿体中的色素需要用95%的乙醇或丙酮提取，①错误； ②在聚酰胺薄膜上用色素提取液划线时要尽量画的细一些，否则会导致线条过粗或液滴过大，使色素起始位置不一致，②错误； ③使用分光光度计测量叶绿素含量时，理论上新鲜的绿色叶片叶绿素 a的含量应高于叶绿素b，③正确； ④层析薄膜色素分离结果从上到下色素条带依次对应为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，④错误。 故选①②④。 （8）结合表格分析，两个棉花品种在高温胁迫条件下均出现净光合速率下降、气孔开放程度降低、胞间CO2浓度下降以及酶a、酶b活性下降的情况。根据图1分析，酶b活性下降会使蔗糖的合成减少，运往棉铃等器官的有机物减少。因此，根据题干材料以及所学知识、表格和图1的信息，推测高温胁迫会降低棉花品质的原因是：高温胁迫使气孔开放程度下降、胞间CO2浓度下降，碳反应速率下降，同时高温胁迫使酶a、酶b活性下降，导致碳反应速率以及淀粉、蔗糖合成速率下降；高温会使呼吸速率增加，光合作用积累的有机物减少，运输至棉铃等器官的有机物减少，棉花品质下降。 2．水稻光呼吸的分子调控与光合改良 光呼吸是植物在光照条件下与光合作用伴生的能量损耗过程，其核心是Rubisco酶催化五碳化合物（C5）与O2结合，产物经多步反应最终在线粒体中释放CO2。图1为水稻光呼吸与卡尔文循环的代谢途径示意图，实线为天然光呼吸途径，虚线为科研人员构建的人工光呼吸支路。 (1)下列关于光呼吸与有氧呼吸的比较，正确的是__________（编号选填）。 ①两者均需要O2参与且都能产生CO2 ②两者均发生在线粒体中且都需要酶催化 ③光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP ④光呼吸必须在光照下进行，有氧呼吸有光无光均可 ⑤两者的底物均为葡萄糖且都能产生H+ (2)Rubisco酶是植物光合代谢的关键酶，其催化方向取决于细胞内CO2/O2浓度比。该酶存在于__________（编号选填）。 ①类囊体薄膜  ②叶绿体基质  ③细胞质基质  ④线粒体基质 (3)Rubisco酶能同时催化两种完全不同的反应，并不违背酶的专一性，原因可能是因为在不同环境中酶的__________发生变化导致其功能变化。（编号选填） ①氨基酸序列  ②肽键  ③空间结构  ④活性中心 (4)研究表明，正常条件下水稻光呼吸会损耗约30%的光合固定碳。这里的“光合固定碳”指的是__________（编号选填）。 ①卡尔文循环产生的(CH2O)n  ②光反应产生的O2  ③呼吸作用产生的CO2  ④光呼吸产生的乙醇酸 (5)为降低光呼吸损耗，科研人员提出了多种改良措施。其中可行的是__________（编号选填）。 ①敲除Rubisco酶的O2结合位点        ②向叶绿体中导入CO2浓缩机制 ③构建人工光呼吸支路回收碳元素       ④适当降低田间温度 (6)当夏季正午植物气孔关闭时，光呼吸成为卡尔文循环的重要CO2来源。据图1可知，该CO2主要来自于（     ） A．外界环境的扩散 B．有氧呼吸第二阶段 C．线粒体中甘氨酸的分解 D．细胞质基质中乙醇酸的氧化 (7)科研人员将人工光呼吸支路导入水稻叶绿体，测定不同光照强度下野生型与改良型水稻的光合速率，结果如图2所示。据图分析，人工光呼吸支路对水稻光合速率的影响是__________；结合图1解释其原因：__________。 【答案】(1)①③④ (2)② (3)③ (4)① (5)②③ (6)C (7) 低光照强度下对水稻光合速率无明显影响，较高光照强度下显著提高水稻光合速率 光呼吸支路的建立，可能使一些物质转化为二氧化碳，直接增加了叶绿体内CO2的来源，二氧化碳是光合作用的原料，从而在光照充足的情况下促进了光合作用的速率 【详解】（1）光呼吸是植物在光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合五碳化合物(C5)，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2，且光呼吸相对于光合作用是一个损耗能量的副反应；有氧呼吸是细胞在有氧条件下，将有机物彻底氧化分解产生CO2和水，同时释放大量能量的过程。 ①光呼吸需要O2，会产生CO2；有氧呼吸也需要O2，也会产生CO2，①正确； ②光呼吸在线粒体、叶绿体和某细胞器进行，而有氧呼吸在细胞质基质和线粒体进行，且二者都需要酶催化，因为生物体内的化学反应几乎都需要酶的参与，②错误； ③光呼吸是损耗能量的副反应，不产生ATP，有氧呼吸会产生ATP，③正确； ④光呼吸需在光下进行，而有氧呼吸有光无光均可进行，④正确； ⑤光呼吸的底物是C5和 乙醇酸，不是葡萄糖；有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，二者都能产生H+，⑤错误。 综上所述，光呼吸与有氧呼吸相比较，正确的是①③④。 （2）Rubisco酶参与光合作用的卡尔文循环，而卡尔文循环发生的场所是叶绿体基质，所以Rubisco酶的存在场所为叶绿体基质，②正确，①③④错误。 （3）Rubisco酶既可催化C5与CO2反应，也可催化C5与O2反应，这与酶的专一性“相矛盾”，其“两面性”可能因为在不同环境中酶的空间结构发生变化导致其功能变化，因为酶的活性和功能与酶的空间结构密切相关，环境条件改变可能影响酶的空间结构，进而影响其催化功能，③正确，①②④错误。 （4）光合作用的产物主要是有机物(CH2O)n，资料显示“正常生长条件下光呼吸会损耗约30%的光合固定碳”，这里的光合固定碳指的是卡尔文循环产生的有机物(CH2O)n，①正确，②③④错误。 （5）①敲除Rubisco酶的O2结合位点，技术上很难实现，且可能破坏酶的结构，导致Rubisco酶也不能结合CO2，光合作用也不能正常进行，①不可行； ②提高叶绿体CO2浓度，能让Rubisco酶更倾向于结合CO2进行光合作用，减少与O2结合的机会，抑制光呼吸，②可行； ③光呼吸会造成碳元素流失，人工支路可以把中间产物重新收回来利用，减少碳损失，降低光呼吸带来的损耗，③可行； ④适当降低温度，会影响光合作用和呼吸作用相关酶的活性，光合作用和呼吸作用（包括光呼吸）都会减弱，不一定能达到降低光呼吸、提高农作物产量的目的，因为无法确定温度对光合作用和光呼吸影响的程度大小，④不可行。 综上所述，为降低光呼吸损耗，可行的措施是②③。 （6）据图1可知，光呼吸通过乙醇酸生成甘氨酸，然后甘氨酸转变为丝氨酸的过程中释放出CO2，该CO2主要来自于线粒体中甘氨酸的分解，C正确，ABD错误。 （7）从图2可以看出，在低光照强度下，改良水稻和野生水稻的光合作用速率曲线基本重合，说明在低光照强度下，相比野生水稻，改良水稻的光合作用速率无明显影响，随着光照强度的增加，改良水稻的光合作用速率曲线斜率较大，增长较快，而野生水稻增长相对较慢，所以随着光照强度的增加，相比野生水稻，改良水稻的光合作用速率增长较快，改良水稻光合速率增长较快的原因是光呼吸支路的建立，可能使一些物质转化为二氧化碳，直接增加了叶绿体内CO2的来源，二氧化碳是光合作用的原料，从而在光照充足的情况下促进了光合作用的速率。 3．在上海，最常见的草莓品种是“章姬”和“红颜”。草莓是喜光植物，自然状态下熟果期通常是5-7月。农民利用大棚技术从事生产，使得吃客们可以在1月份就能先尝为快。为了提高草莓的品质和产量，研究人员用3种方式对其进行补光，结果如表1： 不补光组 补光1组 补光2组 补光3组 补光的红蓝光比（红光：蓝光） — 4.9：1 1.93：1 3：1 叶绿素含量mg 1.113 1.93 2.31 1.79 表1 (1)下列对3个补光组草莓植株叶绿素吸收光的种类，判断正确的是___________。 A．3个组吸收光的种类相同 B．补光1组吸收光的种类最多 C．补光2组吸收光的种类最多 D．补光3组吸收光的种类最多 (2)据表1分析，生产人员在对草莓植株补光过程中，红光所占比例越大，草莓叶片中叶绿素含量___________（越多/越少/相同/无法判断）。 (3)利用聚酰胺薄膜层析分离叶绿体色素时，聚酰胺薄膜最上端的色素名称和颜色分别是___________。 A．叶绿素a、蓝绿色 B．叶绿素b、黄绿色 C．胡萝卜素、橙黄色 D．叶黄素、黄色 (4)在温室大棚中，不同CO2浓度和光照强度下草莓净光合速率的变化趋势（呼吸作用稳定）如下图所示。下列相关叙述错误的是___________。    A．获得该图的前提是温室内温度相同且适宜 B．P点前限制光合速率的因素主要是CO2浓度 C．Q点时限制a曲线光合速率的因素主要是光照强度 D．纵坐标可以用CO2的吸收速率或O2的释放速率来表示 (5)不同光照强度条件下，草莓细胞中的叶绿体通过移动对光照作出不同的响应，如下图所示，下列相关叙述正确的是___________。    A．叶绿体的移动与细胞中的微管和微丝有关 B．叶绿体弱光下的响应有利于吸收利用光能 C．叶绿体对光强的响应是长期进化的结果 D．叶绿体的移动是随机的没有任何意义 研究补光组1对草莓的光合速率和其它指标，如表2所示： 光合速 率（umol/m2·s） 每株叶 片数（个） 株高（cm） 平均单果 质量（g） 每株结 果数（个） 可溶性糖 含量（mg/g） 不补光组 16.04 26.75 14.27 14.56 9.9 2.17 补光1组 17.03 26.25 20.17* 32.76* 13.60* 2.45* 表2 *表示与不补光组相比差异显著 (6)草莓叶肉细胞光合作用直接产生的有机物可以_____。 A．运输至果实储存 B．在光反应中传递高能电子 C．转化为淀粉储存 D．为根茎细胞分裂分化供能 (7)表2中可体现草莓品质和产量的指标是__________。 (8)用表1、2中的数据和已有知识，解释用补光能提高草莓品质和产量的原因________。 【答案】(1)A (2)无法判断 (3)C (4)C (5)ABC (6)ACD (7)平均单果质量、每株结果数、可溶性糖含量 (8)适当补光能提高草莓叶片叶绿素含量，增加光能的吸收、传递和转换的效率，光反应速率提高，产生更多的ATP、NADPH，暗反应速率加快，从而使光合作用速率提高，增加草莓有机物（可溶性糖）积累量，光合作用产物可通过草莓各处的输导组织，更多的分配到草莓果实中，使得平均单果质量显著提高，大幅度提高了草莓品质，同时补光后增加了草莓的株高，进一步提高每株结果数，最终提高了草莓产量。 【分析】1、叶绿体中色素分布在类囊体膜上，色素的种类包括：叶绿素和类胡萝卜素，其中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。 2、分析表1中数据可知，补光条件下三组的叶绿素含量均比不补光组条件下高，而叶绿素含量提高有利于对光能的吸收和利用。再分析表2可知，除了光合速率和每株叶片数增加不明显外，其它各种指标均比对照组显著增加，说明补光可以增加草莓的品质和产量。 【详解】（1）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此3组补光组吸收的光的种类相同。A正确，BCD错误。 故选A。 （2）据表分析，对草莓植株补光过程中，补光组1红光比例最大，其次是补光组3，再次是补光组2，而叶绿素含量补光组2最高，其次是补光组1，再次是补光组3，因此无法判断红光比例大小与叶绿素含量的关系。 （3）利用聚酰胺薄膜层析分离叶绿体色素时，聚酰胺薄膜上自上而下的色素分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，其中最上端的色素是胡萝卜素，颜色为橙黄色。C正确，ABD错误。 故选C。 （4）A、温室内温度属于无关变量，应保持相同且适宜，A正确； B、P点前，无论是哪种光照强度，净光合速率都随CO2浓度的增大而增大，此时，限制光合作用速率的因素主要是CO2浓度，B正确； C、a曲线已经是高光强，此时随着CO2浓度增加，净光合作用速率不再改变，此时限制光合作用速率的因素主要是内因(色素数量、酶的活性等)，C错误； D、净光合速率可以用CO2的吸收速率或O2的释放速率来表示，D正确。 故选C。 （5）A、叶绿体的移动与细胞骨架有关，依赖于细胞中的微管与微丝，A正确:； B、弱光条件下叶绿体分布在细胞向光侧，对光的吸收增加，有利于吸收利用光能，B正确； C、叶绿体在不同光照强度下分布在细胞中的不同位置与自然选择有关，是长期进化的结果， C正确； D、叶绿体的移动主要受光照强度影响，便于更好地吸收光能，或避免强光造成细胞结构受损，其移动并不是随机的，D错误。 故选 ABC。 （6）草莓叶肉细胞光合作用直接产生的有机物包括糖类、脂类以及蛋白质等，光合作用的产物可以运输到果实储存起来，也可以转化为淀粉储存，还可以作为呼吸的底物通过氧化分解为各种生命活动供能。ACD正确，B错误。 故选ACD。 （7）分析表中数据可知，表中的平均单果质量、每株结果数和可溶性糖含量量均可以体现草莓品质和产量。 （8）根据表中实验数据分析可知，适当补光可以增加叶绿素的含量，增加光能的吸收、传递和转换的效率，光反应速率提高，产生更多的ATP、NADPH，促进暗反应速率加快，从而使光合作用速率提高；而且光合作用的产物是有机物，故增加草莓有机物（可溶性糖）积累量，光合作用产物可通过草莓各处的输导组织，更多的分配到草莓果实中，使得平均单果质量显著提高，大幅度提高了草莓品质，同时补光后增加了草莓的株高，进一步提高每株结果数，最终提高了草莓产量。 4．研究光照强度和植物净光合速率的关系对大棚蔬菜瓜果的生产具有重要意义。图1是番茄光合作用的部分过程示意图。同时研究显示，在自然光（即白光，W）中添加远红光（FR，波长为700～800nm）能影响番茄的净光合速率（如图2）。 （1）类囊体上叶绿素含量和光合作用的强度高度相关。测定细胞内叶绿素含量应选用________。（单选） A．离心法 B．分光光度法 C．聚酰胺薄膜层析法 D．同位素标记法 （2）类囊体上附着能吸收并传递光能的色素，不同色素的吸收光谱不尽相同。下列四幅图中最能表示叶绿素吸收光谱的是________。（单选） A． B． C． D． （3）与图1中ATP合酶①处肽链的空间结构有关的是________（多选） A．氨基酸的种类 B．肽键的结构 C．氨基酸的数目 D．氨基酸的排列顺序 （4）图1中光合作用某阶段生成的产物，除了图中所示之外，还应包括________ （5）图1中ATP合酶每旋转一周合成3个ATP，直接驱动ATP合酶旋转的能量来自________。（单选） A．光能 B．H+顺浓度跨膜运输 C．ATP水解 D．葡萄糖氧化分解 （6）与图2中的①处相比，关于②处发生的变化，下列表述合理的是________（多选） A．O2释放速率增加 B．CO2释放速率增加 C．有机物积累速率增加 D．ATP和ADP的转换速率增加 （7）由图2可见，在总光强不变的条件下，添加远红光使番茄净光合速率降低。但实际种植显示番茄产量反而上升了，下列分析合理的是________。（单选） A．呼吸速率下降 B．总光合速率下降 C．可被叶绿素a转换的光能比率上升 D．有机物在各器官中的分配占比发生变化 【答案】（1）B （2）A （3）ACD （4）NADPH（或[H]、还原氢）、O2（氧气） （5）B （6）ACD （7）D 【详解】（1）A、离心法主要用于分离不同密度的物质，不能用于测定叶绿素含量，A错误； B、分光光度法可通过测定物质对不同波长光的吸收程度来定量分析物质含量，能用于测定细胞内叶绿素含量，B正确； C、聚酰胺薄膜层析法常用于分离色素，而非测定叶绿素含量，C错误； D、同位素标记法用于追踪物质的运行和变化规律，不用于测定叶绿素含量，D错误。 （2）叶绿素（叶绿素 a、b）的吸收光谱特点：主要吸收红光（640-660nm）和蓝紫光（430-450nm），对绿光（500-560nm）吸收极少，因此吸收光谱在蓝紫光区和红光区有两个明显的吸收峰，绿光区为低谷。A正确，BCD错误。 （3）蛋白质（肽链）的空间结构由氨基酸的种类、数目、排列顺序决定（一级结构决定高级结构），肽键是连接氨基酸的化学键，其结构不影响空间结构。ACD正确，B错误。 （4）图1展示的是光反应阶段（类囊体膜上），产物包括：ATP（图中ATP合酶合成）、O2（水的光解）、NADPH。 图中仅显示了ATP合成、H+梯度，因此缺失的产物是NADPH（或[H]、还原氢）、O2（氧气）。 （5）A、光能是光合作用的能量来源，但不是直接驱动ATP合酶旋转的能量来源，A错误； B、H⁺顺浓度梯度运输产生的势能可直接驱动ATP合酶旋转，B正确； C、ATP水解是消耗能量的过程，不是驱动ATP合酶旋转的能量来源，C错误； D、葡萄糖氧化分解产生的能量不是直接驱动该过程的能量来源，D错误。 （6）图2中①→②，光强升高，净光合速率升高，说明光合作用增强。光反应增强，水的光解加快，释放增加；CO2吸收增加，释放（呼吸）不变；净光合速率升高，有机物积累速率增加；ATP和ADP的转换速率增加。ACD正确，B错误。 （7）A、呼吸速率下降会使净光合升高，与图中结果矛盾，A错误； B、总光合下降会导致产量下降，B错误； C、远红光不能被叶绿素有效吸收，不会提升光能转换率，C错误； D、远红光可调控植物的株型、光合产物分配，使更多有机物分配到果实（收获器官），即使叶片净光合略有下降，果实积累的有机物仍增加，产量上升，D正确。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中 目 录 A组 巩固过关 B组 能力进阶 C组 拓展培优 1．棉花是重要的经济作物，叶片光合产物的形成及输出是影响棉花品质的重要因素。棉花叶片光合作用过程如图1所示。图中酶a为碳反应的关键酶，酶b为催化光合产物向淀粉或蔗糖转化的关键酶，字母A-G代表物质。 (1)据图1判断，物质A是____________，物质B是___________，光照充足的环境中，物质B的去路有___________。 (2)图中酶b可以催化三碳糖合成淀粉，却不能催化三碳糖合成蛋白质，说明酶具有（    ） A．专一性 B．高效性 C．稳定性 D．重复性 (3)研究表明，高温胁迫(40℃以上)主要影响植物碳反应中酶a的活性，使其活性降低。推测在高温胁迫条件下，图1中物质含量会暂时上升的是______________(编号选填) ①物质 B    ②物质 C    ③物质 D      ④物质 E      ⑤物质 F (4)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是（    ） A．H⁺转运 B．Mg²⁺吸收 C．CO₂的固定 D．O₂的扩散 (5) NH₄⁺能增加类囊体膜对H⁺的通透性，从而消除类囊体膜两侧的H⁺浓度差。若将 NH₄⁺注入叶绿体基质，下列过程中会直接被抑制的是（    ） A．电子传递 B．ATP 的合成 C．NADPH的合成 D．光能的吸收 (6)不同光照强度条件下，棉花细胞中的叶绿体通过移动对光照作出不同的响应，如图2所示，下列相关叙述正确的是（    ） A．叶绿体的移动与细胞中的微管和微丝有关 B．叶绿体弱光下的响应有利于吸收利用光能 C．叶绿体对光强的响应是长期进化的结果 D．叶绿体的移动是随机的，不受外界环境影响 (7)摘取棉花的叶片，在实验室里进行叶绿体色素提取分离及含量测定的实验中，下列操作错误的是____________(编号选填) ①用75%乙醇提取色素 ②在聚酰胺薄膜上用色素提取液划线时要尽量画得粗一些，以获取充足的色素，便于色素分离 ③使用分光光度计测量叶绿素含量时，理论上新鲜的绿色叶片叶绿素 a的含量应高于叶绿素b ④层析薄膜色素分离结果从上到下色素条带依次对应为叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 研究者以两种棉花品种为材料，探究高温胁迫(40℃以上)对棉花品质的影响，结果如表所示。其中，CK组为对照，数据为30℃下测得； HT组数据为40℃连续培养的第5天测得。 组别 净光合速率Pn/μmol•m⁻²•s⁻¹ 气孔开放程度Gs/mol·m⁻²·s⁻¹ 胞间 CO₂浓度Ci/μmol·mol-¹ 酶a相对活性 酶b相对活性 CK 27.78 0.66 275.17 9.16 9.39 HT 20.06** 0.59** 260.55** 6.99** 8.3* *和**分别表示结果与对照组相比差异显著和差异极显著。 (8)根据题干材料及已学知识、图1、表的信息，分析高温胁迫会降低棉花品质的原因是：_________________________ 。 2．水稻光呼吸的分子调控与光合改良 光呼吸是植物在光照条件下与光合作用伴生的能量损耗过程，其核心是Rubisco酶催化五碳化合物（C5）与O2结合，产物经多步反应最终在线粒体中释放CO2。图1为水稻光呼吸与卡尔文循环的代谢途径示意图，实线为天然光呼吸途径，虚线为科研人员构建的人工光呼吸支路。 (1)下列关于光呼吸与有氧呼吸的比较，正确的是__________（编号选填）。 ①两者均需要O2参与且都能产生CO2 ②两者均发生在线粒体中且都需要酶催化 ③光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP ④光呼吸必须在光照下进行，有氧呼吸有光无光均可 ⑤两者的底物均为葡萄糖且都能产生H+ (2)Rubisco酶是植物光合代谢的关键酶，其催化方向取决于细胞内CO2/O2浓度比。该酶存在于__________（编号选填）。 ①类囊体薄膜  ②叶绿体基质  ③细胞质基质  ④线粒体基质 (3)Rubisco酶能同时催化两种完全不同的反应，并不违背酶的专一性，原因可能是在不同环境中酶的__________发生变化导致其功能变化。（编号选填） ①氨基酸序列  ②肽键  ③空间结构  ④活性中心 (4)研究表明，正常条件下水稻光呼吸会损耗约30%的光合固定碳。这里的“光合固定碳”指的是__________（编号选填）。 ①卡尔文循环产生的(CH2O)n  ②光反应产生的O2  ③呼吸作用产生的CO2  ④光呼吸产生的乙醇酸 (5)为降低光呼吸损耗，科研人员提出了多种改良措施。其中可行的是__________（编号选填）。 ①敲除Rubisco酶的O2结合位点        ②向叶绿体中导入CO2浓缩机制 ③构建人工光呼吸支路回收碳元素       ④适当降低田间温度 (6)当夏季正午植物气孔关闭时，光呼吸成为卡尔文循环的重要CO2来源。据图1可知，该CO2主要来自（     ） A．外界环境的扩散 B．有氧呼吸第二阶段 C．线粒体中甘氨酸的分解 D．细胞质基质中乙醇酸的氧化 (7)科研人员将人工光呼吸支路导入水稻叶绿体，测定不同光照强度下野生型与改良型水稻的光合速率，结果如图2所示。据图分析，人工光呼吸支路对水稻光合速率的影响是__________；结合图1解释其原因：__________。 3．在上海，最常见的草莓品种是“章姬”和“红颜”。草莓是喜光植物，自然状态下熟果期通常是5-7月。农民利用大棚技术从事生产，使得吃客们可以在1月份就能先尝为快。为了提高草莓的品质和产量，研究人员用3种方式对其进行补光，结果如表1： 不补光组 补光1组 补光2组 补光3组 补光的红蓝光比（红光：蓝光） — 4.9：1 1.93：1 3：1 叶绿素含量mg 1.113 1.93 2.31 1.79 表1 (1)下列对3个补光组草莓植株叶绿素吸收光的种类，判断正确的是___________。 A．3个组吸收光的种类相同 B．补光1组吸收光的种类最多 C．补光2组吸收光的种类最多 D．补光3组吸收光的种类最多 (2)据表1分析，生产人员在对草莓植株补光过程中，红光所占比例越大，草莓叶片中叶绿素含量___________（越多/越少/相同/无法判断）。 (3)利用聚酰胺薄膜层析分离叶绿体色素时，聚酰胺薄膜最上端的色素名称和颜色分别是___________。 A．叶绿素a、蓝绿色 B．叶绿素b、黄绿色 C．胡萝卜素、橙黄色 D．叶黄素、黄色 (4)在温室大棚中，不同CO2浓度和光照强度下草莓净光合速率的变化趋势（呼吸作用稳定）如下图所示。下列相关叙述错误的是___________。    A．获得该图的前提是温室内温度相同且适宜 B．P点前限制光合速率的因素主要是CO2浓度 C．Q点时限制a曲线光合速率的因素主要是光照强度 D．纵坐标可以用CO2的吸收速率或O2的释放速率来表示 (5)不同光照强度条件下，草莓细胞中的叶绿体通过移动对光照作出不同的响应，如下图所示，下列相关叙述正确的是___________。    A．叶绿体的移动与细胞中的微管和微丝有关 B．叶绿体弱光下的响应有利于吸收利用光能 C．叶绿体对光强的响应是长期进化的结果 D．叶绿体的移动是随机的没有任何意义 研究补光组1对草莓的光合速率和其他指标，如表2所示： 光合速率 （μmol/m2·s） 每株叶片数 （个） 株高（cm） 平均单果质量 （g） 每株结果数 （个） 可溶性糖含量 （mg/g） 不补光组 16.04 26.75 14.27 14.56 9.9 2.17 补光1组 17.03 26.25 20.17* 32.76* 13.60* 2.45* 表2 *表示与不补光组相比差异显著。 (6)草莓叶肉细胞光合作用直接产生的有机物可以_____。 A．运输至果实储存 B．在光反应中传递高能电子 C．转化为淀粉储存 D．为根茎细胞分裂分化供能 (7)表2中可体现草莓品质和产量的指标是__________。 (8)用表1、2中的数据和已有知识，解释用补光能提高草莓品质和产量的原因________。 4．研究光照强度和植物净光合速率的关系对大棚蔬菜瓜果的生产具有重要意义。图1是番茄光合作用的部分过程示意图。同时研究显示，在自然光（即白光，W）中添加远红光（FR，波长为700～800nm）能影响番茄的净光合速率（如图2）。 （1）类囊体上叶绿素含量和光合作用的强度高度相关。测定细胞内叶绿素含量应选用________。（单选） A．离心法 B．分光光度法 C．聚酰胺薄膜层析法 D．同位素标记法 （2）类囊体上附着能吸收并传递光能的色素，不同色素的吸收光谱不尽相同。下列四幅图中最能表示叶绿素吸收光谱的是________。（单选） A． B． C． D． （3）与图1中ATP合酶①处肽链的空间结构有关的是________（多选） A．氨基酸的种类 B．肽键的结构 C．氨基酸的数目 D．氨基酸的排列顺序 （4）图1中光合作用某阶段生成的产物，除了图中所示之外，还应包括________ （5）图1中ATP合酶每旋转一周合成3个ATP，直接驱动ATP合酶旋转的能量来自________。（单选） A．光能 B．H+顺浓度跨膜运输 C．ATP水解 D．葡萄糖氧化分解 （6）与图2中的①处相比，关于②处发生的变化，下列表述合理的是________（多选） A．O2释放速率增加 B．CO2释放速率增加 C．有机物积累速率增加 D．ATP和ADP的转换速率增加 （7）由图2可见，在总光强不变的条件下，添加远红光使番茄净光合速率降低。但实际种植显示番茄产量反而上升了，下列分析合理的是________。（单选） A．呼吸速率下降 B．总光合速率下降 C．可被叶绿素a转换的光能比率上升 D．有机物在各器官中的分配占比发生变化 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $