光合作用的过程

题组一　叶绿体的结构和功能

1.下列关于叶绿体基粒的说法中，正确的一组是(　　)

①每个叶绿体基粒含有几个到几十个类囊体　②基粒的膜上有进行光合作用的色素　③基粒附着在内膜的突起——嵴上　④光合作用有关的酶全都分布在基粒上

A.①②B.③④C.①③D.②④

答案　A

解析　叶绿体中的基粒是由几个或几十个类囊体叠合而成的结构；光合作用有关的酶不仅分布在基粒上，而且还分布在叶绿体基质中。

2.(2018·泰州高一检测)如图为某种细胞器的结构模式图，下列叙述错误的是(　　)

A.结构①的基本支架是磷脂双分子层

B.结构②的选择透过性与蛋白质的种类和数量有关

C.结构③的膜表面积大，有利于实现能量转换

D.结构④中含有大量的DNA

答案　D

解析　分析题图可知，该细胞器为叶绿体。结构①为叶绿体的外膜，其基本支架是磷脂双分子层，A项正确；结构②为叶绿体的内膜，其选择透过性与蛋白质的种类和数量有关，B项正确；结构③为基粒，它是由类囊体膜构成的，扩大了叶绿体内膜的面积，其上分布着与光反应有关的色素，C项正确；结构④为叶绿体的基质，含有少量DNA，叶绿体是半自主性细胞器，D项错误。

3.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是(　　)

A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO₃稀溶液

B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO₃稀溶液

C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO₃稀溶液

D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO₃稀溶液

答案　B

解析　无空气是排除空气中O₂的干扰，NaHCO₃溶液提供CO₂，光是进行光合作用的必要条件。

题组二　光合作用的过程

4.(2018·成都高一检测)如图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列有关叙述错误的是(　　)

A.图中①是参加反应的水

B.图中②上有光合色素

C.图中光能转化成了化学能

D.图中的[H]和ATP用于固定CO₂

答案　D

解析　图中类囊体膜上含有光合色素，能吸收光能进行光反应分解水并合成ATP，将光能转化成化学能，光反应合成的ATP和[H]用于暗反应中还原三碳化合物。

5.下图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列相关叙述正确的是(　　)

A.阶段Ⅰ表示暗反应 B.阶段Ⅱ表示光反应

C.物质a表示[H] D.物质b表示C₃

答案　C

解析　Ⅰ、Ⅱ分别表示光反应和暗反应，A、B项错误；光反应为暗反应提供ATP和[H]，所以图中的a表示的是[H]，物质b表示的是ATP，C项正确、D项错误。

6.下列对光合作用图解的分析不正确的是(　　)

A.图示为真核生物的光合作用过程

B.若突然停止CO₂供应，则短时间内三碳化合物的含量将上升

C.图中①为O₂，②为ATP

D.若用³H标记的H₂O进行示踪，可发现H元素的转移途径为H₂O→[H]→糖类

答案　B

解析　由于有叶绿体的存在，所以应为真核生物的光合作用，A正确；若突然停止CO₂的供应，则短时间内三碳化合物的形成减少，消耗不变，含量降低，B错误；图中①为水的分解产物O₂，②为光反应为暗反应提供的ATP，C正确；光反应中水分解产生[H]，为暗反应提供还原剂，并进入到有机物中，D正确。

7.(2018·河北石家庄一中期末考试)如图为高等绿色植物光合作用过程图解，以下说法正确的是(　　)

A.A是光合色素，分布在叶绿体内膜和类囊体膜上

B.E是ADP，在叶绿体类囊体膜上产生

C.G是三碳化合物，F是五碳化合物

D.光合作用光反应和暗反应过程均有酶的参与

答案　D

解析　根据光合作用图解可知，图中A是光合色素，分布在叶绿体类囊体膜上，A项错误；E是ADP，在叶绿体基质中生成，B项错误；G是五碳化合物，F是三碳化合物，C项错误；光合作用的光反应和暗反应过程均需酶的催化，D项正确。

题组三　影响光合作用的因素及其应用

8.如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原因的分析中，错误的是(　　)

A.从A→B主要原因是光照增强，气温上升

B.从B→C主要原因是温度过高，酶失活

C.从C→D主要原因是气孔逐渐打开，CO₂供应增加

D.从D→E主要原因是光照减弱，气温下降

答案　B

解析　图中B→C主要原因是气温过高，导致气孔关闭，使CO₂供应不足。

9.如图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内C₃和C₅的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素的改变分析正确的是(　　)

A.突然停止光照

B.突然增加CO₂浓度

C.降低环境温度

D.增加光照强度

答案　D

解析　突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C₃减少，生成的C₅减少，而CO₂被C₅固定形成C₃的过程不变，故C₃的含量将增加，C₅的含量将减少，A项错误；突然增加CO₂浓度，CO₂被C₅固定形成的C₃增加，则消耗的C₅增加，故C₅的含量将减少，B项错误；降低环境温度，光合作用的过程均会变慢，故C₃、C₅的含量都将减少，C项错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C₃增多，生成的C₅增多，而CO₂被C₅固定形成C₃的过程不变，故C₃的含量将减少，C₅的含量将增加，D项正确。

10.某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。取A、B、C、D四株都有5片叶的小白菜，分别用直径1cm的打孔器打出叶圆片10片，并设法抽去叶片内的气体使之在水中下沉，置于光下。取100mL三角瓶4个，编号1～4，按下表操作(光照、温度相同且适宜)并记录结果。下列评价或修正不合理的是(　　)

A.自变量二氧化碳浓度的控制不严格

B.只要控制光照、温度相同即可

C.实验材料本身存在的差异会影响实验结果

D.制备的叶圆片在投入三角瓶之前应放于黑暗处

答案　B

解析　本实验中存在多个自变量，材料的来源不同，CO₂的浓度不同，所以在一个实验中存在着多个自变量，得出的实验结果是不可靠的，一个实验中只能存在一个自变量，除了这个自变量外其他变量应保持相同；自来水中也可能存在CO₂，对CO₂浓度的控制不严格；由于抽取气体后在光下还有可能产生气体，所以抽取气体后应进行黑暗处理。

11.如图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO₂浓度条件下，光合速率随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是(　　)

A.适当提高温度 B.增大光照强度

C.适当增加CO₂浓度 D.增加酶的数量

答案　C

解析　此时温度已经是最适温度，所以再提高温度会使酶的活性降低，光合速率会降低；B点是光饱和点，此时光照不是限制光合作用的因素；CO₂的浓度为0.03%，相对较低，所以增加CO₂浓度会提高光合速率；酶的数量属于内因。

12.在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO₂＋C₅(即RuBP)→2C₃。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C₅与¹⁴CO₂的反应，并检测产物¹⁴C₃的放射性强度。下列分析错误的是(　　)

A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质

B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行

C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法

D.单位时间内¹⁴C₃生成量越多，说明RuBP羧化酶活性越高

答案　B

解析　RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定，属于暗反应，其场所是叶绿体基质，A正确；暗反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B错误；实验中利用¹⁴C标记CO₂并检测产物放射性强度，即采用同位素标记法，C正确；单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，D正确。

13.下图是光合作用过程示意图，请据图回答下列问题：

(1)请填写字母所代表的物质：a.________，b.________，

c.________，d.________，e.________，f.__________，g.________。

(2)由“f”经暗反应产生“g”可以分成________、__________两个阶段。

(3)如果用同位素³H标记参与光合作用的水，并追踪³H，它最可能的途径是_______(用图中字母表示)。

答案　(1)H₂O　O₂　ADP＋Pi　ATP　[H]　CO₂　(CH₂O)　(2)CO₂的固定　C₃的还原　(3)a→e→g

14.“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验：

(1)在“提取和分离叶绿体中的光合色素”中，将叶绿体色素进行分离的方法名称是_____。

(2)某学生在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复画滤液细线若干次)插入层析液，几分钟后取出观察，发现在滤纸条上无色素分带现象，而其他用同一滤液做实验的同学的滤纸条上却色素分带明显。其实验失败的原因最可能是________________________________。

(3)在缺镁的完全培养液中培养较长时间后，取叶片进行叶绿体中的光合色素的提取和分离实验，在滤纸条上可见明显的色素带的名称是________________________。

(4)分别研究在两种温度和两种CO₂浓度下不同光照强度对光合速率的影响，结果如图。请回答：

①比较ADP的合成速率，可知a点____________b点。比较b点和c点，光合速率提高的具体原因是_____________________________________________________________________。

②由较低浓度CO₂条件转为较高浓度CO₂条件下培养，短时间内C₅的含量将________。

③光合速率受CO₂浓度和温度的影响，据图可判断______________的影响更大。

④欲比较CO₂浓度和温度对光合速率的影响程度，请用一句简洁的话说明实验设计的思路：

________________________________________________________________________。

答案　(1)纸层析法　(2)滤液细线浸入层析液中

(3)胡萝卜素和叶黄素　(4)①<　温度升高，酶的活性增强　②减少　③CO₂浓度　④保持其中一种因素不变，观察另一种因素的变化对光合速率的影响

解析　(1)通过层析液在滤纸条上扩散而对色素进行层析分离的方法叫纸层析法。(2)使用同一滤液的其他同学实验成功，而某同学滤纸条上无色素分带现象，可见该同学失败的原因不在层析液，其主要原因是层析时滤纸条上滤液细线浸入到层析液中，而使大量的色素溶于层析液中。(3)缺镁不能合成叶绿素，故在缺镁的完全培养液中培养较长时间后，取叶片进行光合色素的提取和分离实验时，在滤纸条上可见明显的色素带的名称是胡萝卜素和叶黄素。(4)①与a点相比，b点光照强度增加，光反应产生的ATP和[H]增加，ADP的合成速率加快；与c点相比，b点温度升高，酶的活性增强，故光合速率提高。②由较低浓度CO₂条件转为较高浓度CO₂条件下培养，短时间内CO₂固定的C₅增多，故C₅的含量将减少。③光合速率受CO₂浓度和温度的影响，据图可判断CO₂浓度的影响更大。④欲比较CO₂浓度和温度对光合速度的影响程度，可以保持其中一种因素不变，观察另一种因素的变化对光合速率的影响。

15.影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，既有内部因素(如酶的活性等)，又有外界因素(如光照强度等)，请根据下图回答有关问题：

(1)若x代表光照强度，反映光照强度影响光合速率的曲线是________，它主要影响________阶段。

(2)在外部因素适宜时，反映影响光合速率的内部因素曲线是________。

(3)在不同季节或一天的不同时间，植物光合速率一般不同，图B是为验证温度对光合速率影响的实验装置，请回答：

①本实验的原理是：a.________________________________________________________，

b.__________________________________________________________________________。

②在实验过程中可通过观察_________________________________来判断光合作用的强度。

答案　(1)a　光反应　(2)b　(3)①a.温度主要通过影响光合作用的酶的活性影响光合作用的强度　b.在一定时间内，光合作用产生的氧气的量可反映光合作用的强度

②在一定时间内，光合作用产生的O₂的气泡数

解析　(1)若x代表光照强度，则反映出与光合速率关系的曲线为a曲线，光照主要影响光反应阶段。(2)限制光合作用的内部因素有：酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。由于题中提出外界条件是适宜的，因此随着内因的变化，光合速率将不断增加，对应图中曲线b。(3)本实验中的自变量是温度，而温度是通过影响酶的活性来影响光合作用的，光合速率可用O₂产生的快慢来表示。