苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 光合作用——光能的捕获和转换测试题

课后素养落实(十五)　绿色植物光合作用的过程

(建议用时：40分钟)

题组一　叶绿体是绿色植物光合作用的场所

1．下列有关叶绿体的叙述，正确的是(　　)

A．叶绿体色素都分布在类囊体膜上

B．叶绿体的色素分布在外膜和内膜上

C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质中

D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上

A　[叶绿体由内外双层膜、类囊体和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的囊状结构，在类囊体膜上，有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合成基粒，基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。]

2．如图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是(　　)

A．①和②具有选择透过性功能

B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶

C．③和④中都有与光合作用有关的酶

D．只有具有叶绿体的细胞才能进行光合作用

D　[叶绿体是光合作用的主要场所，有叶绿体可进行光合作用，但是有的生物没有叶绿体也可以进行光合作用，如蓝细菌。]

3．光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中(　　)

A．需要ATP提供能量 B．DCIP被氧化

C．不需要光合色素参与 D．会产生氧气

D　[光照条件下，叶绿体类囊体上的色素接受光能，进行光反应分解水产生[H]和ATP，释放氧气；光反应过程需要光合色素吸收光能，不需要ATP供能，DCIP被还原。]

题组二　光合作用的过程

4．在光合作用中，不需要酶参与的过程是(　　)

A．CO2的固定 

B．光合色素吸收光能

C．三碳化合物的还原 

D．ATP和NADPH的形成

B　[光合色素吸收光能的过程中不需要酶的催化。]

5．将可以进行光合作用的离体叶绿体置于锥形瓶中，进行如图所示的实验。本实验的目的是研究光合作用过程中(　　)

A．暗反应所需要的环境条件

B．光能转化成化学能的变化途径

C．水裂解和ATP、NADPH无线过程

D．CO2中的碳元素在暗反应中的转移途径

D　[离体的叶绿体可以进行光合作用的全部过程，本题中使用的是14CO2，因此对同位素进行追踪，可研究碳元素在暗反应中如何进行转移最终到达(CH2O)中，D正确。]

6．用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，使叶肉细胞处于黑暗环境中，检测到含放射性的三碳化合物的浓度变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)

A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质

B．O～a段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降

C．a～b段三碳化合物浓度基本不变的原因是14CO2消耗殆尽

D．黑暗处理后叶肉细胞叶绿体内无NADPH和ATP的供应导致曲线上升

C　[叶肉细胞通过暗反应固定14CO2，场所是叶绿体基质，A项正确；用14CO2“饲喂”叶肉细胞，O～a段叶肉细胞中较多的五碳化合物参与固定14CO2，故其浓度有所下降，B项正确；a～b段三碳化合物浓度基本不变的原因是其产生和消耗速率相等，C项错误；黑暗处理后叶肉细胞叶绿体内无NADPH和ATP的供应，三碳化合物还原的速度减慢，导致曲线上升，D项正确。]

7．(多选)如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述正确的是(　　)

A．叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中

B．①上产生的B物质移动到②参与C3的还原

C．②中产生的NADP＋移动到①上参与水的光解

D．①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原

ABC　[光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；①类囊体膜上产生的B物质NADPH移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体膜上参与水的光解，C正确；①类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。]

8．光合作用和化能合成作用是自养生物的重要代谢活动，请回答下列问题：

(1)绿色植物的叶绿体是进行光合作用的场所。蓝细菌的细胞不含叶绿体，但含有____________________________________等物质，从而能进行光合作用。

(2)除了绿色植物以外，硝化细菌也属于自养生物。硝化细菌能将二氧化碳和水合成为糖类，该过程利用的能量来自________________________________。

(3)如图表示光合作用的简要过程。据图回答下列问题：

在其他条件适宜的情况下，突然停止光照，短时间内磷酸甘油酸的浓度________；在适宜光照条件下，突然停止二氧化碳供应，短时间内二磷酸核酮糖的浓度________，磷酸甘油醛的浓度________。在CO2存在条件下，将植物从暗处移到光照处后，磷酸甘油醛浓度________。(以上空格均填“上升”“下降”或“基本不变”)

[解析]　(1)蓝细菌没有叶绿体，但是有吸收光能的色素及光合作用所需的酶，因此能进行光合作用。(2)硝化细菌属于化能自养型生物，能利用氨氧化释放的能量将二氧化碳和水转化成糖类。(3)停止光照，短时间内产生的[H]和ATP减少，磷酸甘油酸被还原的量减少，而磷酸甘油酸的生成速率基本不变，故其浓度上升。突然停止CO2供应，CO2固定消耗的二磷酸核酮糖减少，但短时间内磷酸甘油酸的还原速率基本不变，则磷酸甘油醛的浓度基本不变，二磷酸核酮糖的生成速率也基本不变，故二磷酸核酮糖的浓度上升。将植物从暗处移到光照处后，磷酸甘油酸还原成磷酸甘油醛的反应开始进行，故磷酸甘油醛的浓度上升。

[答案]　(1)吸收光能的色素和光合作用所需的酶

(2)氨氧化释放的化学能

(3)上升　上升　基本不变　上升

9．图甲表示光合作用部分过程的图解，图乙表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线，请据图回答下列问题：

(1)图甲中A表示的物质是________，它是由______________产生的，其作用主要是____________________________________________________________。

(2)图甲中ATP形成所需的能量最终来自________________________________________________________________________。

若用放射性同位素14C标记CO2，则14C最终进入的物质是________。

(3)图乙中曲线a表示的化合物是____________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)曲线b表示的化合物是____________，在无光照时，其含量下降的原因是__________________________________________________________________。

[解析]　(1)光反应为暗反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由H2O分解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于三碳化合物的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存在ATP中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3(三碳化合物)→(14CH2O)。(3)(4)题干中已明确a、b表示三碳化合物和五碳化合物的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP含量下降，三碳化合物的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍在进行，因此三碳化合物含量相对升高，五碳化合物含量相对下降，即a表示三碳化合物，b表示五碳化合物。

[答案]　(1)NADPH　水在光下分解　还原三碳化合物　(2)光能　(CH2O)　(3)三碳化合物　CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被还原　(4)五碳化合物　五碳化合物与CO2结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被还原为五碳化合物

题组三　化能合成作用

10．下列有关化能合成作用的叙述，不正确的是(　　)

A．硝化细菌通过化能合成作用将CO2和H2O合成糖类等有机物

B．化能合成作用不储存能量，而是释放能量

C．自然界中少数种类的细菌能进行化能合成作用，属于自养生物

D．化能合成作用以周围物质氧化释放的能量来制造有机物

B　[自然界中的少数细菌(如硝化细菌)不能像绿色植物那样通过光合作用利用光能产生糖，利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量，将CO2等无机物转变成有机物，并储存能量，这种合成作用就是化能合成作用；能进行化能合成作用的生物属于自养生物。]

11．如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是(　　)

A．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高

B．被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5

C．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能

D．CO2可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类

B　[光照强度由强变弱时，ATP和NADPH合成减少，C3还原减慢，C5生成量减少，而C5的消耗(被CO2固定所消耗)暂时不变，所以短时间内C5含量会下降，A错误；C3化合物在有关酶的催化作用下，能形成糖类、水和C5，B正确；CO2的固定实质上是CO2与C5反应生成C3，ATP不参与CO2的固定，ATP用于C3的还原，C错误；CO2不能直接被NADPH还原，需要形成C3后才能被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类，D错误。]

12．植物学家希尔将叶绿体分离后置于试管中，加入1%的DCPIP(DCPIP是一种可以接受氢的化合物，被氧化时是蓝色的，被还原时是无色的)后，将试管置于光下，发现溶液由蓝色变成无色并放出氧气，以上实验证明了(　　)

A．光合作用产生的氧气来自H2O

B．光合作用的过程中能产生还原剂和O2

C．光合作用的光反应在类囊体膜上进行

D．光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行

B　[判断光合作用产生的氧气的来源时需用同位素标记法，本实验无法判断光合作用产生的氧气的来源，A不符合题意；溶液由蓝色变成无色，说明产物中有还原剂，并放出氧气，故说明光合作用的过程中能产生还原剂和O2，B符合题意；题述实验不能判断光合作用的光反应的场所，C不符合题意；题述实验不能判断光合作用的暗反应的场所，D不符合题意。]

13．离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然改变某种条件，短时间内C3增多、C5减少，改变的条件可能是(　　)

A．降低光照强度 

B．降低CO2的浓度

C．适当提高温度 

D．紫色透明薄膜换成无色

A　[降低光照强度，光反应产生的NADPH和ATP减少，C3的还原减慢，短时间内二氧化碳的固定速率不变，故细胞中C3含量增多，C5含量减少，A正确；降低CO2的浓度，短时间内二氧化碳的固定减慢，C3的还原速率不变，故细胞中C3含量减少，C5含量增多，B错误；适当提高温度对二氧化碳的固定和C3的还原均有影响，不能判断细胞中C3、C5含量的变化，C错误；紫色透明薄膜换成无色后，通过薄膜的光增多，即增大了光照强度，光反应产生的NADPH和ATP增多，细胞中C3的还原加快，短时间内二氧化碳的固定速率不变，故细胞中C3的含量减少，C5的含量增多，D错误。]

14．在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(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

B　[CO2＋C5(RuBP)→2C3为CO2的固定，属于光合作用中的暗反应过程。RuBP羧化酶催化CO2的固定过程，发生的场所为叶绿体基质。CO2的固定在有光和无光条件下都能进行，所以RuBP羧化酶催化该过程在有光和无光条件下都能进行(但不能在无光条件下长时间进行)。对CO2中的C用同位素14C标记，可以追踪C元素的转移途径，这种方法叫作同位素标记法。单位时间内14C3生成量越多，说明反应速率越快，即RuBP羧化酶的活性越高。]

15．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。请据图回答下列问题：

(1)图中物质A是____________(填“C3化合物”或“C5化合物”)。

(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比物质A的浓度低，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________，将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是________________________________________________________________________。

(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比物质B的浓度________(填“低”或“高”)。

[解析]　(1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，C3化合物的浓度降低，故物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。(3)该植物继续处于CO2浓度为0.003%时，因光反应产物NADPH和ATP的积累而抑制光反应过程，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。

[答案]　(1)C3化合物

(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍　当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累　(3)高

光合作用过程中各产物的动态变化规律

16．将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述不会发生的是(　　)

A．光反应停止，不能形成NADPH和ATP

B．短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3

C．短时间内绿藻体内三碳化合物的含量会增加

D．短时间内绿藻体内积累了许多C5

D　[光照突然停止，光反应不能进行，不能形成ATP和NADPH，短时间内在CO2充足的条件下，CO2继续与C5结合形成C3，但因NADPH及ATP供应不足，C3的还原受阻，无法合成C5，故细胞内C3含量增加，C5含量减少。]