暑期预习2023高中生物专题09光合作用的原理及其应用核心素养练习新人教版必修1

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第三单元　生命系统的代谢基础
专题09　光合作用的原理及其应用
一、选择题
1．植物吸收Mg2+用于合成（　　）
A．叶绿素 B．胡萝卜素 C．叶黄素 D．血红蛋白
【答案】A
【解析】叶绿素的合成需要镁元素，A正确；胡萝卜素不含镁元素，B错误；叶黄素不含镁元素，C错误；血红蛋白不含镁元素，D错误。
2．）与光合作用有关的酶和色素分布于（　　）
A．酶分布于类囊体上，色素分布在叶绿体基质中
B．酶分布于叶绿体基质中，色素分布于类囊体上
C．酶分布于类囊体上和叶绿体基质中，色素分布于类囊体上
D．类囊体上和叶绿体基质中都有酶和色素
【答案】C
【解析】色素分布在叶绿体的类囊体薄膜表面，参与光反应中水的光解，酶在类囊体薄膜和叶绿体基质中都有，参与ATP的合成和暗反应。
3．下列有关光合作用的叙述，正确的是（　　）
A．光反应和暗反应的进行都需要光
B．光反应和暗反应的进行都需要酶的参与
C．光反应和暗反应的进行都需要消耗ATP
D．光反应和暗反应都是在叶绿体的片层结构薄膜上进行
【答案】B
【解析】光合作用的暗反应不直接需要光，所以在光照和黑暗条件下都能进行，A错误；光反应和暗反应都是生化反应，生化反应要想能在通常情况下发生，都必须有酶的催化作用才能完成，B正确；光反应生成ATP，暗反应消耗ATP，C错误；光反应是在叶绿体的囊状结构薄膜上进行，暗反应是在叶绿体的基质中进行，D错误。
4．图是光合作用速率受 CO2 浓度影响的曲线图，以下组合可以表示光照强度对光合作用速率有影响的点是（　　）

A．a 和 b B．a 和 c C．b 和 c D．a、b 和 c
【答案】C
【解析】探究光照强度对光合作用速率有影响，要保持二氧化碳浓度相等，即同一二氧化碳浓度下去比较光照强度变化对光合速率的影响，可选择b 和 c两点。
5．下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，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．图中光能转变成了化学能
D．［H］、O2和ATP都能用于暗反应
【答案】D
【解析】水在光下分解为［H］和O2的过程发生在叶绿体的类囊体膜上，所以图中①是参加反应的水，A正确；叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体膜上，B正确；在叶绿体的类囊体膜上，色素将吸收的光能转变为ATP中的化学能，C正确；［H］和ATP都能用于暗反应，O2不用于暗反应，直接释放，D错误。
6．关于硝化细菌的化能合成作用和蓝藻的光合作用，叙述正确的是（ ）
A．硝化细菌进行有氧呼吸的主要场所是线粒体
B．蓝藻细胞进行光合作用的场所是叶绿体
C．硝化细菌可利用NH3氧化过程释放的能量合成有机物
D．蓝藻细胞吸收光能的色素是叶绿素和类胡萝卜素
【答案】C
【解析】硝化细菌为原核生物，体内无线粒体，A错误；蓝藻细胞为原核生物，无叶绿体，无类胡萝卜素，其能进行光合作用是因为含有叶绿素和藻蓝素，B、D错误；同化作用过程中，硝化细菌通过NH3氧化为亚硝酸和硝酸的过程中释放的能量合成有机物，C正确。
7．如图是新鲜绿叶的四种叶绿体色素在滤纸上层析分离情况，以下叙述正确的是（ ）

A．甲为叶绿素a，乙为绿素b
B．丙和丁主要吸收红光
C．色素带浸入层析液中而分离为甲、乙、丙、丁四种色素
D．深秋落叶中色素含量（甲+乙）＜（丙+丁）
【答案】D
【解析】根据分析，甲为叶绿素b，乙是叶绿素a，A错误；丙和丁是类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，B错误；进行纸层析时，色素带不能浸入层析液，否则色素会溶于层析液，达不到分离的效果，C错误；深秋叶绿素被分解，所以其含量比类胡萝卜素少，叶片呈黄色，D正确。
8．光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。如图为绿色植物光合作用图解，下列叙述正确的是（　　）
　　　　
A．①是光合色素，分布在细胞质基质中
B．②是氧气，在类囊体薄膜上产生
C．③是五碳化合物，能被还原为（CH2O）
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
【答案】B
【解析】①是光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；②是氧气，在类囊体薄膜上产生，来自于光反应过程中水的光解，B正确；③是三碳化合物，能被还原为（CH2O），C错误；④是ATP，在叶绿体的类囊体薄膜上产生，在叶绿体基质中消耗，D错误。
9．“气孔”位于绿色植物叶片外表皮上，可以打开和关闭，是叶片与外界环境进行物质（气体）交换的门户。夏天的中午，棉花植株会关闭气孔以减少水分散失。此时，棉花植株的光合作用是怎样的（　　）
A．中午温度高，光照强，所以光合作用速率增强
B．气孔关闭抑制了CO2的固定，所以光合作用速率下降
C．气孔关闭抑制了叶绿素吸收光能，所以光合作用速率下降
D．叶片内水分储存多，可以促进水的光解，所以光合作用速率增强
【答案】B
【解析】夏天的中午，温度过高，蒸腾作用太强，气孔关闭以减少水分散失，气孔关闭会影响二氧化碳的固定，进而导致光合速率下降。综上所述，ACD不符合题意，B符合题意。
10．将叶面积相等的甲、乙两种植物的新鲜叶片分别放置在相同体积、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同
B．甲、乙两叶片的光合作用强度在一段时间后都将逐渐下降
C．一段时间后，甲所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲的呼吸强度一定比乙低
D．一段时间后，甲所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲固定CO2的能力较乙低
【答案】B
【解析】不同的植物对光照强度的要求不同，光合速率也不同，A错误；由于叶片置于密闭的小室中，随着光合作用的进行，容器中的二氧化碳越来越少，光合速率会逐渐下降，B正确；若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的二氧化碳浓度低，说明净光合速率强，但呼吸强度不一定低，固定二氧化碳的能力不一定强，C、D错误、
二、非选择题
11．选用若干生长状况相同的某植物，置于不同光照强度且其它条件适宜的环境中进行处理10天后，得到相关数据平均值如下表所示。回答下列问题：
组别
光照强度
（Lux）
呼吸速率
（CO2·μmol·m-2·s-1）
净光合速率
（CO2·μmol·m-2·s-1）
叶绿素a含量
（mg·g-1）
第1组
200
14
10
1.6
第2组
400
14
29
1.3
第3组
600
14
35
1
（1）由实验结果可知，光照强度对某植物的__________都会造成影响。
（2）叶绿素a分布于叶绿体__________，实验表明，随光照强度的降低，叶绿素a的含量__________。
（3）植物的呼吸速率须在__________的环境中测定。植物有氧呼吸产生CO2的场所是__________，这些CO2以__________方式扩散到周围环境中，引起环境中气体组成的变化。当光照强度增大时，植物的呼吸速率__________。
（4）如果24小时中，条件下将第1组处理的植株置于____________小时光照条件下，植株就可以正常生长。如果将第2组植株置于第1组条件下，短时间内植物内C5的含量会__________，净光合速率将________（选填“低于”“等于”“高于”）20μmol·m-2·s-1，原因是_________________________。
【答案】（1）净光合速率和叶绿素a含量
（2）类囊体膜上 升高
（3）黑暗（无光；光照强度为0 Lux）　　线粒体基质　　自由扩散　　不变
（4）大于14小时　　下降　　低于　　因为1组时叶绿素含量低
【解析】（1）分析图表，由实验结果可知，光照强度对某植物的净光合速率 和 叶绿素a含量都会造成影响。
（2）叶绿素a分布于叶绿体类囊体膜上，实验表明，随光照强度的降低，叶绿素a的含量升高。
（3）植物的呼吸速率须在黑暗的环境中测定，因为在光照下时植物能够进行光合作用，光合作用利用CO2，无法准确测定环境中的CO2，植物有氧呼吸产生CO2是有氧呼吸的第二阶段在线粒体基质中，CO2是气体，其进出细胞的方式是自由扩散，这些CO2以自由扩散方式扩散到周围环境中，引起环境中气体组成的变化。当光照强度增大时，植物的呼吸速率不变。
（4）第1组处理的植株黑暗下呼吸速率是14，光照下净光合速率是10，若植株可以正常生长，则一天24小时植物的净光合速率要大于0即有有机物的积累，假设需要光照X小时则10X=14×（24-X），X为14，故将第1组处理的植株置于14小时光照条件下，植株就可以正常生长。如果将第2组植株置于第1组条件下，光照强度减弱，光反应减弱，生成的还原氢和ATP减少，短时间内植物内C5的含量会下降，净光合速率将低于20μmol·m-2·s-1，原因是因为其叶绿素a含量低于1.6mg，因而其利用光能的能力较弱，在相同光照强度下，其光合作用强度低于原第1组植物。同时，其呼吸速率与原第1组植物相同。所以，其净光合速率小于原第1组植物对应的20μmol·m-2·s-1。
12．如图为某植物置于不同二氧化碳浓度和光照强度下叶肉细胞氧气释放速率变化曲线（其它环境条件适宜。请回答下列问题：

（1）叶肉细胞在图中所示的m点条件下，产生NADH的场所是________。图中b点限制光合作用速率的主要环境因素是___________。
（2）若该植物缺Mg，则a点________________（选填“左移”、“不移动”或“右移”）。据图分析，a点对应的光照强度下植物叶肉细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率，原因是____________________。
（3）若将图中曲线c点条件改为d点条件，短时间内C5浓度将_______（选填“降低"、“升高”或“基本不变”），原因是____________。
（4）若将该植物叶肉细胞置于干旱胁迫的条件下，测得光反应释放的氧气减少，推测出可能是叶绿体的____________（填结构名称）受损所致，这样为暗反应提供的________少，从而使光合速率降低。
【答案】（1）细胞质基质线粒体基质　　光照强度
（2）右移　　此光照强度下，该细胞光合作用产生氧气速率等于呼吸作用消耗的氧气速率（或叶肉细胞释放的氧气速率为零）
（3）升高　　CO2浓度降低导致固定CO2消耗C5的速率降低，使C5的含量积累
（4）类囊体薄膜　　［H］、ATP
【解析】（1）在m点时，植物只进行呼吸作用，其中能产生NADH的过程是有氧呼吸的第一、二阶段，场所分别为细胞质基质和线粒体基质；图中b点时，不同二氧化碳条件下氧气的释放速率相等，表明二氧化碳不是限制光合作用的主要因素，即限制光合作用的主要环境因素是横坐标代表的环境因素光照强度。
（2）若该植物缺Mg，叶绿素合成减少，导致光合速率下降，因此a点（光补偿点）将右移；在a点所示光照强度下，该细胞光合作用产生氧气速率等于呼吸作用消耗的氧气速率（或叶肉细胞释放的氧气速率为零），此时植物叶肉细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率。
（3）若将图中曲线c点条件改为d点条件，即降低二氧化碳浓度，这将抑制暗反应过程中二氧化碳的固定，消耗C5的速率降低，使C5的含量积累，因此短时间内C5浓度将升高。
（4）若将该植物叶肉细胞置于干旱胁迫的条件下，光反应释放的氧气减少，推测可能是叶绿体内进行光反应的结构——类囊体薄膜受损所致，光反应为暗反应提供的ATP和［H］减少，从而导致光合速率降低。
13．为研究低温对某种热带植物叶绿体结构和代谢的影响，科研人员选用长势一致的两个品种的幼苗，分别在28℃和0℃条件下处理一段时间后，测定幼苗叶片离体叶绿体的放氧量和叶绿体中MDA含量（MDA是膜脂质分子过氧化产物，其含量反映叶绿体膜的受损程度），结果如图。请回答：
　　　
（1）测定离体叶绿体放氧量实验中，需要控制的无关变量有________（至少两项）。
（2）离体叶绿体中放氧的场所是________，与氧气同时产生的还有________物质。
（3）根据实验结果分析，叶绿体中MDA含量与膜受损程度呈________（填“正”或“负”）相关；低温胁迫引起放氧量下降的原因是___________________________，使叶绿体中色素含量减少。
（4）本研究表明，两个品种中较耐低温的是__________________。
【答案】（1）光照时间、光照强度、CO2浓度、湿度等
（2）类囊体薄膜　　ATP和［H］（或NADPH）　　
（3）正　　叶绿体膜（或类囊体膜）受损
（4）品种B
【解析】（1）植物光合作用利用水和二氧化碳转化生成氧气和有机物,需要光照，故测定离体叶绿体放氧量实验中，需要控制的无关变量有光照时间、光照强度、CO2浓度、湿度等。
（2）叶绿体光反应阶段水的光解释放氧，其场所在类囊体薄膜，与氧气同时产生的物质时ATP和［H］，ATP和［H］将进入（叶绿体）基质，直接参与C3还原。
（3）根据图2的实验结果分析，品种A和品种B在0℃条件下处理一段时间后，叶绿体中MDA含量都比28℃下含量高，故叶绿体中MDA含量与膜受损程度呈正相关。低温引起叶绿体膜结构受损，从而导致放氧量下降，使叶绿体中色素含量减少。
（4）结合图示1和2,看出品种B在低温下放氧量高于品种A，叶绿体中MDA含量低于品种A，说明品种B进行光合作用的效率高于品种A，故较耐低温的是品种B。