新高考生物一轮复习课时分层作业9　光合作用与能量转化(Ⅰ)(含解析）

这是一份新高考生物一轮复习课时分层作业9　光合作用与能量转化(Ⅰ)(含解析），共11页。试卷主要包含了光合作用的暗反应阶段主要包括等内容，欢迎下载使用。

1．(2021·莱西期末)如图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱，以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。下列叙述错误的是( )
A．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
B．叶片在640 nm～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
C．植物进行光合作用时，C5总量的变化趋势与作用光谱基本一致
D．温度、CO2浓度等因素能影响作用光谱的吸收值
C [图中横坐标为波长，纵坐标为吸收值，叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，A正确；光反应中水光解释放O2，而光反应需要叶绿素吸收光能才能进行，所以叶片在640 nm～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，B正确；植物进行光合作用时，氧气释放量的变化趋势与作用光谱基本相同，而由于C5的利用和合成处于动态平衡中，因此C5总量基本不变，C错误；温度、CO2浓度等因素能影响光合作用，能影响作用光谱的吸收值，D正确。]
2．如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
D [研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A项错误；层析液由有机溶剂配制而成，B项错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C项错误；对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。]
3．(2021·广东名校联考)将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH＝7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下列说法错误的是( )
A．加蔗糖的目的是使外界溶液具有一定浓度，避免叶绿体涨破
B．DCIP颜色由蓝色变成无色的快慢可以反映光反应的速率
C．在叶绿体内，接受还原剂的物质是一种五碳化合物
D．氧气和还原DCIP的物质都是叶绿体在光反应阶段由水分解产生的
C [蔗糖使外界溶液具有一定浓度，这能避免叶绿体吸水涨破，而pH＝7.3的磷酸缓冲液具有使叶绿体中的酶保持活性等作用，A正确；水在光照下被分解，除产生氧气外，还能产生NADPH，光反应的速率越快，单位时间产生的NADPH越多，DCIP颜色由蓝色变成无色越快，B正确；在叶绿体内，接受还原剂的物质是一种三碳化合物，C错误；光反应阶段，水可分解产生氧气和NADPH，D正确。]
4．(2021·常州模拟)人工光合作用是模拟自然界的光合作用，利用光能分解水制造氧气或固定CO2制造有机物的过程。如图是人工光合作用模拟装置示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．自然光合作用离不开光合色素对光能的吸收和转化
B．催化剂a的表面会有O2产生
C．质子交换膜的功能与叶绿体内膜类似
D．人工光合作用的研究对于人类解决能源危机具有重要意义
C [质子交换膜的功能与叶绿体类囊体薄膜类似，叶绿体内膜不参与光合作用。]
5．(2021·临沂一模)已知蛋白核小球藻的光合作用过程表示如图，其中PSⅠ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统。在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下，蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损伤，电子传递速率降低，光化学反应速率降低，从而使光合作用减弱。下列分析错误的是( )
A．PSⅡ中的光合色素能利用吸收的光能，将H2O分解为O2和H＋
B．ATP合成酶具有催化功能，并协助H＋实现跨膜运输
C．蛋白核小球藻光反应产生的O2被细胞呼吸利用至少穿过四层生物膜
D．刚遭遇盐胁迫的蛋白核小球藻，叶肉细胞内C3含量上升、C5含量下降
C [PSⅠ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统，光合作用的光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为O2和H＋，A正确；酶具有催化作用，同时据图可知，ATP合成酶可协助H＋实现跨膜运输，B正确；根据图示，蛋白核小球藻光反应产生的O2被细胞呼吸利用至少穿过五层生物膜，包括类囊体薄膜、叶绿体的双层膜及线粒体的双层膜，C错误；在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下，蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损伤，电子传递速率降低，光化学反应速率降低，使产生的ATP、NADPH减少，从而影响了暗反应，使C3含量上升、C5含量下降，D正确。]
6．(2021·邯郸模拟)在光照条件下，绿色植物的叶绿体能将水分解释放氧气，并将产生的H＋泵到类囊体腔中，形成膜内外的浓度梯度，H＋从浓度较高一侧通过膜上 ATPase(ATP合成酶)穿梭时，催化ADP生成ATP。下列有关叶绿体中此生理过程的叙述正确的是( )
A．在光照条件下，合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
B．在光照条件下，合成ATP的原料只有ADP
C．叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光
D．ATPase具有催化和运输的功能
D [由题干信息可知，在光照条件下，合成ATP的能量来自H＋顺浓度梯度扩散产生的能量，A错误；合成ATP的原料有ADP和Pi，B错误；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，C错误；ATPase具有催化ATP合成的功能，也是H＋跨膜的载体，D正确。]
7．(2021·南通检测)阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与吸收CO2和释放O2有关的变化曲线，此曲线说明( )
A．光斑照射前光合作用无法进行
B．光班照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加
C．光斑照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用
D．CO2曲线AB段变化说明进行暗反应与光照无关
C [光斑开始前，氧气释放量等于二氧化碳吸收量，说明光合作用的光反应速率等于暗反应速率。由于O2释放速率代表光反应速率，“光斑”照射前，有O2释放，说明能进行光合作用，A错误；“光斑”照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的，B错误；光斑照射后，二氧化碳的吸收速率增加的同时，氧气的释放量下降，说明暗反应对光反应有抑制作用，C正确；AB段“光斑”移开，光照减弱，光反应减弱，氧气的释放量下降的同时，二氧化碳的吸收速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D错误。]
8．(2021·徐州模拟)卡尔文因发现光合作用合成己糖(葡萄糖)反应中CO2的固定途径获得诺贝尔奖。卡尔文将14CO2注入小球藻悬浮液，给予实验装置不同时间(0＜t1＜t2＜t3＜t4＜t5)的光照，分析14CO2去向，结果见下表，据表分析正确的是( )
注：表中①～⑥依次代表3­磷酸甘油酸(C3H7O7P)、1,3­二磷酸甘油酸(C3H8O10P2)、3­磷酸甘油醛(C3H7O6P)、己糖、C5、淀粉。
A．不同时间的产物为本实验的自变量
B．t1时，①中的3个碳原子都具有放射性
C．14C的转移途径为14CO2→①→②→③→④⑤→⑥
D．只做光照时间为t5的实验，也能确定出放射性化合物出现的先后顺序
C [本实验的自变量为光照时间，不同时间的产物为因变量，A错误；在t1时，最先出现的3个碳原子的化合物是由1个CO2分子与细胞内的1个C5反应生成的，因此①中只有1个碳原子具有放射性，B错误；随着时间的推移，放射性物质出现的先后顺序就是14C的转移途径，由表可知，14C的转移途径为14CO2→①→②→③→④⑤→⑥，C正确；如果只做光照时间为t5的实验，则同时检验到①②③④⑤⑥这6种具有放射性的物质，不能判断其出现的先后顺序，D错误。]
9．(2021·唐山模拟)某科学家将离体叶绿体(实质是膜破裂的匀浆)悬浮液均分到两个试管中，并抽去空气进行如下实验：
(注：DCPIP是一种可以接受氢的化合物，氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。)
请回答：
(1)实验利用膜破裂的叶绿体最可能的原因是__________________________
___________________________________________________________________。
(2)A组实验能证明O2来源于水而不是CO2，理由是①DCPIP溶液由蓝紫色变无色证明________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②抽去试管中空气的目的是______________________________________。
(3)结合A、B两组实验，请用简单化学反应式表示B组实验NADPH中“H”的来源：______________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)若想通过检测NADPH的含量变化来证明其参与了暗反应，则在B组实验结果的基础上应改变的条件是_________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)实验利用膜破裂的叶绿体最可能的原因是DCPIP和NADP＋不能穿过完整的叶绿体双层膜参与O2产生(光反应)的过程，因此实验中创造无膜的匀浆实现了DCPIP和NADP＋参与光反应的目的。(2)A组实验过程中DCPIP由蓝紫色变成无色，说明在A组实验条件下有氢的生成，而氢来自光反应的原料水，且同时有氧气生成，据此可推测光反应的O2来源于水而不是CO2，实验过程中抽去试管中空气的目的是排除空气中二氧化碳的干扰，从而证明了光反应的氧气来自水。(3)根据A组实验的结果可知在适宜的光照条件下，离体的叶绿体中产生了氧气，且产生了氢，进而被还原为无色的物质，而B的实验结果可直接证明NADP＋结合了H＋，并产生了NADPH，该过程的化学反应式可表示为：2H2O→4H＋＋O2＋4e－。显然，B组实验NADPH中“H”来自水。(4)若想通过检测NADPH的含量变化来证明其参与了暗反应，则需要创造暗反应的条件，二氧化碳是暗反应的原料，同时为了避免光反应持续产生NADPH，因此在B组实验结果的基础上需要通入CO2并黑暗处理，然后再检测NADPH含量的变化。
[答案] (1)DCPIP和NADP＋不能穿过完整的叶绿体双层膜参与O2产生(光反应)的过程 (2)该阶段产生了氢使DCPIP还原 排除O2来源于二氧化碳 (3)2NADP＋＋2H2O→2NADPH＋2H＋＋O2或2H2O→4H＋＋O2＋4e－(不配平、不写e－也可) (4)通入CO2并黑暗处理
10．(2021·衡水中学月考)光合作用的暗反应阶段主要包括：C5和CO2结合生成C3，C3经一系列变化生成糖类和C5。为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间接依赖光，卡尔文利用小球藻进行实验，结果如图所示。请回答下列问题：
(1)利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应怎样处理？_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)卡尔文给光照下小球藻悬浮液通入14CO2, 一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，实验思路是____________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)暗反应阶段间接依赖光照的反应是_____________，作出此判断的依据是____________________________________________________________。
(4)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，短时间内细胞中C3和C5含量的变化趋势分别是____________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)据题意可知：欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质。(2)不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。(3)分析图示可知：当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关，据此可判断：暗反应阶段间接依赖光照的反应是C3经一系列变化生成糖类和C5。(4)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，导致CO2和C5结合形成C3和CO2固定过程减弱，新生成的C3减少，而原有的C3继续被还原为C5和糖类，所以短时间内细胞中C3含量降低，C5含量升高。
[答案] (1)每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质 (2)不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 (3)C3经一系列变化生成糖类和C5 当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关 (4)C3含量降低，C5含量升高
11．(2021·潍坊二模)通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述正确的是( )
A．培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源
B．叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上
C．叶绿素f能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应
D．在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用
C [蓝细菌利用CO2进行光合作用，不需要葡萄糖作为碳源，A项错误；蓝细菌没有叶绿体，B项错误；在正常光照条件下，含有叶绿素f的光合系统没有启动，D项错误。]
12．(2021·南开区模拟)如图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH
B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质
C．叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程
D．④受阻时，②③的进行能缓解丙糖磷酸积累对卡尔文循环的抑制
A [过程①表示CO2的固定，CO2的固定不消耗光反应提供的ATP和NADPH，消耗ATP和NADPH的是三碳化合物的还原过程。]
13．(2021·德州二模)厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，是最古老的光合细菌之一。如图表示绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。下列叙述不正确的是( )
A．绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质
B．绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物
C．培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无需提供有机碳源
D．图示过程实现了光能到有机物中的化学能的转化
B [绿硫细菌的光复合系统也能吸收光能，并发生化学反应(需要相关酶)，说明绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质，A正确；厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，由图可知，绿硫细菌光反应不产生氧气，因此不能为其他生物提供氧气，B错误；厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，因此培养绿硫细菌时不需要通入氧气，也无需提供有机碳源，C正确；图中光反应中绿硫细菌将光能转化为化学能，储存在ATP和NADPH(有机物)中，D正确。]
14．(2021·惠州模拟)光合作用是地球上最重要的化学反应。科学家利用合成生物学的方法模拟光合作用，进行如下研究。
(1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的__________(填写细胞器名称)中进行，植物光合作用中物质的变化是________________；能量的变化是__________________。
(2)科学家从菠菜叶肉细胞中分离出________，用磷脂分子包裹形成图1所示的油包水液滴结构，并在其中加入足量NADP＋、ADP等物质。图1结构的外膜与细胞膜相比，其在物质组成上的特点是_______________；结构上的特点是__________________________。

图1 图2
(3)科学家对油包水液滴采取明暗交替处理，一段时间内检测此结构内产生NADPH的量，结果如图2所示。由图可知，NADPH含量明期上升，暗期________。NADPH含量出现上述变化的原因是___________________________
____________________________________________________________________。
这说明油包水液滴内的人工光反应系统构建成功。
(4)进一步将多种酶等物质加入油包水液滴内，通入充足的________作为原料，形成化学反应循环。明暗交替处理，在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成，这一化学反应循环模拟了光合作用的________阶段。检测此结构中NADPH的含量，推测其随明暗时段的变化是____________________。
[解析] (1)高等植物光合作用主要的场所是叶绿体，光合作用中物质变化是将二氧化碳和水转化成有机物，能量变化是将光能转化为有机物中稳定的化学能。(2)叶肉细胞中吸收光能的色素位于类囊体上，故从菠菜叶肉细胞中分离出类囊体。用磷脂分子包裹形成图1所示的“油包水液滴”结构，该结构由单层磷脂分子构成，只有磷脂分子，无蛋白质、糖蛋白、糖脂等物质，而细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质，还有糖蛋白、糖脂等物质，其结构是由磷脂双分子层组成基本骨架，蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中，故图1结构的外膜与细胞膜相比，其在物质组成上的特点是只有磷脂分子(无蛋白质和糖类等物质)；结构上的特点是只由单层磷脂分子构成(无蛋白质分子镶嵌或贯穿在其中)或不是磷脂双分子层。(3)由分析可知：NADPH含量明期上升，暗期保持不变，说明在条件适宜的情况下，油包水液滴在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH；在暗期NADPH没有生成也没有消耗，其含量保持稳定。(4)光合作用暗反应需要二氧化碳及相关酶，而油包水液滴在上述适宜条件下进行了光反应，故明暗交替处理下，通入充足的CO2为原料，在相关酶的作用下可进行暗反应，由于暗反应消耗光反应产生的ATP和NADPH，故NADPH的含量在明期上升，暗期下降。
[答案] (1)叶绿体 二氧化碳和水转化成有机物(或淀粉、糖类)，释放氧气 将光能转化为有机物中稳定的化学能 (2)类囊体(或基粒) 只有磷脂分子(无蛋白质和糖类等物质) 只由单层磷脂分子构成(无蛋白质分子镶嵌或贯穿在其中)或不是磷脂双分子层 (3)保持不变 在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH；在暗期NADPH没有生成也没有消耗，其含量保持稳定 (4)CO2 暗反应 明期上升，暗期下降
光照时间
0
t1
t2
t3
t4
t5
分离出的放
射性化合物
无
①
①②
①②③
①②③④⑤
①②③④⑤⑥
组别
加入物质
条件
实验现象
A组
DCPIP溶液
适宜温度和光照等条件
产生微量O2，且溶液变为无色
B组
NADP＋溶液
产生微量O2和NADPH