光反应和碳反应的过程

[A级　新教材落实与巩固]

1．光合作用中，作为氢载体的物质是(　C　)

A．ADP    B．NADP＋

C．NADPH    D．ATP

【解析】进行光合作用时，ADP和磷酸反应能生成ATP，并不接受氢，故A、D错误；NADP＋能与H结合生成NADPH，则NADPH为氢载体，故C正确，B错误。

2．下列物质不能在叶绿体中合成的是(　D　)

A．淀粉    B．油脂

C．蛋白质    D．蔗糖

【解析】光合作用中碳反应的产物三碳糖，在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质和脂质的原料而被利用，但大部分是运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。

3．下列对碳反应的描述不正确的是(　C　)

A．二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环

B．发生在叶绿体基质中

C．氧气和三碳酸在此反应中释放

D．三碳酸被还原的过程中，NADPH是还原剂，NADPH和ATP提供能量

【解析】二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环，发生在叶绿体基质中，三碳酸被还原的过程中，NADPH是还原剂，NADPH和ATP提供能量，A、B、D正确。氧气在光反应阶段产生，产生于叶绿体类囊体膜上，C错误。

4．光合作用中光反应阶段为碳反应阶段提供了(　D　)

A．O2和三碳酸

B．叶绿体色素

C．H2O和O2

D．NADPH和ATP

【解析】光合作用中光反应阶段为碳反应阶段提供了NADPH和ATP，故D正确。

5．下列对光反应的描述中，错误的是(　B　)

A．在类囊体膜上进行

B．始于水分解放氧

C．使光能转换成化学能

D．此阶段产生ATP

【解析】水分解释放氧时，光反应早已开始。

6．光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个阶段，下列说法正确的是(　D　)

A．叶绿体的类囊体膜上进行光反应和碳反应

B．叶绿体的类囊体膜上进行碳反应，不进行光反应

C．叶绿体基质中可进行光反应和碳反应

D．叶绿体基质中进行碳反应，不进行光反应

【解析】光反应是在叶绿体类囊体膜上进行的，该过程必须在有光的条件下才能进行；碳反应是在叶绿体基质中进行的，该过程有光、无光均可进行。

7．叶绿体类囊体膜上发生的物质变化及伴随的吸能反应正确的一组是(　B　)

①ATP→ADP＋Pi　②NADP＋＋2e－＋H＋→NADPH　③ADP＋Pi→ATP　④CO2＋H2O→C6H12O6＋H2O

A．①④    B．②③

C．①②③    D．①③④

【解析】类囊体膜上进行的是光合作用的光反应阶段，生成的NADPH和ATP内都存在活跃的化学能。

8．如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述正确的是(　B　)

A.图示膜结构为叶绿体内膜

B．a侧为叶绿体基质，其中含有少量DNA

C．甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a

D．图示过程为光反应，该过程不需要酶的催化

【解析】因图示过程需要光照，故该过程为光反应，场所为叶绿体类囊体膜，A错误。光反应生成的ATP进入叶绿体基质参与碳反应，故a侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA，B正确。在层析液中溶解度最高的色素是胡萝卜素，C错误。光反应过程需要酶的参与，D错误。

9．如图为某植物光合作用的示意图，下列相关叙述正确的是(　D　)

A.阶段②中稳定的化学能转变成活跃的化学能

B．若突然中断CO2的供应，则阶段①产生的b增多，d减少

C.阶段①中c为NADH，作为还原剂参与阶段②中f的还原

D．为该植物提供14CO2，则14C的转移途径为：h→f→有机物

【解析】阶段②表示碳反应，在碳反应中，活跃的化学能转变成稳定的化学能，A错误；阶段①为光反应，b为O2，d是ATP，若突然中断CO2的供应，则CO2固定受阻，三碳酸不能继续产生，三碳酸减少，最终使三碳酸还原过程中消耗的NADPH和ATP减少，但光反应继续进行，所以ATP增多，B错误；f为三碳酸，阶段①中c为NADPH，NADPH作为还原剂参与阶段②中f的还原，C错误；h是CO2，f是三碳酸，为该植物提供14CO2，则14C的转移途径为：14CO2→14C3→有机物，D正确。

10．下列关于光合作用中改变反应条件而引起的变化，正确的是(　C　)

A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中五碳糖/三碳酸的值减小

B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小

C．突然将单色光改变为白光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大

D．突然将白光改变为单色光会暂时引起叶绿体基质中五碳糖/三碳酸的值增大

【解析】突然中断CO2供应，使碳反应中二氧化碳固定减少，而三碳酸还原仍在进行，因此导致三碳酸减少，五碳糖增多，因此会暂时引起叶绿体基质中的值增加，A错误；突然中断CO2供应使三碳酸减少，因此三碳酸还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中的值增加，B错误；突然将单色光改变为白光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和NADPH增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中的值增加，C正确；突然将白光改变为单色光，会导致光反应产生的ATP和NADPH减少，这将抑制碳反应中三碳酸的还原，导致五碳糖减少，三碳酸增多，因此会暂时引起叶绿体基质中的值减小，D错误。

11．下图为光合作用的过程示意图，①②表示光合作用的场所，a、b和c表示物质。

请回答：

(1)①的名称是__类囊体__，其膜上含镁的色素主要吸收__红光和蓝紫__光。

(2)水在光下裂解除图中所示的产物外，还有__H＋和电子__，这些物质会被__NADP＋__接受，其在卡尔文循环中将固定的CO2还原为__糖(三碳糖)__，此过程中还伴随着__能量__的储存。

(3)在供给C18O2极短时间后，除了糖类物质含有18O以外，从另一种光合产物__水__中也应当能够检测到18O。

【解析】①②分别表示类囊体和叶绿体基质。a表示NADP＋，b表示NADPH，c表示ADP。(1)①是光反应的场所，所以①的名称是类囊体，其膜上含镁的色素是叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光。(2)水在光下裂解除图中所示的产物外，还有H＋和电子，这些物质会被NADP＋接受，其在卡尔文循环中将固定的CO2还原为糖(三碳糖)，此过程中还伴随能量的储存。(3)在供给C18O2后18O的走向是C18O2三碳酸(含18O)三碳糖(含18O)和H218O，所以在较短时间内光合产物水中也应当能够检测到18O。

[B级　素养养成与评价]

12．如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中①②表示相关过程，A、B表示两种气体物质，下列说法错误的是(　D　)

A.过程①表示光反应，过程②的场所是叶绿体基质

B．物质A表示O2，物质B表示CO2

C．过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能

D．过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的NADPH和ATP

【解析】过程①表示光反应，过程②表示碳反应，碳反应的场所是叶绿体基质，A正确；据图分析，A表示氧气，B表示二氧化碳，B正确；过程②表示碳反应阶段，能够将光反应产生的ATP和还原氢的化学能转变成稳定的化学能，C正确；过程②的三碳酸的还原阶段需要消耗过程①产生的NADPH和ATP，D错误。

13．在置于黑暗条件下叶绿体悬浮液中加入适量NaH14CO3溶液，再给予瞬时光照。下列说法正确的是(　B　)

A．黑暗条件下，叶绿体基质中不存在三碳酸和五碳糖

B．黑暗条件下，叶绿体悬浮液不能合成ATP和NADPH

C．瞬时光照后，三碳糖出现放射性比三碳酸化合物早

D．光照瞬间，三碳酸含量迅速增加而五碳糖含量迅速减少

【解析】黑暗条件下，叶绿体不能进行光合作用，叶绿体基质中存在三碳酸和五碳糖，A错误；黑暗条件下，光反应不能进行，叶绿体悬浮液不能合成ATP和NADPH，B正确；瞬时光照后，三碳糖出现放射性比三碳酸化合物晚，C错误；光照瞬间，三碳酸含量迅速减少而五碳糖含量迅速增加，D错误。

14．为研究光合作用的过程，科研人员在溶液中加入结构完整的类囊体和叶绿体基质，按图示条件进行Ⅰ、Ⅱ两个阶段的实验，糖的合成速率如图所示。下列有关说法错误的是(　C　)

A.为达到上述实验结果，在Ⅰ阶段还应该向溶液中加入NADPH和ATP

B．Ⅰ阶段积累的物质除糖外，还有三碳酸、ADP、Pi等

C．Ⅰ、Ⅱ阶段合成糖类的场所分别为叶绿体基质和类囊体

D．由图可知，光合作用制造有机物的部分过程并不需要光照

【解析】Ⅰ阶段无光照，不能进行光反应，而碳反应需要光反应提供的NADPH和ATP，故需要加入NADPH和ATP，A正确；Ⅰ阶段发生碳反应，会消耗ATP产生ADP、Pi，又因为缺少光照，不能为三碳酸的还原提供足够的能量和还原剂，故三碳酸的还原较慢，会发生三碳酸的积累，B正确；Ⅰ、Ⅱ阶段合成糖类的场所都是叶绿体基质，C错误；由图可知，光合作用的碳反应阶段有光、无光均可进行，D正确。

15．科学家将离体叶绿体浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能产生ATP(见图1)，当叶绿体基质和类囊体均达到pH＝4时(见图2)，将其转移到pH＝8的碱性溶液中(见图3)发现有ATP合成。下列叙述不合理的是(　A　)

图1　　　　　图2　　　　　图3

A．光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件

B．该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行

C．产生ATP的条件是类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质

D．叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件

【解析】该实验将叶绿体放入不同pH的溶液中进行，不需要光照，A错误；该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行，B正确；由题图可知，将叶绿体转移到pH＝8的碱性溶液中有ATP合成，此时类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质，C正确；叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生H＋，产生类似于图3的条件，D正确。

16．下图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，图中 PSBS 是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活，激活了的 PSBS 抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物细胞造成损伤(即光保护效应)。请分析回答：

(1)类囊体膜上的色素的主要功能是__吸收、转化、传递光能__，采用纸层析法分离色素时，注意滤纸上的滤液细线要高于__层析液液面__。

(2)若反应Ⅱ中G浓度突然降低至一半，短时间内五碳糖的含量将__升高__，再持续一段时间后，五碳糖的含量与G浓度变化前相比会__下降__。

(3)过度光照将会激活膜蛋白PSBS，导致电子不能传递给__D__(填字母)，同时也会直接抑制反应Ⅰ中__水的光解__反应，所以过量的光能将不能转变为化学能。

(4)据图信息可以推测__降低__Z 蛋白的活性和阻断__反应Ⅱ(碳反应)__都将有利于维持类囊体腔内的H＋浓度，从而有利于膜蛋白 PSBS 发挥作用。

【解析】(1)类囊体膜上的色素的主要功能是吸收、转化、传递光能，采用纸层析法分离色素时，注意滤纸上的滤液细线要高于层析液液面，防止色素溶解在层析液中，导致实验失败。(2)若反应Ⅱ中G(二氧化碳)浓度突然降低至一半，导致二氧化碳固定减弱，五碳糖消耗减少，短时间内五碳糖的含量将升高，再持续一段时间后，五碳糖的含量与G(二氧化碳)浓度变化前相比会下降。(3)由题意知：PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，过度光照将会激活膜蛋白PSBS，导致电子不能传递给D(NADP＋)，同时也会直接抑制反应Ⅰ中水的光解反应，导致过量的光能将不能转变为化学能。(4)据图信息可以推测降低Z蛋白的活性能使得H＋从类囊体向外运输的速率减弱，同时阻断碳反应都将有利于维持类囊体腔内的H＋浓度，从而有利于膜蛋白PSBS发挥作用。

17．分析以下资料回答相关问题：

资料一：某些植物叶肉细胞在强光照及胞内O2/CO2值增大时，会吸收O2并释放CO2，此过程称为“光呼吸”，用以区别发生在线粒体中的呼吸作用(暗呼吸)。

资料二：RuBP羧化酶对光呼吸和光合作用都有催化作用，即既能催化五碳糖和O2反应，生成CO2和三碳酸；也能催化五碳糖和CO2反应生成两分子三碳酸。

(1)白天叶肉细胞中产生ATP的场所有__细胞溶胶、叶绿体和线粒体__。

(2)光呼吸与光合作用都利用了__五碳糖__为原料，在光合作用的__碳反应__过程实现了该物质的再生。

(3)试推测，当O2/CO2值__低__(填“高”或“低”)时，利于植物进行光合作用而不利于光呼吸。

(4)植物在CO2浓度一定、温度适宜的条件下进行光合作用，突然停止光照，短时间内三碳酸的含量会__上升__(填“上升”或“下降”)。

【解析】(1)白天叶肉细胞可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体和叶绿体。(2)根据资料二分析可知，光呼吸和光合作用都利用了五碳糖作为原料，五碳糖在光合作用碳反应过程中的三碳酸的还原过程中实现了再生。(3)根据题干信息可知，当强光照及胞内O2/CO2值增大时，叶肉细胞会进行光呼吸，说明当O2/CO2值低时，利于植物进行光合作用而不利于光呼吸。(4)根据题意分析，在CO2浓度一定、温度适宜的条件下，突然停止光照，则光反应产生的ATP和NADPH不足，导致三碳酸的还原受阻，因此短时间内三碳酸的含量升高。