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2024届人教版高考生物一轮复习光合作用(Ⅰ)作业（单项版）含答案
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这是一份2024届人教版高考生物一轮复习光合作用(Ⅰ)作业（单项版）含答案，共12页。
1．(2022·河南郑州期末)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是( )
A．绿叶中色素提取的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
B．加入适量的无水碳酸钠可以除去体积分数为95%的乙醇中的水分
C．为防止色素分子被破坏，可在研磨绿叶前加入少量二氧化硅
D．正常情况下，色素分离后滤纸条上色素带最宽的色素颜色为黄绿色
B [绿叶中色素提取的原理是色素能溶解在无水乙醇中，绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；加入适量的无水碳酸钠可以除去体积分数为95%的乙醇中的水分，获得无水乙醇用于提取绿叶中的色素，B正确；二氧化硅的作用是使研磨更充分，碳酸钙的作用是防止色素分子被破坏，C错误；正常情况下，色素分离后滤纸条上色素带最宽的色素是叶绿素a，其颜色为蓝绿色，D错误。]
2．(2022·辽宁朝阳期末)某学习小组在进行“绿叶中色素的提取和分离实验”时使用了隔夜的菠菜叶，在规范操作后，提取的色素在滤纸条上的带宽与使用新鲜菠菜叶的学习小组相比有一定的差别，相应的实验结果如图所示。下列有关分析正确的是( )
A．该实验方法也适用于植物液泡中色素的提取和分离
B．分离色素时不能让无水乙醇触及滤纸条上的滤液细线
C．滤纸条上色素②呈现蓝绿色，色素④距离滤液细线最远
D．实验说明，叶绿素a和叶绿素b的分子结构不稳定，容易分解
D [叶绿体中的光合色素能够溶解在有机溶剂中，但不能被水溶解，植物液泡中的色素是水溶性色素，因此该实验方法不适用于植物液泡中色素的提取和分离，A错误；分离色素时不能让层析液触及滤纸条上的滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，导致滤纸条上得不到色素带或色素带很窄，B错误；滤纸条上色素②是叶绿素b，叶绿素b呈现黄绿色，色素④是胡萝卜素，胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸上扩散得最快，因而距离滤液细线最远，C错误；题图显示：隔夜菠菜组的①所示的叶绿素a和②所示的叶绿素b这两条色素带的宽度明显比新鲜菠菜组的窄，说明叶绿素a和叶绿素b的分子结构不稳定，容易分解，D正确。]
3．(2022·广东执信中学期末)下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是( )
A．叶绿体类囊体的薄膜上含有光合作用所需的各种色素
B．细胞中没有叶绿体就不能进行光合作用
C．叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖类经有氧呼吸产生的
D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物
A [叶绿体是具有双层膜结构的细胞器，在叶绿体内膜内有类囊体的薄膜，分布有色素；叶绿体是光合作用的场所，光反应发生在类囊体的薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。叶绿体是光合作用的场所，光合作用所需的各种色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上，A正确；细胞中没有叶绿体也可能进行光合作用，如蓝藻含有叶绿素和藻蓝素，可进行光合作用，B错误；光照下，叶绿体中的色素分子吸收的光能，其用途之一是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP，C错误；光合作用强烈时，在暗反应过程中，在有关酶的催化下，1个CO2分子与1个五碳化合物结合生成两分子的三碳化合物，D错误。]
4．(2022·宁夏银川二中高三阶段练习)下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，错误的是( )
A．光合作用和化能合成作用利用的能量来源不同
B．硝化细菌是异养需氧型生物，能将NH3氧化成HNO3
C．光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗
D．化能合成作用可以利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物
B [光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化释放的化学能，因此光合作用和化能合成作用利用的能量来源不同，A正确；硝化细菌是自养需氧型生物，B错误；光合作用光反应过程中可产生[H]，暗反应过程中有[H]的消耗，C正确；由分析可知，化能合成作用可以利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物，D正确。]
5．(2022·湖南衡阳三模)为探究光照和CO2对光合作用的影响，某实验小组将生理状况相同的黑藻置于不同的培养液中，给予不同的光照时间后，测定黑藻产生气泡的速率，以及实验后各组脱色后的叶片与碘反应后叶片的颜色，实验结果如下表所示。下列分析正确的是( )
A．实验前要将黑藻置于黑暗环境中处理以消耗其自身的淀粉
B．自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉，说明黑藻没有进行光合作用
C．该实验的自变量是培养液类型和光照时间，排出的气体都是CO2
D．第5组叶片的颜色比第4组的深，说明第5组的光合速率比第4组的快
A [进行题述实验前要将黑藻置于黑暗环境中，目的是消耗其自身的淀粉，排除细胞中原有淀粉的影响，A正确；自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉的原因可能是产生的量少，或产生的淀粉被细胞呼吸消耗，不能说明没有进行光合作用，B错误；该实验排出的气体是O2，C错误；第5组叶片的颜色比第4组的深，原因是第5组的光合作用时间长，光合作用产生的淀粉较多，不能说明光合速率快，D错误。]
6．(2022·山东济南模拟)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是( )
A．甲为叶绿体，乙为细胞质基质
B．a、b、c依次为O2、NADPH、ADP
C．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加
D．该过程合成的ATP大部分运出叶绿体外，用于绿色植物的各项生命活动
C [据图分析，甲为叶绿体类囊体的薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解产生的O2，b为NADP＋、e－和H＋合成的NADPH，c为ATP水解产生的ADP和Pi，B错误；外界CO2含量升高，暗反应速率加快，光反应速率也加快，O2的释放速率加快，C正确；光合作用过程合成的ATP用于叶绿体自身消耗，D错误。]
7．(2022·山东青岛模拟)如图代表菠菜叶肉细胞中发生的某化学反应的过程图，其中C3代表一种含有三个碳原子的有机物，X表示该反应的产物(反应产物可能不止一种)。下列有关叙述错误的是( )
C3＋[H]eq \(―――→,\s\UP17(酶))X
A．若该过程不需要消耗ATP，则该过程可能发生在细胞质基质中
B．若该过程不需要消耗ATP，则该过程的产物X可能为酒精和CO2
C．若该过程需要消耗ATP，则该过程中消耗的[H]实质上是NADH
D．若该过程需要消耗ATP，则该过程中产物X可能是C5和(CH2O)
C [由过程图可知，该反应能表示无氧呼吸的第二阶段，也能表示光合作用过程中C3的还原阶段，若该反应表示无氧呼吸第二阶段，则不消耗ATP，发生场所是细胞质基质，A正确；若该过程不消耗ATP，则为无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中，产物可能是酒精和CO2，B正确；若该过程消耗ATP，则表示光合作用的暗反应中C3的还原阶段，该过程所消耗的[H]实质上是NADPH，C错误；暗反应阶段C3还原的产物是C5和(CH2O)，D正确。]
8．(2022·河南洛阳三模)叶绿体中GAP脱氢酶(简称G酶)是光合作用暗反应中唯一能利用NADPH还原C3的酶。
(1)在适宜条件下，将通过差速离心法获得的叶绿体双层膜破裂后再照光，________(填“有”或“没有”)NADPH的形成。
(2)构建体外测定叶绿体中G酶活性的反应体系中，在适宜的温度条件下，提供光反应产物、C3、G酶、缓冲物质等，下列能反映G酶活性的有________________(填序号)。
①单位时间内ATP的生成速率 ②单位时间内NADPH的氧化速率 ③单位时间内C3的还原速率 ④单位时间内CO2的固定速率
(3)某学习小组利用(2)中构建的体外反应体系，为探究光照对叶绿体中G酶活性的影响，将该体系先在暗处放置24 h，后给予光照20 min，再黑暗处理20 min，测定反应体系中G酶活性。两次黑暗处理的目的是：
第一次：______________________________________________，
第二次：______________________________________________。
(4)学习小组发现光照条件下叶绿体中G酶活性较高，黑暗条件下G酶活性较低。据此提出一项提高大棚栽培作物产量的合理措施：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)NADPH产生的场所是叶绿体的类囊体的薄膜，破坏叶绿体的双层膜依旧可以进行光反应产生NADPH。(2)由于G酶催化C3的还原，因此能表示G酶活性的有②单位时间内NADPH的氧化速率、③单位时间内C3的还原速率，①是在光反应过程中进行的，所以ATP的生成速率不能用来表示G酶的活性，④CO2的固定不是G酶催化的。(3)由于叶绿体之前存在合成的NADPH，会影响实验结果，所以第一次暗处理是为了消耗叶绿体中原有的NADPH，并积累C3；第二次暗处理是为了与光照条件形成对照实验。(4)光照条件下，叶绿体中G酶活性较高，而G酶是光合作用暗反应中唯一能利用NADPH还原C3的酶，所以适当延长光照能够利用更多的NADPH，将更多的C3还原成有机物，从而提高产量。
[答案] (1)有 (2)②③ (3)消耗叶绿体中原有的NADPH，并积累充足的C3 与光照条件形成对照 (4)适当延长光照时间
9．(2022·云南昆明模拟)为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP，对实验条件和结论分析正确的是( )
A．黑暗中进行，结果表明：H＋能通过自由扩散进入类囊体
B．光照下进行，结果支持：合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C．黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动ATP的合成
D．光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中C3的还原
C [在光照条件下，类囊体薄膜上的色素吸收光能，能将光能转化成ATP中的化学能，干扰实验结果，故应在黑暗中进行；根据题干中“类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP”，说明ATP的合成与H＋浓度梯度有关，类囊体内外产生H＋浓度差，从而推动ATP的合成，C正确，A、B、D错误。]
10．(2022·福建福州模拟)为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响，某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是( )
A．在光照0～5 min内，叶绿体中发生了ADP＋Pi→ATP的转化过程
B．在光照5～20 min内，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止
C．在黑暗20～30 min内，暗反应继续进行导致了叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化
D．在光暗交替处理30 min内，光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大
B [图中ATP和ADP含量变化曲线显示，在开始光照的0～5 min内，ATP含量迅速上升，而ADP迅速下降，依据二者之间的转化关系可知，叶绿体中发生了ADP＋Pi→ATP的转化过程，A正确；在有光照的条件下，叶绿体内将持续进行光合作用的光反应和暗反应过程，叶绿体类囊体的薄膜捕获光能后利用ADP和Pi为原料持续合成ATP，合成的ATP也会持续供给暗反应中三碳化合物(C3)的还原过程，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的持续转化已维持在一定的速率下，而叶绿体中的ATP与ADP转化持续进行，并未停止，B错误；在黑暗20～30 min内，叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化，C正确；曲线显示在光暗交替处理30 min内，ATP与ADP含量变化较大，这说明光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。]
11．(2022·河北衡水中学检测)研究发现，绿色植物中RuBP羧化酶具有双重活性，催化如图甲所示的两个方向的反应，反应的相对速度取决于O2和CO2的相对浓度。淀粉和蔗糖是光合作用的两个主要末端产物。淀粉和蔗糖生物合成的两条途径会竞争共同底物磷酸丙糖(如图乙)。磷酸转运器将1分子磷酸丙糖运出叶绿体的同时，将1分子Pi运回叶绿体，这是调控磷酸丙糖运输的关键结构。分析回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲所示的RuBP羧化酶参与图乙中的______过程，它的作用原理是
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)在RuBP羧化酶催化下，C5与O2反应形成的C2进入线粒体放出CO2，称之为光呼吸。据图推断，O2与CO2比值________(填“高”或“低”)时，利于光呼吸而不利于光合作用，理由是____________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
请据此提出两条提高大棚蔬菜生产量的具体措施：_______和_______。
(3)分析图乙可知，在农业生产上采取适量施加磷肥的措施，有利于提高水果的甜度，理由是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)图甲CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，对应图乙光合作用的暗反应阶段；其原理是一种不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖的循环反应。(2)据图分析：在高O2浓度下，叶绿体中RuBP羧化酶催化O2与五碳化合物(C5)结合生成C2，C2进入线粒体参与有氧呼吸放出CO2；故当O2与CO2比值高时，有利于光呼吸而不利于光合作用。据此推测，CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是高浓度CO2可减少RuBP羧化酶与O2结合，减少光呼吸；此外也可适当降低O2浓度以提高光合作用。(3)据图可知，适当施加磷肥，白天，磷酸丙糖通过光合作用促进了淀粉的形成；晚上，光合作用停止，磷酸转运器将1分子磷酸丙糖运出叶绿体的同时，将1分子Pi运回叶绿体，有利于蔗糖的生成和积累，因此适当增加磷肥可使水果甜度提高。
[答案] (1)暗反应 不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖 (2)高 高氧气浓度下在叶绿体中在Rubisc催化氧气与五碳化合物(C5)结合生成C2，C2进入线粒体参与有氧呼吸放出CO2 提高CO2浓度 适当降低O2浓度 (3)白天，磷酸丙糖通过光合作用促进了淀粉的形成；夜间，将Pi运回叶绿体，有利于蔗糖的生成和积累
12．(2022·郑州模拟)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(即[H])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，光合作用中物质的变化是将二氧化碳和水转化成有机物，能量的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，故应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，其结构为磷脂双分子层组成基本支架，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[H]，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
(教师用书独具)
1．(2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习)下表是与光合作用相关的实验探究，下列叙述错误的是( )
A．第1组实验除了能证明产生氧气的场所是叶绿体，还能证明氧气的产生需要光照
B．第2组实验证明了光合作用产生的O2中的O全部来自H2O
C．第3组实验C3晚于C5出现放射性
D．第4组实验若加入无水乙醇过多，可导致色素带颜色变浅
C [第1组实验感光部位在叶绿体，好氧细菌集中分布在感光部位，能证明产生氧气的场所是叶绿体，还能证明氧气的产生需要光照，A正确；第2组实验利用同位素标记法，根据O2的标记情况，证明了光合作用产生的O2中的O全部来自H2O，B正确；第3组实验14CO2和C5反应，产生14C3，C错误；第4组实验若加入无水乙醇过多，可导致色素过度溶解，从而导致色素带颜色变浅，D正确。]
2．(2022·四川遂宁三诊)小麦和玉米是我国主要的粮食作物，为探究缺水对其产生的影响，将小麦和玉米的叶从植株上切下后，立即分别放在一定高温、光照和二氧化碳充足的容器内(保持生活状态)，并测定叶在水分亏缺的情况下，相对光合作用强度的变化，结果如下图所示。分析回答下列问题：
(1)水分在植物光合作用过程中的作用有_____________(答两点即可)。
(2)从图示可知，缺水对________的光合作用影响较大，导致其光合作用大幅下降的主要原因是__________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)研究发现玉米进行光合作用合成淀粉的部位是维管束鞘细胞，叶肉细胞不能合成淀粉的原因是缺少与暗反应有关的三羧酸酶系。为了证明该结论，某同学设计了甲、乙两组实验，甲组加入了玉米叶肉细胞叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液，乙组加入玉米叶肉细胞________________________
__________________________________________________________，两组均通入一定量的CO2、在适宜条件下保温一段时间后，再加入________，观察颜色的变化。预期实验结果为____________。
[解析] (1)自由水在生物体内的作用：①细胞内的良好溶剂；②参与生化反应；③提供液体环境；④运送营养物质和代谢废物。则水在光合作用中的作用是：作为光反应的原料，被分解为氧气和[H]；参与光合作用原料和产物的运输；作为光合作用反应过程的介质，为光合作用提供液体环境。(2)分析题图可知，在水分亏缺为20%和40%时，小麦和玉米分别停止光合作用，说明缺水对小麦光合作用的影响较大。其原因是小麦所吸收的水分绝大部分用于蒸腾作用，水分亏缺对光合作用的影响不是原料水的不足(因为此时叶片的含水量是可以满足光合作用对水的需求)，而是缺水导致光合作用的另一原料二氧化碳的减少，二氧化碳主要通过气孔从外界获取，而水分亏缺会导致气孔关闭，所以水分亏缺主要是通过影响二氧化碳进入叶肉细胞而影响光合作用的。(3)根据题干信息“研究发现玉米进行光合作用合成淀粉的部位是维管束鞘细胞，叶肉细胞不能合成淀粉的原因是缺少与暗反应有关的三羧酸酶系”，为证明该结论，可以推知这个验证实验的自变量为有无三羧酸酶系，其他无关变量应该相同且适宜，所以甲组加入玉米叶肉细胞叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液，则乙组应该加入玉米叶肉细胞叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液和三羧酸酶系；要检测是否有淀粉生成，加入的试剂为碘液；根据题干信息，可以预测实验结果为：甲组无三羧酸酶系，不能合成淀粉，不变蓝，乙组加了三羧酸酶系，能合成淀粉，变蓝。
[答案] (1)光反应的原料，参与光合作用原料和产物的运输，光合作用反应过程的介质 (2)小麦 缺水气孔关闭，导致细胞固定二氧化碳减少，光合作用强度降低 (3)叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液和三羧酸酶系 碘液 甲组不变蓝，乙组变蓝培养液
组别
光照时间/min
现象(气泡排出情况和与碘反应后叶片的颜色)
对照
1
0
气泡排出的速率较快，叶片呈黄白色
自来水
2
30
气泡排出的速率慢，叶片呈黄白色
3
60
气泡排出的速率慢，叶片呈浅蓝色
NaHCO3缓冲液
4
30
气泡排出的速率较快，叶片呈浅蓝色
5
60
气泡排出的速率较快，叶片呈蓝色
组别
实验材料
实验试剂或处理方法
实验记录
1
水绵和好氧细菌
在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵
观察细菌分布的部位
2
某种植物
给两种植物分别提供Heq \\al(18,2)O、CO2和H2O、C18O2
测定O2的相对分子质量
3
小球藻
提供适宜的光照和14CO2
追踪检测放射性14C的去向
4
菠菜叶
无水乙醇、层析液等
色素带的宽度、位置与颜色
1．(2022·河南郑州期末)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是( )
A．绿叶中色素提取的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
B．加入适量的无水碳酸钠可以除去体积分数为95%的乙醇中的水分
C．为防止色素分子被破坏，可在研磨绿叶前加入少量二氧化硅
D．正常情况下，色素分离后滤纸条上色素带最宽的色素颜色为黄绿色
B [绿叶中色素提取的原理是色素能溶解在无水乙醇中，绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；加入适量的无水碳酸钠可以除去体积分数为95%的乙醇中的水分，获得无水乙醇用于提取绿叶中的色素，B正确；二氧化硅的作用是使研磨更充分，碳酸钙的作用是防止色素分子被破坏，C错误；正常情况下，色素分离后滤纸条上色素带最宽的色素是叶绿素a，其颜色为蓝绿色，D错误。]
2．(2022·辽宁朝阳期末)某学习小组在进行“绿叶中色素的提取和分离实验”时使用了隔夜的菠菜叶，在规范操作后，提取的色素在滤纸条上的带宽与使用新鲜菠菜叶的学习小组相比有一定的差别，相应的实验结果如图所示。下列有关分析正确的是( )
A．该实验方法也适用于植物液泡中色素的提取和分离
B．分离色素时不能让无水乙醇触及滤纸条上的滤液细线
C．滤纸条上色素②呈现蓝绿色，色素④距离滤液细线最远
D．实验说明，叶绿素a和叶绿素b的分子结构不稳定，容易分解
D [叶绿体中的光合色素能够溶解在有机溶剂中，但不能被水溶解，植物液泡中的色素是水溶性色素，因此该实验方法不适用于植物液泡中色素的提取和分离，A错误；分离色素时不能让层析液触及滤纸条上的滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，导致滤纸条上得不到色素带或色素带很窄，B错误；滤纸条上色素②是叶绿素b，叶绿素b呈现黄绿色，色素④是胡萝卜素，胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸上扩散得最快，因而距离滤液细线最远，C错误；题图显示：隔夜菠菜组的①所示的叶绿素a和②所示的叶绿素b这两条色素带的宽度明显比新鲜菠菜组的窄，说明叶绿素a和叶绿素b的分子结构不稳定，容易分解，D正确。]
3．(2022·广东执信中学期末)下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是( )
A．叶绿体类囊体的薄膜上含有光合作用所需的各种色素
B．细胞中没有叶绿体就不能进行光合作用
C．叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖类经有氧呼吸产生的
D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物
A [叶绿体是具有双层膜结构的细胞器，在叶绿体内膜内有类囊体的薄膜，分布有色素；叶绿体是光合作用的场所，光反应发生在类囊体的薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。叶绿体是光合作用的场所，光合作用所需的各种色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上，A正确；细胞中没有叶绿体也可能进行光合作用，如蓝藻含有叶绿素和藻蓝素，可进行光合作用，B错误；光照下，叶绿体中的色素分子吸收的光能，其用途之一是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP，C错误；光合作用强烈时，在暗反应过程中，在有关酶的催化下，1个CO2分子与1个五碳化合物结合生成两分子的三碳化合物，D错误。]
4．(2022·宁夏银川二中高三阶段练习)下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，错误的是( )
A．光合作用和化能合成作用利用的能量来源不同
B．硝化细菌是异养需氧型生物，能将NH3氧化成HNO3
C．光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗
D．化能合成作用可以利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物
B [光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化释放的化学能，因此光合作用和化能合成作用利用的能量来源不同，A正确；硝化细菌是自养需氧型生物，B错误；光合作用光反应过程中可产生[H]，暗反应过程中有[H]的消耗，C正确；由分析可知，化能合成作用可以利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物，D正确。]
5．(2022·湖南衡阳三模)为探究光照和CO2对光合作用的影响，某实验小组将生理状况相同的黑藻置于不同的培养液中，给予不同的光照时间后，测定黑藻产生气泡的速率，以及实验后各组脱色后的叶片与碘反应后叶片的颜色，实验结果如下表所示。下列分析正确的是( )
A．实验前要将黑藻置于黑暗环境中处理以消耗其自身的淀粉
B．自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉，说明黑藻没有进行光合作用
C．该实验的自变量是培养液类型和光照时间，排出的气体都是CO2
D．第5组叶片的颜色比第4组的深，说明第5组的光合速率比第4组的快
A [进行题述实验前要将黑藻置于黑暗环境中，目的是消耗其自身的淀粉，排除细胞中原有淀粉的影响，A正确；自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉的原因可能是产生的量少，或产生的淀粉被细胞呼吸消耗，不能说明没有进行光合作用，B错误；该实验排出的气体是O2，C错误；第5组叶片的颜色比第4组的深，原因是第5组的光合作用时间长，光合作用产生的淀粉较多，不能说明光合速率快，D错误。]
6．(2022·山东济南模拟)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是( )
A．甲为叶绿体，乙为细胞质基质
B．a、b、c依次为O2、NADPH、ADP
C．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加
D．该过程合成的ATP大部分运出叶绿体外，用于绿色植物的各项生命活动
C [据图分析，甲为叶绿体类囊体的薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解产生的O2，b为NADP＋、e－和H＋合成的NADPH，c为ATP水解产生的ADP和Pi，B错误；外界CO2含量升高，暗反应速率加快，光反应速率也加快，O2的释放速率加快，C正确；光合作用过程合成的ATP用于叶绿体自身消耗，D错误。]
7．(2022·山东青岛模拟)如图代表菠菜叶肉细胞中发生的某化学反应的过程图，其中C3代表一种含有三个碳原子的有机物，X表示该反应的产物(反应产物可能不止一种)。下列有关叙述错误的是( )
C3＋[H]eq \(―――→,\s\UP17(酶))X
A．若该过程不需要消耗ATP，则该过程可能发生在细胞质基质中
B．若该过程不需要消耗ATP，则该过程的产物X可能为酒精和CO2
C．若该过程需要消耗ATP，则该过程中消耗的[H]实质上是NADH
D．若该过程需要消耗ATP，则该过程中产物X可能是C5和(CH2O)
C [由过程图可知，该反应能表示无氧呼吸的第二阶段，也能表示光合作用过程中C3的还原阶段，若该反应表示无氧呼吸第二阶段，则不消耗ATP，发生场所是细胞质基质，A正确；若该过程不消耗ATP，则为无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中，产物可能是酒精和CO2，B正确；若该过程消耗ATP，则表示光合作用的暗反应中C3的还原阶段，该过程所消耗的[H]实质上是NADPH，C错误；暗反应阶段C3还原的产物是C5和(CH2O)，D正确。]
8．(2022·河南洛阳三模)叶绿体中GAP脱氢酶(简称G酶)是光合作用暗反应中唯一能利用NADPH还原C3的酶。
(1)在适宜条件下，将通过差速离心法获得的叶绿体双层膜破裂后再照光，________(填“有”或“没有”)NADPH的形成。
(2)构建体外测定叶绿体中G酶活性的反应体系中，在适宜的温度条件下，提供光反应产物、C3、G酶、缓冲物质等，下列能反映G酶活性的有________________(填序号)。
①单位时间内ATP的生成速率 ②单位时间内NADPH的氧化速率 ③单位时间内C3的还原速率 ④单位时间内CO2的固定速率
(3)某学习小组利用(2)中构建的体外反应体系，为探究光照对叶绿体中G酶活性的影响，将该体系先在暗处放置24 h，后给予光照20 min，再黑暗处理20 min，测定反应体系中G酶活性。两次黑暗处理的目的是：
第一次：______________________________________________，
第二次：______________________________________________。
(4)学习小组发现光照条件下叶绿体中G酶活性较高，黑暗条件下G酶活性较低。据此提出一项提高大棚栽培作物产量的合理措施：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)NADPH产生的场所是叶绿体的类囊体的薄膜，破坏叶绿体的双层膜依旧可以进行光反应产生NADPH。(2)由于G酶催化C3的还原，因此能表示G酶活性的有②单位时间内NADPH的氧化速率、③单位时间内C3的还原速率，①是在光反应过程中进行的，所以ATP的生成速率不能用来表示G酶的活性，④CO2的固定不是G酶催化的。(3)由于叶绿体之前存在合成的NADPH，会影响实验结果，所以第一次暗处理是为了消耗叶绿体中原有的NADPH，并积累C3；第二次暗处理是为了与光照条件形成对照实验。(4)光照条件下，叶绿体中G酶活性较高，而G酶是光合作用暗反应中唯一能利用NADPH还原C3的酶，所以适当延长光照能够利用更多的NADPH，将更多的C3还原成有机物，从而提高产量。
[答案] (1)有 (2)②③ (3)消耗叶绿体中原有的NADPH，并积累充足的C3 与光照条件形成对照 (4)适当延长光照时间
9．(2022·云南昆明模拟)为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP，对实验条件和结论分析正确的是( )
A．黑暗中进行，结果表明：H＋能通过自由扩散进入类囊体
B．光照下进行，结果支持：合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C．黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动ATP的合成
D．光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中C3的还原
C [在光照条件下，类囊体薄膜上的色素吸收光能，能将光能转化成ATP中的化学能，干扰实验结果，故应在黑暗中进行；根据题干中“类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP”，说明ATP的合成与H＋浓度梯度有关，类囊体内外产生H＋浓度差，从而推动ATP的合成，C正确，A、B、D错误。]
10．(2022·福建福州模拟)为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响，某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是( )
A．在光照0～5 min内，叶绿体中发生了ADP＋Pi→ATP的转化过程
B．在光照5～20 min内，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止
C．在黑暗20～30 min内，暗反应继续进行导致了叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化
D．在光暗交替处理30 min内，光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大
B [图中ATP和ADP含量变化曲线显示，在开始光照的0～5 min内，ATP含量迅速上升，而ADP迅速下降，依据二者之间的转化关系可知，叶绿体中发生了ADP＋Pi→ATP的转化过程，A正确；在有光照的条件下，叶绿体内将持续进行光合作用的光反应和暗反应过程，叶绿体类囊体的薄膜捕获光能后利用ADP和Pi为原料持续合成ATP，合成的ATP也会持续供给暗反应中三碳化合物(C3)的还原过程，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的持续转化已维持在一定的速率下，而叶绿体中的ATP与ADP转化持续进行，并未停止，B错误；在黑暗20～30 min内，叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化，C正确；曲线显示在光暗交替处理30 min内，ATP与ADP含量变化较大，这说明光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。]
11．(2022·河北衡水中学检测)研究发现，绿色植物中RuBP羧化酶具有双重活性，催化如图甲所示的两个方向的反应，反应的相对速度取决于O2和CO2的相对浓度。淀粉和蔗糖是光合作用的两个主要末端产物。淀粉和蔗糖生物合成的两条途径会竞争共同底物磷酸丙糖(如图乙)。磷酸转运器将1分子磷酸丙糖运出叶绿体的同时，将1分子Pi运回叶绿体，这是调控磷酸丙糖运输的关键结构。分析回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲所示的RuBP羧化酶参与图乙中的______过程，它的作用原理是
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)在RuBP羧化酶催化下，C5与O2反应形成的C2进入线粒体放出CO2，称之为光呼吸。据图推断，O2与CO2比值________(填“高”或“低”)时，利于光呼吸而不利于光合作用，理由是____________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
请据此提出两条提高大棚蔬菜生产量的具体措施：_______和_______。
(3)分析图乙可知，在农业生产上采取适量施加磷肥的措施，有利于提高水果的甜度，理由是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)图甲CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，对应图乙光合作用的暗反应阶段；其原理是一种不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖的循环反应。(2)据图分析：在高O2浓度下，叶绿体中RuBP羧化酶催化O2与五碳化合物(C5)结合生成C2，C2进入线粒体参与有氧呼吸放出CO2；故当O2与CO2比值高时，有利于光呼吸而不利于光合作用。据此推测，CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是高浓度CO2可减少RuBP羧化酶与O2结合，减少光呼吸；此外也可适当降低O2浓度以提高光合作用。(3)据图可知，适当施加磷肥，白天，磷酸丙糖通过光合作用促进了淀粉的形成；晚上，光合作用停止，磷酸转运器将1分子磷酸丙糖运出叶绿体的同时，将1分子Pi运回叶绿体，有利于蔗糖的生成和积累，因此适当增加磷肥可使水果甜度提高。
[答案] (1)暗反应 不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖 (2)高 高氧气浓度下在叶绿体中在Rubisc催化氧气与五碳化合物(C5)结合生成C2，C2进入线粒体参与有氧呼吸放出CO2 提高CO2浓度 适当降低O2浓度 (3)白天，磷酸丙糖通过光合作用促进了淀粉的形成；夜间，将Pi运回叶绿体，有利于蔗糖的生成和积累
12．(2022·郑州模拟)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(即[H])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，光合作用中物质的变化是将二氧化碳和水转化成有机物，能量的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，故应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，其结构为磷脂双分子层组成基本支架，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[H]，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
(教师用书独具)
1．(2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习)下表是与光合作用相关的实验探究，下列叙述错误的是( )
A．第1组实验除了能证明产生氧气的场所是叶绿体，还能证明氧气的产生需要光照
B．第2组实验证明了光合作用产生的O2中的O全部来自H2O
C．第3组实验C3晚于C5出现放射性
D．第4组实验若加入无水乙醇过多，可导致色素带颜色变浅
C [第1组实验感光部位在叶绿体，好氧细菌集中分布在感光部位，能证明产生氧气的场所是叶绿体，还能证明氧气的产生需要光照，A正确；第2组实验利用同位素标记法，根据O2的标记情况，证明了光合作用产生的O2中的O全部来自H2O，B正确；第3组实验14CO2和C5反应，产生14C3，C错误；第4组实验若加入无水乙醇过多，可导致色素过度溶解，从而导致色素带颜色变浅，D正确。]
2．(2022·四川遂宁三诊)小麦和玉米是我国主要的粮食作物，为探究缺水对其产生的影响，将小麦和玉米的叶从植株上切下后，立即分别放在一定高温、光照和二氧化碳充足的容器内(保持生活状态)，并测定叶在水分亏缺的情况下，相对光合作用强度的变化，结果如下图所示。分析回答下列问题：
(1)水分在植物光合作用过程中的作用有_____________(答两点即可)。
(2)从图示可知，缺水对________的光合作用影响较大，导致其光合作用大幅下降的主要原因是__________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)研究发现玉米进行光合作用合成淀粉的部位是维管束鞘细胞，叶肉细胞不能合成淀粉的原因是缺少与暗反应有关的三羧酸酶系。为了证明该结论，某同学设计了甲、乙两组实验，甲组加入了玉米叶肉细胞叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液，乙组加入玉米叶肉细胞________________________
__________________________________________________________，两组均通入一定量的CO2、在适宜条件下保温一段时间后，再加入________，观察颜色的变化。预期实验结果为____________。
[解析] (1)自由水在生物体内的作用：①细胞内的良好溶剂；②参与生化反应；③提供液体环境；④运送营养物质和代谢废物。则水在光合作用中的作用是：作为光反应的原料，被分解为氧气和[H]；参与光合作用原料和产物的运输；作为光合作用反应过程的介质，为光合作用提供液体环境。(2)分析题图可知，在水分亏缺为20%和40%时，小麦和玉米分别停止光合作用，说明缺水对小麦光合作用的影响较大。其原因是小麦所吸收的水分绝大部分用于蒸腾作用，水分亏缺对光合作用的影响不是原料水的不足(因为此时叶片的含水量是可以满足光合作用对水的需求)，而是缺水导致光合作用的另一原料二氧化碳的减少，二氧化碳主要通过气孔从外界获取，而水分亏缺会导致气孔关闭，所以水分亏缺主要是通过影响二氧化碳进入叶肉细胞而影响光合作用的。(3)根据题干信息“研究发现玉米进行光合作用合成淀粉的部位是维管束鞘细胞，叶肉细胞不能合成淀粉的原因是缺少与暗反应有关的三羧酸酶系”，为证明该结论，可以推知这个验证实验的自变量为有无三羧酸酶系，其他无关变量应该相同且适宜，所以甲组加入玉米叶肉细胞叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液，则乙组应该加入玉米叶肉细胞叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液和三羧酸酶系；要检测是否有淀粉生成，加入的试剂为碘液；根据题干信息，可以预测实验结果为：甲组无三羧酸酶系，不能合成淀粉，不变蓝，乙组加了三羧酸酶系，能合成淀粉，变蓝。
[答案] (1)光反应的原料，参与光合作用原料和产物的运输，光合作用反应过程的介质 (2)小麦 缺水气孔关闭，导致细胞固定二氧化碳减少，光合作用强度降低 (3)叶绿体基质提取液、一定浓度的ATP、[H]溶液和三羧酸酶系 碘液 甲组不变蓝，乙组变蓝培养液
组别
光照时间/min
现象(气泡排出情况和与碘反应后叶片的颜色)
对照
1
0
气泡排出的速率较快，叶片呈黄白色
自来水
2
30
气泡排出的速率慢，叶片呈黄白色
3
60
气泡排出的速率慢，叶片呈浅蓝色
NaHCO3缓冲液
4
30
气泡排出的速率较快，叶片呈浅蓝色
5
60
气泡排出的速率较快，叶片呈蓝色
组别
实验材料
实验试剂或处理方法
实验记录
1
水绵和好氧细菌
在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵
观察细菌分布的部位
2
某种植物
给两种植物分别提供Heq \\al(18,2)O、CO2和H2O、C18O2
测定O2的相对分子质量
3
小球藻
提供适宜的光照和14CO2
追踪检测放射性14C的去向
4
菠菜叶
无水乙醇、层析液等
色素带的宽度、位置与颜色
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