高中人教版 (2019)二 光合作用的原理和应用第2课时综合训练题

第2课时　光合作用的原理

知识点一　探索光合作用原理的部分实验

1．下列关于光合作用的探究历程的叙述，不正确的是(　　)

A．美国科学家卡尔文用荧光标记法探明了CO2中的碳如何转移到有机物中

B．恩格尔曼以需氧细菌和水绵为实验材料进行实验，得出氧气是由叶绿体释放出来的结论

C．美国科学家阿尔农发现，光照下叶绿体可合成ATP且与水的光解相伴随

D．希尔反应指离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应

答案　A

解析　卡尔文用同位素示踪法探明了CO2中的碳如何转移到有机物中，A错误。

2．鲁宾和卡门用HO和CO2作为原料进行光合作用实验，下列符合实验结果的是(　　)

A．释放的氧气全是O2

B．释放的氧气一部分是O2，一部分是18O2

C．释放的氧气全是18O2

D．释放的氧气大部分是O2，少部分是18O2

答案　C

解析　鲁宾和卡门用HO和CO2作为原料进行光合作用实验，其目的是探究光合作用释放出的O2的来源，通过放射性检测，光合作用产生的氧气全部是18O2。

3．2,6­二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6­二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明(　　)

A．光合作用在类囊体上进行

B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2

C．光反应能产生还原剂和O2

D．光合作用与叶绿体基质无关

答案　C

解析　由于“类囊体置于2,6­二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有氧气释放”本实验可以证明光反应能产生还原剂和O2，C正确。

知识点二　光合作用的原理

4．光合作用的实质是(　　)

A．把CO2转换成ATP

B．产生化学能储存在有机物中

C．把光能转变成化学能，储存在ATP中

D．把无机物转化成有机物，把光能转变成化学能

答案　D

解析　光合作用过程中，利用色素和酶将CO2和水转变为(CH2O)，把光能转变为化学能储存在有机物中，D正确。

5．在光合作用过程中，光能最初用于(　　)

A．CO2的固定   B．C3的还原

C．将水分解为O2和H＋   D．将淀粉分解为葡萄糖

答案　C

解析　光能被转化成ATP中活跃的化学能，同时分解水产生H＋和O2。

6．科学家用含14C的二氧化碳追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是(　　)

A．二氧化碳→叶绿素→ADP

B．二氧化碳→叶绿体→ATP

C．二氧化碳→乙醇→糖类

D．二氧化碳→三碳化合物→糖类

答案　D

解析　在光合作用暗反应中，二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物后，经过三碳化合物的还原生成有机物(糖类)，D正确。

7．光合作用过程中，能量传递的途径是(　　)

A．光能→叶绿体色素→水中的化学能

B．光能→葡萄糖→ATP中活跃的化学能

C．光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

D．光能→葡萄糖→淀粉中的化学能

答案　C

解析　光反应的能量变化是光能转变为ATP中和NADPH中化学能，暗反应中能量变化是ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能，C正确。

8．下图表示光合作用过程，其中Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的两个阶段，a、b、c表示相关物质，下列说法错误的是(　　)

A．阶段Ⅰ表示光反应阶段，阶段Ⅱ表示暗反应阶段

B．物质a表示NADPH，物质c表示NADP＋，其中作为还原剂的为物质a

C．阶段Ⅰ和Ⅱ都需要酶的参与

D．物质b为ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生

答案　D

解析　由图可知：Ⅰ为光反应阶段，Ⅱ为暗反应阶段，a为NADPH，b为ADP，c为NADP＋，A正确；作为还原剂的是a(NADPH)，B正确；光反应阶段和暗反应阶段都需要酶的催化，C正确；ADP在叶绿体基质中产生，在叶绿体类囊体薄膜上消耗，D错误。

9．下列有关光合作用的叙述，正确的是(　　)

A．绿色植物所有细胞都能进行光合作用

B．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行

C．光反应为暗反应提供NADPH和ATP

D．光反应和暗反应都发生在类囊体薄膜上

答案　C

解析　绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用，A错误；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应不需要光，但需要光反应提供的物质和能量，B错误；暗反应发生在叶绿体基质，D错误。

10．下列关于光合作用中光反应的叙述，错误的是(　　)

A．光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行

B．光反应的产物之一氧以氧分子的形式释放

C．光反应产生的H＋和NADP＋结合形成NADPH

D．NADPH作为还原剂参与暗反应，本身不具有能量

答案　D

解析　NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。

11．下图是用小球藻进行光合作用实验的示意图。图中A和B物质相对分子质量之比是(　　)

A．1∶2  B．8∶9  C．2∶1  D．9∶8

答案　B

解析　根据光反应的过程可知，氧气中的氧来源于水中的氧，所以A物质是16O2，B物质是18O2，图中A物质和B物质的相对分子质量之比为8∶9，B正确。

12．在实验室中，如果要测定藻类植物是否能完成光反应，最好是检验(　　)

A．葡萄糖的合成  B．二氧化碳的消耗

C．叶绿体的含量  D．氧气的释放

答案　D

解析　光合作用的光反应产生了氧气，而二氧化碳的消耗和葡萄糖的产生在光合作用的暗反应阶段。

13．下图1表示光合作用部分过程的图解；图2表示改变光照后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。据图回答下面的问题：

(1)图1中c表示的物质是________，在光反应中产生，其作用主要是____________________。

(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自________。①②代表的反应过程分别是________、________。

(3)图2中曲线a表示的化合物是________。曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是________________________________________。

答案　(1)NADPH　为C3还原提供还原剂和能量

(2)太阳能　CO2的固定　C3的还原

(3)C3　C5　短时间内C5与CO2结合形成C3速率不变，而C3的还原减弱

解析　(1)光反应为暗反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定c是NADPH，其作用主要是用于C3的还原并提供部分能量。

(2)光反应中，光能转换为ATP和NADPH中的化学能，因此ATP形成所需的能量最终来自太阳能。图1中①代表CO2的固定，②代表C3的还原。

(3)光照停止后，光反应停止，NADPH和ATP含量下降，C3的还原减弱，而短时间内CO2的固定速率不变，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即曲线a表示C3，曲线b表示C5。

14．下列表示光合作用图解，请据图回答问题：

(1)请填写字母所代表的物质

a．________　b．________　c．________

d．________　e．________　f．________

g．________　h．________　i．________

j．________

(2)由“c”经暗反应形成“d”可以分成________和________两个阶段。

(3)如果用同位素标记3H参与光合作用的水，并追踪3H，它最可能的途径是(用图中字母表示)________。如果用含14C的CO2追踪光合作用过程中碳原子的转移途径，则14C首先出现在________。

(4)j形成d需要______________提供的能量，________作还原剂且需________参与。

(5)叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP在叶绿体内的移动方向为________________；如果将此植物由光照充足的条件下移至阴暗处，则在叶绿体中的NADPH含量将________。

答案　(1)H2O　O2　CO2　(CH2O)　NADPH　ATP　ADP　NADP＋　C5　C3

(2)CO2的固定　C3的还原

(3)a→e→d　C3(j)

(4)ATP(f)和NADPH(e)　NADPH(e)　多种酶

(5)叶绿体基质到类囊体薄膜　下降

解析　(5)将植物由光照充足的条件移至阴暗处，光照强度降低，光反应减弱，则光反应产生的ATP和NADPH减少，而短时间内暗反应阶段消耗的NADPH不变，所以叶绿体中的NADPH含量下降。

15．1937年植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：

(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是____________，这些氢在暗反应的________过程中被消耗。

(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是____________________，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是____________。

(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是____________，B和D试管的目的是为了说明DCPIP____________________。

(4)实验结束后A组试管中叶绿体________(填“有”或“没有”)(CH2O)的产生，主要原因是______________________________________________。

答案　(1)类囊体薄膜　C3的还原

(2)避免叶绿体吸水涨破　有气泡产生

(3)需要光照　在光照和黑暗条件下自身不会变色

(4)没有　氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应或密闭环境中没有CO2

解析　(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿体产生的氢在暗反应中用于C3的还原过程。

(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化外，实验过程中还能观察到有气泡(即O2)产生。

(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要光照，B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。

(4)实验中A组的氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应或密闭环境中没有二氧化碳，暗反应不能正常进行，所以实验结束后A组试管中叶绿体没有(CH2O)的产生。

　易错题型　混淆条件突变后光合作用相关的物质变化规律

16．离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应和突然增强光照，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化分别是(　　)

A．C3化合物增多、C5化合物减少，C3化合物增多、C5化合物减少

B．C3化合物减少、C5化合物增多，C3化合物减少、C5化合物增多

C．C3化合物增多、C5化合物增多，C3化合物减少、C5化合物减少

D．C3化合物减少、C5化合物减少，C3化合物增多、C5化合物增多

答案　B

解析　突然中断CO2气体的供应，CO2与C5结合受阻，C5消耗减少，C3生成量减少，但C3还原还在继续，因此C3化合物减少、C5化合物增多；突然增强光照，NADPH和ATP生成增加，使C3还原增多，但生成量不变，因此C3化合物减少、C5化合物增多，B正确。

易错提醒　环境条件骤变与C3、C5及ATP等物质的含量变化

(1)“过程法”分析C3和C5的含量变化

①建立模型

②需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。

如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化：

如光照正常、CO2供应停止时C3、C5的含量变化：

(2)“模型法”表示C3、C5、NADPH和ATP的含量变化