光合作用的原理 (20分鐘70分)一、選擇題(共9小題,每小題5分,共45分)1.德國植物學(xué)家薩克斯將綠葉在暗處放置幾小時(shí),然后讓葉片一半曝光另一半遮光,過一段時(shí)間后,再用碘蒸氣處理這片葉。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是()A.在黑暗中放置的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)B.預(yù)期的結(jié)果是曝光的一半呈深藍(lán)色,遮光的一半沒有顏色變化C.在該實(shí)驗(yàn)中沒有設(shè)置對(duì)照D.該實(shí)驗(yàn)成功地證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉【解析】選C。把綠葉在暗處放置幾個(gè)小時(shí)的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì),防止葉片中原有的有機(jī)物影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,A正確;碘蒸氣處理葉片后會(huì)發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色,而遮光的一半沒有顏色變化,說明光合作用能夠產(chǎn)生淀粉,B正確;在該實(shí)驗(yàn)中遮光部分和曝光部分互為對(duì)照,C錯(cuò)誤;因淀粉遇碘變藍(lán),而實(shí)驗(yàn)初始時(shí)又通過“饑餓”處理消耗掉了原有的淀粉,故該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明光合作用的產(chǎn)物有淀粉,D正確。2.如圖所示為葉綠體中的某種結(jié)構(gòu)及其上發(fā)生的物質(zhì)和能量變化,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.圖中的表示水分子B.與光合作用有關(guān)的色素都分布在結(jié)構(gòu)上C.光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能D.NADPH、O2和ATP都能用于暗反應(yīng)【解析】選D。圖中的結(jié)構(gòu)表示基粒,由類囊體組成,表示水分子,A正確;與光合作用有關(guān)的色素都分布在結(jié)構(gòu)類囊體薄膜上,B正確;該膜上發(fā)生的是光反應(yīng),可以將光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能,C正確;NADPH和ATP都能用于暗反應(yīng),O2用于有氧呼吸的第三階段,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于光合作用的敘述,正確的是()A.光合作用的兩個(gè)階段均有NADPH和ATP產(chǎn)生B.光合作用產(chǎn)生的O2來自CO2中的氧C.光合作用中固定CO2的是一種五碳化合物D.光合作用暗反應(yīng)必須在暗處進(jìn)行【解析】選C。光合作用的暗反應(yīng)階段消耗NADPH和ATP,不產(chǎn)生NADPH和ATP,A錯(cuò)誤;光合作用產(chǎn)生的O2來自H2O中的氧,B錯(cuò)誤;光合作用固定CO2的是一種五碳化合物,C正確;光合作用暗反應(yīng)對(duì)光沒有要求,不一定在暗處進(jìn)行,D錯(cuò)誤。3.在水稻葉肉細(xì)胞中,下列代謝產(chǎn)物:丙酮酸、二氧化碳、糖類產(chǎn)生的位置分別是()A.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)、線粒體基質(zhì)B.線粒體基質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)C.葉綠體基質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)D.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)【解析】選D。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)可以進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段,反應(yīng)式:C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4H+少量能量,故生成丙酮酸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);線粒體基質(zhì)進(jìn)行有氧呼吸的第二階段:丙酮酸進(jìn)入線粒體的基質(zhì)中,2分子丙酮酸和6個(gè)水分子中的氫全部脫下,共脫下20個(gè)H,丙酮酸被氧化分解成二氧化碳,故二氧化碳的生成場所是線粒體基質(zhì);葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行光合作用的暗反應(yīng)階段,物質(zhì)變化為:CO2+C52C3,C3(CH2O)+C5,產(chǎn)生糖類等有機(jī)物,故糖類的生成場所是葉綠體基質(zhì)。綜上分析,D正確,A、B、C錯(cuò)誤。4.植物葉片中所含RuBP羧化酶大約占總?cè)~綠體中蛋白質(zhì)的一半,其功能是催化C5+CO2C3,下列有關(guān)分析正確的是()A.上述反應(yīng)必須在無光條件下進(jìn)行B.RuBP羧化酶能為上述反應(yīng)提供能量C.上述反應(yīng)所需CO2部分來自空氣D.RuBP羧化酶分布在類囊體薄膜上【解析】選C。C5+CO2C3是暗反應(yīng)中二氧化碳的固定過程,該過程可以在有光條件下進(jìn)行,A項(xiàng)錯(cuò)誤;RuBP羧化酶的作用是催化反應(yīng),而不是提供能量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;暗反應(yīng)中所需CO2部分來自空氣,部分來自呼吸作用,C項(xiàng)正確;RuBP羧化酶分布在葉綠體基質(zhì)中,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.如圖表示發(fā)生在葉綠體中的相關(guān)代謝過程,其中表示相關(guān)過程,A、B表示兩種氣體物質(zhì),下列說法錯(cuò)誤的是()A.過程表示光反應(yīng),過程的場所是葉綠體基質(zhì)B.物質(zhì)A表示O2,物質(zhì)B表示CO2C.過程能將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能D.過程的兩個(gè)階段都需要消耗過程產(chǎn)生的NADPH和ATP【解析】選D。由題圖可知,過程分別表示光反應(yīng)和暗反應(yīng),反應(yīng)場所分別是葉綠體的類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)。物質(zhì)A、B分別表示O2和CO2。光反應(yīng)能將光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中,暗反應(yīng)能將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在葡萄糖中。過程包括CO2的固定和C3的還原兩個(gè)階段,其中CO2的固定不需要消耗過程產(chǎn)生的NADPH和ATP。6.根據(jù)下面光合作用圖解,判斷下列說法正確的是()A.過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中B.過程發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上C.圖示依次為NADPH、ATP、CO2、(CH2O)D.不僅用于還原C3,還可促進(jìn)與C5的結(jié)合【解析】選C。根據(jù)光合作用的過程判斷分別表示NADPH、ATP、CO2、(CH2O)、光反應(yīng)、暗反應(yīng)。光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上,暗反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中。C3還原過程中需要ATP,CO2固定過程中不需要ATP。7.下列有關(guān)葉綠體的描述,正確的是()A.葉肉細(xì)胞中的葉綠體在光下和黑暗中均可生成ATPB.經(jīng)黑暗處理后葉肉細(xì)胞內(nèi)淀粉等被輸出消耗,此時(shí)葉綠體內(nèi)不含糖類C.葉綠體中與光反應(yīng)有關(guān)的酶主要分布在內(nèi)膜上D.葉綠體產(chǎn)生O2和線粒體產(chǎn)生H2O均在生物膜上進(jìn)行【解析】選D。葉肉細(xì)胞中的葉綠體只有在光下才能發(fā)生光反應(yīng)生成ATP,黑暗中葉綠體不產(chǎn)生ATP,A錯(cuò)誤;葉綠體中的DNA、RNA含有脫氧核糖或者核糖,B錯(cuò)誤;在葉綠體中與光反應(yīng)有關(guān)的酶主要分布在類囊體薄膜上,C錯(cuò)誤;葉綠體產(chǎn)生O2發(fā)生在類囊體薄膜上,線粒體產(chǎn)生H2O發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,D正確。8.如圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在生物膜上的分布。下列選項(xiàng)與圖示結(jié)構(gòu)相符合的是()A.生物膜為葉綠體內(nèi)膜B.可完成光合作用的全過程C.發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換為光能化學(xué)能D.產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項(xiàng)生理活動(dòng)【解析】選C。由題圖可知,該膜結(jié)構(gòu)上可完成光能的吸收和轉(zhuǎn)化過程,即該膜結(jié)構(gòu)為葉綠體類囊體薄膜,在這里可以完成光反應(yīng)過程,能完成“光能化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化,該過程所產(chǎn)生的ATP全部用于光合作用的暗反應(yīng)過程。9.下列有關(guān)植物光合作用和有氧呼吸過程中ATP、ADP的說法,正確的是()A.一株植物在一段較長時(shí)間內(nèi),有氧呼吸產(chǎn)生的ATP多于光反應(yīng)產(chǎn)生的ATPB.植物有氧呼吸過程中產(chǎn)生大量ATP的階段既消耗水,又產(chǎn)生水C.光合作用和有氧呼吸過程中都有ATP與ADP的轉(zhuǎn)化D.光照增強(qiáng),葉綠體基質(zhì)中ADP含量升高【解析】選C。植物有氧呼吸消耗的有機(jī)物來自光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物,因此一株植物在一段較長時(shí)間內(nèi),有氧呼吸產(chǎn)生的ATP少于光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP,A錯(cuò)誤;植物有氧呼吸過程中產(chǎn)生大量ATP的階段是有氧呼吸第三階段,該階段不消耗水,但是產(chǎn)生水,B錯(cuò)誤;光合作用和有氧呼吸過程中都有ATP與ADP的轉(zhuǎn)化,C正確;光照增強(qiáng),光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP增多,則葉綠體基質(zhì)中ADP含量降低,D錯(cuò)誤。二、非選擇題(共25分)10.圖1表示光合作用部分過程的圖解,圖2表示改變光照后,與光合作用有關(guān)的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在細(xì)胞內(nèi)的變化曲線。據(jù)圖回答:(1)圖1中A表示的物質(zhì)是_,它由_產(chǎn)生,其作用主要是_。(2)圖1中ATP的合成所需的能量最終來自_。若用放射性同位素14C標(biāo)記二氧化碳,則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是_。(3)圖2中曲線a表示的化合物是_,在無光照時(shí),其含量迅速上升的原因是_。(4)曲線b表示的化合物是_,在無光照時(shí),其含量下降的原因是_?！窘馕觥?1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP,由此可確定A是NADPH,是由水在光下分解產(chǎn)生的,主要是用于C3的還原。(2)光反應(yīng)中,光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存于ATP中,14CO2的轉(zhuǎn)移途徑為14CO214C3(14CH2O)。(3)(4)題干中已說明曲線表示C3和C5的含量變化,光照停止后,光反應(yīng)停止,NADPH和ATP含量下降,C3的還原減弱直至停止,而CO2的固定仍在進(jìn)行,因此C3含量相對(duì)升高,C5含量相對(duì)下降,即a表示C3,b表示C5。答案:(1)NADPH水在光下分解用于C3的還原(2)光能(14CH2O)(3)C3CO2與C5結(jié)合形成C3,但C3不能被還原為(CH2O)和C5(4)C5C5與CO2結(jié)合形成C3,但C3不能被還原為C5 (10分鐘30分)1.(6分)2,6-二氯酚靛酚是一種藍(lán)色染料,能被還原劑還原成無色,從葉綠體中分離出類囊體,置于2,6-二氯酚靛酚溶液中,對(duì)其進(jìn)行光照,發(fā)現(xiàn)溶液變成無色,并有O2釋放。此實(shí)驗(yàn)證明()A.光合作用在類囊體上進(jìn)行B.光合作用產(chǎn)物O2中的氧元素來自CO2C.光反應(yīng)能產(chǎn)生還原劑和O2D.光合作用與葉綠體基質(zhì)無關(guān)【解析】選C。依據(jù)題中信息可判斷,光照后溶液變?yōu)闊o色,說明有還原劑產(chǎn)生;有O2釋放,說明該過程有O2產(chǎn)生。2.(6分)光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)相輔相成,下列說法正確的是()A.暗反應(yīng)不需要光照,所以在沒有光照的環(huán)境下也能持續(xù)合成(CH2O)B.光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH分別用于CO2的固定和(CH2O)的合成C.停止光照或在CO2濃度較低的情況下提高CO2濃度均可在短時(shí)間內(nèi)使C3含量增加D.光照時(shí)間相同,間隔一定時(shí)間光照比一直光照產(chǎn)生的(CH2O)少【解析】選C。暗反應(yīng)不需要光,但是必須在光反應(yīng)提供ATP和NADPH的情況下才能進(jìn)行有機(jī)物的合成,A錯(cuò)誤;光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP,全部用于C3的還原,B錯(cuò)誤;停止光照,光反應(yīng)停止,NADPH和ATP生成停止,三碳化合物的還原受阻,短時(shí)間內(nèi)其來路不變,導(dǎo)致三碳化合物的含量上升;提高CO2濃度,二氧化碳的固定加快,三碳化合物的生成增加,短時(shí)間內(nèi)其去路不變,最終導(dǎo)致三碳化合物的含量上升,C正確;在光照比較強(qiáng)的情況下,光照時(shí)間相同時(shí),間隔一定時(shí)間光照,雖然黑暗時(shí)無光照,但是光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH足以維持暗反應(yīng)進(jìn)行,使暗反應(yīng)時(shí)間延長,因此產(chǎn)生的(CH2O)比一直光照多,D錯(cuò)誤?！緦?shí)驗(yàn)探究】3.(18分)有一種萊茵衣藻能利用光能將H2O分解成NADPH和O2,NADPH可參與暗反應(yīng)。在低氧時(shí)葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高,使NADPH轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃狻Ｕ?qǐng)據(jù)此分析并回答下列問題:(1)萊茵衣藻捕獲光能的場所在葉綠體的_。(2)在自然條件下,萊茵衣藻幾乎不產(chǎn)氫氣的原因是_,因此可通過篩選高耐氧產(chǎn)氫酶以提高萊茵衣藻產(chǎn)氫氣量。(3)萊茵衣藻能產(chǎn)生一種抑制光合作用的化學(xué)物質(zhì)CCCP,CCCP可誘導(dǎo)其產(chǎn)生氫氣;已知缺硫也能抑制萊茵衣藻的光合作用。為探究缺硫?qū)θR茵衣藻產(chǎn)氫氣的影響,設(shè)置完全培養(yǎng)液A組和缺硫培養(yǎng)液B組,在特定條件下培養(yǎng)萊茵衣藻,一定時(shí)間后檢測產(chǎn)氫氣總量。結(jié)果B組A組,說明缺硫?qū)θR茵衣藻產(chǎn)氫氣有_作用。(4)為探究CCCP、缺硫兩種因素對(duì)萊茵衣藻產(chǎn)氫氣的影響及其相互關(guān)系,則在(3)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上需增設(shè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組,其培養(yǎng)液為_和_。(5)產(chǎn)氫氣會(huì)導(dǎo)致萊茵衣藻生長不良,請(qǐng)從光合作用物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析其原因:_。【解析】(1)萊茵衣藻為真核細(xì)胞,其捕獲光能的過程發(fā)生在光反應(yīng)階段,光反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體薄膜。(2)由題意知,低氧時(shí)葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高,使NADPH轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃?在自然條件下,氧氣含量較高,會(huì)抑制產(chǎn)氫酶的活性,因此自然條件下萊茵衣藻幾乎不產(chǎn)氫氣。(3)分析兩組實(shí)驗(yàn)可知,A組是完全培養(yǎng)液,B組是缺硫培養(yǎng)液,實(shí)驗(yàn)結(jié)果:B組A組,說明缺硫?qū)θR茵衣藻產(chǎn)氫氣有促進(jìn)作用。(4)如果探究CCCP、缺硫兩種因素對(duì)萊茵衣藻產(chǎn)氫氣的影響及其