课时作业(十) 能量之源——光与光合作用(Ⅰ)(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)一、选择题1．在有光条件下，叶肉细胞中一定在基质中进行的是( )A．二氧化碳的消耗B．还原氢的生成C．氧气的产生D．水的消耗A [二氧化碳的消耗发生在光合作用的暗反应阶段，场所是叶绿体基质；光合作用的光反应过程中叶绿体类囊体薄膜上产生还原氢，有氧呼吸过程中第一、第二阶段都可以产生还原氢，场所分别是细胞质基质和线粒体基质；氧气的产生发生在光合作用过程中，场所是叶绿体类囊体薄膜；光合作用的光反应阶段和有氧呼吸的第二阶段都消耗水，场所分别是叶绿体类囊体薄膜和线粒体基质。]2．(2020·潍坊一模)下列关于光合作用的叙述，错误的是( )A．鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水B．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光C．在暗反应阶段，C3可被[H]还原为C5和糖类D．温度的变化不会影响光合作用的光反应阶段D [鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光；暗反应发生场所是叶绿体基质，首先发生CO2的固定，即CO2和C5结合形成两分子的C3，C3再被光反应产生的[H]和ATP还原；温度的变化会影响酶的活性，故会影响光合作用的光反应阶段。]3．(2020·杭州质检)植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是( )A．图中H＋通过主动转运(运输)从类囊体膜内运到膜外B．通常，在光强度达到全日照之前，物质A的释放速率已达到最大值C．每个三碳酸分子接受来自物质N的氢和来自ATP的磷酸基团D．叶片呈绿色，是因为它大量吸收绿光，而几乎不吸收其他颜色的光B [图中H＋从类囊体膜内运到膜外的过程是顺浓度梯度进行的，不属于主动转运(运输)；通常，在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的光合速率，即光合作用的光反应已达到最大速率，因此物质A(即O2)的释放速率已达到最大值；物质N为NADP＋-8-\n，碳(暗)反应中三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团；叶片呈绿色，是因为它几乎不吸收绿光。]4．研究人员以生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下进行了四组实验。其中D组连续光照T秒，A、B、C组依次加大光照—黑暗的交替频率，每组处理的总时间均为T秒，发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大。下列相关说法正确的是( )A．本实验中光照强度是无关变量，故光照强度的改变不影响实验组光合作用产物的相对含量B．光照期间，光反应通过水的分解为暗反应提供ATP和[H]C．实验组黑暗变为光照时，光反应速率增加，暗反应速率变小D．推测在某光照—黑暗的交替频率上，单位光照时间内光合作用产物的相对含量达到100%D [本实验中温度、光照强度和CO2浓度是无关变量，无关变量也是影响实验结果的变量，需要人为控制相同；光照期间，光反应通过水的分解为暗反应提供[H]，ATP不是通过水的分解形成的；实验组黑暗变为光照时，光反应、暗反应速率均增加；由题意“单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大”可推测光反应产生ATP和[H]等物质的速率大于暗反应的利用速率，即在光照条件下产生的ATP和[H]等物质，在黑暗后仍可以继续利用并生成有机物。随着光照——黑暗交替频率的提高，在某种频率的一个光照—黑暗周期内，光反应产生的ATP和[H]等物质正好够这一周期使用，即达到与D组连续光照相同的产物产量，即单位光照时间内光合作用产物的相对含量达到100%。]5．在光合作用中，RuBP羧化酶能量催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3，下列分析正确的是( )A．叶肉细胞内RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中B．RuBP羧化酶为上述反应的进行提供所需的活化能C．提取的RuBP羧化酶应在最适温度条件下保存，以保持其最高活性D．叶肉细胞内RuBP羧化酶只有在黑暗条件下才能发挥其催化作用A [叶肉细胞内RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，反应的场所是叶绿体基质；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，而不是提供反应进行所需的活化能；酶在低温条件下，空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复，因此酶适于在低温下保存以保持活性；CO2的固定在有光、无光条件下都能进行，因此叶肉细胞内RuBP羧化酶在光照和黑暗条件下都能发挥作用。]6．(2019·甘肃武威段考)下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列关于相关过程以及发生场所的说法，不正确的是( )-8-\nA．H2O→H＋＋O2发生在光反应阶段，场所是叶绿体类囊体薄膜B．膜上的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光用于光合作用C．发生的能量转换是光能→化学能D．产生的ATP可用于植物体的各项生理活动D [水的光解发生在光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜，A项正确；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B项正确；光能在类囊体薄膜上转换为ATP中的化学能，C项正确；叶绿体类囊体薄膜上经光反应产生的ATP只能用于碳反应，D项错误。]7．(2020·河北保定段考)如图为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，下列叙述错误的是( )A．叶绿体是光合作用的完整单位，它能将光能转变为化学能贮存在植物细胞内B．光合作用的光反应是在图中①上进行的，而碳反应是在图中②中进行的C．图中叶绿体产生的氧气扩散到相邻细胞中去，并参与有氧呼吸要穿过8层生物膜D．H2O光解产生的[H]是还原剂C [题图中叶绿体释放的氧气进入相邻细胞参与有氧呼吸，需要依次经过第一个细胞的叶绿体(2层膜)、质膜(1层膜)，进入第二个细胞需要通过质膜(1层膜)，进入线粒体通过2层膜，共通过6层生物膜。]8．(2020·广东惠州调研)用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述正确的是( )-8-\nA．Oa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降B．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质，碳反应全过程都消耗ATP和[H]C．ab段三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽D．b点后叶肉细胞内没有有机物的合成A [题图显示，Oa段叶肉细胞中含放射性的C3浓度上升，说明消耗的五碳化合物(C5)增多，C5浓度有所下降，A正确；碳反应的场所是叶绿体基质，碳反应的过程包括CO2的固定和C3的还原，其中C3的还原需要消耗ATP和[H]，B错误；ab段三碳化合物浓度不变的原因不是14CO2消耗殆尽，而是CO2被C5固定形成C3的过程与C3的还原过程保持相对稳定，C错误；b点后，在黑暗条件下，光反应不能进行，但之前还剩余部分[H]和ATP，因此短时间内碳反应仍可进行，仍有部分有机物合成，D错误。]9．如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是( )A．ab段，叶肉细胞CO2固定速率增加B．bc段，叶片的净光合速率等于0C．ab段，CO2固定速率比C3的还原速率快D．bc段，可能是有关酶量限制了光合速率B [ab段，随叶肉细胞间隙CO2的相对浓度升高，CO2的固定加快，C5消耗增多，含量下降；bc段，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到了CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于0；ab段，C5含量降低，说明CO2的固定速率比C3的还原速率快；bc段CO2不再是光合作用的限制因素，可能是有关酶量或光反应产生的[H]和ATP的数量限制了光合速率。]10．(2019·东营期末)小麦和玉米的CO2固定量随外界CO2浓度的变化而变化(如图)。下列相关叙述错误的是( )-8-\nA．一定范围内小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关B．CO2浓度在100μL·L－1时，小麦几乎不固定CO2C．CO2浓度大于360μL·L－1后，玉米不再固定CO2D．玉米比小麦更能有效地利用低浓度CO2C [从图中可以看出：随着外界CO2浓度的增加，小麦的CO2固定量也增加，所以在一定范围内，小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关；CO2浓度在100μL·L－1时小麦几乎不固定CO2；CO2浓度大于360μL·L－1后玉米仍然固定CO2，但固定CO2的量不再增加；在低CO2浓度下，玉米比小麦能更有效地利用CO2。]11．(2020·广东肇庆一检)1880年德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他用透过棱镜的光照射丝状水绵，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是( )A．细菌的聚集情况说明细菌所含色素主要吸收红光和蓝紫光B．这个实验的巧妙之处在于选用具有椭圆形叶绿体的丝状水绵，便于实验结果的观察C．这个实验的思路是好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强D．这个实验的自变量是不同的光照强度，因变量是好氧细菌集中的地方C [细菌的聚集地O2浓度高，说明水绵的光合作用强，进而说明水绵进行光合作用主要吸收红光和蓝紫光，A错误；水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体呈螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究，B错误；水绵光合作用产生氧气，好氧菌的生存需要氧气，好氧菌在O2浓度高的地方聚集得多，据此可推断水绵进行光合作用的放氧部位和光合作用强度，C正确；该实验的自变量是不同波长的光，D错误。]12．如图为光合作用联系示意图，如在适宜条件下栽培的小麦，突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶肉细胞中的含量的变化是( )-8-\nA．a上升、b下降 B．a、b都将上升C．a、b都将下降D．a下降、b上升B [a、b是[H]和ATP，c是二氧化碳。在适宜条件下栽培的小麦，突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，三碳化合物不能生成，原有的三碳化合物继续还原生成五碳化合物，直至全部消耗，导致五碳化合物积累，含量增加；三碳化合物减少，最终使得三碳化合物还原过程消耗的[H]和ATP量减少，但光反应继续进行，因此a、b在叶肉细胞中的含量增多。故答案选B项。]二、非选择题13．“顺平桃”是中国北方闻名的农业特色产品，桃农发现干旱的桃树树苗较正常灌水的桃树幼苗根系繁盛且分布较深。科研人员对干旱及干旱恢复后的桃树幼苗光合产物分配进行了研究，将长势一致的桃树幼苗平均分成正常灌水、干旱、干旱后恢复供水三组，只在幼苗枝条中部成熟叶片给以14CO2，检测细根、幼叶与茎尖的光合产物分布(结果如图)。(1)桃树细胞内产生[H]的场所有_______________________________________________________________________，成熟叶片中14CO2在光合作用过程中转移途径为_______________________________________________________________________________________。(2)在正常灌水、干旱处理、干旱后恢复供水三种情况下，光合作用产物分配量最多的植物器官是_______________________________________________________________________，与干旱处理相比，干旱恢复供水后光合产物分配量明显增多的植物器官是_______________________________________________________________________。(3)干旱后恢复供水时桃树细根生长加快，与此相关的三种植物激素是________________________。若要验证“干旱后恢复供水比干旱处理细根生长速度加快”的结论，下列观测指标选择恰当的是________(多选)。-8-\nA．细根数量B．细根长度C．根尖每个细胞平均DNA含量D．细胞周期时间解析：： (1)桃树叶肉细胞中能进行光合作用和呼吸作用，产生[H]的场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体，根细胞等无叶绿体的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体。在叶肉细胞中，CO2与C5反应生成C3，C3在[H]、ATP的作用下生成(CH2O)，因此14CO2的转移途径是14CO2→14C3→(14CH2O)。(2)分析图形，在正常灌水、干旱处理、干旱后恢复供水三种情况下，都是细根中14CO2光合产物的分配量高，因此细根中光合作用产物分配量高。由题图可知，与干旱处理相比，干旱恢复供水后光合产物分配量明显增多的植物器官是幼叶与茎尖。(3)细根生长加快，与细胞分裂增强及细胞纵向伸长有关，生长素和赤霉素能促进细胞生长，细胞分裂素能促进细胞分裂。要观测细根的生长速度，可以从根的数量、根的长度及细胞周期时间等角度来观测。答案： (1)叶绿体、细胞质基质、线粒体 14CO2→14C3→(14CH2O) (2)细根 幼叶与茎尖 (3)生长素、细胞分裂素与赤霉素 ABD(缺一不得分)14．强光条件下，植物叶片会发生一系列变化。叶片长时间暴露在强光下会“失绿”，有观点认为“失绿”是因为叶绿素发生了降解，为了探究这一现象出现的原因，科学家以野生型(WT)和叶绿体定位(叶绿体在细胞内位置和分布受到的动态调控)异常的突变体(chup1)两种拟南芥做了如图1所示实验，在实验中，科学家使用一束很窄的光线对拟南芥叶片中部进行照射，实验结果如图1，请回答：(1)由图1可初步排除叶片“失绿”是由____________引起的。欲进一步确定上述推断，可通过________法，比较相应叶片中_______________________________________________________________________。(2)结合题意和图1实验结果推测，第2组中部“失绿”的原因最可能是_______________________________________________________________________。(3)强光下，环境中O2/CO2的值异常时植物可发生一种特殊的生理过程——光呼吸(有关过程如图2)。光呼吸在CO2浓度较低、O2浓度较高时发生，是一种耗能反应。根据图2推断，植物叶肉细胞正常进行光合作用时，Rubisco催化的耗氧代谢过程强度________(填“较高”或“较低”)。生产实际中，常通过适当升高CO2浓度达到增产的目的，请分析并解释其原理：_______________________________________________________________________-8-\n______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(从光合作用原理和Rubisco催化反应特点两个方面作答)解析：： (1)由图1及题意可知，chup1突变体受强光照射后被照射部位与照射前相比颜色并未变淡，说明光合色素(叶绿素)的含量没有明显变化，因此可初步排除叶片强光下“失绿”是光合色素(叶绿素)降解所致的观点。但这不足以说明一定不是光合色素(叶绿素)降解所致，欲进一步探究，可通过纸层析法分离色素，观察滤纸条上色素带的宽度，比较四组叶片中光合色素(叶绿素)的相对含量。(2)图1实验结果为，WT的第1组未“失绿”，第2组中部“失绿”，而chup1的两组叶片均未“失绿”，已知chup1为叶绿体定位异常的突变体，即叶绿体的位置和分布不能受到有效调控，而通常情况下，叶肉细胞中的叶绿体是可以运动的，则根据图1实验结果可以排除“失绿”是光合色素(叶绿素)降解所致。综上推测叶片强光下“失绿”的原因最可能是叶绿体的位置和分布发生了变化。(3)根据题干信息及图2可知，Rubisco既能催化C5与CO2反应，又能催化C5与O2反应，Rubisco在植物细胞正常进行光合作用时，其催化的C5与O2反应强度较低。分析图2可知，光合作用的暗反应过程中，Rubisco催化1分子C5与CO2反应时，产生2分子C3，而光呼吸时，Rubisco催化1分子C5与O2结合，只产生1分子C3。根据Rubisco的催化特性可知，当CO2浓度升高时，一方面Rubisco主要催化C5与CO2反应，减少了C5与O2的结合，降低了光呼吸速率，确保了暗反应中C3的量，从而增大光合作用强度；另一方面CO2浓度升高可以直接促进光合作用暗反应的进行，进而增大光合作用强度。答案： (1)强光下光合色素(叶绿素)降解 纸层析 光合色素(叶绿素)的相对含量 (2)(细胞中)叶绿体的位置和分布发生了变化 (3)较低 CO2浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作用强度；同时还可促进Rubisco催化更多的C5与CO2结合，减少与O2的结合，从而降低光呼吸速率-8-
