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第四节 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中
【基础巩固练】（合格考必做）
1．1939年，英国科学家希尔将植物细胞破碎，获得离体叶绿体。他发现即使不提供CO2，只要在光照条件下给离体叶绿体提供足量铁盐溶液（作氧化剂），离体叶绿体虽然不能合成有机物，但能够放出O2。1941年，几名美国科学家制备了少量的含18O的水和碳酸氢盐。在适宜光照条件下，他们将3组小球藻进行相应处理，一段时间后检测光合产物氧气中18O的比例，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．希尔的实验中，将叶绿体离体可排除呼吸作用对实验的干扰
B．美国科学家的实验中碳酸氢盐的作用是为小球藻提供二氧化碳
C．两个实验的结果都能确定光合作用释放的氧气中的氧原子仅来自水
D．美国科学家的实验中，O2中18O的比例不受光合作用反应时间影响
【解答】解：A、希尔的实验中，将叶绿体离体进行实验可排除呼吸作用对实验的干扰，A正确。
B、美国科学家用水和碳酸氢盐来进行光合作用的实验，其中碳酸氢盐可提供二氧化碳给植物，B正确。
C、希尔的实验说明光合作用释放的氧气不是来自二氧化碳，但不能证明氧气来自于水，C错误。
D、美国科学家所做的实验中，用含有18O标记的水培养小球藻，则产生的氧气中全部含有18O，D正确。
故选：C。
2．绿萝是常见的办公室植物，为了测定其光合作用最适温度，将一株绿萝放置在透明玻璃罩内，在不同温度下分别测定其黑暗条件下的CO2释放量和适宜光照下CO2吸收量并拟合曲线绘制如图所示，据图分析，正确的是（ ）
A．24°C适宜光照条件下，绿萝的CO2固定速率为62mol/s
B．在29°C时，绿萝的呼吸速率等于光合速率
C．若减弱光照，两条曲线同时向下平移
D．呼吸速率始终随温度升高而增长
【解答】解：A、CO2固定速率为总光合速率，黑暗条件下的CO2释放量为呼吸速率，光照下CO2吸收量为净光合速率，总光合速率＝净光合速率+呼吸速率，故实线24°C吸收速率52mol/s加虚线24°C释放速率10mol/s，故二氧化碳固定速率62mol/s，A正确；
B、在29°C，呼吸速率与净光合速率相等，绿萝的呼吸速率小于光合速率，B错误；
C、减弱光照，光合曲线减弱，呼吸曲线基本不变，C错误；
D、在图示范围内呼吸速率随温度升高而增长，D错误。
故选：A。
3．光抑制现象指的是过强的光照反而会抑制光合作用的强度。油菜素内酯（BR）也会对光合作用的强度产生影响。为验证上述现象，现在实验室中取长势相同的玉米幼苗分成甲、乙、丙三组，乙、丙组的处理方式如下表，一段时间后测的实验结果如图所示。
下列分析不合理的是（ ）
A．BR可能是通过增加光合作用相关酶的活性来影响光合作用强度
B．实验室中幼苗可能在密闭空间中培养，导致光合速率逐渐减弱
C．强光可能是通过降低叶绿素的含量来影响光合作用强度
D．甲组作为丙组对照可证明BR有促进光合的作用
【解答】解：A、从图可判断，乙组最强，故强光抑制光合，BR促进光合，BR可能是通过增加光合作用相关酶的活性来影响光合作用强度，A正确；
B、甲乙丙三组光合作用强度都随着时间的增加而减弱，推测实验室中幼苗可能在密闭空间中培养，导致光合速率逐渐减弱，B正确；
C、过强的光照反而会抑制光合作用的强度的原因可能是通过降低叶绿素的含量来影响光合作用强度，C正确；
D、甲组应该还有两种可能性“+—”以及“——”，从图可判断，乙组最强，故强光抑制光合，BR促进光合。甲、丙相似，排除甲组“+—”的可能性，故甲、丙不可做对照.，D错误。
故选：D。
4．如图表示甲、乙两种植物在适宜温度下的CO2吸收速率随着光强度的变化而变化的曲线图。下列叙述正确的是（ ）
A．对于植物甲，光强度从X变成Y的短时间内，三碳化合物的还原速率上升，五碳化合物含量上升
B．如果温度升高，M点将向右下方移动
C．当平均光强度在X和Y之间（每日光照12h）时，植物一昼夜中有机物积累量的变化是甲增加，乙减少
D．将甲、乙放入密封的瓶子中，持续给予Y强度的光照，甲的质量先上升后下降，乙的质量一直上升且上升速率持续减小
【解答】解：A、对于植物甲，光照强度从X变成Y的短时间内，光反应增强，产生的ATP和[H]增多，促进暗反应中三碳化合物的还原，因此三碳化合物的还原速率上升，五碳化合物含量上升，A正确；
B、该曲线是在适宜温度条件下测定的，因此如果温度升高，总光合速率会下降，因此M点将左下移动，B错误；
C、根据图示分析可知：当平均光照强度在X和Y之间，甲植物净光合作用小于2，白天积累的不够夜间消耗，一昼夜中有机物积累量的变化是减少；乙植物净光合作用大于1，夜晚消耗后还有积累，因此一昼夜中有机物积累量的变化是增加，C错误；
D、将甲、乙放入密封的瓶子中，持续给予Y强度的光照，由于瓶子中的二氧化碳是有限的，因此甲和乙的质量均是先上升后保持相对稳定，D错误。
故选：A。
5．为探究光合作用的影响因素，科研人员用同一环境中生长的欧洲蕨和石楠，在温度、光照和水分等条件适宜时测得实验数据（如下表）。下列相关分析错误的是（ ）
项目
物种
355 μmol/mol 的CO2
539 μmol/mol 的CO2
不施磷肥
施磷肥
不施磷肥
施磷肥
净光合速率/[μmol/（m
2•s）]
欧洲蕨
2.18
3.74
3.62
5.81
石楠
1.37
6.76
5.43
15.62
蒸腾比率/（μmol/mol）
欧洲蕨
1.40
2.37
2.22
3.86
石楠
0.25
0.66
0.71
2.10
注：蒸腾比率——植物消耗 1 摩尔水，通过光合作用固定的 CO2 微摩尔数。
A．升高CO2浓度对石楠光合速率的促进作用大于对欧洲蕨的促进作用
B．升高CO2浓度和施用磷肥都能促进石楠的光合速率，其中施磷肥的效果更明显
C．由实验结果可推测，干旱对石楠光合作用的影响大于对欧洲蕨光合作用的影响
D．两种植物光合作用的最适CO2浓度均为539μmol/mol
【解答】解：A、比较表格中的净光合速率数据可知，升高CO2浓度对石楠光合速率的促进作用大于对欧洲蕨的促进作用，A正确；
B、比较表格中的净光合速率数据可知，升高CO2浓度和施用磷肥都能促进石楠的光合速率，其中施磷肥的效果更明显，B正确；
C、比较分析可知，CO2浓度相同时，不施磷肥和施磷肥两种情况下，石楠的蒸腾比率都比欧州蕨低，说明干旱对欧洲蕨光合作用的影响应小于石楠，C正确；
D、CO2浓度不同时，CO2浓度为539 mol•mol﹣1比CO2浓度为355 mol•mol﹣1时两种植物的净光合速度都在增加，所以两种植物光合作用的最适CO2浓度都高于355 mol•mol﹣1，但不一定就是539μmol．mol﹣1，D错误。
故选：D。
6．限制光合作用速率的因素不包括（ ）
A．光照强度 B．温度
C．二氧化碳浓度 D．氧气浓度
【解答】解：影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素的量，但不包活氧气浓度。
故选：D。
7．硅半导体纳米线与特定细菌结合可形成人工光合系统，其中硅半导体纳米线可吸收光能并分解H2O生成O2，细菌可将CO2转化为乙酸。请据模式图所示回答下列问题：
（1）硅半导体纳米线模拟的是叶绿体的 （填细胞结构），其上进行的反应模拟 反应。与叶绿体光合作用相比较，人工光合系统不能合成的物质有 （写出两种）。
（2）装置中的细菌与酵母菌的本质区别是 。研究过程中发现：若不及时排出装置中的产物，会导致细菌转化CO2的能力下降，则原因可能是 。
【解答】解：（1）根据题干可知，硅半导体纳米线可吸收光能并分解H2O，所以模拟的是叶绿体中进行光反应的类囊体薄膜。由于装置图中显示H2O分解之后产生的H+被细菌吸收后，与CO2结合生成了乙酸，整个过程中没有[H]、ATP以及糖类等的生成。
（2）细菌（原核生物）与酵母菌（真核生物）的本质区别是有无以核膜为界限的细胞核。根据装置图可知，细菌吸收CO2，生成乙酸，如果没有及时排除产物，意味着乙酸会大量堆积，造成pH降低，影响酶的活性。
故答案为：
（1）类囊体薄膜 光[H]、ATP、糖类、C3、C5（葡萄糖、淀粉）
（2）有无以核膜为界限的细胞核 细菌生成的乙酸没有及时排出，导致pH下降，抑制了酶活性
8．如图为高等植物光合作用的部分过程示意图。图中甲、乙表示物质，①、②表示反应阶段。回答下列问题：
（1）物质甲是 ，图中①是光合作用是 阶段，该阶段中吸收光能的色素分布在叶绿体的 上。
（2）图中②是光合作用的 阶段，进行的场所是叶绿体的 。该阶段包括的生理过程有
和C3的还原。
（3） 图中①为②提供的物质乙是 。影响光合作用强度的主要环境因素除光照强度外，还有
（至少答出两项）。
【解答】解：（1）据题图可知，光反应的水的光解可产生氧气，物质甲为氧气；①是光反应阶段；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
（2）据题图可知，②是暗反应阶段，场所是叶绿体基质，物质变化包括二氧化碳的固定和C3的还原。
（3）光反应为暗反应提供ATP和NADPH，影响光合作用强度的主要环境因素除光照强度外，还有温度和二氧化碳的浓度等。
故答案为：
（1）O2 光反应 类囊体薄膜
（2）暗反应 叶绿体基质 CO2的固定
（3）NADPH CO2浓度、温度
【能力提升练】（等级考加练）
9．下列关于生命科学研究的叙述，错误的是（ ）
A．鲁宾和卡门运用同位素示踪法，证明了光合作用产生的O2来自H2O
B．桑格和尼克森提出生物膜流动镶嵌模型，强调了膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性
C．沃森和克里克利用DNA分子衍射图谱，提出了DNA双螺旋结构模型
D．艾弗里利用“加法原理”控制自变量，证明了DNA是肺炎链球菌的转化因子
【解答】解：A、鲁宾和卡门运用同位素标记法标记O元素：他们分别向小球藻提供含的18O水和含18O的CO2，进行对比实验，结果发现标记水的一组产生的氧气中含18O而标记CO2的一组产生的氧气中不含18O，最终证明光合作用释放的O2来自于水，A正确；
B、桑格和尼克森提出生物膜流动镶嵌模型，强调了膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性，B正确；
C、威尔金斯和富兰克林为DNA双螺旋结构模型的构建提供了DNA衍射图谱，沃森和克里克依据他们提供的DNA衍射图谱及有关数据，提出了DNA双螺旋结构模型，C正确；
D、艾弗里利用“减法原理”控制自变量，证明了DNA是肺炎链球菌的转化因子，D错误。
故选：D。
10．某校四个生物兴趣小组用紫色洋葱不同部位进行了相关实验（如表），但均未达到预期效果。下列分析中合理的是（ ）
实验组别
甲组
乙组
丙组
丁组
实验材料
鳞片叶外表皮
鳞片叶内表皮
绿叶
1cm根尖
主要试剂
盐酸、吡罗红染色剂
健那绿
水、层析液
解离液、龙胆紫
实验目的
观察RNA分布
观察线粒体
提取与分离光合色素
观察细胞中染色体形态
A．甲组所取细胞的细胞质中无RNA分布
B．乙组实验应该用盐酸处理鳞片叶内表皮
C．丙组实验中研磨不够充分是主要原因
D．丁组实验中可能未观察到分生区部位
【解答】解：A、洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞质中有RNA分布，A错误；
B、乙组中所用健那绿染液是活细胞染料，因此细胞不能用盐酸处理，B错误；
C、丙组细胞中所选取的提取液是水，而光合色素不溶于水而溶于有机溶剂，因此所选试剂应为无水酒精，C错误；
D、丁组剪去1cm根尖，而根尖分生区细胞位于根尖2﹣3mm处，因此观察细胞中染色体形态时观察不到染色体的原因可能是未观察到分生区部位，D正确。
故选：D。
11．如图为某植物细胞内某生物膜上发生的生理过程，实线代表H+的运输路径，虚线代表电子的传递路径。请据图分析，下列说法正确的是（ ）
A．图中所示的生物膜属于叶绿体类囊体薄膜
B．图中ATP的合成所需的能量是化学能或光能
C．图中H+的运输会导致膜两侧的pH发生改变
D．H+从a侧运输至b侧需要消耗ATP
【解答】解：A、根据试题分析，图中所示的生物膜属于线粒体内膜，A错误；
B、图中ATP的合成所需的能量是细胞呼吸中糖类等有机物中的化学能，B错误；
C、H+的浓度a侧＞b侧，则a侧pH低于b侧，H+从a侧运输到b侧，会导致a侧pH增大，b侧pH减小，C正确；
D、据图可知，H+从a侧运往b侧需要ATP合成酶的协助，且在此过程中还能合成ATP，说明H+在此过程是顺浓度梯度运输，属于协助扩散，D错误。
故选：C。
12．在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化正确的是（ ）
A．ATP含量上升 B．C3的含量下降
C．合成C5的速率加快 D．NADPH的含量下降
【解答】解：A、由于光照强度减弱，使光反应变慢，所以ATP合成减少，导致ATP含量下降，A错误；
B、光反应为暗反应提供[H]、ATP去还原C3，光反应减弱后，导致C3化合物的还原减弱，C3化合物消耗减少，同时CO2固定生成C3的速率不变，则C3化合物含量相对增多，B错误；
C、光反应为暗反应提供[H]、ATP去还原C3，光反应减弱后，导致C3化合物的还原减弱，则合成C5的速率减慢，C错误；
D、由于光反应变慢，所以水的光解变慢，合成的NADPH含量下降，D正确。
故选：D。
13．如图表示了某植物体内光合作用与呼吸作用的部分过程。下列有关叙述错误的是（ ）
A．X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸
B．①④两过程都产生[H]，都能释放少量能量
C．①②过程分别发生在线粒体基质和叶绿体基质中
D．①②③④四个过程既不消耗氧气也不产生氧气
【解答】解：A、X、Y分别是合成葡萄糖和分解葡萄糖的物质，根据光合作用和呼吸作用分析可知，X物质是三碳化合物，Y物质是丙酮酸，A正确；
B、①过程是有氧呼吸的第一个阶段，该阶段发生在细胞质基质中，产生了丙酮酸、[H]并释放少量能量，④过程是有氧呼吸的第二个阶段，产生了二氧化碳和[H]，并释放少量能量，B正确；
C、①过程是有氧呼吸的第一个阶段，该阶段发生在细胞质基质中，②过程是光合作用暗反应中C3的还原阶段，发生在叶绿体基质中，C错误；
D、①④为有氧呼吸一二阶段，②③为光合作用的暗反应阶段，四个过程既不消耗氧气也不产生氧气，D正确。
故选：C。
14．景天酸代谢（CAM）途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中（甲）；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应（乙）利用。下列关于这类植物的叙述错误的是（ ）
A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关
C．给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中
D．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内不变
【解答】解：A、在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，A错误；
B、具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，因此可以适应干旱的环境条件，B正确；
C、晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出14CO2，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，即给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中，C正确；
D、由于具有景天酸代谢途径的植物，白天气孔关闭，外界的二氧化碳浓度不影响植物的光合作用，故在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内不变，D正确。
故选：A。
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