（新人教）生物必修一课时素养评价19：光合作用的原理（含解析）

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（新人教）生物必修一课时素养评价 十九
　光合作用的原理
　　　　　　　　　 (20分钟·70分)
一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)
1.德国植物学家萨克斯将绿叶在暗处放置几小时,然后让叶片一半曝光另一半遮光,过一段时间后,再用碘蒸气处理这片叶。关于该实验的叙述,错误的是
(　　)
A.在黑暗中放置的目的是消耗掉叶片中的营养物质
B.预期的结果是曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化
C.在该实验中没有设置对照
D.该实验成功地证明光合作用的产物有淀粉
【解析】选C。把绿叶在暗处放置几个小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质,防止叶片中原有的有机物影响实验的结果,A正确;碘蒸气处理叶片后会发现曝光的一半呈深蓝色,而遮光的一半没有颜色变化,说明光合作用能够产生淀粉,B正确;在该实验中遮光部分和曝光部分互为对照,C错误;因淀粉遇碘变蓝,而实验初始时又通过“饥饿”处理消耗掉了原有的淀粉,故该实验能证明光合作用的产物有淀粉,D正确。
2.(2020·长春高一检测)紫外线为高能量光线,在生物体内易激发形成超氧化物,致使脂质氧化而破坏其功能。据此分析,植物短暂暴露在高紫外线条件下,光合作用立即明显受到抑制最可能的原因是 (　　)
A.细胞膜受到破坏 B.类囊体受到破坏
C.暗反应受到抑制 D.DNA受到破坏
【解析】选B。根据题干信息紫外线在生物体内易激发形成超氧化物,致使脂质氧化而破坏其功能,又因为生物膜的基本支架是磷脂,所以植物短暂暴露在高紫外线下,光合作用立即明显受到抑制,最可能是类囊体受到破坏从而抑制了光反应,B正确。
3.叶绿体中的类囊体有两种:基粒类囊体和基质类囊体(如图),基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.叶绿体中的色素仅分布于基粒类囊体上
B.H2O在光下分解为H+和O2的过程发生在基质类囊体上
C.CO2的固定过程发生在基粒类囊体上
D.在类囊体上含有与光反应有关的酶和色素
【解析】选D。叶绿体中的色素分布于这两种类囊体薄膜上;H2O的光解在两种类囊体上都能发生,因为其上含有与光反应有关的酶和色素;CO2的固定发生在叶绿体基质中。
4.(2020·安庆高一检测)在光合作用运转正常后,突然降低环境中的CO2浓度,则光合作用的中间产物含量会发生哪种瞬时变化 (　　)
A.C5量突然升高而C3量突然降低
B.C3量突然升高而C5量突然降低
C.C5、C3的量均突然升高
D.C5、C3的量均突然降低
【解析】选A。在光合作用运转正常后,突然降低环境中CO2的浓度,光反应阶段没有影响,继续为暗反应阶段提供ATP和NADPH,二氧化碳浓度降低,三碳化合物减少,同时还有部分三碳化合物被还原为五碳化合物,所以短时间内,C5量突然升高而C3量突然降低,A正确。
5.植物叶片中所含RuBP羧化酶大约占总叶绿体中蛋白质的一半,其功能是催化C5+CO2→C3,下列有关分析正确的是 (　　)
A.上述反应必须在无光条件下进行
B.RuBP羧化酶能为上述反应提供能量
C.上述反应所需CO2部分来自空气
D.RuBP羧化酶分布在类囊体薄膜上
【解析】选C。C5+CO2→C3是暗反应中二氧化碳的固定过程,该过程可以在有光条件下进行,A项错误;RuBP羧化酶的作用是催化反应,而不是提供能量,B项错误;暗反应中所需CO2部分来自空气,部分来自呼吸作用,C项正确;RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中,D项错误。
6.如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是(　　)
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变成有机物中的化学能
B.CO2可直接被NADPH还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
【解析】选C。由图可知,在二氧化碳的固定过程中,并没有ATP的参与。在C3的还原中,ATP中活跃的化学能转化成了有机物中较稳定的化学能,A错误;由图可知,二氧化碳需先和C5反应,被固定为C3后,C3再被NADPH还原,二氧化碳并不能直接被还原,B错误;由图可知,C3在被还原后可以再形成C5并继续固定二氧化碳,形成一个完整的碳循环,称为卡尔文循环,C正确;光照强度由强变弱时,光反应提供的ATP和NADPH减少,C3的还原受阻,而短时间内暗反应继续进行,故短时间内C5将减少,而C3将增多,D错误。
7.下列有关植物光合作用和有氧呼吸过程中ATP、ADP的说法,正确的是(　　)
A.一株植物在一段较长时间内,有氧呼吸产生的ATP多于光反应产生的ATP
B.植物有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段既消耗水,又产生水
C.光合作用和有氧呼吸过程中都有ATP与ADP的转化
D.光照增强,叶绿体基质中ADP含量升高
【解析】选C。植物有氧呼吸消耗的有机物来自光合作用产生的有机物,因此一株植物在一段较长时间内,有氧呼吸产生的ATP少于光反应产生的ATP,A错误;植物有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段是有氧呼吸第三阶段,该阶段不消耗水,但是产生水,B错误;光合作用和有氧呼吸过程中都有ATP与ADP的转化,C正确;光照增强,光反应产生的ATP增多,则叶绿体基质中ADP含量降低,D错误。
8.(2020·温州高一检测)如图表示绿色植物光合作用中的光反应,字母表示物质,其中物质B内含有活跃的化学能。下列有关分析,错误的是 (　　)
A.图中B为NADPH,C为ADP+Pi
B.构成类囊体薄膜的基本支架为磷脂双分子层
C.光能被吸收并转化成B和ATP中的化学能
D.水在光下分解成A、H+,其中A将全部释放到空气中
【解析】选D。由图可知,B为NADP+与H+和e-反应形成的NADPH,C为形成ATP的原料,即ADP和Pi,A项正确;类囊体薄膜为生物膜,其基本支架为磷脂双分子层,B项正确;光能被吸收并转化为化学能,储存于B(NADPH)和ATP中,C项正确;水在光下分解为A(O2)、H+,其中O2首先被线粒体利用,剩下的才释放到空气中,D项错误。
二、非选择题(共2小题,共30分)
9.(12分)(2020·滨州高一检测)下列分别是叶绿体模型图和绿色植物光合作用过程图解,请据图回答下列问题:
(1)吸收光能的色素分布在叶绿体的[　]　　 　　　　上。
(2)暗反应中需要光反应提供的物质是[④]　　　 　和[⑤]　　 　。
(3)过程Ⅳ称为　　　　　,其代谢产物为　　　　　。
(4)Ⅱ表示的阶段化学反应在　　　　　　　　　　中进行。夏日的午后,如果气温过高,叶片的气孔关闭,导致[⑥]　　　　 　供应大大减少,C3的产量随之　　　　　(填“增加”或“减少”)。
(5)科学家利用同位素标记法,证明了光合作用产生的O2来自　　　　　。
(6)Ⅰ、Ⅱ过程的总方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】由题图可知,①为叶绿体外膜,②为类囊体薄膜,③为叶绿体基质,④为NADPH,⑤为ATP,⑥为CO2,⑦为(CH2O),Ⅰ为光反应,在类囊体薄膜上进行,Ⅱ为暗反应,场所是叶绿体基质,Ⅲ为CO2的固定,Ⅳ为C3的还原。
答案:(1)[②]类囊体薄膜
(2)NADPH　ATP
(3)C3的还原　(CH2O)和C5
(4)叶绿体基质　CO2　减少　(5)水
(6)CO2+H2O(CH2O)+O2
10.(18分)如图1表示光合作用部分过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在细胞内的变化曲线。据图回答:
(1)图1中A表示的物质是　　 　　,它由　　 　　　产生,其作用主要是　　　　　 　　　　。
(2)图1中ATP的合成所需的能量最终来自　　　 　。若用放射性同位素14C标记CO2,则14C最终进入的物质是　　 　　　。
(3)图2中曲线a表示的化合物是　　　　 　,在无光照时,其含量迅速上升的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)曲线b表示的化合物是　　　 　　,在无光照时,其含量下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】(1)光反应为暗反应提供NADPH和ATP,由此可确定A是NADPH,是由水在光下分解后产生的,主要是用于C3的还原。(2)光反应中,光能转换为活跃的化学能储存于ATP中,14CO2的同化途径为14CO2→214C3→(14CH2O)。(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化,光照停止后,光反应停止,NADPH和ATP含量下降,C3的还原减弱直至停止,而CO2的固定仍在进行,因此C3含量相对升高,C5含量相对下降,即a表示C3,b表示C5。
答案:(1)NADPH　水在光下分解　用于C3的还原
(2)光能　(CH2O)
(3)C3　CO2与C5结合形成C3,但C3不能被还原为(CH2O)和C5
(4)C5　C5与CO2结合形成C3,但C3不能被还原为C5
　　　　　　　　　 (10分钟·30分)
1.(6分)百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图,据图分析错误的是 (　　)
A.图中B物质可能是葡萄糖
B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2
C.PEP、RuBP均能与CO2结合
D.夜间细胞液pH可能会下降
【解析】选A。在有氧呼吸过程中,进入线粒体的是丙酮酸,而不是葡萄糖,A错误;由图可知,光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个,一是来自线粒体,二是来自细胞质基质,B正确;由图可知,CO2与PEP或RuBP结合分别形成OAA或PGA, C正确;植物细胞液泡内的液体称为细胞液,而细胞内液才是指细胞内的液体,晚间苹果酸进入细胞液中,使细胞液pH下降,D正确。
2.(6分)(多选)在光照等适宜条件下,将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。据此判断下列说法正确的是 (　　)
A.图中物质A可表示C3
B.图中物质A可表示C5
C.若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,一段时间后,物质A的浓度将比物质B高
D.CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的低
【解析】选A、C、D。CO2浓度降低时,C3的产量减少而消耗不变,故C3的浓度降低,与物质A的变化趋势一致;而C5的产量不变而消耗减少,故C5的浓度增加,与物质B的变化趋势一致。在CO2浓度为0.003%的环境中达到相对稳定时,C3的浓度仍是C5浓度的2倍。CO2浓度较低时,暗反应强度低,需要的NADPH和ATP的量少,故在较低的光照强度下就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。
【实验·探究】
3.(18分)有一种莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成NADPH和O2,NADPH可参与暗反应。在低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使NADPH转变为氢气。请据此分析并回答下列问题:
(1)莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的　　　　　。
(2)在自然条件下,莱茵衣藻几乎不产氢气的原因是　　　　　　　　　　,因此可通过筛选高耐氧产氢酶以提高莱茵衣藻产氢气量。
(3)莱茵衣藻能产生一种抑制光合作用的化学物质——CCCP,CCCP可诱导其产生氢气;已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢气的影响,设置完全培养液A组和缺硫培养液B组,在特定条件下培养莱茵衣藻,一定时间后检测产氢气总量。结果B组>A组,说明缺硫对莱茵衣藻产氢气有
　　　　作用。
(4)为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢气的影响及其相互关系,则在(3)实验的基础上需增设两个实验组,其培养液为　　 　　和　　 。
(5)产氢气会导致莱茵衣藻生长不良,请从光合作用物质转化的角度分析其原因: 　 。
【解析】(1)莱茵衣藻为真核细胞,其捕获光能的过程发生在光反应阶段,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。
(2)由题意知,低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使NADPH转变为氢气,在自然条件下,氧气含量较高,会抑制产氢酶的活性,因此自然条件下莱茵衣藻几乎不产氢气。
(3)分析两组实验可知,A组是完全培养液,B组是缺硫培养液,实验结果:B组>A组,说明缺硫对莱茵衣藻产氢气有促进作用。
(4)如果探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢气的影响及其相互关系,在A、B两组实验的基础上还应该增加两组实验,一组是添加CCCP的完全培养液,一组是添加CCCP的缺硫培养液。
(5)光反应阶段产生的NADPH,作为还原剂还原三碳化合物形成有机物,若莱茵衣藻光反应产生的NADPH转变为H2,则参与暗反应的NADPH减少,有机物生成量减少。
答案:(1)类囊体薄膜
(2)氧气抑制产氢酶的活性　(3)促进
(4)添加CCCP的完全培养液　添加CCCP的缺硫培养液
(5)莱茵衣藻光反应产生的NADPH转变为H2,导致参与暗反应的NADPH减少,有机物的生成量减少
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