3.2光合作用——光能的捕获和转换（同步练习）（含解析）高中生物学苏教版（2019）必修1(10)

3.2光合作用——光能的捕获和转换同步练习
一、单选题
1．主动转运都需要能量，但能量的来源有多种。图a、b、c表示主动转运的三种类型，P、Q表示膜的两侧。下列叙述正确的是（ ）
A．P位于细胞膜内侧，Q位于细胞膜外侧
B．a中X和Y进入细胞的运输方式相同
C．b中膜蛋白兼有物质运输和催化作用
D．c表示的运输方式只能发生在叶绿体内膜上
2．下列有关叶绿体中的色素的叙述错误的是（　　）
A．叶绿体内的色素可溶于有机溶剂，可用无水乙醇提取
B．叶黄素和胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
C．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收百分比来绘制
D．光合作用中的能量变化是光能→活跃化学能→稳定化学能
3．下图为某研究小组的同学从绿叶中分离的色素在滤纸条上的分布情况，下列叙述正确的是（ ）
A．a色素带对应的色素为胡萝卜素
B．b色素带主要吸收红光和蓝光
C．c色素带最宽，说明其溶解度最高
D．d色素带颜色为橙黄色
4．下图是绿色植物光合作用的光反应过程示意图，其中物质X代表的是（ ）
A．C3 B．C5 C．（CH2O） D．O2
5．下图是绿叶中色素分离的结果（A~D代表4种色素），下列相关叙述错误的是（　　）
A．色素A和B不吸收红光
B．利用无水乙醇分离色素的原因是色素溶于乙醇
C．若用黄化叶片做提取色素实验，C和D色素带颜色较浅
D．色素D是黄绿色，色素A是橙黄色
6．下列有关必要条件的叙述，正确的是（ ）
A．细胞中含有叶绿体是能够进行光合作用的必要条件
B．内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
C．细胞膜受体是高等植物细胞间信息交流的必要条件
D．液泡中含有色素是观察质壁分离及复原的必要条件
7．光敏蛋白（PSP）是我国科学家设计的在光照条件下，能够将CO2直接还原，使电子传递效率和CO2还原效率明显提高的感光物质。研究人员利用PSP模拟光合系统的部分过程已获得成功。下列叙述错误的是（ ）
A．光合色素主要分布在类囊体薄膜上，而光敏色素分布在植物的各个部位
B．光合色素和PSP是一类均可用无水乙醇提取的蛋白质
C．PSP的功能与自然光合系统中光合色素、NADPH相似
D．光敏色素主要吸收红光和远红光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光
8．海水中的藻类按颜色分为绿藻、褐藻和红藻，依次分布在海水中的浅层、中层和深层。图示光合色素的作用光谱和吸收光谱，作用光谱描述的是光反应程度与光波长的关系。下列说法错误的是（ ）

A．图中为深层海水中红藻的总吸收光谱
B．三种藻类的垂直分布与光能的捕获有关
C．图中的“色素X”为叶绿素a
D．光下绿藻生成 O2的速率与作用光谱的变化趋势基本一致
9．下列关于线粒体和叶绿体的叙述，错误的是（ ）
A．线粒体和叶绿体中均含有少量的DNA B．线粒体和叶绿体增大膜面积的方式不同
C．细胞生命活动所需的ATP大部分来自线粒体 D．叶绿体在光照和黑暗条件下均能合成ATP
10．叶绿体是一种动态的细胞器，随着光照强度的变化，在细胞中的分布和位置也会发生相应改变，称为叶绿体定位。CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白（构成细胞骨架中微丝蛋白的重要成分）相结合，用野生型拟南芥和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验，观察到在不同光照强度下叶肉细胞中叶绿体的分布情况如图。下列叙述错误的是（　　）
A．叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能并将吸收的能量储存在ATP和NADPH中
B．强光条件下叶绿体移到细胞的两侧，有利于叶肉细胞更充分地吸收光能
C．若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常，推测微丝蛋白可能与叶绿体的运动有关
D．实验表明，CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用
11．许多生物学实验中可用黑藻作为实验材料，下列有关叙述正确的是（ ）
A．在“观察叶绿体”的实验中，用黑藻作为材料，制作装片时无需切片
B．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，不能用黑藻作为材料观察细胞的质壁分离
C．在高倍显微镜下能看见黑藻叶绿体内有类囊体堆叠形成的基粒
D．分离黑藻中各种光合色素的最佳试剂为无水乙醇
12．下图表示水稻细胞中叶绿体类囊体薄膜上与光合作用相关的部分生理过程。其中的光系统是进行光吸收的功能单位，是由叶绿素、类胡萝卜素、脂质和蛋白质等组成的复合物。下列说法错误的是（ ）
A．光系统含有C、H、O、N、Mg等元素
B．光系统Ⅱ只具有捕获、转化光能的作用
C．有些生物可以进行光合作用，但不具备光系统Ⅱ和光系统I结构
D．光合作用中ATP合成的直接驱动力来自H+浓度差形成的电化学梯度
二、多选题
13．如图为一测定叶片光合作用强度装置的示意图，其中叶室为透明玻璃材料制成。装置运行后，仪器气路管道中的气体流速满足正常测定的需求。黑暗时测出叶室内的CO2变化值为Q，光照下测出叶室内的CO2变化值为P。下列说法错误的是（　　）
A．叶片的叶肉细胞叶绿体内参与光合作用光反应阶段的反应物有H2O、NADP+、ADP和Pi
B．在光照时，若该叶片实际光合作用消耗CO2的值为W，则W=P+Q
C．若光照下测出叶室内的CO2变化值（P）为0，则该植物的呼吸作用强度等于光合作用强度
D．若正常夏日早6点日出，晚6点日落。则一天之中，P值最高点在早6点，最低点在晚6点
14．下图为细胞核基因编码的蛋白质甲、乙进入叶绿体的过程，导向序列可决定蛋白质的运输目的地，完成转运后导向序列被信号肽酶切除。下列相关叙述正确的是（ ）
A．蛋白质甲、乙上的导向序列具有特异性识别功能
B．蛋白质甲、乙切除导向序列后即可发挥相应的功能
C．Hsp70使蛋白质保持非折叠状态，这有利于它穿过叶绿体膜
D．据图推测，蛋白质甲、乙分别与光反应、暗反应有关
15．如图为科学家构建的ATP体外合成体系，其中Ⅰ、Ⅱ均为从叶绿体中提取的膜蛋白，且囊泡内H+浓度高于囊泡外。据图分析合理的是（ ）
A．该人工体系可模拟类囊体薄膜上ATP的合成
B．Ⅱ可表示ATP合成酶，仅具有生物催化功能
C．光能驱动H+通过主动运输进入囊泡
D．囊泡两侧的H+浓度差会对ATP的合成产生影响
16．迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定。迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是选取深绿色的菠菜叶做叶绿体中色素的提取和分离实验，得到的层析结果（部分数据）。下列相关叙述正确的是（ ）
项目 溶剂移动距离 色素1移动距离 色素2移动距离 色素3移动距离 色素4移动距离
实验组1 7．8 1．9
实验组2 8．2 1．3
实验组3 8．0 1．4
平均移动距离 8．0 4．24 0．8
迁移率 0．95 0．53 0．10
A．色素1的平均移动距离为7．6
B．色素3的颜色为蓝绿色，含量最多
C．层析液的组成是无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅
D．若用黄色菠菜叶做实验，则色素3、4含量减少
三、非选择题
17．玉米（原产于热带地区）的CO2固定方式与小麦不同，其通过气孔吸收CO2在叶肉细胞叶绿体中PEP羧化酶的作用下生成C4，C4转化为苹果酸进入维管束鞘细胞后脱羧释放CO2，然后进行与小麦相同的CO2利用过程。回答下列问题：
(1)玉米和小麦对CO2的利用，均在 （结构）中进行，该过程的产物有糖类和 ，从而使化学反应能够持续进行下去。
(2)与小麦不同，玉米对CO2的固定过程有 次，在维管束鞘细胞中进行光合作用所需要的CO2来源于 （填生理过程）。
(3)研究发现，玉米的叶片中只有维管束鞘细胞内有淀粉粒，而叶肉细胞内没有，可以推测玉米 。
18．如图甲是四类细胞的亚显微结构模式图，图乙为真核细胞结构及细胞内物质转运的示意图，图丙表示四种物质在细胞内外的相对浓度差异请据图回答下列问题
（1）图甲中四类细胞共有的细胞器是 。能够进行光合作用的细胞是 。
（2）图乙中具双层膜的结构有 个，新转录产生的mRNA经一系列加工后穿过细胞核上的 转运到细胞质中。图乙中若合成的蛋白质为C羧化酶(固定，推测该酶将被转运到 (图中标号)发挥作用
（3）图甲中的 类细胞可表示胰岛B细胞，细胞内外的物质浓度如内图所示，则Na+进入细胞的方式是 ，胰岛素出细胞的方式是 。
19．以黑藻为材料进行实验，回答下列问题：
(1)黑藻叶片特别适合观察叶绿体的原因有取材方便、制片简单、 、理想的装片中可观察到叶绿体围绕 沿细胞边缘分布。
(2)某同学利用黑藻为材料观察叶肉细胞的质壁分离现象，实验步骤和观察结果如图。

若步骤②中，从盖玻片的一侧滴加的是加有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g/mL蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 、 。
(3)利用黑藻叶片提取与分离光合色素，提取色素过程中需要将新鲜叶片放入 40～50 ℃的烘箱中烘干并粉碎，采用该温度的依据是 。
20．某研究小组欲利用植物水培的方式探究培养液中不同磷含量对青椒幼苗净光合速率（Pn）的影响，现设置磷含量分别为50%（T1）、75%（T2）、100%（T3，对照）和125%（T4）的4组实验，一段时间后分别测定各组青椒幼苗的净光合速率、根系活力、光合色素含量、胞间CO2浓度和气孔导度（即气孔的开放程度）如下表。请回答下列问题：
组别 T1（50%） T2（70%） T3（100%） T4（125%）
净光合速率（Pn） 8.9 18.4 17.2 12.5
根系活力 7.6 19.3 17.8 13.6
光合色素含量 1.18 1.69 1.60 1.36
胞间CO2浓度（Ci） 398 302 325 356
气孔导度（Gs） 0.08 0.27 0.12 0.13
(1)P是植物生长必不可少的元素，青椒幼苗根吸收的P可用于合成 ，从而直接影响光合作用强度。
(2)色素提取时可以加入 来防止色素被破坏：可用纸层析法分离色素，其原埋是 。
(3)高磷组（T4）和对照组（T3）气孔导度基本相同，但胞间CO2浓度高磷组（T4）却高于对照组（T3），据表分析可能的原因是 。
(4)低磷组（T1）和高磷组（T4）净光合速率和光合色素含量均显著低于对照组（T3），根据根系活力分析出现该现象的原因可能是 。
21．某实验小组欲研究水稻光合作用的相关生理过程，以水稻的低叶绿素含量突变体（YL）和野生型（WT）为实验材料，采用随机分组设置3种氮肥处理，即ON（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施纯氮120kg·hm-2）和HN（全生育期施纯氮240kg·hm-2），并测定饱和光照强度（1000μmol·m-2·s-1）下的气孔导度和胞间CO2浓度，结果如图1所示。请分析回答下列问题：
(1)比较YL与WT的叶绿素含量差异时，常用 提取叶绿素。分析图示结果，可以推断在MN与HN处理下，YL的光合速率 WT的光合速率，原因是 。
(2)研究表明，叶绿素含量高并不是叶片光合速率大的必需条件。叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，因此，适当 将有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。Rubisco酶为固定CO2的酶，合成Rubisco酶也需要消耗大量的氮素，已知YL的Rubisco酶含量显著高于WT，结合题图分析，与WT相比，YL在氮素利用途径上的不同点是 ，
(3)Rubisco酶是一种双功能酶，在O2浓度高时也能催化O2和C5结合，引发光呼吸，使水稻的光合效率降低20%至50%，造成产量损失。研究发现，蓝细菌具有羧酶体，可降低其光呼吸，图2为蓝细菌的结构模式图及部分代谢过程示意图。
①蓝细菌与水稻细胞相比，在结构上的最主要区别是前者 。蓝细菌的光合片层上存在捕获光能的色素是 ，其暗反应的场所有 。图2物质F表示 ，物质C的作用是 。②结合图2和所学知识分析，蓝细菌光呼吸较低的原因有 。
a．蓝细菌有线粒体，通过有氧呼吸消耗O2、产生CO2，胞内O2/CO2较低
b．羧酶体的外壳会阻止O2进入、CO2逃逸，保持羧酶体内高CO2浓度环境
c．蓝细菌有碳泵等多个无机碳运输途径，能使细胞中的CO2浓度保持在较高水平
参考答案：
1．C
【分析】图a、b、c表示主动转运的三种类型，P、Q表示膜的两侧。a蛋白可以运输两种物质，其中一种逆浓度梯度，一种顺浓度梯度，Y物质的转运依靠X物质的浓度差产生的势能，b方式是正常方式的主动运输，消耗ATP；c方式中的主动运输需要光能驱动。
【详解】A、糖蛋白分布在膜的外侧，根据图示糖蛋白的分布可知，P侧为细胞膜外侧，Q侧为细胞膜内侧，A错误；
B、图示X进入细胞为顺浓度梯度，为协助扩散，而Y物质进入细胞是逆浓度梯度，为主动运输，B错误；
C、b中膜蛋白可运输物质，同时还可以催化ATP水解，兼有物质运输和催化作用，C正确；
D、c表示的运输方式可发生在叶绿体类囊体薄膜上，叶绿体内膜上没有光合色素，不能利用光能，D错误。
故选C。
2．B
【分析】叶绿体中色素提取用无水乙醇等有机溶剂，分离用纸层析法。
【详解】A、提取绿叶中的色素可以用无水乙醇和丙酮等有机溶剂，A正确；
B、叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；
C、叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收百分比来绘制，C正确；
D、光合作用中的能量变化是光能→ATP和NADPH中活跃化学能→有机物中稳定化学能，D正确。
故选B。
3．A
【分析】1、叶绿体色素的提取和分离实验：
（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。
（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。
2、图示的滤纸条上，a、b、c、d分别代表胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
【详解】A、由以上分析可知：a色素带对应的色素为胡萝卜素，A正确；
B、b为叶黄素，主要吸收蓝紫光，B错误；
C、色素带的宽窄代表色素含量的高低，C错误；
D、d色素带为叶绿素b，黄绿色，D错误。
故选A。
4．D
【分析】题图表示在类囊体薄膜上进行的光反应，叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和NADPH。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；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存在ATP中的化学能。ATP将参与合成有机物的暗反应。
【详解】据图分析，题图表示在类囊体薄膜上进行的光反应，该过程叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和NADPH，D正确，ABC错误。
故选D。
5．B
【分析】1、色素提取和分离过程中几种化学物质的作用：（1）无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素；（2）层析液用于分离色素；（3）二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分；（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏；
2、分离色素原理：色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，从而分离色素；
3、根据题图可知：图中，A、B、C、D分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
【详解】A、色素A胡萝卜素和B叶黄素，主要吸收蓝紫光，不吸收红光，A正确；
B、利用无水乙醇提取色素的原因是色素溶于乙醇，而分离色素用层析液，B错误；
C、黄化叶片叶绿素含量低，若用黄化叶片做提取色素实验，则C叶绿素a和D叶绿素b的色素带颜色较浅，C正确；
D、色素D即叶绿素b是黄绿色，色素A即胡萝卜素是橙黄色，D正确。
故选B。
6．B
【分析】光合作用的必要条件是含有光合作用所需要的色素和酶；植物细胞间信息交流的方式有三种：通过化学物质间接传递、通过细胞间受体直接传递和通过通道传递；质壁分离及复原的必要条件是具有半透膜和半透膜两侧溶液具有浓度差。
【详解】A、蓝藻没有叶绿体，含有藻蓝素和叶绿素，也能够进行光合作用，A错误；
B、内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件，B正确；
C、高等植物细胞间可通过通道进行信息交流，如胞间连丝，C错误；
D、质壁分离及复原的必要条件是具有半透膜和半透膜两侧溶液具有浓度差。液泡中含有色素是有利于观察质壁分离及复原，不是必要条件，D错误。
故选B。
7．B
【分析】光合作用分为光反应和暗反应。光反应是水光解形成氧气和还原氢，同时合成ATP，与光反应有关的色素分布在叶绿体的类囊体膜上，光合色素的功能是吸收、传递和转化光能，光反应的场所是叶绿体的类囊体膜；暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原，二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物称为二氧化碳固定，三碳化合物被光反应产生的还原氢还原形成糖类和五碳化合物，该过程需要光反应产生的ATP和还原氢。
【详解】A、光合色素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而光敏色素分布在植物的各个部位，A正确；
B、用无水乙醇提取绿叶中的光合色素，但不能提取光合蛋白，B错误；
C、在光照条件下，PSP能够将CO2直接还原，说明光敏蛋白与自然光合系统中光合色素、NADPH和ATP等物质的功能相似，C正确；
D、光敏色素主要吸收红光和远红光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，D正确。
故选B。
8．A
【分析】不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
【详解】A、绿藻反射出绿光，吸收红光和蓝紫光较多，图中为海水的浅层中绿藻的总吸收光谱，A错误；
B、水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光。在海洋的浅层、中层、深层水体中依次垂直分布有绿藻、褐藻和红藻等藻类。三种藻类的垂直分布与光能的捕获有关，B正确；
C、叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，图中的“色素X”为叶绿素a，C正确；
D、作用光谱描述的是光反应程度与光波长的关系，光合作用的光反应阶段能产生氧气，因此光下绿藻生成氧气的速率与作用光谱的变化趋势基本一致，D正确。
故选A。
9．D
【分析】1、线粒体普遍存在于动、植物细胞中，呈粒状、棒状，具有双层膜，内有少量DNA和RNA，内膜突起形成嵴，内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶），线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体，是细胞的“动力车间”。
2、叶绿体主要存在绿色植物叶肉细胞里，呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，（含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA，叶绿素分布在基粒片层的膜上。在片层结构的膜上和叶绿体内的基质中，含有光合作用需要的酶）。叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
【详解】A、叶绿体和线粒体都是半自主性细胞器，均含有少量的DNA和RNA，A正确；
B、叶绿体通过类囊体垛叠来增大膜面积，线粒体通过内膜向内折叠形成嵴来增大膜面积，两者增大膜面积的方式不同，B正确；
C、线粒体是有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需的ATP大部分来自线粒体，C正确；
D、叶绿体是光合作用的场所，必须在有光的条件下才能进行光反应，合成ATP，D错误。
故选D。
10．B
【分析】1、叶绿体是具有双层膜结构的细胞器，叶绿体基质中类囊体薄膜堆叠成基粒，类囊体薄膜上分布着光合作用有关的色素，与光能的吸收、传递和转化有关。
2、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成还原氢和氧气以及ATP的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。
【详解】A、叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能，其中能量可以储存在NADPH和ATP中，A正确；
B、据图可知，弱光条件下，叶绿体会汇集到细胞顶面，能最大限度的吸收光能，保证高效率的光合作用，而强光条件下，叶绿体移动到细胞两侧，以避免强光的伤害，B错误；
C、处理破坏细胞内的微丝蛋白后，叶绿体定位异常，可知叶绿体的定位与微丝蛋白有关，因此可推测叶绿体的移动是沿着微丝蛋白进行的，C正确；
D、由于CHUP1蛋白缺失型拟南芥的叶绿体分布和野生型不同，所以CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用，D正确。
故选B。
11．A
【分析】1．绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
2.观察叶绿体的实验中，用镊子取一片黑藻的小叶，放入载玻片的水滴中，盖上盖玻片。制片和镜检时，临时装片中的叶片不能放干了，要随时保持有水状态 否则细胞或叶绿体失水收缩，将影响对叶绿体形态和分布的观察。
2.观察线粒体：染色→制片（在洁净载玻片中央滴一滴健那绿染液→用牙签取碎屑→盖盖玻片 ）→低倍镜下找到口腔上皮细胞→高倍镜下观察。
【详解】A、在“观察叶绿体”的实验中，用黑藻作为材料，由于黑藻叶片几乎为单层细胞，因而制作装片时无需切片，A正确；
B、在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，能用黑藻作为材料观察细胞的质壁分离，并且可用细胞中的叶绿体作为标志物进行观察，B错误；
C、在高倍显微镜下能看见黑藻中呈球形或椭球形的叶绿体，但看不到叶绿体中类囊体堆叠形成的基粒，C错误；
D、分离黑藻中各种光合色素的最佳试剂为层析液，提取色素所用的试剂可以是无水乙醇，D错误。
故选A。
12．B
【分析】据图可知，光系统I的作用是吸收光能，进行光化学反应，产生强的还原剂，用于还原NADP+形成NADPH，光系统Ⅱ可以捕获、转化光能，还可以催化水的分解。
【详解】A、光系统是由叶绿素、类胡萝卜素、脂质和蛋白质等物质组成的复合物，叶绿素中含有Mg元素，故光系统含有C、H、0、N、Mg等元素，A 正确；
B、由题图可知，光系统Ⅱ可以捕获、转化光能，还可以催化水的分解，B错误；
C、有些原核生物也可以进行光合作用，但没有叶绿体，不具备光系统Ⅱ和光系统I结构，C正确；
D、据题图可知，ATP合成的直接驱动力来自H+浓度差形成的电化学梯度，D正确。
故选B。
13．CD
【分析】黑暗时测出叶室内的CO2变化值为Q，表示呼吸作用释放的二氧化碳；光照下测出叶室内的CO2变化值为P，表示净光合作用吸收的二氧化碳量。
【详解】A、光合作用的光反应阶段包括H2O的光解（合成[H]需要NADP+的参与）和ATP的合成（需要ADP和Pi参与）两个过程，故A正确；
B、在光照时，叶室内的CO2的变化值为P表示的是净光合量，测定呼吸作用时的CO2的变化值为Q，植物光合作用总量等于净光合量加呼吸消耗量，故W=P+Q，则B正确；
C、若光照下测出叶室内的CO2变化值（P）为0，即净光合作用为0，此时该叶片的呼吸作用强度等于光合作用强度，而该植物的呼吸作用强度大于光合作用强度，C错误；
D、若正常夏日早6点日出，晚6点日落。则一天之中，净光合量P最高点应该在晚上6点左右，故D错误。
故选CD。
【点睛】
14．AC
【分析】据图可知，细胞核基因编码的蛋白质甲、乙通过孔蛋白，在导向序列引导下，分别运输到叶绿体基质、叶绿体类囊体，参与光合作用的暗反应和光反应过程。
【详解】A、叶绿体基质内蛋白质和类囊体薄膜上蛋白质不完全相同，导向序列可决定蛋白质的运输目的地，据此推测，蛋白质甲、乙上的导向序列具有特异性识别功能，A正确；
B、蛋白质甲、乙切除导向序列后，需要进一步加工形成一定的空间结构才可以发挥相应的功能，B错误；
C、据图可知，蛋白质甲和乙通过孔蛋白进入叶绿体内，若Hsp70使蛋白质保持非折叠状态，这有利于它穿过叶绿体膜，C正确；
D、据图可知，蛋白质甲的运输目的地为叶绿体基质，可能和暗反应有关；蛋白质乙的运输目的地为类囊体，可能和光反应有关，D错误。
故选AC。
15．ACD
【分析】分析图形：H+进入囊泡通过Ⅰ过程，需要光，说明该囊泡模拟的是叶绿体的类囊体薄膜；H+通过Ⅱ出囊泡，形成ATP，说明模拟的是线粒体的内膜。
【详解】A、类囊体薄膜中光反应时产生ATP，该人工体系可模拟类囊体薄膜上ATP的合成，A正确；
B、Ⅱ可表示ATP合成酶，具有生物催化功能，另外也能运输H+，具有载体的功能，B错误；
C、H+进入囊泡通过Ⅰ过程，需要光，属于主动运输，C正确；
D、囊泡两侧的H+浓度差，形成H+电化学势能（H+浓度梯度势能），促进ATP的合成，D正确。
故选ACD。
【点睛】
16．ABD
【分析】分离色素利用纸层析法，原理是四种色素在层析液中溶解度不同，溶液度高的扩散速度快，结果从上而下分别是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）。
【详解】A、迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离，溶剂移动的平均距离为8.0，所以色素1的平均移动距离为0.95×8.0=7.6，A正确；
B、色素3平均移动距离=（1.9+1.5+1.4）÷3=1.6；迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离=1.6÷8.0=0.20，根据迁移率的大小可知色素1表示胡萝卜素，色素2表示叶黄素，色素3表示叶绿素a，色素4表示叶绿素b，叶绿素a为蓝绿色，含量最多，B正确；
C、层析液是由20份石油醚，2份丙酮和1份苯混合而成，C错误；
D、根据B项分析可知，色素1表示胡萝卜素，色素2表示叶黄素，色素3表示叶绿素a，色素4表示叶绿素b，黄叶中叶绿素的含量低，因此若用黄色菠菜叶做实验，则色素3、4含量减少，D正确。
故选ABD。
17．(1) 叶绿体基质 C5
(2) 两/2 苹果酸脱羧和细胞呼吸（呼吸作用）
(3)光合作用的暗反应（C3的还原）只发生在维管束鞘细胞（叶绿体）中
【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应：（1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生NADPH和氧气、ATP的合成；（2）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原提供NADPH和ATP。
【详解】（1）二氧化碳的固定是暗反应过程，暗反应的场所是叶绿体基质；结合分析可知，暗反应的产物有糖类和C5，其中的C5又可以参与下一轮次CO2的固定过程，从而使化学反应能够持续进行下去。
（2）分析题意可知，玉米对CO2的固定过程有两次：第一次是在叶肉细胞叶绿体中PEP羧化酶的催化作用下生成草酰乙酸（C4），第二次是在维管束鞘细胞叶绿体中正常进行暗反应；第二次所需要的CO2来源于C4转化的苹果酸脱羧和维管束鞘细胞的细胞呼吸。
（3）PEP羧化酶对CO2其有很强的亲和力，能够提高玉米利用较低浓度CO2进行光合作用的能力，玉米C3的还原只在维管束鞘细胞的叶绿体中进行，因此，维管束细胞内有淀粉粒，而叶肉细胞内没有。
【点睛】本题主要考查光合作用的相关知识，要求考生识记光合作用的物质变化和能量变化，明确光反应与暗反应的联系，能正确分析题文获取有效信息，对于C4植物和C3植物光合作用过程的异同点的理解是解题的关键。
18． 核糖体 II、III、IV 3 核孔 ⑤ I 协助扩散 胞吐
【分析】1、图甲中结构①～⑥依次是：核糖体、线粒体、中心体、叶绿体、液泡、高尔基体。图甲中Ⅰ表示动物细胞、Ⅱ表示高等植物细胞、Ⅲ表示蓝藻、Ⅳ表示低等植物细胞。
2、图乙中①表示核糖体，②表示内质网、③表示高尔基体、④表示线粒体、⑤表示叶绿体。
3、根据丙图分析：由题图可知，钠离子细胞外高于细胞内，进入细胞的方式为协助扩散，钾离子是细胞外低于细胞内，因此钾离子出细胞的方式也是协助扩散；胰岛素属于分泌蛋白，通过胞吐的方式分泌出细胞，因此只存在于细胞外，二氧化碳是细胞外低于细胞内，它可以自由扩散出细胞。
【详解】（1）根据以上分析可知，Ⅰ表示动物细胞、Ⅱ表示高等植物细胞、Ⅲ表示蓝藻、Ⅳ表示低等植物细胞，四类细胞共有的细胞器是核糖体。图中Ⅱ、Ⅳ表示植物细胞，都有叶绿体，可以进行光合作用，Ⅲ表示蓝藻，含有光合色素，也可以进行光合作用。
（2）根据以上分析可知，图乙中具有双层膜的是④线粒体、⑤叶绿体和细胞核。转录产生的mRNA经一系列加工后穿过细胞核上的核孔进入细胞质中与核糖体结合。图乙中若合成的蛋白质为C羧化酶，在光合作用中二氧化碳固定中起到催化作用，在该酶被转运到⑤叶绿体中发挥作用。
（3）识图分析可知，图甲中Ⅰ表示动物细胞，故Ⅰ类细胞可表示胰岛B细胞，根据以上分析可知，图中钠离子细胞外高于细胞内，则Na+进入细胞的方式是协助扩散，胰岛素属于分泌蛋白，因此出细胞的方式是胞吐。
【点睛】本题考查细胞的结构和功能以及物质进出细胞的方式的知识点，要求学生掌握细胞器的结构与功能以及细胞核的结构和功能，理解物质进出细胞的方式及其特点和实例，这是该题考查的重点。同时考查学生利用所学知识识图判断的能力，能够正确识图判断图中的各部分结构名称，利用细胞的组成结构和功能分析解决问题。
19．(1) 叶绿体大而少 液泡
(2) 绿色 红色
(3)避免高温将色素分解
【分析】题图分析：①为观察正常的细胞，②为用引流法使叶肉细胞浸在0.3g/mL蔗糖溶液中，③观察叶肉细胞发生质壁分离，图中A是原生质，B为0.3g/mL蔗糖溶液。
【详解】（1）黑藻叶片特别适合观察叶绿体的原因有取材方便、制片简单、叶绿体大而少，且叶片几乎为单层细胞，理想的装片中可观察到叶绿体围绕大液泡 沿细胞边缘分布，同时也可用该植物观察细胞质的流动，观察过程中以叶绿体为参照物。
（2）若步骤②中，从盖玻片的一侧滴加的是加有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g/mL蔗糖溶液，则在显微镜下能观察到黑藻细胞发生质壁分离，图中A处为原生质体，其中有叶绿体，B处被染成红色的蔗糖溶液，因此A、B处的颜色依次为绿色、红色。
（3）利用黑藻叶片提取与分离光合色素，提取色素过程中需要将新鲜叶片放入 40～50 ℃的烘箱中烘干并粉碎，该温度处理可以避免高温将色素分解，同时烘干还能减少叶片中水分的含量，有利于分离和提取色素。
20．(1)ATP、NADPH（[H]）
(2) 碳酸钙 色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散快，反之则慢
(3)高磷组净光合速率小于对照组，消耗的胞间CO2少，导致高磷组胞间CO2浓度高于对照组
(4)两组植物根系活力小于对照组，抑制了无机盐的吸收，从而影响光合色素的合成，最终导致两组净光合速率显著低于对照组
【分析】本实验的实验目的为探究培养液中磷含量对青椒幼苗净光合速率（Pn）的影响，自变量为磷含量，因变量为净光合速率、根系活力、光合色素含量、胞间CO2浓度和气孔导度。
【详解】（1） ATP、NADPH（[H]）元素组成中含有P元素，青椒幼苗根吸收的P可用于合成ATP、NADPH（[H]），从而直接影响光合作用强度。
（2）色素提取时可以加入碳酸钙来防止色素被破坏，纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散快，反之则慢。　
（3）据结果分析，高磷组（T4）和对照组（T3）气孔导度基本相同，但胞间CO2浓度高磷组（T4）却高于对照组（T3），原因可能为高磷组净光合速率小于对照组，消耗的胞间CO2少，导致高磷组胞间CO2浓度高于对照组。
（4）低磷组（T1）和高磷组（T4）净光合速率和光合色素含量均显著低于对照组（T3），原因可能是两组植物根系活力小于对照组，抑制了无机盐的吸收，从而影响光合色素的合成，最终导致两组净光合速率显著低于对照组。
21．(1) 无水乙醇 高于 YL的气孔导度大于WT，但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同，YL的光合作用消耗了更多的CO2
(2) 降低叶片中的叶绿素含量 YL更倾向于将氮素用于Rubisco酶的合成，而不是叶绿素的合成
(3) 无成形的细胞核（或无核膜） 叶绿素和藻蓝素 细胞质基质和羧酶体 ATP 作为还原剂并提供能量 b、c
【分析】光合色素易溶于有机溶剂，叶绿素的提取用无水乙醇，光合作用分为光反应和暗反应，光照强度、温度、水、二氧化碳等因素影响光合作用速率。
【详解】（1）叶绿素的提取用无水乙醇；CO2是暗反应的原料，在MN与HN处理下，YL与WT相比，YL的气孔导度大于WT，但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同，YL的光合作用消耗了更多的CO2从而在一定程度上降低了胞间CO2浓度，使其与WT的胞间CO2浓度差异不大，因此YL的光合速率高于WT的。
（2）叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，适当降低叶片中的叶绿素含量，有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。合成Rubisco酶需要消耗大量的氮素，结合题图分析，与WT的氮素利用途径相比，YL更倾向于将氮素用于Rubisco酶的合成，而不是叶绿素的合成。
（3）蓝细菌为原核生物，与水稻细胞相比，在结构上的最主要区别是无成形的细胞核（或无核膜）；蓝细菌的光合片层上存在捕获光能的色素是叶绿素和藻蓝素；由图2可以看出其暗反应的场所有细胞质基质和羧酶体；图2物质F表示ATP；物质C是NADPH，其作用是为三碳酸的还原提供能量和还原剂。
a、蓝细菌无线粒体，a错误；
b、此外，羧酶体的外壳也会阻止O2进入、CO2逃逸，保持羧酶体内高CO2浓度环境。这些都使得 CO2与O2竞争结合C5的过程中占优势，使蓝细菌光呼吸较低，b正确；
c、蓝细菌有碳泵等多个无机碳运输途径，能使细胞中的CO2浓度保持在较高水平，c正确。
故选bc。