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专题05
细胞的代谢3--光合作用
一、单选题
1.（2019·海南）下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是（???
）
A.?光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.?红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.?光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.?红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
2.（2020·江苏）同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是（??
）
A.?卡尔文（M.
Calvin）等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B.?赫尔希（A.D.Hershey）等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C.?梅塞尔森（M.
Meselson）等证明DNA进行半保留复制
D.?温特（F.
W.
Went）证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
3.（2020·江苏）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（??
）
A.?提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂???????????B.?研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.?研磨时添加石英砂有助于色素提取??????????????????????D.?画滤液细线时应尽量减少样液扩散
4.（2019·海南）下列关于绿色植物的叙述，错误的是（???
）
A.?植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸???????????B.?植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C.?遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降????D.?植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
5.（2019·江苏）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（???
）
A.?研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素??????????????????B.?层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.?在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作???????????D.?实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
6.（2020·新高考I）黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是（??
）
A.?在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构
B.?观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C.?质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
D.?探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
7.（2020·天津）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（??
）
A.?产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质??????????????????B.?该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C.?类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原????????D.?与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
8.（2018·海南）高等植物细胞中，下列过程只发生在生物膜上的是（?
）
A.?光合作用中的光反应???????????????????????????????????????????B.?光合作用中
CO2
的固定
C.?葡萄糖分解产生丙酮酸???????????????????????????????????????D.?以
DNA
为模板合成
RNA
9.（2018·北京）光反应在叶绿体类囊体上进行,在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色,该反应过程中（??
）
A.?需要ATP提供能量??????????????B.?DCIP被氧化??????????????C.?不需要光合色素参与??????????????D.?会产生氧气
10.（2018·全国Ⅲ卷）下列研究工作中由我国科学家完成的是（???
）。
A.?以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验???????????????B.?用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验
C.?证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验???????D.?首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
11.（2017·海南）将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出．下列相关说法正确的是（ ）
A.?离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气????????B.?若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C.?若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生????D.?水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
12.（2017·新课标Ⅲ）下列与细胞相关的叙述，错误的是（ ）
A.?动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递
B.?叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中
C.?癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞
D.?细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
13.（2017·新课标Ⅲ）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的．下列叙述错误的是（ ）
A.?类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.?叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.?光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.?叶片在640-660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
14.（2017·海南）关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是（ ）
A.?淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.?人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C.?叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D.?硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
15.（2017·天津）叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性．以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的是（ ）
A.?用无水乙醇提取叶绿体中的色素?????????????????????????B.?用水做层析液观察花青苷的色素带
C.?用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水????D.?用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目
16.（2020·天水模拟）将叶绿体悬浮液置于适宜光照下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是（??
）
A.?可测定叶绿体悬浮液的净光合速率??????????????????B.?向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，[H]含量下降
C.?突然改用等强度红光照射C3含量上升???????????????D.?改变悬浮液中pH对氧气释放无影响
17.（2020·鹤壁模拟）下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，错误的是（??
）
A.?加入碳酸钙有助于保护叶绿素????????????????????????????B.?常用无水乙醇做溶剂来提取色素
C.?距离滤液细线最近的色素带是叶绿素b???????????D.?提取色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同
18.（2020·化州模拟）下列关于科学实验及科学方法的叙述不正确的是（??
）
A.?追踪光合作用中O2的来源可用同位素标记法
B.?研究基因在染色体上的位置可用荧光标记法
C.?促胰液素调节胰液分泌的发现过程运用了“饲喂法”
D.?探究培养液中酵母菌种群数量的变化可采用抽样检测法
19.（2020·海口模拟）在适宜光照和温度条件下，植物叶绿体内C3和C5的浓度能达到饱和并维持相对稳定，通过改变实验条件可使叶绿体中的C3浓度在短时间内上升。据此分析，改变的实验条件可能是（??
）
A.?中断CO2供应??????????????????B.?突然停止光照??????????????????C.?降低环境温度??????????????????D.?减少水分供应
20.（2020·湖北模拟）柱花草主要生存在年平均气温19
-
25℃的地区，其对低温胁迫较为敏感，易发生冷害。下表为科研人员在不同温度下测得的柱花草叶片光合作用速率等相关指标。下列分析错误的是（???
）
分组
处理类型检测内容
净光合速率（?molO2/m2?s）
总光合速率（?molO2/m2?s）
CO2固定酶活性（?molaCO2/mg蛋?min）
甲组
6℃处理
3.11
3.51
3.34
乙组
25℃处理
14.78
15.15
6.68
丙组
36℃处理
14.14
14.51
6.07
A.?本实验中的对照组是乙组，甲组、丙组为实验组
B.?对柱花草生长的影响，6℃条件下比36℃条件下要更大
C.?在6℃条件下，可通过增加CO2
，
浓度来提高柱花草的总光合速率
D.?与光合作用相比，温度胁迫对柱花草的呼吸作用无显著影响
21.（2020·伊春模拟）下列关于高等植物细胞代谢的叙述正确的是（???
）
A.?弱光条件下，暗反应所需的ATP来源于光反应和细胞呼吸
B.?叶肉细胞中形成NADH的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
C.?光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，且光照越强光合速率越快
D.?CO2的固定和C3的还原是在叶绿体基质中通过卡尔文循环完成的
22.（2020·海南模拟）下列与生物实验有关的叙述，错误的是（???
）
A.?可采用构建物理模型的方法研究DNA分子的结构特点
B.?提取绿叶中的色素时，至少需要破坏细胞膜和叶绿体膜
C.?用不同浓度的生长素类似物处理插条，生根效果可能相同
D.?经龙胆紫溶液染色后，洋葱根尖的质壁分离现象更容易观察
23.（2020·广州模拟）下图是某植物叶肉细胞光合作用与有氧呼吸过程中的物质变化图解，其中①—④表示过程。相关叙述错误的是（???
）
A.?过程①③④都能合成
ATP????????????????????????????????????B.?过程①②③④总是同时进行
C.?过程①③都在生物膜上进行????????????????????????????????D.?过程④产生的[H]还来自于水
24.（2020·武汉模拟）将小球藻置于缺氧缺CO2条件下，进行5～10分钟光照处理，立刻移向黑暗环境中供给14CO2
，
小球藻合成了（14CH2O）。下列叙述正确的是（??
）
A.?在缺氧缺CO2条件下光照会导致叶绿体中NADpH减少
B.?移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2
C.?供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0
D.?该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同
25.（2020·河南模拟）如图表示升高大气CO2浓度和干旱胁迫对大豆开花期净光合速率[CO2（?mo1/·s）]的影响，下列相关分析错误的是（???
）
A.?湿润状态下，限制净光合速率的主要因素是CO2浓度
B.?干旱状态下，大豆叶片上的气孔并没有全部关闭
C.?大气CO2浓度没有达到开花期大豆的CO2饱和点
D.?两种环境下，CO2浓度升高后叶绿体内膜上[H]、ATP含量均下降
二、综合题
26.（2020·海南）在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
（1）据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
（2）为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10~14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是________。
（3）小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是________。
27.（2020·北京）阅读以下材料，回答（1）~（4）题。
创建D1合成新途径，提高植物光合效率
植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。
叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA
位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA
mRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领城科学家的问题。
近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增产幅度在8.1%~21.0%之间。
该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着溫室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。
（1）光合作用的________反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与________形成的复合体吸收、传递并转化光能。
（2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因________。
（3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是：
________。
（4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括__________。
A.细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位
B.细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同
C.细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译
D.细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同
E.细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同
28.（2020·新高考I）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________
（填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________
（填：高于、低于或等于）植物，原因是________。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
29.（2020·江苏）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
（1）在叶绿体中，光合色素分布在________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在________中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于________。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成________键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________。
30.（2019·浙江选考）回答与光合作用有关的问题：
（1）在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中，正常光照下，用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液，短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会________。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是________。若停止CO2供应，短期内小球藻细胞中RuBP的含量会________。研究发现
Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶，它催化CO2被固定的反应，可知该酶存在于叶绿体________中。
（2）在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条带中的色素合称为________。分析叶绿素a的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的________光。环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与________抑制叶绿素的合成有关。
答案解析部分
一、单选题
1.B
【考点】叶绿体结构及色素的分布和作用，光合作用的过程和意义
【解析】A.光合作用的暗反应阶段可以直接利用光反应中产生的ATP，不能直接利用光能，A项不合题意；
B.胡萝卜素可以吸收蓝紫光，对红光的利用几乎很少，B项符合题意；
C.光反应中，可以将光能转变为ATP中的化学能，ATP的合成需要有ADP的参与，C项不合题意；
D.叶绿素b可以吸收红光，这部分能量可以推动光反应的进行，D项不合题意。
故答案为：B
【分析】叶绿体中的色素，叶绿素a和叶绿素b对红光和蓝紫光的吸收有偏好性，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
2.D
【考点】光合作用的发现史，噬菌体侵染细菌实验，植物生长素的发现和作用，DNA分子的复制
【解析】A、卡尔文用同位素标记法探明了CO2中的碳在光合作用中转化途径，A错误；
B、利用T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中用了同位素标记法，B错误；
C、证明DNA的半保留复制的实验中用了同位素标记法，C错误；
D、温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质的实验中未采用同位素标记法，D正确。
故答案为：D。
【分析】同位素标记法在生物实验中的应用：
1．理解含义
用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程。
2．方法应用
用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。
3．应用分析
(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2
，
光合作用只产生O2
，
证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自CO2。
(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。
4、高中生物教材中涉及到该技术的知识点
?①分泌蛋白合成分泌的过程；
?②证明DNA半保留复制；
?③光合作用中追踪某元素的转移去向，如H218O、14CO2
等；
?④噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，35S标记蛋白质，32P标记DNA分子；
?⑤标记氮肥中的氮，追踪氮在植物体内和动物体内转移途径。
3.B
【考点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】A、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；
B、研磨时需要加入碳酸钙（CaCO3），可防止研磨时色素被破坏，B错误；
C、研磨时加入少许石英砂（SiO2）有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放，C正确；
D、画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。
故答案为：B。
【分析】叶绿素的提取和分离实验的原理：无水乙醇能溶解绿叶中的各种光合色素；不同色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上随层析液的扩散速度也有差异。
4.B
【考点】ATP的相关综合，光合作用的过程和意义
【解析】A.有氧呼吸为植物细胞获取能量的主要方式，故时刻进行，A项不合题意；
B.细胞呼吸第一阶段产生少量的ATP，是在细胞质基质中产生的，不是在膜上，B项符合题意；
C.光照不足会导致合成叶绿素的物质减少，叶绿素含量下降，C项不合题意；
D.幼茎绿色部分含有色素，能进行光合作用，植物的每个部分都能进行呼吸作用，D项不合题意。
故答案为：B
【分析】植物叶肉细胞产生ATP的过程有：①细胞呼吸，在细胞质基质和线粒体中，产生的ATP用于各项生命活动；②光合作用，在叶绿体类囊体薄膜上，产生的ATP只用于光合作用暗反应。
5.D
【考点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】A.研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A不符合题意；
B.层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B不符合题意；
C.层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C不符合题意；
D.由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D符合题意
故答案为：D
【分析】（1）绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的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）。色素带高度代表溶解度，色素带的宽度代表含量。
（2）由图中色素带的位置可知，菠菜含有四种色素，蓝藻（原核生物）只含有叶绿素a和胡萝卜素。
6.C
【考点】观察线粒体和叶绿体，叶绿体色素的提取和分离实验，质壁分离和复原，观察细胞的有丝分裂
【解析】A、黑藻叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜来观察，A正确；
B、黑藻成熟叶片为高度分化的细胞，不具有分裂能力，故不能用来观察植物细胞的有丝分裂，B正确；
C、质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，而随着不断失水，细胞液的浓度增大，吸水能力增强，C错误；
D、叶绿体中的色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D正确。
故答案为：C。
【分析】黑藻叶片细胞含有较多的叶绿体，可以用于观察植物细胞中的叶绿体，也可以用于叶绿体中色素的提取与分离实验。提取色素的原理：色素能溶解在乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素；同时，黑藻叶片细胞是成熟的植物细胞，含有大液泡，可用于观察质壁分离和复原；但黑藻叶片细胞已经高度分化，不再分裂，不能用于观察植物细胞的有丝分裂。
7.A
【考点】光合作用的过程和意义
【解析】A、乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；
B、该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；
C、类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；
D、该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
故答案为：A。
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；
光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3
，
C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
8.A
【考点】光合作用的过程和意义，有氧呼吸的过程和意义，遗传信息的转录
【解析】A、光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜，A符合题意；
B、光合作用中
CO2
的固定发生在叶绿体基质，B不符合题意；
C、葡萄糖分解产生丙酮酸发生在细胞质基质，C不符合题意；
D、以
DNA
为模板合成
RNA可以发生在高等植物的细胞核、线粒体、叶绿体中，不只发生在生物膜上，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在高等植物细胞中可以发生在生物膜上的化学反应有：
（1）光合作用的光反应阶段在叶绿体类囊体薄膜
（2）有氧呼吸的第三阶段产生水的过程在线粒体内膜
（3）分泌蛋白的加工和分泌可以有内质网膜、高尔基体膜、细胞膜参与
9.D
【考点】光合作用的过程和意义
【解析】AC、类囊体薄膜上的色素可吸收光能合成ATP，不需要提供ATP，有色素的参与，AC不符合题意；
B、光反应同时能产生【H】，将DCIP由蓝色还原为无色，B不符合题意；
D、在光反应过程中，H2O可产生O2
，
故D符合题意。
故答案为：D
【分析】光反应发生在类囊体薄膜上，在类囊体薄膜上分布着光和色素可吸收光能，吸收的光能有两个作用：一是将ADP和Pi合成ATP；二是将H2O光解产生【H】和O2。
10.D
【考点】光合作用的发现史，肺炎双球菌转化实验，孟德尔遗传实验-分离定律
【解析】A、以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验是奥地利科学家孟德尔，A不符合题意；
B、用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验是美国科学家卡尔文，B不符合题意；
C、证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验是美国的科学家艾弗里，C不符合题意；
D、首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成是由中国的科学家完成的，D符合题意。
故答案为为：D。
【分析】本题考查对生物学做出过杰出贡献的科学家。
11.A
【考点】叶绿体结构及色素的分布和作用，光合作用的过程和意义
【解析】解：A、叶绿体是光合作用的场所，在自然光下，叶绿体能进行光合作用将水分解产生氧气，A正确；
B、叶绿体中的光合色素能吸收红光，因此会产生氧气，B错误；
C、叶绿体中的光合色素能吸收蓝紫光，因此会产生氧气，C错误；
D、水在叶绿体中分解产生氧气需要光能，但不需要ATP提供能量，D错误．
故选：A．
【分析】（1）叶绿体中色素的种类、颜色及作用：
2）四种色素的吸收光谱如图所示：
12.C
【考点】细胞膜的功能，光合作用的过程和意义，细胞的凋亡，癌细胞的主要特征
【解析】解：A、动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递，属于体液调节，A正确；
B、叶肉细胞中光合作用的光反应发生在类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中，B正确；
C、癌细胞是动物体内快速而无限增殖的细胞，但不能将无机物合成有机物，需要从它生存的环境中获取自身增殖所需要的营养物质，属于异养型，所以不具有自养能力，C错误；
D、细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，即细胞编程性死亡，D正确．
故选：C．
【分析】1、细胞膜的功能：①将细胞与外界环境分开；②控制物质进出细胞；③进行细胞间的物质交流．2、光合作用包括光反应和暗反应，场所分别是叶绿体的类囊体薄膜上和叶绿体基质中．3、癌细胞的主要特征：能无限增殖；细胞形态结构发生显著改变；细胞表面发生变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞间的黏着性降低，导致细胞易扩散转移．4、细胞凋亡是指由基因控制的细胞自动结束生命的过程，又称为细胞编程性死亡，细胞凋亡有利于生物个体完成正常发育，维持内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰．
13.A
【考点】叶绿体结构及色素的分布和作用，光合作用的过程和意义
【解析】解：A、类胡萝卜素只吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；
B、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；
C、由于光反应产生的[H]和ATP能用于暗反应，所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；
D、根据吸收光谱可知，叶片在640-660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确．
故选：A．
【分析】叶绿体中的色素主要有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素又分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素又分为胡萝卜素和叶黄素．光合作用中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光．
14.C
【考点】ATP的相关综合，光合作用的过程和意义，化能合成作用
【解析】解：A、ATP的产生途径包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖时没有ATP的生成，A错误；
B、人体大脑活动的能量主要来自糖类的有氧氧化，B错误；
C、叶肉细胞通过光合作用合成葡萄糖，而光合作用的暗反应过程中，三碳化合物的还原过程需要能量，C正确；
D、硝化细菌进行化能合成作用时需要的能量来自氨气氧化成亚硝酸盐和硝酸盐过程中释放的能量，D错误．
故选：C．
【分析】1、ATP的产生途径包括光合作用和细胞呼吸作用．2、光合作用所需的能量来自光能，而化能合成作用所需的能量来自无机物氧化分解释放的能量．3、糖类是主要的能源物质，脂肪是良好的储能物质．
15.D
【考点】叶绿体色素的提取和分离实验，质壁分离和复原，观察细胞的有丝分裂
【解析】解：A、叶绿体中的色素是脂溶性有机物，易溶于无水乙醇等有机溶剂中，A正确；
B、液泡中紫红色的花青苷为水溶性，用水做层析液观察花青苷的色素带，B正确；
C、月季成熟的紫红色叶片含有大的中央液泡，而且具有色素，可用于质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水，C正确；
D、表皮细胞属于高度分化的细胞，不能再增殖，则不能形成染色体，用光学显微镜无法观察表皮细胞染色体的形态和数目，D错误．
故选：D．
【分析】1、叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于丙酮等有机溶剂中，所以用丙酮、乙醇等能提取色素．2、叶绿体色素在层析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢．3、观察植物细胞的吸水和失水的探究实验材料及外界溶液满足的条件是：（1）活细胞；（2）成熟的植物细胞，即含有液泡和细胞壁；（3）外界溶液浓度大于细胞液浓度．
16.B
【考点】光合作用的过程和意义，影响光合作用的环境因素
【解析】A、离体叶绿体释放出的氧气为实际光合作用产生的氧气，所以该实验可测定叶绿体悬浮液的实际光合速率，A项错误；
B、向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，可使溶液中用于光合作用的CO2含量增加，生成的C3增加，进而使C3被还原时消耗的[H]增加，导致[H]含量下降，B项正确；
C、突然改用等强度红光照射，则叶绿体色素吸收利用的光能增多，导致光反应产生的[H]和ATP增加，使C3的还原增强，消耗的C3增加，所以短时间内C3含量下降，故C项错误；
D、产生氧气的光反应需要酶的催化，而酶的催化活性受pH影响，故D项错误。
故答案为：B。
【分析】空气中二氧化碳的浓度，土壤中水分的多少，光照的强弱，光的成分以及温度的高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。
17.D
【考点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】A、叶绿素分子不稳定，研磨过程中加入碳酸钙有助于保护叶绿素，A正确；
B、色素能溶解在有机溶剂中，常用无水乙醇做溶剂来提取色素，B正确；
C、距离滤液细线由远到近的色素带分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，C正确；
D、分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，D错误。
故答案为：D。
【分析】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。
④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
18.C
【考点】光合作用的过程和意义，动物激素的调节，测定某种微生物的数量，基因在染色体上的实验证据
【解析】A、同位素标记法常用于追踪物质运行和变化规律的研究，鲁宾和卡门利用18O分别标记H2O和CO2
，
通过对比研究发现只有供给H2O的小球藻释放O2
，
证实光合作用产生的O2来自于H2O，A正确；
B、现代分子生物学技术能够用带有荧光标记的特定分子与染色体上的某一个基因结合，通过荧光显示基因在染色体上的位置，B正确；
C、斯他林和贝利斯将狗的小肠黏膜与稀盐酸混合磨碎，制成提取液，注入同一条狗的静脉中，发现了胰液的分泌受激素调节，利用了动物激素研究的“注射法”，C错误；
D、对培养液中酵母菌逐个计数非常困难，可以采用抽样检测的方法，D正确。
故答案为：C。
【分析】1.促胰液素发现过程有关的四个实验：
①稀盐酸→小肠肠腔→胰腺分泌胰液
②稀盐酸→静脉血液→胰液不分泌
③稀盐酸→小肠肠腔（去除神经）→胰腺分泌胰液
④小肠黏膜+稀盐酸+沙子制成提取液→静脉血液→胰腺分泌胰液。2.分析实验：
①与②组成的实验的自变量是盐酸刺激的部位，因变量是胰液是否分泌，其结果说明稀盐酸是通过小肠肠腔起作用的，不能直接起作用；
②与④组成的实验的自变量是否含有小肠黏膜的化学物质，因变量是胰腺是否分泌胰液，其结果说明胰腺分泌胰液与小肠膜产生的化学物质有关。
19.B
【考点】影响光合作用的环境因素
【解析】A、合作用的暗反应包括CO2的固定和C3的还原，C3的还原需要光反应提供[H和ATP。若中断CO2的供应，则CO2的固定受阻，而C3的还原仍在进行，将导致C3浓度降低，C5浓度上升，A项错误；
B、若突然停止光照，则光反应不能进行，缺乏光反应提供的[H]和ATP，C3的还原受阻，而CO2的固定仍在进行，将导致C3浓度上升，C5浓度下降，B项正确；
C、若降低环境温度，则光反应和暗反应都会受到影响，暗反应中CO2的周定和C3的还原都会受影响，总体结果是C3浓度和C5浓度都会下降，C项错误；
D、若减少水分供应，则会导致叶片气孔关闭，CO2供应不足，C3浓度降低，C5浓度上升，D项错误。
故答案为：B。
【分析】光合作用中相关影响因素改变导致物质含量变化的比较：
条件
光照由强到弱，CO2供应不变
光照由弱到强，CO2供应不变
CO2供应由充足到不足，光照不变
CO2供应由不足到充足，光照不变
C3含量
增加
减少
减少
增加
C5含量
减少
增加
增加
减少
[H]和ATP的含量
减少
增加
增加
减少
(CH2O)的合成量
减少
增加
减少
增加
20.C
【考点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】A、分析题意可知，柱花草主要生存在年均气温19
-
25℃的地区，故三组实验里，25℃组为对照组，A正确；
B、与25℃比较，6℃组净光合速率的下降和总光合速率下降均比36℃组更显著，因而6℃对柱花草生长的影响更大，B正确；
C、6℃处理条件下，影响光合速率的主要因素是CO2固定酶活性，即使增加CO2浓度，暗反应速率也不会明显增加，故不能通过增加CO2浓度来提高总光合速率，C错误；
D、由表中数据可以看出，6℃和36℃条件下，总光合速率和净光合速率下降程度相差不大，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率，则可说明温度改变，对呼吸速率改变影响较小，D正确。
故答案为：C。
【分析】分析题意可知，柱花草主要生存在年均气温19
-
25℃的地区，故三组实验里，25℃组为对照组，而6℃和36℃条件均超出了柱花草的适应温度范围，均为实验组，6℃组为低温胁迫处理实验组，36℃组为高温胁迫处理实验组。6℃处理后，CO2固定酶活性降低了一半，总光合速率和净光合速率均有所降低；36℃处理后，CO2固定酶活性只少许降低，净光合速率和总光合速率下降程度也不大。
21.D
【考点】光合作用的过程和意义
【解析】A、光合作用中暗反应所需的ATP只来源于光反应，A错误；
B
、NADH在细胞呼吸时产生，不在叶绿体中形成，B错误；
C、光反应发生在叶绿体类嚢体薄膜上，在一定范围内存在光照越强植物光合速率越快的现象，高于光饱和点后光照强度增强，光合速率不再加快，C错误；
D、植物通过卡尔文循环完成暗反应，暗反应包括CO2的固定和C3的还原，D正确。
故答案为：D。
【分析】高等植物光合作用的光反应发生在类囊体薄膜，产生ATP和NADPH；暗反应发生在叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原，其中C3的还原需用到光反应产生的ATP和NADPH。
22.D
【考点】叶绿体色素的提取和分离实验，DNA分子的结构
【解析】A、可采用构建物理模型的方法研究DNA分子的结构特点，A正确；
B、绿叶中的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，提取绿叶中的色素时，至少需要破坏细胞膜和叶绿体膜，B正确；
C、由于生长素的生理作用具有两重性，在最适浓度两侧有促进扦插枝条生根效果相同的不同浓度，C正确；
D、经龙胆紫溶液染色后，细胞已死亡，无法观察到质壁分离现象，D错误。
故答案为：D。
【分析】巧判细胞能否发生质壁分离和复原
（1）从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离和复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。
（2）从溶液角度分析
①在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。
②在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在过高浓度溶液中可发生质壁分离现象，因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。
23.B
【考点】光合作用的过程和意义，有氧呼吸的过程和意义
【解析】A、光反应阶段①产生ATP，暗反应阶段②消耗ATP，有氧呼吸③④过程均能产生ATP，A正确；
B、光照条件下，叶肉细胞内光合作用与有氧呼吸①②③④可以同时进行，黑暗时细胞只有③④有氧呼吸进行，B错误；
C、光反应阶段①发生在类囊体薄膜上，有氧呼吸第三阶段③发生在线粒体内膜上，C正确；
D、过程④包括有氧呼吸第一阶段和第二阶段，其中第一阶段产生的[H]来自葡萄糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水，D正确。
故答案为：B。
【分析】据图分析：图示表示光合作用与有氧呼吸的过程，其中①表示光反应阶段，②表示暗反应阶段，④表示有氧呼吸的第一二阶段，③表示有氧呼吸的第三阶段。
24.D
【考点】光合作用的过程和意义
【解析】A、在缺氧缺CO2条件下，给与光照条件叶肉细胞中会进行光反应，因此，不会导致叶绿体中NADpH减少，A错误；
B、移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会吸收二氧化碳进行一段时间的暗反应过程，此时由于缺乏光照条件，故不会进行光反应向细胞外释放O2
，
B错误；
C、供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加而后逐渐减少并趋于稳定，但不会减少到0，C错误；
D、该实验没有场所作为单一变量的对照实验，因此，不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同，D正确。
故答案为：D。
【分析】光合作用的具体的过程：
①光反应阶段：场所是类囊体薄膜
a.水的光解：2H2O
4[H]+O2
??
b.ATP的生成：ADP+Pi
ATP
②暗反应阶段：场所是叶绿体基质
a.CO2的固定：CO2
+C5?
2C3
??
b.三碳化合物的还原：2C3
（CH2O）+C5+H2O
25.D
【考点】影响光合作用的环境因素
【解析】解：A、湿润状态下，增加CO2浓度大豆净光合速率增大，说明CO2浓度为主要限制因子，A正确；
B、干旱状态下，净光合速率有一定值，说明有光合产物的积累，气孔并没有全部关闭，B正确；
C、无论在干旱还是湿润条件下，增加CO2浓度，净光合速率都增大，说明大气中的CO2浓度没有达到开花期大豆的CO2饱和点，C正确；
D、CO2浓度升高后一段时间内，消耗的[H]、ATP增多，剩余量下降，类囊体薄膜上的[H]、ATP含量下降，D错误。
故答案为：D。
【分析】影响植物光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等。据图分析：总体湿润环境中的净光合作速率大于干旱环境中的净光合作速率。
二、综合题
26.（1）光照强度；降低
（2）B地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低
（3）C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C的净光合作用降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B
【考点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】（1）光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，与10时相比，7时光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度，10时到12时，从图中分析可知，光合作用强度在降低；（2）光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，当光照强度持续增加同时温度上升，会对植物组织内部灼烧，部分气孔关闭，导致植物从外界吸收二氧化碳受阻，植物暗反应受到限制，光合作用强度降低；（3）当温度升高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，光合作用强度降低，呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，蔬菜的有机物积累减少，产量降低。
【分析】影响光合作用的环境因素:光照、二氧化碳浓度、温度、水、矿质元素等该题以一天的时间来代替光照强度，中午因为光照强度过强，气孔关闭影响光合作用的暗反应从而影响整个光合作用过程。温度的变化会引起光合作用和呼吸作用相关酶活性影响光合和呼吸作用，植物的产量既有机物的积累，是植物一天光合作用的产物减去呼吸作用所消耗的有机物：净光合作用=总光合作用-呼吸作用。
27.（1）光反应；叶绿体的色素
（2）①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA
mRNA的翻译，影响了D1的合成
（3）提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产
（4）A,B,C
【考点】光合作用的过程和意义，影响光合作用的环境因素
【解析】（1）光合作用的光反应过程在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与叶绿体的色素形成复合体。（2）根据文中信息“高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏，编码D1的基因psbA
位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA
mRNA的翻译过程”，所以高温导致D1不足的原因有：①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA
mRNA的翻译，影响了D1的合成。（3）根据题干信息“与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著，提高转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高”，故答案为：高温相应启动子psbA基因表达的优点是提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产。（4）D1合成双途径只①编码D1的基因psbA
位于叶绿体基因组，所以D1在叶绿体中编码合成；②将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中，所以D1也可以通过细胞核基因编码控制合成。
A、根据以上分析，细胞原有的基因位于叶绿体中，而补充的psbA基因位于细胞核中，A正确；
B、细胞原有的的转录场所在叶绿体，而补充的D1的mRNA转录场所在细胞核中，B正确；
C、细胞原有的的翻译场所在位于叶绿体的核糖体上进行，而补充的D1在位于细胞质中的核糖体进行翻译过程，C正确；
D、细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所都是在叶绿体中合成PSII，D错误；
E根据D项分析，二者作用都是去合成PSII，E错误。
故答案为：ABC。
【分析】叶绿体呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里，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”，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；叶绿体是半自主细胞器。
28.（1）模块1和模块2；五碳化合物（或：C5）
（2）减少；模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
（3）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类)
（4）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【考点】光合作用的过程和意义，影响光合作用的环境因素
【解析】（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。（2）据分析可知乙为C3
，
气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。（3）糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。（4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
【分析】1、光合作用中光反应和暗反应的比较：
比较项目
光反应
暗反应
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
色素、光、酶、水、ADP、Pi
多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物
[H]、O2、ATP
有机物、ADP、Pi、NADP+、水
物质变化
水的光解：2H2O
4[H]+O2ATP的生成：ADP+Pi+光能
ATP
CO2的固定：CO2+C5
2C3C3的还原：2C3
（CH2O）+C5
能量变化
光能→电能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质
光能转变为化学能，水光解产生O2和[H]
同化CO2形成（CH2O）
联系
①光反应为暗反应提供[H]和ATP；②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+；③?光反应与暗反应相互偶联，离开了彼此均会受阻，即无光反应，暗反应无法进行。若无暗反应，有机物无法合成，同样光反应也会停止。
2
分析题图，模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5
，
乙为C3。
29.（1）类囊体（薄）膜；C5
（2）叶绿体基质；细胞质基质
（3）肽
（4）光能；糖类
（5）非还原糖较稳定
【考点】叶绿体结构及色素的分布和作用，光合作用的过程和意义
【解析】（1）在叶绿体中，光反应在类囊体薄膜上进行，色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上；暗反应在叶绿体基质中进行，在酶催化下从外界吸收的CO2和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三碳化合物；（2）据图所示可知，CO2进入叶绿体基质形成PGA，推知催化该过程的酶位于叶绿体基质；然后PGA被还原，形成TP，TP被运出叶绿体，在细胞质基质中TP合成为蔗糖，可推知催化该过程的酶存在于细胞质基质中；（3）NH3中含有N元素，可以组成氨基酸中的氨基，氨基酸的合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键；（4）光合作用的光反应中，叶绿体的色素吸收光能，将ADP和Pi合成为ATP；根瘤菌与植物共生，从植物根细胞中吸收有机物，主要利用糖类作原料进行细胞呼吸，释放能量，合成ATP；（5)葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。
【分析】光合作用的过程：
30.（1）增加；ATP和
NADpH；增加；基质
（2）类胡萝卜素；蓝紫光和红；低温
【考点】叶绿体色素的提取和分离实验，影响光合作用的环境因素
【解析】解：（1）环境中的CO2含量增加，则会促进碳反应中CO2的固定这一环节，使3-磷酸甘油酸的含量增加；3-磷酸甘油酸还原成三碳糖是还原反应且消耗能量，所以提供能量的物质是ATP和NADpH；若停止CO2供应，则会使CO2固定的速率降低，反应消耗的RuBP会减少，故使得短期内小球藻细胞中RuBP的含量会增加；CO2被固定的反应发生在叶绿体基质，故Rubisco酶也是存在于叶绿体基质中；（2）光合色素的分离和提取实验中，滤纸条自上而下两条带中的色素分别为胡萝卜素和叶黄素，合称类胡萝卜素；叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光；秋天叶片变黄主要是由于温度降低导致叶绿素的合成受到抑制。
【分析】注意：细胞活动中提供能量的物质为ATP，但是结合3-磷酸甘油酸还原成三碳糖这一反应为还原反应则还需要考虑到有NADPH作反应能量。
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专题05
细胞的代谢3--光合作用
一、单选题
1.（2019·海南）下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是（???
）
A.?光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.?红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.?光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.?红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
2.（2020·江苏）同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是（??
）
A.?卡尔文（M.
Calvin）等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B.?赫尔希（A.D.Hershey）等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C.?梅塞尔森（M.
Meselson）等证明DNA进行半保留复制
D.?温特（F.
W.
Went）证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
3.（2020·江苏）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（??
）
A.?提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂???????????B.?研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.?研磨时添加石英砂有助于色素提取??????????????????????D.?画滤液细线时应尽量减少样液扩散
4.（2019·海南）下列关于绿色植物的叙述，错误的是（???
）
A.?植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸???????????B.?植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C.?遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降????D.?植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
5.（2019·江苏）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（???
）
A.?研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素??????????????????B.?层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.?在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作???????????D.?实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
6.（2020·新高考I）黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是（??
）
A.?在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构
B.?观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C.?质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
D.?探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
7.（2020·天津）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（??
）
A.?产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质??????????????????B.?该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C.?类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原????????D.?与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
8.（2018·海南）高等植物细胞中，下列过程只发生在生物膜上的是（?
）
A.?光合作用中的光反应???????????????????????????????????????????B.?光合作用中
CO2
的固定
C.?葡萄糖分解产生丙酮酸???????????????????????????????????????D.?以
DNA
为模板合成
RNA
9.（2018·北京）光反应在叶绿体类囊体上进行,在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色,该反应过程中（??
）
A.?需要ATP提供能量??????????????B.?DCIP被氧化??????????????C.?不需要光合色素参与??????????????D.?会产生氧气
10.（2018·全国Ⅲ卷）下列研究工作中由我国科学家完成的是（???
）。
A.?以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验???????????????B.?用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验
C.?证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验???????D.?首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
11.（2017·海南）将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出．下列相关说法正确的是（ ）
A.?离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气????????B.?若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C.?若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生????D.?水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
12.（2017·新课标Ⅲ）下列与细胞相关的叙述，错误的是（ ）
A.?动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递
B.?叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中
C.?癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞
D.?细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
13.（2017·新课标Ⅲ）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的．下列叙述错误的是（ ）
A.?类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.?叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.?光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.?叶片在640-660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
14.（2017·海南）关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是（ ）
A.?淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.?人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C.?叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D.?硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
15.（2017·天津）叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性．以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的是（ ）
A.?用无水乙醇提取叶绿体中的色素?????????????????????????B.?用水做层析液观察花青苷的色素带
C.?用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水????D.?用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目
16.（2020·天水模拟）将叶绿体悬浮液置于适宜光照下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是（??
）
A.?可测定叶绿体悬浮液的净光合速率??????????????????B.?向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，[H]含量下降
C.?突然改用等强度红光照射C3含量上升???????????????D.?改变悬浮液中pH对氧气释放无影响
17.（2020·鹤壁模拟）下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，错误的是（??
）
A.?加入碳酸钙有助于保护叶绿素????????????????????????????B.?常用无水乙醇做溶剂来提取色素
C.?距离滤液细线最近的色素带是叶绿素b???????????D.?提取色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同
18.（2020·化州模拟）下列关于科学实验及科学方法的叙述不正确的是（??
）
A.?追踪光合作用中O2的来源可用同位素标记法
B.?研究基因在染色体上的位置可用荧光标记法
C.?促胰液素调节胰液分泌的发现过程运用了“饲喂法”
D.?探究培养液中酵母菌种群数量的变化可采用抽样检测法
19.（2020·海口模拟）在适宜光照和温度条件下，植物叶绿体内C3和C5的浓度能达到饱和并维持相对稳定，通过改变实验条件可使叶绿体中的C3浓度在短时间内上升。据此分析，改变的实验条件可能是（??
）
A.?中断CO2供应??????????????????B.?突然停止光照??????????????????C.?降低环境温度??????????????????D.?减少水分供应
20.（2020·湖北模拟）柱花草主要生存在年平均气温19
-
25℃的地区，其对低温胁迫较为敏感，易发生冷害。下表为科研人员在不同温度下测得的柱花草叶片光合作用速率等相关指标。下列分析错误的是（???
）
分组
处理类型检测内容
净光合速率（?molO2/m2?s）
总光合速率（?molO2/m2?s）
CO2固定酶活性（?molaCO2/mg蛋?min）
甲组
6℃处理
3.11
3.51
3.34
乙组
25℃处理
14.78
15.15
6.68
丙组
36℃处理
14.14
14.51
6.07
A.?本实验中的对照组是乙组，甲组、丙组为实验组
B.?对柱花草生长的影响，6℃条件下比36℃条件下要更大
C.?在6℃条件下，可通过增加CO2
，
浓度来提高柱花草的总光合速率
D.?与光合作用相比，温度胁迫对柱花草的呼吸作用无显著影响
21.（2020·伊春模拟）下列关于高等植物细胞代谢的叙述正确的是（???
）
A.?弱光条件下，暗反应所需的ATP来源于光反应和细胞呼吸
B.?叶肉细胞中形成NADH的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
C.?光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，且光照越强光合速率越快
D.?CO2的固定和C3的还原是在叶绿体基质中通过卡尔文循环完成的
22.（2020·海南模拟）下列与生物实验有关的叙述，错误的是（???
）
A.?可采用构建物理模型的方法研究DNA分子的结构特点
B.?提取绿叶中的色素时，至少需要破坏细胞膜和叶绿体膜
C.?用不同浓度的生长素类似物处理插条，生根效果可能相同
D.?经龙胆紫溶液染色后，洋葱根尖的质壁分离现象更容易观察
23.（2020·广州模拟）下图是某植物叶肉细胞光合作用与有氧呼吸过程中的物质变化图解，其中①—④表示过程。相关叙述错误的是（???
）
A.?过程①③④都能合成
ATP????????????????????????????????????B.?过程①②③④总是同时进行
C.?过程①③都在生物膜上进行????????????????????????????????D.?过程④产生的[H]还来自于水
24.（2020·武汉模拟）将小球藻置于缺氧缺CO2条件下，进行5～10分钟光照处理，立刻移向黑暗环境中供给14CO2
，
小球藻合成了（14CH2O）。下列叙述正确的是（??
）
A.?在缺氧缺CO2条件下光照会导致叶绿体中NADpH减少
B.?移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2
C.?供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0
D.?该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同
25.（2020·河南模拟）如图表示升高大气CO2浓度和干旱胁迫对大豆开花期净光合速率[CO2（?mo1/·s）]的影响，下列相关分析错误的是（???
）
A.?湿润状态下，限制净光合速率的主要因素是CO2浓度
B.?干旱状态下，大豆叶片上的气孔并没有全部关闭
C.?大气CO2浓度没有达到开花期大豆的CO2饱和点
D.?两种环境下，CO2浓度升高后叶绿体内膜上[H]、ATP含量均下降
二、综合题
26.（2020·海南）在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
（1）据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
（2）为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10~14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是________。
（3）小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是________。
27.（2020·北京）阅读以下材料，回答（1）~（4）题。
创建D1合成新途径，提高植物光合效率
植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。
叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA
位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA
mRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领城科学家的问题。
近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增产幅度在8.1%~21.0%之间。
该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着溫室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。
（1）光合作用的________反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与________形成的复合体吸收、传递并转化光能。
（2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因________。
（3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是：
________。
（4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括__________。
A.细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位
B.细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同
C.细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译
D.细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同
E.细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同
28.（2020·新高考I）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________
（填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________
（填：高于、低于或等于）植物，原因是________。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
29.（2020·江苏）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
（1）在叶绿体中，光合色素分布在________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在________中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于________。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成________键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________。
30.（2019·浙江选考）回答与光合作用有关的问题：
（1）在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中，正常光照下，用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液，短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会________。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是________。若停止CO2供应，短期内小球藻细胞中RuBP的含量会________。研究发现
Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶，它催化CO2被固定的反应，可知该酶存在于叶绿体________中。
（2）在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条带中的色素合称为________。分析叶绿素a的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的________光。环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与________抑制叶绿素的合成有关。
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精品试卷·第
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