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1、知识点5 光合作用1.(2016全国卷T4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的【解析】选C。本题主要考查叶绿体中色素的性质、作用与色素合成的条件。A项,叶绿体中的色素能够溶于有机溶剂无水乙醇中,故正确。B项,镁是合成叶绿素的原材料,由根从土壤中吸收,故正确。C项,叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光和红光进行光合作用,故错误。D项,叶绿素的合成需要光照,无光环境中叶绿素不能合成,表现为黄化现
2、象,故正确。2.(2016海南高考T3)下列有关生物膜上蛋白质或酶的叙述,错误的是()A.植物根细胞膜上存在运输离子的蛋白质B.植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同C.光合作用中,催化ATP合成的酶分布在类囊体膜上D.呼吸作用中,催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上【解析】选D。本题主要考查生物膜上蛋白质或酶的分布。A项,植物根细胞膜通过主动运输的方式吸收无机盐离子,故正确。B项,植物叶肉细胞中液泡膜的功能是控制物质进出细胞,而类囊体膜是光反应的场所,二者功能不同,这是由于膜上的蛋白质不同,故正确。C项,类囊体膜上发生的光反应过程有ATP的合成,其上有催化ATP合成的酶,故正确。D项,
3、呼吸作用过程中第一阶段发生在细胞质基质,第二阶段发生在线粒体基质,第三阶段发生在线粒体内膜,三个阶段均合成ATP,故三个场所均有催化ATP合成的酶,而在线粒体外膜上没有ATP合成酶,故错误。3.(2016海南高考T10)下列叙述错误的是()A.温度和光照会影响CO2的同化速率B.光合作用中O2的产生发生在光反应阶段C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖【解题指南】解答本题需要明确两点:(1)光合作用的光反应与暗反应阶段的产物不同、光合作用与化能合成作用利用的能量不同。(2)温度和光照影响光合作用的本质不同:温度影响酶活性、光照影响光反应。【
4、解析】选C。本题主要考查光合作用的过程与影响因素及化能合成作用。光合作用的光反应阶段,需要光照,将水光解产生O2、H(NADPH)和ATP;在暗反应阶段,CO2的固定和C3的还原都需要相关的酶参与,而酶活性受温度的影响,同时H(NADPH)和ATP可用于C3的还原,则温度和光照会影响CO2的同化速率,故A、B选项正确,C选项错误。土壤中的硝化细菌可利用氨氧化分解产生的能量将CO2和H2O合成糖,并储存能量,故D选项正确。4.(2016江苏高考T17)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是()A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取
5、出4种光合作用色素C.为获得10 mL提取液,研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失【解析】选B。本题主要考查绿叶中色素的提取和分离实验。CaCO3可防止研磨过程中叶绿素被酸破坏,应该在研磨时加入CaCO3,A项错误。菜叶剪碎是否充分,不影响菜叶中色素的总含量,即使菜叶剪碎不够充分,也可提取出4种光合作用色素,B项正确;由于研磨时乙醇挥发,为了获得10 mL提取液,研磨时加入多于10 mL的乙醇,C项错误;层析完毕后,取出来的滤纸条上的叶绿素条带会随层析液挥发而颜色变浅,但是不会很快消失,D项错误。5.(2016北京高考T5)
6、在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2,48 h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C的量占植株14C总量的比例如图所示。与本实验相关的错误叙述是()A.14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物B.生殖器官发育早期,光合产物大部分被分配到营养器官C.遮光70%条件下,分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响【解题指南】(1)图示信息:发育早期营养器官中光合产物分配较多,光合产物分配受到光照的影响。(2)解题关键:明确CO2是光合作用的原料,光合产物与CO2有关。【解析
7、】选C。本题主要考查光合作用的影响因素与图形分析能力。A项,14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质中,参与光合作用的暗反应阶段,转化为光合产物(CH2O),故正确。B项,图中显示生殖器官发育早期时,营养器官中14C含量比生殖器官中多很多,说明此时期光合产物大部分被分配到营养器官,故正确。C项,图中显示遮光70%条件下,在生殖器官发育早期营养器官中的14C含量远高于生殖器官,到了中后期才逐渐接近,故错误。D项,本实验的自变量是正常光照与遮光70%,因变量是在不同发育期植株中14C的量在两类器官中的分布,故正确。6.(2016天津高考T2)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改
8、用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是()A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升C.绿光,H下降 D.绿光,C5上升【解题指南】(1)题干关键信息:改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射、瞬间发生变化的物质。(2)解题思路:根据光源的改变推导光能的吸收量光反应产物(H和ATP)的变化暗反应过程中物质含量的变化。【解析】选C。本题主要考查光合作用的基本过程和影响因素。叶绿体中叶绿素主要吸收红光与蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收红光,吸收绿光最少。由白光照射突然改用光照强度与白光相同的红光后,叶绿体中光合色素吸收光能基本不变,则光合作用速率基本不变
9、,故A、B项错误。由白光照射改用光照强度与白光相同的绿光后,叶绿体中光合色素吸收光能显著减少,可导致光反应速率减慢,光反应产生的H和ATP明显减少,而C3的还原仍以原来的速率消耗H和ATP,则短时间内H含量会下降;此时CO2的固定仍以原来的速率消耗C5,则短时间内C5的含量会下降,故C项正确、D项错误。7.(2016四川高考T1)叶肉细胞的下列生理过程,一定在生物膜上进行的是()A.O2的产生B.H2O的生成 C.H的消耗D.ATP的合成【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)叶肉细胞内光合作用和细胞呼吸同时进行,两个生理过程均有H2O生成,但场所不同。(2)细胞呼吸三个阶段均有ATP生成
10、,但场所不同。【解析】选A。本题主要考查光合作用和细胞呼吸的过程及场所。O2在光合作用的光反应阶段产生,场所是类囊体薄膜,A项正确。光合作用的暗反应阶段有H2O生成,场所是叶绿体基质,B项错误。光合作用的暗反应阶段,H用于C3的还原,在叶绿体基质中进行,C项错误。细胞呼吸的第一阶段有ATP产生,场所是细胞质基质,D项错误。【易错警示】本题易错选B项,错因在于忽略C3还原时有H2O生成,另外叶肉细胞中合成蛋白质时也有H2O产生,场所是核糖体。8.(2016四川高考T5)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽,备受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn,以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)
11、的日变化曲线。以下分析正确的是()A.与11:00时相比,13:00时叶绿体中合成C3的速率相对较高B.14:00后叶片的Pn下降,导致植株积累有机物的量开始减少C.17:00后叶片的Ci快速上升,导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D.叶片的Pn先后两次下降,主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度【解题指南】(1)分析曲线:叶片净光合速率两次下降,但影响因素不同;胞间CO2浓度与暗反应CO2固定有关。(2)分析选项:只要净光合速率大于零,细胞内有机物就会积累。【解析】选D。本题主要考查外界因素对光合作用的影响。与11:00时相比,13:00时胞间CO2浓度降低,CO2的固定减弱,C3的合成速率
12、相对较低,故A项错误。14:00后叶片的Pn下降,有机物的合成减少,但有机物仍然有积累,故B项错误。17:00后,光合作用强度小于呼吸作用强度,导致叶片的Ci快速上升,为暗反应提供更多的二氧化碳,暗反应速率略有加快,但受到光反应的影响不会加速很快,故C项错误。叶片的Pn先后两次下降,第一次是由于气孔关闭,CO2浓度下降引起;第二次是由于光照强度减弱引起,故D项正确。9.(2016上海高考T16)从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物分别提取叶片的叶绿体色素,用纸层析法分离,结果如图。下列判断正确的是()A.室内植物叶片偏黄B.室外植物叶片偏绿C.室外植物叶片胡萝卜素含量叶黄素含量D.室
13、内植物叶片叶绿素a含量叶绿素b含量【解析】选D。提取叶片的叶绿体色素,用纸层析法分离,滤纸条上从上到下四条色素带分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。室内植物叶片偏绿,A项错误;室外植物叶片偏黄,B项错误;室外植物叶片胡萝卜素含量叶绿素b含量,D项正确。10.(2016上海高考T24)在光合作用的光反应中()A.电子受体是水B.电子供体是NADPHC.反应场所位于叶绿体膜D.H+浓度差驱动ATP合成【解析】选D。在光合作用的光反应中,电子供体是水,A项错误;电子受体是NADPH,B项错误;反应场所位于类囊体薄膜,C项错误;H+浓度差驱动ATP合成,D项正确。 11.(2016全国卷T30
14、)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是。(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合
15、作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是 _。【解题指南】(1)曲线信息:一定范围内,甲、乙组光合作用强度随光照强度的增加而增强,达到光饱和点后保持稳定。(2)解题关键:明确实验中两种变量,自变量即光照强度变化,因变量即光合作用强度变化。【解析】本题主要考查影响光合作用的因素与对照实验的分析方法。(1)分析甲组曲线可知,在光照强度小于a时,随光照强度的增强,光合作用强度逐渐升高,此时影响光合作用强度的主要因素是光照强度。(2)光照强度达到b后,光合作用强度不再增加,说明光照强度不再是影响光合作用的限制因素,CO2和温度成为影响光合作用的外界因素,故提高CO2浓度可以使
16、甲组的光合作用强度升高。(3)乙组与甲组相比,乙组处于低光照的环境中,受光反应的制约,乙组光合作用强度偏低;这一差异的出现是环境不同造成的,这种变异是不可遗传的。因为乙组中遗传物质未发生改变,所以将乙组的后代植株置于与甲组相同的环境中时,光合作用强度与甲组相同。答案:(1)光照强度(2)CO2浓度(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素即低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的12.(2016全国卷T31)BTB是一种酸碱指示剂,BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝
17、色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中,其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光*1008060402050min后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100cm的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:(1)本实验中,50min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试
18、管的实验结果是(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中X代表的颜色应为(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”),判断依据是。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草。【解题指南】解答本题的关键是:(1)明确实验原理:BTB的弱碱性溶液随CO2浓度的增高,由蓝变绿再变黄。(2)分析实验的自变量和因变量:自变量是不同的光照强度,因变量是溶液颜色的变化。【解析】本题主要考查光合作用与呼吸作用的影响因素、实验分析能力。(1)实验开始之前,已经通入一定量的CO2,使溶液呈浅绿色,保证了溶液中有一定的CO2,有利于光合作用的发生。27号试管均含有水草,只是光照强度不同,这样不同的试管中
19、光合作用的强度不同,而水草的呼吸强度相同。故27号试管中水草在不同光照强度下光合作用强度与呼吸强度的差值不同,导致了溶液中CO2的含量不同,表现为溶液的颜色不同。若1号试管中溶液颜色变为蓝色,说明溶液本身能使BTB的颜色发生改变,27号试管得到的现象就不全是水草通过光合作用和呼吸作用导致的了,故结果不可靠。(2)2号试管遮光,水草只进行呼吸作用,溶液中CO2积累最多,颜色比3号试管深。(3)5号试管中颜色同1号试管相同,说明溶液中的CO2的量未发生改变,在光照条件下发生此种情况只有一种可能,即水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。答案:(1)不同光照强度下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的(2)黄
20、色水草不进行光合作用,只进行呼吸作用,溶液中CO2浓度高于3号试管(3)光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等13.(2016全国卷T29)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同,于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度()3636363125相对湿度(%)1727525252实验结果光合速率(mgCO2dm-2h-1)
21、11.115.122.123.720.7回答下列问题:(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是,其依据是 ;并可推测,(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)在实验组中,若适当提高第组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是 。(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程(填“需要”或“不需要”)载体蛋白,(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。【解题指南】(1)题干及表格信息:“小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同,于中午12:30
22、测定各组叶片的光合速率”,表格中相当于5个不同的温度和相对湿度组合条件下的光合速率。(2)变量分析:单一变量原则分析温度或相对湿度对光合速率的影响,如对照组和实验一、二组,温度相同,可分析出相对湿度对光合速率的影响,实验二、三、四组相对湿度相同,可分析出温度对光合速率的影响。【解析】本题考查对物质跨膜运输方式、植物的光合作用及其相关知识的理解能力和实验分析能力。(1)在相同温度(36)条件下,小麦光合速率随着相对湿度的增加而明显加快,但相对湿度相同时(实验二、三、四组),即52%时,小麦光合速率随温度变化不明显,因此增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)实验二、三、四组
23、相比,小麦光合作用的最适温度在31左右,而第四组25离最适温度较远。(3)CO2进出细胞的方式是自由扩散,既不需要载体蛋白,也不需要消耗ATP。答案:(1)湿度(或相对湿度)在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3)不需要不需要14.(2016浙江高考T30)下面是关于植物光合作用的问题。请回答:(1)光反应发生在叶绿体的中,H2O在光反应中裂解为。(2)若以14CO2作为光合作用的原料,在卡尔文循环中首先出现含14C的三碳化合物是。该三碳化合物在NADPH的氢和ATP的等物质存在的情况下,被还原为三碳糖磷酸。(3)给某植物提供
24、C18O2和H2O,释放的氧气中含有18O是由于,O又作为原料参与了光合作用之故。(4)植物光合作用光饱和点可通过测定不同的下的光合速率来确定。在一定条件下,某植物在温度由25降为5的过程中光饱和点逐渐减小,推测该植物在光照充足时的光合作用最适温度(选填:)25。【解题指南】解答本题的关键有两点:(1)用简图表示出光合作用的过程和场所,分析光反应和碳反应过程中的物质变化。(2)光饱和点是指达到最大光合速率时对应的光强度。【解析】本题主要考查光合作用的过程与影响光合作用的因素。(1)光合作用过程包括光反应和碳反应两个阶段,光反应在类囊体膜上进行,碳反应发生在叶绿体基质中。在光反应阶段,水裂解为H
25、+、O2和电子。(2)碳反应阶段,1分子二氧化碳首先与1个RuBP结合,形成1个六碳分子,这个六碳分子随即分解成2个三碳酸分子,14CO2中的14C进入卡尔文循环中的三碳酸;三碳酸分子在NADPH的氢和ATP的磷酸基团作用下,被还原为三碳糖磷酸。(3)光合作用过程生成的氧气中的氧原子来自水中的氧原子。在碳反应阶段,有水的生成,C18O2中的18O转移到水中,生成O;O作为光反应阶段的原料,裂解产生18O2。(4)通过测定不同光强度下的光合速率,可以确定植物光合作用光饱和点。某植物在温度由25降为5的过程中光饱和点逐渐减小,推测该植物在光照充足时的光合作用最适温度25。答案:(1)类囊体膜H+、
26、O2和电子(2)三碳酸磷酸基团(3)C18O2中的部分氧转移到O中(4)光强度15.(2016江苏高考T32)为了选择适宜栽种的作物品种,研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点,结果如图1和图2。请回答以下问题:(1)最适宜在果树林下套种的品种是,最适应较高光强的品种是。(2)增加环境中CO2浓度后,测得S2的光饱和点显著提高,但S3的光饱和点却没有显著改变,原因可能是:在超过原光饱和点的光强下,S2的光反应产生了过剩的,而S3在光饱和点时可能(填序号)。光反应已基本饱和暗反应已基本饱和光、暗反应都已基本饱和(3)叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2,
27、也参与叶绿体中生物大分子的合成。(4)在光合作用过程中,CO2与RuBP(五碳化合物)结合的直接产物是磷酸丙糖(TP),TP的去向主要有三个。下图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。淀粉是暂时存储的光合作用产物,其合成场所应该在叶绿体的。淀粉运出叶绿体时先水解成TP或,后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中,合成由糖构成的蔗糖,运出叶肉细胞。【解题指南】解答本题的关键有两个方面:(1)知道光补偿点时的光合作用速率和呼吸作用速率相等。(2)从图形中知道淀粉运出叶绿体的方式,判断的依据是叶绿体膜上只有六碳糖载体和磷酸丙糖载体。【解析】本题主要考查糖类、光合作用和影响光合作用的因素。(1)分析图1和图2
28、发现,S2达到光饱和点和光补偿点所需要的光照强度都最低,因而生长在光照比较弱的环境中,适宜在果树林下套种。S3达到光饱和点需要的光照最强,因此最适应较高光强的品种是S3。(2)增加环境中CO2浓度后,测得S2的光饱和点显著提高,原因可能是在超过原光饱和点光强下,S2光反应产生了过剩的ATP和H,因此提高CO2浓度后,光合作用的速率增大。增加环境中CO2浓度后,S3光饱和点没有显著改变,原因可能是S3在光饱和点时光反应已基本饱和、暗反应已基本饱和或光反应和暗反应都已经基本饱和。(3)叶绿体是一种半自主性细胞器,含有少量DNA和RNA,能合成叶绿体中需要的部分蛋白质,而核酸和蛋白质的合成都需要消耗能量。(4)淀粉是暂时存储的光合作用产物,合成场所应该在叶绿体的基质中。从图中看出,叶绿体的膜上有磷酸丙糖(TP)的载体和六碳糖载体,因此淀粉运出叶绿体时先水解成TP或葡萄糖,后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中,合成由葡萄糖和果糖构成的蔗糖,运出叶肉细胞。答案:(1)S2S3(2)ATP和H(3)核酸、蛋白质(4)基质中葡萄糖葡萄糖和果