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1、第10讲 光合作用的探究历程和根本过程1(2022河南中原名校一模)提取光合色素，进行纸层析别离，对该实验中各种现象的解释，正确的选项是()A未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多D胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高解析：选C。黄化叶片含有叶黄素和胡萝卜素，未见色素带的原因应该是提取或别离色素操作不当，如层析时滤液细线浸没在层析液中，会使色素溶解在层析液中，无法在滤纸条上别离；绿叶中叶绿素含量较多，而胡萝卜素和叶黄素含量较少，故提取液呈绿色；胡萝卜素处于滤纸条最上方是因为胡萝卜素在层析液中
2、溶解度最高，在滤纸条上扩散的速度最快。2(2022青岛质检)如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中表示相关过程，A、B表示两种气体物质，以下说法错误的选项是()A过程表示光反响，过程的场所是叶绿体基质B物质A表示O2，物质B表示CO2C过程能将活泼的化学能转变成稳定的化学能D过程的两个阶段都需要消耗过程产生的H和ATP解析：选D。由题图可知，过程分别表示光反响和暗反响，反响场所分别是类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O2和CO2。光反响能将光能转变成活泼的化学能储存在ATP中，暗反响能将活泼的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程包括CO2的固定和C3的复原两个阶段，其中CO
3、2的固定不需要消耗过程产生的H和ATP。3(2022安徽江淮名校高三联考)科学家提取植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏，别离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程(如下表，表中“表示有或添加，“表示无或不添加)。以下条件下能产生葡萄糖的是()选项场所光照CO2ATPHC5A基质B基粒C基质和基粒D基质和基粒解析：选D。光合作用分两大阶段，光反响和暗反响，光反响在基粒上进行，需要光照；暗反响进行时需要光反响提供H和ATP，需要基质中的C5和大气中的CO2的参与，D正确。4(2022高考天津卷)在适宜反响条件下，用白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白光相同的红光或绿光照射。以下是
4、光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的选项是()A红光，ATP下降B红光，未被复原的C3上升C绿光，H下降D绿光，C5上升解析：选C。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少，因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时，光反响增强，ATP、H、C5含量上升，ADP、C3含量减少；当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时，光反响减弱，ATP、H、C5含量减少，ADP、C3含量增多。5(2022东北名校联考)如图是某高等植物细胞中光合作用过程图解，图中英文字母代表相应物质，14代表一定的生理过程。请据图答复以下问题：(1)该生理过程所产生的物质有些可被同一细胞中其他生命活动利用，这些物
5、质在其他生命活动中发挥效应的场所分别是_和_。(2)某研究者向叶绿体中注入被放射性同位素标记的B物质，并将植物置于光照等其他条件均适宜的环境中一段时间后，采用一定的方法检测光合产物葡萄糖中是否出现了放射性。研究者进行此项研究的目的是_。假设向叶绿体中注入被放射性同位素标记的C物质，在光合产物葡萄糖中_(填“会或“不会)出现放射性。在研究过程中研究者测得细胞并没有从外界吸收E物质，也没有向外界释放E物质，假设在这种情况下测得细胞光合作物1小时产生了0.12 mol的A物质，那么这1小时中该细胞呼吸作用消耗的葡萄糖为_ mol。(3)在突然增强光照的情况下检测到图中的A物质产生量突然增多，但不久又
6、恢复到正常水平。使A物质无法维持在一个较高水平的最可能外因是图中_物质的供给量未能同步增加。在同一过程中C3的变化规律是_。假设外界环境持续黑暗那么图示的四个过程会停止的是_。解析：(1)光合作用中产生的葡萄糖和氧气可以被呼吸作用所利用，葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸后，丙酮酸可进一步在线粒体中被彻底氧化分解，氧气在线粒体中参与有氧呼吸的第三阶段。(2)B物质是光反响产生的NADPH，NADPH参与光合作用暗反响中C3的复原，因此，用放射性同位素标记NADPH的目的是探究外源提供的NADPH是否可以被暗反响所利用；C物质是ATP，只为光合作用提供能量，其中元素不会参与合成葡萄糖；E物质是二
7、氧化碳，细胞没有从外界吸收二氧化碳，也没有释放二氧化碳到外界环境，说明此时细胞中光合作用强度等于呼吸作用强度，光合作用1小时内产生了0.12 mol的氧气(A物质)，根据光合作用的反响式，可知光合作用1小时所制造的葡萄糖为0.02 mol，即1小时内呼吸作用消耗的葡萄糖为0.02 mol。(3)在突然增加光照强度后，NADPH和ATP的产生量增加，更多的C3被复原，C3的含量下降，但由于二氧化碳的供给量缺乏，最终使C3的量恢复正常。植物在持续黑暗的环境中无法进行光合作用，故1、2、3、4四个过程都会停止。答案：(1)线粒体细胞质基质(2)探究外源提供的B物质(NADPH)是否可以被光合作用(暗
8、反响，C3的复原)所利用不会0.02(3)E先突然减少，但不久又恢复到正常水平1、2、3、4【课下作业】学生用书P279(单独成册)根底达标1(2022吉林毓文中学月考)从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是()A参加的石英砂太多B没有参加碳酸钙C用脱脂棉过滤不彻底D一次参加过多无水乙醇解析：选B。提取色素时参加二氧化硅的目的是为了研磨充分，参加的石英砂太多不会导致叶片偏黄，A错误；参加碳酸钙的目的是保护色素，因为叶绿体中的叶绿素不稳定，容易被破坏，所以没有参加碳酸钙会导致提取液明显偏黄绿色，B正确；用脱脂棉过滤不彻底不影响叶绿素的含量，C错误；提取时无水乙醇加
9、得太多，会使提取到的色素溶液降低，滤纸条上色素带颜色较浅，D错误。2植物叶片中有一种酶，是叶片中含量最高的蛋白质，其功能是催化反响C5CO22C3。由此推断这种酶()A主要分布在细胞质基质中B在低温环境中会失活，导致光合速率降低C是固定CO2的关键酶，其催化活性可能比其他酶低D由叶绿体中的基因控制合成，与细胞核基因无关解析：选C。由题干可知，该酶催化CO2固定，由于其含量高，可推测其催化效率可能低，C正确。3(2022辽宁沈阳模拟)低浓度的NaHSO3溶液可增加叶绿体生成ATP的能力。在温度、光照等环境条件适宜时，将适宜浓度的NaHSO3溶液喷洒在植物叶片上一段时间后，叶绿体基质中利用加快的物
10、质不包括()ACO2BO2CC5DC3解析：选B。叶绿体基质中发生的是光合作用的暗反响，暗反响阶段需要光反响提供H和ATP，低浓度的NaHSO3溶液可增加叶绿体生成ATP的能力，喷洒NaHSO3溶液后，叶绿体产生ATP增加，那么暗反响加快，即CO2的固定、C3的复原加快，CO2、C5、C3的利用加快。4(2022河南洛阳统考)以下关于元素与光合作用关系的表达，正确的选项是()A在光合作用中C元素从CO2经C5形成(CH2O)BFe是组成光合色素的必需元素，缺Fe将影响光反响CN是构成ATP的必需元素，光反响过程有ATP的合成D光合作用制造的有机物中的氧来自水解析：选C。在光合作用的暗反响中，C
11、O2首先与C5结合生成C3，C3再经H的复原生成糖类，A错误；叶绿素分子中含有Mg元素而不含Fe元素，B错误；ATP由C、H、O、N、P元素组成，光合作用光反响阶段的生成物有ATP和H，C正确；在光合作用中，水中的氧原子全部以O2形式释放，D错误。5(2022湖北武汉调研)将置于黑暗条件下的叶绿体悬浮液中参加适量NaH14CO3溶液，再给予瞬时光照。以下说法正确的选项是()A黑暗条件下，叶绿体基质中不存在C3和C5B黑暗条件下，叶绿体悬浮液不能合成ATP和HC瞬时光照后，(CH2O)出现放射性比C3早D光照瞬间，C3含量迅速增加而C5含量迅速减少解析：选B。黑暗条件下，叶绿体基质中也存在C3和
12、C5，只不过缺少ATP和H不能相互转化，A错误；黑暗条件下，光反响不能进行，叶绿体悬浮液不能合成ATP和H，B正确；瞬时光照后，(CH2O)出现放射性比C3晚，C错误；光照瞬间，C3含量迅速减少而C5含量迅速增加，D错误。6.(2022厦门双十中学模拟)如图为叶绿体结构与功能示意图，以下说法错误的选项是()A叶绿体中的色素只分布在结构A上B细胞吸收14CO2，放射性出现的顺序为CO2C3甲C结构A释放的O2可参与有氧呼吸第三阶段的反响DH产生于B处，在暗反响中起复原作用解析：选D。H是光反响的产物，产生于类囊体薄膜(A)处，D错误。7实验发现将叶绿体从叶肉细胞中别离出来，破坏其外膜，仍然可以在
13、光下利用二氧化碳生产有机物、放出氧气。以下分析正确的选项是()A光合作用所需的酶和色素主要位于叶绿体内膜和基质中B叶绿体内膜具有选择透过性，外膜是全透的，起保护作用C光合作用必须在叶绿体中才能进行D叶绿素被破坏那么不能进行光合作用解析：选D。与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，色素仅分布在类囊体薄膜上，A错误；叶绿体内膜和外膜都具有选择透过性，B错误；蓝藻没有叶绿体，也能进行光合作用，C错误；叶绿素在光反响中吸收和转化光能，叶绿素被破坏，那么不能进行光合作用，D正确。能力提升8如图表示某生物膜结构及其发生的局部生理过程，以下表达正确的选项是()A图示膜结构为叶绿体内膜BA侧为叶绿
14、体基质，其中含有少量DNAC甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素aD图示过程为光反响，该过程不需酶的催化解析：选B。分析图示过程可知，该生理过程为光反响，场所为类囊体薄膜，A项错误。光反响生成的ATP进入叶绿体基质参与暗反响，故A侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA，B项正确。在层析液中溶解度最高的色素是胡萝卜素，C项错误。光反响过程需要酶的参与，D项错误。9进行正常光合作用的叶片，如果在a点时突然增加CO2的供给量，能表示叶绿体中H含量变化的曲线是()解析：选A。突然增加CO2的供给量，C3含量增多，用于C3复原的H增多，那么叶绿体中H含量减少。10以下图分别是萨克斯、鲁宾和卡门
15、、恩格尔曼所做的关于光合作用的三个经典实验。以下相关表达中，正确的选项是()A图1中a和b对照能说明光合作用需要光照B图2所示的实验可以说明光合作用产生的O2来源于CO2或H2OC图3所示的实验中，好氧细菌分布于光束照射的部位D假设探究光反响的过程，需要对H2O和CO2进行标记并追踪其去向解析：选A。图1中a和b的区别在于有无光照，通过比照可以说明光合作用需要光照，A正确。图2所示实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，B错误。图3中好氧细菌聚集的地方表示O2产生的部位，O2产生于既有光照又有叶绿体的部位，C错误。CO2参与暗反响过程，H2O在光反响中被光解，所以研究光反响的过程只需追踪H2O
16、的去向，D错误。11给光下正常进行光合作用的叶肉细胞增加14CO2，一段时间后，关闭光源，含放射性C3浓度的变化情况如下图，以下相关表达正确的选项是()A叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基粒Bab段叶肉细胞中C3浓度大量增加Cbc段C3浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽Dc点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞内无H和ATP的供给解析：选D。CO2直接参与暗反响中CO2的固定过程，其场所是叶绿体基质，A项错误；ab段含放射性的C3浓度升高，说明以14CO2为原料生成的C3增加，但由于暗反响增强会促进光反响，因此C3浓度略有增加，但不会大量增加，B项错误；bc段C3浓度不变是因为14C3的生
17、成速率和消耗速率相等，c点后放射性C3浓度继续升高，说明c点时CO2并未消耗殆尽，C项错误；c点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞内无H和ATP的供给，从而导致C3的消耗减少所致，D项正确。12以下图是生态系统中由主要生产者所进行的某种活动，试据图答复以下问题：(1)该生理活动主要是在叶肉细胞内被称为_的细胞器中进行的。(2)图中字母A、B、C依次代表的是_。(3)需要消耗物质A和B的生理过程的名称是_。(4)图中所表示的生理过程是_。(5)如果该细胞器基质中的酶因某种原因而被破坏，那么这一生理活动过程的两个阶段中，最先受到影响的阶段是_(填“或“)阶段。(6)色素吸收的_参与这一生理活动过
18、程的_(填“或“)阶段，其中产物_在这一生理过程的_(填“或“)阶段，作为复原剂。解析：光合作用分为光反响和暗反响两个阶段。光反响在叶绿体的类囊体薄膜上进行。光反响中需要光和色素，在光反响阶段完成了水的光解，产生了ATP和H。暗反响在叶绿体基质中进行，其中发生了一系列酶促反响，但凡影响酶活性、酶合成的因素，均影响此过程的正常进行。在暗反响中完成了CO2的固定和C3的复原，完成了活泼的化学能向稳定的化学能的转变。答案：(1)叶绿体(2)ATP、H、(CH2O)(3)C3的复原(4)水在光下的分解(5)(6)光能H13(2022山东青岛一模)研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验
19、探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的CO2进行光合作用，然后检测并比拟14C标记的有机化合物的量。请答复以下问题：(1)该实验的目的是_。(2)B组14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是_。(3)在检测过程中，发现6 s后有十余种产物含有放射性，而0.5 s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是_。(4)实验中的“其他条件主要是指_(至少答两项)。假设在实验过程中突然停止14CO2供给，那么此时两组实验中14C5的含量均会_，(CH2O)/C3比值会_。解析：(1)实验的自变量是是否含有Mg2，说明该实验的
20、目的是探究Mg2对植物光合作用的影响。(2)由于缺少Mg2不利于叶绿素的合成，导致光反响产生的H和ATP缺乏，C3的复原减弱，形成的(CH2O)减少，所以B组14C标记的(CH2O)的量比A组低。(3)根据题干信息提供14C标记的CO2进行光合作用，CO2与C5反响，生成C3，所以0.5 s内发现的唯一的含放射性的物质应该是C3。(4)实验中的“其他条件指的是无关变量，如温度、光照、pH值等。假设在实验过程中突然停止14CO2供给，那么生成的C3减少，消耗的C5也减少，导致两组实验中14C5 的含量均升高，(CH2O)/C3比值也升高。答案：(1)探究Mg2对植物光合作用的影响(2)缺少Mg2
21、不利于叶绿素的合成，光反响产生的H和ATP缺乏，C3的复原减弱，形成的(CH2O)减少(3)C3(4)温度、光照、pH值等升高升高磨尖培优14(2022江西赣州一模)1937年植物学家赫尔希发现，离体的叶绿体中参加“氢接受者，比方二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色复原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：溶液种类A试管B试管C试管D试管叶绿体悬浮液1 mL1 mLDCPIP0.5 mL0.5 mL0.5 mL0.5 mL0.5 mol/L蔗糖溶液4 mL5 mL4 mL5 mL光照条件光照光照黑暗黑暗上层液
22、体颜色无色蓝色蓝色蓝色(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是_，这些氢在暗反响的_过程中被消耗。(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是_，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是_。(3)A与C的比拟可以说明氢产生的条件是需要_，设置B和D试管的目的是为了说明DCPIP_。(4)实验结束后A组试管中叶绿体_(填“有或“没有)糖类的产生，主要原因是_。解析：(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿体产生的氢在暗反响中用于C3的复原过程。(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，防止使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化外，实验过程中还能观察到有气泡产生。(3)A与C的比拟可以说明氢产生的条件是需要光照，B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。(4)氢转移到DCPIP中而不能参与暗反响，并且实验条件为“密闭条件，没有CO2的供给，因此实验结束后A组试管中叶绿体没有糖类的产生。答案：(1)叶绿体类囊体薄膜C3的复原(2)防止叶绿体吸水涨破有气泡产生(3)光照在光照和黑暗条件下自身不会变色(4)没有氢转移到DCPIP中而不能参与暗反响(或密闭环境中没有CO2)