考点规范练10 光合作用与能量转化
一、选择题
1.下列关于科学家对光合作用的探究历程的叙述,错误的是(
)
A.恩格尔曼以水绵为实验材料,证明光合作用发生在叶绿体的受光部位
B.希尔发现离体叶绿体在适当条件下,可以发生水的光解并产生O2
C.鲁宾和卡门利用同位素示踪法,证明光合作用中的O2来自CO2
D.阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随
2.下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列关于相关过程以及发生场所的说法,错误的是(
)
A.H2O→H++O2发生在光反应阶段,场所是叶绿体的类囊体薄膜
B.膜上的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光用于光合作用
C.发生的能量转化是光能→化学能
D.产生的ATP可用于植物体的各项生理活动
3.用14CO2“饲喂”叶肉细胞,让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后,将叶肉细胞置于黑暗环境中,含放射性的C3含量的变化情况如下图所示。下列相关叙述正确的是(
)
A.OA段叶肉细胞中C5含量有所减少
B.叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质,暗反应全过程都消耗ATP和NADPH
C.AB段C3含量不变的原因是14CO2消耗殆尽
D.B点后叶肉细胞内无有机物的合成
4.科学家提取植物细胞中的叶绿体,将叶绿体膜破坏,分离出基质和基粒,用来研究光合作用的过程(如右上表,表中“+”表示有或添加,“-”表示无或不添加)。下列条件下能产生葡萄糖的是(
)
5.对某植物做如下处理:甲持续光照20min,黑暗处理20min;乙先光照5s后再黑暗处理5s,连续交替40min。若其他条件不变,则在甲、乙两种情况下植物光合作用制造的O2和合成的有机物总量符合下列哪项?(
)
A.O2含量为甲乙,有机物含量为甲=乙
B.O2含量为甲=乙,有机物含量为甲=乙
C.O2含量为甲乙,有机物含量为甲乙
D.O2含量为甲=乙,有机物含量为甲乙
6.在光合作用的探究历程中,人们利用离体的叶绿体进行实验,逐渐探明了水的光解和NADPH的产生过程,如下图所示(e-为电子)。下列分析正确的是(
)
A.完成过程①需要叶绿体色素和酶的共同作用
B.过程②发生在类囊体薄膜上并存在能量的转化
C.NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应
D.自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中
7.为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,下图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(
)
A.强光照下的幼苗比正常光照下的幼苗绿色更深
B.强光照可能抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成
C.四种色素在层析液中的溶解度大小是ⅠⅡⅢⅣ
D.色素分离过程中如果滤液细线触及石油醚,会缩短得到四条色素带的时间
8.下图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程,其中①②表示相关过程,A、B表示两种气体物质。下列说法错误的是(
)
A.过程①表示光反应,过程②的场所是叶绿体基质
B.物质A表示O2,物质B表示CO2
C.过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能
D.过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的NADPH和ATP
9.(不定项选择题)绿色植物是主要的能量转换者,因为它们均含有叶绿体(图甲)这一完成能量转换的细胞器,①~④分别代表图甲中叶绿体的结构;图乙是在图甲④结构中进行的生化反应;图丙是图甲中的色素分离结果。下列相关叙述正确的是(
)
A.图丙中的色素带由1到4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶*素、胡萝卜素
B.图甲中①②的成分和结构相似
C.环境条件相对稳定的情况下,图甲④中的C3含量多于C5
D.如果突然减少CO2的含量,图乙中的C3含量会一直下降
二、非选择题
10.某植物叶片有绿色和带白斑两种类型,在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程,如图1,甲、乙装置中的叶片生长状况相同,丙、丁装置中叶片生长状况相同,丙装置进行遮光处理,给丁装置提供一定量的14CO2。回答下列相关问题。
图1
图2
(1)要利用该植物做叶绿体中色素的提取和分离实验,选择图1中装置
(填“甲”或“丁”)中的叶片比较合适,一般常用的提取色素的试剂是
。
(2)在相同且适宜的条件下,对甲、乙两装置中的叶片进行实验,用碘蒸气处理叶片,结果只有装置乙内叶片上编号④的部位变成蓝色,此实验说明 。
(3)图2是在适宜的光照条件下,改变通入的14CO2含量测定的叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物的变化情况的实验结果。
①图2中曲线a、b、c分别表示
的含量变化。
②若在体积分数为1%的CO2条件下,某一时刻突然增加光照,则短时间内曲线b表示的物质在细胞中的变化情况是
,产生这种变化的原因是
。
③图2中在0~5min内,曲线a、b中的14C量保持不变,形成两条平行曲线的原因是
。
11.大豆是我国重要的经济作物。土壤中的微生物能将有机物分解为某些小分子物质供给大豆。为研究这些物质对大豆幼苗生长的影响,在不含有机物的相同土壤中按照表格投放植物落叶等有机物,充分作用后播种大豆种子,出苗一段时间后测定大豆相关指标,结果如下表。请分析回答下列问题。
(1)该实验的实验组是
,表格中除了
以外,其他的都是因变量。
(2)测定大豆叶片中叶绿素含量时,提取色素的试剂及分离色素的方法分别是
和
。
(3)据表分析,有机物投放量高的土壤中为叶绿素合成提供了大量的N、Mg等必需矿质元素,叶绿素的含量升高可以直接促进光反应合成更多的
以促进暗反应。
(4)结合表格联系光合作用的发现历程分析:该实验选择测定叶绿素含量、C5转变为C3效率的目的是探究
。
答案：
1.C 恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验,发现光合作用的场所是叶绿体,A项正确。希尔发现离体叶绿体在适当条件下,可以发生水的光解并产生O2,B项正确。鲁宾和卡门采用同位素示踪法进行实验,证明光合作用释放的O2来自水,C项错误。阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随,D项正确。
2.D 水的光解发生在光反应阶段,场所是叶绿体的类囊体薄膜,A项正确。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,B项正确。光能在类囊体薄膜上转化为ATP和NADPH中的化学能,C项正确。在叶绿体类囊体薄膜上进行的光反应产生的ATP只能用于暗反应,D项错误。
3.A 分析题图可知,OA段叶肉细胞中含放射性的C3含量增加,说明消耗的C5增多,所以C5含量有所减少,A项正确。暗反应的场所是叶绿体基质,暗反应的过程包括CO2的固定和C3的还原,其中C3的还原需要消耗ATP和NADPH,B项错误。AB段C3含量不变的原因不是14CO2消耗殆尽,而是CO2被C5固定形成C3的过程与C3的还原过程保持相对稳定,C项错误。B点后,在黑暗条件下,光反应不能进行,但之前还剩余部分NADPH和ATP,因此短时间内暗反应仍可进行,仍有部分有机物合成,D项错误。
4.D 光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,光反应在类囊体薄膜上进行,需要光照;暗反应进行时需要光反应提供NADPH和ATP,需要叶绿体基质中的C5和大气中的CO2参与。
5.D 甲、乙光反应时间相同,产生的O2相等,但交替光照下,乙暗反应时间大于甲,乙暗反应及时消耗了ATP和NADPH,为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料(ADP、Pi等),所以相同时间内乙合成有机物的总量大于甲。
6.B 过程①是水在光下分解,需要叶绿体色素分子吸收的光能,但不需要酶的催化,A项错误。过程②表示NADPH的形成,发生在类囊体薄膜上并将色素分子吸收的光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能,B项正确。NADPH进入叶绿体基质并参与C3的还原反应,C项错误。自养生物蓝细菌为原核生物,没有叶绿体,因此过程①②不一定在叶绿体中进行,D项错误。
7.B 由题图可知,强光照导致了该植物叶绿素含量降低,绿色变浅,A项错误。强光照与正常光照相比,叶绿素含量明显降低,类胡萝卜素含量增加,可见强光照可抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成,B项正确。四种色素在层析液中的溶解度大小是ⅠⅡⅢⅣ,C项错误。色素分离过程中如果滤液细线触及石油醚,色素会溶解在层析液中,不能得到色素带,D项错误。
8.D 由题图可知,过程①②分别表示光反应和暗反应,反应场所分别是叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质,A项正确。物质A、B分别表示O2和CO2,B项正确。光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在有机物中,C项正确。过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段,其中CO2的固定不需要消耗过程①产生的NADPH和ATP,D项错误。
9.ABC 由题图分析可知,图丙中下方有滤液细线,色素的扩散方向是从下向上的,所以1~4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶*素、胡萝卜素,A项正确。图甲中的①和②分别是叶绿体的外膜和内膜,它们的成分和结构相似,B项正确。分析图乙中的过程要从两个方面进行:一是环境条件相对稳定时,暗反应中的两个过程以及光反应与暗反应均处于一种相对平衡的状态,由于一个C5对应着两个C3,所以C3含量要比C5高;二是当环境条件突然改变时,如CO2含量突然减少时,短时间内由于CO2固定过程减弱而C3的还原过程仍在进行,故C3含量降低而C5含量升高,但一段时间后,反应过程又达到一个新的平衡状态,所以C3含量不会一直下降,C项正确,D项错误。
10.答案:(1)丁 无水乙醇
(2)叶片进行光合作用时需要CO2,叶肉细胞中需含有叶绿体(答案合理即可)
(3)①C3、C5、葡萄糖 ②增加 光照强度增加,光反应产生的NADPH和ATP增多,C3还原速率增加,C5再生增多,而CO2固定过程中C5消耗速率不变(答案合理即可) ③光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡
解析:(1)提取分离叶绿体中的色素应选择四种色素都含有且色素含量比较高的叶片,因此应选择装置丁中的叶片,一般选用无水乙醇来提取绿叶中的色素。(2)装置甲中有NaOH溶液,因此该装置中的CO2被NaOH溶液吸收,植物不能进行光合作用;而装置乙中,编号③的部位为叶片白色部分,该部位无叶绿体,编号④的部位为叶片绿色部分,该部位有叶绿体,且不对装置乙进行遮光处理,在编号④的部位能检测到光合作用的产物——淀粉,故该实验说明叶片进行光合作用时需要CO2,叶肉细胞中需含有叶绿体。(3)①由题图2可知,在适宜的光照条件下,CO2含量先减少后增多,由于CO2含量减少,暗反应固定CO2的速率降低,所以C3的含量会下降,而C5消耗量降低,故C5的含量会升高;由于光合作用一直进行,故其葡萄糖含量应一直增加,则曲线a表示的是C3的含量变化,曲线b表示的是C5的含量变化,曲线c表示的是葡萄糖的含量变化。②突然增加光照强度,光反应产生的NADPH和ATP的量增加,C3的还原速率增加,C5的再生增多,而CO2固定过程中C5消耗速率不变,则短时间内叶肉细胞中C5的含量增加。③由题图2可知,在0~5min内,曲线a、b中的14C量保持不变,形成两条平行曲线的原因是光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡。
11.答案:(1)乙、丙 有机物投放量
(2)无水乙醇 纸层析法
(3)NADPH和ATP
(4)有机物对大豆幼苗光合作用的影响是影响光反应,还是影响暗反应
解析:(1)由题表可知,自变量是有机物投放量。实验组为乙和丙(不同量的有机物),对照组为甲(无有机物)。因变量为大豆幼苗生长情况,通过叶绿素含量、C5转变为C3的效率、总光合速率来检测。
(2)叶绿素易溶于有机溶剂,如无水乙醇等,常用无水乙醇提取色素;不同色素在层析液中的溶解度不同,随着层析液在滤纸条上扩散的速率不同,故用纸层析法进行色素分离。
(3)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H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与NADP+结合,形成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NADPH和ATP中的化学能。这些NADPH和ATP将参与暗反应阶段合成有机物的化学反应。
(4)叶绿素吸收光能促进光反应,其含量高低代表光反应强度;C5转变为C3的效率代表暗反应强度,故选择测定叶绿素含量、C5转变为C3的效率的目的是探究有机物对大豆幼苗光合作用的影响是影响光反应,还是影响暗反应。