浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第三章 细胞的代谢第五节 光合作用将光能转化为化学能第2课时一课一练

第2课时　光反应与碳反应的基本过程

基础巩固

1.光合作用中光反应阶段为碳反应阶段的进行提供的物质是(　　)

A.NADPH和氧气

B.CO2和ATP

C.O2和ATP

D.NADPH和ATP

2.用14C标记CO2,可用于研究光合作用过程中的 (　　)

A.光反应的条件

B.碳反应的条件

C.由CO2合成糖的过程

D.能量的传递过程

3.光合作用过程中,ATP形成和三碳糖形成的场所是 (　　)

A.都在叶绿体的类囊体膜中

B.前者在叶绿体基质中,后者在叶绿体的类囊体膜中

C.都在叶绿体基质中

D.前者在叶绿体的类囊体膜中,后者在叶绿体基质中

4.光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段,下列叙述正确的是(　　)

A.光反应不需要酶,碳反应需要多种酶

B.光反应消耗水,碳反应消耗ATP

C.光反应储存能量,碳反应消耗能量

D.光反应固定二氧化碳,碳反应还原二氧化碳

5.(2020嘉兴高一期末)叶绿体是植物细胞进行光合作用的场所。下列叙述正确的是(　　)

A.类囊体叠在一起形成的基粒彼此独立

B.光被叶绿体内膜上的色素吸收并转化

C.白天叶绿体基质中的蔗糖浓度不断增加

D.叶绿体基质中含有CO2还原为糖所需的酶

6.在叶绿体中,NADPH和ADP的运动方向是(　　)

A.NADPH和ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动

B.NADPH和ADP同时由叶绿体基质向类囊体薄膜运动

C.NADPH由类囊体薄膜向叶绿体基质运动,ADP的运动方向正好相反

D.ADP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动,NADPH的运动方向正好相反

7.科学家提取植物细胞中的叶绿体,用高速离心法打破叶绿体膜后,分离出类囊体和基质,在不同条件下进行实验(如表所示),用来研究光合作用过程,下列选项中各试管得到的产物情况错误的是              (　　)

(注:表中的“+”表示添加,“-”表示不添加)

A.甲试管不会产生18O2

B.乙试管可得到三碳糖

C.丙试管可能得到淀粉

D.丁试管可得到蔗糖

8.下列关于卡尔文循环的叙述,错误的是(　　)

A.该循环是从1个五碳糖开始的

B.该循环是二氧化碳氧化为糖的一系列反应

C.三碳糖是该循环的产物

D.再生五碳糖能保证该循环继续进行

9.图甲是叶绿体结构模式图,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示不同的部位;图乙是光合作用的碳反应过程示意图,其中①②表示不同的物质。

请回答下列问题。

(1)光合色素存在于图甲的[　　]　　　　　　　　　　　　　　中,其中呈黄色、橙色、红色的色素合称　　　　　　　　　　　。在分离叶绿体中的色素时,要注意滤纸上的滤液细线一定要高于层析液,层析液主要成分是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)图乙过程发生在图甲的[　　] 

中。光反应中,水裂解产生　。 

(3)图乙中,物质①②为两种三碳化合物。物质①接受来自的NADPH的　　　和来自ATP的　　　　形成物质②。离开循环的物质②大部分运至叶绿体外,并且转变成　　　　　供植物所有细胞利用。 

(4)在叶肉细胞中,叶绿体释放的氧气可扩散至线粒体中用于需氧呼吸的第三阶段,即　　　　　　　　　　　　　　(写过程名称),与之有关的酶和合成　　　　的酶镶嵌在　　　　　　　　　　　　。 

能力提升

10.下图为光合作用过程示意图,在适宜条件下栽培小麦,如果突然将c降至极低水平(其他条件不变),则a、b在叶绿体中含量的变化将会是(　　)

A.a上升、b下降 B.a、b都上升

C.a、b都下降 D.a下降、b上升

11.绿色植物光合作用卡尔文循环过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.五碳糖转变成三碳酸的过程发生的场所是类囊体膜上

B.三碳酸转变成三碳糖的过程需要NADPH提供氢和ATP提供能量

C.三碳糖运至叶绿体外合成淀粉,并运输到植物体各个部位

D.三碳糖转化成五碳糖的过程发生的场所是在类囊体薄膜

12.下图是碳反应及光合产物在植物细胞中的利用示意图。据图分析,下列叙述正确的是(　　)

A.Ⅰ是叶绿体类囊体膜,Ⅱ是叶绿体基质

B.生成1分子离开卡尔文循环的c,需要3轮卡尔文循环

C.突然降低光强度,a的生成速率加快

D.①②③过程都直接与光反应相关

13.植物能吸收一定强度的光驱动光合作用,后者的基本过程如下图所示。过度光照可能会导致DNA损伤甚至细胞死亡,但是植物能借助一种光保护机制防止这种损伤。近来研究发现,类囊体膜蛋白PSBS感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活,激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,从而防止强光对植物造成损伤(即光保护效应)。下列有关说法正确的是              (　　)

A.抑制A物质释放有利于PSBS发挥功能

B.降低ATP合成酶活性和阻断反应Ⅱ都有利于PSBS发挥功能

C.若该植株既不吸收也不释放CO2,则所产生的A物质全部用于图示细胞的细胞呼吸

D.物质F可以在叶肉细胞的叶绿体基质中合成蔗糖

14.(2020浙大附中选考模拟)光合能力是作物产量的重要决定因素。为研究水稻控制光合能力的基因,科研人员获得了一种植株高度和籽粒重量都明显下降的水稻突变体,并对其进行了相关实验。

(1)叶绿体中的光合色素分布在　　　　　　　　上,能够　　　　　　　　　　光能,光反应阶段生成的　　　　　　　　参与在叶绿体基质中进行的　　　　　　　　　　过程,该过程的产物可以在一系列酶的作用下转化为蔗糖和淀粉。 

(2)科研人员用电镜观察野生型和突变体水稻的叶绿体,结果如下图所示。与野生型相比,突变体的叶绿体出现了两方面的明显变化:

①　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　。此实验从　　　　水平分析了突变体光合产量变化的原因。 

(3)半乳糖脂是类囊体膜的主要脂质成分,对于维持类囊体结构具有重要作用,酶G参与其合成过程。测序发现,该突变体的酶G基因出现异常。科研人员测定了野生型、突变体和转入酶G基因的突变体中的半乳糖脂及叶绿素含量,结果如下表所示。

对比三种水稻的测定结果,请解释在相同光照条件下,突变体产量下降的原因 

　。 

(4)若要利用酶G基因培育高产水稻,一种可能的思路是:将酶G基因转入　　　　　　(填“野生型”或“突变体”)水稻,检测　　　　是否提高。 

参考答案

第2课时　光反应与碳反应的基本过程

基础巩固

1.D　解析 光合作用中光反应阶段为碳反应阶段的进行提供的物质是NADPH和ATP,用于三碳酸的还原过程。

2.C　解析 光合作用过程中,二氧化碳中C首先固定在三碳酸中,之后转移到三碳糖等有机物中,可以用14C标记CO2探究光合作用中CO2合成糖的过程,C项正确。

3.D

4.B　解析 光反应需要酶,例如ATP的合成需要ATP合成酶,碳反应也需要酶,A项错误;光反应消耗H2O,碳反应消耗ATP,B项正确;碳反应将活跃的化学能转变成稳定的化学能,储存能量,C项错误;光反应不固定二氧化碳,碳反应固定二氧化碳,D项错误。

5.D　解析 基粒与基粒之间有膜片层相连,基粒之间并不是彼此独立,A项错误;叶绿体中的光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上,B项错误;蔗糖的合成应该在细胞溶胶中进行,C项错误;CO2还原发生在叶绿体基质中,所以叶绿体基质中含有催化所需的酶,D项正确。

6.C　解析 在叶绿体中,进行碳反应时消耗NADPH,NADPH由类囊体薄膜向叶绿体基质运动;进行光反应时产生ATP,消耗ADP,ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动。

7.D　解析 甲试管进行的是光反应,氧气中氧元素来源于水分子而不是C18O2,所以得到的是O2,不会产生18O2,A项正确;乙试管有CO2、ATP、NADPH,在叶绿体基质中发生碳反应,碳反应发生的是CO2的固定和三碳酸的还原,由于具有CO2和有关的酶,可以得到三碳糖,B项正确;丙试管虽没有二氧化碳,但是具有三碳酸和ATP、NADPH,因此可以进行三碳酸的还原,并能得到淀粉,C项正确;蔗糖应在叶绿体外产生,D项错误。

8.B　解析 卡尔文循环是从1个五碳糖与二氧化碳结合开始的,A项正确;该循环是二氧化碳还原为糖的一系列反应,B项错误;碳反应的产物是三碳糖,C项正确;部分三碳糖经过一系列复杂变化再生为五碳糖,保证了碳反应的继续进行,D项正确。

9.解析 据图分析:图甲是叶绿体,Ⅰ是叶绿体内外膜,Ⅱ是叶绿体基质,Ⅲ是基粒;图乙是光合作用碳反应图解,①是三碳酸,②是三碳糖。

(1)光合色素存在于图甲的Ⅲ基粒的类囊体薄膜上,其中呈黄色、橙色、红色的色素合称类胡萝卜素;层析液的主要成分是乙醚或石油醚等。

(2)图乙过程是碳反应过程,发生在图甲的Ⅱ叶绿体基质中;光反应中,水裂解产生H+、e-、O2。

(3)图乙中,物质①②为两种三碳化合物,物质①的名称是三碳酸,该物质在光反应产物ATP和NADPH的作用下形成物质②三碳糖。三碳糖可在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质和脂质等大分子物质的原料,也可运送到叶绿体外转变成蔗糖供植物所有细胞利用。

(4)需氧呼吸的第三阶段又叫电子传递链,发生在线粒体内膜上,该膜含有与合成ATP有关的酶。

答案 (1)Ⅲ　类囊体膜(基粒或类囊体)　类胡萝卜素　乙醚或石油醚等　(2)Ⅱ　叶绿体基质　H+、e-、O2　(3)氢　能量　蔗糖　(4)电子传递链　ATP　线粒体内膜上

能力提升

10.B　解析 图中a、b、c分别表示NADPH、ATP、CO2,若突然将CO2降至极低水平,叶绿体中三碳酸的含量会下降,三碳酸还原消耗的ATP和NADPH减少,由于此时光反应仍继续合成ATP和NADPH,故两者的含量都上升,B项符合题意。

11.B　解析 五碳糖转变成三碳酸的过程发生的场所是叶绿体基质中,A项错误;三碳酸在光反应中生成的NADPH提供氢和ATP提供能量的作用下生成三碳糖,B项正确;三碳糖运至叶绿体外合成蔗糖,并运输到植物体各个部位,C项错误;三碳糖转化成五碳糖的过程发生的场所是在叶绿体基质,D项错误。

12.B　解析 Ⅰ是光合作用碳反应的反应场所,即叶绿体基质,Ⅱ是在叶绿体外,从c可被用来进行细胞呼吸来看,Ⅱ是细胞溶胶,A项错误;卡尔文循环中固定CO2合成有机物,从图中分析,生成1分子c需要①②③各循环1次,要保证五碳糖的再生,故每生成1分子离开卡尔文循环的三碳糖,需要固定3分子CO2,B项正确;突然降低光强度,则生成的[H]和ATP减少,三碳酸还原减少,a的生成速率下降,C项错误;①②③是碳反应,只有三碳酸的还原②与光反应直接相关,需要光反应提供ATP和NADPH,D项错误。

13.B　解析 图中A是氧气,抑制氧气的释放则电子传递受影响,不利于PSBS发挥功能,A项错误;据图分析可知PSBS的作用是抑制电子在类囊体膜上的传递,所以降低ATP合成酶活性和阻断反应Ⅱ都有利于PSBS发挥功能,B项正确;若该植株既不吸收也不释放CO2,则所产生的A物质用于图示细胞的细胞呼吸和释放到细胞外,C项错误;物质F可以在叶肉细胞的叶绿体基质中合成淀粉,D项错误。

14.解析 (1)叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上,色素的作用能够吸收、传递和转化光能。光反应产生的[H]和ATP参与叶绿体基质中的三碳酸还原过程,形成淀粉和蔗糖。

(2)比较二者的叶绿体结构可知:①突变体的叶绿体与野生型的叶绿体相比,类囊体结构分布散乱;②图中可以明显看到,突变体的叶绿体比野生型的叶绿体中的淀粉粒减少。此实验从通过对比叶绿体的结构组成分析了光合作用的变化原因,因此属于细胞水平上的研究。

(3)分析表中的结果,对比三种水稻的测定结果可知:突变体的半乳糖脂和叶绿素含量均低于野生型,而转入酶G基因后表中数据显示,两者含量均恢复到野生型水平上,所以推测突变体产量下降的原因是突变体酶G基因异常,半乳糖脂和叶绿素含量降低,影响类囊体结构,进而影响光反应,导致碳反应合成的蔗糖和淀粉减少。

(4)根据以上研究可知,酶G基因可以有助于提高叶绿素的含量和增加类囊体的数量,从而提高产量。若要利用酶G基因培育高产水稻,根据基因工程的方法,可以将酶G基因转入野生型水稻中,检测野生型水稻的产量是否提高。

答案 (1)类囊体膜　吸收和利用　ATP和NADPH　三碳酸的还原　(2)类囊体结构散乱　淀粉粒数量减少　细胞　(3)突变体酶G基因异常,半乳糖脂和叶绿素含量降低,影响类囊体结构,进而影响光反应,导致碳反应合成的蔗糖和淀粉减少　(4)野生型　产量(或“光合速率”)