高考生物一轮复习方案练习：第3单元 随堂真题演练10光合作用的探究历程与基本过程 （含详解）

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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
解析：选D。叶绿体色素为脂溶性，可溶于有机溶剂如无水乙醇，A可达到目的；花青苷为水溶性，类比叶绿体色素的分离方法，可用水做层析液观察花青苷的色素带，B可达到目的；质壁分离和复原实验可用于探究细胞的吸水和失水，C可达到目的；细胞中的染色质只在有丝分裂或减数分裂过程中形成染色体，而表皮细胞无分裂能力，细胞中无染色体，D符合题意。
(2017·高考海南卷)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
解析：选A。光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应将水分解产生氧气；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，都可以产生氧气。水的光解不需要消耗ATP。
(2016·高考江苏卷)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。提取色素时，应在研磨前加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素，A项错误；菜叶剪碎不够充分，提取的滤液中色素的含量少，分离结果中色素带变窄，但分离得到的色素种类不变，B项正确；在研磨时分次加入10 mL乙醇比一次性加入10 mL乙醇的效果好，C项错误；层析完毕后应迅速记录结果的原因是叶绿素在光下容易分解，并不是叶绿素随溶剂挥发消失，D项错误。
(2015·高考安徽卷)右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是( )
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5
D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
解析：选C。ATP为C3的还原提供能量，并将能量转移到(CH2O)等有机物中，CO2的固定不需要能量，A项错误。暗反应中，必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物，B项错误。在暗反应中，一部分C3经过一系列变化形成C5，一部分C3还原成(CH2O)等有机物，C项正确。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的[H]减少，ATP形成减少，故[H]和ATP的含量下降，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降，D项错误。
(高考新课标全国卷Ⅰ)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )
A．O2的产生停止
B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降
D．NADPH/NADP＋比值下降
解析：选B。正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和[H](即NADPH)停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。
(2015·高考全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是____________________________________________
________________________________________________________________________；
C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着______________________的增加，使光下产生的______________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
解析：(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。
(2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高光合作用中CO2的同化量。
答案：(1)高于 C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94% 光照 基质
(2)光照和黑暗交替频率 ATP和还原型辅酶Ⅱ
[课时作业]
eq \a\vs4\al([基础达标])
1．(辽宁东北育才中学模拟)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是( )
A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．研钵中需加入二氧化硅、醋酸钙、无水乙醇和绿叶
D．滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠
解析：选C。叶绿体色素不溶于水，而溶于有机溶剂，所以可以用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素，A正确；叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同，从而可以分离色素，B正确；研磨时需加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇和绿叶，不能加入醋酸钙，C错误；滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠，影响实验结果，D正确。
2．(郑州模拟)将A、B、C、D四盆长势均匀的植物置于阳光下，A添加红色光照，B添加绿色光照，C隔红色滤光片，D隔绿色滤光片(如图所示)。经过一段时间后，各盆植物中长势最好的是( )
答案：A
3．(福建龙岩高三质检)下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是( )
A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所
B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用产物是O2时，利于收集气体
C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径
D．用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色
解析：选D。光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰，银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉。
4．(厦门双十中学模拟)如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是( )
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CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可参与有氧呼吸第三阶段的反应
D．[H]产生于B处，在暗反应中起还原作用
解析：选D。[H]是光反应的产物，产生于类囊体薄膜(A)处，D错误。
5．(河北冀州中学段考)植物叶片中有一种酶，是叶片中含量最高的蛋白质，其功能是催化反应C5＋CO2―→2C3。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，其催化效率比其他酶低
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。植物细胞中CO2的固定发生在叶绿体基质中，A错误；低温时酶活性受到抑制，高温使酶失活，B错误；因为该酶是叶片中含量最高的蛋白质，所以其催化效率可能比其他酶低，C正确；叶绿体是半自主性细胞器，其生命活动受细胞核基因控制，D错误。
6．(潍坊模拟)下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布以及某些过程。下列关于相关过程以及发生场所的说法中，正确的是( )
A．图示的反应是光反应，场所是类囊体薄膜
B．H2O→H＋＋O2发生在光反应阶段，场所是叶绿体基质
C．ADP→ATP发生在暗反应阶段，场所是叶绿体基质
D．光能转化成化学能发生在光反应阶段，在色素分子中进行
答案：A
7．(北京朝阳模拟)下列生理过程不能发生在叶绿体中的是( )
A．Mg2＋吸收 B．能量转换
C．CO2释放 D．有机物合成
解析：选C。Mg2＋是叶绿素合成的原料，叶绿体能够吸收Mg2＋用于合成叶绿素，A项正确；在叶绿体中进行的光合作用，可将CO2和H2O转变成有机物，将光能转变成化学能，但CO2释放发生在细胞呼吸过程中，B、D项正确，C项错误。
8．(长春调研)紫外线为高能量光线，在生物体内易激发形成超氧化物，致使脂质氧化而破坏其功能。据此分析，植物短暂暴露在高紫外线条件下，光合作用能力立即明显受到抑制最可能的原因是( )
A．细胞膜受到破坏 B．类囊体受到破坏
C．暗反应受到抑制 D．DNA受到破坏
解析：选B。根据信息紫外线在生物体内易激发形成超氧化物，致使脂质氧化而破坏其功能，又生物膜的基本支架是磷脂，因此植物短暂暴露在高紫外线下，光合作用能力立即明显受到抑制，最可能是类囊体受到破坏从而抑制了光反应，B正确。
9．如图表示某绿色植物进行光合作用的示意图，请分析回答下列问题：
(1)图中a、b两个生理过程发生的场所是__________，若适当提高CO2浓度，则短时间内图中C的含量变化是__________。
(2)图中物质D为________，D的生成量可代表光合作用的强度。
(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)题图中a表示CO2的固定，b表示C3的还原，均为暗反应中的物质变化，暗反应发生在叶绿体基质中。若适当提高CO2浓度，CO2的固定会增强，C3含量会增多，因此C3的还原利用的[H]和ATP增多，从而导致[H](即图中C)含量下降。(2)题图中物质D为光合作用暗反应的产物，即(CH2O)(或有机物、糖类)，光合作用过程中糖类的生成量、O2的释放量和CO2的吸收量等均能代表光合作用强度。(3)在夜间没有光照，不能进行光反应，不能生成[H]和ATP，因此暗反应中C3的还原无法进行。(4)叶绿体的生长过程就是叶绿体外膜、内膜以及类囊体薄膜不断生长的过程，而叶绿体膜的成分主要为磷脂和蛋白质，因此脂质仓库中的脂质将用于叶绿体的生长而逐渐变小。
答案：(1)叶绿体基质 下降
(2)(CH2O)(或有机物、糖类)
(3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP
(4)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
10．卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果获得了1961年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向玻璃容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。请回答下列问题：
(1)实验材料小球藻属于________(填“原核”或“真核”)生物。
(2)卡尔文通过停止________来探究光反应和暗反应的联系，他得到的实验结果是图中的________。
(3)卡尔文通过停止________来探究光合作用过程中固定CO2的化合物，这时他发现C5的含量快速升高，由此得出固定CO2的物质是C5的结论。
(4)卡尔文向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到第 5 s时，14C出现在一种C5和一种C6中；将反应时间缩短到0.5 s时，14C出现在一种C3中。上述实验中卡尔文是通过控制____________来探究CO2中碳原子的转移路径的，采用的技术方法有________________等。
(5)卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70 ℃的蒸馏水中，这样做是为了使细胞中的________失活，此时，细胞中的化合物就保持在热处理之前的状态。
解析：(1)小球藻属于真核生物。(2)在光照下，光反应产生的ATP和[H]参与暗反应中C3的还原，因此，通过停止光照可以探究光反应和暗反应的联系。当停止光照后，光反应停止，ATP和[H]的合成停止，则C3的还原减少，C3浓度增大，C5浓度减小，停止光照一段时间后，C3和C5浓度基本保持不变。(3)在暗反应中，CO2与C5结合形成C3，当停止CO2的供应后，CO2的固定受到影响，故会导致C5含量升高。(4)由题中叙述可知，实验中卡尔文是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径的，该实验中他采用了放射性同位素标记法。(5)酶是生物体内催化化学反应的催化剂，大多数酶的化学本质是蛋白质，在高温下酶的结构被破坏，导致细胞中的化学反应不能进行，化合物的含量不再发生变化。
答案：(1)真核 (2)光照 A (3)CO2的供应 (4)反应时间 同位素标记法 (5)酶
eq \a\vs4\al([培优冲刺])
11．(齐鲁名校调研)如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述正确的是( )
A．图示膜结构为叶绿体内膜
B．a侧为叶绿体基质，其中含有少量DNA
C．甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a
D．图示过程为光反应，该过程不需要酶的催化
解析：选B。因图示过程需要光照，故该过程为光反应，场所为叶绿体类囊体薄膜，A错误。光反应生成的ATP进入叶绿体基质参与暗反应，故a侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA，B正确。在层析液中溶解度最大的色素是胡萝卜素，C错误。光反应过程需要酶的参与，D错误。
12．(广东惠州调研)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，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述正确的是( )
A．Oa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降
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[H]
C．ab段三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D．b点后叶肉细胞内没有有机物的合成
解析：选A。题图显示，Oa段叶肉细胞中含放射性的C3浓度上升，说明消耗的五碳化合物(C5)增多，所以C5浓度有所下降，A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[H]，B错误；ab段三碳化合物浓度不变的原因不是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[H]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错误。
13．(宁夏石嘴山三中模拟)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有关指标，结果如表。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)测定大豆叶片叶绿素含量时，提取色素的试剂及分离色素方法分别是________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______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)实验目的是探究土壤中的微生物将有机物分解成的某些小分子物质对大豆幼苗生长的影响，故自变量为某些小分子物质，通过加入有机物控制，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效率、总光合速率来检测。
(2)叶绿素容易溶解在有机溶剂，如无水乙醇等，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速率不同，故用纸层析法进行色素分离。
(3)叶绿素在光合作用的光反应中吸收光能，进行水的光解生成[H]和O2，促进ADP与Pi发生化学反应生成ATP，[H]和ATP参加暗反应，把C3还原生成有机物。
(4)叶绿素吸收光能促进光反应，其含量高低代表光反应速率；C5转变为C3速率代表暗反应速率，故选择测定叶绿素含量、C5转变为C3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。
答案：(1)乙、丙 有机物投放量
(2)无水乙醇 纸层析法
(3)[H]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暗反应
分组
有机物投放量(kg)
叶绿素含量
(mg/m2叶)
C5转变为
C3效率
总光合速率(mgCO2/h)
甲
0
0.80
20%
2.69
乙
20
2.37
41%
4.46
丙
40
4.65
82%
8.98