2024届人教版高考生物一轮复习捕获光能的色素、结构与基本过程作业（多项版）含答案

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第3课　捕获光能的色素、结构与基本过程
[基础练透]
1．(2022·广州一模)在弱光照条件下黄瓜叶片的颜色更浓绿。研究小组提取并分离正常光照和弱光照条件下黄瓜叶片中的色素。下列有关叙述错误的是(　　)
A．弱光照条件下，叶绿素含量的增加是黄瓜叶片对光的适应
B．提取色素时，加入CaCO3的目的是使研磨充分
C．色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同
D．滤纸条上的黄绿色条带是由叶绿素b扩散形成的
解析：选B。弱光照条件下，叶绿素含量的增加是黄瓜叶片对光的适应，A正确；提取色素时，加入CaCO3的目的是防止色素被破坏，B错误；色素分离原理：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，C正确；滤纸条上的黄绿色条带是由叶绿素b扩散形成的，D正确。
2．(2022·南通四模)为了测定叶片叶绿体中的色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如图。下列相关叙述错误的是(　　)

A．方法①中的“？”代表的是SiO2，加入该成分以便研磨更充分
B．方法①、②中加入CaCO3的作用是保护色素，提高色素的提取量
C．方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放
D．方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分
解析：选D。方法①中的“？”代表的是SiO2，它能破坏细胞结构，加入该成分以便研磨更充分，A正确；方法①、②中加入CaCO3的作用是保护色素在研磨时不被破坏，提高色素的提取量，B正确；方法②中沸水浴可破坏膜上蛋白质结构，进而破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素被分解，色素提取量变少，D错误。
3．(2022·襄城区模拟)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是(　　)
资料
推论
将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3
①
经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖
②
在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加
③
当停止光照时，C3明显增加，C5明显下降
④
A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物
B．推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖
C．推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物
D．推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物
解析：选A。根据光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A不合理；结合推论①②可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B合理；根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C合理；根据光照停止时，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D合理。
4．(2022·德州二模)厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，是最古老的光合细菌之一。如图表示绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。下列叙述错误的是(　　)

A．绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质
B．绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物
C．培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无需提供有机碳源
D．图示过程实现了光能到有机物中的化学能的转化
解析：选B。绿硫细菌的光复合系统也能吸收光能，并发生化学反应(需要相关酶)，说明绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质，A正确；由图可知，绿硫细菌光反应不产生氧气，因此不能为其他生物提供氧气，B错误；厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，因此培养绿硫细菌时不需要通入氧气，也无需提供有机碳源，C正确；图中光反应中绿硫细菌将光能转化为化学能，储存在ATP和NADPH(有机物)中，D正确。
5．(2022·昌平区二模)铁氰化钾试剂不能透过叶绿体膜，研究者将胀破的叶绿体置于不含CO2的铁氰化钾溶液中，在光下释放氧气，同时黄色的铁氰化钾因被还原而褪色。下列叙述正确的是(　　)
A．该实验模拟了暗反应的物质变化过程
B．释放氧气的过程发生在叶绿体基质中
C．实验说明水的光解和糖的合成相关联
D．推测黄色铁氰化钾褪色是NADPH的作用
解析：选D。该实验模拟了光反应的物质变化过程，产生NADPH还原黄色的铁氰化钾，A错误；释放氧气的过程属于光反应，场所在类囊体薄膜上，B错误；该实验只说明水的光解，没有体现糖的合成，无法判断他们之间的联系，C错误；黄色的铁氰化钾因被还原而褪色，NADPH具有还原作用，推测黄色铁氰化钾褪色是NADPH的作用，D正确。
6．叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，部分代谢途径如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．叶绿体中不存在蛋白质与核酸结合形成的结构
B．酶R催化CO2固定需要在无光条件下进行，且消耗能量
C．在光照不变的前提下，若突然降低外界CO2浓度，短时间内X的浓度会增加
D．C3-Ⅱ输出叶绿体的速度不影响淀粉的合成
解析：选C。叶绿体为半自主性细胞器，可以进行复制、转录等过程，在这些过程中都存在酶(蛋白质)与核酸相结合形成的结构，同时叶绿体内的核糖体也是由蛋白质和RNA组成的，A错误；酶R催化的是CO2的固定，此过程属于暗反应，在有光、无光条件下都可以进行，不需要ATP供能，B错误；题图中X是C5，若突然降低CO2的浓度，导致CO2的固定减弱，而C3的还原继续进行，因此C5的浓度会增加，C正确；C3-Ⅱ一部分在叶绿体中转化为淀粉，一部分输出叶绿体转化为蔗糖，故其输出叶绿体的速度会影响淀粉的合成，D错误。
7．(多选)蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的重要产物，二者都是由在卡尔文循环中产生的丙糖磷酸转化而成，其合成过程如图所示。其中磷酸转运体(TPT)在将丙糖磷酸运到细胞质基质的同时可将无机磷酸(Pi)运入叶绿体，且这种转运严格遵循1∶1的反向交换原则。下列叙述不正确的是(　　)

A．由图可知淀粉和蔗糖都是光合作用的产物，合成场所都在叶绿体基质
B．TPT的化学本质为蛋白质，能结合Pi和丙糖磷酸，说明不是所有的载体都有专一性
C．据图可知，当细胞质基质中的Pi水平降低时，淀粉的合成会增加
D．据图可推测丙糖磷酸生成蔗糖的过程需要光反应提供的ATP和NADPH
解析：选ABD。由图可知，淀粉和蔗糖都是光合作用的产物，但蔗糖的合成场所在细胞质基质，A错误；TPT的化学本质为蛋白质，能结合Pi和丙糖磷酸，依然说明载体具有专一性，B错误；据图可知，当细胞质基质中的Pi水平降低时，会导致丙糖磷酸不能转运至细胞质基质，而使淀粉的合成增加，C正确；据图可推测丙糖磷酸生成蔗糖的过程在细胞质基质中进行，需要细胞呼吸产生的ATP和NADH供能和供氢，D错误。
8．(2022·广东执信中学模拟)小球藻为单细胞真核生物，是研究光合作用的良好材料。
(1)研究人员用14CO2饲喂小球藻，光照20秒后，突然停止光照并用热酒精中止光合作用进程，并用层析法检测到几种放射性光合产物。热酒精能中止光合作用进程的原因是__________________________，若要获得光合作用的最初产物，即在滤纸条上只检测到1种放射性产物，应采取的措施是_________。
(2)检测结果表明，在滤纸条上得到最初放射性产物为C3。关于CO2最初接受体的推测有两种，一是最初接受体为C2，途径为C2＋CO2→C3；二是最初接受体为C5，途径为C5＋CO2→C6→2C3。研究人员用14CO2饲喂小球藻并光照30分钟后，突然停止光照，发现C3含量骤然上升，C5含量骤然下降。根据实验结果，CO2的最初接受体可确定为____________，碳转移途径可补充为__________________。本实验中没有检测到C6的原因可能是______________。
(3)光照条件下，小球藻在不同浓度CO2条件下的产氧速率如图。光照强度低于100 μmol·m－2·s－1时，CO2浓度不是限制光合速率的因素，原因是_____________________________________。
光照强度高于400 μmol·m－2·s－1时，限制小球藻光合速率的环境因素主要是__________________________________________________。

(4)光合作用释放的O2中，氧可能来自H2O，也可能来自CO2，请利用小球藻设计实验，探究O2中氧的来源(写出实验思路并预期实验结果)。
_____________________________________________________________。
解析：(1)热酒精能中止光合作用进程的原因是热酒精能使酶变性失活，导致光合作用中的反应不能进行。若要获得光合作用的最初产物，即在滤纸条上只检测到1种放射性产物，应采取的措施是缩短光照时间，直到在滤纸条上只检测到1种放射性产物，即为光合作用的最初产物。(2)突然停止光照，发现C3含量骤然上升，C5含量骤然下降，说明CO2的最初接受体可确定为C5，碳转移途径可补充为。本实验中没有检测到C6的原因可能是C6不稳定，快速生成2个C3。(3)光照强度低于100 μmol·m－2·s－1时，CO2浓度不是限制光合速率的因素，因为光照较弱时，光反应较弱，光反应提供的ATP和NADPH较少，对CO2的需求较少。光照强度高于400 μmol·m－2·s－1时，限制小球藻光合速率的环境因素不再是光照强度，而是CO2浓度。(4)光合作用释放的O2中，氧可能来自H2O，也可能来自CO2，可利用同位素标记法探究O2中氧的来源。将小球藻分成甲、乙两组，甲组用HO、CO2处理，乙组用H2O、C18O2处理，检测甲、乙两组释放的O2。若甲组释放的为18O2，说明光合作用释放的O2来源于H2O；若乙组释放的为18O2，说明光合作用释放的O2来源于CO2。
答案：(1)热酒精能使酶变性失活　缩短光照时间　(2)C5　　C6不稳定，快速生成2个C3　(3)光照较弱时，光反应提供的ATP和NADPH较少，对CO2的需求较少　CO2浓度　(4)实验思路：将小球藻分成甲、乙两组，甲组用HO、CO2处理，乙组用H2O、C18O2处理，检测甲、乙两组释放的O2。预期结果：若甲组释放的为18O2，说明光合作用释放的O2来源于H2O；若乙组释放的为18O2，说明光合作用释放的O2来源于CO2
[能力提升]
9．为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大，表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验，实验结果如表。下列有关叙述错误的是(　　)
叶绿素种类
二氧化硅颗粒大小/目
0
20
50
100
200
叶绿素a(mg·g－1)
0.25
0.53
0.61
0.48
0.47
叶绿素b(mg·g－1)
0.16
0.08
0.09
0.11
0.12
A.提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂
B．加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C．据表可知，用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D．若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小
解析：选B。提取色素利用了光合色素易溶于有机溶剂的原理，A正确；与不加二氧化硅相比，加入二氧化硅对提取叶绿素a有益，对叶绿素b的提取无益，B错误；据表可知，用50目的二氧化硅提取叶绿素时，提取到的叶绿素总量(叶绿素a和叶绿素b)最多，C正确；加入碳酸钙可防止叶绿素被破坏，若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小，D正确。
10．(2022·襄城区校级模拟)生物制氢有良好的发展前景，NADPH在产氢酶的作用下可以产生H2，O2会降低产氢酶的催化活性。下面是利用生物制氢的两种方法：①真核生物绿藻在光照条件下可以产生H2；②一些厌氧微生物在黑暗环境下，能将多种有机物通过无氧呼吸产生各种有机酸，同时产生大量的H2。下列相关叙述正确的是(　　)
A．绿藻在光照条件下产生NADPH的场所是叶绿体基质
B．在厌氧微生物产H2的过程中，无氧呼吸的产物不会影响产氢酶的活性
C．当绿藻细胞内的C3含量突然下降时，可能原因是突然停止光照或增大CO2的供应
D．利用厌氧微生物制氢可以避免氧气的干扰
解析：选D。光照条件下，绿藻光合作用产生NADPH的场所是叶绿体的类囊体薄膜，A错误；厌氧微生物通过无氧呼吸产生有机酸，导致溶液pH降低，影响产氢酶的活性，B错误；突然增大CO2的供应，CO2的固定加快，生成的C3会增多，突然停止光照，C3的还原减弱，C3的含量增多，C错误；厌氧微生物产H2的优点是不受光照条件限制、避免了氧气的干扰、产气量大，D正确。
11．(多选)CAM植物是具景天酸代谢途径的植物，多为多浆液植物。其气孔在夜间开放吸收CO2，然后借助PEP羧化酶与PEP结合，形成OAA(草酰乙酸)，再在苹果酸脱氢酶的作用下还原成苹果酸，并进入液泡。第二天光照后，气孔关闭，但前一晚形成的苹果酸从液泡中转运回细胞质并经脱羧后形成CO2参与卡尔文循环。其具体过程如图所示。据图分析，下列相关说法错误的是(　　)

A．夜间，CAM植物细胞液泡的pH会上升
B．图中C是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的类囊体薄膜上
C．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是细胞质基质和线粒体
D．CAM植物的这一特性，使它们更能在干旱、炎热的生态条件下生存和生长
解析：选AB。CAM植物气孔夜间开放，CO2借助PEP羧化酶与PEP结合形成OAA，再在苹果酸脱氢酶的作用下还原成苹果酸并进入液泡，故液泡的pH会下降，A错误；RuBP存在于叶绿体基质中，B错误；细胞呼吸产生CO2的场所为线粒体，白天，苹果酸从液泡中转运回细胞质脱羧后形成CO2，C正确；具有景天酸代谢途径的植物能在干旱、炎热的生态条件下生存和生长，D正确。
12．(2022·江苏南京市模拟)随着各种生物技术的发展，科学家对光合作用的研究也越来越深入。下表是科研人员用番茄大棚和草莓大棚研究不同空气污染情况对大棚温度、光合有效辐射、光合速率的影响(光合有效辐射：植物进行光合作用，被光合色素吸收并转化的太阳能)。


番茄大棚
草莓大棚
空气质量
棚温℃
光合有效辐射
光合速率
棚温℃
光合有效辐射
光合速率
良
25.6
987
20.4
27.3
994
20.11
轻度污染
23.4
746
19.6
26.1
785
18.72
中度污染
23.5
477
17.1
26.1
428
17.41
重度污染
23.1
325
11.8
24.6
428
10.10
(1)光合作用过程中，叶肉细胞吸收的CO2，在______________中被固定形成C3，C3在__________阶段产生的__________的作用下，最终生成以糖类为主的有机物。
(2)据表格信息，当存在空气质量中度污染时，番茄大棚和草莓大棚应分别采取__________、__________措施来维持植物的光合速率以提高产量。
(3)长久以来普遍认为若持续光照，最终有机物积累量会增加，但科研人员有了新的发现。给予植物48 h持续光照，测定叶肉细胞中的淀粉量，结果如图1所示。实验结果反映出淀粉积累量的变化规律是___________________。

图1
(4)为了解释(3)的实验现象，研究人员提出了两种假设。
假设一：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成停止。
假设二：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成与降解同时存在。
为验证假设，科研人员测定了叶肉细胞的CO2吸收量和淀粉降解产物——麦芽糖的含量，结果如图2所示。实验结果支持上述哪一种假设？____________。请运用图中证据进行阐述__________________________________________。

图2
(5)为进一步确定该假设成立，研究人员在第12 h测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，为叶片光合作用通入仅含13C标记的13CO2 4 h，在第16 h测得叶肉细胞中淀粉总量为b，13C标记的淀粉含量为c。若淀粉量a、b、c的关系满足____________________________(用关系式表示)，则该假设成立。
解析：(1)光合作用过程中，叶肉细胞吸收的CO2在暗反应阶段被利用，在叶绿体基质中被固定形成C3；C3在光反应阶段产生的NADPH和ATP的作用下，最终生成以糖类为主的有机物。(2)据表格信息，当存在空气质量中度污染时，比较草莓的棚温和光合有效辐射，可以发现草莓的光合有效辐射与重度污染相同，(仍为428)，但是棚温下降，影响了细胞与光合作用有关的酶的活性，导致草莓光合速率下降，而番茄大棚的光合有效辐射降低，故番茄大棚和草莓大棚应分别采取补充光照、适当升高温度措施来维持植物的光合速率以提高产量。(3)由图1结果可知，在最初一段时间内，随着持续光照时间增加，淀粉积累量逐渐增加，之后几乎不增加，保持相对稳定。(4)叶肉细胞中CO2吸收速率代表光合作用中淀粉的合成速率，麦芽糖的含量代表淀粉的分解量，分析图2可知，CO2吸收速率基本不变，即叶肉细胞持续(或并未停止)吸收CO2，说明淀粉持续在合成，而从6 h开始淀粉分解产物麦芽糖的含量快速上升，说明淀粉同时快速分解，即淀粉合成和降解同时存在，故支持假设二。(5)第12 h测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，第16 h测得叶肉细胞中淀粉总量为b，则b－a代表通入13CO2的4 h内淀粉的积累量，若小于这4 h内淀粉合成总量c，即b－a＜c(或b＜a＋c)，则说明一部分淀粉被分解，假设二成立。
答案：(1)叶绿体基质　光反应　NADPH和ATP　(2)增加光照　适当升高温度　(3)最初一段时间内，随着持续光照时间增加而逐渐增加，之后几乎不增加，保持相对稳定　(4)假设二　叶肉细胞持续(或并未停止)吸收CO2；淀粉分解产物麦芽糖含量快速上升　(5)b－a＜c(或b＜a＋c)