备战2025届高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢课时规范练13光合作用的色素和原理

这是一份备战2025届高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢课时规范练13光合作用的色素和原理，共8页。
考点一 捕获光能的色素和结构
1.下列有关“绿叶中色素的提取与分离”实验及创新改进的说法,不合理的是( )
A.设计一个对照实验,一组在研磨前加CaCO3,另一组不加,然后按规定步骤研磨、层析、观察现象,可探究加与不加CaCO3对实验的影响
B.秋季使用黄色或红色叶片作实验材料可以证明叶片中不含叶绿素
C.把滤液细线画宽一点进行层析可以探究滤液细线的宽度对实验的影响
D.用不同量的绿叶做实验,可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响
2.(2024·广东广州统考)韭菜完全在黑暗中生长,因无阳光供给,不能合成叶绿素,就会变成黄色,称之为“韭黄”。提取并分离韭黄叶片叶绿体中的色素,与正常韭菜叶相比,层析结果只有两条色素带。下列关于实验操作和结果分析的叙述,错误的是( )
A.可用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B.提取叶绿体中的色素时加入SiO2可增强研磨效果
C.分离叶绿体中的色素利用的是不同色素在层析液中的溶解度不同
D.与正常韭菜叶相比,韭黄层析结果中出现的两条色素带靠近滤液细线
3.海洋中的藻类,习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻,它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。下列有关叙述正确的是( )
A.三种海藻的颜色与其吸收光的情况无关,与自身含有的不同色素种类有关
B.探究三种藻类所含的色素种类,可通过层析后的色素带的宽窄来判断
C.三种海藻在海水中的分布不同,可能与不同海藻的吸收光谱不同有关
D.三种海藻中仅绿藻含有光合作用所需的酶和色素,可以进行光合作用
考点二 光合作用的原理和基本过程
4.下列有关科学史和科学研究方法的叙述,正确的是( )
A.恩格尔曼用水绵进行实验,定量分析了水绵光合作用生成的O2量
B.希尔制取离体叶绿体悬液并加入铁盐,光照后发现有氧气释放
C.鲁宾和卡门用同位素示踪的方法证明了光合作用释放的氧气来自CO2
D.卡尔文等用小球藻进行实验,最终探明了碳的转移途径:CO2→C5→(CH2O)
5.(2024·湖南娄底统考)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力,科学家在黑暗条件下进行了如下实验,有关分析正确的是( )
A.黑暗的目的是与光照作对照
B.pH=4的缓冲液模拟的是叶绿体基质的环境
C.ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内
D.类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力
6.(2023·山东烟台期末)将小球藻置于缺O2、缺CO2的条件下,进行5~10 min光照处理,立刻移向黑暗环境中供给14CO2,小球藻合成了(14CH2O)。下列叙述正确的是( )
A.在缺O2、缺CO2的条件下光照会导致叶绿体中NADPH减少
B.移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2
C.供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0
D.该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同
7.为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析,下列叙述错误的是( )
A.光照0~5 min,叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化
B.光照5~20 min,叶绿体中的ATP含量基本稳定,说明ATP与ADP转化逐渐停止
C.黑暗20~30 min,暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化
D.光暗交替处理30 min,光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大
8.(2024·广东汕头统考)卡尔文循环中,Rubisc催化CO2和RuBP反应生成六碳化合物。黑暗条件下的Rubisc无活性,在光下会发生如图所示的活化过程。
下列叙述正确的是( )
A.Rubisc活化酶催化Rubisc与RuBP结合
B.Rubisc无活性的原因是不能与底物结合
C.Rubisc与Mg2+结合后能吸收光能
D.Rubisc的激活需要CO2参与
关键能力提升练
1.某研究小组用四种不同的方法对欧李叶片中的光合色素进行提取,实验结果如下图所示。下列分析错误的是( )
A.研磨法提取时使用碳酸钙可以防止色素被破坏
B.不同提取剂的提取效果会受到提取方法的影响
C.丙酮和乙醇的混合液提取光合色素的效果最佳
D.四种提取色素的方法都涉及细胞膜结构的破坏
2.叶片光合产物的产生、输出和转化是植物生命活动的重要组成部分,相关过程如图。下列叙述错误的是( )
A.磷酸丙糖有3个去向,用于合成蔗糖、淀粉和C5
B.若细胞质基质中Pi浓度很低,给予正常光照和饱和CO2,则淀粉的合成会减少
C.若磷酸丙糖转运器活性受抑制,会导致光合速率下降
D.在小麦灌浆期增施磷肥,有利于小麦的生长和提高产量
3.绿色植物进行光合作用可以合成淀粉,我国科学家成功设计出了一条无绿色植物参与,利用二氧化碳和水合成淀粉的路线(如图所示),其中①过程是利用无机催化剂催化完成的,②③④过程则是在酶的催化下完成的。下列相关叙述正确的是( )
A.消耗等量的CO2,上述路径比植物体内积累的淀粉多
B.图中水电解形成的产物与水光解形成的产物是相同的
C.图中②过程所用酶与植物体内CO2固定所用酶相同
D.上述路径的本质是将光能转化成有机物中活跃的化学能
4.研究者利用密闭的装置在适宜的光照、温度和pH等条件下,进行了如下实验(初始悬浮液中无CO2,草酸铁是一种氧化剂)。下列相关叙述错误的是( )
A.③组不产生O2可能是因为其叶绿体中缺乏氧化剂
B.④组与②组对照,说明叶绿体产生O2不一定需要CO2
C.①组与②组对照,说明小球藻光合作用产生O2的场所是叶绿体
D.②组与③组对照,说明叶绿体产生的O2来源于CO2
5.(2024·广东深圳统考)已知植物合成叶绿素和Rubisc(暗反应中催化CO2固定的关键酶)都需要消耗氮元素。某植物突变体中叶绿素含量仅为野生型的49%,研究人员探究了不同氮肥水平对该植物野生型和突变体叶片中Rubisc含量的影响,结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.相比野生型,突变体更倾向于将氮元素用于合成Rubisc
B.本实验的自变量是不同氮肥水平,因变量是类囊体薄膜上Rubisc的含量
C.分别提取与分离野生型和突变体的光合色素,滤纸条上色素带的宽度与位置存在差异
D.Rubisc在植物细胞内仅起催化作用,能利用ATP与[H]提供的能量将CO2固定为C3
6.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料,分别进行三种不同实验处理,甲组提供大气CO2浓度(375 μml/ml),乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μml/ml),丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d,测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应,选择晴天上午测定各组的光合作用速率。下列相关叙述不正确的是( )
A.CO2浓度倍增的环境能够提高本实验中作物的光合作用速率
B.突然倍增CO2浓度,暗反应过程中C3化合物含量短时间内会增加
C.丙组的光合作用速率比甲组低的原因可能是固定CO2的酶含量升高
D.CO2浓度倍增实验作物的光合作用速率并未倍增,可能与光反应有关
7.(2023·江苏苏州三模)下图甲表示在一定光照强度下轮叶黑藻(一种沉水植物)叶肉细胞的部分代谢过程,其中a、b、c、d代表不同的细胞结构,①~⑤代表不同的物质;图乙是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图(有研究表明,水中CO2浓度降低能诱导轮叶黑藻光合途径由C3途径向C4途径转变,而且两条途径在同一细胞中进行)。请回答下列问题。
甲
乙
(1)图甲所给的结构中,能够产生⑤的结构有 (用字母表示),K+从细胞外进入细胞的跨膜运输速率受 的限制。
(2)图乙中催化过程①和过程④固定CO2的酶分别为PEPC、Rubisc,其中与CO2亲和力较高的是 ;过程②消耗的NADPH主要来源于结构A中进行的 过程;丙酮酸产生的场所除了图示③以外还可能还有 (写名称)。
答案：
必备知识基础练
1.B 解析 探究加与不加CaCO3对实验的影响实验中,自变量为是否加CaCO3,因此一组在研磨前加CaCO3,另一组不加,然后按规定步骤研磨、层析、观察现象,A项正确;植物细胞叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素,而叶片呈红色是因为液泡中含有花青素,与是否含有叶绿素无关,B项错误;把滤液细线画宽一点进行层析,与正常宽度做对比,可以探究滤液细线的宽度对实验的影响,C项正确;用不同量的绿叶做实验,可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响,D项正确。
2.D 解析 叶绿体中的色素易溶于有机溶剂中,可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素,A项正确;提取色素时加入SiO2使研磨充分,可增强研磨效果,B项正确;分离色素用的是纸层析法,利用的是不同色素在层析液中的溶解度不同,C项正确;韭黄中只含胡萝卜素和叶黄素,这两种色素在层析液中的溶解度高,都远离滤液细线,D项错误。
3.C 解析 海藻的颜色与其吸收光的情况和自身含有的不同色素种类都有关,A项错误。探究三种藻类所含的色素含量,可通过层析后的色素带的宽窄来判断,B项错误。光在海水中的穿透性由浅到深越来越弱,最浅处光最强,有红光也有蓝紫光,有利于绿藻进行光合作用,所以浅层生长着绿藻;往下一些红光穿透性不强,被海水吸收,能被利用进行光合作用的只剩蓝紫光,褐藻可吸收蓝紫光,所以中层生长着褐藻;再往下,蓝紫光也被吸收一部分,所以深层生长着红藻。因此三种海藻在海水中的分布不同,可能与不同海藻的吸收光谱不同有关,C项正确。三种海藻都含有光合作用所需的酶和色素,都可以进行光合作用,D项错误。
4.B 解析 恩格尔曼用水绵进行实验,证明了光合作用的场所是叶绿体,A项错误;希尔制取离体叶绿体悬液并加入铁盐,光照后发现水的光解有氧气释放,B项正确;鲁宾和卡门用同位素示踪的方法证明了光合作用释放的氧气来自H2O,C项错误;卡尔文等用小球藻进行实验,用同位素标记法最终探明了碳的转移途径:CO2→C3→(CH2O),D项错误。
5.D 解析 实验在黑暗中进行的目的是避免光照对ATP合成的影响,A项错误;pH=4的缓冲液模拟的是类囊体腔的环境,B项错误;ADP和Pi形成ATP后进入叶绿体基质,C项错误;由实验结果看出,pH平衡前,加入ADP和Pi能够产生ATP,而平衡后加入ADP和Pi后不能产生ATP,说明叶绿体中ATP形成的原动力来自类囊体膜两侧的H+浓度差,即pH差,D项正确。
6.D 解析 在缺O2、缺CO2的条件下,给予光照条件叶肉细胞中会进行光反应,因此,不会导致叶绿体中NADPH减少,A项错误;移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会吸收CO2进行一段时间的暗反应过程,此时由于缺乏光照条件,故不会进行光反应向细胞外释放O2,B项错误;供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加而后逐渐减少并趋于稳定,但不会减少到0,C项错误;该实验没有场所作为单一变量的对照实验,因此,不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同,D项正确。
7.B 解析 图中ATP和ADP含量变化曲线显示,在开始光照的0~5min,ATP含量迅速上升,而ADP含量迅速下降,依据二者之间的转化关系可知,叶绿体中发生了ADP+Pi+能量→ATP的转化过程,A项正确;在有光照的条件下,叶绿体内将持续进行光合作用的光反应和暗反应过程,叶绿体类囊体膜捕获光能后利用ADP和Pi为原料持续合成ATP,合成的ATP也会持续供给暗反应三碳化合物(C3)还原过程,光照5~20min,曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定,说明ATP与ADP的持续转化已维持在一定的速率下,即叶绿体中的ATP与ADP转化持续进行,并未停止,B项错误;黑暗20~30min,因无光照,光反应停止,无法持续合成ATP,而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行,会继续消耗ATP,同时产生ADP,从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化,C项正确;曲线显示,在光暗交替处理30min内,ATP与ADP含量变化较大,说明光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大,D项正确。
8.D 解析 Rubisc活化酶催化Rubisc释放出RuBP,而不是与RuBP结合,A项错误;结合题图可知,Rubisc的激活需要CO2和Mg2+的参与,其无活性的原因不是不能与底物结合,B项错误,D项正确;植物细胞的Rubisc参与暗反应,故植物细胞的Rubisc位于叶绿体基质中,Rubisc与Mg2+结合后不能吸收光能,C项错误。
关键能力提升练
1.C 解析 碳酸钙可以中和有机酸,防止色素被破坏,A项正确;不同提取剂对于光合色素的提取量不同,所以提取效果会受到提取方法的影响,B项正确;根据图表可知,丙酮和乙醇的混合液提取光合色素的量在干样浸提法中较少,所以其效果不算最佳,C项错误;色素位于细胞内,想提取色素必须破坏细胞膜结构,所以四种提取色素的方法都涉及细胞膜结构的破坏,D项正确。
2.B 解析 结合题图可知,磷酸丙糖有3个去向,用于合成蔗糖、淀粉和C5,A项正确;若细胞质基质中Pi浓度很低,给予正常光照和饱和CO2,则有利于磷酸丙糖脱去磷酸合成淀粉,据此可推测,淀粉的合成会增多,B项错误;若磷酸丙糖转运器活性受抑制,会导致磷酸丙糖滞留在叶绿体中,导致叶肉细胞中光合产物积累,因而导致光合速率下降,C项正确;在小麦灌浆期增施磷肥,能促进光合产物的转运过程,进而有利于小麦的光合作用,促进小麦的生长和提高产量,D项正确。
3.A 解析 植物通过细胞呼吸会消耗淀粉,上述过程是人工模拟淀粉的生成,不进行细胞呼吸,因此两者消耗等量的CO2,上述路径积累的淀粉多,A项正确;水光解形成的产物是O2、H+和电子,而水电解形成的产物是O2和H2,B项错误;①②过程分别是CO2与H2反应生成甲醛,而后由甲醛缩合成为C3化合物,与植物体的暗反应中CO2的固定过程不相同,所用酶也不同,C项错误;上述路径并未形成含活跃化学能的有机物,因此该路径的本质是将光能转化成有机物中稳定的化学能,D项错误。
4.D 解析 比较③④组,③组不含有氧化剂——草酸铁,无CO2的产生,可推测③组不产生O2可能是因为其叶绿体中缺乏氧化剂,A项正确;④组与②组对照,区别为CO2和草酸铁,④组无CO2,说明叶绿体产生O2不一定需要CO2,B项正确;①组与②组对照,①组的实验材料为小球藻悬浮液,②组的实验材料为叶绿体悬浮液,两组均进行光合作用,有O2的产生,说明小球藻光合作用产生O2的场所是叶绿体,C项正确;②组与③组对照,③组无CO2,没有进行光合作用产生O2,说明叶绿体进行光合作用产生O2的条件必须含有CO2,不能说明叶绿体产生的O2来源于CO2,D项错误。
5.A 解析 由图可知,在每一个氮浓度下,突变体的Rubisc含量均高于野生型,相比野生型,突变体更倾向于将氮元素用于合成Rubisc,A项正确;本实验的自变量是不同氮肥水平和植物种类,因变量是叶绿体基质中Rubisc的含量,B项错误;色素带的宽度与色素含量有关,滤纸条上仅色素带的宽度存在差异,色素带的位置相同,C项错误;Rubisc催化CO2固定不需要消耗能量,D项错误。
6.C 解析 由甲组和乙组实验结果比较可知,随着CO2浓度的增加,乙组作物的光合作用速率比甲组的光合作用速率更大,即随着CO2浓度的增加,作物的光合作用速率随之提高,A项正确;突然倍增CO2浓度,二氧化碳的固定速率加快,短时间内C3化合物的还原不变,故C3化合物含量短时间内会增加,B项正确;甲组和丙组比较可知,作物长期处于高CO2浓度条件下有可能会使固定CO2的酶的活性降低或者数量减少,C项错误;当CO2浓度倍增时,光合速率并没有倍增,其限制因素可能是光反应为暗反应提供的ATP和NADPH不足,故可能与光反应有关,D项正确。
7.答案 (1)a、b、d 能量及载体蛋白数量
(2)PEPC 光反应 细胞质基质
解析 (1)图甲中的④代表丙酮酸,在图乙所给的结构中,能够产生⑤ATP的结构有a叶绿体、b线粒体、d细胞质基质,K+从细胞外进入细胞的方式属于主动运输,其跨膜运输速率受能量及载体蛋白数量的限制。
(2)图乙中催化过程①和过程④固定CO2的酶分别为PEPC、Rubisc,其中与CO2亲和力较高的是PEPC;过程②消耗的NADPH主要来源于结构A,即叶绿体类囊体薄膜中进行的光反应过程;丙酮酸产生的场所除了图示③以外还可能还有细胞质基质,该处通过有氧呼吸的第一阶段产生。实验
组别
①
②
③
④
实验
材料
小球藻
悬浮液
叶绿体
悬浮液
叶绿体
悬浮液
叶绿体
悬浮液
提供的
物质
H2O、CO2
H2O、CO2
H2O
H2O、草酸铁
是否产
生O2
是
是
否
是