2025高考生物一轮复习素养提升练习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第3讲捕获光能的色素和结构光合作用的原理

这是一份2025高考生物一轮复习素养提升练习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第3讲捕获光能的色素和结构光合作用的原理，共5页。试卷主要包含了某品种茶树叶片呈现阶段性白化等内容，欢迎下载使用。

真|题|再|现
1．(2023·天津卷)下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是( B )
A．HCOeq \\al(－,3)经主动运输进入细胞质基质
B．HCOeq \\al(－,3)通过通道蛋白进入叶绿体基质
C．光反应生成的H＋促进了HCOeq \\al(－,3)进入类囊体
D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
解析：据图可知，HCOeq \\al(－,3)进入细胞质基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，A正确；HCOeq \\al(－,3)进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；据图可知，光反应中水光解产生的H＋促进HCOeq \\al(－,3)进入类囊体，C正确；据图可知，光反应生成的物质X(O2)促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCOeq \\al(－,3)进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。故选B。
2．(2021·湖南卷)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( A )
A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
解析：弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量并且被NADPH还原，因此二氧化碳不能直接被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确。
3. (2021·山东卷改编)关于细胞中的 H2O和O2，下列说法错误的是( C )
A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C．植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O
解析： 由葡萄糖合成糖原的过程属于脱水缩合，有水的产生，A正确；有氧呼吸第二阶段是H2O与丙酮酸反应形成CO2与NADH并释放能量的过程，消耗水，B正确；光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2，C错误；光合作用的光反应中H2O的光解会产生O2，所以O2中的氧元素只能来自于水，D正确。
4. (2020·天津卷)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( A )
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
解析：乙醇酸是光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
5．(2020·浙江7月选考)将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是( A )
A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B－C段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A－B段对应的关系相似
解析：测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，不能进行光合作用， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少， C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B－C段对应的关系相似，D错误。
6．(2022·河北卷)某品种茶树叶片呈现阶段性白化：绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如下图。回答下列问题：
(1)从叶片中分离叶绿体可采用差速离心法。
(2)经检测，白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低，其原因是叶绿体内部结构解体；光合色素减少(写出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少水分的散失。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于细胞核中的基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输，其余蛋白质由存在于叶绿体中的基因编码。
解析：(1)叶绿体属于细胞器，根据不同细胞器的密度不同，可用差速离心法从叶片中分离叶绿体。
(2)光合作用的光反应过程可产生NADPH和ATP，该过程需要叶绿体类囊体薄膜上叶绿素的参与，据题意可知，白化期叶绿体内部结构解体，叶绿体类囊体薄膜减少，且白化过程中叶绿素等光合色素减少，光反应减慢，故白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低。
(3)白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少水分的散失，利于植物的生存。
(4)叶绿体属于半自主性细胞器，其中蛋白质的合成主要受到细胞核基因的编码，合成后经特定机制完成跨膜运输；其余蛋白质由存在于细胞质中(叶绿体)的基因编码。
7．(2022·全国甲卷)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是O2、[H]和ATP(答出3点即可)。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是自身呼吸消耗或建造植物体结构(答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2。
解析：(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜上，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、[H]和ATP。
(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
(3)C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisc；而C3植物只有C3途径，其主要的CO2固定酶是Rubisc。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO2吸收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
8．(2020·山东卷)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2，模块3中的甲可与CO2结合，甲为五碳化合物(或C5)。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将减少(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于 (填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
解析：(1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。
(2)据图分析可知，乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。
(3)糖类的积累量＝产生量－消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。
(4)在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。