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检测案10 光合作用(一)
[基础巩固练]
考点一 色素的提取和分离
1．[2024·江苏盐城统考]关于绿叶中色素的提取和分离实验，下列叙述正确的是( )
A．将菠菜叶片40～50 ℃烘干后，再加入SiO 、CaCO 和无水乙醇充分研磨，效果可
2 3
能更佳
B．把新鲜滤液放在光源和分光镜之间，观察到最强吸光区是红外光和蓝紫光
C．溶解度大的色素与滤纸结合能力更强
D．分离色素时需充分层析30min后，方可取出滤纸条观察色素带
2．[2024·黑龙江实验中学阶段测试]提取新鲜菠菜叶的叶绿体色素，用圆形滤纸层析法
分离色素，实验装置如图。正确的层析结果是(深色圈表示色素环)( )
A． B.
C． D.
3.
如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经
液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A．研磨时加入CaCO 过量会破坏叶绿素
3
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
考点二 光合作用过程
4．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
CO 固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
2
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CO
2C．类囊体产生的ATP和O 参与CO 固定与还原
2 2
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
5．[2024·九省联考·广西]在华南地区秋冬种植的白菜、油菜等蔬菜，引种到西北高原
地区夏季种植，常会生长得更加旺盛，导致这种现象的原因不包括( )
A．光照时间长让植物有更多的光合作用时长
B．光照强度大使植物具有更高的光合作用速率
C．紫外线吸收增加使植物光合作用强度增大
D．昼夜温差更大有利于光合作用产物的积累
6．[2024·福建厦门湖滨中学阶段检测]光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应
和暗反应来实现。下列对于改变反应条件而引起相关变化的说法中，正确的是( )
A．突然中断CO 供应，会暂时引起叶绿体基质中C /C 的值减小
2 5 3
B．突然中断CO 供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
2
C．突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C /C 的值减小
3 5
D．突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
7．在黑暗条件下，将分离得到的类囊体放在pH＝4的缓冲溶液中，使类囊体内外的
pH相等，然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，结果检测到有ATP的生
成。根据实验分析，下列叙述正确的是( )
A．实验中溶液的H＋均来自水的裂解
B．黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATP
C．光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H＋浓度较高
D．若使类囊体的脂双层对H＋的通透性增大，ATP生成量不变
8．[2024·山东潍坊统考]光敏蛋白(PSP)是我国科学家设计的在光照条件下，能够将
CO 直接还原，使电子传递效率和CO 还原效率明显提高的感光物质。研究人员利用PSP
2 2
模拟光合系统的部分过程已获得成功。下列叙述错误的是( )
A.光合色素主要分布在类囊体薄膜上，而光敏色素分布在植物的各个部位
B．光合色素和PSP是一类均可用无水乙醇提取的蛋白质
C．PSP的功能与自然光合系统中光合色素、NADPH相似
D．光敏色素主要吸收红光和远红光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光
[提能强化练]
9．[2024·湖北武汉质检]在光合作用过程中可产生大量H＋，当H＋通过ATP合成酶时，
可以使ADP＋Pi合成ATP，为了研究光合作用过程中ATP产生的原理，科学家分离出类囊
体进行了以下实验，如图所示。下列分析错误的是( )
A．实验模拟了光合作用光反应阶段的部分过程
B．实验应在黑暗中进行，以避免类囊体产生了H＋
C．当类囊体膜两侧存在H＋浓度差时，就能合成ATP
D．推测光合作用过程中产生的大量H＋主要集中在类囊体腔
10．[2024·河南郑州统考一模]下图表示某植物同化CO 的过程，夜晚气孔开放，吸收
2
CO 并转化为苹果酸储存起来；白天气孔关闭，苹果酸分解生成CO ，相关描述正确的是(
2 2
)A．细胞内的pH值清晨比傍晚时高
B．白天进行光合作用利用的CO 全部来自苹果酸的分解
2
C．该植物白天将光能转化为活跃的化学能，夜晚将活跃的化学能转化为稳定的化学
能
D．白天气孔关闭可有效减少水分蒸发，有利于适应高温干旱环境
11．[2024·烟台期中](不定项) 玉米叶肉细胞中有一种酶，通过一系列反应将CO 泵入
2
维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的 CO ，保证卡尔文循环顺利进行，这种酶
2
被形象地称为“CO 泵”，下列相关叙述错误的是( )
2
A. A→B的过程还需要光反应提供的NADH、ATP等物质的参与
B．抑制“CO 泵”的活性，短时间内维管束鞘细胞中B的含量增加
2
C．晴朗的夏季11：00时，温度升高玉米维管束鞘细胞光合作用速率会明显下降
D．可用纸层析法分别分离玉米叶肉细胞、维管束鞘细胞中的色素并比较色素的含量
和种类差别
12．[2024·烟台模拟](不定项)我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化
碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①、②过程模拟暗反应中CO 的固定，③、④过程模拟C 的还原
2 3
B．步骤①需要催化剂，②、③、④既不需要催化剂也不需消耗能量
C．该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
D．该体系与植物光合作用固定的CO 量相等时，植物体内淀粉的积累量较低
2
13．[2024·潍坊一模](不定项)叶面积系数是指单位土地面积上的叶面积总和，它与植
物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图1所示。图2为来自树冠不
同层的甲、乙两种叶片的净光合速率变化图解。下列说法错误的是( )A．a点后群体干物质积累速率变化对于合理密植有重要指导意义
B．a～b段群体光合速率增加量大于群体呼吸速率增加量
C．c点时甲、乙两种叶片固定CO 的速率相同
2
D．甲净光合速率最大时所需光照强度高于乙，可判断甲叶片来自树冠上层
[大题冲关练]
14．[2024·九省联考·河南]一氧化氮(NO)是一种气体信号分子，对植物的生命活动具有
重要的调控作用。某研究小组为探究NO对植物光合作用强度的影响，进行了如下实验。
实验中用硝普钠(SNP)作为NO的供体。回答下列问题。
(1)设置两组实验，甲组喷施蒸馏水于叶片背面，乙组喷施等量一定浓度的 SNP溶液，
一段时间后，采用有机溶剂________提取色素。提取液中的叶绿素主要吸收________光，
类胡萝卜素主要吸收________光，据此可测定色素的含量。
(2)测定叶片的NO含量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和气孔导度，结果如图。相较
于甲组，推测乙组叶片的光合作用强度较________(填“强”或“弱”)，其依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)进一步研究发现，适宜浓度的SP会提高植物应对干旱胁迫的能力，推测其原因是
________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15．图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过
程的简化示意图。回答下列问题：
(1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成 O 、H＋和e
2
－，光能转化成电能，最终转化为__________和ATP中活跃的化学能。若CO 浓度降低，
2
暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体 NADP＋减少，则图 b 中电子传递速率会
__________(填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了 4种结
构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，
以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示：
叶绿体
叶绿体 叶绿体
叶绿体类型 D：所有
叶绿体 B：双层 C：双层
相对值 膜结构
A：双层 膜局部 膜瓦解，
解体破
膜结构 受损，类 类囊体
裂成颗
完整 囊体略 松散但
实验项目 粒或
有损伤 未断裂
片段
实验一：以Fecy
为电子受体时的 100 167.0 425.1 281.3
放氧量
实验二：以
DCIP为电子受 100 106.7 471.1 109.6
体时的放氧量
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或
“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的
条件下，更有利于________________________________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值
分 别 为 1 、 0.66 、 0.58 和 0.41 。 结 合 图 b 对 实 验 结 果 进 行 解 释
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．解析：在提取菠菜叶绿体色素的实验中，取新鲜叶片的干粉，加入 SiO、CaCO 和
2 3
无水乙醇后，迅速、充分研磨成匀浆，过滤后得到色素滤液，A正确；叶绿体中的色素主
要为叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，所以把新鲜叶绿素溶液放
在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是红光与蓝紫光，B错误；提取色素后，
利用色素在层析液中的溶解度不同可将色素分离，色素在层析液中溶解度越高，层析时与
滤纸的结合能力越低，在滤纸上扩散得快，反之则慢，C错误；分离色素时层析10 min后，
取出，风干，观察色素带，D错误。
答案：A
2．解析：在植物叶绿体中，各色素的含量从多至少依次是叶绿素a、叶绿素b、叶黄
素、胡萝卜素；溶解度从大到小依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以滤纸
上从外至内依次是：胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽)。
答案：A
3．解析：研磨时加入CaCO 能防止叶绿素被破坏，加入过量不会破坏叶绿素，A错误；
3
层析液由有机溶剂配制而成，B错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C错误；
对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D正确。
答案：D
4．解析：乙醇酸是在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CO 和HO，B错误；类囊体产生的ATP参与C 的还原，产生的O 用于呼吸
2 2 3 2
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。
答案：A
5．解析：西北高原地区夏季种植，光照时间长，植物有更多的光合作用时长，A正确；
西北高原地区夏季种植，光照强度大，植物具有更高的光合作用速率，B正确；一般情况
下，光合色素吸收的是可见光，而紫外线是不可见光，植物不吸收，C错误；西北高原地
区夏季种植，昼夜温差大，白天温度高，光合作用强，夜间温度低，呼吸作用弱，有利于
有机物的积累，D正确。
答案：C
6．解析：突然中断CO 供应，导致CO 的固定速率降低，叶绿体中C 含量增加、C
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含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C /C 的值增大，A错误；突然中断CO 供应，导
5 3 2
致C 含量减少，进而使ATP和NADPH含量增多，所以暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP
3
的值增大，B正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，
进而使C 含量增大、C 含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中 C /C 的值增大，C错误；
3 5 3 5
突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，ATP/ADP的值增大，
D错误。答案：B
7．解析：黑暗条件下，植物不能吸收光能将水裂解出H＋，A错误；黑暗条件下，植
物不能进行光合作用，叶绿体中不能产生 ATP，B错误；据题意可知，类囊体腔内pH＝
4，类囊体外pH＝8，故叶绿体类囊体膜内H＋浓度高，C正确；类囊体对H＋的通透性增大，
其内的H＋运输到类囊体外，使pH减小，ATP生成量减少，D错误。
答案：C
8．解析：光合色素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而光敏色素分布在植物的各个
部位，A正确；用无水乙醇可以提取绿叶中的光合色素，但不能提取光合蛋白，B错误；
在光照条件下，PSP能够将CO 直接还原，说明光敏蛋白与自然光合系统中光合色素、
2
NADPH和ATP等物质的功能相似，C正确；光敏色素主要吸收红光和远红光，光合色素
主要吸收红光和蓝紫光，D正确。
答案：B
9．解析：该实验分离出类囊体研究光合作用过程中ATP产生的原理，类囊体是光合
作用光反应的场所，A正确；在光照条件下，类囊体中会发生水的光解，产生H＋，对实验
造成影响，故需要在黑暗环境中进行，B正确；根据题干可知，实验中改变类囊体内外的
pH，使得ATP开始合成，说明类囊体内外存在H＋浓度差，能够促进ATP的合成，但这只
是合成ATP的条件之一，C错误；由题图分析可知，促进ATP合成时，类囊体腔内pH低
于类囊体外，故可推测光合作用过程中产生的大量H＋主要集中在类囊体腔，D正确。
答案：C
10．解析：白天气孔关闭，同时进行光合作用消耗CO ，夜晚气孔打开，吸收CO 同
2 2
时细胞呼吸产生CO，所以早晨(可以理解为天刚亮)细胞内的pH值清晨比傍晚(刚刚经历完
2
1天的光合作用)时低，A错误；白天进行光合作用利用的CO 除了来自苹果酸的分解，还
2
有细胞呼吸产生的CO ，B错误；该植物白天进行光合作用，实现了将光能转化为活跃的
2
化学能，并将活跃的化学能转化为稳定的化学能，夜晚进行呼吸作用，将稳定的化学能转
化为活跃的化学能，满足了生命活动的需要，C错误；该植物白天气孔关闭可有效减少水
分蒸发，有利于适应高温干旱环境，D正确。
答案：D
11．解析：A→B的过程表示三碳化合物的还原，需要光反应提供的NADPH、ATP等
物质的参与，A错误；A表示三碳化合物，B表示五碳化合物，抑制“CO 泵”的活性，维
2
管束鞘细胞中CO 含量降低，导致CO 的固定受阻，消耗的五碳化合物减少，而三碳化合
2 2
物的还原生成五碳化合物仍正常进行，所以在短时间内，维管束鞘细胞中 B五碳化合物的
含量增加，B正确；晴朗的夏季11：00时，玉米光合作用速率不仅没有下降，反而有所上
升，原因是玉米叶肉细胞内有“CO 泵”，仍可以维持维管束鞘细胞内较高的CO 浓度，
2 2
此时光照强度增强，光合作用速率增加，C错误；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可分别分离玉米叶肉细胞、维管束鞘细胞中的色素，并
比较色素的含量和种类差别，D正确。
答案：AC
12．解析：①、②、③、④过程是光合作用暗反应的模拟过程，①②过程模拟的是
CO 的固定，③④模拟三碳化合物的还原，A正确；步骤③、④的顺利进行，需要多种酶
2
的催化，需要消耗能量，如ATP和NADPH中的化学能，B错误；植物光合作用的本质是
利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图
示过程也是利用光能将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，
C正确；在与植物光合作用固定的CO 量相等时，该体系由于没有呼吸消耗淀粉，因此淀
2
粉的积累量较高，D正确。答案：ACD
13．解析：由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和
干物质积累速率均上升，当叶面积系数大于 a时，群体干物质积累速率下降，据此可以看
出过度密植会导致产量下降，因而图示的研究对于合理密植具有重要指导意义，A正确；a
～b段群体光合速率增加量小于群体呼吸速率增加量，因而当叶面积系数大于a时，群体干
物质积累速率下降，B错误；c点时甲、乙两种叶片净光合速率相等，均为零，此时光合速
率等于呼吸速率，但两种叶片的呼吸速率不同，因此，此时甲、乙两种叶片固定CO 的速
2
率不同，C错误；由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此
下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知
甲叶片位于树冠上层，D正确。
答案：BC
14．解析：(1)叶片中的色素能够溶解到有机溶剂中，因此可以利用无水乙醇对色素进
行提取。提取液中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，通过比较
红光的吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量。
(2)根据图示结果可知，与甲组相比，乙组叶片中光合色素含量低，抑制光反应；气孔
导度变小，可以减少水分的蒸发，响应干旱胁迫，但是会抑制二氧化碳的吸收，影响暗反
应过程，从而直接影响光合速率。
(3)进一步研究发现，适宜浓度的SP会提高植物应对干旱胁迫的能力，推测其原因是
有效提高植物的渗透调节能力，增强了植物的抗逆性。
答案：(1)无水乙醇 蓝紫光和红 蓝紫
(2)弱 乙组叶片中光合色素含量低，抑制光反应阶段；气孔导度低，二氧化碳吸收少，
抑制暗反应阶段
(3)有效提高植物的渗透调节能力，增强了植物的抗逆性
15．解析：(1)光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光
反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓
度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电
子传递速率会减慢。(2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜
局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体 B双层
膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息
“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的
光反应有明显阻碍作用。②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的
色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体
C。③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体
薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产
生效率逐渐降低。
答案：(1) 类囊体膜 NADPH 减慢
(2) ①Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显
大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量
与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，
可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②类囊体上的色素吸
收光能、转化光能 ③ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊
体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的
产生效率逐渐降低
