[13326482]备考2023生物课时分层作业9　光合作用与能量转化(Ⅰ)(含解析）_新高考复习资料_2023年新高考复习资料_专项复习_备考2023新高考生物课时分层作业

【备考 2023】生物课时分层作业(九) 光合作用与能量转化(Ⅰ) 1．(2021·莱西期末)如图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收 光谱，以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率) 下列叙述错误的是( ) A．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 B．叶片在640 nm～660 nm波长光下释放O 是由叶绿素参与光合作用引起 2 的 C．植物进行光合作用时，C 总量的变化趋势与作用光谱基本一致 5 D．温度、CO 浓度等因素能影响作用光谱的吸收值 2 C [图中横坐标为波长，纵坐标为吸收值，叶绿素的吸收光谱可通过测量其 对不同波长光的吸收值来绘制，A正确；光反应中水光解释放O ，而光反应需要 2 叶绿素吸收光能才能进行，所以叶片在 640 nm～660 nm波长光下释放O 是由 2 叶绿素参与光合作用引起的，B正确；植物进行光合作用时，氧气释放量的变化 趋势与作用光谱基本相同，而由于C 的利用和合成处于动态平衡中，因此C 总 5 5 量基本不变，C错误；温度、CO 浓度等因素能影响光合作用，能影响作用光谱的 2 吸收值，D正确。] 2．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 3B．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 D [研磨时加入CaCO 能防止叶绿素被破坏，A项错误；层析液由有机溶剂 3 配制而成，B项错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C项错误；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项正确。] 3．(2021·广东名校联考)将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、 蔗糖和pH＝7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产 生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下 列说法错误的是( ) A．加蔗糖的目的是使外界溶液具有一定浓度，避免叶绿体涨破 B．DCIP颜色由蓝色变成无色的快慢可以反映光反应的速率 C．在叶绿体内，接受还原剂的物质是一种五碳化合物 D．氧气和还原DCIP的物质都是叶绿体在光反应阶段由水分解产生的 C [蔗糖使外界溶液具有一定浓度，这能避免叶绿体吸水涨破，而pH＝7.3 的磷酸缓冲液具有使叶绿体中的酶保持活性等作用，A正确；水在光照下被分解 除产生氧气外，还能产生NADPH，光反应的速率越快，单位时间产生的NADPH 越多，DCIP颜色由蓝色变成无色越快，B正确；在叶绿体内，接受还原剂的物质 是一种三碳化合物，C错误；光反应阶段，水可分解产生氧气和NADPH，D正 确。] 4．(2021·常州模拟)人工光合作用是模拟自然界的光 合作用，利用光能分解水制造氧气或固定CO 制造有机 2 物的过程。如图是人工光合作用模拟装置示意图，下列相 关叙述错误的是( ) A．自然光合作用离不开光合色素对光能的吸收和转化 B．催化剂a的表面会有O 产生 2 C．质子交换膜的功能与叶绿体内膜类似 D．人工光合作用的研究对于人类解决能源危机具有重要意义 C [质子交换膜的功能与叶绿体类囊体薄膜类似，叶绿体内膜不参与光合作 用。] 5．(2021·临沂一模)已知蛋白核小球藻的光合作用过程表示如图，其中PSⅠ 和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统。在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下，蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损伤，电子传递 速率降低，光化学反应速率降低，从而使光合作用减弱。下列分析错误的是( ) A．PSⅡ中的光合色素能利用吸收的光能，将H O分解为O 和H＋ 2 2 B．ATP合成酶具有催化功能，并协助H＋实现跨膜运输 C．蛋白核小球藻光反应产生的O 被细胞呼吸利用至少穿过四层生物膜 2 D．刚遭遇盐胁迫的蛋白核小球藻，叶肉细胞内C 含量上升、C 含量下降 3 5 C [PSⅠ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统，光合作用的 光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为 O 和H＋，A正确；酶具有催化作用，同时据图可知，ATP合成酶可协助H＋实现 2 跨膜运输，B正确；根据图示，蛋白核小球藻光反应产生的O 被细胞呼吸利用至 2 少穿过五层生物膜，包括类囊体薄膜、叶绿体的双层膜及线粒体的双层膜，C错 误；在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下，蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ 的结构会受到损伤，电子传递速率降低，光化学反应速率降低，使产生的ATP、 NADPH减少，从而影响了暗反应，使C 含量上升、C 含量下降，D正确。] 3 5 6．(2021·邯郸模拟)在光照条件下，绿色植物的叶绿体能将水分解释放氧气， 并将产生的H＋泵到类囊体腔中，形成膜内外的浓度梯度，H＋从浓度较高一侧通 过膜上 ATPase(ATP合成酶)穿梭时，催化ADP生成ATP。下列有关叶绿体中此 生理过程的叙述正确的是( ) A．在光照条件下，合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能 B．在光照条件下，合成ATP的原料只有ADP C．叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光 D．ATPase具有催化和运输的功能 D [由题干信息可知，在光照条件下，合成ATP的能量来自H＋顺浓度梯度 扩散产生的能量，A错误；合成ATP的原料有ADP和Pi，B错误；叶绿体中的色 素主要吸收红光和蓝紫光，C错误；ATPase具有催化ATP合成的功能，也是H＋ 跨膜的载体，D正确。]7．(2021·南通检测)阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶 的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与 吸收CO 和释放O 有关的变化曲线，此曲线说明( ) 2 2 A．光斑照射前光合作用无法进行 B．光班照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加 C．光斑照射后O 释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用 2 D．CO 曲线AB段变化说明进行暗反应与光照无关 2 C [光斑开始前，氧气释放量等于二氧化碳吸收量，说明光合作用的光反应 速率等于暗反应速率。由于O 释放速率代表光反应速率，“光斑”照射前，有O 2 2 释放，说明能进行光合作用，A错误；“光斑”照射开始后，O 释放速率急剧增大， 2 CO 吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的，B错误；光斑照射 2 后，二氧化碳的吸收速率增加的同时，氧气的释放量下降，说明暗反应对光反应 有抑制作用，C正确；AB段“光斑”移开，光照减弱，光反应减弱，氧气的释放量 下降的同时，二氧化碳的吸收速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D错 误。] 8．(2021·徐州模拟)卡尔文因发现光合作用合成己糖(葡萄糖)反应中CO 的 2 固定途径获得诺贝尔奖。卡尔文将14CO 注入小球藻悬浮液，给予实验装置不同 2 时间(0＜t ＜t ＜t ＜t ＜t )的光照，分析14CO 去向，结果见下表，据表分析正确的 1 2 3 4 5 2 是( ) 光照时间 0 t t t t t 1 2 3 4 5 分离出的放 无 ① ①② ①②③ ①②③④⑤ ①②③④⑤⑥ 射性化合物 注：表中①～⑥依次代表 3磷酸甘油酸(C H O P)、1,3二磷酸甘油酸 3 7 7 (C H O P )、3磷酸甘油醛(C H O P)、己糖、C 、淀粉。 3 8 10 2 3 7 6 5 A．不同时间的产物为本实验的自变量 B．t 时，①中的3个碳原子都具有放射性 1 C．14C的转移途径为14CO →①→②→③→④⑤→⑥ 2D．只做光照时间为t 的实验，也能确定出放射性化合物出现的先后顺序 5 C [本实验的自变量为光照时间，不同时间的产物为因变量，A错误；在t 时， 1 最先出现的3个碳原子的化合物是由1个CO 分子与细胞内的1个C 反应生成 2 5 的，因此①中只有1个碳原子具有放射性，B错误；随着时间的推移，放射性物质 出现的先后顺序就是 14C 的转移途径，由表可知，14C 的转移途径为 14CO →①→②→③→④⑤→⑥，C正确；如果只做光照时间为t 的实验，则同时 2 5 检验到①②③④⑤⑥这6种具有放射性的物质，不能判断其出现的先后顺序，D 错误。] 9．(2021·唐山模拟)某科学家将离体叶绿体(实质是膜破裂的匀浆)悬浮液均 分到两个试管中，并抽去空气进行如下实验： 组别 加入物质 条件 实验现象 A组 DCPIP溶液 产生微量O ，且溶液变为无色 2 NADP＋溶 适宜温度和光照等条件 B组 产生微量O 和NADPH 2 液 (注：DCPIP是一种可以接受氢的化合物，氧化态为蓝紫色，被还原后为无 色。) 请回答： (1)实验利用膜破裂的叶绿体最可能的原因是__________________________ ___________________________________________________________________。 (2)A组实验能证明O 来源于水而不是CO ，理由是①DCPIP溶液由蓝紫色 2 2 变无色证明________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ②抽去试管中空气的目的是______________________________________。 (3)结合 A、B 两组实验，请用简单化学反应式表示 B 组实验 NADPH 中 “H”的来源：______________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)若想通过检测NADPH的含量变化来证明其参与了暗反应，则在B组实验 结果的基础上应改变的条件是_________________________________________ ___________________________________________________________________。 [解析] (1)实验利用膜破裂的叶绿体最可能的原因是DCPIP和NADP＋不能 穿过完整的叶绿体双层膜参与O 产生(光反应)的过程，因此实验中创造无膜的 2 匀浆实现了DCPIP和NADP＋参与光反应的目的。(2)A组实验过程中DCPIP由蓝紫色变成无色，说明在A组实验条件下有氢的生成，而氢来自光反应的原料水 且同时有氧气生成，据此可推测光反应的O 来源于水而不是CO ，实验过程中抽 2 2 去试管中空气的目的是排除空气中二氧化碳的干扰，从而证明了光反应的氧气来 自水。(3)根据A组实验的结果可知在适宜的光照条件下，离体的叶绿体中产生了 氧气，且产生了氢，进而被还原为无色的物质，而 B的实验结果可直接证明 NADP＋结合了 H＋，并产生了 NADPH，该过程的化学反应式可表示为： 2H O→4H＋＋O ＋4e－。显然，B组实验NADPH中“H”来自水。(4)若想通过检 2 2 测NADPH的含量变化来证明其参与了暗反应，则需要创造暗反应的条件，二氧 化碳是暗反应的原料，同时为了避免光反应持续产生NADPH，因此在B组实验 结果的基础上需要通入CO 并黑暗处理，然后再检测NADPH含量的变化。 2 [答案] (1)DCPIP和NADP＋不能穿过完整的叶绿体双层膜参与O 产生(光 2 反应)的过程 (2)该阶段产生了氢使 DCPIP 还原 排除 O 来源于二氧化碳 2 (3)2NADP＋＋2H O→2NADPH＋2H＋＋O 或2H O→4H＋＋O ＋4e－(不配平、不 2 2 2 2 写e－也可) (4)通入CO 并黑暗处理 2 10．(2021·衡水中学月考)光合作用的暗反应阶段主要包括：C 和CO 结合生 5 2 成C ，C 经一系列变化生成糖类和C 。为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间 3 3 5 接依赖光，卡尔文利用小球藻进行实验，结果如图所示。请回答下列问题： (1)利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。欲探究14CO 中14C的 2 转 移 路 径 ， 给 小 球 藻 提 供 14CO 后 ， 应 怎 样 处 理 ？ 2 _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)卡尔文给光照下小球藻悬浮液通入14CO 一定时间后杀死小球藻，同时提 2, 取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时 间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO 转化成的第一个产物 2 是什么，实验思路是____________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)暗反应阶段间接依赖光照的反应是_____________，作出此判断的依据是 ____________________________________________________________。(4)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO 的浓度，短时间内细胞中C 和 2 3 C 含量的变化趋势分别是____________________________________________ 5 ___________________________________________________________________。 [解析] (1)据题意可知：欲探究 14CO 中 14C 的转移路径，给小球藻提供 2 14CO 后，应每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质 2 (2)不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到提取物中只有一 种放射性代谢产物，该物质即为CO 转化成的第一个产物。(3)分析图示可知：当 2 反应条件由光照变为黑暗时，C 含量升高而C 及各种中间产物的含量下降，说明 3 5 C 的还原与光照条件有关，据此可判断：暗反应阶段间接依赖光照的反应是C 经 3 3 一系列变化生成糖类和C 。(4)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO 的浓 5 2 度，导致CO 和C 结合形成C 和CO 固定过程减弱，新生成的C 减少，而原有 2 5 3 2 3 的C 继续被还原为C 和糖类，所以短时间内细胞中C 含量降低，C 含量升高。 3 5 3 5 [答案] (1)每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的 物质 (2)不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取 物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO 转化成的第一个产物 (3)C 经 2 3 一系列变化生成糖类和C 当反应条件由光照变为黑暗时，C 含量升高而C 及 5 3 5 各种中间产物的含量下降，说明C 的还原与光照条件有关 (4)C 含量降低，C 3 3 5 含量升高 11．(2021·潍坊二模)通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光， 用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的 光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f 能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述正确的是( ) A．培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源 B．叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上 C．叶绿素f能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应 D．在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用 C [蓝细菌利用CO 进行光合作用，不需要葡萄糖作为碳源，A项错误；蓝细 2 菌没有叶绿体，B项错误；在正常光照条件下，含有叶绿素f的光合系统没有启动， D项错误。] 12．(2021·南开区模拟)如图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列 叙述不正确的是( )A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C．叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D．④受阻时，②③的进行能缓解丙糖磷酸积累对卡尔文循环的抑制 A [过程①表示 CO 的固定，CO 的固定不消耗光反应提供的 ATP 和 2 2 NADPH，消耗ATP和NADPH的是三碳化合物的还原过程。] 13．(2021·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 列叙述不正确的是( ) 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 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；厌氧型绿硫细菌以硫化物 为氢供体进行光合作用，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。] 14．(2021·惠州模拟)光合作用是地球上最重要的化学反应。科学家利用合成 生物学的方法模拟光合作用，进行如下研究。 (1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的__________(填写细胞器名称)中进行，植物光合作用中物质的变化是________________；能量的变化是 __________________。 (2)科学家从菠菜叶肉细胞中分离出________，用磷脂分子包裹形成图1所示 的油包水液滴结构，并在其中加入足量NADP＋、ADP等物质。图1结构的外膜与 细胞膜相比，其在物质组成上的特点是_______________；结构上的特点是 __________________________。 图1 图2 (3)科学家对油包水液滴采取明暗交替处理，一段时间内检测此结构内产生 NADPH 的量，结果如图 2 所示。由图可知，NADPH 含量明期上升，暗期 ________。NADPH含量出现上述变化的原因是___________________________ ____________________________________________________________________。 这说明油包水液滴内的人工光反应系统构建成功。 (4)进一步将多种酶等物质加入油包水液滴内，通入充足的________作为原料 形成化学反应循环。明暗交替处理，在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有 机酸)的生成，这一化学反应循环模拟了光合作用的________阶段。检测此结构中 NADPH的含量，推测其随明暗时段的变化是____________________。 [解析] (1)高等植物光合作用主要的场所是叶绿体，光合作用中物质变化是 将二氧化碳和水转化成有机物，能量变化是将光能转化为有机物中稳定的化学能 (2)叶肉细胞中吸收光能的色素位于类囊体上，故从菠菜叶肉细胞中分离出类囊 体。用磷脂分子包裹形成图1所示的“油包水液滴”结构，该结构由单层磷脂分 子构成，只有磷脂分子，无蛋白质、糖蛋白、糖脂等物质，而细胞膜的主要成分是 磷脂分子和蛋白质，还有糖蛋白、糖脂等物质，其结构是由磷脂双分子层组成基 本骨架，蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中，故图1结构的外膜与细胞膜 相比，其在物质组成上的特点是只有磷脂分子(无蛋白质和糖类等物质)；结构上 的特点是只由单层磷脂分子构成(无蛋白质分子镶嵌或贯穿在其中)或不是磷脂 双分子层。(3)由分析可知：NADPH含量明期上升，暗期保持不变，说明在条件适 宜的情况下，油包水液滴在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH；在暗 期NADPH没有生成也没有消耗，其含量保持稳定。(4)光合作用暗反应需要二氧化碳及相关酶，而油包水液滴在上述适宜条件下进行了光反应，故明暗交替处理 下，通入充足的CO 为原料，在相关酶的作用下可进行暗反应，由于暗反应消耗 2 光反应产生的ATP和NADPH，故NADPH的含量在明期上升，暗期下降。 [答案] (1)叶绿体 二氧化碳和水转化成有机物(或淀粉、糖类)，释放氧气 将光能转化为有机物中稳定的化学能 (2)类囊体(或基粒) 只有磷脂分子(无蛋 白质和糖类等物质) 只由单层磷脂分子构成(无蛋白质分子镶嵌或贯穿在其中) 或不是磷脂双分子层 (3)保持不变 在明期类囊体上发生光反应产生并积累 NADPH；在暗期NADPH没有生成也没有消耗，其含量保持稳定 (4)CO 暗 2 反应 明期上升，暗期下降