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专题三 细胞代谢
课时 09 光合作用的过程及影响因素
1．下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法，不正确的是（ ）
A．实验中需要加入SiO 进行研磨，以破碎细胞和叶绿体
2
B．在研磨过程中加入CaCO 的目的是防止色素被破坏
3
C．色素分离后在滤纸条上形成的4条色素带，从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、
黄绿色
D．色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
【答案】D
【解析】实验中需要加入SiO 进行研磨，以破碎细胞和叶绿体，使得色素释放出来，
2
A正确；研磨过程中加入CaCO 的目的是防止叶绿素被破坏，B正确；滤纸条从上到
3
下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b
（黄绿色），C正确；色素带的宽度反映了色素的含量，D错误。
2．关于叶绿体的叙述，错误的是（ ）
A．借助普通光学显微镜可观察叶绿体的形态和分布
B．叶绿体内众多的基粒和类囊体极大地扩展了受光面积
C．绿色植物中的叶绿体都含有与光合作用有关的色素和酶
D．绿色植物中的叶绿体固定CO 时需要利用光能
2
【答案】D
【解析】叶绿体内含色素，在普通光学显微镜的高倍速镜下便可观察其形态和分布，
A正确； 叶绿体内含有众多的基粒和类囊体，生物膜面积增大，极大地扩展了受光面
积，B正确；叶绿体含有光合色素和酶，是其进行光合作用的基础，绿色植物中的叶
绿体都含有与光合作用有关的色素和酶，C正确；绿色植物中的叶绿体在光反应中需
光能，固定CO 是暗反应，不需要利用光能，D错误。
2
3．下图为某一植物在适宜条件下测得的叶绿素和类胡萝上素的吸收光量的变化曲线，
有关分析正确的是（ ）A．提取色素时可用体积分数为95％的酒精直接代替无水乙醇
B．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于水在光下分解
C．若光由450波长转为550波长时，叶绿体中C 的量会增加
3
D．一般情况下，光合作用还可利用紫外光和红外光
【答案】C
【解析】提取色素时，可用体积分数为95％的酒精加适量的无水碳酸钠代替无水乙醇。
但不能直接用体积分数为95％的酒精，A错误。
B、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误。450波长转为550波长，吸收光量减少，短
时间内光反应减弱，导致ATP、[H]的量减少。直接导致C 的还原减少。C 消耗量减
3 3
少，但生成量不变，故C 量增加，C正确。叶绿素能吸收可见光，不能吸收紫外光和
3
红外光，D错误。
4．光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自（ ）
A．呼吸作用产生的ATP和光能 B．都是呼吸作用产生的ATP
C．光能和光反应产生的ATP D．都是光反应产生的ATP
【答案】C
【解析】光合作用过程中，光反应阶段，水的分解需要的能量来自光能；暗反应阶段
三碳化合物还原形成葡萄糖需要的能量来自光反应产生的ATP中的活跃的化学能。
5．下为某种细菌内发生的生化反应，据此判断该细菌同化作用类型是（ ）
A．厌氧型 B．化能自养型 C．需氧型 D．光能自养型
【答案】B
【解析】图中细菌能够利用黄铁矿氧化过程中释放的化学能把二氧化碳和水合成有机
物，该细菌的同化作用类型为化能自养型，故选B。
6．在植物进行光合作用的场所中，类囊体薄膜发挥了至关重要的作用。下列叙述错误
的是（ ）
A．类囊体薄膜上有四种色素，是光能吸收、传递和转换的场所
B．类囊体薄膜上合成的ATP能为各项生命活动提供能量
C．类囊体薄膜属于生物膜系统，其具有选择透过性
D．类囊体薄膜上氧气的产生速率是实际光合作用速率
【答案】B【解析】类囊体薄膜上有四种色素（胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b），是光
能吸收、传递和转换的场所，A 正确；类囊体薄膜上合成的ATP 主要用于暗反应，不
能为各项生命活动提供能量，B 错误；生物膜系统由内质网、高尔基体、线粒体、叶
绿体、溶酶体等细胞器膜和核膜、细胞膜等结构共同构成，类囊体薄膜属于生物膜系
统，其具有选择透过性，C 正确；光合作用中，氧气在类囊体薄膜上产生，实际光合
作用速率可以用氧气的产生速率来表示，D 正确。
7．我国科学家利用太阳能成功实现淀粉的人工合成(ASAP)，过程如图，据图判断下
列相关叙述错误的是( )
A．光能首先转变为C1(甲醇)中的化学能
B．C1(甲醇)生成过程类似于CO 的固定
2
C．ASAP过程与暗反应一样能循环进行
D．ASAP过程中CO 转变为淀粉储存了能量
2
【答案】C
【解析】结合图示可知，水光解属于光反应，故光能首先转变为C (甲醇)中的化学能，
1
A正确；C (甲醇)由CO 参与生成，该过程类似于CO 的固定（CO 与C 生成C ），B
1 2 2 2 5 3
正确；ASAP过程中没有C 的再生，淀粉也不能转变为CO，与暗反应不一样，不能
5 2
循环进行，C错误；ASAP过程中CO 转变为淀粉，将光能转变为淀粉中的化学能，D
2
正确。
8．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不
做处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，
分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m，下列说法错误的是
0
（ ）
A．若m-a=b-m，则表明该实验条件下番茄叶片的光合速率等于呼吸速率
0 0B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，A部分叶片可在给B光照时剪下进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
【答案】A
【解析】A遮光，只进行呼吸作用，故m0-a代表呼吸作用消耗，B不做处理，进行光
合作用和呼吸作用，b-m 代表净光合作用积累，若m0-a=b-m ，即净光速率等于呼吸
0 0
速率，则表明该实验条件下番茄叶片的光合速率大于呼吸速率，A错误；本实验需阻
止叶片光合产物向外运输，同时不影响无关变量水和无机盐的输送，B正确；若忽略
水和无机盐的影响，时间是无关变量，故实验时可将A部分叶片在给B光照时剪下进
行等时长的暗处理，C正确；叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件属于无关变
量，选择叶片时需注意无关变量的一致性，D正确。
9．下图表示夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率的部分日变化曲线，据
图分析有关叙述正确的是（ ）
A．一天中适当遮光均会显著增强净光合速率
B．b-M段叶肉细胞内合成ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
C．M点时叶肉细胞消耗的CO 量一般等于呼吸产生的CO 量
2 2
D．e-f段净光合速率降低的原因是CO 吸收量减少影响暗反应所致
2
【答案】D
【解析】据图分析，在5：30至7：30间，30%遮光时的净光合速率较不遮光的低，A
错误；b-M段光合作用强度小于呼吸作用强度，结合题图可知，此时该植物能进行光
合作用，故b-M段叶肉细胞内合成ATP的场所不仅有细胞质基质和线粒体，还有叶绿
体，B错误；M点80%遮光时该植物体净光合速率等于0，也就是植物体内所有能进
行光合作用的细胞消耗的CO 量等于所有细胞呼吸产生的CO 量，但是就叶肉细胞来
2 2
说，其光合作用消耗的CO 量一般大于该细胞呼吸作用产生的CO 量，C错误；图示
2 2
为夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率，不遮光条件下，e-f段净光合速率降低，原因是该时间内气孔关闭，CO 吸收量减少，影响暗反应所致，D正确。
2
10．已知植物合成叶绿素和Rubisco酶（暗反应中催化CO 固定的关键酶）都需要消耗
2
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Rubisco酶含量影响，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Rubisco酶
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Rubisco酶的含量
C．对野生型和突变型光合色素分别提取与分离，滤纸条上色素带的宽度与位置存在差
异
D．Rubisco酶在植物细胞内仅起催化作用，能利用ATP与[H]提供能量将CO 固定为
2
C
3
【答案】A
【解析】由图可知，在每一个氮浓度下，突变体的Rubisco酶含量均高于野生型，A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Rubisco酶的
含量，B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，
色素带的位置不存在差异，C错误；Rubisco酶催化C 固定CO 不需要利用ATP，D错
5 2
误。
11．CO 浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。以大豆、花生、水稻作为实验材
2
料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO 浓度（375Hmo·1mol-1），乙组提
2
供CO 浓度倍增环境（750Hmo·1mol-1），丙组先在CO 浓度倍增环境中培养60天，
2 2
测定前一周恢复大气CO 浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择在晴天，上
2
午测定各组的光合作用速率。结果如图所示，请据图分析。(1)写出两个适宜在生长的植株上测定光合速率的指标：____________。上面叙述中提
到的测定方法得出的数据是植物体的____________（总/净）光合速率。该数据比叶肉
细胞的实际数值要_____________。
(2)CO 浓度增加会对植物光合作用速率产生影响是_____________（促进/抑制）。出
2
现这种变化的原因是____________。
(3)CO 浓度倍增时，光合作用速率并没有倍增，此时限制光合作用速率倍增的内在因
2
素及具体影响可能是哪些?（写出2个即可）
①_________________________________________________。
②________________________________________________。
(4)丙组的光合作用速率比甲组的低，请你写出1条假设：____________。
【答案】(1) CO 吸收量、O 释放量 净 小(2) 促进 CO
2 2 2
是暗反应的原料，增加CO 浓度可提高光合速率(3) 光反应产生ATP和NADPH的量不
2
足，使C 还原受阻 固定CO 酶等酶的数量有限，限制了暗反应CO 的固定
3 2 2
(4)因为作物长期处于高浓度CO 环境而降低了固定CO 的酶的活性
2 2
【解析】(1)光合作用是指绿色植物通过叶绿体利用光能，把二氧化碳和水转变成贮存
能量的有机物（主要是淀粉），并且释放氧气的过程，在生长的植株上测定光合速率
的指标有CO 吸收量、O 释放量；上述数据都是表观层面测定的光合速率，属于净光
2 2
合速率；叶肉细胞的实际光合速率=净光合速率＋呼吸速率，故该数据比叶肉细胞的实
际数值要小。(2)CO 是影响光合作用（暗反应阶段）的原料，在光照充足的情况下，
2
在一定范围内CO 浓度越高，暗反应速度加快，光合作用速率也加快；故二氧化碳浓
2
度适度增加会促进光合速率。(3)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中光反应
可为暗反应提供NADPH和ATP，CO 浓度倍增时，光合作用速率并没有倍增，可能的
2
原因是：光反应产生ATP和NADPH的量不足，使C 还原受阻或固定CO 酶等酶的数
3 2
量有限，限制了暗反应CO 的固定。(4)据图可知，丙组在CO 浓度倍增环境中培养了
2 2
60d，测定前一周恢复为大气CO 浓度，但是其光合速率低于甲组（提供的是大气CO
2 2
浓度），可能的原因是长期处于CO，浓度倍增环境使得作物固定CO，的酶的活性
2 2
下降或酶的含量降低，当恢复大气CO 浓度后，已降低的酶活性未能恢复，又失去了
2
高浓度CO 的优势，因此会表现出比大气CO 浓度下更低的光合速率。
2 212．粮食始终是人类所面临的基本问题，在注意节约的同时，更要发展现代农业，实
现粮食的稳产高产。回答下列问题：
(1)捕获光能的色素分布在叶绿体的___________；暗反应有没有光都可以进行，但需要
光照才能持续进行，这是因为____________。
(2)长期以来，我国北方旱地多采用“玉米棉花－大豆”的轮作模式，即第一年种玉米，
第二年种棉花，第三年种大豆，这种轮作模式的优点有__________________（答出两
点即可）。
(3)植物工厂是智能化控制的高效生产体系。植物工厂在利用营养液培养作物过程中，
需要定时向营养液中通入适量空气，其目的是____________；当光照透过植物工厂的
“转光膜”时，紫外光和绿光被膜中的“转光色母粒”吸收并转换为蓝紫光和红光，
从而提高作物产量，其原因是________。
【答案】(1) 类囊体薄膜 暗反应中C 的还原需要光反应提供ATP和[H]
3
（NADPH）
(2)提高作物对土壤无机盐的利用率，降低病虫害的发生率（答案合理即可）(3) 促进
作物根细胞的有氧呼吸，有利于无机盐的吸收 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对紫外光和绿光几乎不吸收（答案合理即可）
【解析】(1)叶绿体的类囊体薄膜上分布有光合作用相关的色素，故捕获光能的色素分
布在叶绿体的类囊体薄膜上；暗反应中C 的还原需要光反应提供ATP和[H]
3
（NADPH），因此暗反应有没有光都可以进行，但需要光照才能持续进行。(2)轮作可
以提高作物对土壤无机盐的利用率，降低病虫害的发生率，故我国北方旱地多采用
“玉米棉花－大豆”的轮作模式。(3)向营养液中通入适量空气可以促进作物根细胞的
有氧呼吸，有利于无机盐的吸收；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸
收蓝紫光，对紫外光和绿光几乎不吸收，因此“转光色母粒”吸收并转换为蓝紫光和
红光，从而提高作物产量。
