第15讲 光合作用与能量转化-2（全国通用）（解析版）

第15讲光合作用原理和应用姓名：___________班级：___________一、单选题1．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下（不考虑化能合成作用）。有关分析合理的是（）透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mgA．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所只有线粒体内膜B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.8mgC．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的高D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为0.7mg【答案】C【解析】A、丙瓶中浮游植物只能进行呼吸作用，产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质，A错误；B、在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为4.9-3.8=1.1mg，B错误；C、在一昼夜后，乙瓶中植物可以进行光合作用消耗二氧化碳，故pH比丙瓶的高，C正确；D、在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为1.1+0.7=1.8mg，D错误。2．细胞中许多结构能产生[H]与ATP。下列关于[H]和ATP的叙述，正确的是（

）A．叶绿体内产生的[H]是还原型辅酶I（NADH），用于还原C3B．线粒体内产生的[H]是还原型辅酶II（NADPH），用于还原O2C．适宜光照下叶绿体中ATP的转移途径是从叶绿体类囊体薄膜到叶绿体基质D．叶绿体、线粒体内的ATP均可用于植物的各项生命活动【答案】C【解析】A、线粒体内产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ（NADH），用于还原O2，A错误；B、叶绿体内产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ（NADPH），用于还原C3，B错误；C、适宜光照下叶绿体中ATP的转移途径是从产生部位叶绿体类囊体薄膜移到起作用部位叶绿体基质，C正确；D、叶绿体内的ATP仅用于暗反应C3化合物的还原，D错误。3．某科学家曾做过一个实验，将小鼠放在不同的密封、恒温的钟罩内，实验处理方案如下表，小鼠最先死亡的一组是（

）组别实验材料实验条件A小鼠＋绿色植物光照B小鼠光照C小鼠＋绿色植物黑暗D小鼠黑暗A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】在光照条件下，绿色植物进行光合作用产生了氧气，即使密封的钟罩内氧气消耗完全，小鼠的有氧呼吸也可以继续进行；小鼠不管是在光照条件下还是在黑暗条件下，都只进行呼吸作用消耗密封钟罩中相同的氧气；小鼠和绿色植物在黑暗条件下均只进行有氧呼吸，消耗密封钟罩中相同的氧气，该组的氧气最先被消耗完，即小鼠最先死亡，C正确，ABD错误。4．农作物的光合作用强度与其产量直接相关。科研人员研究了光照强度和CO2浓度对某种植物光合作用强度的影响，绘制出成熟叶片在两种CO2浓度条件下，光合作用强度随光照强度的变化曲线（见下图）。下列说法正确的是（

）A．单位叶片中a点的光合作用强度一定大于呼吸作用强度B．d点以后限制光合作用强度的内因可能是酶浓度C．CO2浓度由点调至c点瞬间，叶绿体中C3含量下降D．若该曲线是在最适温度下测得，突然降低温度，d点会向右上方移动【答案】B【解析】A、曲线代表总光合强度，呼吸强度未知，A错；B、d点以后限制光合作用强度的内因可能是酶浓度，B正确；C、CO2浓度由b点调至c点瞬间，C3的合成增加，消耗暂时不变，所以C3含量上升，C错；D、突然降低温度，光合速率降低，d点会向左下方移动，D错。5．下列各项应用中，主要利用细胞呼吸原理的是（

）①中耕松土

②果蔬保鲜

③贮存种子

④汛期农田及时排水

⑤合理密植

⑥糖渍、盐渍食品

⑦用透气的消毒纱布包扎伤口

⑧移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行A．①③④⑤⑦ B．①②③④⑦ C．②③④⑦⑧ D．①②③④⑥⑦⑧【答案】B【解析】①中耕松土能增加土壤中氧气的量，增强根细胞的有氧呼吸，释放能量，促进对无机盐的吸收，①正确；②果蔬保鲜是通过降低温度来降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗，②正确；③贮存种子要在干燥、低温、少氧的环境中，减少自由水的量，降低酶的活性，减弱细胞呼吸强度，从而减少有机物消耗，③正确；④汛期农田及时排水是防止植物的根缺氧进行无氧呼吸，产生酒精，对根系造成毒害作用，④正确；⑤合理密植有利于植物进行光合作用，没有利用细胞呼吸的原理，⑤错误；⑥糖渍、盐渍食品利用的是渗透作用原理，将细胞杀死，破坏细胞膜的选择透过性，从而使大分子物质能够进入细胞，⑥错误；⑦用透气的消毒纱布包扎伤口构成有氧环境，从而抑制厌氧型细菌的繁殖，⑦正确；⑧移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行是为了降低蒸腾作用，减少水分的散失，⑧错误。6．某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是（）A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高B．净光合作用的最适温度约为25℃C．在0～25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D．适合该植物生长的温度范围是10～50℃【答案】D【解析】A、由图可知，呼吸作用的最适温度为50℃，总光合作用的最适温度为30℃，呼吸作用的最适温度比光合作用的高，A正确；B、由上图可知，植物体在25℃时，二氧化碳的吸收速率最高，故净光合速率最高，说明该温度为净光合作用的最适温度，B正确；C、在0～25℃范围内，光合作用的增大速率大于呼吸作用，说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；D、由图可知，超过45℃，净光合速率为负值，没有有机物的积累，不适合生长，D错误。7．下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片的叙述，错误的是（）A．两种叶片都能吸收蓝紫光B．两种叶片均含有类胡萝素C．两种叶片都可呼吸产生CO2D．黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP【答案】D【解析】A、绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，黄色叶片中含有类胡萝卜素，其中类胡萝卜素能吸收蓝紫光，叶绿素吸收红光和蓝紫光，A正确；B、绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，黄色叶片中含有类胡萝卜素，因此两种叶片均含有类胡萝素，B正确；C、两种叶片都可进行正常的呼吸作用，产生CO2，C正确；D、绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，能转化光能，也能捕获光能，所以光反应中能产生ATP，D错误。8．如图表示叶肉细胞中叶绿体和线粒体两种细胞器关系，图中m、n表示单位时间内相关气体的变化量（m>0，n>0），下列有关叙述错误的是（）A．叶绿体中可发生CO2→C3→C6H12O6，在线粒体中则不会发生C6H12O6→C3→CO2B．图中叶肉细胞的光合速率小于有氧呼吸速率C．若光强等于光补偿点时，则m3=n1D．该细胞在夏季正午光合速率下降的原因是m2减少【答案】B【解析】A、叶绿体中可以发生CO2→C3→C6H12O6，C的转移途径，线粒体中不能利用葡萄糖，所以不能发生C6H12O6→C3→CO2的途径，A正确；B、图中的细胞，需要从外界吸收二氧化碳，向外界释放氧气，故此时光合作用速率大于呼吸作用速率，B错误；C、光强等于光补偿点时，此时该图中的叶肉细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率，光合作用吸收的CO2等于呼吸作用释放的CO2，则m3=n1，C正确；D、夏季正午，叶肉细胞为了减少蒸腾作用，气孔关闭，此时二氧化碳吸收减少，即m2减少，D正确。9．下列有关光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是A．光反应为暗反应提供的物质有NADPH和ATP，只有ATP能储存能量B．若突然降低环境中的CO2浓度，则短时间内C3减少，C5含量不变C．光照条件下，绿色植物叶肉细胞产生的CO2被利用至少穿过4层膜D．水稻的叶肉细胞与蓝细菌细胞中，参与光合作用的色素种类相同【答案】C【解析】A、光反应为暗反应提供的物质有NADPH和ATP，ATP能储存能量，为暗反应提供能量，NADPH既能提供能量，也能作还原剂，A错误；B、若突然降低环境中的CO2浓度，CO2与C5结合形成C3减少，光照不变，C3还原形成C5不变，即C3来源减少，去路不变，因此C3减少，C5来源不变，去路减少，因此C5增加，B错误；C、光照条件下，绿色植物叶肉细胞的线粒体内膜产生CO2，在叶绿体基质中被利用，至少穿过线粒体2层膜，叶绿体2层膜，共4层膜，C正确；D、叶肉细胞中参与光合作用的色素为叶绿素和类胡萝卜素，蓝细菌参与光合作用的色素为叶绿素和藻蓝素，因此参与光合作用的色素种类不完全相同，D错误。10．如图所示为两种细胞器的膜结构以及其上发生的反应。下列叙述正确的是（

）A．甲、乙两种膜上均含有催化ATP合成的酶B．图甲中的[H]和图乙中的[H]是同一种物质C．甲、乙两种膜分别是叶绿体内膜和线粒体内膜D．甲、乙两种膜上发生的生化反应必须在光下进行【答案】A【解析】A、图示两种膜上发生的光反应与有氧呼吸第三阶段均能产生ATP，因此两种膜上均含有催化ATP合成的酶，A正确；B、图甲中的[H]为NADPH，图乙中的[H]为NADH，不是同一种物质，B错误；C、由分析可知甲、乙两种膜分别是叶绿体的类囊体薄膜和线粒体内膜，C错误；D、图甲中膜上发生的光反应必须在光下进行，图乙膜上发生的有氧呼吸第三阶段不需在光下进行，D错误。11．如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是（

）A．在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同B．在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨C．在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨D．ATP中的化学能可以转变为有机物中的化学能而不能转变为光能【答案】D【解析】A、在元素转移途径中，④与⑧都是水的光解过程，⑦与⑨都是有氧呼吸的第三阶段，A正确；B、小麦根尖成熟区细胞只能发生呼吸作用，如②③⑥⑦⑨；不能发生光合作用，如①④⑤⑧，B正确；C、在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是有氧呼吸的第三阶段，如⑦和⑨，C正确；D、ATP中的化学能可以转化为光能，如萤火虫尾部发出光，D错误。12．如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是（

）A．a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体B．b点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等C．当植物缺镁时，b点将向左移D．已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃，如图表示该植物处于25℃环境中，则将温度提高到30℃时，a点上移，b点右移【答案】C【解析】A、a点光照强度为0，植物只进行细胞呼吸，叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体，A正确；B、b点植物氧气释放量为0，即光合作用释放的氧气刚好被细胞呼吸利用，即植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等，B正确；C、镁参与构成叶绿素的合成，缺镁叶绿素合成下降，利用光能能力下降，植物需要较强光照才能达到与细胞呼吸速率相等的光合强度，故b点右移，C错误；D、已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃，植物处于25℃环境中，若将温度提高到30℃时，则光合强度下降，呼吸强度上升，a点表示呼吸强度，故a点应上移，b点表示净光合速率为0，即需要较强光照才能达到与呼吸速率相等的光合速率，b点右移，D正确。13．农业生产中，农民会采取一些措施来提高农作物的产量。下列措施不能达到增产目的的是（

）A．对温室中的作物，白天适当升高温度，夜间适当降低温度B．种植玉米时，尽量缩小株距和行距，以增加玉米植株的数量C．油菜植株发育过程中，及时去掉油菜下部衰老变黄的叶片D．在初夏晴天中午，对温室大棚通风或施放干冰【答案】B【解析】A、温度影响酶的活性，对温室中的作物，白天适当升高温度，有利于光合作用的进行，夜间适当降低温度，降低细胞呼吸的作用，减少有机物的消耗，从而有利于有机物的积累，A不符合题意；B、种植玉米时，如果尽量缩小株距和行距，则导致玉米分布过于密集，相互遮挡，不利于照光和空气的流通，因此导致光合作用减弱和细胞呼吸增强，因此会导致玉米产量降低，B符合题意；C、油菜植株发育过程中，衰老变黄的叶片光合作用较弱，且进行细胞呼吸作用消耗有机物，故及时去掉油菜下部衰老变黄的叶片，减少有机物的消耗，利于油菜植株有机物的积累，C不符合题意；D、在初夏晴天中午，由于气温较高，植物的蒸腾作用过于旺盛导致气孔部分关闭，影响了植物对二氧化碳的吸收，使得光合作用强度降低，因此对温室大棚通风或施放干冰一定程度上增加二氧化碳的浓度，有利于光合作用的进行，使产量增加，D不符合题意。二、非选择题14．氧化锌纳米材料在生物、医药等多领域有重要的应用价值，但在造福人类的同时也会带来一些影响。研究小组用芦荟叶片为材料进行了相关实验，结果如下表。ZnO纳米粒子浓度（mg·L﹣1）050100200黑暗下溶解氧的浓度变化率（mg·L﹣1·h﹣1）﹣21.86﹣18.28﹣15.14﹣12.89光照下溶解氧的浓度变化率（mg·L﹣1·h﹣1）52.5944.9540.7735.64回答下列问题：(1)该实验探究了_____。其中，因变量是_____。(2)在叶绿体中通过_____过程产生氧，当ZnO纳米粒子浓度为0mg●L-1时，该过程产生氧的速率为_____mg·L-1·h-1。光照下溶解氧的浓度变化率_____（“能”或“不能”）表示芦荟叶片光合速率的大小，原因是_____。(3)据实验结果分析，可得出的结论是_____。【答案】(1)

不同浓度的ZnO纳米粒子对芦荟光合作用和呼吸作用的影响

溶解氧的浓度变化率（其他合理答案可酌情给分）(2)

光反应水的光解

74．45

不能

光照下溶解氧的浓度变化率只能表示芦荟叶片的净光合速率，若要计算芦荟叶片光合速率，需要芦荟叶片的净光合速率加上呼吸速率(3)不同浓度的ZnO纳米粒子对芦荟光合作用和呼吸作用均有抑制作用，且ZnO纳米粒子的浓度越高，对芦荟光合作用和呼吸作用的抑制作用越强【解析】(1)由分析可知，该实验的自变量是ZnO纳米粒子浓度，因变量是黑暗下和光照下溶解氧的浓度变化率，故该实验探究了不同浓度的ZnO纳米粒子对芦荟光合作用和呼吸作用的影响。(2)光合作用的光反应过程进行水的光解产生O2和NADPH，故在叶绿体中通过光反应水的光解过程产生氧；总光合速率=净光合速率+呼吸速率，当ZnO纳米粒子浓度为0mg●L-1时，芦荟叶片的净光合速率为52.59（mg·L﹣1·h﹣1），呼吸速率为21.86（mg·L﹣1·h﹣1），故该过程产生氧的速率为52.59+21.86=74．45mg·L-1·h-1。光照下溶解氧的浓度变化率只能表示芦荟叶片的净光合速率，若要计算芦荟叶片光合速率，需要芦荟叶片的净光合速率加上呼吸速率，故光照下溶解氧的浓度变化率不能表示芦荟叶片光合速率的大小。(3)结合表格数据进行分析可知，与ZnO纳米粒子浓度为0时相比，随ZnO纳米粒子浓度增大，黑暗下溶解氧的浓度变化率和光照下溶解氧的浓度变化率都在减小，从而说明不同浓度的ZnO纳米粒子对芦荟光合作用和呼吸作用均有抑制作用，且ZnO纳米粒子的浓度越高，对芦荟光合作用和呼吸作用的抑制作用越强。15．图1表示某绿色植物叶肉细胞中进行的两个相关的生理过程，其中a～f表示物质，甲和乙表示两种细胞器；图2表示在不同条件下干重变化速率。请回答：（1）图1中b物质为_____。图1中C6H12O6分解成f的场所是_____。（2）将图l细胞浸润在_____（填“大于”或“小于”或“等于”）细胞液浓度的溶液中，该细胞将会出现质壁分离现象。（3）当该植物由图2中B点所对应的光照强度变成C点对应的光照强度时，短时间内图1的a、b、c、d四种物质中，增加的是_____。（4）在图2两种温度下，若给该植物12小时C点对应的光照和12小时黑暗处理，则一昼夜中，温度恒定为_____℃时有机物积累最多，相比另一温度下多出了_____g。【答案】

[H]、ATP

细胞质基质、线粒体基质

大于

a、b、d

15

24【解析】（1）图1中甲表示叶绿体，乙表示线粒体，叶绿体是光合作用的场所，光反应阶段为暗反应阶段提供ATP和[H]，因此图中b物质为ATP、[H]。图1中C6H12O6分解成f二氧化碳在无氧呼吸中发生的场所是细胞质基质，在有氧呼吸中发生的场所是线粒体基质。（2）将图l细胞浸润在大于细胞液浓度的溶液中，该细胞失水，细胞将会出现质壁分离现象。（3）当该植物由图2中B点所对应的光照强度变成C点对应的光照强度时，光照强度增加，短时间内光反应产生的氧气、ATP、[H]含量增加，三碳化合物的还原增多，剩余的三碳化合物的量减少，生成的五碳化合物增多。图1中a表示氧气，b是ATP和[H]，c表示三碳化合物，d表示五碳化合物。因此图1的a、b、c、d四种物质中，增加的是a、b、d。（4）在图2两种温度下，图中C点时两种温度条件下净光合速率相等，但是两者温度条件下呼吸速率不同，15℃条件下为2，25℃条件下为4，若给该植物12小时C点对应的光照和12小时黑暗处理，白天积累的有机物相等，但是夜间，只有有机物的消耗，15℃消耗2×12=24，25℃消耗4×12=48，因此一昼夜中，温度恒定为15℃时有机物积累最多，相比25℃温度下多出了48-24=24g。16．干旱对植物生长有较严重影响，研究人员从盐生植物碱蓬中获得了两个特有的基因：CYC基因和AFP基因，为进一步研究两基因的功能，研究人员通过基因工程技术获得了转CYC基因水稻植株、转AFP基因水稻植株，并进行了相关实验，结果如下表所示。回答下列问题：分组处理根部细胞无机盐含量（mg·g-l）叶片叶绿素含量（mg·g-l）光合速率（μmolCO2·m-2·s-l）普通水稻植株、湿度70%1.313.2221.17普通水稻植株、湿度30%1.362.4116.32转CYC基因水稻植株、湿度70%1.323.2421.23转CYC基因水稻植株、湿度30%1.672.4318.92转AFP基因水稻植株、湿度70%1.293.3121.32转AFP基因水稻植株、湿度30%1.373.1819.97(1)测定水稻叶片中的叶绿素含量时，需要先提取色素，提取绿叶中光合色素的原理是___________。利用纸层析法分别分离正常条件下和干旱条件下的叶片中的光合色素，所得的滤纸条自上到下第__________条色素带存在明显差异。(2)与普通水稻相比，湿度30%条件下，转AFP基因水稻光合速率下降不明显，根据实验结果分析其原因是__________。(3)结合上述研究结果分析，碱蓬能够在盐碱、干旱条件下保持较好生长状态的原因是__________。【答案】(1)

色素易溶于有机溶剂

三、四(2)叶绿素含量较高，吸收利用光能较多，光反应速率较高(3)提高根部细胞无机盐的含量，使细胞渗透压升高，增强根部细胞的吸水能力；保持较高的叶绿素含量，维持较高的光合速率

【解析】(1)提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中。正常情况下，在光合色素分离的滤纸条上，从上至下的色素条带依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。分析表格可知，正常条件下和干旱条件下的叶片中叶绿素（包含叶绿素a和叶绿素b）的含量相差较大，所以两种条件下提取出的色素在滤纸条自上到下