5.4.2光合作用的原理和应用（原卷版）

第5章细胞的能量供应和利用光合作用的原理和应用一、光合作用的概念[填图]二、光合作用的原理及探索1．探索光合作用原理的部分实验科学家实验过程或依据实验结论19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛缩合成糖甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年英植物学家希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水，没有二氧化碳)，在光照下可以释放出氧气离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应1941年美科学家鲁宾和卡门光合作用释放的O2全部来自H2O1954年美科学家阿尔农在光照下，叶绿体可合成ATP，并发现这一过程总是与水的光解相伴随光照下叶绿体中发生的水的光解过程伴随ATP的产生20世纪40年代卡尔文用14C标记CO2探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即卡尔文循环2.光合作用的过程(1)过程及分析[据图填空](2)反应式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)＋O2三、光合作用原理的应用1．光合作用强度(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)影响因素和衡量指标：eq\a\vs4\al\co1(光合作,用强度)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(影响因素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(土壤中水分的多少,空气中CO2的浓度,温度的高低,光照的长短与强弱以及光的成分)),衡量指标\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原料消耗的数量,产物生成的数量))))2．探究环境因素对光合作用强度的影响实验流程：1．下列关于光合作用过程的叙述，错误的是（

）A．光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段B．光反应阶段是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的C．暗反应阶段是在叶绿体基质中进行的D．暗反应阶段，光能被转化成ATP和NADPH中的化学能2．光合作用合成的主要有机物和释放出的气体分别是：（

）A．和 B．淀粉和C．糖类和 D．脂肪和3．如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（）A．CO2→叶绿素→ADP B．CO2→叶绿体→ATPC．CO2→乙醇→糖类 D．CO2→三碳化合物→糖类4．在下面几个关于光合作用的实验中，有关叙述正确的是（）A．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量B．阿尔农的实验证明了在光照下叶绿体可合成ATPC．希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加人铁盐或其他还原剂在光照下可以释放出氧气D．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O5．下列有关细胞呼吸和光合作用过程中物质和能量代谢的叙述，错误的是（）A．无氧呼吸的第二阶段产生ATP，消耗［H］B．有氧呼吸的第一阶段产生［H］，产生ATPC．光合作用光反应阶段产生NADPH，产生ATPD．光合作用暗反应阶段消耗NADPH，消耗ATP6．细胞的生命活动离不开酶和ATP的参与，图1为生物体的新陈代谢与ATP关系的示意图。ATP合成酶的结构和功能如图2所示。下列相关叙述正确的是（

）A．图1中①和④过程说明ATP与ADP间的转化是可逆反应B．发烧时体温上升过程中的热量主要来自图1中的③和④C．ATP合成酶催化ATP合成的能量来自膜两侧H+的浓度差形成的势能D．ATP合成酶可广泛分布于线粒体外膜和叶绿体类囊体薄膜上7．下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是（）A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较多B．图中M、N、P点的主要限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变D．甲图中M至A点范围内，限制光合速率的因素为CO2浓度8．下图表示在某光照强度下水绵的一个细胞中发生的部分生理过程，a、b表示物质，①②表示该细胞内仅有的气体转移途径，I~V为反应阶段。据图回答：(1)恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，证明了该细胞内的色素分子主要吸收光。植物学家希尔发现：光照下在离体的叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂可以释放出氧气，该实验中铁盐或其他氧化剂相当于阶段I中的。(2)NADPH的作用是；b表示；发生V的场所在，其反应物[H]代表的物质是。(3)由图可知，此时该水绵细胞内（填“有”或“没有”）有机物的积累，判断依据是。9．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是（）A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同C．光照强度为a～c，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高D．光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高10．如图1是植物体内部分代谢过程的示意图（①～④代表代谢过程，字母代表物质），图2表示光照强度与植物叶片吸收CO2速率的关系，据图分析下列说法错误的是（

）A．光照强度为图2中A点时，图1中过程①④不进行B．光照强度为图2中B点时，图1中过程①生成a的速率与过程③生成b的速率相等C．光照强度为图2中C点时，图1中过程①生成a的速率为18pμmol·m2·S1D．图1中过程①产生的ATP全部用于过程④11．下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述错误的是（）A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH，ATP和NADPH在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成B．突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C．在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程D．过程④受阻时，过程②③的进行能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制12．图为某植物的光合作用和呼吸作用与温度的相关曲线图，其中光合曲线是在其他外界环境条件适宜的条件下测得的，呼吸曲线是在黑暗条件下测得的。下列说法错误的是（

）A．图中实线代表净光合作用，虚线代表呼吸作用B．图中曲线的变化说明温度可能影响植物生理活动C．当温度为55℃时，真光合速率是呼吸速率的2倍D．该植物生长的最适环境温度约为30℃13．水稻幼苗适合在pH为5～6的微酸性土壤中生长，此条件下种子吸水发芽快，生理机能旺盛，增强幼苗抗性。当土壤pH超过7时，水稻发芽、出苗生长显著变弱。研究人员研究了碱胁迫对水稻幼苗的影响，气孔导度越大，说明气孔开放程度越大。回答下列问题：项目叶绿素含量气孔导度RuBP羧化酶活性净光合速率微酸性土壤碱胁迫碱胁迫+适宜浓度的糠醛渣调酸剂注：表中数据为相对值，计算方式为检测数据与自然条件下检测数据的比值(1)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2与C5生成C3，该过程发生在水稻叶肉细胞的（填具体场所）中。还原C3还需要光反应过程提供。(2)据表分析，若其他条件相同且适宜，与微酸性土壤条件相比，生长在碱性土壤中的RuBP羧化酶活性，叶绿素含量，最终导致制造有机物的速率。(3)据表分析，施加糠醛渣调酸剂能提高水稻的抗碱胁迫能力，判断依据是。(4)实验小组在适宜条件下，测定了碱胁迫+适宜浓度的糠醛渣调酸剂土壤含水量为30%、60%、90%时水稻干重的变化，发现含水量为60%时植株干重最大（填“一定”或“不一定”）是水稻制造有机物的最适土壤含水量。14．荔枝味道甘甜，汁水丰富，某地区对荔枝种植开展研究，以便提高其经济价值。取生长状态相似的荔枝幼苗随机平均分成甲、乙、丙三组，甲组给予正常光照处理，乙组和丙组给予相同强度的弱光照处理，同时丙组减少水分供给。三组测得叶绿素a、b的含量及最大净光合速率如下表。回答下列问题：组别叶绿素a（mg·cm2）叶绿素b（mg·cm2）最大净光合速率（mmolCO2·m2·s2）甲1.82×1020.41×1021.93×102乙1.64×1020.44×1020.74×102丙2.61×1020.71×1020.96×102(1)上述实验的自变量为，实验中的无关变量需保持。(2)上述实验中减少供水的丙组最大净光合速率低的主要原因是，据表分析乙组净光合速率与丙组存在差异的原因是。(3)荔枝通过光合作用产生丰富的果糖、葡萄糖和蔗糖，与叶绿体的结构和功能密切相关，光系统Ⅰ和光系统Ⅱ是叶绿体类囊体膜的重要结构，由叶绿素和蛋白质构成的复合体构成，如图所示。光系统Ⅰ和光系统Ⅱ主要吸收光。图中类囊体膜两侧通过合成NADPH消耗H⁺和、等过程，造成H⁺浓度差，有利于暗反应合成更多的糖类。(4)为了探讨某植物生长调节剂对荔枝春季低温伤害的缓解效应，科学人员进行了如下实验。在低温环境下，向10kg水中加入不同量的植物生长调节剂，向单棵荔枝叶面进行同程度喷施。一