专题验收评价（六） 光合作用

专题验收评价（六）光合作用一、选择题1.(2023·宁波北仑开学考)在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜温差大，那里产出的瓜果往往特别甜。这是因为()A.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱B.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈C.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈D.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱解析：选D由于白天光照较强，光合作用旺盛，积累了大量的有机物(糖类)，而夜晚温度较低，与呼吸作用有关的酶的活性较低，呼吸作用微弱，有机物消耗少，因此一昼夜后，瓜果积累的有机物多，会特别甜。2.(2023·绍兴期末)用14C标记参与光合作用的二氧化碳，可以发现14C转移途径是()A.二氧化碳→三碳酸→糖类B.二氧化碳→ATP→糖类C.二氧化碳→NADPH→糖类D.二氧化碳→NADP＋→NADPH解析：选A用14C标记参与光合作用的CO2，而CO2主要参与光合作用的碳反应过程。14CO2进入叶绿体基质中先与C5结合产生2个14C3(三碳酸)，然后2个14C3在NADPH和ATP的作用下生成糖类，即14CO2的转移途径为14CO2→三碳化合物(三碳酸)→糖类。3.(2023·杭州重点中学期中联考)恩格尔曼把载有水绵(具有带状叶绿体)和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵的局部区域，如图所示。一段时间后，好氧细菌将大量聚集的区域是()A.① B.②C.③ D.④解析：选A用极细的光束照射水绵，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，即图中①部位。4.(2023·湖北高考)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是()A.呼吸作用变强，消耗大量养分B.光合作用强度减弱，有机物合成减少C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少解析：选D植物呼吸作用的最适温度往往高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度降低，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温往往使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。5.(2023·温州乐清期中)在晴朗夏季，将某一植株放在密闭玻璃罩内置于室外一昼夜，利用CO2传感器监测玻璃罩内CO2浓度，实验结果如图所示。该植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量最可能在何时相等()A.e时 B.f时C.g时 D.h时解析：选A由题图可知，f、h时，植株净光合速率为0，即植株光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量相等。由于叶片叶肉细胞净光合速率大于植株净光合速率，而e时，植株净光合速率小于0，g时，植株净光合速率大于0，故该植株叶片叶肉细胞净光合速率为0，即其光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量相等的时间最可能在e时。6.(2023·湖北高考)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是()A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2解析：选C据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获，避免强光造成损伤；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获，有利于弱光条件下吸收足够的光能。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体膜上LHCⅡ不能与PSⅡ分离，PSⅡ与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确。Mg是构成叶绿素的元素，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。弱光下PSⅡ与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。7.希尔发现离体的叶绿体中加入二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后能释放氧气，同时蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色还原态的DCPIPH2。某小组进行了实验验证，实验分组和结果如下表，各试管加入试剂后密闭。下列叙述错误的是()实验分组甲试管乙试管丙试管丁试管叶绿体悬浮液/mL1.0—1.0—DCPIP/mL0.50.50.50.50.5mol/L蔗糖溶液/mL4.05.04.05.0光照或黑暗光照光照黑暗黑暗上层液体颜色无色蓝色蓝色蓝色A.叶绿体悬浮于灭菌蒸馏水中制成叶绿体悬浮液B.甲试管除了颜色变化外，还有ATP生成C.若试管不密闭，会影响DCPIPH2的生成D.蔗糖溶液中的DCPIP在光照下自身不会变色解析：选A叶绿体是具膜细胞器，在蒸馏水中会吸水涨破，因此应该用蔗糖溶液配制叶绿体悬浮液，A错误；甲试管中含有叶绿体并进行光照，可以进行光合作用产生ATP，B正确；若试管不密闭，空气中的氧气会影响DCPIPH2的生成，C正确；蔗糖溶液中的DCPIP在光照下自身不会变色，被还原后才会变无色，D正确。8.(2023·杭州期末)某科研小组为研究高温对植物光合速率的影响，将甲、乙两种植物从25℃环境移入40℃环境中培养，测得相关数据如图1所示。图2表示在25℃环境中，光强度对这两种植物光合速率的影响。下列叙述错误的是()A.40℃对植物甲光反应的影响比碳反应更大B.40℃时植物乙的光能捕获率大于植物甲C.25℃环境中，两种植物的光补偿点相同、光饱和点不同D.25℃环境时光强度从D降为C，植物乙叶肉细胞三碳糖合成速率保持稳定解析：选B据图1可知，40℃时植物甲的光能捕获率大幅度下降，而其气孔导度下降幅度不大，因此40℃对植物甲光反应的影响比碳反应更大，A正确；40℃时植物甲的光能捕获率下降幅度大于植物乙，但是不能说明此时植物乙的光能捕获率大于植物甲，B错误；据图2可知，在25℃环境中，植物甲、乙的光补偿点(A)相等，但是两者的光饱和点不同，C正确；在25℃环境中，植物乙在C点时已经达到了光饱和点，因此25℃环境中光强度从D降为C，植物乙叶肉细胞三碳糖合成速率保持稳定，D正确。9.(2023·浙睿联盟第二次联考)已知植物合成叶绿素和Rubisco酶(碳反应中催化CO2固定的关键酶)都需要消耗氮元素。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酶含量的影响，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，因变量是类囊体膜上Rubisco酶含量C.对野生型和突变体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NADPH提供能量将CO2固定为三碳酸解析：选A由图分析可知，在每一组氮处理下，突变体的Rubisco酶含量均高于野生型，故突变体更倾向于将氮元素用于合成Rubisco酶，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酶含量，B错误；色素带的宽度与色素含量有关，滤纸条上仅部分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CO2的固定不需要利用ATP与NADPH，D错误。10.(2023·杭州二模)夏季晴朗的白天，取某种绿色植物顶部向阳的叶片(阳叶)和下部荫蔽的叶片(阴叶)进行不离体光合作用测试；在8：00～18：00，每隔1h测定一次，结果如图所示。下列相关叙述错误的是()A.一天之内，阳叶在18：00时的有机物积累总量大于8：00时的B.8：00时，阴叶消耗NADPH的场所为线粒体基质C.由图可知，阴叶的胞间CO2浓度与净光合速率呈负相关D.阴叶的胞间CO2浓度比阳叶高的原因可能是阴叶的光强度相对弱解析：选B8：00～18：00阳叶的净光合速率大于0，故阳叶在18：00时的有机物积累总量大于8：00时的，A正确；NADPH用于C3的还原，消耗NADPH的场所是叶绿体基质，B错误；由图中曲线的变化趋势可知，阴叶的胞间CO2浓度与净光合速率呈负相关，C正确；阴叶的净光合速率比阳叶的低，但胞间CO2浓度比阳叶的高，原因可能是与阳叶相比，阴叶的光强度相对弱，光反应速率低，产生的NADPH和ATP少，C3还原速率低，进而造成CO2固定速率低，而阴叶、阳叶呼吸速率接近，从而导致阴叶的胞间CO2浓度高，D正确。二、非选择题11.(2023·台州模拟)科学家已成功研制了“人造叶绿体”，该研究从菠菜中分离出类囊体，与多种酶一起包裹在磷脂构成的油包水小液滴中，该系统在光照条件下实现了CO2的固定。“人造叶绿体”的结构及相关反应过程如图所示，CETCH循环是一种新的二氧化碳—有机物化学循环。回答下列问题：(1)由图可推测“人造叶绿体”外膜由________层磷脂分子组成，且磷脂分子的“头部”在“人造叶绿体”的________(填“内”或“外”)侧。光照条件下，水在“人造叶绿体”的类囊体中被分解成________。(2)A物质与叶绿体中的________(填化合物)相似，不断地被消耗和合成，若突然停止CO2供应，短时间内A物质的量将________。(3)研究发现，在乙醛酸还原成乙醇酸的反应过程中，“人造叶绿体”内NADPH含量降低，ATP的含量提高，由此推测乙醛酸还原和三碳酸还原的不同之处可能是____________________________________________。(4)有机物乙醇酸产生的场所相当于________。下列各项中能用于检测该“人造叶绿体”有效性的是________(多选)。A.乙醇酸B.ATPC.O2D.蔗糖(5)若要研究CO2参与CETCH循环时碳的去向，实验思路是_____________________。解析：(1)“人造叶绿体”膜外侧是油，内侧是水，因此“人造叶绿体”外膜由一层磷脂分子组成。磷脂分子的“头部”具有亲水性，“尾部”具有疏水性，所以磷脂分子的“头部”在“人造叶绿体”的内侧。光照条件下，水分解产生H＋、e－和O2。(2)A物质可与CO2反应，进行CO2的固定，在叶绿体光合作用的碳反应阶段CO2被C5固定形成C3，因此A物质与C5相似。若突然停止CO2供应，CO2与A物质反应速率减慢，A物质消耗速率降低，而A物质合成速率不变，因此短时间内A物质的量将增多。(3)三碳酸还原需要ATP和NADPH的供应，而“人造叶绿体”内NADPH含量降低，但ATP的含量提高，推测乙醛酸还原只需消耗NADPH，不消耗ATP。(4)有机物乙醇酸的产生不需要光照，与光合作用碳反应相似，其场所是叶绿体基质。若想检测“人造叶绿体”的有效性，可以检测反应物的减少量和产物的生成量，即乙醇酸、ATP和O2。(5)若要研究CO2参与CETCH循环时碳的去向，可用放射性同位素标记法，对CO2中的碳元素进行14C标记，研究含有放射性的物质及其出现的位置。答案：(1)一内H＋、e－和O2(2)五碳糖(或C5)增多(3)乙醛酸的还原只需消耗NADPH，不消耗ATP(4)叶绿体基质ABC(5)对CO2中的碳元素进行14C标记，研究含有放射性的物质及其出现的位置12.(2023·浙江6月选考)植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。回答下列问题：(1)光为生菜的光合作用提供________，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因________作用失水造成生菜萎蔫。(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为____________________，最有利于生菜产量的提高，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是____________________________________________________________________________________________________________________________________。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以____________，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有______________________________________________________________________________。解析：(1)叶绿体中的光合色素能够吸收、传递和转化光能，光为生菜的光合作用提供了能量。若营养液中的离子浓度过高，大于根细胞的细胞液浓度，可导致根细胞发生渗透失水，造成生菜萎蔫。(2)据图乙分析可得出A、B、C组的干重都比CK组高的原因，参见答案；由图甲、乙分析可知，B组(红光∶蓝光＝3∶2)的氮含量、叶绿素含量以及干重均最高，因此当红、蓝光的配比为红光∶蓝光＝3∶2时，最有利于生菜产量的提高。(3)由图丙分析可知，温度为25℃时，高CO2浓度下和大气CO2浓度下生菜的光合速率均较高，且该温度条件的高CO2浓度下与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值较大，因此在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度和温度，从而使植物光合速率进一步提高。利用秸秆发酵生产沼气，有利于实现物质的循环利用，提高能量的利用率，增加作物产量，减少环境污染。答案：(1)能量渗透(2)与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合速率更高，植物干重更高红光∶蓝光＝3∶2当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即该光质配比下，净光合速率更大，积累的有机物更多(3)25℃时，高CO2浓度下和大气CO2浓度下生菜的光合速率均较高，且25℃时高CO2浓度下与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值较大提高温度有利于实现物质的循环利用，提高能量利用率，减少环境污染13.A、B植物分别可以利用如图1所示的两种不同途径来固定空气中的CO2。利用途径二的植物的维管束周围有两层细胞，内层细胞是鞘细胞，其内的叶绿体中几乎无基粒(或没有发育良好的基粒)；外层为叶肉细胞，PEP羧化酶能固定极低浓度的CO2，其内的叶绿体中有发达的基粒。(1)图2中A植物最可能利用途径________进行光合作用，叶肉细胞与鞘细胞之间的胞间连丝比较发达，可能有利于________________________，夜间A植物的叶肉细胞从外界吸收一部分CO2，但不合成有机物，结合光合作用过程，分析其原因是________________________________________________________________________。(2)在夏季晴朗的白天，A和B植物的光合作用强度的变化曲线如图2所示，由此推测PEP羧化酶和CO2的亲和力比RuBP羧化酶高，推测依据是________________________________________________________________________。(3)经测量A植物的光合色素含量低于B植物，若在适宜的条件下分别测定A、B植物的光饱和点，可通过测定__________________________氧气的释放量达到最大值时的光强度得到，结果A植物的光饱和点________B植物，据图推测原因可能是在碳反应中__________________________________________________________________。(4)A植物具有较高的CO2同化能力和光合作用效率，B植物基因组中也含有编码A植物光合途径关键酶和转运蛋白的同源基因，但与B植物相比，A植物光合途径关键酶对光照和CO2等其他外界环境因素更加________(填“敏感”或“迟钝”)。(5)图2中A植物和B植物的光反应分别主要发生在________________________(填“叶肉细胞”“维管束鞘细胞”或“叶肉细胞和维管束鞘细胞”)的叶绿体中，它能够为卡尔文循环中C3还原提供________________________。各取A、B植物的一片正常叶片，脱色处理后滴加碘­碘化钾溶液，作叶片的横切面装片，放在显微镜下观察，发现A植物叶肉细胞不变蓝而B植物叶肉细胞变蓝，原因是_______________________________________________________________________________________。(6)晴天中午B植物的CO2吸收速率比CO2消耗速率小，原因是________________________________________________________