10年高考生物真题专题分类6光合作用练习含答案

专题6光合作用考点1捕获光能的色素与结构1.(2023全国乙,2,6分)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢答案D叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg,因此氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素,A正确;叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素,均存在于叶绿体中类囊体的薄膜上,B正确;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,因此用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰,C正确;叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,D错误。易混易错叶绿素由C、H、O、N、Mg组成,胡萝卜素由C、H组成,叶黄素由C、H、O组成;叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。2.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是()A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间答案B用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏,A错误;若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但会使滤液细线过宽,分离后滤纸上易出现色素带重叠,B正确;该实验分离色素后,滤纸条上色素带的宽窄只能比较各种色素相对含量的多少,但不能测定各种色素的具体含量,C错误;花青素易溶于水而不易溶于石油醚等有机溶剂,若得到5条色素带,距离滤液细线最近的应为花青素,即在叶绿素b的下方,D错误。3.(2022浙江1月选考,2,2分)以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是 ()A.基部成熟叶片是最佳观察材料B.叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心C.叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形D.不同条件下叶绿体的位置不变答案C黑藻幼嫩叶片薄,适宜作为“观察叶绿体”活动的材料,A错误;黑藻叶肉细胞有中央液泡,叶绿体分布在液泡的周边,B错误;叶绿体的位置可随光照强度和方向的改变而改变,D错误。4.(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是 ()植株类型叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素叶绿素/类胡萝卜素野生型12355194194.19突变体1512753701.59突变体2115203790.35A.两种突变体的出现增加了物种多样性B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色答案D两种突变体的出现增加了遗传(基因)多样性,但仍为同一物种,A错误;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,由表中两种突变体的叶绿素、类胡萝卜素的含量可判断,突变体1比突变体2吸收红光的能力更强,B错误;根据题干信息可知,两种黄叶突变体的表现型相似,表中两种突变体的光合色素含量有差异,不能确定是由不同基因的突变所致,C错误;分析表中数据可知,与野生型相比,黄叶突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值都大幅度下降,由此可推断,叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅度下降可导致突变体的叶片呈黄色,D正确。解题关键解答本题的前提条件是要明确光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类,前者主要吸收红光和蓝紫光,而后者主要吸收蓝紫光。5.(2020江苏单科,6,2分)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述错误的是()A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散答案B叶绿体色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,故可以用无水乙醇提取叶绿体色素,A正确;研磨时加入应CaCO3,其可以中和酸性物质,防止叶绿素被破坏,B错误;研磨时添加石英砂(SiO2)有助于对菠菜叶的充分研磨,易于提取色素,C正确;在滤纸条上画滤液细线时,要用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线,吹干后,再重复画若干次,画滤液细线时要细且齐,若滤液扩散会导致细线不齐,可能出现色素带重叠现象,D正确。6.(2017天津理综,5,6分)叶绿体中的色素为脂溶性,液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料,下列实验无法达到目的的是()A.用无水乙醇提取叶绿体中的色素B.用水做层析液观察花青苷的色素带C.用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水D.用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目答案D本题考查绿叶中色素的提取与分离、细胞有丝分裂等相关知识。叶绿体色素为脂溶性,可溶于有机溶剂如无水乙醇,A可达到目的;花青苷为水溶性,类比叶绿体色素的分离方法,可用水做层析液观察花青苷的色素带,B可达到目的;质壁分离和复原实验可用于探究细胞的吸水和失水,C可达到目的;细胞中的染色质只在有丝分裂或减数分裂过程中形成染色体,而表皮细胞无分裂能力,细胞中无染色体,D符合题意。易错警示染色质与染色体是同种物质在细胞不同时期的两种不同形态。在细胞分裂过程中,染色质丝螺旋缠绕,成为染色体;在细胞分裂末期,染色体解螺旋恢复为染色质状态,而无分裂能力的细胞中不出现染色体。7.(2016四川理综,3,6分)下列有关实验操作或方法所导致结果的描述,不正确的是()A.用纸层析法分离色素时,若滤液细线画得过粗可能会导致色素带出现重叠B.用葡萄制作果醋时,若先通入空气再密封发酵可以增加醋酸含量提高品质C.提取胡萝卜素时,若用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝卜素提取率降低D.调查人群中色盲发病率时,若只在患者家系中调查将会导致所得结果偏高答案B用纸层析法分离叶绿体色素时,滤液细线要画得细而直,若滤液细线画得过粗,可能会导致色素带出现重叠,A项正确;用葡萄制作果醋时,所用微生物为需氧型的醋酸杆菌,在发酵过程中装置不能密封,B项错误;酒精是水溶性有机溶剂,而石油醚为水不溶性有机溶剂,石油醚可充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶,所以用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝卜素提取率降低,C项正确;调查人群中色盲发病率时,应在人群中随机调查,若只在患者家系中调查,将会导致所得结果偏高,D项正确。8.(2016江苏单科,17,2分)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是()A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素C.为获得10mL提取液,研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失答案B应该在研磨叶片前加入碳酸钙,A项错误;即使菜叶剪碎不够充分,叶绿体色素也可以溶解在无水乙醇中进而提取光合色素,B项正确;鲜菠菜中含有较多水分,因此不能为获得10mL提取液而一次性加入10mL乙醇,C项错误;层析完毕后,叶绿素条带不会随溶剂挥发而消失,D项错误。易错警示(1)叶绿体色素的提取和分离过程中加入的试剂的作用:①SiO2,为了研磨充分;②CaCO3,防止叶绿素被破坏;③无水乙醇,溶解色素;④层析液,用于分离各种色素。(2)叶绿体中的色素不会随层析液挥发。9.(2015江苏单科,21,3分)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(多选)()A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次答案ABC分析正常光照和强光照下的不同色素带宽度可以发现,强光导致了叶绿素含量降低、类胡萝卜素含量升高,这可能与类胡萝卜素可以抵御强光照有关,A、B正确;叶绿素a的吸收波长更广一些,C正确;为增加色素带的色素含量,画滤液细线时,滤液应在点样线上重复画几次,D错误。审题方法本题的关键是对题图的分析,通过对图解的分析找出强光照下与正常光照下移栽幼苗光合色素滤纸层析结果的不同之处,理解色素带宽窄与色素的含量及强光照的关系;同时结合已学相关知识对各选项作出准确分析判断。10.(2014北京理综,5,6分)在25℃的实验条件下可顺利完成的是()A.光合色素的提取与分离B.用斐林(本尼迪特)试剂鉴定还原糖C.大鼠神经细胞的培养D.制备用于植物组织培养的固体培养基答案A用斐林(本尼迪特)试剂鉴定还原糖时需水浴加热,B错误;培养大鼠神经细胞时,温度需要保持在大鼠的正常体温37~39℃范围内,C错误;制备用于植物组织培养的固体培养基需高温灭菌,D错误;光合色素的提取与分离在室温下即可完成,A正确。11.(2014四川理综,4,6分)下列有关实验方法或检测试剂的叙述,正确的是()A.用改良苯酚品红染色观察低温诱导的植物染色体数目变化B.用健那绿和吡罗红染色观察DNA和RNA在细胞中的分布C.用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素和鉴定胡萝卜素提取粗品D.用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度答案A改良的苯酚品红染液可用于染色体着色,A正确;观察DNA和RNA在细胞中的分布用到的试剂是甲基绿和吡罗红染液,B错误;纸层析法是分离光合色素的方法,提取光合色素需要用有机溶剂,C错误;调查农田土壤小动物丰富度的方法是取样器取样法,D错误。12.(2013课标全国Ⅱ,2,6分)关于叶绿素的叙述,错误的是()A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光答案D本题主要考查叶绿素的相关知识。镁是合成叶绿素a和叶绿素b的必需元素;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,用于光合作用的光反应过程;叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同;叶绿素不能有效地吸收绿光,绿光被反射出去,使植物呈现绿色。13.(2013广东理综,6,4分)以下为某兴趣小组获得的实验结果及其分析,正确的是()答案B将画有滤液细线的滤纸条(有滤液细线的一端朝下)插入层析液中后(注意层析液不能触及滤液细线),滤纸条上出现的色素带从上往下依次为:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,选项中Ⅳ为叶绿素b,A项错误;在含有纤维素的培养基中加入刚果红时,刚果红能与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红—纤维素复合物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,题中菌Ⅲ透明圈最大,可知菌Ⅲ分解纤维素能力最强,B项正确;题中所示细胞每条染色体的着丝点排在赤道板上,该细胞处于有丝分裂中期,C项错误;在H2O2溶液中分别加入Fe3+和过氧化氢酶,通过观察实验现象比较两者的催化效率,证明酶具有高效性,D项错误。14.(2013江苏单科,5,2分)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作,正确的是()A.使用定性滤纸过滤研磨液B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2~3次D.研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素答案B本题考查叶绿体色素的提取和分离实验的相关知识。实验过程中用单层尼龙布过滤研磨液;在划出一条滤液细线后,待干燥后再重复划线2~3次;研磨叶片时,用无水乙醇或95%的乙醇溶解色素。15.(2013海南单科,8,2分)关于叶绿素提取的叙述,错误的是()A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B.加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分答案C菠菜绿叶中含大量的色素且易于研磨,是提取色素的良好材料,A正确;研磨时,加入石英砂可使叶片研磨得更充分,D正确;加入少许碳酸钙可以中和液泡破坏后释放的酸性物质,防止研磨中色素被破坏,B正确;叶绿体中的色素有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等,四种色素均溶于乙醇,C错误。16.(2019海南单科,9,2分)下列关于高等植物光合作用的叙述,错误的是()A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能B.红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素aC.光反应中,将光能转变为化学能需要有ADP的参与D.红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用答案B本题通过对光合色素及其相关知识的考查体现了生命观念中的物质与能量观、结构与功能观。光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能,但需要利用光反应阶段产生的[H]和ATP,A正确;胡萝卜素不能吸收红光,B错误;光反应中,将光能转变为ATP中活跃的化学能,需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与,C正确;红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用,光能可以转变为ATP中活跃的化学能,D正确。17.(2017课标全国Ⅲ,3,6分)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是()A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.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C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640~660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的答案A类胡萝卜素主要吸收蓝紫光基本不吸收红光,A错误;不同光合色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正确;光合作用光反应阶段色素对光的吸收会影响暗反应阶段对CO2的利用,所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C正确;640~660nm波长的光属于红光区,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,所以叶片在640~660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,D正确。18.(2016课标全国Ⅱ,4,6分)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的答案C叶绿体中的色素是有机物,可溶解在有机溶剂乙醇中,A正确;Mg2+是参与构成叶绿素的成分,可由植物的根从土壤中吸收,B正确;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误;叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的,D正确。19.(2014海南单科,6,2分)下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄绿色叶片的叙述,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卜素C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素aD.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP答案D两种叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素,二者均吸收蓝紫光,A正确;当叶绿素含量高时呈现绿色,含量少时则呈现类胡萝卜素的颜色,B正确;叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,C正确;黄绿色叶片在光下时仍能进行光合作用,故在光反应过程中能产生ATP用于暗反应,D错误。解题关键相对绿色叶片来说,黄绿色叶片的叶绿素含量稍低。20.(2022江苏,5,2分)下列有关实验方法的描述合理的是()A.将一定量胡萝卜切碎,加适量水、石英砂,充分研磨,过滤,获取胡萝卜素提取液B.适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片,可先后观察到细胞质流动与质壁分离现象C.检测样品中的蛋白质时,须加热使双缩脲试剂与蛋白质发生显色反应D.用溴麝香草酚蓝(水)溶液检测发酵液中酒精含量的多少,可判断酵母菌的呼吸方式答案B胡萝卜素属于脂溶性物质,应用有机溶剂提取,而非用水提取,A错误;黑藻叶片含有叶绿体和中央液泡,用适当浓度蔗糖溶液处理,可以叶绿体的运动为标志观察到细胞质的流动,一段时间后可观察到质壁分离现象,B正确;双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应不需要加热,C错误;溴麝香草酚蓝溶液可用来检测CO2,检测酒精可用酸性重铬酸钾溶液,颜色变化为由橙色变为灰绿色,D错误。21.(2021北京,13,2分)关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学实验,叙述错误的是()A.研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液B.利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNAC.依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离D.利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质答案C肝细胞里含过氧化氢酶,A正确;DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,B正确;不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快,反之则慢,即依据溶解度的差异对光合色素进行纸层析分离,C错误;蛋白质含肽键,与双缩脲试剂反应呈紫色,D正确。22.(2021天津,6,4分)孟德尔说:“任何实验的价值和效用,取决于所使用材料对于实验目的的适合性。”下列实验材料选择不适合的是()A.用洋葱鳞片叶表皮观察细胞的质壁分离和复原现象B.用洋葱根尖分生区观察细胞有丝分裂C.用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素D.用洋葱鳞片叶粗提取DNA答案C紫色洋葱鳞片叶外表皮可以用来观察细胞的质壁分离和复原现象;洋葱鳞片叶可以用来粗提取DNA;洋葱根尖分生区可以用来观察植物细胞有丝分裂。由于洋葱鳞片叶没有叶绿体,因此不能用来提取和分离叶绿体中的色素,故选C。23.(2021辽宁,5,2分)下列有关中学生物学实验中观察指标的描述,正确的是()选项实验名称观察指标A探究植物细胞的吸水和失水细胞壁的位置变化B绿叶中色素的提取和分离滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄C探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌培养液的浑浊程度D观察根尖分生组织细胞有丝分裂纺锤丝牵引染色体的运动答案B探究植物细胞的吸水和失水实验中,应观察原生质层与细胞壁的位置关系,A错误;探究酵母菌细胞呼吸的方式,应检测CO2和酒精,可观察石灰水的浑浊程度,C错误;观察有丝分裂实验,主要观察染色体的形态、数目和位置,观察的细胞是死细胞,看不到纺锤丝牵引染色体的运动,D错误。24.(2022辽宁,22,10分)浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起,形成大量的“藻席”,造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系,进行如下实验:Ⅰ.光合色素的提取、分离和含量测定(1)在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料,提取、分离色素,发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同,包括叶绿素和。在细胞中,这些光合色素分布在。

(2)测定三个样品的叶绿素含量,结果见表。样品叶绿素a(mg·g-1)叶绿素b(mg·g-1)上层0.1990.123中层0.2280.123下层0.6840.453数据表明,取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高,这是因为。

Ⅱ.光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定(3)研究发现,浒苔细胞质基质中存在酶Y,参与CO2的转运过程,利于对碳的固定。酶Y粗酶液制备:定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙,制备不同光照强度下样品的粗酶液,流程如图1。图1粗酶液制备过程保持低温,目的是防止酶降解和。研磨时加入缓冲液的主要作用是稳定。离心后的为粗酶液。

(4)酶Y活性测定:取一定量的粗酶液加入到酶Y活性测试反应液中进行检测,结果如图2。图2在图2中,不考虑其他因素的影响,浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为μmol·m-2·s-1(填具体数字),强光照会浒苔乙酶Y的活性。

答案(1)类胡萝卜素类囊体薄膜(2)下层光照弱,浒苔通过增加叶绿素含量,以提高对光能的利用率(3)高温变性维持酸碱度(pH)上清液(4)1800抑制解析(1)高等植物的光合色素包括叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)。在细胞中,光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上。(2)“藻席”下层光照弱,弱光环境中的植物可通过增加叶绿素含量来提高对光能的利用率,以此来适应环境。(3)酶Y的化学本质为蛋白质,强酸、强碱及高温均会对其空间结构、活性产生影响,故粗酶液制备过程需保持低温(防止酶降解和高温变性),研磨时加缓冲液主要是为了维持酸碱度稳定。破碎后的细胞碎片质量大于蛋白质,离心处理后,蛋白质应分布在上清液。(4)图2显示浒苔甲酶Y在12:00时活性最高,对应的光照强度为1800μmol·m-2·s-1。而浒苔乙酶Y的活性在弱光环境下更高,说明强光可抑制浒苔乙酶Y的活性。25.(2020浙江7月选考,27,7分)以洋葱和新鲜菠菜为材料进行实验。回答下列问题:(1)欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞,可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,用吸水纸从另一侧吸水,重复几次后,可根据是否发生现象来判断。

(2)取新鲜菠菜叶片烘干粉碎,提取光合色素时,若甲组未加入碳酸钙,与加入碳酸钙的乙组相比,甲组的提取液会偏色。分离光合色素时,由于不同色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同,导致4种色素随层析液在滤纸条上的不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶绿素a提取液,测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率,可绘制出该色素的。

(3)在洋葱根尖细胞分裂旺盛时段,切取根尖制作植物细胞有丝分裂临时装片时,经染色后,有利于根尖细胞的分散。制作染色体组型图时,通常选用处于有丝分裂期细胞的染色体,原因是。

答案(1)质壁分离(2)黄移动速率吸收光谱(3)轻压盖玻片中中期的染色体缩短到最小的程度,最便于观察和研究解析(1)分析本题中的信息可知,本小题考查的是质壁分离实验的应用,结合所学的质壁分离知识,可直接作答。当洋葱外表皮细胞浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中时,由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度,因此活细胞会失水而发生质壁分离,即原生质层与细胞壁分离,故可根据是否发生质壁分离来判断细胞死活。(2)由于碳酸钙可以防止叶绿素被破坏,因此未加碳酸钙的甲组的提取液中叶绿素会因破坏而减少,提取液因类胡萝卜素的含量相对增多而偏黄色。不同光合色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同,因而随层析液在滤纸条上移动的速率不同,据此特点可将4种光合色素分离。叶绿素a对不同波长光的吸收率不同,因而可绘制出该色素的吸收光谱。(3)制作植物根尖细胞有丝分裂临时装片的流程是解离→漂洗→染色和制片,制片时在载玻片上加一盖玻片,用手指轻压盖玻片,有利于根尖细胞分散开。制作染色体组型图时,通常选择处于有丝分裂中期的细胞观察染色体的形态和数目,因为中期的染色体缩短到最小的程度,染色体形态稳定、数目清晰,最便于观察和研究。26.(2019浙江4月选考,30,7分)回答与光合作用有关的问题:(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸(C3)的含量会。为3-磷酸甘油酸(C3)还原成三碳糖提供能量的物质是。若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP(C5)的含量会。研究发现Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体中。

(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为。分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的光。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与抑制叶绿素的合成有关。

答案(1)增加ATP和NADPH增加基质(2)类胡萝卜素蓝紫光和红低温解析通过对光合作用过程中相关物质的变化的考查,体现了生命观念中的物质与能量观要素。(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,光反应将减弱,ATP和NADPH的生成量减少,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸(即三碳酸,C3)的含量会增加。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是ATP和NADPH。若停止CO2供应,短期内RuBP(C5)的消耗量减少而合成量不变,因此短期内小球藻细胞中RuBP的含量会增加。Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,CO2被固定的反应发生在叶绿体基质中,因此推测该酶存在于叶绿体基质中。(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素(胡萝卜素和叶黄素)合称为类胡萝卜素。叶绿素a主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。秋天叶片变黄的现象主要与低温抑制叶绿素的合成有关。考点2光合作用的原理1.(2023湖北,8,2分)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答案C从图示可以看出,弱光下LHCⅡ能与PSⅡ结合,增强其对光能的捕获;强光下LHCⅡ能与PSⅡ分离,减弱其对光能的捕获;由题干可知,LHC蛋白激酶可催化LHCⅡ与PSⅡ分离,减少其对光能的捕获,所以该酶活性下降,LHCⅡ与PSⅡ不易分离,PSⅡ光复合体对光的捕获会增强,A正确,C错误。Mg2+参与叶绿素(为光合色素)的合成,Mg2+含量下降,PSⅡ光复合体上光合色素含量减少,对光能的捕获减弱,B正确。PSⅡ光复合体能将水分解,产生H+、电子和O2,D正确。2.(2021浙江6月选考,23,2分)渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示,图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响,图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HCO3-形式提供,山梨醇为渗透压调节剂,0.33mol·L甲乙A.与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,光合速率大小相似B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大C.低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低答案A图甲中显示山梨醇浓度在0.27~0.33mol·L-1时,叶绿体完整率差别不大,而此时的放氧率却有很大差异,B正确;分析图乙,可以看出低渗条件与等渗条件(浓度为0.33mol·L-1)相比,完整叶绿体ATP含量相似但放氧量较低,推断在低渗条件下,叶绿体中的ATP因没有有效用于碳反应而有所积累,说明卡尔文循环效率较低,光合速率也较低,A错误,C正确;分析图甲可以得出山梨醇浓度越低,叶绿体完整率越低,破碎叶绿体所占比例越高,放氧率越低,D正确。3.(2021广东,12,2分)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是()A.Rubisco存在于细胞质基质中B.激活Rubisco需要黑暗条件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2结合答案D暗反应阶段的CO2的固定为Rubisco催化C5与CO2反应的过程,该过程发生在叶绿体基质中,暗反应有光无光均可进行,故Rubisco的活性与是否有光无关,A、B错误,D正确;CO2固定过程不消耗ATP,C错误。4.(2020天津,5,4分)研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴,从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是()A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比,该反应体系不含光合作用色素答案A绿色植物光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜,产物有O2、NADPH、ATP,暗反应的场所是叶绿体基质,产物有糖类等有机物,据此推理该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质,A正确;该反应体系不断消耗的物质不仅有CO2,还有水,B错误;类囊体膜上产生的NADPH、ATP参与C3的还原,C错误;该反应体系含有从菠菜中分离出的类囊体,吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上,故该反应体系中含有光合作用色素,D错误。5.(2018北京理综,3,6分)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中()A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化C.不需要光合色素参与D.会产生氧气答案D本题以光合作用光反应过程的相关知识为载体,考查考生对光反应过程相关反应的理解与迁移能力,体现了对生命观念中结构与功能以及科学思维素养中归纳与概括要素的考查。光反应过程中,光合色素利用光能,将水分解成[H]和氧气,同时在有关酶的催化作用下,ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,A、C错误,D正确;[H]将DCIP还原,使之由蓝色逐渐变为无色,B错误。6.(2017海南单科,10,2分)将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是()A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B.若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生C.若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量答案A叶绿体是光合作用的场所,在自然光下,叶绿体能进行光合作用将水分解产生氧气,A正确;叶绿体中的光合色素能吸收红光和蓝紫光,因此在红光和蓝紫光下,叶绿体会产生氧气,B、C错误;水在叶绿体中分解产生氧气需要的能量是光能,D错误。7.(2016课标全国Ⅲ,2,6分)在前人进行的下列研究中,采用的核心技术相同(或相似)的一组是()①证明光合作用所释放的氧气来自水②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株③用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质④用甲基绿和吡罗红对细胞染色,观察核酸的分布A.①②B.①③C.②④D.③④答案B①③采用的核心技术均是同位素标记法,②为用紫外线等诱导青霉菌发生基因突变,属于诱变育种,④为用染色剂对细胞染色进而观察特定结构,B项正确。疑难突破本题解题的关键是识记各实验所采用的实验方法,并注意进行归纳总结。8.(2016天津理综,2,6分)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是()A.红光,ATP下降B.红光,未被还原的C3上升C.绿光,[H]下降D.绿光,C5上升答案C植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后,光反应速率加快,产物[H]和ATP上升,进而C3的还原过程加快,未被还原的C3下降,A、B项错误;而改用光照强度与白光相同的绿光照射后,光反应速率减慢,产物[H]和ATP下降,进而C3的还原过程减慢,C5下降,C项正确,D项错误。9.(2015福建理综,3,6分)在光合作用中,RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性,某学习小组从菠菜叶中提取该酶,用其催化C5与14CO2的反应,并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是()A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高答案BCO2固定过程属于暗反应,发生在叶绿体基质中,有光、无光条件下均可进行;该实验利用了同位素标记法,C3为CO2固定的产物,故单位时间内14C3生成量越多,说明RuBP羧化酶的活性越高。故选B。知识拓展光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,有机物无法合成。10.(2015安徽理综,2,6分)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是()A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高答案C由图解可知,光反应产生的ATP和[H]参与C3的还原,而不参与CO2的固定,A项、B项错误;被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O),另一部分又形成了C5,C项正确;光照强度变弱时,光反应产生的ATP和[H]减少,故短时间内C5含量会降低,D项错误。11.(2014课标全国Ⅰ,2,6分)正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP的值下降D.NADPH/NADP+的值下降答案B正常生长的绿藻,照光培养一段时间,说明绿藻可以正常进行光合作用,用黑布遮光后,改变了绿藻光合作用的条件,此时光合作用的光反应停止,光反应的产物O2、ATP和[H](即NADPH)停止产生,但暗反应还在消耗已产生的ATP和NADPH生成ADP和NADP+等,A、C、D正确;光照停止,暗反应中C3还原受影响,C5减少,CO2的固定减慢,B错误。12.(2016四川理综,5,6分)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽,备受人们青睐。如图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn,以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线,以下分析正确的是()A.与11:00时相比,13:00时叶绿体中合成C3的速率相对较高B.14:00后叶片的Pn下降,导致植株积累有机物的量开始减少C.17:00后叶片的Ci快速上升,导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D.叶片的Pn先后两次下降,主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度答案D与11:00时相比,13:00时叶片净光合速率下降,此现象是因13:00时气孔关闭导致吸收CO2减少引起的“光合午休”,此时叶绿体中合成C3的速率相对较低,A项错误;14:00后叶片的Pn下降,但仍大于零,植株积累有机物的量仍在增多,B项错误;17:00后因光照强度的降低,光反应减弱,产生的[H]和ATP均减少,暗反应速率也降低,C项错误;Pn第一次下降,是因气孔关闭,CO2浓度限制了光合速率,Pn第二次下降是光照强度降低引起的,D项正确。13.(2015海南单科,24,2分)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照培养。从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不变。在上述整个时间段内,玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是()A.降低至一定水平时再升高B.降低至一定水平时保持不变C.持续保持相对稳定状态D.升高至一定水平时保持相对稳定答案B本题主要考查密闭容器中光合速率和呼吸速率的分析等相关知识。由题干信息可知,从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0的过程中,光合速率大于呼吸速率,植物需要不断从外界吸收CO2,因此玻璃容器内CO2浓度不断降低。在净光合速率为0且之后保持不变过程中,植物真光合速率等于呼吸速率,CO2浓度保持不变,B正确,A、C、D错误。14.（2021山东，16，3分）（不定项）关于细胞中的H2O和O2，下列说法正确的是（）A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2OC.植物细胞产生的O2只能来自光合作用D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O答案ABD葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成多糖的过程有水生成，A正确；有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，B正确；有些植物细胞含有过氧化氢酶（例如土豆），可以分解过氧化氢生成O2，因此植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用，C错误；光反应阶段水的光解产生氧气，故光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O，D正确。15.(2023湖南,17,12分)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1(Km越小,酶对底物的亲和力越大),该酶既可催化RuBP与CO2反应,进行卡尔文循环,又可催化RuBP与O2反应,进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所,维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题:(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是(填具体名称),该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后,再通过长距离运输到其他组织器官。

(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析,原因是

(答出三点即可)。

(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升,其他生理代谢不受影响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化,其原因可能是(答出三点即可)。

答案(1)C3(3-磷酸甘油酸)蔗糖筛管(2)高于玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比Rubisco酶要高,能利用低浓度的CO2;水光解主要在叶肉细胞进行,暗反应在维管束鞘细胞中进行,维管束鞘细胞中CO2/O2较高,提高了光合作用效率;通过C3和C4在叶肉和维管束鞘细胞之间的循环,将CO2转运到维管束鞘细胞浓缩,维管束鞘细胞中CO2浓度较高(3)NADPH和ATP的供应限制、固定CO2的Rubisco酶数量有限、C5再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多解析(1)玉米的暗反应先在叶肉细胞中进行,在PEPC酶的催化下,PEP与CO2反应生成C4,C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环,据此推理,并结合水稻的暗反应图示,可知玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是3-磷酸甘油醛。在叶绿体内,其可用于淀粉等的合成,大部分运至叶绿体外,并转变成蔗糖。与葡萄糖相比,蔗糖属于非还原糖,较稳定,对渗透压影响也小,蔗糖通过筛管长距离运输到其他组织器官。(2)在干旱环境下,大部分气孔关闭,植物能吸收的CO2减少,与水稻叶肉细胞中的Rubisco酶相比,玉米叶肉细胞中的PEPC酶对CO2的Km小,亲和力大,玉米在较低浓度的CO2下仍能固定CO2进行光合作用;在高光照强度环境下,光反应较强,产生的O2较多,与玉米维管束鞘细胞相比(水光解的主要场所为叶肉细胞的叶绿体),水稻叶肉细胞O2较多易进行光呼吸,使得暗反应减弱;与水稻叶肉细胞相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,叶肉细胞中的PEP与CO2反应生成C4,C4进入维管束鞘细胞后释放CO2,使CO2得到浓缩,保障了暗反应的进行。(3)在光饱和条件下,水稻叶绿体的光反应强度不再增加,产生的ATP和NADPH不再增多,限制了C3的还原;水稻叶绿体内固定CO2的Rubisco酶的量有限;光合作用产生的有机物在叶绿体中积累较多,抑制了反应的进行。16.(2022重庆,23,14分)科学家发现,光能会被类囊体转化为“某种能量形式”,并用于驱动产生ATP(图Ⅰ)。为探寻这种能量形式,他们开展了后续实验。ⅠⅡ(1)制备类囊体时,提取液中应含有适宜浓度的蔗糖,以保证其结构完整,原因是;为避免膜蛋白被降解,提取液应保持(填“低温”或“常温”)。

(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验,发现该实验条件下,也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,原因是

。

(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因,对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,结果如图Ⅲ所示,悬液的pH在光照处理时升高,原因是。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,电子的最终来源物质是。

(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,若要增产,可采取的有效措施有(答两点)。

答案(1)保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂低温(2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养的,无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H+浓度差(3)类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度解析(1)制备类囊体时,提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖,这样可保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂。低温可抑制蛋白酶的活性,避免膜蛋白被降解。(2)图Ⅱ实验中,光照条件下,将类囊体置于pH=4的提取液中培养,将平衡后的类囊体转移到pH=8的提取液中,在黑暗条件下培养并加入ADP和Pi,可产生ATP,该实验无法排除ATP的生成所需的能量来自光能的情况,若实验全过程都在黑暗中进行才可证明ATP生成所需的能量来自膜内外H+浓度差。(3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,悬液pH在光照时升高,可推测是因为光照下类囊体膜外的H+被转移到类囊体膜内,使溶液pH升高。光反应中水的光解反应式为H2O1/2O2+2H++2e-,电子的最终来源物质是水。(4)光反应为暗反应提供NADPH和ATP,故要实现黑暗中使人工叶绿体持续生产,需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP,以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,说明此时光合作用的限制因素是光照强度以外的因素,如二氧化碳浓度、温度等,增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度可有效提高光合效率。17.(2022河北,19,10分)某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。回答下列问题:(1)从叶片中分离叶绿体可采用法。

(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低,其原因是(写出两点即可)。

(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少。

(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于中的基因编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于中的基因编码。

答案(1)差速离心(2)叶绿体内部结构解体;光合色素减少(3)水分的散失(4)细胞核叶绿体解析(1)分离细胞器常用差速离心法。(2)白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构),光合色素减少,光反应减弱,则叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低。(3)白化过程中光合作用减弱,气孔导度下降既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少水分的散失,利于植物的生存。(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质,其中部分蛋白质的合成受细胞核中的基因编码,合成后经特定机制运至叶绿体使用,其余的蛋白质由存在于叶绿体中的基因编码。知识拓展叶绿体是半自主性细胞器,半自主性细胞器的功能主要受细胞核基因组的调控,同时也受自身基因组的调控。叶绿体基因组编码的蛋白质在叶绿体的生命活动中重要且不可缺少,但这些蛋白质远远不足以支撑叶绿体的基本功能,更多的蛋白质来自核基因组的编码,于细胞质中合成后被运往叶绿体的功能位点。18.(2021辽宁,22,13分)(13分)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成,进而被还原生成糖类,此过程发生在中。

(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HCO3-浓度最高的场所是图1(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO图2①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力(填“高于”或“低于”或“等于”)Rubisco。

②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是。图中由Pyr转变为PEP的过程属于(填“吸能反应”或“放能反应”)。

③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用技术。

(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有(多选)。

A.改造植物的HCO3-转运蛋白基因,增强HCB.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物答案(1)C3叶绿体基质(2)叶绿体细胞呼吸、光反应(3)①高于②NADPH、ATP吸能反应③同位素标记(4)ACD解析(1)叶绿体基质中进行的暗反应包括两个阶段,一是CO2与C5结合生成C3,二是C3被还原成糖类等有机物。(2)图中HCO3-的运输为消耗ATP的主动运输,主动运输为逆浓度梯度的运输,HCO3-的运输方向为细胞外→细胞质基质→叶绿体,故叶绿体中HCO3-浓度最高。图中消耗ATP的过程有主动运输和暗反应(卡尔文循环),前者需要的ATP由细胞呼吸提供,后者需要的ATP一般由光反应提供。(3)①在叶肉细胞叶绿体中,PEPC催化PEP与HCO3-反应生成OAA,OAA经过一系列的变化生成Mal,Mal进入维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度,促进了CO2的固定,这说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②光合作用中,光反应为暗反应提供NADPH和ATP。图中Pyr转变为PEP的过程消耗ATP,属于吸能反应。③利用放射性同位素标记法标记CO2中的C元素可以追踪CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所。(4)改造植物的HCO3-转运蛋白基因,增强HCO319.(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如下图所示。据图分析,CO2依次以和方式通过细胞膜和光合片层膜。

蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进和抑制提高光合效率。

(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的中观察到羧化体。

(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应,光反应水平应答案(1)自由扩散主动运输CO2固定O2与C5结合(2)叶绿体(3)提高提高解析(1)从蓝细菌的CO2浓缩机制图示中可以看出CO2穿过细胞膜为自由扩散,穿过光合片层膜时需借助CO2转运蛋白并消耗能量,为主动运输。由题意可知Rubisco既能催化CO2固定,又能催化O2与C5结合,蓝细菌可通过CO2浓缩机制提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进CO2固定和抑制O2与C5结合来提高光合效率。(2)烟草细胞为真核细胞,暗反应场所为叶绿体基质,若蓝细菌羧化体能在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。(3)根据题意可知,HCO3-和CO2转运蛋白有助于提高羧化体内CO2的浓度,从而提高转基因植株的暗反应水平,暗反应水平提高可为光反应提供更多的NADP20.(2021湖南,18,12分)图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题:图a图b注:e-表示电子(1)图b表示图a中的结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会(填“加快”或“减慢”)。

(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。叶绿体类型相对值实验项目叶绿体A:双层膜结构完整叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段实验一:以Fecy为电子受体时的放氧量100167.0425.1281.3实验二:以DCIP为电子受体时的放氧量100106.7471.1109.6注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。据此分析:①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是。

②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于,从而提高光反应速率。

③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释。

答案(1)类囊体膜NADPH减慢(2)①Fecy叶绿体B双层膜局部受损,类囊体略有损伤时,以Fecy为电子受体时的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时,而以DCIP为电子受体时的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时,差别不大②水的分解③类囊体膜结构的完整性可保证其能够运输H+参与ATP的合成反应,膜结构破裂无法提供ATP合成时所需的H+导致ATP产生效率降低解析(1)图b所示生物膜吸收了光能,发生了水分解成e-、H+和O2的过程,因此该生物膜为图a中叶绿体的类囊体膜,是光合作用光反应的场所。光反应中,水分解为O2和H+,同时产生2个电子(e-),电子经电子传递链传递,可用于NADP+和H+结合形成NADPH;同时利用光能促使ADP与Pi反应形成ATP。这样,光能转化成电能,最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,ATP和NADPH消耗减慢,则光反应速率会减慢,水的分解减少,该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、H+结合形成的NADPH也减少,电子传递速率会减慢。(2)①从表格中可知,叶绿体A双层膜结构完整时,以Fecy或DCIP为电子受体时放氧量相等,而叶绿体B双层膜局部受损,类囊体略有损伤时,以Fecy为电子受体时,叶绿体B的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量,而以DCIP为电子受体时叶绿体B的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量,所以叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应阻碍作用更明显。②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,这是因为在无双层膜阻碍、类囊体又松散(但未断裂)的条件下,以Fecy或DCIP为电子受体,更容易与H+结合,消耗H+速率较快,更有利于水的分解,从而提高光反应速率。③图中水光解产生的H+可通过类囊体膜结构中的载体蛋白运输至ATP合成的部位,参与ATP合成的反应,当类囊体膜结构受损时,无法完成H+的运输,ATP的合成因缺少H+而受阻,使ATP产生效率降低。21.(2021全国乙,29,11分)(11分)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和释放的CO2。

(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止,又能保证正常进行。

(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)答案(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞呼吸(2)水分大量散失光合作用(3)实验思路:白天和夜间每隔一定时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片,测定叶肉细胞的pH。预期结果:植物甲叶肉细胞pH在夜间逐渐降低、白天逐渐升高。解析(1)叶肉细胞的细胞呼吸场所为细胞质基质和线粒体,光合作用场所为叶绿体,细胞呼吸和光合作用均能产生ATP,所以白天叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。据题意可知,虽然白天气孔关闭,但液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用,此外细胞呼吸释放的CO2也可供给叶绿体,用于光合作用。(2)该类植物生活在干旱环境中,白天气孔关闭,可以防止蒸腾作用太强而导致水分大量散失;夜晚气孔打开,可以从外界吸收CO2,CO2通过生成苹果酸储存在液泡中,白天时苹果酸脱羧释放出CO2,保证了该类植物光合作用的正常进行。(3)由题干信息可知,夜间植物甲的叶肉细胞吸收CO2生成的苹果酸储存在液泡中,白天液泡中的苹果酸脱羧释放CO2用于光合作用,故可推知夜间植物甲叶肉细胞液的pH小于白天叶肉细胞液的pH,故实验思路:白天和夜间每隔一定时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片,测定叶肉细胞的pH。预期结果:植物甲叶肉细胞pH在夜间逐渐降低、白天逐渐升高。22.(2020山东,21,9分)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是,模块3中的甲可与CO2结合,甲为。

(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将(填:“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是。

(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量(填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是。

(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。

答案(1)模块1和模块2五碳化合物(或:C5)(2)减少模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足(3)高于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类)(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少解析(1)该系统中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段的光合色素对光能的吸收和水的光解,同时,通过模块1和模块2将光能转化为电能再转化为化学能储存在ATP和NADPH中。所以该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2。模块3的功能相当于光合作用的暗反应,甲与CO2结合完成CO2的固定,甲为五碳化合物(或:C5)。(2)正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO2突然减少,CO2的固定减弱,但短时间内C3的还原不变,则短时间内乙(C3)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固定CO2量相等的情况下,该系统只进行光合作用,不进行呼吸作用,只有糖类的积累,没有糖类的消耗,所以该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,很多植物为了减弱蒸腾作用,减少水分散失,会降低叶片气孔开放程度,叶片气孔的开放程度会影响对CO2的吸收,CO2的吸收量减少,会使植物光合作用速率降低。23.(2020江苏单科,27,8分)大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:(1)在叶绿体中,光合色素分布在上;在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和。

(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于。

(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成键。

(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自;根瘤中合成ATP的能量主要源于的分解。

(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是。

答案(8分)(1)类囊体(薄)膜C5(2)叶绿体基质细胞质基质(3)肽(4)光能糖类(5)非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖,对渗透压的影响相对小)解析(1)(2)在叶绿体中,类囊体(薄)膜是光反应的场所,其上含有光合色素,可吸收、传递、转换光能,叶绿体基质中发生光合作用的暗反应,第一步为CO2的固定,即一分子C5与一分子CO2结合形成两分子C3。据图可知,TP合成蔗糖的场所在细胞质基质。(3)氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键,多个氨基酸聚合形成的多肽(肽链)经盘曲折叠形成蛋白质。(4)光反应将光能转化成ATP中活跃的化学能。根瘤菌与大豆共生,大豆将光合作用合成的糖类等物质提供给根瘤菌进行细胞呼吸及其他代谢活动,根瘤菌通过细胞呼吸将糖类等有机物中稳定的化学能转化成热能和ATP中活跃的化学能。(5)植物同化产物由源器官运输到库器官大多以蔗糖的形式进行,原因可能是蔗糖是非还原糖,比较稳定,且在水中溶解度较大;或是蔗糖分子为二糖,对渗透压的影响相对小,可以更好地维持植物细胞渗透压的相对稳定。24.(2014福建理综,26,12分)(12分)氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2,[H]可参与暗反应,低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使[H]转变为氢气。(1)莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的。

(2)CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用,诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响,设完全培养液(A组)和缺硫培养液(B组),在特定条件下培养莱茵衣藻,一定时间后检测产氢总量。实验结果:B组>A组,说明缺硫对莱茵衣藻产氢有作用。

为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系,则需增设两实验组,其培养液为和。

(3)产氢会导致莱茵衣藻生长不良,请从光合作用物质转化的角度分析其原因。

(4)在自然条件下,莱茵衣藻几乎不产氢的原因是,因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱茵衣藻产氢量。

答案(12分)(1)类囊体薄膜(2)促进添加CCCP的完全培养液添加CCCP的缺硫培养液(3)莱茵衣藻光反应产生的[H]转变为H2,参与暗反应的[H]减少,有机物生成量减少(4)氧气抑制产氢酶的活性解析(1)捕获光能的色素分布在叶绿体类囊体薄膜上,所以莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的类囊体薄膜。(2)若缺硫培养液中产氢总量多于完全培养液中的产氢总量,说明缺硫对莱茵衣藻产氢有促进作用;要探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系,应增设培养液为添加CCCP的完全培养液、添加CCCP的缺硫培养液的两组实验。(3)莱茵衣藻光反应产生的[H]转变为H2,参与暗反应的[H]减少,使有机物的生成量减少,进而生长不良。(4)在自然条件下,氧气浓度比较高,产氢酶的活性降低,[H]不能转变为氢气。25.(2016江苏单科,32,8分)为了选择适宜栽种的作物品种,研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点,结果如图1和图2。请回答以下问题:图1图2(1)最适宜在果树林下套种的品种是,最适应较高光强的品种是。

(2)增加环境中CO2浓度后,测得S2的光饱和点显著提高,但S3的光饱和点却没有显著改变,原因可能是:在超过原光饱和点的光强下,S2的光反应产生了过剩的,而S3在光饱和点时可能(填序号)。

①光反应已基本饱和②暗反应已基本饱和③光、暗反应都已基本饱和(3)叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2,也参与叶绿体中生物大分子的合成。

(4)在光合作用过程中,CO2与RuBP(五碳化合物)结合的直接产物是磷酸丙糖(TP),TP的去向主要有三个。图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。淀粉是暂时存储的光合作用产物,其合成场所应该在叶绿体的。淀粉运出叶绿体时先水解成TP或,后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中,合成由构成的蔗糖,运出叶肉细胞。

答案(8分)(1)S2S3(2)ATP和[H]①②③(3)核酸、蛋白质(4)基质中葡萄糖葡萄糖和果糖解析(1)光补偿点较低的作物(S2)适于生活在弱光环境中,光饱和点较高的作物(S3)适于生活在较高光强的环境中。(2)增加环境中CO2浓度后,S2的光饱和点显著提高,这说明在原光饱和点的光强下,暗反应未饱和,在超过原光饱和点的光强下,S2的光反应可产生过剩的[H]和ATP。若光反应饱和或暗反应饱和或光反应和暗反应都饱和的情况下,CO2浓度增加后光饱和点都不会发生显著改变。(3)光反应产生的能量可参与CO2的固定和C3的还原,还可用于叶绿体中DNA复制和基因的表达过程。(4)淀粉是光合作用暗反应的产物,进行暗反应的场所是叶绿体基质;淀粉是生物大分子,需水解成小分子物质即图中的TP或淀粉的基本单位葡萄糖才能运出叶绿体;蔗糖是由葡萄糖和果糖构成的。易错辨析叶绿体光反应产生的ATP