2020版新教材高中生物 課時素養(yǎng)評價十九 5.4 光合作用與能量轉化（二）1（含解析）新人教版必修1

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1、光合作用的原理 (20分鐘·70分) 一、選擇題(共9小題,每小題5分,共45分) 1.德國植物學家薩克斯將綠葉在暗處放置幾小時,然后讓葉片一半曝光另一半遮光,過一段時間后,再用碘蒸氣處理這片葉。關于該實驗的敘述,錯誤的是 (　　) A.在黑暗中放置的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質 B.預期的結果是曝光的一半呈深藍色,遮光的一半沒有顏色變化 C.在該實驗中沒有設置對照 D.該實驗成功地證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉 【解析】選C。把綠葉在暗處放置幾個小時的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質,防止葉片中原有的有機物影響實驗的結果,A正確;碘蒸氣處理葉片后會發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色,而遮光的一

2、半沒有顏色變化,說明光合作用能夠產(chǎn)生淀粉,B正確;在該實驗中遮光部分和曝光部分互為對照,C錯誤;因淀粉遇碘變藍,而實驗初始時又通過“饑餓”處理消耗掉了原有的淀粉,故該實驗能證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉,D正確。 2.如圖所示為葉綠體中的某種結構及其上發(fā)生的物質和能量變化,下列敘述錯誤的是 (　　) A.圖中的①表示水分子 B.與光合作用有關的色素都分布在結構②上 C.光能轉變?yōu)锳TP中的化學能 D.NADPH、O2和ATP都能用于暗反應 【解析】選D。圖中的結構表示基粒,由類囊體組成,①表示水分子,A正確;與光合作用有關的色素都分布在結構②類囊體薄膜上,B正確;該膜上發(fā)生的是光反應

3、,可以將光能轉變?yōu)锳TP中的化學能,C正確;NADPH和ATP都能用于暗反應,O2用于有氧呼吸的第三階段,D錯誤。 【補償訓練】 關于光合作用的敘述,正確的是 (　　) A.光合作用的兩個階段均有NADPH和ATP產(chǎn)生 B.光合作用產(chǎn)生的O2來自CO2中的氧 C.光合作用中固定CO2的是一種五碳化合物 D.光合作用暗反應必須在暗處進行 【解析】選C。光合作用的暗反應階段消耗NADPH和ATP,不產(chǎn)生NADPH和ATP,A錯誤;光合作用產(chǎn)生的O2來自H2O中的氧,B錯誤;光合作用固定CO2的是一種五碳化合物,C正確;光合作用暗反應對光沒有要求,不一定在暗處進行,D錯誤。 3.在水

4、稻葉肉細胞中,下列代謝產(chǎn)物:丙酮酸、二氧化碳、糖類產(chǎn)生的位置分別是 (　　) A.細胞質基質、葉綠體基質、線粒體基質 B.線粒體基質、細胞質基質、葉綠體基質 C.葉綠體基質、細胞質基質、線粒體基質 D.細胞質基質、線粒體基質、葉綠體基質 【解析】選D。細胞質基質可以進行有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段,反應式:C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量,故生成丙酮酸的場所是細胞質基質;線粒體基質進行有氧呼吸的第二階段:丙酮酸進入線粒體的基質中,2分子丙酮酸和6個水分子中的氫全部脫下,共脫下20個[H],丙酮酸被氧化分解成二氧化碳,故二氧化碳的生成場所是線粒體基質;葉綠體基

5、質中進行光合作用的暗反應階段,物質變化為:CO2+C52C3,C3(CH2O)+C5,產(chǎn)生糖類等有機物,故糖類的生成場所是葉綠體基質。綜上分析,D正確,A、B、C錯誤。 4.植物葉片中所含RuBP羧化酶大約占總葉綠體中蛋白質的一半,其功能是催化C5+CO2→C3,下列有關分析正確的是 (　　) A.上述反應必須在無光條件下進行 B.RuBP羧化酶能為上述反應提供能量 C.上述反應所需CO2部分來自空氣 D.RuBP羧化酶分布在類囊體薄膜上 【解析】選C。C5+CO2→C3是暗反應中二氧化碳的固定過程,該過程可以在有光條件下進行,A項錯誤;RuBP羧化酶的作用是催化反應,而不是提供能

6、量,B項錯誤;暗反應中所需CO2部分來自空氣,部分來自呼吸作用,C項正確;RuBP羧化酶分布在葉綠體基質中,D項錯誤。 5.如圖表示發(fā)生在葉綠體中的相關代謝過程,其中①②表示相關過程,A、B表示兩種氣體物質,下列說法錯誤的是 (　　) A.過程①表示光反應,過程②的場所是葉綠體基質 B.物質A表示O2,物質B表示CO2 C.過程②能將活躍的化學能轉變成穩(wěn)定的化學能 D.過程②的兩個階段都需要消耗過程①產(chǎn)生的NADPH和ATP 【解析】選D。由題圖可知,過程①②分別表示光反應和暗反應,反應場所分別是葉綠體的類囊體薄膜和葉綠體基質。物質A、B分別表示O2和CO2。光反應能將光能轉變

7、成活躍的化學能儲存在ATP中,暗反應能將活躍的化學能轉變成穩(wěn)定的化學能儲存在葡萄糖中。過程②包括CO2的固定和C3的還原兩個階段,其中CO2的固定不需要消耗①過程產(chǎn)生的NADPH和ATP。 6.根據(jù)下面光合作用圖解,判斷下列說法正確的是 (　　) A.⑤過程發(fā)生在葉綠體基質中 B.⑥過程發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上 C.圖示①～④依次為NADPH、ATP、CO2、(CH2O) D.②不僅用于還原C3,還可促進③與C5的結合 【解析】選C。根據(jù)光合作用的過程判斷①②③④⑤⑥分別表示NADPH、ATP、CO2、(CH2O)、光反應、暗反應。光反應發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上,暗反應發(fā)生在

8、葉綠體的基質中。C3還原過程中需要ATP,CO2固定過程中不需要ATP。 7.下列有關葉綠體的描述,正確的是 (　　) A.葉肉細胞中的葉綠體在光下和黑暗中均可生成ATP B.經(jīng)黑暗處理后葉肉細胞內淀粉等被輸出消耗,此時葉綠體內不含糖類 C.葉綠體中與光反應有關的酶主要分布在內膜上 D.葉綠體產(chǎn)生O2和線粒體產(chǎn)生H2O均在生物膜上進行 【解析】選D。葉肉細胞中的葉綠體只有在光下才能發(fā)生光反應生成ATP,黑暗中葉綠體不產(chǎn)生ATP,A錯誤;葉綠體中的DNA、RNA含有脫氧核糖或者核糖,B錯誤;在葉綠體中與光反應有關的酶主要分布在類囊體薄膜上,C錯誤;葉綠體產(chǎn)生O2發(fā)生在類囊體薄膜上,線

9、粒體產(chǎn)生H2O發(fā)生在線粒體內膜上,D正確。 8.如圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在生物膜上的分布。下列選項與圖示結構相符合的是 (　　) A.生物膜為葉綠體內膜 B.可完成光合作用的全過程 C.發(fā)生的能量轉換為光能→化學能 D.產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項生理活動 【解析】選C。由題圖可知,該膜結構上可完成光能的吸收和轉化過程,即該膜結構為葉綠體類囊體薄膜,在這里可以完成光反應過程,能完成“光能→化學能”的能量轉化,該過程所產(chǎn)生的ATP全部用于光合作用的暗反應過程。 9.下列有關植物光合作用和有氧呼吸過程中ATP、ADP的說法,正確的是(　　) A.一株植物在一段較長時間

10、內,有氧呼吸產(chǎn)生的ATP多于光反應產(chǎn)生的ATP B.植物有氧呼吸過程中產(chǎn)生大量ATP的階段既消耗水,又產(chǎn)生水 C.光合作用和有氧呼吸過程中都有ATP與ADP的轉化 D.光照增強,葉綠體基質中ADP含量升高 【解析】選C。植物有氧呼吸消耗的有機物來自光合作用產(chǎn)生的有機物,因此一株植物在一段較長時間內,有氧呼吸產(chǎn)生的ATP少于光反應產(chǎn)生的ATP,A錯誤;植物有氧呼吸過程中產(chǎn)生大量ATP的階段是有氧呼吸第三階段,該階段不消耗水,但是產(chǎn)生水,B錯誤;光合作用和有氧呼吸過程中都有ATP與ADP的轉化,C正確;光照增強,光反應產(chǎn)生的ATP增多,則葉綠體基質中ADP含量降低,D錯誤。 二、非選擇題

11、(共25分) 10.圖1表示光合作用部分過程的圖解,圖2表示改變光照后,與光合作用有關的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在細胞內的變化曲線。據(jù)圖回答: (1)圖1中A表示的物質是__________,它由________產(chǎn)生,其作用主要是______________。? (2)圖1中ATP的合成所需的能量最終來自______。若用放射性同位素14C標記二氧化碳,則14C最終進入的物質是__________。? (3)圖2中曲線a表示的化合物是__________,在無光照時,其含量迅速上升的原因是________________________________________

12、______________________。? (4)曲線b表示的化合物是______________,在無光照時,其含量下降的原因是____________________________________________________________。? 【解析】(1)光反應為暗反應提供NADPH和ATP,由此可確定A是NADPH,是由水在光下分解產(chǎn)生的,主要是用于C3的還原。(2)光反應中,光能轉換為活躍的化學能儲存于ATP中,14CO2的轉移途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)。(3)(4)題干中已說明曲線表示C3和C5的含量變化,光照停止后,光反應停止,NADPH和AT

13、P含量下降,C3的還原減弱直至停止,而CO2的固定仍在進行,因此C3含量相對升高,C5含量相對下降,即a表示C3,b表示C5。 答案:(1)NADPH　水在光下分解　用于C3的還原　(2)光能　(14CH2O)　(3)C3　CO2與C5結合形成C3,但C3不能被還原為(CH2O)和C5　(4)C5　C5與CO2結合形成C3,但C3不能被還原為C5 (10分鐘·30分) 1.(6分)2,6-二氯酚靛酚是一種藍色染料,能被還原劑還原成無色,從葉綠體中分離出類囊體,置于2,6-二氯酚靛酚溶液中,對其進行光照,發(fā)現(xiàn)溶液變成無色,并有O2釋放。此實驗證明 (　　) A.光合作用在類囊體上進行

14、 B.光合作用產(chǎn)物O2中的氧元素來自CO2 C.光反應能產(chǎn)生還原劑和O2 D.光合作用與葉綠體基質無關 【解析】選C。依據(jù)題中信息可判斷,光照后溶液變?yōu)闊o色,說明有還原劑產(chǎn)生;有O2釋放,說明該過程有O2產(chǎn)生。 2.(6分)光合作用的光反應與暗反應相輔相成,下列說法正確的是 (　　) A.暗反應不需要光照,所以在沒有光照的環(huán)境下也能持續(xù)合成(CH2O) B.光反應產(chǎn)生的ATP、NADPH分別用于CO2的固定和(CH2O)的合成 C.停止光照或在CO2濃度較低的情況下提高CO2濃度均可在短時間內使C3含量增加 D.光照時間相同,間隔一定時間光照比一直光照產(chǎn)生的(CH2O)少 【

15、解析】選C。暗反應不需要光,但是必須在光反應提供ATP和NADPH的情況下才能進行有機物的合成,A錯誤;光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP,全部用于C3的還原,B錯誤;停止光照,光反應停止,NADPH和ATP生成停止,三碳化合物的還原受阻,短時間內其來路不變,導致三碳化合物的含量上升;提高CO2濃度,二氧化碳的固定加快,三碳化合物的生成增加,短時間內其去路不變,最終導致三碳化合物的含量上升,C正確;在光照比較強的情況下,光照時間相同時,間隔一定時間光照,雖然黑暗時無光照,但是光反應產(chǎn)生的ATP和NADPH足以維持暗反應進行,使暗反應時間延長,因此產(chǎn)生的(CH2O)比一直光照多,D錯誤。 【實驗·

16、探究】 3.(18分)有一種萊茵衣藻能利用光能將H2O分解成NADPH和O2,NADPH可參與暗反應。在低氧時葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高,使NADPH轉變?yōu)闅錃?。請?jù)此分析并回答下列問題: (1)萊茵衣藻捕獲光能的場所在葉綠體的__________。? (2)在自然條件下,萊茵衣藻幾乎不產(chǎn)氫氣的原因是____________________,因此可通過篩選高耐氧產(chǎn)氫酶以提高萊茵衣藻產(chǎn)氫氣量。? (3)萊茵衣藻能產(chǎn)生一種抑制光合作用的化學物質——CCCP,CCCP可誘導其產(chǎn)生氫氣;已知缺硫也能抑制萊茵衣藻的光合作用。為探究缺硫對萊茵衣藻產(chǎn)氫氣的影響,設置完全培養(yǎng)液A組和缺硫培養(yǎng)液B組,

17、在特定條件下培養(yǎng)萊茵衣藻,一定時間后檢測產(chǎn)氫氣總量。結果B組>A組,說明缺硫對萊茵衣藻產(chǎn)氫氣有________作用。? (4)為探究CCCP、缺硫兩種因素對萊茵衣藻產(chǎn)氫氣的影響及其相互關系,則在(3)實驗的基礎上需增設兩個實驗組,其培養(yǎng)液為____________________和____________________。? (5)產(chǎn)氫氣會導致萊茵衣藻生長不良,請從光合作用物質轉化的角度分析其原因:?_______________________________________________________。? 【解析】(1)萊茵衣藻為真核細胞,其捕獲光能的過程發(fā)生在光反應階段,光反應

18、的場所是葉綠體的類囊體薄膜。 (2)由題意知,低氧時葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高,使NADPH轉變?yōu)闅錃?在自然條件下,氧氣含量較高,會抑制產(chǎn)氫酶的活性,因此自然條件下萊茵衣藻幾乎不產(chǎn)氫氣。 (3)分析兩組實驗可知,A組是完全培養(yǎng)液,B組是缺硫培養(yǎng)液,實驗結果:B組>A組,說明缺硫對萊茵衣藻產(chǎn)氫氣有促進作用。 (4)如果探究CCCP、缺硫兩種因素對萊茵衣藻產(chǎn)氫氣的影響及其相互關系,在A、B兩組實驗的基礎上還應該增加兩組實驗,一組是添加CCCP的完全培養(yǎng)液,一組是添加CCCP的缺硫培養(yǎng)液。 (5)光反應階段產(chǎn)生的NADPH,作為還原劑還原三碳化合物形成有機物,若萊茵衣藻光反應產(chǎn)生的NADPH轉變?yōu)镠2,則參與暗反應的NADPH減少,有機物生成量減少。 答案:(1)類囊體薄膜 (2)氧氣抑制產(chǎn)氫酶的活性　(3)促進 (4)添加CCCP的完全培養(yǎng)液　添加CCCP的缺硫培養(yǎng)液 (5)萊茵衣藻光反應產(chǎn)生的NADPH轉變?yōu)镠2,導致參與暗反應的NADPH減少,有機物的生成量減少 7