高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用测试题

二十一　光合作用的原理

(30分钟　100分)

　　　 　 (50分)

一、选择题(共7题,每题5分,共35分。每题只有1个选项符合题意)

1.下列关于光合作用探究的叙述,不正确的是 (　　)

A.恩格尔曼以需氧细菌和水绵为实验材料进行实验,得出O2是由叶绿体释放出来的结论

B.美国科学家阿尔农发现,光照下叶绿体可合成ATP且与水的光解相伴随

C.希尔反应指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

D.美国科学家卡尔文用荧光标记法探明了CO2中的碳是如何转移到有机物中的

【解析】选D。恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验,证明了O2是由叶绿体释放的,植物光合作用的场所是叶绿体,A正确;1954年,美国科学家阿尔农发现,光照下叶绿体可合成ATP且与水的光解相伴随,B正确;1937年,希尔在离体的叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可以释放氧气,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为希尔反应,C正确;美国科学家卡尔文用放射性同位素标记法,探明了CO2中的碳是如何转移到有机物中的,D错误。

　　　【补偿训练】

　　同位素标记技术是生物学研究中的常用技术。以下生物学研究中,除了哪一项以外,都用到了同位素标记技术              (　　)

A.科学家研究豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的合成和分泌过程

B.卡尔文探明光合作用暗反应过程中碳的转移途径

C.鲁宾和卡门证明光合作用的产物O2中的氧原子来自水

D.人鼠细胞融合证明细胞膜具有一定的流动性

【解析】选D。科学家用3H标记的亮氨酸,研究豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的合成和分泌过程,A不符合题意;卡尔文用14C标记CO2,探明光合作用暗反应过程中碳的转移途径,B不符合题意;鲁宾和卡门用18O标记水,证明光合作用的产物O2中的氧原子来自水,C不符合题意;利用人鼠细胞融合实验证明细胞膜具有一定的流动性,利用的是荧光标记法,D符合题意。

2.联系光合作用两个阶段的物质是 (　　)

A.CO2和H2O    B.酶和ATP

C.ATP和NADPH  D.酶和CO2

【解析】选C。光反应的产物有O2、NADPH和ATP,其中NADPH和ATP参与暗反应过程中C3的还原过程,故选C。

3.叶绿体是植物进行光合作用的场所,下列关于叶绿体结构与功能的叙述,正确的是              (　　)

A.光合作用必须在叶绿体中进行

B.H2O在光下分解为H+和O2的过程发生在基质中

C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上

D.光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的

【解析】选D。蓝细菌没有叶绿体,可以进行光合作用,A错误;H2O在光下分解为H+和O2的过程发生类囊体薄膜上,B错误;CO2的固定过程属于暗反应,发生在叶绿体基质内,C错误;光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中形成的,D正确。

　　　　　　【误区警示】

光合作用过程的两个易错提醒

(1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上,液泡中的色素不参与光合作用。

(2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。

4.(2022·许昌高一检测)下列变化可在叶绿体基质中完成的是 (　　)

①H2O→H++O2

②ATP→ADP+Pi+能量

③C3→C6H12O6+C5

④CO2+C5→C3

A.①②③ B.①③④

C.②③④ D.①②③④

【解析】选C。光反应中水的光解产生H+和O2,发生于类囊体薄膜,①不符合题意;暗反应包括CO2固定和C3的还原两个阶段,C3的还原需要消耗光反应产生的ATP和NADPH,②ATP→ADP+Pi+能量,即ATP水解,③C3→C6H12O6+C5 ,即C3的还原, ④CO2+C5→C3,即CO2的固定,都发生在叶绿体基质中,②③④符合题意。

5.分别向①和②通入足量的C18O2和CO2,则气体a和b分别为  (　　)

A.18O2　18O2  B.O2　18O2

C.18O2　O2  D.O2　O2

【解析】选B。光合作用释放的氧来源于水,因此气体a和b分别为O2、18O2,B正确。

6.如图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化。下列叙述不正确的是

A.图中的①是植物吸收的水分子

B.光合色素分布在结构②上

C.光能转变为NADPH和ATP中的化学能

D.NADPH、O2和ATP都能用于暗反应

【解析】选D。由图可知,该结构是叶绿体的类囊体薄膜,发生的反应为光反应。光反应阶段会发生水的光解,则①是植物吸收的水分子,A正确;光合色素都分布在结构②上,B正确;在光反应阶段,光能会转变成NADPH和ATP中的化学能,C正确;光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应,O2释放出去或被线粒体利用,D错误。

7.(2022·廊坊高一检测)某绿色植物的叶肉细胞中存在两种主要的代谢过程,如图所示。对此解释错误的是              (　　)

A.a表示光合作用,只在叶绿体中发生

B.b表示有氧呼吸,只在线粒体中发生

C.a过程产生氧气和水

D.b过程会消耗氧气和水

【解析】选B。a表示光合作用,发生于绿色植物的叶绿体中, A正确;b表示有氧呼吸,主要发生在绿色植物的线粒体中,其第一阶段发生在细胞质基质,B错误;光合作用的产物有有机物、氧气和水,C正确;有氧呼吸的反应物有葡萄糖、氧气、水,D正确。

二、非选择题(共15分)

8.如图是小麦叶肉细胞中光合作用过程示意图,其中①~④表示物质。回答下列问题:

(1)反应Ⅰ是光合作用的__________阶段,物质①是________。反应Ⅱ发生的场所是____________。反应Ⅰ的产物①~③中,能为反应Ⅱ提供能量且作为还原剂的物质是__________(填序号)。 

(2)若土壤中缺乏镁元素,则小麦叶肉细胞的叶绿体中合成量减少的色素是__________。在提取叶绿体中的色素时,向研钵中加入适量二氧化硅的目的是____________。 

(3)反应Ⅱ中,④与C5结合生成C3的过程称为__________________,如果突然停止④的供应,短时间内叶绿体中C3的含量将会________(填“增多”或“减少”),原因是____________________________。 

【解析】(1)图中Ⅰ是光合作用的光反应阶段,物质①是O2。图中Ⅱ是暗反应阶段,暗反应发生的场所是叶绿体基质;反应Ⅰ的产物①~③中,能为反应Ⅱ提供能量且作为还原剂的物质是 ②(NADPH)。

(2)镁是构成叶绿素的成分,若土壤中缺乏镁元素,则小麦叶肉细胞的叶绿体中合成量减少的色素是叶绿素。在提取叶绿体中的色素时,向研钵中加入适量二氧化硅是为了研磨充分。

(3)反应Ⅱ中,④与C5结合生成C3的过程称为CO2的固定。由于CO2与C5结合生成C3,若突然停止CO2的供应,C3合成减少,但消耗正常,所以短时间内叶绿体中C3的含量将会减少。

答案:(1)光反应　O2　叶绿体基质　②　(2)叶绿素　研磨充分　(3)CO2的固定　减少　CO2与C5结合生成C3,若突然停止CO2的供应,C3合成减少,但消耗正常,所以短时间内叶绿体中C3的含量将会减少

　　　 　 (30分)

一、选择题(共3题,每题6分,共18分)

9.(2022·哈尔滨高一检测)在光合作用的探究历程中,人们利用离体的叶绿体进行实验,逐渐探明了水的光解和NADPH的产生过程,如图所示(e-为电子)。下列分析正确的是              (　　)

A.完成过程①需要叶绿体色素,有无光照都可进行

B.过程②发生在类囊体薄膜上并存在能量的转换

C.NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应

D.自养型生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中

【解析】选B。过程①是水在光下分解,需要叶绿体色素分子吸收的光能,此过程必须在光照环境下才能发生,A错误;过程②表示NADPH的形成,发生在类囊体膜上,同时此过程把光能转化成ATP中活跃的化学能,B正确;NADPH进入叶绿体基质并参与C3的还原反应,C错误;过程①②不一定是在叶绿体中进行,如自养型生物蓝细菌为原核生物,并没有叶绿体,D错误。

10.如图是某高等植物叶绿体中光合作用过程的示意图,①、②表示生理过程,Ⅰ、Ⅱ表示化合物。下列叙述正确的是              (　　)

A.Ⅰ和Ⅱ分别是ATP和 NADPH

B.过程①发生在叶绿体基质中

C.过程②只在黑暗条件下进行

D.过程②为过程①提供能量

【解析】选A。分析可知,化合物Ⅰ和Ⅱ分别是ATP和NADPH,A正确;①代表的是光反应阶段,场所是叶绿体的类囊体薄膜,B错误;②代表的是暗反应阶段,有光无光都可以进行,C错误;过程①光反应为过程②暗反应提供能量,D错误。

11.如图为叶绿体中色素及某些物质的分布示意图,该图不能表明 (　　)

A.叶绿体中色素能够吸收光能

B.叶绿体在光下能够合成糖类

C.色素及特定物质共同参与完成光反应

D.叶绿体内能够发生光能向化学能的转化

　　　　　　【解题指导】

(1)正确识别图示含义:图示为光反应过程,据图不能得出暗反应的过程和产物;

(2)熟记光反应的过程、参与光反应的物质及物质和能量转化过程。

　【解析】选B。图中显示叶绿体中色素能够吸收光能,A正确;图中信息显示叶绿体在光下能够合成NADPH和ATP ,但看不出合成了糖类,B错误;图中显示,色素及特定物质(ADP、Pi、NADP+)共同参与完成光反应,C正确;叶绿体内能够发生光能向化学能的转化,D正确。

二、非选择题(共12分)

12.植物叶肉细胞既能进行光合作用也能进行呼吸作用,它们之间在物质和能量上相互联系,如图为光合作用和呼吸作用过程的示意图。

据图回答下列问题:

(1)图中①②③④代表的物质依次是__________、__________、__________、__________。 

(2)A、B代表反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,ATP合成发生在A过程,还发生在__________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。 

(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是________________________________。 

【解析】(1)光合作用光反应阶段,水光解形成NADPH和O2,因此图中①是O2;②可形成NADPH,应为NADP+;③可形成ATP,应为ADP+Pi;C3还原可形成有机物和C5,因此④表示C5。(2)图中A表示光反应阶段,B表示暗反应阶段,C代表细胞质基质(可发生有氧呼吸的第一阶段),D代表线粒体(可发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段),其中光反应阶段、有氧呼吸的三个阶段都能合成ATP,而暗反应阶段不但不能合成ATP还会消耗ATP。因此,ATP合成除发生在A过程,还发生在C和D。(3)植物叶肉细胞中,有氧条件下,丙酮酸进入线粒体最终分解形成CO2和H2O;在缺氧条件下进行无氧呼吸,转化成酒精和CO2。

答案:(1)O2　NADP+　ADP和Pi　C5　

(2)C和D　

(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸

　　　 　 (20分)

13.玉米叶肉细胞中有一种酶,通过系列反应将CO2“泵”入维管束鞘细胞,使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2,保证卡尔文循环顺利进行。这种酶被形象地称为“CO2泵”。而水稻缺乏类似的“CO2泵”。如图表示玉米CO2同化途径,回答下列问题:

(1)白天时,玉米植株消耗NADPH的具体场所为____________________________________________。当环境中光照增强,温度过高时,玉米光合作用速率不会明显下降甚至可能会提高,其原因是__________。 

(2)已知水稻没有“CO2泵”这种机制,但随着胞间CO2浓度的升高,玉米的光合速率不再变化,而水稻的光合速率可以逐渐上升。请从暗反应中酶的角度分析可能的原因是________。 

【解析】(1)光合作用产生的NADPH供暗反应利用,据图可知暗反应发生在维管束鞘细胞中,因此玉米植株消耗NADPH的场所为维管束鞘细胞内叶绿体基质。玉米细胞内有“CO2泵”,在气孔因高温开度降低时,玉米细胞可通过“CO2泵”将较低浓度的CO2“泵”入维管束鞘细胞,仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2,因此光照增强,温度过高时,玉米光合作用速率不会明显下降甚至可能会提高。

(2)水稻没有“CO2泵”的这种机制,随着胞间CO2浓度的升高,玉米的光合速率不再变化而水稻的光合速率可以逐渐上升,可能是水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高,或水稻暗反应相关的酶数量比玉米的多。

答案:(1)玉米叶肉维管束鞘细胞内叶绿体基质　细胞内有“CO2泵”,在气孔因高温关闭时,仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2,此时光照强度增强,促使光合作用加强

(2)水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高(或水稻暗反应相关的酶数量比玉米的多)

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