2024届高三生物一轮复习基础夯实练14：捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

基础夯实练14  捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

一、选择题

1.如图是对菠菜叶片叶绿体色素分离的结果示意图。下列相关分析正确的是(　　)

A．a的操作目的是方便层析液的吸附

B．b选用铅笔细线能够促进色素的层析

C．如果c、d带宽减小，一定是忘记添加碳酸钙

D．色素f在层析液中的溶解度最大

2．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是(　　)

A．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素完全来自水

B．在恩格尔曼的实验中，受到均匀光照，好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光的部位

C．鲁宾和卡门的实验中，改变水中H218O的所占比例，植物释放的18O2的所占比例也随之改变

D．供给小球藻14CO2，叶绿体内的三碳化合物首先出现14C

3．(2023·江西抚州高三模拟)如图所示的实验中，试管中色素若是分别来自水稻的叶黄素缺失突变体叶片和缺镁条件下生长的水稻叶片，则在光屏上形成较明显暗带的条数分别是(　　)

A．1、1   B．1、2

C．2、2   D．2、1

4．亚硝酸细菌和硝酸细菌是土壤中普遍存在的化能自养型细菌，前者将氨氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化为硝酸，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A．氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物

B．细菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸盐含量，有利于植物渗透吸水

C．亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的过程和发生场所均相同

D．由图可知，亚硝酸细菌和硝酸细菌属于分解者

5．下列有关叶绿体和线粒体内部分代谢活动的叙述，正确的是(　　)

A．叶绿体内：CO2→C3→(CH2O)，线粒体内：C6H12O6→C3→CO2

B．两种细胞器都与能量转换有关，都能产生ATP

C．ATP和NADPH在叶绿体中随水的分解而产生，ATP和[H]在线粒体中随水的生成而产生

D．两种细胞器都具有较大的膜面积和相同的酶系统，有利于代谢高效地进行

6．(2023·江苏海安高级中学高三练习)卡尔文将14C标记的CO2通入正在进行光合作用的小球藻培养液中，然后在培养后不同时间(0.5 s、3 s、10 s等)将培养液迅速倾入热乙醇中以杀死细胞，最后利用层析法和放射自显影技术进行物质的分离和鉴定，实验结果如图。下列相关分析不正确的是(　　)

A．用14C标记CO2可排除细胞中原有物质的干扰

B．热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行

C．推测暗反应的初产物可能是3－磷酸甘油酸

D．可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程

7．如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是(　　)

A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP

B．图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度

C．图中Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累

D．图中Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低

8．为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，下列有关分析正确的是(　　)

A．黑暗的目的是为了与光照作对照

B．pH＝4的缓冲液模拟的是叶绿体基质的环境

C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内

D．类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力

9．苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用体积分数为50%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上色素带由上到下，下列相关叙述正确的是(　　)

A．第4条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小

B．第1条色素带的带宽比第2条色素带窄

C．第3条色素带对应的色素是呈现蓝绿色的叶绿素b

D．如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为红色

10．(2023·江苏扬州高三检测)淀粉和蔗糖是光合作用的主要终产物，其合成过程如下图所示。细胞质内形成的蔗糖可以通过跨膜运输进入液泡进行临时性储藏，该过程是由位于液泡膜上的蔗糖载体介导的逆蔗糖浓度梯度运输。下列说法正确的是(　　)

A．参与蔗糖生物合成的酶位于叶绿体基质中

B．呼吸抑制剂不会抑制蔗糖进入液泡的过程

C．细胞质基质中Pi不会影响叶绿体中的淀粉的合成量

D．磷酸丙糖的输出量过多会影响C5的再生，使暗反应速率下降

11．如图为叶绿体结构与功能示意图，字母表示叶绿体的结构(A为膜结构)，数字表示有关物质。下列叙述不正确的是(　　)

A．参与光合作用的色素位于图中的A部分

B．③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质

C．若突然停止光照，B中④的含量会升高

D．用18O标记①，可在②中检测到18O

12．通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述正确的是(　　)

A．培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源

B．叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上

C．叶绿素f能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应

D．在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用

二、非选择题

13．(2023·江苏连云港高三模拟)下图为光反应示意图，PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递，PQ、Cytbf、PC是相关蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中。ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H＋顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成。据图回答下列问题：

(1)上图说明生物膜具有________________________________功能。与植物细胞膜上的蛋白质相比，类囊体薄膜上的蛋白质具有的独特功能是________________________________。

(2)O2是水光解的产物，其中需要的光能是通过____________(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)吸收利用的。在光系统Ⅰ中发生的物质变化是__________________________。NADPH和ATP中都有化学能，NADPH中的化学能来自____________(填光系统名称)吸收和转换的光能。

(3)类囊体薄膜上的ATP合成酶是一种可逆性复合酶，既能利用__________________(能量)合成ATP，又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙。线粒体和细菌中的ATP合成酶分布的场所分别是__________________。

(4)某种农药与PQ竞争限制了电子传递的速率，若用该农药处理破坏内外膜的叶绿体，会导致ATP的含量____________(填“显著上升”“显著下降”或“不变”)。

14．甲醛是家装的主要污染物，对动植物细胞均有毒害作用。科研人员为提高室内观赏植物天竺葵吸收甲醛的能力，将酵母菌的DAS蛋白基因和DAK蛋白基因导入天竺葵的叶绿体中，转基因后甲醛同化途径如下图所示。请回答下列问题：

(1)图中物质①是__________________。

(2)转基因天竺葵同化甲醛的两条途径：①甲醛→________→淀粉；②甲醛→________→淀粉。

(3)据图分析，DAS基因和DAK基因转化成功会对光合作用____________过程产生直接影响。

(4)为了进一步测定转基因天竺葵同化甲醛的能力，研究人员取生长良好、株龄和长势一致的天竺葵，置于含相同浓度甲醛的玻璃容器中胁迫处理24 h，同时以未放入天竺葵的空容器和容器外的天竺葵为对照，测定容器内的甲醛浓度和叶片的气孔导度，结果如下图。

①实验结果表明转基因天竺葵吸收甲醛的能力比非转基因天竺葵____________，其主要原因是________________基因成功表达，增加了甲醛的同化途径。

②转基因天竺葵在18：00至次日8：00时段内吸收甲醛的能力明显降低，结合甲醛转化途径，分析其原因可能是_____________________________________________。

③实验结果表明天竺葵在有甲醛环境中气孔导度会发生明显变化，其意义是______________。

参考答案

1．D

2．A　[希尔的实验说明水的光解产生氧气，但没探究CO2的相关实验，故不能说明植物光合作用产生的氧气全部来自水，A错误。]

3．D　[叶黄素缺失的突变体水稻不能合成叶黄素，而试管中胡萝卜素和叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，则在光屏上形成2条较明显暗带；缺镁条件下生长的水稻，叶绿素合成受阻，则试管中的类胡萝卜素吸收蓝紫光，则在光屏上形成1条较明显暗带，D正确。]

4．A

5．B　[叶绿体中可发生CO2→C3→(CH2O)，在线粒体分解的底物是丙酮酸，不是葡萄糖，线粒体中不会发生C6H12O6→C3→CO2，A错误；ATP和NADPH在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中(有氧呼吸第三阶段)，水的生成过程中生成了ATP，但是没有[H](NADH)产生，C错误；线粒体和叶绿体都具有较大的膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行，但酶系统不同，D错误。]

6．D　[热乙醇可以杀死细胞，用热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行，以检测杀死细胞时，其光合作用进行的程度，B正确；放射性最先在3－磷酸甘油酸出现，推测暗反应的初产物可能是3－磷酸甘油酸，C正确；该实验可通过放射性出现的先后顺序来推测暗反应的过程，D错误。]

7．D

8．D　[实验在黑暗中进行的目的是避免光照对ATP合成的影响，A错误；pH＝4的缓冲液模拟的是类囊体腔的环境，B错误；ADP和Pi形成ATP后进入叶绿体基质，C错误；从实验结果看出，pH平衡前，加入ADP和Pi能够产生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能产生ATP，说明叶绿体中ATP形成的原动力来自类囊体膜两侧的氢离子浓度差，D正确。]

9．B　[层析结果会出现5条色素带，自上而下第1条为橙黄色的胡萝卜素，第2条为黄色的叶黄素，以上2种色素主要吸收蓝紫光，其中胡萝卜素的含量最低，故色素带最窄，第3条为蓝绿色的叶绿素a，第4条为黄绿色的叶绿素b，以上2种色素主要吸收红光和蓝紫光。因为花青素溶于水，提取时如使用体积分数为50%的乙醇可提取到花青素，同时根据花青素不溶于有机溶剂的特性和色素分离的原理，纸层析时，滤液细线上的花青素几乎不发生扩散，所以第5条色素带应为红色的花青素，如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为胡萝卜素的颜色(橙黄色)。]

10．D　[细胞质内形成的蔗糖可以通过跨膜运输进入液泡进行临时性储藏，故参与蔗糖生物合成的酶位于细胞质基质中，A错误；结合题意“逆蔗糖浓度梯度运输”可知，蔗糖进入液泡的方式为主动运输过程，故呼吸抑制剂可以通过抑制呼吸作用影响能量供应，进而抑制蔗糖进入液泡的过程，B错误；结合题图分析可知，当细胞质基质中Pi浓度降低时，会抑制磷酸丙糖从叶绿体中运出，从而促进淀粉的合成， C错误；据图可知，磷酸丙糖的输出量增多会影响C5的再生，使暗反应速率下降，D正确。]

11．B　[③CO2进入叶绿体后，通过固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成还需要经过C3的还原，B错误；若突然停止光照，光反应合成的NADPH与ATP减少，参与还原反应的C3减少，B叶绿体基质中④C3的含量会升高，C正确；O2中的O来源于H2O，用18O标记①H2O，可在②O2中检测到18O，D正确。]

12．C　[蓝细菌属于自养生物，能够自己合成有机物，故培养蓝细菌研究光合作用时，不需要提供葡萄糖作为碳源，A错误；蓝细菌为原核生物，无叶绿体，B错误；在正常光照条件下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，而不利用红外光，D错误。]

13．(1)控制物质进出、能量转化、催化　传递电子，在光能转换中发挥作用　(2)PSⅡ　NADP＋＋H＋→NADPH　PSⅠ和PSⅡ　(3)H＋提供的电化学势能(质子动力势)　线粒体内膜、细胞膜　(4)显著下降

14．(1)ADP、Pi、NADP＋　(2)3－磷酸甘油醛　二羟丙酮→磷酸二羟丙酮　(3)暗反应　

(4)①强　DAS基因和DAK

②此时段天竺葵光合作用弱，产生的5－磷酸木酮糖少

③减少甲醛的吸收，降低甲醛对植物细胞的毒害

解析　(1)图中物质①是参与暗反应三碳化合物(C3)还原过程的产物，则①是ADP、Pi、NADP＋，可被光反应重新利用。(4)①由容器内剩余甲醛浓度曲线图可知，随着时间的延长，放置天竺葵的容器内甲醛浓度均下降，放置转基因天竺葵的容器内甲醛浓度下降得更明显，表明转基因天竺葵吸收甲醛的能力比非转基因天竺葵的更强。结合题干信息分析可知，转基因天竺葵的叶绿体中导入了酵母菌的DAS基因和DAK基因，两种基因成功表达可使转基因天竺葵的叶绿体中存在DAS酶和DAK酶，增加了甲醛的同化途径。②在当日18：00至次日8：00时段内，天竺葵光合作用弱，产生的5－磷酸木酮糖少，转基因天竺葵吸收甲醛的能力明显降低。③结合两曲线图分析可知，甲醛浓度较高时，天竺葵气孔导度较低，这样可以减少空气中甲醛进入植物体内，避免甲醛对植物细胞的伤害。