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22 光合作用的原理
一、概念检测
1．判断下列叙述的正误
(1)光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上(　　)
(2)高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应(　　)
(3)光反应为暗反应提供NADPH和ATP(　　)
(4)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O(　　)
2．在光合作用过程中，光能最初用于(　　)
A．CO2的固定　　　　 B．C3的还原
C．水的光解 D．将淀粉分解为葡萄糖
3．光合作用的光反应和暗反应依次发生在(　　)
A．细胞质、细胞核中
B．叶绿体的外膜、内膜上
C．叶绿体的类囊体薄膜上、叶绿体的基质中
D．叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上
4．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是(　　)
A．H2O、CO2、ADP B．CO2、NADPH、ATP
C．H2O、CO2、ATP D．NADPH 、H2O、ADP
5．晴天的中午在叶肉细胞中，CO2的产生和固定场所分别是(　　)
①类囊体薄膜　 ②叶绿体基质　 ③线粒体内膜
④线粒体基质
A．③①　　　　　　　 B．④②
C．①② D．④③
二、综合迁移
6．(2020·临沂高一期末)细胞中糖类的合成与分解过程如图，下列叙述正确的是(　　)
A．过程①产生的能量大部分储存在ATP中
B．过程①在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行
C．过程②产生O2中的氧来自H2O和CO2
D．过程②中储存的能量来自ATP和NADPH中的化学能
7.如图为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列叙述错误的是(　　)
A．图中的①是植物吸收的水分子
B．光合作用的色素都分布在结构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
8．下列物质转化过程在绿色植物不同活细胞中都会发生的是(　　)
A．O2中的O转移到H2O中
B．CO2中C转移到C6H12O6中
C．H2O中的O转移到O2
D．C6H12O6中的H转移到C3H6O3(乳酸)中
9．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
10．白天，叶绿体中ATP和ADP的运动方向是(　　)
A．ATP与ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动
B．ATP与ADP同时由叶绿体基质向类囊体薄膜运动
C．ATP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动，ADP的运动方向正好相反
D．ADP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动，ATP则向相反方向运动
11．用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是(　　)
A．促进叶绿体中CO2的固定
B．促进叶绿体中ATP的合成
C．抑制叶绿体中NADPH 的形成
D．抑制叶绿体中有机物的输出
12．(2019·全国卷Ⅰ)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于(　　)
A．水、矿质元素和空气　 B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤 D．光、矿质元素和空气
13．如图是光合作用过程的图解，图中甲、乙、丙、丁表示能量或物质，①②表示过程。据图回答下列问题：
(1)甲表示____________，它可转变为储存在丙中的________________。
(2)物质乙是________，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究，证明了光合作用产生的乙全部来自________。
(3)物质丁是________，过程①叫作____________，过程②所需的还原剂是图中的____________。突然停止光照，短时间内叶绿体中C5的含量________(填“增加”“不变”或“减少”)。
(4)写出光合作用的总反应式：___________________________________。
(5)植物光合作用强度受多种环境因素的影响。冬季蔬菜大棚主要是通过改变________来提高光合作用强度。为提高蔬菜产量，菜农常向大棚内施加有机肥以增加________和________的供应。
14．为探究适当遮光对菊花光合作用的影响，某兴趣小组将菊花幼苗分为等量的两组，对照组给予自然光照，实验组进行25%遮光，处理50天后，测定了两组菊花叶片中的叶绿素含量、胞间CO2浓度和净光合速率，实验结果如表所示。回答下列问题(整个实验过程中气孔开放程度几乎不变)：
处理方式 叶绿素含量/(mg·cm－2) 胞间CO2浓度/(μmol·mol－1) 净光合速率/(μmolCO2·cm－2·s－1)
自然光照 93.2 302 7.26
25%遮光 60.6 578 2.77
(1)提取绿叶中的色素时，需加入____________以充分研磨；若要分离所提取的色素可采用________法。
(2)用18O标记空气中的氧气，请用文字与箭头写出18O进入葡萄糖的过程：____________________________________________________。
(3)综合表格信息，推测25%遮光后菊花胞间CO2 浓度上升的原因是____________________________________________________；
若将25%遮光的菊花重新暴露在自然光照下，则短时间内菊花叶肉细胞中C5的含量将_________(填“增多”“减少”或“不变”)。
三、应用创新
15．(2020·山西大学附属中学模拟)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．Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累
D．Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低
16．(多选)科学家提取植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程(如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示无或不添加)。下列条件下不能产生葡萄糖的是(　　)
选项 场所 光照 CO2 ATP NADPH C5
A 基质 － ＋ － ＋ ＋
B 基粒 ＋ ＋ － － ＋
C 基质和基粒 － ＋ － － －
D 基质和基粒 ＋ ＋ － － ＋
17．(2018·江苏高考)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图，请回答下列问题：
(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为______________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在__________________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。
(4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括________(填序号)。
①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2
④酶的合成
参考答案
1答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2解析：选C　光能被转化成ATP中活跃的化学能，同时分解水产生H＋和O2。
3解析：选C　光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中。
4解析：选B　光合作用暗反应过程包括CO2的固定(CO2＋C52C3)和C3的还原[2C3(CH2O)＋C5]，需要NADPH 作为还原剂和酶的催化，并消耗能量(ATP)。
5解析：选B　晴天中午叶肉细胞进行有氧呼吸和光合作用，CO2的产生是在有氧呼吸的第二阶段，此过程发生在线粒体基质中；CO2的固定是在光合作用的暗反应阶段，是在叶绿体基质中进行的。
6解析：选D　过程①有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，A错误；过程①有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行，B错误；过程②光合作用产生O2中的氧只来自H2O，C错误；过程②光合作用中储存的能量来自ATP和NADPH中的化学能，D正确。
7解析：选D　图中的结构表示叶绿体的类囊体。水在光下分解为H＋和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，所以图中的①是植物吸收的水分子；叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上；在叶绿体的类囊体薄膜上，色素将吸收的光能转变为NADPH和ATP中的化学能； NADPH和ATP都能用于暗反应，O2不用于暗反应，直接释放。
8解析：选A　O2中的O转移到H2O中发生在有氧呼吸的第三阶段，因而在绿色植物不同活细胞中都会发生；CO2中C转移到C6H12O6中只发生在光合作用的暗反应过程中，所以只能在进行光合作用的细胞中发生；H2O中的O转移到O2中只发生在光合作用的光反应过程中，所以只能在进行光合作用的细胞中发生；C6H12O6中的H转移到C3H6O3中只发生在缺氧的能进行产乳酸的无氧呼吸的部分植物细胞中，因而绿色植物不同活细胞中不会都发生。
9解析：选A　光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光；水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP。
10解析：选C　光反应阶段的场所是类囊体薄膜，暗反应阶段的场所是叶绿体基质。光反应为暗反应提供NADPH、ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi，则ATP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动，ADP的运动方向正好相反。
11解析：选B　若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，则消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中NADPH 的形成，则被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少。
12解析：选A　根据光合作用的过程，植物产生的有机物主要来自空气中CO2的转化，另外植株增加的质量还来自对水和矿质元素的吸收。光合作用过程中，光是光合作用进行的动力。
13解析：(1)由图分析可知，甲表示光能，乙表示O2，丙表示ATP，丁表示C3，①表示CO2的固定，②表示C3的还原。光能转变为储存在ATP中活跃的化学能。(2)物质乙是O2，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究，证明了光合作用产生的O2全部来自H2O。(3)物质丁是C3，过程①叫作CO2的固定，②表示C3的还原，C3在ATP、NADPH作用下生成(CH2O)，同时生成C5。突然停止光照，ATP、NADPH减少，C3还原过程减慢，C5产生减少而C5继续和CO2固定生成C3的过程不变，所以C5的含量减少。(4)光合作用总反应式为CO2＋H2O(CH2O)＋O2。(5)冬季蔬菜大棚主要是通过改变温度来提高光合作用强度；菜农向大棚内施加有机肥以增加无机盐和CO2的供应。
答案：(1)光能　(活跃的)化学能　(2)O2　H2O　
(3)C3　CO2的固定　NADPH　减少　
(4)CO2＋H2O(CH2O)＋O2　(5)温度　
无机盐　CO2
14解析：(1)提取绿叶中的色素时，研磨过程中需要加入二氧化硅以使研磨充分。分离色素可以采用的方法为纸层析法。(2)用18O标记空气中的氧气，氧气进入细胞后参与有氧呼吸的第三阶段，与[H]反应产生水，水参与有氧呼吸的第二阶段，和丙酮酸反应产生二氧化碳，二氧化碳参与光合作用，进入葡萄糖中，所以18O进入葡萄糖的过程是氧气→水→二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖。(3)25%遮光后菊花胞间CO2浓度上升的原因是遮光后，菊花的叶绿素含量下降，植物的光合速率下降，对胞间CO2的吸收和利用减少，但进入胞间的CO2浓度基本不变；若将25%遮光的菊花重新暴露在自然光照下，则短时间内菊花叶肉细胞中C5的含量将增多。
答案：(1)二氧化硅　 纸层析　(2)氧气→水→二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖　(3)遮光后，菊花的叶绿素含量下降，植物的光合速率下降，对胞间CO2的吸收和利用减少，但进入胞间的CO2浓度基本不变　 增多
15解析：选D　根据题意和题图可知，物质甲是C5，物质乙是C3，Ⅱ阶段改变的条件是降低了CO2浓度。Ⅱ阶段改变的条件影响暗反应的进行，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低。
16解析：选ABC　光合作用分光反应和暗反应两大阶段，光反应在基粒上进行，需要光照；暗反应进行时需要光反应提供[H](NADPH)和ATP，需要叶绿体基质中的C5和大气中的CO2参与。
17解析：(1)图中甲是叶绿体，是进行光合作用的场所。叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，可以吸收光能，并将光能转变为化学能；叶绿素通常需要在有光的条件下才能合成。(2)光反应在叶绿体的类囊体膜上进行，参与光反应的酶(蛋白质)在细胞质中合成后，转运到叶绿体的类囊体膜上组装；CO2的固定发生在叶绿体基质中，催化CO2固定的酶在叶绿体基质中组装。(3)图中乙为线粒体，是进行有氧呼吸的主要场所。氧气充足时，光合作用产生的三碳糖可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，丙酮酸在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2，同时产生[H]和ATP；有氧呼吸前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段，即和O2反应生成水，同时产生大量ATP。叶绿体中产生的过多的还原能通过物质转化合成NADPH，NADPH可通过参与有氧呼吸第三阶段产生ATP。(4)由图示可知，乙(线粒体)产生的ATP能够进入甲(叶绿体)，所以在线粒体中合成的ATP可以用于C3的还原，同时还能用于内外物质的运输、酶的合成等。水的光解不需要ATP。
答案：(1)叶绿素、类胡萝卜素　叶绿素　(2)类囊体膜上　基质中　(3)丙酮酸　基质中　内膜上　(4)①②④
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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