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4.4叶绿体将光能转换并储存在糖分子中（同步练）2023-2024学年高一生物（沪科版2020必修1）（解析版）
一、单选题
1．如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述错误的是（　　）
A．适当提高温度，P点将上移
B．P点处能产生ATP的细胞器只有线粒体
C．降低CO2浓度时，在图乙上的R点应右移
D．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
2．下列关于真核细胞的结构和功能的说法不正确的是（ ）
A．叶绿体通过类囊体堆叠成基粒扩大膜面积
B．液泡中的色素不能吸收光能
C．溶酶体内的酶不能分泌到细胞外分解病原体
D．奶牛成熟红细胞在分裂过程中，中心体与纺锤体形成有关
3．如图是某叶肉细胞进行光合作用的示意图，其中PSⅡ和PSⅠ由蛋白质和光合色素组成，Rubisco是催化C5固定CO2的酶。下列叙述错误的是(　　)
A．图示生物膜为叶绿体的类囊体薄膜
B．反应①产生的O2扩散进入线粒体要经过4层生物膜
C．合成ATP所需的能量直接来自于膜两侧H＋的浓度差
D．PSⅡ和PSⅠ能够捕获光能并转化光能
4．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素。用层析液进行纸层析，如图为分离后的结果（I、II、III、IV为色素带）。下列叙述错误的是（　　）
A．色素I、II在层析液中的溶解度大于III、IV
B．色素III、IV在红光区吸收的光能可用于ATP的合成
C．强光照下该植物叶绿素／类胡萝卜素含量比值减小
D．分离色素时将带滤液细线的滤纸条放置在敞开装置中并通风
5．下列关于叶绿体内光合色素的描述，正确的是 （ ）
A．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
B．光合色素吸收的光能可用于有机物的合成
C．层析液中溶解度最大的光合色素是叶绿素a
D．叶绿素呈绿色是因为它大量吸收绿光，几乎不吸收其他颜色的光
6．科学家用软骨细胞质膜包裹菠菜类囊体，导入病变的小鼠软骨细胞中，可成功改善其关节炎症状。下图是软骨质膜的结构示意图，①～④代表相关的物质或结构。下列叙述正确的是（　　）
A．物质①②③是构成细胞膜的主要成分
B．通过物质②进行的跨膜运输均需要消耗能量
C．破坏结构④会影响细胞分泌蛋白质的速度
D．含类囊体的软骨细胞可进行光合作用制造糖类
7．某同学进行“探究环境因素对光合作用影响”的活动，以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、温度计、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。下列叙述错误的是（　　）
A．NaHCO3溶液可以为黑藻的光合作用提供CO2
B．降低聚光灯的瓦数可导致黑藻光合作用释放氧气速率变慢
C．选用不同颜色玻璃纸分别罩住聚光灯，可探究光照强度对光合作用的影响
D．由于黑藻将溶液中的CO2转化为有机物引起pH值改变，可用精密试纸检测溶液pH值来估测光合速率变化
8．某生物兴趣小组利用韭菜、韭黄进行相关实验，纸层析法分离色素的结果如图一所示。再以色素扩散距离为横坐标，色素含量为纵坐标，绘制韭菜色素含量与扩散距离的关系图，如图二所示，下列叙述正确的是（ ）
A．研磨时加入碳酸钙可防止色素被破坏，过滤时选用滤纸效果更好
B．图一韭黄中缺少的色素是图二中的丙丁，它们主要吸收红光和蓝紫光
C．分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度最小的是图中的4和甲
D．画滤液细线时要连续画2-3次，分离色素时，层析液不能触及滤液细线
9．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：用无水乙醇提取叶片中的色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，下列有关推断不合理的是（ ）
A．变窄的是叶黄素和叶绿素b
B．低温叶绿素容易被破坏
C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D．叶绿素易溶于无水乙醇
10．下图是生物体内重要生理活动过程简图。正确的是（ ）
A．图中①表示的生理过程可在蓝细菌中进行
B．图中②表示的呼吸过程，在细胞内进行的场所只有线粒体
C．图中③、④表示的细胞呼吸方式无法同时出现在同一生物个体中
D．图中③表示的细胞呼吸的产物可用澄清石灰水检测
11．科研人员将某绿色植物置于密闭透明装置内，根据O2传感器获得一天（24小时）的数据，并绘制曲线如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．C点对应的时刻的光照强度为光饱和点
B．B、C两点分别表示该植物一天干重最低与最高的点
C．B点对应的时刻，植株肯定不进行光合作用
D．装置内CO2的相对含量A时刻高于D时刻
12．科学家调查了植物体内和土壤中部分元素含量如下表所示，相关叙述错误的是（ ）
元素 植物的平均组成（新鲜物重量比例）/% 土壤的平均组成/%
O 70 50
C 18 2
H 10.5 -
N 1.7 2.4
P 0.5 1.5
Mg 0.2 0.1
Si 0.2 34
　 X 。。。。
A．构成细胞的元素在含量上与无机环境差异很大，其原因与组成细胞的化合物有关
B．表中Mg元素、Si元素在植物体内含量较少，属于微量元素
C．生长期的植物会由于缺乏P导致糖类代谢障碍而长得矮小，根系发育差及叶片颜色异常
D．植物体O元素含量高，主要与细胞中含量最多的水有关
二、多选题
13．下图为ATP分子与ADP分子相互转化示意图。有关叙述正确的是（ ）
A．能量①可来自光合作用、细胞呼吸产生的能量
B．能量②来自ATP分子末端的磷酸键断裂，通过基团（－PO32－）转移提供能量
C．ATP分子中含有三个磷酸键，连接三个磷酸基团
D．ATP和ADP在细胞中含量很高以满足生命活动的需求
14．下图表示25°C时，葡萄和草莓在不同光照强度条件下CO2吸收量的变化曲线。下列叙述正确的是（ ）
A．M点时葡萄的净光合速率为8mg·m-2·h-1
B．已知葡萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25°C和30°C，若将环境温度改变为30°C，其他条件不变，则P点将右移
C．对草莓而言，若白天和黑夜的时间各为12h，则平均光照强度在Xklx以上才能正常生长
D．光照强度为Yklx时葡萄和草莓光合作用合成有机物的量相等
15．下图表示某日光温室大棚蔬菜在不同温度和光照强度下光合作用强度变化趋势。据图分析，下列叙述错误的是（　　）
A．若适当降低大棚中的CO2浓度，A点左移
B．B点为15℃条件下的光饱和点
C．当光照强度小于2 klx时，25℃更有助于提高作物的产量
D．当光照强度小于1klx时，温度不是该蔬菜真正光合速率的限制因素
16．正常进行光合作用的某植物细胞，突然改变环境条件，细胞中C3与C5的含量将如何变化（ ）
A．突然停止二氧化碳供应，C3减少，C5 增加
B．突然停止二氧化碳供应，C3增加，C5 减少
C．突然停止光照，C3减少，C5 增加
D．突然停止光照，C3增加，C5 减少
三、非选择题
17．植物细胞能将胞内的ATP通过膜泡运输释放到胞外，形成胞外ATP（eATP）。eATP可通过受体介导的方式，调节植物细胞的生长、发育、抗病反应等生理活动。为探究eATP对植物光合速率的影响，科研小组用去离子水配制了适宜浓度eATP的溶液，并用其处理菜豆的叶片。一段时间后，测定叶片净光合速率和胞间CO2浓度等的变化，结果如图所示。回答下列问题：
(1)分析以上信息可知，植物细胞释放ATP的方式是 。AMP-PCP作为一种eATP抑制剂，能有效抑制eATP对细胞的调节作用，但却不改变细胞外的eATP浓度，推测其可能的作用是 。
(2)该实验对照组的处理方式为 ，并在相同的条件下培养。根据实验结果，eATP能提高菜豆叶片的净光合速率，原因可能是 。
(3)活性氧（ROS）能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，该酶在细胞中的合成场所是 。科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。试推测eATP调节植物光合速率的机制： 。
18．探究大豆幼苗光合作用的装置如图1所示，不同CO2浓度下温度对大豆植株的光合速率和呼吸速率的影响如图2所示。据图回答下列问题：
(1)图1装置中CO2缓冲液的作用是 。若测量尺中红色液滴向右移动，则大豆幼苗光合作用速率 （填“大于”“等于”或“小于”）细胞呼吸速率。
(2)根据图2分析，得出大豆植株在自然条件下，大气中CO2浓度不能达到CO2饱和点的判断依据是 。根据这一现象，提高大棚种植大豆的产量，采取的措施是 （答出一点即可）。
(3)图2中，在大气CO2浓度下，若环境温度保持在35℃，每日光照14h．一昼夜后测定，大豆植株干重将 （填“减少”或“增加”）。当环境温度大于30℃，从酶的角度分析，大豆植株的不能正常生长原因是 。
19．莲是广泛用于观赏和食用的植物，研究人员通过人工诱变筛选出一株莲突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在25℃时不同光照强度下该突变体和普通莲的净光合速率。图2中A、B分别表示某光照强度下该突变体与普通莲的气孔导度（单位时间进入叶片单位面积的CO2量）和胞间CO2浓度。请分析回答下列问题：
(1)莲藕极易褐变，这是因为细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的。将莲藕在开水中焯过后可减轻褐变程度，原因是 。
(2)在2000μmolm-2·s-1的光强下，突变体莲的真正光合速率比普通莲藕的高 %（保留一位小数）。除图1所示外，净光合速率还可用 表示。
(3)CO2被利用的场所是 ，因为此处可以为CO2的固定提供 。据图2分析， （填“普通”或“突变体”）莲藕在单位时间内固定的CO2多，理由是 。
(4)光合色素分布在叶绿体的 中。提取普通莲叶绿体中的色素，用圆形滤纸层析分离色素，分离色素的原理是 。其装置如下图3中A所示，分离结果如下图3中B所示，①～④表示色素带。突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是 。（用序号表示）
20．小麦是我国主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家粮食安全。干旱胁迫会降低小麦的生长速度和生物量积累，造成小麦减产。因此，小麦的抗旱生长调节机制的研究已成为当前研究的热点之一。请回答下列问题:
(1)5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)是一种潜在的植物生长调节剂，为研究5-ALA能否增强植物抵御干旱的能力，科研人员选取小麦作为实验材料，检测不同处理组别中小麦的气孔导度和光合速率，结果如图1所示。此研究过程中，实验的自变量有 ，比较组别 ，可以说明5-ALA能缓解干旱胁迫，但并不能使小麦光合速率恢复正常。
(2)研究发现，由叶绿体psbA基因编码的D1蛋白是光系统Ⅱ(进行光吸收的功能单位)反应中心的重要蛋白，干旱胁迫对D1蛋白的损伤最为明显。外源5-ALA是如何缓解干旱胁迫的呢 某研究小组拟进行下列实验。实验材料、用具:生长状况相同的小麦若干、PEG(可吸收细胞中的水分)、5-ALA、相关测定设备等。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
确定正式实验所需喷施的5-ALA浓度 预实验:配制① 梯度的5-ALA溶液，处理生长状况相同的小麦
控制变量，开展实验。喷施PEG模拟② 环境 正式实验:随机将小麦均分为4组，甲组为对照组，乙组喷施5-ALA溶液，丙组喷施PEG，丁组喷施PEG+5-ALA溶液
分析③ 适宜条件下培养一定时间，测定不同处理组别中小麦幼苗psbA基因的相对表达量和净光合速率(Pn)
(3)图2和图3是研究小组记录的相关数据。据图分析，外施5-ALA提高了psbA基因的表达量，加快了受损D1蛋白的周转，可 (填“增加”或“减少”)光系统Ⅱ结构和功能的破坏， 了小麦幼苗的净光合速率，从而缓解了干旱对小麦造成的伤害。
21．为选择适于在树下种植的甘薯品种，研究人员将龙薯9号和烟薯25号两个甘薯品种随机均分成两组并做如下处理：（1）自然光（不设遮阳网，全光照）；（2）弱光（黑色遮阳网遮光处理，25%全光照）。一段时间后，检测相关生理指标，结果见表2。回答下列问题
表2
生理指标处理方式 最大净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 光补偿点/（μmol·m-2·s-1）
龙薯9号 自然光 24 85.4
弱光 5.4 73.34
烟薯25号 自然光 29 79.23
弱光 8.1 60.09
注：光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。
(1)该实验的自变量是 。如果要测甘薯植株的总光合速率，还需测 条件下，单位时间内O2吸收量或CO2释放量。
(2)弱光下甘薯叶片CO2吸收速率下降，请从光合作用过程的角度分析原因 。将龙薯9号从自然光照转入弱光光照，短时间内叶绿体内C3与C5的比值将 。
(3)两个甘薯品种中，更适合在树下种植的是 ，判断依据是 。
(4)某同学推测，弱光条件下甘薯叶片可能通过增加叶绿素含量来适应环境。请根据所学知识，设计实验验证该同学的推测是否正确，写出简要的实验思路： 。
参考答案：
1．C
【分析】分析图可知，在一定的范围内氧气的释放量随光照强度的增强而增加，当达到一定的光照强度后，氧气的净释放量不再随光照强度的增强而增加。P点光照强度为0，此时不进行光合作用产生氧气，细胞呼吸消耗氧气，Q点是光的补偿点，该点光合作用产生的氧气与呼吸作用消耗的氧气相等，R为光的饱和点。
【详解】A、适当提高温度，酶的活性升高，呼吸作用强度提高，P点上升，A正确；
B、P点光照强度为0，不进行光合作用，只进行呼吸作用，故产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，细胞器只有线粒体，B正确；
C、降低二氧化碳浓度，光饱和点会向左移动，氧气释放量减少，即R点应向左上移，C错误；
D、装置B是缺镁培养液，则小球藻中叶绿素不能合成，吸收光能减少，直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度，但是呼吸作用强度不变，则需要增加光照强度，提高光合作用强度，从而保证光合作用强度等于呼吸作用强度，故Q点将右移，D正确。
故选C。
2．D
【分析】1、溶酶体：形态：内含有多种水解酶；膜上有许多糖，防止本身的膜被水解；作用：能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
2、液泡：形态分布：主要存在于植物细胞中，内含细胞液；作用：①储存细胞液，细胞液中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质；②冬天可调节植物细胞内的环境（细胞液浓度增加，不易结冰冻坏植物）；③充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。特征：中央大液泡为植物成熟细胞特有，中央大液泡的形成标志植物细胞成熟。
3、中心体：分布：动物和某些低等植物细胞（如藻类）；形态：由两个互相垂直排列的中心粒（许多管状物组成）及周围物质组成；作用：与细胞的有丝分裂有关，形成纺锤体。
【详解】A、叶绿体中的类囊体膜可以堆叠成一个个基粒，以此来扩大膜面积，增加光合作用的面积，A正确；
B、液泡中的色素不能吸收光能，与植物呈现的颜色有关，B正确；
C、溶酶体内的酶多为水解酶，存在于细胞内，只有当被水解的物质（或病原体）进入溶酶体内时，溶酶体内的酶类才行使其分解作用。一旦溶酶体膜破损，水解酶逸出，将导致细胞自溶，C正确；
D、奶牛成熟红细胞无细胞核和任何细胞器，也不能发生分裂，D错误。
故选D。
3．B
【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】A、图示生物膜是光反应进行的场所，故为叶绿体类囊体薄膜，A正确；
B、分析图示可知，反应①产生的O2释放到了类囊体腔中，所以扩散进入线粒体至少要依次经过类囊体膜、叶绿体内外膜、线粒体内外膜，共5层生物膜，B错误；
C、由图示可知，在ATP合成酶的作用下，H+顺浓度梯度转运出类囊体并将分子势能转化为化学能，储存在ATP中，C正确；
D、PSII和PSI中含有光合色素，可吸收光能，由图可知，PSII中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2、H+和电子（e-），产生的电子传递给PSI用于将NADP和H+结合形成NADPH，因此其还能将光能转化为电能，D正确。
故选B。
4．D
【分析】1、分析题图：I为胡萝卜素，Ⅱ为叶黄素，Ⅲ为叶绿素a、Ⅳ为叶绿素b，色素带的宽窄与色素含量相关，条带越宽表明含量越高。
2、和正常光照相比，强光照条件下，叶绿素a含量降低，胡萝卜素和叶黄素含量增加，推测类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照。
【详解】A、由于光合色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快，所以四种光合色素在层析液中溶解度大小是I＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，A正确；
B、色素III、V主要吸收红光和蓝紫光，色素III、V在红光区吸收的光能可用于光反应阶段中ATP的合成，B正确；
C、分析题图，强光照下，叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，故该植物叶绿素／类胡萝卜素含量比值减小，C正确；
D、为防止层析液挥发，分离色素时需将带滤液线的滤纸条放置在密闭装置中，D错误。
故选D。
5．B
【分析】叶绿体色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素包括叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色），类胡萝卜素包括胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
【详解】A、植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例是会发生变化的，如叶片衰老后，叶绿素的含量降低，A错误；
B、光合色素的作用是吸收可见光，将光能转化为化学能，用于有机物的合成，B正确；
C、层析液中溶解度最大的光合色素是胡萝卜素，C错误；
D、叶绿素呈绿色是因为它吸收绿光最少，大量的绿光被反射，D错误。
故选B。
6．C
【分析】流动镶嵌模型内容：① 磷脂双分子层构成膜的基本支架；②蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的覆盖在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。③构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，导致膜具有流动性。在细胞膜的外表面有糖蛋白，由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。细胞膜和其它生物膜都具有选择透过性。
【详解】A、①是磷脂双分子层，②是蛋白质，③是多糖，细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，不包括多糖，A错误；
B、需要转运蛋白的跨膜运输方式包括协助扩散和主动运输，协助扩散不需要消耗能量，B错误；
C、物质④是细胞骨架，分泌蛋白的分泌过程与细胞骨架有关，细胞骨架破坏后分泌蛋白分泌速度会降低，C正确；
D、类囊体是光反应的场所，不能合成糖类，D错误。
故选C。
7．C
【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】A、NaHCO3溶液可以为黑藻的光合作用提供CO2，常作为光合作用的原料，A正确；
B、降低聚光灯的瓦数可降低光强度，导致黑藻光合作用释放氧气速率变慢，B正确；
C、选用不同颜色玻璃纸分别罩住聚光灯，可探究光质对光合作用的影响，C错误；
D、由于黑藻将溶液中的CO2转化为有机物引起pH值变大，可用精密试纸检测溶液pH值来估测光合速率变化，D正确。
故选C。
8．C
【分析】根据色素在滤纸上扩散的距离，可以判断：甲是叶绿袁b,乙是叶绿素，丙是叶黄素，丁是胡萝卜素。叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂刊中，丙酮（酒精）等，所以可以用丙酮提取叶绿体中的色素。碳酸钙的作用是防止色素被破坏，石英砂的作用是使研密更充分，各种光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度最大的，最先在纸上层析，扩散的距离最远，溶解度最小，最后在滤纸上层析，扩散的距离最近。
【详解】A、加入碳酸钙防止色素被破坏，滤纸对色素具有吸附作用，若用其过滤，会导致收集到的滤液色素含量少，使实验效果不明显或失败，A错误；
B、韭黄缺少的色素3、4为叶绿素a和叶绿素b,为图二中的乙和甲，不是丙丁，B错误；
C、溶解度高的色素距离滤液细线远，所以溶解度最小的为4和甲，C正确；
D、分离色素时，层析液不能接触滤液细线，画滤液细线时需要等上一次划线干了以后再划线，不能连续划，D错误。
故选C。
9．A
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；
②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢；
③各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏；
④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，A错误；
B、据题意“秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致”，秋季温度降低，即低温叶绿素容易被破坏，B正确；
C、如果花青素溶于有机溶剂则滤纸条上会有花青素，所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素，花青素不溶于无水乙醇，所以无法提取到花青素，C正确；
D、提取叶绿素的原理是叶绿素易溶于有机溶剂无水乙醇，D正确。
故选A。
10．A
【分析】无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生在细胞质基质中。
【详解】A、蓝细菌是自养生物，能进行光合作用，图中①是光合作用过程，图中①表示的生理过程可在蓝细菌中进行，A正确；
B、图中②表示有氧呼吸的过程，在细胞内进行的场所包括细胞质基质和线粒体，B错误；
C、图中③表示产生乳酸的无氧呼吸，可发生在玉米的胚中，④表示的细胞呼吸方式是产生酒精的无氧呼吸，可产生在玉米的根中，故两者可以同时出现在同一生物个体中，C错误；
D、用澄清石灰水检测可检测二氧化碳的产生，图中③表示的细胞呼吸的产物有乳酸而无二氧化碳，D错误。
故选A。
11．B
【分析】由图可知，B点和C点时光合速率等于呼吸速率，AB段呼吸速率大于光合速率，BC段光合速率大于呼吸速率，据此分析作答。
【详解】A、C点的光合速率=呼吸速率，此时不是光饱和点，A错误；
B、据图可知，B点之前密闭装置内氧气的含量降低，证明此前植物的呼吸速率＞光合速率，B点干重最低；B-C段密闭容器中氧气含量增加，证明该时间内呼吸速率＜光合速率，植物干重一直在积累，C点时干重最多，B正确；
C、B点之前植物的呼吸速率＞光合速率，B点之后植物的光合速率＞呼吸速率，则B点时植物的光合速率=呼吸速率，即植物也进行光合作用，C错误；
D、据图可知，A点O2含量高于D点，说明AD阶段呼吸作用强于光合作用，因此CO2增加，则装置内CO2的相对含量A时刻低于D时刻，D错误。
故选B。
12．B
【分析】生物界与非生物界的统一性与差异性：
统一性：构成生物体的元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物所特有的。
差异性：组成生物体的元素在生物体体内和无机自然界中的含量相差很大。
【详解】A、构成细胞的元素在含量上与无机环境差异很大，其原因与组成细胞的化合物种类有关，而造成这种差异的直接原因是细胞膜的选择透过性，A正确；
B、表中Mg元素属于组成细胞的大量元素，B错误；
C、由于P元素参与光合作用中ATP和NADPH等物质的合成，因此，生长期的植物会由于缺乏P导致糖类代谢障碍而长得矮小，根系发育差及叶片颜色异常，C正确；
D、植物体O元素含量高，主要与细胞中含量最多的水有关，因为水的组成元素是H和O，D正确。
故选B。
13．AB
【分析】图是ATP与ADP的相互转化过程，①为ADP与Pi合成ATP所需的能量，②为ATP水解产生ADP和Pi释放的能量。
【详解】A、合成ATP的过程中所需能量①既可来自光合作用（如植物），也可来自细胞呼吸产生的能量，A正确；
B、ATP的水解时分子末端的磷酸键断裂，②通过基团（－PO32－）转移提供能量，B正确；
C、ATP分子中含有两个高能磷酸键和一个普通磷酸键，C错误；
D、ATP和ADP在细胞中含量不高，但二者转化迅速以满足生命活动的需求，D错误。
故选AB。
14．ABC
【分析】据图分析光照强度为0时，植物只进行呼吸作用，草莓 CO2释放量为1mg m-2 h-1，葡萄 CO2释放量为2mg m-2 h-1，图中看出葡萄的呼吸作用强度高。
【详解】A、二氧化碳的吸收量可以代表净光合速率，则由图可知，M点葡萄的净光合速率为8mg m-2 h-1，A正确；
B、图表是在25℃条件下测定的，此时是光合作用的最适温度，将温度提高到30℃，光合速率下降，呼吸速率上升，P为葡萄光合速率等于呼吸速率时所需的光照强度，由于呼吸速率上升则P点右移，B正确；
C、草莓 CO2释放量为1，当 CO2吸收量超过1时，CO2吸收量才会超过CO2释放量，因此平均光照强度在Xklx以上才能使该植物一昼夜的CO2吸收量超过CO2释放量，C正确；
D、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。光照强度为Yklx时葡萄和草莓净光合速率相等，但两者呼吸速率不相等，光合作用合成有机物的量不相等，D错误。
故选ABC。
15．ABC
【分析】分析图形：图中随着光照强度的增加，两种温度下的二氧化碳吸收量都表现为先增加后维持稳定，其中与纵坐标的交点说明25℃下的呼吸速率较高，A、B两点对应的光照强度分别表示15℃下的光补偿点和光饱和点。
【详解】A、A点表示光合速率=呼吸速率，若适当降低大棚中的CO2浓度，光合速率降低，若要光合速率=呼吸速率，A点应右移，增大光合速率，A错误；
B、B点对应的光照强度为15℃条件下的光饱和点，B错误；
C、当光照强度小于2klx时，25℃的净光合速率小于15℃时，所以15℃更有助于提高作物的产量，C错误；
D、当光照强度小于1klx时，由于光照较弱，光合速率较低，所以此时该蔬菜真正光合速率的限制因素主要是光照强度，D正确。
故选ABC。
16．AD
【分析】CO2浓度是影响光合作用速率因素之一，且主要是影响光合作用的暗反应过程，因为它会首先参与CO2的固定过程，进而影响C3的还原过程，从而使合成的有机物含量受到影响。
【详解】AB、CO2直接参与暗反应中的CO2的固定过程，因此，如果突然停止供应CO2，则C5消耗量减少，积累的C5则增多，而C3生成量则减少，C3含量降低，A正确，B错误；
CD、突然停止光照，则光反应产生的ATP和[H]减少，C5的生成减少，C3的消耗减少，因此C3含量增加，C5含量减少，C错误，D正确。
故选AD。
17．(1) 胞吐 AMP-PCP阻止eATP与受体结合，使eATP不能发挥信息调节作用
(2) 用等量的去离子水处理菜豆的叶片 eATP能促进气孔的开放，增大胞间CO2浓度，叶肉细胞吸收更多的CO2参与暗反应，从而提高植物的光合速率
(3) 核糖体 eATP通过促进ROS的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成有机物。
【详解】（1）题中信息显示，植物细胞能将胞内的ATP通过膜泡运输释放到胞外，显然植物细胞是通过胞吐方式释放ATP的。eATP调节作用的发挥需要与相应的受体发生特异性结合，但却不改变细胞外的eATP浓度，而AMP-PCP作为一种eATP抑制剂，能有效抑制eATP对细胞的调节作用，却不改变细胞外的eATP浓度，说明该抑制剂发挥作用是通过减少eATP的受体，或减弱eATP的受体的活性实现的，也可能是与eATP竞争受体结合，进而抑制了eATP与受体的结合，使eATP不能发挥信息调节作用。
（2）该实验中实验组的处理方法是用去离子水配制了适宜浓度eATP的溶液，并用其处理菜豆的叶片，根据实验设计的单一变量原则和等量原则可知，对照组的处理方式为用等量的去离子水处理菜豆的叶片，并在相同的条件下培养。实验结果显示，eATP能提高菜豆叶片的净光合速率，同时胞间二氧化碳浓度和气孔导度均上升，据此可推测eATP提高菜豆叶片的净光合速率是通过提高气孔导度，增加了胞间二氧化碳浓度，进而加快了暗反应过程对二氧化碳的吸收和利用，从而提高了植物的光合速率。
（3）活性氧（ROS）能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，一般而言，酶的化学本质绝大多数是蛋白质，蛋白质是在细胞质基质中的核糖体上合成的，因此，该酶是在细胞中的核糖体上合成的。题（2）实验表明eATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率，而活性氧（ROS）也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，活性氧（ROS）的合成需要NADPH氧化酶的催化，当NADPH氧化酶缺失，则活性氧（ROS）无法合成，植物叶肉细胞气孔的开放无法增加，科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。综合分析可知：eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧（ROS）的合成，进而促进植物叶肉细胞气孔的开放，提升了叶肉细胞的气孔导度，进而实现了对光合速率的提高。
18．(1) 提供CO2且维持密闭环境中CO2浓度的稳定 大于
(2) 大豆植株在饱和二氧化碳条件下的真光合速率均高于大气二氧化碳浓度下的真光合速率 提高大棚内二氧化碳的浓度，如增施有机肥、使用二氧化碳气肥等
(3) 减少 当环境温度大于30℃，对于光合作用酶来说酶活性下降，而对于呼吸作用酶来说酶活性上升，因此此时真光合速率下降，而呼吸速率上升，因此此时的净光合速率处于下降状态，因此，可能会导致大豆植株的不能正常生长。
【分析】影响光合作用的环境因素：
（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强，当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强，当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）图1装置中CO2缓冲液的作用是提供CO2且维持密闭环境中CO2浓度的稳定，即密闭容器中气压的改变不是由于二氧化碳引起的，因此，若测量尺中红色液滴向右移动，则说明大豆幼苗释放氧气到容器中，引起了气压的改变，即此时大豆幼苗光合作用速率大于细胞呼吸速率。
（2）图2结果显示，大豆植株在饱和二氧化碳条件下的真光合速率均高于大气二氧化碳浓度下的真光合速率，据此可推测，自然条件下，大气中CO2浓度不能达到CO2饱和点，即自然条件下植物处于二氧化碳饥饿状态。根据这一现象，为了提高大棚种植大豆的产量，可适当提高大棚内二氧化碳的浓度，如增施有机肥、使用二氧化碳气肥等。
（3）图2中，在大气CO2浓度下，若环境温度保持在35℃，此时大豆的真光合速率等于大气条件下的呼吸速率，即净光合速率为0，则14小时光照下植物光合作用产生的有机物小于24小时呼吸作用消耗的有机物，植物体干重将减少，当环境温度大于30℃，对于光合作用酶来说酶活性下降，而对于呼吸作用酶来说酶活性上升，因此此时真光合速率下降，而呼吸速率上升，因此此时的净光合速率处于下降状态，因此，可能会导致大豆植株的不能正常生长。
19．(1)高温下多酚氧化酶失去活性，抑制了褐变过程
(2) 23.5 单位时间单位叶面积氧气释放量
(3) 叶绿体基质 C5和酶 突变体 突变体的气孔导度大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与普通莲藕相近，说明突变体的光合速率较高，能较快地消耗CO2
(4) 类囊体薄膜 不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，在滤纸条上扩散速度越快 ③④
【分析】影响光合作用的环境因素包括：光照强度、二氧化碳浓度、温度等；影响光合作用的内因包括：色素的含量，酶的数量等。
据图分析：图1中，光照强度大于a时，突变体莲藕的净光合速率大于普通莲藕。图2中突变体莲藕的气孔导度大于普通莲藕，但胞间二氧化碳浓度两者相当，说明突变体莲藕利用二氧化碳的能力高于普通莲藕。
【详解】（1）莲藕褐变是多酚氧化酶作用引起的，酶在高温下失活，可以减轻褐变程度。
（2）据图1分析，在2000μmol m-2 s-1的光强下，突变体莲藕的实际光合速率为2+19=21，普通莲藕的实际光合速率为2+15=17，突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕高21-17=4，所以突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕高4÷17≈23.5%。
净光合速率指标还有单位时间单位叶面积氧气释放量。
（3）暗反应过程中与二氧化碳结合的C5化合物以及反应所需要的酶均在叶绿体基质中，故二氧化碳被利用的场所是叶绿体基质；
据图2分析，突变体的气孔导度大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与普通莲藕相近，说明突变体的光合速率较高，能较快地消耗CO2，所以突变体莲藕在单位时间内固定的CO2多。
（4）光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，在滤纸条上扩散速度越快；
在光合色素的分离实验中，在层析液中溶解度大的色素扩散速度快，①～④表示的色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，由于突变体莲藕叶绿素含量仅为普通莲藕的56%，所以突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是③④。
20．(1) 是否干旱、是否施加5-ALA 1组、3组和4组
(2) 系列浓度 干旱 5-ALA抗旱的原因
(3) 减少 提高
【分析】分析图1：本实验的目的是探究5-ALA能否增强植物抵御干旱的能力，自变量为是否干旱和是否施加5-ALA，因变量为气孔导度和光合速率。其中1组为对照组，2、3、4组为实验组。
【详解】（1）图1中，自变量为是否干旱和是否施加5-ALA，因变量为气孔导度和光合速率。其中1组为对照组，2、3、4组为实验组，对比1、3组，说明干旱使光合速率和气孔导度减小，对比1、3、4组，说明5-ALA能缓解干旱胁迫，从而使光合速率小幅度增加，但并不能使小麦光合速率恢复正常。
（2）在做预实验时，应设置合理的5-ALA浓度梯度，以确定适宜的5-ALA浓度。PEG可吸收细胞中的水分，可用来模拟干旱环境造成的干旱胁迫。通过测定psbA基因的相对表达量和净光合速率，可分析出5-ALA在抗旱时对psbA基因的调控作用，从而得出psbA基因抗旱的原因。
（3）由图2、3分析，丙组为喷施PEG，丁组为喷施PEG+5-ALA溶液，外施5-ALA提高了psbA基因的表达量，加快了受损D1蛋白的周转，而D1蛋白是光系统Ⅱ反应中心的重要蛋白，故处理后可减少光系统Ⅱ结构和功能的破坏，从而提高小麦幼苗的净光合速率。
21．(1) 甘薯品种和光照强度 相同处理时黑暗
(2) 弱光下甘薯叶片光反应产生NADPH和ATP的速率下降，导致暗反应速率减慢，CO2是暗反应的原料，故CO2吸收速率下降 增大
(3) 烟薯25号 与龙薯9号相比，烟薯25号在弱光下的最大净光合速率高、而光补偿点低，更适合在树下的弱光环境中种植
(4)分别取等量的自然光下和弱光下生长的甘薯叶片，提取并用纸层析法分离叶片中的色素，观察并比较两组的叶绿素的色素带宽度
【分析】根据题干中对甘薯的处理情况可知，该实验的自变量为光照强度，因变量为最大净光合速率和光补偿点。
（真正）总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
【详解】（1）由题干对甘薯的处理情况可知，该实验的自变量为甘薯品种和光照强度，因变量为最大净光合速率和光补偿点；由于总光合速率=净光合速率+呼吸速率，若要测甘薯植株的总光合速率，还需测相同处理时黑暗条件下甘薯的呼吸速率，可用单位时间内O2吸收量或CO2释放量作为呼吸速率的指标。
（2）由表格可知，弱光下甘薯叶片CO2吸收速率下降。由于弱光下甘薯叶片光反应产生NADPH和ATP的速率下降，NADPH和ATP又参与暗反应中C3的还原，因此导致暗反应速率减慢，CO2是暗反应的原料，故CO2吸收速率下降；将龙薯9号从自然光照转入弱光光照（光照强度减弱），NADPH和ATP的生成速率减慢，短时间内C5与CO2固定生成C3的速率基本不变，而C3的还原速率减慢，故C3增加、C5减少，即短时间内叶绿体内C3与C5的比值将增大。
（3）由表格可知，与龙薯9号相比，烟薯25号在弱光下的最大净光合速率高、而光补偿点低，因此烟薯25号更适合在树下的弱光环境中种植。
（4）某同学推测，弱光条件下甘薯叶片可能通过增加叶绿素含量来适应环境。可通过实验验证：分别取等量的自然光下和弱光下生长的甘薯叶片，提取并用纸层析法分离叶片中的色素，观察并比较两组的叶绿素的色素带宽度。若弱光下甘薯的叶绿素色素带（蓝绿色和黄绿色）比自然光下的宽，则该同学的推测正确。

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