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5.4 光合作用与能量转化——2024-2025学年高一生物学人教版（2019）必修一同步训练
一、单选题
1．如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是( )
A.CO2→叶绿素→ADP B.CO2→C5→C3
C.CO2→C3→糖类 D.CO2→C5→C3→糖类
2．光合作用过程中碳原子转变的途径是( )
A.CO2→糖类→三碳化合物 B.CO2→三碳化合物→糖类
C.CO2→糖类→五碳化合物 D.CO2→五碳化合物→糖类
3．下列关于叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A.叶绿体中的色素有3种
B.叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上
C.色素提取的原理是色素能够溶解在有机溶剂中
D.叶绿体中的不同色素在层析液中溶解度不同
4．下图为光合作用过程示意图，a、b为物质，Ⅰ、Ⅱ表示过程。下列相关叙述，错误的是( )
A.a是NADPH B.b为CO2固定提供能量
C.Ⅱ过程发生的场所是叶绿体基质 D.Ⅰ过程将光能转化为活跃的化学能
5．植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。下列相关叙述正确的是( )
A.若给植株提供H218O,一段时间后能在体内检测出C18O2
B.若给植株提供H218O2,一段时间后周围空气中会检测出放射性18O2
C.光合作用过程中产生的NADPH未储存活跃的化学能
D.CO2的产生和CO2的消耗都是在生物膜上进行
6．苔藓植物能适应并在弱光环境下生存。为研究苔藓植物的光合作用适应机制，某同学提取苔藓植物、菠菜叶的光合色素进行研究。下列相关分析正确的是( )
A.新鲜苔藓植物晒干后，根据质量按比例加入无水乙醇并充分研磨
B.研磨苔藓、菠菜叶时加入适量的SiO2,以防止光合色素被酸破坏
C.观察发现，随层析液在滤纸条上扩散速度最快的色素呈橙黄色
D.通过比较两种材料纸层析后色素带的数量来分析苔藓植物的光合作用特性
7．某科研人员为了研究石油醚、苯、丙酮在分离色素中的各自功能，分别用标准层析液（石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1）、石油醚、苯、丙酮等4种液体来分离菠菜叶中的叶绿体色素。分离时间为140秒，实验结果如图所示。下列分析有误的是( )
A.标准层析液组为对照组，其他三组为实验组
B.层析液中石油醚的功能是分离菠菜叶中的胡萝卜素
C.层析液中丙酮的功能是分离菠菜叶中的叶黄素
D.层析液中苯的功能是分离菠菜叶中的叶绿素a和叶绿素b
8．如图所示为甘蔗某一叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法正确的是( )
A.过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B.过程②发生在叶绿体基质中，过程④释放的能量可用于叶肉细胞的主动运输
C.过程①产生CO2，过程②消耗CO2，过程③既产生CO2、也消耗CO2
D.若过程①②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重就会增加
9．对菠菜叶中提取的色素进行纸层析，下图表示四种光合色素在滤纸上分离的情况，则主要吸收红光和蓝紫光的两种色素是( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丁 D.丙、丁
10．一学生在玻璃温室里进行植物栽培实验，为此，他对室内空气中的CO2含量进行24小时的检测，下列曲线（纵轴为CO2量，横轴为时间）中最有可能代表测定结果的是( )
A. B.
C. D.
11．某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是( )
A.色素带缺失第1条 B.色素带缺失第2条
C.色素带缺失第3条 D.色素带缺失第4条
12．卡尔文等人研究了CO2转化为糖的途径：用放射性14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪14C的去向，最后推断出C原子转移途径是( )
A.CO2→三碳化合物→糖类 B.CO2→NADPH→三碳化合物
C.CO2→五碳化合物→糖类 D.CO2→五碳化合物→三碳化合物
13．图甲、图乙分别是植物某个叶肉细胞中两种膜结构以及发生的部分生化反应。下列相关叙述中不正确的是( )
A.图甲表示叶绿体内膜，图乙表示线粒体内膜
B.在图甲、图乙膜上都发生了能量转换的过程
C.图甲、图乙除产生上述物质外，还均可产生ATP
D.图甲、图乙膜结构都属于生物膜系统
14．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙述中正确的是( )
A.叶绿体普遍分布在植物细胞中
B.叶绿素在高等植物体内有两种,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色
C.同线粒体一样,叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D.叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫光进行光合作用
15．将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如图所示(注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析,下列叙述正确的是( )
A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
二、多选题
16．如图为“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料、用具及步骤。下列相关叙述正确的是( )
A.图中步骤③画滤液细线时要快速重复画多次
B.图中步骤④加盖的目的是防止层析液挥发
C.若步骤①中物质A能提取色素，则该物质可为无水乙醇
D.若步骤①中物质B可使研磨充分，则该物质为二氧化硅
17．龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙为同一批龙血树分别在不同温度、光照强度下相关指标的变化曲线（其余条件均相同）（单位：mmol。cm-2.h-1下列说法错误的是( )
A.据图甲分析，温度为30℃和40℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等
B.图甲40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长
C.补充适量的矿质元素可能导致图乙中D点左移
D.若图乙是30℃下测得的结果，则图甲A点对应的光照强度为4klx
三、读图填空题
18．下图是光照条件下，叶肉细胞发生光合作用的生理过程：①、②为生理过程，a、b为物质名称，请回答：
（1）图中的①表示____阶段，发生的场所是____。
（2）图中的②表示____阶段，发生的场所是____。
（3）图中的a是____，b是____。
（4）光合作用最终使光能转换为____，贮存在生成的糖类等____（填“无机物”或“有机物”）中。
19．下图是某植物体内进行的某种生理活动，据图回答下列问题：
（1）该生理活动的名称是________________。
（2）该生理活动是在叶肉细胞内被称为________的细胞器中进行的。
（3）图中字母A、B、C各自所代表的物质的名称是A________，B________，C________。
（4）需要消耗物质A和B的生理过程③的名称是________________。
（5）图中编号①所表示的生理过程是________。
（6）此生理过程中，A移动的方向是___________________（用文字和箭头表示）。
（7）色素吸收的________能，在这一生理活动过程的____________阶段部分被转移到______________中，转变为活跃的化学能，再经过这一生理过程的________阶段，转变为________的化学能。
（1）叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分代谢途径如图所示。
①酶R小亚基在_____中的核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的_____中与酶R大亚基组装成有功能的酶。
②进行光合作用时，酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在_____（填场所）上完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3，C3还需被_____还原，被还原的C3一部分进一步合成糖类，另一部分合成X，X为_____。在叶绿体中，糖类主要以淀粉形式储存。光合作用旺盛时，若植物合成的糖类以可溶性糖形式储存在叶绿体中，则可能导致叶绿体_____。
（2）科研人员以甜瓜为对象，研究温度和CO2浓度对甜瓜净光合速率（即光合作用合成有机物的速率减去呼吸作用消耗有机物的速率）的影响，结果如图。
①据图分析，甜瓜净光合速率并不与环境温度始终正相关，得出此结论的依据是_____。
②一般而言，光合作用酶的最适温度比呼吸作用酶低。结合图中信息分析26℃、CO2浓度为1.2~1.6mL/L时，净光合速率显著上升的原因是_____。
参考答案
1．答案：C
解析：二氧化碳参与光合作用的暗反应过程，根据暗反应中二氧化碳的固定过程可知二氧化碳中的碳原子首先转移到三碳化合物中，然后暗反应进行的是三碳化合物的固定，所以碳原子又转移到有机物中，即碳原子的转移途径为CO2→C3→糖类，ABD错误，C正确。故选C。
2．答案：B
解析：二氧化碳参与光合作用的暗反应过程,根据暗反应中二氧化碳的固定过程可知二氧化碳中的碳原子首先转移到三碳化合物中,然后暗反应进行的是三碳化合物的固定,所以碳原子又转移到有机物中,即碳原子的转移途径为:二氧化碳→三碳化合物→糖类。
3．答案：A
解析：A、叶绿体中的色素有4种,包含叶黄素、类胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b,A错误;B、叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上,B正确;C、叶绿体色素提取色素原理是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,C正确;D、叶绿体中的不同色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢,D正确。故选A。
4．答案：B
解析：A、a是光反应产生的NADPH，A正确；B、b是光反应产生的ATP，参与C3的还原，B错误；C、II过程是暗反应，发生的场所是叶绿体基质，C正确；D、I过程是光反应，该过程将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，D正确。故选B。
5．答案：A
解析：AB、给植物提供H218O，其参与有氧呼吸第二阶段，水中的氧可以转变为二氧化碳中的氧，所以一段时间后周围环境中检测出Cl8O2,A错误，B正确;C、光合作用产生的NADPH和呼吸作用产生的NADH都储存了活跃的化学能，C错误;D、CO2的产生在线粒休基质，和CO2的消耗在叶绿休基质，都不在生物膜上进行，D错误。
6．答案：C
解析：A、提取光合色素时，应用新鲜植物，A错误;B、研磨苔藓、菠菜叶时，加入适量的CaCO3可防止光合色素被酸破坏。加入少量SiO2可使研磨更充分，B错误;C、不同的光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大在滤纸条上扩散的速度越快，胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，且呈橙黄色，C正确;D、通过比较两种材料纸层析后色素带的数量只能确定色素的种类，无法分析苔藓植物的光合作用特性，D错误。故选C。
7．答案：C
解析：A、根据实验目的可知，标准层析液组为对照组，其他三组为实验组，A正确；B、石油醚分离出的橙黄色的胡萝卜素，而其他色素还分布在起始线附近，可见其他色素在石油醚中的溶解度很低，石油醚难以将其分离，B正确；C、与对照组相比，丙酮不能将菠菜叶中的4种色素较好的分离出来，3条色素带混在一起，离起始线较远而且起始线处几乎没有任何色素，这些现象可以得出菠菜叶中的4种色素在丙酮中溶解度都很大，而且相差很小，即丙酮的功能是溶解滤纸条上滤液细线中的4种色素，C错误；D、与对照组相比，苯分离出的3条色素带从上向下依次是类胡萝卜素（叶黄素和胡萝卜素），叶绿素a和叶绿素b，D正确。故选C。
8．答案：B
解析：A、依题意并结合图示分析可知：过程①为光反应，叶绿体中的四种色素，其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，叶黄素和类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；B、过程②为暗反应，只发生在叶绿体基质，过程④为在呼吸作用中产生的ATP水解，释放的能量用于生物体各项生命活动的过程，包括用于叶肉细胞的主动运输，B正确；C、①过程是光合作用光反应不产生CO2，②是暗反应消耗CO2，③是呼吸作用产生CO2、不消耗CO2，C错误；D、甘蔗干重增加与否是由植物体的光合作用与细胞呼吸共同决定的，某一个细胞光合作用大于细胞呼吸，甘蔗的干重不一定增加，D错误。
9．答案：A
解析：分析题图，扩散距离越大，说明其扩散的速度越快，所以丁为胡萝卜素，丙为叶黄素，乙是叶绿素a，甲是叶绿素b。叶绿体a和叶绿体b主要吸收蓝紫光和红光，所以主要吸收红光和蓝紫光的两种色素是甲、乙，A正确。故选A。
10．答案：A
解析：ABCD、在0点到6点这一时间段，因为没有光照，所以植物只进行呼吸作用，消耗O2，产生CO2，使玻璃温室中的CO2浓度逐渐升高；6点太阳升起，植物进行呼吸作用的同时开始进行光合作用，而且随着光照的逐渐增强，光合作用的强度大于呼吸作用，消耗了更多的CO2，使玻璃温室中的CO2浓度逐渐降低；18点光照逐渐减弱趋近于0，植物的光合作用停止，而呼吸作用一直进行，所以玻璃温室中的CO2浓度又逐渐升高。因此，最有可能代表测定结果的是A，A正确，B、C、D错误。故选A。
11．答案：B
解析：根据色素层析结果“从上而下分别是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)”，可知从上至下第2条色素带是叶黄素，因为题干中水稻为叶黄素缺失突变体，即不能合成叶黄素,故对其叶片进行色素层析条带分析(从上至下),与正常叶片相比，色素带缺失第2条，B正确，ACD错误。故选B。
12．答案：A
解析：在光合作用的暗反应阶段，CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和【H】的作用下还原生成糖类等有机物，故用放射性14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，C原子转移途径是CO2→三碳化合物→糖类，所以A正确，BCD错误。
故选：A。
13．答案：A
14．答案：B
解析：不是所有的植物细胞都有叶绿体,一般地讲,叶绿体分布在绿色植物的绿色部分,主要存在于叶肉细胞中。叶绿体中的色素分为两大类,即叶绿素和类胡萝卜素,其中,叶绿素又包括蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b;类胡萝卜素包括橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素。叶绿体的内膜光滑,其内部的基粒和类囊体一方面扩大了膜面积,供色素和酶分布,另一方面极大地扩展了受光面积;而线粒体的内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,并非不吸收其他颜色的光,只不过吸收量较少。
15．答案：D
解析：与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均受到了影响，A错误；与单作相比，间作时大豆的光合作用的光饱和点减小，B错误；在较弱光照强度下，间作可提高大豆的光合速率，C错误。
16．答案：BCD
解析：图中步骤③画滤液细线时，待滤液干后再重复画一到两次，A错误。
17．答案：BD
解析：A、图甲中，CO2吸收速率表示净光合作用速率，CO2产生速率表示呼吸作用速率，叶绿体消耗的CO2量是指总光合作用量，根据总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率，可知温度为30℃时，叶绿体消耗CO2的速率-=8+2=10(mmol·cm-2.h-l);温度为40℃时，叶绿体消耗CO2的速率-5+5=10(mmol·cm-2.h-l)，A正确;B、由图甲可知，40℃条件下，龙血树净光合速率和呼吸速率相等，若白天和黑夜时间相等，则有机物不会积累，植物不能生长，B错误;C、补充适量的无机盐可能使龙血树的光合作用速率增加，则光补偿点会降低，即D点左移，C正确;D、30℃下图乙中，呼吸速率为2，光饱和点4klx时，总光合作用为10，当光照强度大于4klx，总光合作用仍为10，而图甲30℃下，A点对应CO2吸收速率表示净光合作用速率为8，CO2产生速率表示呼吸作用速率为2，总光合速率为10，则图甲A点对应的光照强度为等于或大于4klx，D错误。故选BD。
18．答案：（1）光反应；类囊体薄膜
（2）暗反应；叶绿体基质
（3）O2；CO2
（4）化学能；有机物
解析：（1）图中①表示光反应阶段，发生场所在叶绿体类囊体薄膜上，其上有光反应需要的色素及相关酶类。
（2）图中②表示暗反应阶段，发生场所在叶绿体基质中，该部位有暗反应所需的多种酶类。
（3）图中a表示O2，通过水的光解生成，b表示CO2，参与三碳化合物的固定。
（4）光合作用的能量转换形式为：光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能，再转化为有机物中稳定的化学能。
19．答案：（1）光合作用
（2）叶绿体
（3）ATP；NADPH；（CH2O）
（4）C3的还原
（5）水的光解
（6）类囊体薄膜→叶绿体基质
（7）光；光反应；ATP和NADPH；暗反应；有机物中稳定
解析：（1）图中生理过程中需要使用光源和二氧化碳，因此该植物体内进行的生理过程是光合作用。
（2）光合作用是在叶肉细胞的叶绿体中进行。
（3）根据光合作用的过程，A是ATP，B是NADPH，C是（CH2O）。
（4）③过程消耗了ATP和NADPH，将C3转化成了C5，因此是C3的还原。
（5）图中编号①所表示的生理过程使水分解产生氧气，并且该过程需要氧，因此①所示的生理过程是水的光解。
（6）A是ATP，在类囊体薄膜上发生的光反应过程中合成后，主要在叶绿体基质的暗反应过程中被消耗，因此移动方向是从类囊体薄膜→叶绿体基质。
（7）在光合作用中，光反应中色素吸收了光能，光能在这个阶段中，转化为不稳定的化学能储存在ATP和NADPH中，然后再暗反应阶段，再转变为糖类等有机物中的化学能。
20、
（1）
①细胞质;基质;②类囊体薄膜;[H](或NADPH);五碳化合物(C5);吸水涨破
（2）
①温度为36℃时的净光合速率低于温度为12℃、26℃和30℃时的净光合速率;②光合作用酶的最适温度比呼吸作用酶低,因此26℃时光合作用酶活性高于呼吸作用酶;CO2浓度为1.2~1.6mL/L时,CO2浓度增高,暗反应速率增大,光合作用合成有机物的速率增大;同时,CO2浓度高抑制呼吸作用,呼吸速率下降,所以26℃、CO2浓度为1.2~1.6mL/L时,净光合速率显著上升

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