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2026人教版高中生物学必修1
专题强化练2　光合作用原理在新情境下的应用
1.(2024河北部分名校期末联考)研究人员提取了菠菜叶绿体的类囊体并放入pH=4的缓冲液中,置于黑暗条件一段时间后使H+在类囊体内外渗透平衡。再将类囊体转移到pH=8的缓冲液中并加入ADP和Pi,可检测到ATP生成,而对照组未检测到ATP生成,实验过程如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.该实验模拟的是希尔反应
B.加入缓冲液的目的是维持酶的活性稳定
C.光反应产生ATP所需的能量可源于H+浓度梯度
D.对照组缺乏光照导致类囊体不能产生ATP
2.(创新题·新情境)(2025吉林长春阶段检测)光系统Ⅱ的功能之一是利用从光中吸收的能量将水光解,并将其释放的电子传递给质体醌。三氮苯作用于光系统Ⅱ中的质体醌,阻断电子传递。用不同质量分数的三氮苯分别处理甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液,并置于光照且无CO2的密闭透明容器中进行实验,其他条件适宜,结果如图。下列叙述不正确的是(　　)
A.该实验的自变量是植物的品种和不同质量分数的三氮苯
B.与品种甲相比,品种乙光系统Ⅱ中的质体醌对三氮苯更敏感
C.随着三氮苯质量分数的增加,品种甲中水的光解速率逐渐减小
D.据实验可推测水的光解与糖的合成不是同一个化学反应
3.(2025安徽省五校联考)当光照过强,植物吸收的光能超过光合作用所能利用的量时,引起光能转化效率下降的现象称为光抑制。光抑制主要发生在PSⅡ,PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物,能将水分解为O2和H+并释放电子。电子积累过多会产生活性氧使PSⅡ变性失活,使光合速率下降。研究人员为研究铁氰化钾(MSDS,一种电子受体)对微藻光抑制现象的作用,进行了相关实验,结果如下图。下列说法错误的是(　　)
A.PSⅡ的形成离不开核糖体的参与
B.光照强度在I1~I2,对照组光合放氧速率不再上升与光能转化效率下降有关
C.在经光照强度I3处理的微藻中加入MSDS后,光合放氧速率无法完全恢复
D.上述实验结果说明MSDS可能通过释放电子降低PSⅡ受损来减轻微藻的光抑制
4.(2025山西吕梁期中)藜科植物异子蓬能在绿色组织的单个细胞中完成整个C4光合作用,颠覆了C4植物的光合作用只能依靠两种细胞共同作用的观点。异子蓬光合细胞与大气接触的叶表面附近几乎没有叶绿体,维管束附近有叶绿体密集区,其光合作用过程如下图所示。据图分析错误的是(　　)
A.叶绿体固定的CO2来自苹果酸的分解和自身呼吸作用
B.丙酮酸转化成PEP过程消耗的ATP来自叶绿体
C.该植物光合细胞的线粒体中存在NADH和NADPH两种辅酶
D.叶绿体总是紧靠线粒体分布,有利于获得较高浓度CO2
5.(2025山东济南期中)我国科研人员在实验室中首次实现了从CO2到淀粉的非自然全合成。研究团队利用人工光电催化将高浓度CO2在高密度氢能作用下还原成一碳化合物(C1),再将一碳化合物聚合成三碳化合物(C3),进而聚合成六碳化合物(C6),进一步合成直链和支链淀粉(Cn)。下列说法正确的是(　　)
A.可用放射性同位素18O研究淀粉合成过程中,CO2中氧的转移途径
B.光合作用与淀粉合成新途径中,C3的来源和去路均相同
C.光合作用与淀粉合成新途径中,能量转换方式和还原剂作用对象均存在差异
D.直链淀粉和支链淀粉的区别在于组成它们的单体的排列顺序不同
6.(2025重庆模拟)阳生植物受到周围环境其他植物遮阴时会出现图1所示遮阴反应,该反应与环境光照中红光(R)和远红光(FR,植物不吸收)的比值变化有关。科学家模拟遮阴环境,研究了番茄植株的遮阴反应,结果如图2、图3所示。下列相关说法正确的是(　　)
　
A.环境光照中R/FR的值增大,番茄遮阴反应更强
B.遮阴反应会降低番茄遮阴时的光合作用强度
C.刚进入遮阴环境时,叶绿体中NADPH含量增加
D.遮阴处理的番茄株高生长加快,产量降低
7.(创新题·新考法)Rubisco酶广泛地存在于植物、蓝细菌等进行光合作用的细胞中,它有两种作用:在CO2浓度高时催化CO2的固定,在O2浓度高时催化光呼吸(在光照下吸收O2,释放CO2的反应)。蓝细菌利用羧酶体包裹Rubisco酶,可以富集CO2以提高光合作用效率,如下图。下列相关叙述错误的是(　　)
A.光合片层上的叶绿素和类胡萝卜素吸收光能,以分解水和合成ATP
B.图中C是蓝细菌光反应产生的NADPH,参与C3的还原
C.羧酶体阻止O2进入而允许HC进入,可降低光呼吸的速率
D.在菠菜的叶肉细胞中,Rubisco酶主要存在于叶绿体的基质中
8.(2025湖南岳阳开学考试)在光合作用的研究中,植物光合产物产生的部位称为“源”,光合产物消耗和储存的部位称为“库”,某实验小组以油茶为实验材料,探究了不同的库源比对植物光合作用的影响,实验处理如图所示,实验结果如表所示(单位略)。已知叶绿体中淀粉的堆积会破坏类囊体膜的结构,保卫细胞(控制气孔开闭)中淀粉的积累会降低气孔的开放程度。下列叙述不正确的是(　　)
项目 甲组 乙组 丙组
光合速率 9.57 8.26 8.05
叶绿素相对含量 79.5 71.3 62.5
A.光合色素主要吸收红光和蓝紫光
B.根据实验结果可知,当库源比减小时,叶绿素的相对含量升高,光合速率增大
C.适当减“源”防止保卫细胞中淀粉积累,使气孔的开放程度增大,促进CO2的吸收
D.蔗糖是光合作用产物由“源”向“库”运输的重要形式
9.(2025重庆西南大学附中月考)强光条件下,绿色植物细胞内光合色素吸收过多光能会造成光系统损伤,植物会通过一系列生理变化来减少这种伤害。科研人员对某绿色植物光暗转换中的适应机制开展相关研究。
(1)科研人员测定绿色植物在环境由暗到亮过程中,CO2吸收速率的变化,结果如图1。
①结果显示,未开始光照时,检测到CO2吸收速率低于0,这是由于植物细胞进行　　　　释放CO2。光照0.5 min后,CO2吸收速率才迅速升高,说明此时光合作用　　　反应过程才被激活。
②绿色植物光合作用过程中的能量转化为　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)科研人员进一步检测了上述时间段中光反应相对速率和热能散失比例(叶绿体中以热能形式散失的能量占光反应捕获光能的比例),结果如图2。
结合图1及光合作用过程推测,光照0~0.5 min,图2光反应相对速率逐渐下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)请从物质与能量、结构与功能的角度分析,光照0~2 min,图2中热能散失比例变化对该绿色植物的生物学意义　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
1.C 2.B 3.D 4.B 5.C 6.D 7.A 8.B
1.C　希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气,像这样,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,而题述实验探究的是光反应产生ATP的原理,模拟的不是希尔反应,A错误。加入缓冲液的目的是维持pH的稳定,B错误。
实验组和对照组都没有光照,但实验组能产生ATP,对照组类囊体不能产生ATP是因为缺乏类囊体内外的H+浓度梯度,D错误。
2.B　据题图可知,该实验的自变量包括不同质量分数的三氮苯(横坐标)以及植物的品种(品种甲、乙),A正确。
糖的合成与CO2有关,题述实验是将甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液置于无CO2环境下进行的,没有糖的合成,但水的光解依然能够进行,根据该实验可推测水的光解与糖的合成不是同一个化学反应,D正确。
3.D　PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物(题干信息),蛋白质的合成场所是核糖体,A正确;由题图可知,光照强度从I1到I2的过程中,对照组微藻的光合放氧速率不变,即光合作用利用光能不变,但光照强度增加,则光能转化效率下降,B正确;已知电子积累过多会产生活性氧使PSⅡ变性失活(题干信息),对照组在I3光照强度下,微藻细胞中PSⅡ的活性已经受到影响,加入MSDS后能减轻微藻的光抑制,但不能完全恢复,光合放氧速率仍然较低,C正确;光照过强时,电子积累过多会使PSⅡ变性失活,MSDS能够减轻光抑制,原因是MSDS(电子受体)能接收电子从而降低PSⅡ受损,D错误。
4.B　从题图中可以看出,线粒体中苹果酸分解产生的CO2可进入叶绿体进行卡尔文循环,除此之外,线粒体呼吸作用产生的CO2也可被叶绿体固定,叶绿体紧靠线粒体分布有利于获得较高浓度CO2,A、D正确。丙酮酸转化成PEP过程消耗的ATP来自线粒体和细胞质基质,B错误。
5.C　可用放射性同位素14C研究淀粉合成过程中,CO2中碳的转移途径,18O无放射性,A错误。
光合作用合成淀粉 新途径合成淀粉
C3的来源和去路 来源:CO2的固定; 去路:C3的还原(生成糖类) 来源:C1聚合; 去路:聚合成C6,进而生成淀粉
能量转换方式 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 涉及光能、电能、化学能等多级能量转换
还原剂作用对象 C3 CO2
由以上分析可知,B错误,C正确。直链淀粉和支链淀粉的区别在于它们的空间结构不同,它们的单体均为葡萄糖,D错误。
6.D　
题图解读　图1:遮阴时,植株茎伸长速度加快、株高和节间距增加、叶柄伸长。
　　图2、图3:与正常光照组比较,遮阴组相对叶绿素含量低,节间距大。
与正常组相比,遮阴组叶绿素含量降低,已知叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,不吸收远红光,增大环境光照中R/FR的值会使番茄遮阴反应减弱,A错误。遮阴环境下,植物出现遮阴反应,节间距增加,有利于下层植物叶片捕获更多的光能,提高遮阴时的光合作用强度,B错误。刚进入遮阴环境时,光照强度减弱,光反应速率减慢,ATP和NADPH减少,C错误。遮阴处理的番茄株高生长加快,用于茎生长的有机物增多,导致产量降低,D正确。
7.A　蓝细菌光合片层上的叶绿素和藻蓝素吸收光能,主要用于水的光解和ATP的合成,A错误;图中C是蓝细菌光反应产生的NADPH,作为还原剂,同时储存部分能量,在暗反应中参与C3的还原,B正确;Rubisco酶在O2浓度高时催化光呼吸,羧酶体阻止O2进入而允许HC进入(增大CO2浓度),可降低光呼吸的速率,C正确;Rubisco酶催化CO2的固定(暗反应过程),因此菠菜(高等植物)叶肉细胞中Rubisco酶主要存在于叶绿体基质中,D正确。
8.B　由题干信息可知,“源”:植物光合产物产生的部位,如叶片;“库”:光合产物消耗和储存的部位,如果实。据此结合实验结果进行分析:
关键信息 选项分析
题干信息:叶绿体中淀粉的堆积会破坏类囊体膜的结构 库源比减小→叶肉细胞淀粉输出阻碍,淀粉在叶绿体中积累→类囊体膜(分布有叶绿素)的结构被破坏→光合速率减小,B错误
题图信息:果实数量不变,叶片数量增多→库源比减小→光合速率、叶绿素相对含量均下降
题干信息:保卫细胞(控制气孔开闭)中淀粉的积累会降低气孔的开放程度 适当减“源”→促进叶片中淀粉输出→防止保卫细胞内淀粉积累→气孔的开放程度增大→细胞可吸收更多的CO2供光合作用的暗反应利用,C正确
题图信息:果实数量不变,适当减“源”(减少叶片数量)→库源比增大→叶片光合速率增大
蔗糖具有很高的水溶性,且蔗糖分子具有很高的稳定性,蔗糖是光合作用产物由“源”向“库”运输的重要形式,D正确。
9.答案　(1)①细胞呼吸　暗　②光能→NADPH和ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能　(2)暗反应未被激活,光反应产生的NADPH和ATP积累导致光反应被抑制　(3)光照0~0.5 min,暗反应未被激活,热能散失比例逐渐增加,可保护光合色素、相关蛋白和叶绿体结构等免受(光)损伤;光照0.5~2 min,暗反应被激活,热能散失比例减少,吸收的光能可有效转化为化学能
解析　(1)①未开始光照时,植物细胞不进行光合作用,但进行呼吸作用释放CO2,因此检测到CO2吸收速率低于0。植物进行光合作用暗反应过程需要消耗CO2,光照0.5 min后CO2吸收速率升高,说明此时暗反应过程才被激活。(2)据图1可知,光照0.5 min后暗反应被激活,光反应可为暗反应提供ATP和NADPH。图2中光照0~0.5 min光反应速率降低,是由于该时间段内暗反应未被激活,光反应产生的NADPH和ATP积累,导致光反应被抑制。(3)已知强光条件下,绿色植物细胞内光合色素吸收过多光能会造成光系统损伤,植物会通过一系列生理变化来减少这种伤害(题干信息),结合图1、图2,从物质与能量、结构与功能的角度分析:
光照0~0.5 min 暗反应未被激活,热能散失比例逐渐增加,可保护光合色素、相关蛋白和叶绿体结构等免受(光)损伤
光照0.5~2 min 暗反应被激活,热能散失比例减少,吸收的光能可有效转化为化学能
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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