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第12周 光合作用与能量转化
1.某研究组获得了小麦的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下),与正常叶片相比,实验结果是(　　)
A.光吸收差异不显著,色素带缺第2条 B.光吸收差异显著,色素带缺第2条
C.光吸收差异显著,色素带缺第3条 D.光吸收差异不显著,色素带缺第3条
2.下列关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是(　　)
A.叶绿体中的色素能够溶解在无水乙醇中 B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是叶绿素合成受阻引起的
3.如图表示植物光合作用的某阶段,下列相关叙述正确的是(　　)
A.此阶段均需要消耗能量,场所是叶绿体的类囊体 B.该反应为暗反应阶段,无光条件有利于该反应的进行
C.进入叶绿体的CO2能被NADPH直接还原 D.NADPH既是还原剂,也能为该反应提供能量
4.下列有关叙述正确的是(　　)
A.植物细胞中叶绿体色素直接参与暗反应 B.在光照下给植物提供O后会产生18O2
C.光合作用所需的ATP主要由线粒体提供 D.叶片黄化后叶绿体对红光的吸收增加
5.下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中,正确的是(　　)
A.线粒体不能为叶绿体提供CO2 B.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶,都能合成ATP
C.无光条件下,线粒体和叶绿体都产生ATP D.适宜光照下,叶绿体和线粒体合成ATP的过程都需要O2
6.下列有关化能合成作用的叙述,正确的是(　　)
①不利用光能　②利用环境中物质氧化释放的能量　③在叶绿素作用下　④将H2O和CO2合成有机物　⑤属异养型
A.①②④ B.①②③ C.①④⑤ D.②④⑤
7.在其他条件适宜的情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照,并在黑暗中立即开始连续取样分析,在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是(　　)
A.C3和C5都迅速减少 B.C3和C5都迅速增加 C.C3迅速增加,C5迅速减少 D.C3迅速减少,C5迅速增加
8.在封闭的温室内栽种农作物,下列不能提高作物产量的措施是(　　)
A.降低室内CO2浓度 B.保持合理的昼夜温差 C.增加光照强度 D.适当延长光照时间
9.图甲中试管Ⅰ与试管Ⅱ敞口培养相同数量的小球藻,研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响,试管Ⅰ的结果如图乙曲线所示。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
A.Q点的O2释放量为零,是因为此点光合作用强度为零
B.P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气,适当降低温度,P点将下降
C.在图乙上绘制试管Ⅱ的曲线,Q点应右移
D.降低CO2浓度时,在图乙上绘制试管Ⅰ的曲线,R点应右移
10.根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是　　　　　　(答出3点)。
(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是 　。
11.梅雨季节,普通水稻遭遇低光环境的胁迫会严重减产,但超级稻所受影响小。为此,科研人员进行如下研究。
(1)水稻叶肉细胞的叶绿体从太阳光中　　　　能量,在将　　　　　转变为糖与氧气的过程中,这些能量转换并储存为糖分子中的化学能。
(2)科研人员测定不同光强处理30 d后水稻的相关指标,并利用　　
　　　　　观察超级稻叶绿体的亚显微结构,结果如下表。据表分析,超级稻适应低光强胁迫的变化包括　 　。
品种 光强 叶绿素含量/(g·m-2) 基粒数/个 基粒厚度/μm 基粒片层数/层
超级稻 100% 0.43 20 0.25 10
25% 0.60 12 0.50 20
(3)R酶位于叶绿体　　　　,催化暗反应中CO2的固定,是影响暗反应速率的限速酶。R酶的活性可用羧化效率相对值与R酶含量之比表示。不同光强下,R酶活性的测定结果如图,与全光照条件时相比,25%的低光强胁迫条件下,超级稻R酶活性　　　　。
(4)请结合光合作用过程,阐释超级稻适应低光强胁迫的机制



　。
1.A解析:叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。叶黄素缺失突变体叶片不能合成叶黄素,叶黄素主要吸收蓝紫光,进行红光照射光吸收测定,则光吸收差异不显著,而色素带缺叶黄素这个条带,自上而下位于第2条,故实验结果是光吸收差异不显著,色素带缺第2条。
2.C解析:一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,红外光和紫外光都不是可见光,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用。
3.D解析:暗反应过程发生的场所是叶绿体基质,CO2的还原不需要消耗能量;图示为暗反应过程,该过程不需要光照,有光无光都能进行;进入叶绿体的CO2首先要被固定形成三碳化合物,三碳化合物再被NADPH还原;NADPH既是还原剂,也能为该反应提供能量。
4.B解析:植物细胞中叶绿体色素直接参与光反应,光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应过程;在光照下给植物提供O后会产生18O2,因为光合作用光反应产生的氧气来自水;光合作用所需的ATP由光反应产生,并提供;叶片黄化,说明叶片缺少叶绿素,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此叶片黄化,叶绿体对红光的吸收减少。
5.B解析:有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中,其产物CO2可扩散到叶绿体基质中参与暗反应;ATP的合成需要ATP合成酶催化,叶绿体和线粒体都能合成ATP,因此都有ATP合成酶;无光条件下,叶绿体的类囊体薄膜上不能进行光反应,没有ATP的产生;在有O2存在的条件下,线粒体中才能发生有氧呼吸的第二、第三阶段,进而产生ATP,叶绿体中的ATP产生于光反应阶段,需要光合色素吸收的光能,不需要O2。
6.A解析:进行化能合成作用的生物无光合色素,不吸收光能,利用的是环境中物质氧化释放的能量,①正确,②正确;进行化能合成作用的生物不含叶绿素等光合色素,利用的是水和二氧化碳等无机物合成有机物,③错误,④正确;能进行该作用的生物属自养型,⑤错误。
7.C解析:在其他条件适宜的情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后,光反应立即停止,NADPH和ATP下降,C3的还原减弱直至停止,而CO2的固定则继续进行,但由于缺少NADPH和ATP,C3不能被还原为C5而积累,使C3迅速增加,C5含量变化则相反,即C5将迅速减少。
8.A解析:降低室内CO2浓度会影响光合作用的暗反应过程,不利于光合作用,不能提高作物产量;白天适当提高温度有利于光合作用,夜晚降温以减少有机物消耗,即保持适宜的昼夜温差,能提高作物产量;适当增加光照强度有利于光合作用光反应的进行,进而提高光合作用强度,有利于提高作物产量;适当延长光照时间可延长光合作用进行的时间,利于有机物的积累,能提高作物产量。
9.C解析:Q点的O2释放量为零,表示此时的净光合速率为0,即光合速率等于呼吸速率,光合作用强度不为零;P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气,释放CO2,适当降低温度,呼吸速率下降,P点将升高;试管Ⅱ中植物生活在缺镁的环境中,合成叶绿素含量降低,吸收光能较少,需要光补偿点增大,因此在图乙上绘制试管Ⅱ的曲线,Q点应右移;降低CO2浓度时,需要较低的光照强度即能达到饱和,因此光饱和点会向左下移动,即R点应左移。
10.解析:(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上,光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成,因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。
(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗,其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
(3)干旱会导致气孔开度减小,CO2吸收减少;由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物,则C4植物能够利用较低浓度的CO2,因此光合作用受影响较小的植物是C4植物,C4植物比C3植物生长得好。
答案:(1)O2、NADPH和ATP
(2)自身呼吸消耗和建造植物体结构
(3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物,C4植物能够利用较低浓度的CO2
11.解析:(1)叶绿体从太阳光中捕获、吸收、利用能量,这些能量在将二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中转换并储存为糖分子中的化
学能。
(2)观察超级稻叶绿体的亚显微结构利用的是电子显微镜。据表分析,超级稻适应低光强胁迫的变化包括叶绿素含量上升、基粒厚度和基粒片层数增多,而基粒数是减少的。
(3)因为R酶催化暗反应中CO2的固定,所以R酶位于叶绿体基质。根据题图可知,与全光照条件时相比,25%的低光强胁迫条件下,超级稻R酶羧化效率相对值与R酶含量之比增大,所以R酶活性增强。
(4)结合光合作用过程,可知超级稻适应低光强胁迫的机制是一方面叶绿素含量上升、基粒厚度和基粒片层数增加,可减缓光反应速率的下降;另一方面R酶活性明显增加,可促进CO2的固定,减缓暗反应速率的下降。
答案:(1)捕获、吸收、利用　二氧化碳和水
(2)电子显微镜　叶绿素含量上升、基粒厚度和基粒片层增多
(3)基质　增强
(4)一方面叶绿素含量上升、基粒厚度和基粒片层数增加,可减缓光反应速率的下降;另一方面R酶活性明显增加,可促进CO2的固定,减缓暗反应速率的下降

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