人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用一课一练

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1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(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。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)×
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
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。故选C。
3．(2021·德州高一检测)在光合作用中，不需要酶参与的过程是( )
A．CO2的固定 B．叶绿素吸收光能
C．三碳化合物的还原 D．ATP的形成
解析：选B 色素分子吸收光能的过程中不需要酶的催化。故选B。
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
解析：选B 光合作用暗反应过程包括CO2的固定(CO2＋C5eq \(――→,\s\up7(酶))2C3)和C3的还原[2C3eq \(―――――→,\s\up11(NADPH、ATP),\s\d4(酶))(CH2O)＋C5]，需要NADPH 作为还原剂和酶的催化，并消耗能量(ATP)。故选B。
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
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。故选B。
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( )
(CH2O)＋O2eq \(,\s\up11(①),\s\d4(②))CO2＋H2O＋能量
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
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.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
解析：选D 题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。故选D。
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
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。故选A。
9．(2021·东营高一月考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合色素
解析：选A 乙醇酸是光合作用暗反应的产物，暗反应的场所是叶绿体基质，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；在该反应体系中能进行光合作用的整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于自身的呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合色素，D错误。
10．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。
解析：(1)由题图分析可知，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＋H2Oeq \(――→,\s\up11(光能),\s\d4(叶绿体))(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＋H2Oeq \(――→,\s\up11(光能),\s\d4(叶绿体))(CH2O)＋O2 (5)温度
无机盐 CO2
[迁移·应用·发展]
11．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
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。故选D。
12．(多选)下图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测合理的是( )
A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加
B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快
C．b→c，光合速率等于呼吸速率
D．b→c，可能是光反应限制了光合速率
解析：选ABD a→b，随叶肉细胞间隙CO2浓度的升高，CO2的固定加快，C3生成增多，C3的还原加快，则消耗ATP的速率增加，A正确；a→b，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，B正确；b→c，叶肉细胞间隙CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示已达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，C错误；b→c，C5的相对含量基本不变，可能是光反应产生的NADPH和ATP的数量限制了光合速率，D正确。
13．(2020·山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是____________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是__________________________。
人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
解析：(1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解H2O生成H＋和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2执行相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5)，乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量＝光合作用合成糖类的量－细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。
答案：(1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少