第三講 能量之源光與光合作用課時(shí)作業(yè)單獨(dú)成冊(cè)一、選擇題1歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)，經(jīng)過許多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所、條件、原料和產(chǎn)物，在下面幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述不正確的是()A普利斯特利的實(shí)驗(yàn)證明了植物可以更新空氣B薩克斯的實(shí)驗(yàn)也可證明光是光合作用的必要條件C恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H2O而不是CO2解析：普利斯特利的實(shí)驗(yàn)證明了植物可以更新空氣，A正確；薩克斯的實(shí)驗(yàn)的單一變量為是否光照，曝光的一半葉片為對(duì)照組，遮光的一半葉片是實(shí)驗(yàn)組，也可證明光是光合作用的必要條件，B正確；恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，產(chǎn)物有氧氣，并未定量分析，C錯(cuò)誤；魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H2O而不是CO2，D正確。答案：C2能源問題是當(dāng)前社會(huì)面臨的最為緊迫的問題之一，而氫氣則是最潔凈的高效能源之一，H2可由2個(gè)H生成，光合作用的光反應(yīng)可產(chǎn)生H，目前部分生物學(xué)家正致力于從光合作用中得到用于合成H2的H的研究，并取得了一定的進(jìn)展。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A水光解產(chǎn)生的H被NADP接受，生成了NADPHB在葉綠體中ATP和NADPH的轉(zhuǎn)移途徑是從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)C根據(jù)光合作用釋放的氧氣量，可以計(jì)算出光合作用有機(jī)物的積累量D停止光照，暗反應(yīng)很快會(huì)停止，停止供應(yīng)CO2，則光反應(yīng)不受影響解析：選項(xiàng)A正確，ATP和NADPH是光反應(yīng)的產(chǎn)物；選項(xiàng)B正確，ATP和NADPH形成于類囊體薄膜，然后轉(zhuǎn)移至葉綠體基質(zhì)參與暗反應(yīng)；選項(xiàng)C正確，光合作用每釋放6 mol氧氣，會(huì)積累1 mol葡萄糖，因此可根據(jù)光合作用釋放氧氣的量計(jì)算光合作用有機(jī)物的積累量；選項(xiàng)D不正確，停止供應(yīng)CO2，暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH積累，進(jìn)而光反應(yīng)受到抑制。答案：D3.如圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是()ACO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能BCO2可直接被H還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類C被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5D光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)升高解析：CO2的固定實(shí)質(zhì)是CO2與C5結(jié)合生成C3，該過程在酶的催化作用下完成，不需要消耗ATP，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2不可直接被H還原，而是C3被H還原，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5，維持C5含量的相對(duì)穩(wěn)定，故C項(xiàng)正確；光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)減弱，光反應(yīng)形成的H和ATP減少，這樣C3被還原生成的(CH2O)和C5減少，而在短時(shí)間內(nèi)，之前已經(jīng)生成的C5仍然會(huì)與CO2合成C3(速率不變)，故C5含量會(huì)減少，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C4給予從葉綠體分離出的類囊體膜光照，發(fā)現(xiàn)能使草酸鐵的Fe3還原為Fe2，并有氧氣釋放。此實(shí)驗(yàn)證明()A光合作用在類囊體上進(jìn)行B光合作用的產(chǎn)物O2來自H2O，而不是CO2C類囊體吸收光能后，產(chǎn)生O2和還原性物質(zhì)D類囊體上的光反應(yīng)能產(chǎn)生O2，而暗反應(yīng)使Fe3被還原解析：由題干可知，類囊體吸收光能后，可以產(chǎn)生O2和具有還原性的物質(zhì)，故選C。答案：C5實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)將葉綠體從葉肉細(xì)胞中分離出來，破壞其外膜，仍然可以在光下利用二氧化碳生產(chǎn)有機(jī)物、放出氧氣。以下分析正確的是()A光合作用所需的酶和色素主要位于葉綠體內(nèi)膜和基質(zhì)中B葉綠體內(nèi)膜具有選擇透過性，外膜是全透的，起保護(hù)作用C光合作用必須在葉綠體中才能進(jìn)行D葉綠素被破壞則不能進(jìn)行光合作用解析：與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中，色素僅分布在類囊體薄膜上，A錯(cuò)誤；葉綠體內(nèi)膜和外膜都具有選擇透過性，B錯(cuò)誤；藍(lán)藻沒有葉綠體，也能進(jìn)行光合作用，C錯(cuò)誤；葉綠素在光反應(yīng)中吸收和轉(zhuǎn)化光能，葉綠素被破壞，則不能進(jìn)行光合作用，D正確。答案：D6取某植物生長(zhǎng)旺盛的綠葉，用打孔器打出許多葉圓片，再用氣泵抽出葉圓片中的氣體直至葉圓片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，給予一定的光照，記錄每個(gè)燒杯中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間。下列說法錯(cuò)誤的是()A本實(shí)驗(yàn)是研究CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響B(tài)葉片必須先在暗處放置幾小時(shí)，消耗葉片中的淀粉C葉肉細(xì)胞產(chǎn)生的O2從葉綠體擴(kuò)散到線粒體和細(xì)胞外D一定范圍內(nèi)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，可以縮短葉圓片上浮的平均時(shí)間解析：該實(shí)驗(yàn)的自變量是不同濃度的NaHCO3溶液，可以為光合作用提供CO2，所以該實(shí)驗(yàn)是研究CO2濃度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系，A正確；該實(shí)驗(yàn)的因變量是光合作用產(chǎn)生的氧氣量，并不是淀粉的含量，所以實(shí)驗(yàn)前不需要消耗掉葉片中的淀粉，B錯(cuò)誤；葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的氧氣首先提供給發(fā)生有氧呼吸的線粒體，再擴(kuò)散到細(xì)胞外，C正確；一定范圍內(nèi)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，則光合作用產(chǎn)生的氧氣增多，可以縮短葉圓片上浮的平均時(shí)間，D正確。答案：B7進(jìn)行正常光合作用的葉片，如果葉綠體中H的含量相對(duì)穩(wěn)定，在a點(diǎn)時(shí)突然降低CO2的供應(yīng)量，能表示葉綠體中H含量變化的曲線是()解析：在a點(diǎn)突然降低CO2的供應(yīng)量時(shí)，由C5與之結(jié)合生成的C3含量減少，從而消耗H和ATP的量也減少，使H含量短時(shí)間內(nèi)增加，最后趨于穩(wěn)定。答案：B8.如圖表示某種植物的葉肉細(xì)胞中的甲、乙兩種細(xì)胞器及在這兩種細(xì)胞器中所進(jìn)行的生理活動(dòng)之間的關(guān)系。下列說法正確的是()A甲產(chǎn)生的ATP可以被乙利用，乙產(chǎn)生的ATP也可以被甲利用B該葉肉細(xì)胞光合速率大于呼吸速率C乙產(chǎn)生的CO2被甲利用至少要經(jīng)過8層磷脂雙分子層D改變光照強(qiáng)度一定會(huì)改變甲細(xì)胞器中生理活動(dòng)的強(qiáng)度解析：由圖可知，甲、乙兩種細(xì)胞器分別為葉綠體和線粒體。葉綠體產(chǎn)生的ATP只能在暗反應(yīng)中被利用，線粒體產(chǎn)生的ATP不能被葉綠體利用，A錯(cuò)誤；圖中線粒體產(chǎn)生的CO2全部進(jìn)入葉綠體，葉綠體又從外界吸收CO2，說明該葉肉細(xì)胞光合作用速率大于呼吸速率，B正確；線粒體產(chǎn)生的CO2進(jìn)入葉綠體，需要經(jīng)過2層線粒體膜和2層葉綠體膜，共4層磷脂雙分子層，C錯(cuò)誤；若圖中狀態(tài)為達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)的光照強(qiáng)度(光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)所需要的最小光照強(qiáng)度)，此時(shí)增大光照強(qiáng)度，光合作用強(qiáng)度不變，但降低光照強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度降低，所以改變光照強(qiáng)度不一定會(huì)改變甲細(xì)胞器中生理活動(dòng)的強(qiáng)度，D錯(cuò)誤。答案：B9如圖表示某生物膜結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的部分生理過程，下列敘述正確的是()A圖示膜結(jié)構(gòu)為葉綠體內(nèi)膜BA側(cè)為葉綠體基質(zhì)，其中含有少量DNAC甲表示色素，在層析液中溶解度最高的是葉綠素aD圖示過程為光反應(yīng)，該過程不需酶的催化解析：因圖示過程需要光照，故該過程為光反應(yīng)，場(chǎng)所為類囊體薄膜，A項(xiàng)錯(cuò)誤。光反應(yīng)生成的ATP進(jìn)入葉綠體基質(zhì)參與暗反應(yīng)，故A側(cè)為葉綠體基質(zhì)，葉綠體基質(zhì)中含有少量DNA，B項(xiàng)正確。在層析液中溶解度最大的色素是胡蘿卜素，C項(xiàng)錯(cuò)誤。光反應(yīng)過程需要酶的參與，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B10.(2018廣西桂林檢測(cè))用14CO2“飼喂”葉肉細(xì)胞，讓葉肉細(xì)胞在光照條件下進(jìn)行光合作用。一段時(shí)間后，關(guān)閉光源，將葉肉細(xì)胞置于黑暗環(huán)境中，含放射性的三碳化合物濃度的變化情況如圖所示，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A葉肉細(xì)胞利用14CO2的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)BOa段葉肉細(xì)胞中五碳化合物濃度有所下降Cab段含放射性的三碳化合物濃度不變的原因是14CO2消耗殆盡Db點(diǎn)后曲線上升是因?yàn)楹诎禇l件下，葉肉細(xì)胞不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能為暗反應(yīng)提供H和ATP等物質(zhì)解析：葉肉細(xì)胞中利用14CO2的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，A正確；從題圖分析，Oa段含放射性的三碳化合物濃度持續(xù)上升，說明消耗的五碳化合物越來越多，因此五碳化合物的濃度有所下降，B正確；ab段含放射性的三碳化合物濃度不變的原因是三碳化合物生成的量與被還原的量基本相等，C錯(cuò)誤；黑暗條件下葉肉細(xì)胞不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能為暗反應(yīng)提供H和ATP等物質(zhì)，導(dǎo)致含放射性的三碳化合物還原受阻，濃度上升，D正確。答案：C二、非選擇題11圖1表示光合作用部分過程的圖解，圖2表示改變光照后與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細(xì)胞內(nèi)的變化曲線。請(qǐng)根據(jù)圖分析回答：(1)圖1中A表示的物質(zhì)是_，它由_產(chǎn)生，其作用主要是_。(2)圖1中ATP形成所需的能量最終來自于_。若用放射性同位素標(biāo)記14CO2，則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是_。(3)圖2中曲線a表示的化合物是_，在無光照時(shí)，其含量迅速上升的原因是_。(4)曲線b表示的化合物是_，在無光照時(shí)，其含量下降的原因是_。解析：(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是H和ATP，由此可確定A是H，H是由水光解后經(jīng)一系列過程產(chǎn)生的，其作用主要是用于C3的還原。(2)光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存于ATP等化合物中，14CO2的同化途徑為14CO214C3(14CH2O)。(3)、(4)題干中已說明曲線a、b表示C3和C5的含量變化，光照停止后，光反應(yīng)停止，H和ATP下降，C3的還原減弱直至停止，而CO2的固定仍將進(jìn)行，因此C3含量相對(duì)升高，C5含量相對(duì)下降，即a表示C3，b表示C5。答案：(1)H水在光下分解用于C3的還原(2)太陽(yáng)光能(CH2O)(3)C3光照停止，光反應(yīng)停止，CO2與C5結(jié)合形成C3而C3的還原減弱直至停止(4)C5光照停止，光反應(yīng)停止，C5與CO2結(jié)合形成C3而C3的還原減弱，C5的生成減少12生物興趣小組在夏季某晴朗的一天對(duì)一密閉蔬菜大棚中的某種氣體的含量進(jìn)行了24小時(shí)的檢測(cè)，結(jié)果如圖1。圖2是表示葉肉細(xì)胞內(nèi)兩種細(xì)胞器間的氣體關(guān)系的圖解。請(qǐng)回答下列問題：(1)圖1中所測(cè)氣體為_。該大棚內(nèi)的蔬菜經(jīng)過一晝夜后是否積累有機(jī)物？_(填“是”或“否”)。(2)與它們各自的前一階段相比，EC段和DB段葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3含量的變化趨勢(shì)分別是_、_。(3)對(duì)應(yīng)圖1中的B點(diǎn)時(shí)，圖2中應(yīng)該進(jìn)行的氣體轉(zhuǎn)移途徑有_，而對(duì)應(yīng)圖1中的DB段，圖2中應(yīng)該進(jìn)行的氣體轉(zhuǎn)移途徑有_(以上均用圖中字母表示)。(4)如圖2所示，在氧氣不足條件下，線粒體內(nèi)丙酮酸氧化分解的速率將會(huì)_。適宜光照條件下，光反應(yīng)產(chǎn)生的并能夠?yàn)榘捣磻?yīng)所利用的能源物質(zhì)是_，該植物細(xì)胞把暗反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成丙酮酸的場(chǎng)所是_。(5)大棚蔬菜一天中有機(jī)物積累量最大是在圖1中的_點(diǎn)(用圖中字母表示)，若要進(jìn)一步提高大棚蔬菜的產(chǎn)量，可采取的措施是夜間_。解析：(1)57 h，剛開始可能沒有光照，后來光照較弱，蔬菜剛開始可能只進(jìn)行有氧呼吸，后來有氧呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，該時(shí)間段圖中氣體濃度減小，說明該氣體為氧氣。圖1顯示，F(xiàn)點(diǎn)的氧氣濃度大于A點(diǎn)的氧氣濃度，說明經(jīng)過一晝夜后大棚內(nèi)氧氣濃度增加，因此，植物體內(nèi)有有機(jī)物的積累。(2)在E點(diǎn)之前就開始進(jìn)行光合作用，E點(diǎn)之前大棚內(nèi)氧氣濃度低、二氧化碳濃度高，二氧化碳與C5反應(yīng)生成C3，故C3的含量較高，從E點(diǎn)到C點(diǎn)，氧氣濃度逐漸上升，則二氧化碳濃度逐漸下降，故C3的含量下降；CD段由于氣溫高，氣孔關(guān)閉，葉肉細(xì)胞中二氧化碳濃度低，則此時(shí)C3的含量也較低，從D點(diǎn)到B點(diǎn)氣孔逐漸開放，葉肉細(xì)胞中二氧化碳濃度升高，則C3的含量也增加。(3)圖1中B點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，圖2中應(yīng)該進(jìn)行的氣體交換途徑有c和d。圖1中DB段表示光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，圖2中進(jìn)行的氣體交換途徑有acde。(4)在氧氣不足時(shí)，H與氧氣反應(yīng)生成水的速度減慢，則H會(huì)積累，從而造成線粒體內(nèi)丙酮酸分解形成H的速度減慢。光反應(yīng)中產(chǎn)生的ATP和H(NADPH)在暗反應(yīng)中被利用，ATP主要為暗反應(yīng)提供能量。暗反應(yīng)的產(chǎn)物為葡萄糖，葡萄糖轉(zhuǎn)變成丙酮酸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(5)圖1中從E點(diǎn)到B點(diǎn)光合作用強(qiáng)度都大于呼吸作用強(qiáng)度，這段時(shí)間內(nèi)植物體內(nèi)的有機(jī)物一直在積累，B點(diǎn)之后光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度，因此，一天之內(nèi)在B點(diǎn)時(shí)植物體內(nèi)積累的有機(jī)物量最多。在夜間適當(dāng)降低溫度，能夠減少呼吸作用消耗有機(jī)物的量，有利于提高大棚蔬菜的產(chǎn)量。答案：(1)氧氣是(2)減少增加(3)cdacde(4)減慢ATP(或ATP和NADPH)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(5)B適當(dāng)降低溫度13某科研小組開展不同濃度的乙酸二乙氨基乙醇酯(DA6)對(duì)離體葉綠體的光合作用影響的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。請(qǐng)據(jù)表回答下列問題：葉綠素含量(mg/g)ATP合成酶活性(mol/mgmin)Rubisco酶活性(mol/mgmin)葉綠體的氧氣釋放速率(mol/m2s)0 mg/L的DA61.6181.9914.310 mg/L的DA61.9242.4519.520 mg/L的DA62.4322.3019.640 mg/L的DA61.2141.6711.2注：ATP合成酶和Rubisco酶分布在葉綠體中，其中Rubisco酶是催化CO2固定的關(guān)鍵酶。(1) ATP合成酶活性大小影響光合作用的_階段，葉綠體中ATP的移動(dòng)方向是_，Rubisco酶發(fā)揮作用的場(chǎng)所是_。(2)當(dāng)DA6濃度由10 mg/L增大到20 mg/L后，葉綠素的含量_(填“增加”或“減少”)，有機(jī)物的合成速率_。(3)40 mg/L的DA6對(duì)葉綠體光合作用速率起_(填“促進(jìn)”或“抑制”)作用，你的推斷理由是_。解析：(1)光反應(yīng)階段合成ATP，ATP合成酶的活性大小影響光反應(yīng)階段，ATP從類囊體薄膜(ATP的合成場(chǎng)所)移動(dòng)到葉綠體基質(zhì)(消耗ATP的場(chǎng)所)，Rubisco酶在二氧化碳的固定場(chǎng)所葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用。(2)從表格可知，DA6濃度由10 mg/L增大到20 mg/L時(shí)葉綠素含量增加，葉綠體的氧氣釋放速率(即有機(jī)物合成速率)基本不變。(3)由表格知，40 mg/L的DA6條件下離體葉綠體的葉綠素含量、ATP酶活性均比對(duì)照組低，導(dǎo)致光反應(yīng)速率下降；Rubisco酶活性比對(duì)照組低，導(dǎo)致暗反應(yīng)速率下降，故40 mg/L的DA6對(duì)葉綠體光合速率起抑制作用。答案：(1)光反應(yīng)從基粒(或類囊體薄膜)到葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)(2)增加基本不變(3)抑制此濃度下離體葉綠體的葉綠素含量、ATP酶活性均比對(duì)照組低，導(dǎo)致光反應(yīng)速率下降；Rubisco酶活性比對(duì)照組低，導(dǎo)致暗反應(yīng)速率下降14圖甲中的曲線表示某植物在恒溫35 時(shí)CO2的吸收或釋放量與光照強(qiáng)度的關(guān)系；圖乙是某同學(xué)“探究光照強(qiáng)度對(duì)水藻光合速率的影響”的實(shí)驗(yàn)裝置圖(燈亮度可調(diào))；圖丙曲線是將圖乙中的試管密閉后，調(diào)節(jié)燈亮度的過程中，水面上方CO2相對(duì)含量的變化。試回答：(1)圖甲曲線中，當(dāng)光照強(qiáng)度為X點(diǎn)時(shí)，根尖細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器為_。(2)已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為30 和35 ，在其他條件不變的情況下，將溫度調(diào)節(jié)到30 ，甲曲線中a點(diǎn)將向_方移動(dòng)，光補(bǔ)償點(diǎn)將向_方移動(dòng)。(3)圖乙裝置中隔在燈與試管之間“盛水玻璃柱”的作用是_。(4)假設(shè)圖乙試管水中的CO2濃度始終不變，圖丙中D點(diǎn)時(shí)，圖乙的燈處于_(填“開啟”或“關(guān)閉”)狀態(tài)，判斷依據(jù)是_，圖丙中從A到E這段時(shí)間內(nèi)水藻體內(nèi)有機(jī)物含量會(huì)_(填“增多”“減少”或“不變”)。解析：(1)光照強(qiáng)度為X點(diǎn)時(shí)，根尖細(xì)胞不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，因此能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體。(2)根據(jù)題干可知，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)到30 ，呼吸作用的酶活性減弱，光合作用的酶活性增強(qiáng)，因此甲曲線中a點(diǎn)將向上移動(dòng)，b點(diǎn)將向左移動(dòng)。(3)圖甲裝置中在燈與試管之間放了盛水玻璃柱，目的是吸收燈光照射的熱量，排除光照引起的溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。(4)圖丙中的D點(diǎn)時(shí)二氧化碳濃度達(dá)到平衡，此時(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，因此圖乙的燈處于開啟狀態(tài)；圖丙中從A到E這段時(shí)間內(nèi)，二氧化碳相對(duì)含量減少，被植物吸收用于光合作用合成有機(jī)物，因此水藻體內(nèi)有機(jī)物含量會(huì)增加。答案：(1)線粒體(2)上左(3)吸收燈光的熱量，避免光照對(duì)試管內(nèi)水溫的影響(4)開啟D點(diǎn)時(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度增多