2020秋高一生物人教版必修1 第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理 课时作业 7页

[基础测试] 知识点一 探索光合作用原理的部分实验 1.1941 年，美国科学家鲁宾和卡门利用某种植物，采用同位素标记法进行了 如下两组实验：第一组：H182 O＋CO2→某种植物→18O2；第二组：H2O＋C18O2→某 种植物→O2。下列有关叙述正确的是( ) A．实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自于水 B．两组实验中只需要一组就可以证明预期的结论 C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气 D．为了排除光照的影响，该实验要在黑暗条件下进行 答案 A 解析 由实验结果可知，植物光合作用释放的氧气全部来自于水，A 正确； 两组实验通过对比才能得出“光合作用释放的氧气全部来自于水，而不是来自于 CO2”这一结论，B 错误；设计该实验的目的是证明光合作用释放的氧气中的氧来 自于水还是来自于 CO2，C 错误；植物在光下才能进行光合作用，所以该实验不能 在黑暗条件下进行，D 错误。 2．下列关于光合作用发现史的叙述错误的是( ) A．19 世纪末，科学界普通认为，在光合作用中，CO2 分子的 C 和 O 被分开， O2 被释放，C 和 H2O 结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 B．希尔反应证明了光合作用中氧气来源于水分子的分解，所以说希尔反应就 是光合作用的光反应 C．美国科学家阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成 ATP，并发现该过程总与 水的光解相伴随 D．卡尔文同位素示踪技术探明了 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳 的途径 答案 B 解析 希尔反应只包括水的光解过程，不包括 ATP 的合成过程，所以希尔反 应不是光反应。 3．希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有 CO2 时，给予叶绿体光照，就 能放出 O2，同时使电子受体还原，希尔反应是 H2O＋氧化态电子受体→还原态电 子受体＋1 2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给 CO2 时，既积累 NADPH 也积累 ATP；进一步实验，撤去光照，供给 CO2，发现 NADPH 和 ATP 被消耗，并产生有机物。下面关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的 是( ) A．光合作用释放的 O2 来自于水而不是 CO2 B．NADPH 和 ATP 的形成发生在叶绿体类囊体膜上 C．希尔反应与 CO2 合成有机物的过程是两个过程 D．光合作用的需光过程为 CO2 合成有机物提供 ATP 和 NADPH 答案 B 解析 由题中的信息(希尔反应式)可以知道，光合作用过程中产生的氧气来自 于参加反应的水，A 正确；从希尔反应和阿尔农发现的叙述，得不到 NADPH 和 ATP 的形成发生在叶绿体类囊体膜上，B 错误；希尔反应和有机物的合成过程可 以分别进行，在光下积累 NADPH 和 ATP，在暗处可以进行有机物的合成，C 正确； 希尔反应只有在光下才能进行，在暗处是不能进行的，在光下积累 NADPH 和 ATP， 在暗处可以进行有机物的合成，NADPH 和 ATP 在合成有机物过程中被消耗，为 反应提供能量和还原剂，D 正确。 知识点二 光合作用的过程 4.下列化合物与植物光合作用的关系，错误的是( ) 选项 化合物 主要生理作用 A ATP 参与 CO2 的固定 B 酶 催化光合作用中的化学反应 C 叶绿素 捕获光能 D H2O 参与 O2 和(CH2O)的形成 答案 A 解析 光反应为暗反应提供的 ATP 只用于 C3 的还原，A 错误；光合作用中的 化学反应需要多种酶的参与，B 正确；光合色素能吸收、传递、转化光能，C 正确； H2O 光解产生 O2 和 H＋，H＋与 NADP＋结合生成 NADPH，NADPH 参与(CH2O)的 形成，D 正确。 5．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有( ) A．水、二氧化碳、ATP B．氧气、水、ATP C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水 答案 C 解析 叶绿体类囊体薄膜是光合作用光反应的场所，光反应过程中的物质变 化有：水的光解，所以要消耗水；ATP 的合成，需要原料 ADP 和 Pi，C 正确。 6．没有在光合作用暗反应中被消耗的物质是( ) A．NADPH 和 ATP B．NADPH 和 CO2 C．五碳化合物和酶 D．三碳化合物 答案 C 解析 在暗反应的三碳化合物还原过程中，需要消耗光反应提供的 NADPH 和 ATP，A 不符合题意；在暗反应的二氧化碳固定的反应中，需要消耗 CO2，B 不 符合题意；五碳化合物在二氧化碳的固定反应中消耗，但是在三碳化合物还原中 又重新形成，并维持量的相对稳定，因此等于不消耗，并且酶作为催化剂在整个 反应过程中不消耗，C 符合题意；三碳化合物在三碳化合物的还原反应中不断被消 耗，D 不符合题意。 7．下列关于光合作用中光反应的叙述，错误的是( ) A．光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行 B．光反应的产物之一氧以氧分子的形式释放 C．光反应产生的 H＋和 NADP＋结合形成 NADPH D．NADPH 作为还原剂参与暗反应，本身不具有能量 答案 D 解析 NADPH 既可以作为还原剂，也可以为暗反应提供能量，D 错误。 8．下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚 线表示，图中 a～g 为物质，①～⑥为反应过程)。下列判断错误的是( ) A．图中 a 物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃 的化学能储存在 c 中 B．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 C．将 b 物质用 18O 标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性 18O D．在 g 物质供应充足时，突然停止光照，C3 的含量将迅速下降 答案 D 解析 图中 a 物质为叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将 光能转换成活跃的化学能储存在 c(ATP)中，A 正确；图中①表示水分的吸收，③ 表示水的光解，B 正确；将 b 物质即 O2 用 18O 标记，通过细胞呼吸和光合作用， 最终在(CH2O)中能检测到放射性 18O，C 正确；在 CO2 供应充足时，突然停止光照， 光反应产生的 ATP 和 NADPH 减少，C3 的消耗量减少，C3 的生成量不变，故短时 间内，C3 的含量将迅速上升，D 错误。 9．下列有关光合作用的叙述，正确的是( ) A．绿色植物所有细胞都能进行光合作用 B．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行 C．光反应为暗反应提供 NADPH 和 ATP D．光合作用暗反应需要酶，光反应不需要酶 答案 C 解析 绿色植物根细胞不能进行光合作用，A 错误；在黑暗条件下一段时间 暗反应可以进行，在光下暗反应也可以进行，B 错误；光反应和暗反应都需要酶的 催化，D 错误。 10．下图表示光合作用过程，其中Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的两个阶段，a、b 表 示相关物质，下列说法错误的是( ) A．阶段Ⅰ表示光反应阶段，阶段Ⅱ表示暗反应阶段 B．物质 a 表示 NADPH，物质 c 表示 NADP＋，其中作为还原剂的为物质 a C．阶段Ⅰ和Ⅱ都需要酶的参与 D．物质 b 为 ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生 答案 D 解析 由图可知：Ⅰ为光反应阶段，Ⅱ为暗反应阶段，A 正确；a 为 NADPH， 将 C3 还原后生成 NADP＋，即 c，B 正确；光合作用过程需要酶的参与，C 正确； 物质 b 为 ADP，在叶绿体基质中产生，D 错误。 [能力提升] 11．(2019·龙岩高一检测)在光合作用中，RuBP 羧化酶能催化 CO2＋C5(即 RuBP)→2C3，下列分析正确的是( ) A．叶肉细胞内 RuBP 羧化酶分布在叶绿体类囊体薄膜上 B．上述反应需要在无光条件下进行 C．单位时间内 C3 生成量的多少可反映 RuBP 羧化酶活性的高低 D．提取的 RuBP 羧化酶应在最适温度条件下保存，以保持其最高活性 答案 C 解析 由题意可知，叶肉细胞内 RuBP 羧化酶是植物体内催化 CO2 固定的酶， 其场所为叶绿体基质，A 错误；CO2 的固定也可以在有光条件下进行，B 错误；酶 活性可用单位时间内生成物的产生量表示，C 正确；最适温度下，RuBP 羧化酶活 性最高，不适宜长期保存，应在低温条件下长期保存，D 错误。 12．在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改 用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质， 组合正确的是( ) A．红光，ATP 下降 B．红光，未被还原的 C3 上升 C．绿光，NADPH 下降 D．绿光，C5 上升 答案 C 解析 植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光，对绿光的利用很少。突然 改用光照强度与白光相同的红光照射后，光反应速率加快，产物 NADPH 和 ATP 上升，进而 C3 的还原过程加快，即 C3 的消耗速率加快，而 C3 生成速率不变，导 致未被还原的 C3 下降，A、B 错误；而改用光照强度与白光相同的绿光照射后， 光反应速率减慢，产物 NADPH 和 ATP 下降，进而 C3 的还原过程减慢，即 C5 的 生成速率减慢，而 C5 的消耗速率不变，导致 C5 下降，C 正确，D 错误。 13．下列表示光合作用图解，请据图回答问题： (1)请填写字母所代表的物质 a．__________ b．__________ c．__________ d．__________ e．__________ f．__________ g．__________ h．__________ i．__________ j．__________ (2)由“c”经暗反应形成“d”可以分成________和________两个阶段。 (3)如果用同位素标记 3H 参与光合作用的水，并追踪 3H，它最可能的途径是(用 图中字母表示)________。如果用含 14C 的 CO2 追踪光合作用过程中碳原子的转移 途径，则 14C 首先出现在________。 (4)能同时为暗反应提供还原剂和能量的物质是________。 (5)j 形成 d 需要________提供的能量，________作还原剂且需________参与。 (6)叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP 在叶绿体内的 移动方向________________；如果将此植物由光照充足的条件下移至阴暗处，则 在叶绿体中的 NADPH 含量将________。 答案 (1)H2O O2 CO2 (CH2O) NADPH ATP ADP NADP＋ C5 C3 (2)CO2 的固定 C3 的还原 (3)a→e→d C3(j) (4)NADPH(e) (5)ATP(f)和 NADPH(e) NADPH(e) 多种酶 (6)叶绿体基质到类囊体薄膜 下降 解析 将植物由光照充足的条件移至阴暗处，光照强度降低，光反应减弱， 则光反应产生的 ATP 和 NADPH 减少，而短时间内暗反应阶段消耗的 NADPH 不 变，所以叶绿体中的 NADPH 含量下降。 14．1937 年植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二 氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的 DCPIP 接受氢后 变成无色还原状态的 DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下 实验： 溶液种类 A 试管 B 试管 C 试管 D 试管 叶绿体悬浮液 1 mL － 1 mL － DCPIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mol/L 蔗糖 溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL 光照条件 光照 光照 黑暗 黑暗 上层液体颜色 无色 蓝色 蓝色 蓝色 (1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是________，这些氢在暗反应 的________过程中被消耗。 (2)实验 中 制 备 叶 绿 体 悬 浮 液 使 用 蔗 糖 溶 液 而 不 使 用 蒸 馏 水 的 原 因 是 ____________________，A 试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象 是__________________。 (3)A 与 C 比较可以说明氢产生的条件是_______，B 和 D 试管的目的是为了 说明 DCPIP________________________________________。 (4)实验结束后 A 组试管中叶绿体________(填“有”或“没有”)(CH2O)的产 生，主要原因是______________________________________。 答案 (1)类囊体薄膜 C3 的还原 (2)避免叶绿体吸水涨破 有气泡产生 (3)需要光照 在光照和黑暗条件下自身不会变色 (4)没有 氢转移到 DCPIP 中而不能参与暗反应或密闭环境中没有 CO2 解析 (1)自然环境中，光合作用下，叶肉细胞产生氢的场所是光反应阶段的 类囊体薄膜，产生的还原性氢，在暗反应中被 C3 的还原所消耗。 (2)由于蒸馏水会使叶绿体吸水过多涨破，故选择蔗糖溶液，保持叶绿体的形 态；A 试管中由于存在光合作用，会产生氧气，故可以观察到气泡。 (3)由表可知，A 与 C 比较可以看出两组数据光照条件不同，所以可以对比得 出结论，氢的产生需要光照，A 与 B，C 与 D 相比，A、C 提供叶绿体悬浮液，B、 D 不提供，因此只要 B 与 D 不变色，就可以证明在光照和黑暗条件下，DCPIP 自 身不会变色。 (4)由于存在“氢接受者”二氯酚吲哚酚(DCPIP)，所以光反应产生的氢被转移 到 DCPIP 中而不能参与暗反应，所以不能产生(CH2O)，或者因为密闭环境中没有 CO2，暗反应不能进行，所以不能产生(CH2O)。