1、第第 2 2 课时课时 光合作用的原理光合作用的原理 题组一 光合作用的概念及探索光合作用原理的部分实验 1将一株质量为 20 g 的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到 40 g，其 增加的质量来自( ) A水、矿质元素和空气 B光、矿质元素和水 C水、矿质元素和土壤 D光、矿质元素和空气 答案 A 解析 黄瓜幼苗可以吸收水， 增加鲜重； 也可以从土壤中吸收矿质元素， 合成相关的化合物； 也可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转 化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来 自水、矿质元素、空气。综上
2、所述，A 项符合题意。 2在科学家对光合作用的探索历程中，下列哪一项叙述不准确( ) A恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用是发生在叶绿体的受光部位 B希尔发现离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气 C鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用中释放的氧气来自二氧化碳 D阿尔农发现光合作用中叶绿体合成 ATP 总是与水的光解相伴随 答案 C 解析 鲁宾和卡门采用同位素示踪的方法进行实验，证明光合作用释放的氧气来自水，C 错误。 题组二 光合作用的原理 3在实验室中，如果要测定藻类植物是否完成光反应，最好是检验其( ) A氧气的释放量 BATP 的生成量 C二氧化碳的消耗量 D糖
3、类的合成量 答案 A 解析 光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，光反应是指植物利用光能，将光能转变成 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能，为暗反应提供能量，产生氧气，氧气易于检测，A 正确、B 错误；光合作用的暗反应实质是一系列的酶促反应，消耗二氧化碳并生成糖类，故检测二氧 化碳的消耗量及糖类的合成量更适于测定是否完成暗反应，C、D 错误。 4 用同位素分别标记二氧化碳和水， 做了如下实验， 就实验结果、 结论的叙述不正确的是( ) A结果：物质 A 和物质 B 都是氧气 B结果：物质 A 和物质 B 均无放射性 C结论：物质 A 和物质 B 的相对分子质量之比为 98 D结论：光合作用
4、释放的氧气中氧元素来源于水 答案 C 解析 物质 A 为 O2，物质 B 为 18O 2，即物质 A 和物质 B 都是氧气，A 正确； 18O 不具有放射 性，是 16O 的稳定同位素，因此物质 A(O 2)和物质 B( 18O 2)均无放射性，B 正确；物质 A(O2) 和物质 B(18O2)的相对分子质量之比为 89，C 错误；综上分析，光合作用释放的氧气中氧元 素来源于水，D 正确。 5某科学家用含 14C 的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子转移途径，能正确表示碳原子转移 途径的是( ) ACO2叶绿素ADP BCO2C3葡萄糖 CCO2酒精葡萄糖 DCO2叶绿素ATP 答案 B 解析 卡
5、尔文利用放射性 14C 探明二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径， 即 14CO 2 14C 3( 14CH 2O)，B 正确。 6光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。如图为绿色植物光合作用图解，下列叙 述正确的是( ) A是光合色素，分布在细胞质基质中 B是氧气，在类囊体薄膜上产生 C是 C5，能被还原为(CH2O) D是 ATP，在叶绿体基质中生成 答案 B 解析 是光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A 错误；是氧气，在类囊体薄膜上 产生， 来自光反应过程中水的光解， B 正确； 是 C3， 能被还原为(CH2O)， C 错误； 是 ATP， 在叶绿体的类囊体薄膜上
6、产生，在叶绿体基质中消耗，D 错误。 7(2020 济南市历城第二中学高一期末)光合作用过程包括光反应和暗反应，下图表示光反应 与暗反应的关系，据图判断下列叙述不正确的是( ) A光反应为暗反应提供 ATP 和 NADPH B停止光照，叶绿体中 ATP 和 NADPH 含量下降 CATP 的移动方向是由类囊体薄膜到叶绿体基质 D植物在暗处可大量合成(CH2O) 答案 D 解析 植物在暗处，由于没有光照，产生的 ATP 和 NADPH 不足，导致暗反应产生的(CH2O) 减少，D 错误。 8(2020 辽宁高一期末)下列关于光合作用的叙述，错误的是( ) A光合作用可以将无机物合成为有机物 B细
7、胞中如果没有叶绿体就不能进行光合作用 C光合作用中能量的转换是光能ATP 和 NADPH 中活跃化学能有机物中稳定化学能 D暗反应过程中，CO2被 C5固定生成 C3 答案 B 解析 蓝细菌中虽然没有叶绿体，但其可进行光合作用，B 错误。 9下列有关光合作用的叙述，正确的是( ) A光反应和暗反应的进行都需要光 B光反应和暗反应的进行都需要酶的参与 C光反应和暗反应的进行都需要消耗 ATP D光反应和暗反应都是在叶绿体的类囊体薄膜上进行 答案 B 解析 光合作用的暗反应不直接需要光，所以在光照和黑暗条件下都能进行，A 错误；光反 应和暗反应都是生物化学反应，生物化学反应要想能在通常情况下发生，
8、都必须有酶的催化 作用才能完成，B 正确；光反应生成 ATP，暗反应消耗 ATP，C 错误；光反应是在叶绿体的 类囊体薄膜上进行，暗反应是在叶绿体的基质中进行，D 错误。 10CO2供应不足最终可影响到绿色植物释放 O2减少，以下叙述中最直接的原因是( ) ACO2供应不足使固定形成的 C3减少 BC3还原所消耗的 ATP 和 NADPH 减少 CATP 和 NADPH 减少使光反应分解水减少 DADP、Pi、NADP 减少使光反应分解水减少 答案 D 解析 根据光合作用过程可知，CO2供应不足，C3减少，光反应积累的 NADPH 和 ATP 的量 相对增多，细胞中 ADP、Pi、NADP 相
9、应地减少，光反应能力下降，分解水减少，释放 O 2 减少。 11如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述错误的是( ) A图中膜结构表示叶绿体内膜，B 侧为叶绿体基质 B图示过程的能量变化是光能转变成 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能 C甲表示色素分子，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 D图示光反应部分过程，水分解为氧和 H 的同时还产生电子 答案 A 解析 图示为叶绿体的类囊体薄膜，A 侧为叶绿体基质，A 错误；图示过程为光反应，能量 变化是光能转变成 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能，B 正确；甲表示色素分子，其中叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，
10、C 正确；图示光反应部分过程，水分 解为氧和 H 的同时还产生电子，D 正确。 12如图是生活在适宜环境中的某植物光合作用部分过程图解，其中 A、B、C、D 表示四种 化合物，a、b 表示两个生理过程，相关叙述错误的是( ) A该过程发生的场所为叶绿体基质 BC 物质可以作为 b 过程的还原剂 C在无光条件下有利于此过程的进行 D突然增强光照，叶肉细胞内 B 物质将减少 答案 C 解析 图中所示的过程为光合作用的暗反应，发生的场所是叶绿体基质，A 项正确；C 物质 是 NADPH，可作为暗反应中 C3还原的还原剂，B 项正确；在无光条件下，由于缺乏光反应 提供的 ATP 和 NADPH，所以不
11、利于该过程的进行，C 项错误；增强光照后，由于光反应增 强，为暗反应提供更多的 ATP 和 NADPH，所以物质 B(C3)含量会减少，D 项正确。 13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 减少 B红光，未被还原的 C3增多 C绿光，NADPH 减少 D绿光，C5增多 答案 C 14如果某植物正常进行光合作用时，其叶绿体中 NADPH 的含量相对稳定，现如图在 a 点 时突然停止供给 CO2，则能表示该植物叶绿体中 NADPH 含量变化的曲线是( ) 答案 B
12、解析 根据光合作用反应过程，如果突然停止供给 CO2，暗反应受到抑制，NADPH 的消耗量 减少；但光反应正常进行，NADPH 的产生速率不变，故 NADPH 的量增多。随着时间延长， 由于叶绿体内部因素的限制，NADPH 含量达到最大后不再增加。 15如图为光合作用过程示意图，下列相关叙述正确的是( ) A结构 A 中发生能量转化的场所是类囊体腔 B结构 B 中发生的是暗反应过程，会消耗 ATP C结构 B 中 C5转化成 C3过程中消耗 ATP 中的化学能 D如果突然增加 CO2供应，短时间内 C5的含量将会增加 答案 B 解析 图中结构 A 是基粒，在类囊体薄膜上可发生光能转化为活跃化学
13、能的过程，A 错误； 结构 B 是叶绿体基质，C5转化成 C3的过程为 CO2的固定过程，不消耗 ATP，ATP 只用于 C3 的还原，C 错误；如果突然增加 CO2供应，则有利于 CO2的固定过程，消耗的 C5增多，而 C3还原形成 C5等的过程基本不受影响，所以短时间内 C5的含量将会减少，D 错误。 16Rubisco 是大量存在于植物细胞叶绿体中的酶，参与 CO2与 C5反应，其活性远低于其他 酶。该酶有两个 CO2结合位点 a、b，CO2分子与位点 a 结合后激活该酶，进而促进位点 b 上 CO2的固定进程。下列关于 Rubisco 的叙述，错误的是( ) ARubisco 在叶绿体
14、基质中参与酶促反应，底物是 CO2和 C5 BCO2激活 Rubisco 后即可发生暗反应，促进光合产物的生成 CRubisco 的活性虽然远低于其他酶，但它依然具有高效性 D光合作用正常进行时，抑制该酶的活性会导致 C3含量减少 答案 B 解析 CO2分子与 Rubisco 的位点 a 结合，激活 Rubisco，进而催化位点 b 上的 CO2固定，但 暗反应需要光反应提供物质条件，也需要多种酶共同作用，B 错误。 17光合作用过程是许多科学家通过系列研究逐步揭示的。请回答问题： (1)叶绿体是植物光合作用的场所， 人们在电镜下观察叶绿体， 可以发现叶绿体由双层膜包被， 内部有许多圆饼状的囊
15、状结构堆叠而成的 ，吸收光能的 就分布在类囊体的 薄膜上。 (2)氧气能与肌红蛋白可逆结合，并且非常灵敏，可用于定量测定微量氧。科学家打碎植物细 胞，在叶片匀浆肌红蛋白系统(含离体叶绿体)中加入 Fe3 或其他氧化剂，然后照光，观察 到了氧合肌红蛋白的光谱变化， 说明光照下产生了 。 上述系统中有H2O， 但没有CO2， 推测水的光解与 CO2消耗的过程可能相对独立。 (3)科学家进一步用离体叶绿体进行实验，实验组用 CO2固定抑制剂处理，对照组不做处理， 测定得到下图所示结果。 据实验结果可知， 实验组虽然 几乎被完全抑制， 但氧气产生量 ， 由此可判断 。 ATP 合成虽然没有被完全抑制，
16、但也显著降低，表明 ATP 合成过程并不与 过程同 时进行。后续研究表明，这两个过程均发生在 阶段，两者存在一定关联。 答案 (1)基粒 光合色素 (2)氧气 (3)CO2固定 与对照组无显著差异 水的光解与CO2 固定过程相对独立 水的光解 光反应 解析 (1)叶绿体内部有许多圆饼状的囊状结构堆叠而成的基粒，其上分布有吸收光能的光合 色素。 (2)由于氧气能与肌红蛋白可逆结合，并且，在叶片匀浆肌红蛋白系统观察到了氧合肌红蛋 白的光谱变化，说明光照下产生了氧气。 (3)从图中看出实验组 CO2的固定几乎被完全抑制，但氧气产生量与对照组无显著差异，氧 气的产生是通过水的光解产生的，由此说明了水的
17、光解与 CO2固定过程相对独立。ATP 和 氧气的产生(是通过水的光解产生)都是在光反应阶段产生的， 从图中看出， 实验组氧气产生量 与对照组无差异，但 ATP 合成量显著降低，表明 ATP 合成过程并不与水的光解同步进行。 18阅读下列材料，回答问题： 材料 在美国黄石公园的细菌垫以及澳大利亚的海滩岩等阴暗环境中，存在着一种蓝细菌。 最新研究发现，这些细菌的特别之处在于，它们在光合作用过程中可使用“近红外光”，而 不仅是我们使用的发生在大多数生物中的“可见红光”。光合系统能将太阳能转换成为化学 能，从而为生命提供动力。在已知的所有植物、藻类、蓝细菌中都存在叶绿素 a，几乎所有的 有氧光合作用
18、中，都需要依赖叶绿素 a 来收集可见光、再将可见光转化为化学物质和氧气。 然而，当一些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素 a 的标准系统就会失效，而被含 另一种叶绿素叶绿素 f 的系统接管。在新的研究中，科学家发现，叶绿素 f 能吸收波长大 于 760 nm 的光，是已知能吸收最大波长的光的叶绿素。 当处于荫蔽或者光线较暗的条件下时，叶绿素 f 就会在光合作用过程中起着关键性的作用， 它能利用能量很低的近红外光来进行复杂的化学反应。 (1)下图为光合作用基本过程示意图，请结合图解回答下列问题： 代表的生理阶段是 ，代表的细胞结构是 ，代表的物质是 ； 为暗反应阶段提供了 ，暗反应中 CO
19、2的作用是 。 (2)将你学过的光合作用知识并结合本材料进行比较，将不同之处填入下表。 项目 叶绿素种类 叶绿素分布 吸收光的种类 黑藻 _ 叶绿体类囊体薄膜 _ 蓝细菌 _ 细胞膜 _ (3)下列不属于本项研究重要发现的是 。 A存在一种新的叶绿素叶绿素 f B具有叶绿素 f 的生物中无其他叶绿素 C叶绿素 f 具有吸收近红外光的作用 D叶绿素 f 在光合作用中起辅助作用 (4)请结合本材料， 从生物进化角度， 阐述叶绿素a 和叶绿素 f出现的可能顺序： 。 答案 (1)光反应 叶绿体基质 O2 ATP、NADPH 与 C5结合形成 C3 (2)叶绿素 a、叶 绿素 b 红光、蓝紫光 叶绿素 a、叶绿素 f 红外光、红光、蓝紫光 (3)B (4)当处 于荫蔽或者光线较暗的条件下时，叶绿素 f 就会在光合作用过程中起着关键性的作用。所以 在地球形成之初，叶绿素 f 可能先出现。慢慢随着大气的散开，光照条件转好，生物体为更 好地吸收光能，叶绿素 a 才可能出现