课时作业2：5.4.2 光合作用的原理和应用

光合作用的原理和应用
知识点1光合作用过程
1.如图是绿色植物细胞代谢的某一阶段的简图，下列说法错误的
是()
A.a过程是指CO2的固定
B.b过程是指三碳化合物的还原
C.c过程完全在线粒体内完成
D.a、b、c三过程都需要酶参与
解析图中的过程c是有氧呼吸，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中完成，故C错误。

答案 C
2.下列关于光合作用中光反应的叙述，错误的是()
A.O2是光反应的产物之一
B.有光和无光时都可以进行光反应
C.光反应为暗反应提供[H]和ATP
D.光反应在叶绿体的类囊体膜上进行
解析光反应需要光照，暗反应不需要，所以无光条件下不能进行光反应。

答案 B
3.下列关于光合作用的叙述，正确的是()
A.绿色植物所有的细胞都能进行光合作用
B.光合作用的产物既有有机物，也有无机物
C.光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行
D.光合作用的暗反应需要酶，光反应不需要酶
解析绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用；光合作用的产物中糖类等是有机物，O2是无机物；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应不需要光，有光无光都能进行；光合作用的光反应和暗反应都需要酶。

答案 B
4.如图为叶绿体结构示意图，请据图回答：
(1)捕获光能的色素分布于图中的[]上。

(2)暗反应发生在图中[]中，它需要光反应提供。

(3)科学家利用18O标记水中的氧，经光合作用后，18O将会出现在中。

(4)CO2与C5结合生成C3的过程叫做。

(5)如果突然停止CO2的供应，短时间内C3将会(填“增多”或“减少”)。

解析(1)捕获光能的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上。

(2)碳反应发生在叶绿体基质中，它需要光反应提供的NADPH和ATP。

(3)科学家利用18O标记水中的氧，经光合作用的光反应，水发生光解，产生氧气，所以18O将会出现在O2中。

(4)暗反应中CO2与C5结合生成C3的过程叫做CO2的固定。

(5)如果突然停止CO2的供应，二氧化碳的固定会减少，导致C3的生成减少，由于C3的还原不变，所以短时间内C3将会减少。

答案(1)2类囊体薄膜(2)3叶绿体基质NADPH和ATP
(3)O2(4)CO2的固定(5)减少
5.用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性。

能正确表示14C转移途径的是()
A.14CO2→叶绿素→(14CH2O)
B.14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)
C.14CO2→14C5→(14CH2O)
D.14CO2→14C3→(14CH2O)
解析二氧化碳参加光合作用的暗反应，与C5固定生成C3，C3与光反应提供的[H]和ATP反应，生成(CH2O)，故D正确。

答案 D
知识点2影响光合作用的因素及应用
6.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是()
A.光反应强度升高，暗反应强度降低
B.光反应强度降低，暗反应强度降低
C.光反应强度不变，暗反应强度降低
D.光反应强度降低，暗反应强度不变
解析镁是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素缺少而使光反应强度降低，进而因[H]和ATP合成不足而使暗反应强度降低。

答案 B
7.光照增强，光合作用增强，但在光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，光合作用不但不能继续增强，反而下降，主要原因是()
A.水分解产生的[H]的数量不足
B.暗反应过程中三碳化合物产生量不足
C.叶绿体利用光能合成的ATP的数量不足
D.水分含量减少
解析夏季中午光照强度过大，叶片气孔关闭，二氧化碳进入叶片受阻，导致光合作用的暗反应过程中三碳化合物产生量下降，使光合作用强度下降。

答案 B
8.下列关于光照与光合速率之间的关系的叙述，正确的一项是()
A.阴生植物的光合速率与光照强度成反比
B.光照越强，光合速率越高
C.适当地增强光照可以提高阴生植物光合速率
D.阴生植物在光照条件下，光合速率为零
解析阴生植物相对于阳生植物而言，达到最大光合速率所需的光照强度较低一些；阴生植物在弱光条件的光合速率随着光照强度增大而增加，当光照强度达到一定强度后光合速率不再增加。

答案 C
9.温室栽培可不受季节、地域限制，为植物的生长发育提供最适宜的条件，有利于提高作物品质和产量。

在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量()
A.增加室内CO2浓度
B.增大室内昼夜温差
C.增加光照强度
D.采用绿色玻璃盖顶
解析光合色素几乎不吸收绿光，绿光下光合强度低。

答案 D
10.在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。

据此判断下列说法错误的是()
A.图中物质A可表示C3
B.图中物质B可表示C5
C.若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，一段时间后，物质A的浓度将比物质B高
D.CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的高
解析从暗反应图解可知，CO2浓度降低，C3化合物含量下降，C5化合物含量上升，A正确，B正确；若使植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，物质A 三碳化合物和B五碳化合物浓度将达到稳定，光合作用处于动态平衡状态，C3浓度仍是C5的2倍，C正确；CO2浓度为0.003%时，由于CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少，所以该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的低，D错误。

答案 D
11.图甲表示植物光合作用中的光反应，其中数字表示物质，a和b表示结构。

图乙为“探究环境因素对光合作用的影响”的实验装置，广口瓶装有碳酸氢钠溶液以维持溶液中二氧化碳浓度。

(说明：题中“[]”填数字或字母，“”填文字)
请回答：
(1)叶片中的光合色素存在于图甲中的[]。

“光合色素的提取与分离”实验中，用液将光合色素在滤纸上分离，其中扩散最快的色素是。

(2)图甲中，水中的氢转移到[]物质中，该物质在卡尔文循环中的作用是。

(3)某研究小组利用图乙装置探究不同波长的光对黑藻光合作用的影响。

光合作用速率常用图甲中[]的相对释放量表示，其释放量可依据图乙中估算。

解析(1)甲图中①是O2，②为NADPH，③为NADP＋，④为ATP，⑤为ADP。

a 为类囊体腔，b为类囊体薄膜。

光合色素在b上。

(2)在光反应中水中的氢生成NADPH，在卡尔文循环中供氢又供能。

(3)光合作用速率可用反应物的消耗量和生成物的生成量表示，量筒中液体的体积就是生成氧气的体积。

答案(1)b类囊体薄膜层析胡萝卜素
(2)②NADPH提供氢和能量
(3)①氧气量筒中收集的液体体积
12.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合速率与光照强度的关系。

若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点A、B、D的移动方向分别是()
A.下移、右移、上移
B.下移、左移、下移
C.上移、左移、上移
D.上移、右移、上移
解析图中A、B、D三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用速率。

据题意，由于光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同，当温度由30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，A点上移；光合作用速率增大，D点上移。

B点表示光合作用速率＝细胞呼吸速率，在25 ℃时细胞呼吸作用速率降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸速率相等，需降低光照强度以使光合作用速率减弱，即B点左移。

答案 C
13.某植物净光合速率的变化趋势如图所示。

据图回答下列问题：
(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为。

CO2浓度在a～b之间时，曲线表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。

(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是。

(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。

(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑这一因素的影响，并采取相应措施。

解析(1)由图可知，当CO2浓度为a时，高光强下对应的净光合速率为0。

CO2浓度在a～b之间时，三条曲线均呈上升趋势。

(2)由图可知，CO2浓度大于c时，B、C两条曲线均不再上升，说明CO2浓度已不是限制净光合速率的因素。

CO2浓度相同时，净光合速率：高光强＞中光强＞低光强，故此时的限制因素是光强。

(3)净光合速率为0时，植物光合作用强度与呼吸作用强度相等；低于0时，则呼吸作用强度大于光合作用强度。

(4)题图曲线反映了光强和CO2浓度对植物真正光合作用速率的影响，故温室中提高该种植物的产量，应考虑提高CO2浓度和增强光强。

答案(1)0A、B和C(2)光强(3)大于(4)光强
14.下图为叶绿体的结构和功能示意图，请回答：
(1)光合作用中光反应产生的可以被暗反应所利用；在光照条件下，ATP 的移动方向是(用图中字母和箭头表示)。

(2)若暗反应被抑制，可能的外部影响因素是
、。

(3)在电子显微镜下观察，可见到叶绿体基质中含量最多的物质是颗粒(光合产物)。

(4)暗反应通过来影响光反应，从而影响光合作用速率。

解析(1)光合作用光反应为暗反应提供了[H]和ATP，用于三碳化合物的还原。

光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜(A)。

暗反应的场所是叶绿体基质(B)，所以光照下ATP从A移向B。

(2)暗反应主要受外界环境中二氧化碳浓度和温度的影响。

(3)光合作用的产物葡萄糖最终以淀粉的形式储存起来，且淀粉颗粒在电子显微镜下是可以观察到的，所以电子显微镜下叶绿体基质中含量最多的物质是淀粉。

(4)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi以及NADP＋，而ADP、Pi以及NADP ＋为光反应过程中ATP、NADPH合成的原料。

答案(1)[H]和ATP A→B (2)二氧化碳供应不足温度过高或过低
(3)淀粉(4)提供ADP、Pi以及NADP＋
15.用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如图所示的实验。

请分析回答下列问题：
(1)实验A中离体的叶绿体能合成糖类，碳酸氢钠溶液所起的作用是。

若
要使该实验中没有糖类产生，烧杯中液体应改为。

(2)若要使实验B中离体的叶绿体内糖类合成速度明显加快，在光照和CO2条件不变且适宜的情况下，可考虑采用的方法。

(3)若要使实验C中离体的叶绿体产生糖类，锥形瓶内至少应加入和。

(4)科学家鲁宾和卡门利用小球藻作实验材料，用18O分别标记H2O和CO2，最终证明光合作用释放的O2来自H2O；科学家卡尔文用14C标记CO2供小球藻进行光合作用，探明了卡尔文循环途径。

以上科学家在实验中共同使用了技术。

解析(1)植物体合成糖类是叶绿体进行了光合作用的结果，而光合作用需要CO2，碳酸氢钠溶液的作用是提供CO2；如果将碳酸氢钠溶液换成氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液可以吸收玻璃罩中的CO2，所以光合作用不能进行，没有糖类生成。

(2)影响光合作用的因素有光照强度、CO2浓度、温度、矿质离子和水等，其中适当提高温度可以增强酶的活性，因为实验B的装置中只有离体的叶绿体，不用考虑细胞呼吸消耗，且实验B装置所处温度较低(10 ℃)，所以适当提高温度可以使糖类合成速度明显加快。

矿质离子虽然可以影响光合作用，但因实验材料是离体的叶绿体，没有完整的细胞结构，或实验B中本来就不缺乏矿质离子，所以添加矿质离子后不会明显改变光合速率；题图实验中实验材料置于水中，光合作用利用的水很少，所以加水也不会明显提高光合速率。

(3)实验C中离体的叶绿体置于黑暗处，不能进行光反应，也就不能为暗反应提供ATP和[H]，所以其暗反应不能进行，如果要使实验C中产生糖类，则锥形瓶中至少应加入ATP和[H]。

(4)研究光合作用过程中物质变化、元素转移的情况时可以用同位素标记法进行示踪。

答案(1)提供CO2氢氧化钠溶液(碱液) (2)适当提高温度
(3)ATP[H] (4)同位素示踪。