人教版高考生物学一轮总复习课后习题 第3单元 细胞的代谢 课时规范练9 光合作用与能量转化 (2)

课时规范练9 光合作用与能量转化
一、选择题:在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.(八省联考湖北卷)将黄豆种子置于黑暗中萌发,生长的豆芽呈浅黄色,再移至光照条件下,一段时间后,生长的豆芽呈绿色。

下列叙述正确的是( )
A.豆芽进行了光合作用,变成绿色
B.黑暗中黄色物质合成较多,掩盖了绿色
C.光照引起温度升高,导致豆芽变成绿色
D.光照诱导了叶绿体的形成,导致豆芽变成绿色
2.(八省联考重庆卷)绿色植物的光合作用过程,可用如下化学反应式来表示:
CO2+H2O(CH2O)+O2
下列有关叙述错误的是( )
A.在此过程中,CO2中的C被还原,H2O中的O被氧化
B.光能的吸收发生在类囊体膜上,光能的直接转化发生在叶绿体基质中D.释放出的O2有利于地球上好氧生物多样性的提高
3.(山东烟台一模)我国科学家设计了一种可以基因编码的光敏蛋白(PSP),成功模拟了光合系统的部分过程。

在光照条件下,PSP能够将CO2直接还原,使电子传递效率和CO2还原效率明显提高。

下列说法错误的是( )
A.自然光合系统只能还原C3,而光敏蛋白可直接还原CO2
B.黑暗条件下自然光合系统中的暗反应可持续进行,而光敏蛋白发挥作用离不开光照
C.光敏蛋白与自然光合系统中光合色素、NADPH和ATP等物质的功能相似
D.该研究为减轻温室效应提供了新思路
4.(广东田家炳实验中学月考)下图为绿色植物某细胞内发生的两个生理过程。

下列分析正确的是( )
A.进行②过程的细胞也能进行①过程
B.①过程产生的能量,大部分用于合成ATP
C.①②过程中的还原型辅酶是同种物质
D.①过程发生在线粒体内膜上,②过程发生在叶绿体内膜上
5.(山东临沂一模)已知蛋白核小球藻的光合作用过程表示如图,其中PS
Ⅰ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统。

在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下,蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损
伤,电子传递速率降低,光化学反应速率降低,从而使光合作用减弱。

下列分析错误的是( )
A.PSⅡ中的光合色素能利用吸收的光能,将H2O分解为O2和H+
B.ATP合成酶具有催化功能,并协助H+实现跨膜运输
C.蛋白核小球藻光反应产生的O2被细胞呼吸利用至少穿过4层生物膜
D.刚遭遇盐胁迫的蛋白核小球藻,叶肉细胞内C3含量上升、C5含量下降
6.(山东德州二模)厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,是最古老的光合细菌之一。

下图表示绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。

下列叙述错误的是( )
A.绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质
B.绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物
C.培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无须提供有机碳源
D.图示过程实现了光能到有机物中的化学能的转化
7.(山东潍坊二模)通常情况下,光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光,用于光合作用。

研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时,含有叶绿素a的光合系统会失效,而含有叶绿素f的光合系统会启动。

进一步研究发现,叶绿素f能吸收、转化红外光,用于光合作用。

下列有关叙述正确的是( )
A.培养蓝细菌研究光合作用时,需提供葡萄糖作为碳源
B.叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上
C.叶绿素f能够吸收、转化红外光,体现了蓝细菌对环境的适应
D.在正常光照条件下,蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用
二、选择题:在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

8.(广东珠海摸底)绿色植物的叶绿体和线粒体内进行着一系列能量和物质转化过程。

下列叙述错误的是( )
A.叶绿体合成有机物储存能量,线粒体分解有机物释放能量
B.叶绿体:CO2→C3→(CH2O),线粒体:丙酮酸(C3)→CO2
C.弱光条件下绿色植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
D.用H218O浇灌植物,会在叶绿体、线粒体及周围空气中检测到18O
9.(山东泰安二模改编)生物膜系统在细胞生命活动中发挥着重要作用。

对图中三种生物膜结构及功能的叙述,不正确的是( )
A.图1表示线粒体内膜进行有氧呼吸部分过程,ATP的合成依赖于H+梯度
B.图2表示细胞膜进行信息交流部分过程,受体蛋白接受信号分子刺激会使细胞原有生理活动发生变化
C.图3表示叶绿体类囊体薄膜上进行的光反应,ATP可用于暗反应中二氧化碳的固定和还原
D.三种生物膜的功能不同,主要原因是膜蛋白的种类和数量不同
三、非选择题
10.(广东六校第二次联考)20世纪50年代,美国生物化学家卡尔文及其同事以单细胞小球藻为材料,发现了CO2的同化循环途径,该化学途径被命名为卡尔文循环。

(1)卡尔文在用密闭容器中的小球藻探究固定CO2的物质时,通
过,发现C5的含量快速升高,由此得出固定CO2的物质是C5;他还发现实验条件更改后,C3的含量,猜测C3是CO2固定生成的产物。

(2)为探究光反应和暗反应的联系,卡尔文对密闭容器中弱光培养的小球藻增强光照,发现C5与C3之间也呈现一种规律性变化,如下图所示。

图中物质A是(填“C5”或“C3”),出现这种变化的原因
是。

改变条件后A含量下降,B含量上升,导致CO2固定速率,最终暗反应速率增强。

(3)欲探究暗反应过程,卡尔文向培养小球藻的密闭容器中通
入,每隔一定时间取样,将样品立即杀死并提取标记化合物,再进行纸层析,使标记化合物。

根据标记化合物最早出现的时间,确定各中间产物形成的先后顺序。

11.(山东滨州一模)甘蔗和玉米等植物的叶肉细胞在较低CO2条件下也能固定CO2,形成四碳二羧酸化合物(C4酸)进入维管束鞘细胞后释放CO2,从而
提高维管束鞘细胞中的CO2浓度,为C3途径提供原料。

这种浓缩CO2的机制称为C4途径。

其过程如下图所示,其中PEP为磷酸烯醇式丙酮酸,PEPC为磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。

(1)玉米植株细胞中,C3途径进行的场所是,光反应为该过程提供的物质有。

(2)通过C3途径和C4途径固定CO2时,与CO2结合的物质分别是
和。

(3)Rubisco和PEPC分别是C3途径和C4途径固定CO2的两种关键酶。

二者固定CO2能力较强的是,试说明理
由: 。

(4)玉米、甘蔗等C4植物原产地多是强光照、高温、干旱的热带地区,试说明C4途径的适应意
义: 。

答案：
1.D 解析叶绿素的形成需要光照条件。

将黄豆种子置于黑暗中萌发,生长的豆芽呈浅黄色,再移至光照条件下,一段时间后,生长的豆芽呈绿色,原因是光照能诱导前质体发育成叶绿体,叶绿体中的叶绿素含量较高,从而使豆芽变绿。

3.B 解析自然光合系统只能还原C3,而题干中说明PSP能够将CO2直接还原,A项正确;黑暗条件下自然光合系统中的暗反应由于缺少光反应产生的ATP和NADPH,无法持续进行,B项错误;在光照条件下,PSP能够将CO2直接还原,说明光敏蛋白与自然光合系统中光合色素、NADPH和ATP等物质的功能相似,C项正确;温室效应是由二氧化碳过量排放导致的,题述研究为减轻温室效应提供了新思路,D项正确。

4.A 解析②表示光合作用光反应阶段,①表示有氧呼吸的第三阶段,能够进行光合作用的细胞一定能够进行有氧呼吸,A项正确;①过程产生的能量,大部分以热能的形式散失,B项错误;①②过程中的还原型辅酶不是同种物质,前者是还原型辅酶Ⅰ,后者是还原型辅酶Ⅱ,C项错误;根据以上分析已知,①过程发生在线粒体内膜上,②过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上,D项错误。

5.C 解析PSⅠ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统,光合作用的光反应阶段,发生在类囊体薄膜上,PSⅡ中的光合色素吸收光能后,
将水光解为O2和H+,A项正确;酶具有催化作用,同时据图可知,ATP合成酶可协助H+实现跨膜运输,B项正确;蛋白核小球藻光反应产生的O2被细胞呼吸利用至少穿过5层生物膜,包括类囊体薄膜、叶绿体的双层膜及线粒体的双层膜,C项错误;在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下,蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损伤,电子传递速率降低,光化学反应速率降低,使产生的ATP、NADPH减少,从而影响了暗反应,使C3含量上升、C5含量下降,D项正确。

6.B 解析绿硫细菌的光复合系统也能吸收光能,并发生化学反应(需要相关酶),说明绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质,A项正确;厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,由图可知,绿硫细菌光反应不产生氧气,因此不能为其他生物提供氧气,B项错误;厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,因此培养绿硫细菌时不需要通入氧气,也无须提供有机碳源,C项正确;图中光反应中绿硫细菌将光能转化为化学能,储存在ATP和NADPH(有机物)中,D项正确。

7.C 解析蓝细菌属于自养生物,能够自己合成有机物,故培养蓝细菌研究光合作用时,不需要提供葡萄糖作为碳源,A项错误;蓝细菌为原核生物,无叶绿体,B项错误;由题意可知,叶绿素f能够吸收、转化红外光进行光合作用,体现了蓝细菌对环境的适应,C项正确;结合题意“通常情况下,
光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光,用于光合作用。

……在近红外光环境下生长时,含有叶绿素a的光合系统会失效,而含有叶绿素f的光合系统会启动”可知,在正常光照条件下,光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光,而不利用红外光,D项错误。

8.C 解析叶绿体是光合作用的场所,光合作用合成有机物储存能量,线粒体是有氧呼吸的主要场所,有氧呼吸分解有机物释放能量,A项正确;叶绿体是光合作用的场所,可以进行暗反应过程,该过程中CO2→C3→(CH2O),线粒体是有氧呼吸的主要场所,在有氧呼吸第二阶段可以实现丙酮酸
(C3)→CO2,B项正确;弱光条件下绿色植物可进行光合作用,但光合速率低于呼吸速率,因此没有O2的释放,C项错误;用H218O浇灌植物,H218O会参与光反应形成18O2,18O2可进入线粒体参与有氧呼吸,因此在叶绿体、线粒体及周围空气中会检测到18O,D项正确。

9.C 解析图1表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,其中ATP的合成依赖于H+梯度,H+顺浓度梯度穿过生物膜的同时合成ATP,A项正确;图2表示信号分子能与其受体蛋白结合,来调节生命活动,从而引起细胞原有生理活动发生变化,B项正确;图3表示叶绿体类囊体薄膜上进行的光反应,其中合成的ATP可用于暗反应中三碳化合物的还原,二氧化碳的固定不消耗能量,C项错误;蛋白质是生命活动的主要承担者,
图1~3中生物膜的功能不同,从其组成成分分析,主要原因是含有的蛋白质的种类和数量不同,D项正确。

10.答案(1)突然降低CO2浓度降低
(2)C3光照强度突然增大,光反应生成的ATP和NADPH增多,C3的还原过程增强,CO2固定速率暂时不变,因此C3含量下降加快
(3)14CO2分离
解析(1)密闭容器中培养小球藻,若突然降低CO2浓度,发现C5的含量快速升高,由此可推测固定CO2的物质是C5,当降低CO2浓度时,C5因消耗减少而积累;当降低CO2浓度时,生成的产物减少,此时C3的含量降低,猜测C3是CO2固定生成的产物。

(2)当光照强度突然增大,光反应生成的ATP和NADPH 增多,C3的还原过程增强,CO2固定生成C3的速率暂时不变,因此C3含量下降,故图中物质A是C3;当光照强度突然增大,C3的还原过程增强,生成的C5(图中物质B)增多,导致CO2固定速率加快,最终暗反应速率增强。

(3)欲探究暗反应过程,卡尔文采用了同位素标记法,即向培养小球藻的密闭容器中通入14CO2,小球藻吸收14CO2进行暗反应,14C先后进入不同的化合物,每隔一定时间取样,将样品立即杀死并提取标记化合物,再进行纸层析,使标记化合物分离,最后根据标记化合物最早出现的时间,确定各中间产物形成的先后顺序。

11.答案(1)叶绿体基质NADPH和ATP (2)C5PEP (3)PEPC PEPC在较低浓度CO2条件下仍可催化CO2与PEP的结合,因此PEPC固定CO2的能力更强一些(4)热带地区的强光照、高温、干旱条件会导致植物气孔开放程度降低,细胞中CO2浓度较低,C4途径的存在可以浓缩CO2,保证光合作用的正常进行
解析(1)根据图示分析可知,C3途径发生在维管束鞘细胞中,是在该细胞的叶绿体基质中发生的;所需要的NADPH和ATP都是由光反应提供的。

(2)根据图示分析可知,C4途径中与CO2结合的物质是PEP,C3途径中与CO2结合的物质是C5。

(3)Rubisco和PEPC分别是C3途径和C4途径固定CO2的两种关键酶,其中PEPC在较低浓度CO2条件下仍可催化CO2与PEP的结合,因此PEPC固定CO2的能力更强一些。

(4)玉米、甘蔗等C4植物原产地多是强光照、高温、干旱的热带地区,这些地区的强光照、高温、干旱条件会导致植物气孔开放程度降低,使得细胞中CO2浓度较低,而C4途径的存在可以浓缩CO2,保证光合作用的正常进行。