能量之源——光与光合作用

1、第11讲能量之源光与光合作用课时训练·知能提升 限时式检测 梯级式提升 (时间:40分钟分值:90分)测控导航表知识点题号及难易度1.光合作用的发现历程62.叶绿体结构及绿叶中色素的提取与分离2,5,14(中)3.光合作用的过程和场所 1,3,8(中),114.光合作用的影响因素及应用4,7,9(中),125.综合考查10(中),13(中)一、选择题:本大题共9小题,每小题5分,共45分。1.(2013福州高中质检)铁皮石斛生长于阴湿环境,为研究强光对其光合作用的影响,分别用强度为500 lx、1 000 lx、2 000 lx的强光预处理20 min,随后将其置于弱光下测定光合速率

2、,结果如图所示。以下分析正确的是(净光合速率为零时的光照强度值称为光补偿点)(D)A.铁皮石斛最适光照强度为100 lxB.强光预处理后,叶片固定光能的效率提高C.预处理光照强度越大,随后的呼吸强度越小D.预处理光照强度越大,随后的光补偿点越大解析:由题意可知光照强度超过100 lx时,铁皮石斛CO2吸收速率可能上升,故其最适光强不一定是 100 lx;由曲线可知强光预处理后叶片固定光能效率降低;当光强为零时,预处理时光强越大,呼吸速率越大,故随后净光合速率为零时光强越大,即光补偿点越大。2.(2013广东六校第一次联考)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,不正确的是(D)A.二氧化硅有

3、助于研磨得充分B.用毛细吸管吸取少量滤液,画在滤纸条一端C.滤纸条插入时应注意滤液细线不能触及层析液D.叶绿素a的色素带最宽,溶解度最高解析:本题以叶绿体色素的提取和分离为载体,考查实验分析判断、综合运用知识的能力。二氧化硅使研磨更充分,以提取更多色素;毛细吸管吸取少量滤液在滤纸条的一端画色素线,要画23次,且要细、齐、直,要在色素线干后再画;滤纸条上的色素细线不能没过层析液的液面,否则叶绿体色素会溶解在层析液中;叶绿素a含量最多,色素带最宽,但胡萝卜素在层析液中溶解度最高,在滤纸条上扩散速度最快,在滤纸条的最上端。3.(2014辽宁实验中学阶段性测试)离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时

4、,如果突然中断CO2气体的供应,短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物及细胞中ATP的相对含量的变化是(B)A. 上升、下降、上升B. 下降、上升、上升C.下降、上升、下降D. 上升、下降、下降解析:突然中断CO2气体的供应,导致消耗的C5化合物减少,所以C5化合物的含量在短时间内上升;而C3化合物的来源减少,所以短时间内C3化合物的含量下降;C3化合物的含量下降,消耗的ATP和H减少,所以短时间内ATP的含量上升。4.(2013泉州五中模拟)在一定浓度的CO2和适当的温度条件下,测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率,结果如下表,以下有关说法错误的是(D)光合速率与呼吸速率相等时光照强

5、度(klx)光饱和时光照强度(klx)光饱和时CO2吸收量mg CO2/(100 cm2叶·h)黑暗条件下CO2释放量mg CO2/(100 cm2叶·h)A植物13115.5B植物393015A.与B植物相比,A植物是在弱光照条件下生长的植物B.当光照强度超过9 klx时,B植物光合速率不再增加,限制因素可能是CO2浓度C.当光照强度为1 klx时,对A植物体内所有能进行光合作用的细胞来说,叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量D.当光照强度为3 klx时,A植物固定的CO2量为11 mg CO2/(100 cm2叶·h)解析:从表中数据分析,A植物的光

6、补偿点和光饱和点都低于B植物,因此推测A植物为弱光照条件下生长的植物;光照强度超过9 klx时,光照强度增加而光合速率不增加,说明光照强度不是限制光合速率的因素,限制因素可能是CO2浓度,还可能是温度;A植物体内不是所有细胞都能进行光合作用,如根细胞,而光照强度为1 klx时,A植物的总体光合速率和总体呼吸速率相等,故对能进行光合作用的细胞来说,叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量;光照强度为3 klx时,A植物从外界吸收的CO2量为11 mg CO2/(100 cm2叶·h),黑暗条件下A植物的CO2释放量为5.5 mgCO2/(100 cm2叶·h),所以A植

7、物固定的CO2量为11+5.5=16.5 mg CO2/(100 cm2叶·h)。5.苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外,液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用90%的乙醇提取苋菜叶片中的色素,然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上色素带由上到下(B)A.第一条色素带对应的色素是叶黄素B.第二条色素带对应的色素主要吸收蓝紫光C.第三条色素带对应的色素是呈现红色的花青素D.第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小解析:本题考查色素的提取与分离实验。层析结果会出现5条色素带,第1条为橙黄色的胡萝卜素,第2条为黄色的叶黄素,以上两种色素主要吸收蓝紫光,第3条为

8、蓝绿色的叶绿素a,第4条为黄绿色的叶绿素b,以上两种色素主要吸收红光和蓝紫光,因为花青素溶于水,提取时如使用90%的乙醇可提取到花青素,同时根据花青素不溶于有机溶剂的特性和色素分离的原理,纸层析时,滤液细线上的花青素几乎不发生扩散,所以第5条应为红色的花青素。6.(2013衡水模拟)某植物(其叶片如图一所示)放在黑暗中两天后,根据图二所示,处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下4小时,取该叶片经酒精脱色处理后,滴加碘液(棕黄色)显色,下列有关该实验结果和现象的描述正确的是(D)实验后的结果显示出X为蓝色,Y为棕黄色W和X两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素X和Y两部分对照实验能证明光合作

9、用需要水Y和木塞夹着的叶片部分对照实验能证明光合作用需要光A.B.C.D.解析:绿色植物进行光合作用的场所是叶绿体,条件是适宜的光照、CO2和水。W部分缺少叶绿素,不能吸收和转化光能;Y部分缺少CO2,木塞部分缺少CO2和光,因而都不能进行光合作用;只有X部分条件充分且适宜,能进行光合作用,因此项正确。7.(2014浙江宁波四中高三一模)如图表示某地一昼夜某植物吸收或释放CO2量的变化曲线,则下列说法不正确的是(A)A.bc段CO2吸收量下降是因为光反应阶段受抑制,影响了植物的光合作用B.该植物一昼夜中,有机物净积累量在e点时最多C.b点对应的光照强度可能不是光合作用最适光照强度D.a点时植物

10、光合作用吸收的CO2量可能与e点时不同解析:本题考查影响光合作用的因素及光合作用在实践中的应用。bc段气温过高导致植物气孔关闭,暗反应受抑制,影响植物的光合作用;在ae段光合作用强度大于呼吸作用强度,在e点时有机物净积累量最大;图中b点净光合速率最大,但b点之后因为气温过高,气孔关闭限制了光合速率,故b点对应的光照强度可能不是光合作用的最适光照强度,在光合作用的最适温度下不断增大光照强度才可确定该植物光合作用的最适光照强度;a点和e点时光合速率与呼吸速率相等,但a、e时刻的呼吸速率可能不同,在两个时间点光合作用吸收的 CO2量可能不同。8.(2014江西会昌高三二模)如图表示高等植物细胞的两个

11、重要生理过程中C、H、O的变化,某个同学在分析时,作出了如下判断,你认为其中判断正确的是(C)A.甲中可发生CO2C3C6H12O6,在乙中则会发生C6H12O6C3CO2B.甲中的H2O在类囊体薄膜上被消耗,乙中H2O的消耗与产生都在线粒体内膜上C.甲和乙过程中都有H的产生与消耗,但是作用不同D.甲、乙均能发生能量转换,光能转变成化学能发生在甲中,化学能转变成光能发生在乙中解析:甲过程是将CO2和H2O合成有机物的过程,为光合作用;乙过程是将有机物分解为无机物的过程,为呼吸作用,乙中H2O的消耗在线粒体的基质中完成;乙中不发生化学能转变成光能的过程;甲和乙过程中都有H的产生与消耗,但是作用不

12、同,所以C正确。 9.(2014南京盐城第一次模拟)某生物兴趣小组就影响植物光合作用的因素进行了研究,获得如下图所示的实验结果。下列有关分析正确的是(D)A.该实验表明,温度、光照强度和CO2浓度都会影响植物光合作用的强度B.当光照强度大于7时,该植物在15 和25 的环境中合成有机物的速率相同C.随着温度的升高,该植物的呼吸速率逐渐增强D.该植物可在较低温度、较弱光照的环境中快速生长解析:图中影响光合作用的因素只涉及温度和光照强度,并没有CO2浓度。当光照强度大于7时,该植物在15 和25 的环境中积累有机物的速率相同,但是25 呼吸速率较大,所以25 时合成有机物的速率较大。随着温度的升高

13、,该植物的呼吸速率先增大后减小。二、非选择题:本大题共3小题,共45分。10.(2013福州八中模拟)(15分)景天科植物A有一个很特殊的CO2同化方式:夜间气孔开放,吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中(如图甲所示);白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用(如图乙所示)。十字花科植物B的CO2同化过程如图丙所示,请回答下列问题。(1)植物A夜晚能吸收CO2,却不能合成(CH2O)的原因是缺乏暗反应必需的,白天植物A进行光合作用所需的CO2的来源有 。 (2)在上午10:00,突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内,植物A叶肉细胞和植物B叶肉细胞中C3含量的变化

14、趋势分别是、(填“升高”、“降低”或“基本不变”)。 (3)植物A气孔开闭的特点与其生活环境是相适应的,推测植物A生活环境最可能是。从进化角度看,这种特点的形成是的结果。 解析:(1)光合作用暗反应的进行需要光反应所形成的产物ATP和H的参与;白天植物A进行光合作用所需的CO2的来源有两个,一是苹果酸经脱羧作用释放的CO2,二是自身细胞呼吸作用所产生的CO2。(2)由于植物A进行暗反应所需的二氧化碳有两个来源,当白天环境中二氧化碳浓度降低后,苹果酸经脱羧作用释放的二氧化碳基本上能保证暗反应对二氧化碳的需要,因此,白天突然降低环境中二氧化碳浓度后,植物A叶肉细胞中C3含量基本

15、不变;对植物B来说,白天突然降低环境中二氧化碳浓度,则会导致其叶肉细胞中C3含量降低。(3)植物A在白天气孔关闭,是由于白天气温高、干旱,关闭气孔有利于避免植物体内水分过度散失,因此,该植物最可能生活在炎热干旱的环境中;植物这一特点的形成是长期自然选择的结果。答案:(1)ATP和H苹果酸经脱羧作用释放的CO2和呼吸作用产生的CO2(2)基本不变降低(3)炎热干旱自然选择11.(2014山东青岛统一质量检测)(15分)红掌是半阴生高等植物,下图表示夏季时红掌在不同遮光处理条件下净光合速率的日变化曲线,请分析回答相关问题。(1)适当遮光叶绿素含量会增加,叶片对光的吸收能力显著增强。 (2

16、)ab段叶肉细胞内合成H的场所有;cd对应时段,植物体内有机物总量的变化情况是。 (3)M点时,对红掌体内所有能进行光合作用的细胞来说,叶绿体消耗的CO2量(填“大于”、“等于”或“小于”)细胞呼吸产生的CO2量。 (4)30%遮光处理避免了强光照和过高温度对植株的不利影响,与曲线相比,曲线未明显出现“午休”现象的原因是 。 (5)6:30左右,在不遮光的条件下适当增加该植物周围的CO2浓度,光合速率的变化情况基本不变,原因是  。 解析:本题考查叶绿体色素的作用、光合作用及细胞呼吸的过程、部位及影响因素 ,意在考查曲线图分析判断、获取利用信息

17、、综合运用知识的能力。(1)叶绿体中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)80% 遮光条件下,ab段红掌叶肉细胞进行光合作用及细胞呼吸,光合作用光反应发生在叶绿体基粒类囊体,该过程中水光解产生H,有氧呼吸第一、二阶段分别发生在细胞质基质和线粒体基质,两个过程均产生H;cd段净光合作用速率达到最大,说明有机物积累速率达到最大,即有机物含量增加。(3)80%遮光条件下,M点植物叶肉细胞光合作用速率等于植物所有细胞的细胞呼吸速率,即叶肉细胞中叶绿体消耗二氧化碳的量大于叶肉细胞中细胞呼吸产生二氧化碳的量。(4)不遮光条件与30%遮光条件比,不遮光条件下光照太强会导致气孔关闭,光合

18、作用速率下降,同时不遮光会导致温度过高降低酶活性,光合作用速率也会下降。(5)不遮光条件下,6:30光照强度开始增强,光合作用速率开始升高,但此时光照强度还是较弱,故适当提高二氧化碳浓度也不会导致光合作用速率提高。答案:(1)红光和蓝紫(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体增加(3)大于(4)遮光30%情况下,植物气孔一般不关闭(5) 6:30左右限制光合速率的主要因素是光照强度12.(2013安徽皖南八校第二次联考)(15分)回答下列有关光合作用的问题。(1)图1表示纸层析法分离色素的结果,条带1表示(填色素名称),条带3、条带4中的色素主要吸收。 (2)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图

19、2),并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后,从两侧截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:g)。则b-a 所代表的是  。 (3)种植蔬菜的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图3所示。图中B点的含义是;一昼夜内植株是否显示生长现象?,请说明理由  ; 图中C点时植物根尖细胞中能产生ATP的场所有  。(4)图4表示在不同温度下光照强度对植物氧气释放速率的影响。图中该植物在15 、8千勒克斯的光照条件下,单位叶面积每小时光合作用产生的氧气量是mg。如果在25 、4千勒克斯的光照条件下,植物

20、单位叶面积在一天内(15小时白天)葡萄糖的积累量是mg。 解析:本题考查的是光合作用的有关内容。(1)纸层析法分离色素是根据色素在层析液中溶解度不同,因而在滤纸条上扩散的速度快慢不同进行的分离。色素在滤纸条上自上而下的排列顺序为胡萝卜素(条带1)、叶黄素(条带2)、叶绿素a(条带3)、叶绿素b(条带4)。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光。(2)由题意可知,a为截取的遮光部分叶片起始重量与12小时呼吸作用量的差值。b为截取的曝光部分叶片起始重量与12小时光合作用与呼吸作用量差值的和。故b-a代表的是12小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量。(3)由图可知,B点之前,呼吸速率大于光合速率

21、,B点之后,呼吸速率小于光合速率,而B点,呼吸速率等于光合速率。一昼夜A点的CO2浓度高于E点,表明大棚内CO2浓度有所下降,说明光合作用产生的有机物量大于呼吸作用消耗的有机物量,有机物有积累。根尖细胞无叶绿体,C点时,只能进行呼吸作用,故产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。(4)在15 、8千勒克斯的光照时,单位叶面积每小时净光合作用产生的氧气量为40 mg,而呼吸作用消耗的氧气量为10 mg,故实际单位叶面积每小时光合作用产生的氧气量是50 mg。在25 、4千勒克斯的光照条件下,植物单位叶面积在一天内(15小时白天)葡萄糖的积累量是180×(20+20)×15

22、47;(6×32)-(180×20×24)÷(6×32)=112.5(mg)。答案: (1)胡萝卜素 蓝紫光和红光(2)12小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量(3)光合速率等于呼吸速率(或光合作用固定的二氧化碳量等于呼吸作用产生的二氧化碳量或净光合速率为0)是 因为一昼夜内的CO2浓度有所下降,说明光合作用产生的有机物有积累 细胞质基质和线粒体(4)50 112.5【教师备用】1.现有a、b、c三种灯泡,其发出光波的波长与光辐射强度的关系如图甲所示,现需从中选择一种灯泡用于温室中给植物补光,期望最大限度地增加光合作用的强度。为此某同学设

23、计了图乙所示的实验装置。(注:叶绿体中的色素主要吸收430450 nm的蓝紫光和640660 nm的红光)。据此分析不正确的是(D)A.a灯泡与图甲中曲线对应B.b灯泡与图甲中曲线对应C.c灯泡与图甲中曲线对应D.温室中选择c灯泡能最大限度地增加光合作用强度解析:由题意和题图可看出,图乙中装置中光合作用最强,装置中光合作用最弱,即b灯泡照射最有利于光合作用,应对应图甲中的曲线,a灯泡照射不利于光合作用,应对应图甲中的曲线,c灯泡与图甲中曲线对应,温室中选择b灯泡能最大限度地增加光合作用强度。2.(2013厦门外国语模拟)韭黄是利用绿色韭菜在避光条件下培养出来的。某同学利用所学知识研究韭黄叶片呈黄色的原因,其方法步骤如下:步骤一:提取叶片中的色素a.分别称取5 g韭菜叶片和韭黄叶片,剪碎,放入两个研钵中。b.向两个研钵中各加入少许二氧化硅,再加入10 mL无水乙醇,进行迅速、充分的研磨。c.将研磨液迅速