衔接点15 第5章第4节 光合作用与能量转化-2022年初升高生物无忧衔接（人教版2019）（解析版）

第4节光合作用与能量转化高中内容高中内容光合作用与能量转化捕获光能的色素和结构光合作用的原理和应用绿叶中色素的提取和分离初中内容绿色植物的光合作用植物光合作用的发现光合作用和呼吸作用原理的应用植物光合作用的场所植物光合作用的实质初中相关知识回顾：光合作用（photosynthesis）是指绿色植物利用光能，把二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气的过程。叶是绿色植物进行光合作用的主要器官。

叶肉是叶片的主要部分，光合作用主要是在叶肉细胞中进行的。叶肉位于上表皮与下表皮之间，一般分为栅栏层和海绵层。靠近上表皮的栅栏层细胞排列紧密且整齐，细胞里含有较多的叶绿体；靠近下表皮的海绵层细胞排列比较疏松，细胞里含有较少的叶绿体。叶绿体中含有绿色的叶绿素，是叶片呈现绿色的主要原因。叶绿素能够吸收光能，为光合作用提供能量。所以，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。光是植物进行光合作用的能量来源，只有在一定强度的光照下，植物才能进行光合作用，制造右机物满足白身生长发育的需要。叶绿素只有在光下才能形成，因此，在生产字践中，可以利用“叶绿素的形成需要光”的原理，设置无光的环境生产韭黄等蔬菜。光合作用产生淀粉

1864年，德国科学家萨克斯为此做过这样的实验：把绿叶放在暗处数小时，以消耗叶片中部分营养物质，再把叶片的一部分曝露在光下，另一部分遮光，经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，结果发现遮光部分的叶片未变蓝，而照光部分的叶片转变成深蓝色。由于当时已经证实淀粉遇碘变蓝，萨克斯所做的实验使人们认识到，绿色植物在光下能够产生淀粉。高中新知识：一、捕获光能的色素和结构（一）色素1、种类叶绿素叶绿素（含量约占3/4）叶绿素a（蓝绿色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）主要吸收红光与蓝紫光主要吸收蓝紫光2、作用：吸收、传递、转化光能3、绿叶中色素的提取和分离①提取：用无水乙醇提取。原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。②分离：用层析液分离。层析液成分：由20份在60~90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成原理：都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。操作：研磨：无水乙醇：溶解色素二氧化硅：有助于研磨得充分碳酸钙：可防止研磨中色素被破坏过滤：单层尼龙布画滤液细线：重复1到2次层析分离：层析液不能没过滤液细线，小烧杯要加盖。（二）叶绿体双层膜基粒双层膜基粒基质：有少量DNA和RNA；核糖体个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。增大了受光面积。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。二、光合作用的原理和应用1、光合作用的发现的几个实验2、光合作用的过程水的光解及合成NADPH的过程：光反应与暗反应：光反应必需有光；暗反应不需要光，但需要光反应产生的ATP与NADPH注：C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)。光合作用的总反应式：光合作用中H光合作用中H2O中的O的去向：光合作用中CO2中的O的去向：H2OO2CO2（CH2O）、H2O光合作用的能量变化：光能光能ATP与NADPH中活跃的化学能（CH2O）中稳定的化学能

3、影响光合作用的因素光照强度或光光照强度或光的波长（即，颜色）温度CO2浓度水无机盐（矿质元素）环境因素遗传及遗传及生理因素阳生植物与阴生植物；气孔开放程度；叶面积指数三、化能合成作用少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨（NH3)氧化成亚硝酸（HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。这些糖类就可以供硝化细菌维持自身的生命活动。

基本知识点10分钟自测：（一）色素1、种类叶绿素叶绿素（含量约占3/4）叶绿素a（蓝绿色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）主要吸收红光与蓝紫光主要吸收蓝紫光2、作用：吸收、传递、转化光能3、绿叶中色素的提取和分离①提取：用无水乙醇提取。原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。②分离：用层析液分离。无水乙醇：溶解色素二氧化硅：有助于研磨得充分碳酸钙：可防止研磨中色素被破坏（二）光合作用的过程水的光解及合成NADPH的过程：光反应与暗反应：光反应必需有光；暗反应不需要光，但需要光反应产生的ATP与NADPH注：C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)。光合作用的总反应式：光合作用中H光合作用中H2O中的O的去向：光合作用中CO2中的O的去向：H2OO2CO2（CH2O）、H2O（三）化能合成作用生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨（NH3)氧化成亚硝酸（HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。

第5章第4节光合作用与能量转化（随堂练）第I卷（选择题）一、单选题1．（2019·辽宁·大连经济技术开发区得胜高级中学（被合并校，待使用到期删除）高二期中）若土壤中的汞离子主要破坏生物膜上的蛋白质，则植物被汞污染后，体内受影响最小的生命活动是（）A．胆固醇进入细胞 B．水的光解C．协助扩散 D．主动运输【答案】A【解析】【分析】1、生物膜主要由蛋白质和磷脂构成，其中的蛋白质在生物膜行使功能时起重要的作用，功能越复杂的生物膜，其上蛋白质的种类和数量越多。2、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。【详解】A、胆固醇进入细胞的方式为自由扩散，不需要蛋白质的参与，故植物被汞污染后，该生命活动受影响最小，A正确；B、水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜，植物被汞污染后会降低类囊体薄膜上酶的活性而对植物的生命活动影响较大，B错误；C、协助扩散是指物质顺相对含量梯度运输，需要蛋白质的参与，当植物被汞污染破坏生物膜上的蛋白质后，受影响较大，C错误；D、主动运输是指物质逆相对含量梯度运输，需要蛋白质的参与和能量供应，当植物被汞污染破坏生物膜上的蛋白质后，受影响较大，D错误。故选A。2．（2022·重庆市涪陵高级中学校一模）如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是()A．a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与B．a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原C．a、c中合成ATP所需的能量来源不同D．c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中【答案】D【解析】【分析】据图分析：图中A是光反应，B是暗反应，C是细胞呼吸，D是ATP的利用。A过程(光反应)：(1)水的光解2H2O4[H]+O2，(2)ATP的形成ADP+Pi+能量→ATP；B过程(暗反应)：(1)CO2固定CO2+C52C3，(2)C3的还原2C3(CH2O)+C5；C过程(有氧呼吸)：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量。【详解】A、a是光反应，产物有氧气、ATP和[H]等，D是ATP的利用，不需要O2的直接参与，A正确；B、a是光反应；产物有氧气、ATP和[H]等，其中ATP和[H]可以参与B暗反应中三碳化合物的还原，B正确；C、a光反应过程产生的ATP全部被用来进行暗反应合成有机物，c是细胞呼吸只是光合作用中的有机物中的一部分，且呼吸作用过程中大部分的能量以热能形式散失，故a过程产生的ATP远多于C过程产生的ATP，C正确；D、呼吸作用c过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失，D错误。故选D。3．（2022·河北省三河市第二中学高一期末）如图表示某真核细胞内两种具有双层膜的结构，有关分析错误的是（

）A．图a、b中都含有少量DNA、外膜内膜B．图a、b都与细胞的能量转换有关C．图a、b分别代表的是线粒体、叶绿体D．含有b的细胞通常含有a，含有a的细胞一定含有b【答案】D【解析】【分析】分析题图：线粒体内膜向内折叠形成嵴，则图a为线粒体，叶绿体的类囊体堆叠形成基粒，则图b为叶绿体。1、线粒体：线粒体是真核生物生命活动所需能量的主要产生场所，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是“细胞的动力车间”。2、叶绿体：叶绿体是大多数植物进行光合作用的场所，是“细胞的养料制造车间”和“能量转换站”。【详解】A、线粒体和叶绿体都含有少量DNA、外膜内膜，A正确；B、图a、b都与细胞的能量转换有关，线粒体能将有机物中的化学能转换为热能和ATP中的化学能，叶绿体能将光能转化为有机物中的化学能，B正确；C、图a、b分别代表的是线粒体、叶绿体，C正确；D、含有b叶绿体的细胞通常含有a线粒体，含有a线粒体的细胞不一定含有b叶绿体，如根部细胞不含叶绿体，D错误。故选D。4．（2022·黑龙江·大庆实验中学高一开学考试）下列各项应用中，主要利用细胞呼吸原理的是（

）①中耕松土

②果蔬保鲜

③贮存种子

④汛期农田及时排水

⑤合理密植

⑥糖渍、盐渍食品

⑦用透气的消毒纱布包扎伤口

⑧移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行A．①③④⑤⑦ B．①②③④⑦ C．②③④⑦⑧ D．①②③④⑥⑦⑧【答案】B【解析】【分析】影响细胞呼吸的因素主要有温度、氧气浓度（二氧化碳浓度、氮气浓度等）、水分等，在保存食品时，要抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，所以水果蔬菜保存需要低温、低氧和一定湿度的环境，而粮食保存需要低温、低氧和干燥的环境。【详解】①中耕松土能增加土壤中氧气的量，增强根细胞的有氧呼吸，释放能量，促进对无机盐的吸收，①正确；②果蔬保鲜是通过降低温度来降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗，②正确；③贮存种子要在干燥、低温、少氧的环境中，减少自由水的量，降低酶的活性，减弱细胞呼吸强度，从而减少有机物消耗，③正确；④汛期农田及时排水是防止植物的根缺氧进行无氧呼吸，产生酒精，对根系造成毒害作用，④正确；⑤合理密植有利于植物进行光合作用，没有利用细胞呼吸的原理，⑤错误；⑥糖渍、盐渍食品利用的是渗透作用原理，将细胞杀死，破坏细胞膜的选择透过性，从而使大分子物质能够进入细胞，⑥错误；⑦用透气的消毒纱布包扎伤口构成有氧环境，从而抑制厌氧型细菌的繁殖，⑦正确；⑧移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行是为了降低蒸腾作用，减少水分的散失，⑧错误。故选B。5．（2020·甘肃省甘谷第一中学高三阶段练习）下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片的叙述，错误的是（）A．两种叶片都能吸收蓝紫光B．两种叶片均含有类胡萝素C．两种叶片都可呼吸产生CO2D．黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP【答案】D【解析】【分析】生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片，绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，黄色叶片中基本只有类胡萝卜素，所以是黄色。绿色叶片中叶绿素含量较多所以是绿色。黄绿色叶片应该是含有类胡萝卜素和叶绿素，只是叶绿素少些。【详解】A、绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，黄色叶片中含有类胡萝卜素，其中类胡萝卜素能吸收蓝紫光，叶绿素吸收红光和蓝紫光，A正确；B、绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，黄色叶片中含有类胡萝卜素，因此两种叶片均含有类胡萝素，B正确；C、两种叶片都可进行正常的呼吸作用，产生CO2，C正确；D、绿色叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，能转化光能，也能捕获光能，所以光反应中能产生ATP，D错误。故选D。6．（2022·全国·高三专题练习）下列关于绿叶中色素的提取与分离实验的叙述中，错误的是（

）A．加入CaCO3是为了防止色素被破坏B．加入SiO2有利于破坏叶肉细胞C．分离色素时塞紧试管口是为了防止乙醇和层析液的挥发D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离【答案】D【解析】【分析】1、叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如：丙酮(酒精)等，所以可以用丙酮提取叶绿体中的色素。2、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽)，色素带的宽窄与色素含量相关。【详解】A、加入碳酸钙是为了防止研磨过程中叶绿体中的色素被破坏，A正确；B、在提取色素的过程中加入石英砂有利于破坏叶肉细胞，使研磨充分，B正确；C、分离色素时塞紧试管口是为了防止乙醇和层析液的挥发，C正确；D、色素的量合适才能使分离效果明显，D错误。故选D。【点睛】本题考查“叶绿体色素的提取和分离"实验的相关知识，意在考查学生的识记和理解能力，难度不大。7．（2021·江苏·海安高级中学高一阶段练习）“有收无收在于水，收多收少在于肥。”这句农谚形象地说明了植物的生长和发育过程离不开水和无机盐，适时适量地灌溉和追施各种肥料是农作物高产、稳产的保障。下列关于水和无机盐的叙述，错误的是（）A．磷在维持叶绿体膜的结构和功能上具有重要作用B．结合水是细胞内的良好溶剂，可直接参与光合作用过程C．叶绿素含有Mg，分布在类囊体的薄膜上，可以吸收光能D．无机盐只有溶解于水中形成离子，才能被植物的根尖吸收【答案】B【解析】【分析】1、结合水：与细胞内其它物质结合是细胞结构的组成成分。自由水：（占大多数）以游离形式存在，可以自由流动；生理功能：①良好的溶剂；②运送营养物质和代谢的废物；③参与许多化学反应；④为细胞提供液体环境。2、无机盐的存在形式：主要以离子形式存在的；作用：细胞中某些复杂化合物的重要组成成分；维持细胞的生命活动；维持细胞的酸碱度。【详解】A、叶绿体膜的主要成分是磷脂和蛋白质，P元素在维持叶绿体膜的结构与功能上有重要作用，A正确；B、自由水是细胞内的良好溶剂，可直接参与光合作用过程，如水的光解，B错误；C、镁是组成叶绿素的元素之一，叶肉细胞的叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，可吸收红光和蓝紫光，C正确；D、无机盐必须溶解在水中才能被植物吸收利用，D正确。故选B。8．（2019·全国·高考真题）将一株质量为20g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40g，其增加的质量来自于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】【分析】有氧呼吸指：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底的氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。光合作用的原料：二氧化碳和水，产物有机物和氧气，场所是叶绿体。【详解】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于水、矿质元素、空气。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。9．（2022·四川省遂宁市第二中学校高一期中）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。下列叙述错误的是（

）A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D．叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的【答案】A【解析】【分析】光合色素包括类胡萝卜素和叶绿素两大类,其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。【详解】A、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A错误；B、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；C、CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；D、根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。故选A。10．（2021·吉林市第二中学高二期末）下列有关绿叶中光合色素的叙述，正确的是（

）A．光合色素分布在类囊体薄膜上和液泡中B．根据色素在层析液中的溶解度大小提取色素C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．叶中缺镁元素不会影响植物的光合作用【答案】C【解析】【分析】绿色植物通过叶绿体进行光合作用来制造有机物，而叶绿体利用光能，先由色素吸收光能，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，用来来制造有机物，绿色光几乎不吸收，所以绿叶反射绿色光，所以叶子在人眼看来是绿色的。【详解】A、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；B、提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，可用无水酒精等提取色素；分离色素原理是：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，B错误；C、由分析可知，叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，C正确；D、镁元素是叶绿素的组成成分，叶中缺镁元素会导致叶片中叶绿素含量减少，进而影响植物的光合作用，D错误。故选C。【点睛】11．（2021·四川宜宾·高一期末）下列关于绿叶中色素的叙述，正确的是（）A．捕获光能的色素只分布在类囊体薄膜上B．类胡萝卜素可吸收少量的红光C．秋天叶片变红是因为叶绿素被分解，呈现出类胡萝卜素的颜色D．可用体积分数为95%的乙醇直接提取色素【答案】A【解析】【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：1、提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。2、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。3、各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。4、结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。【详解】A、叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜，主要包括叶绿素和类胡萝卜素，A正确；B、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，B错误；C、类胡萝卜素的颜色是黄色，秋天叶片变红，是由于花青素在酸性的叶肉细胞中变成了红色，C错误；D、提取色素应用无水乙醇，若用95%的乙醇需要再加入无水NaCO3，D错误。故选A。12．（2021·湖南·高三专题练习）下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，相关叙述正确的是（

）A．光合作用过程中CO2在叶绿体囊状结构薄膜上被利用B．农业上，控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产C．在高O2含量的环境中，植物不能进行光合作用D．将植物突然置于黑暗环境中，叶绿体中C5与C3间的转化不受影响【答案】B【解析】【分析】分析题图可知：1分子五碳化合物在高二氧化碳环境中与1分子二氧化碳结合生成2分子三碳化合物后参与卡尔文循环，在高氧环境中与1分子氧结合生成1分子三碳化合物参与卡尔文循环，同时生成1分子二碳化合物进入线粒体参与呼吸作用释放出二氧化碳。【详解】A、光合作用过程中CO2参与暗反应，场所是叶绿体基质中，A错误；B、分析题图可知，O2和CO2的浓度会影响光合作用和细胞呼吸，故农业上，控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产，B正确；C、在高O2含量的环境中，产生的C3也可用于卡尔文循环，进而生成糖，C错误；D、光合作用暗反应的进行，需要光反应提供NADPH和ATP，黑暗条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供NADPH和ATP，因而C5与C3之间的转化受影响，D错误。故选B。13．（2021·吉林·长春博硕学校高二期中）黑藻俗称温丝草、灯笼薇等，属单子叶多年生沉水植物，叶片小而薄。某同学利用黑藻叶片进行下列生物学实验，其中错误的选项是()选项实验目的所用试剂A观察叶绿体蒸馏水B观察线粒体健那绿染液C观察质壁分离及复原0.3g/mL蔗糖溶液、清水D提取叶绿体中的色素无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】【分析】线粒体本身没有颜色，观察线粒体需要使用活体染色剂健那绿把线粒体染为蓝绿色，因此应选择浅色或无色的组织或细胞。【详解】A、由于叶绿体本身有颜色，所以观察叶绿体时直接制作临时装片就可以观察，所用试剂是水，A项正确；B、观察线粒体时要用健那绿对线粒体进行染色，但由于黑藻叶片本来就为绿色，所以会影响观察，B项错误；C、观察质壁分离时，用0.3g/mL蔗糖溶液，细胞失水发生质壁分离，然后在玻片一侧滴加清水，已经发生质壁分离的细胞复原，C项正确；D、提取叶绿体色素时，加入无水乙醇是为了溶解色素，加入碳酸钙是为了防止研磨中色素被破坏，加入二氧化硅是为了使研磨充分，D项正确。故选B。【点睛】本题易错选A项，错因在于：（1）混淆了植物细胞和动物细胞。植物细胞具有细胞壁，在蒸馏水中不会吸水张破。（2）未能全面把握题意，只关注了线粒体和健那绿染液，而忽视了题干中的黑藻的信息。14．（2022·黑龙江·大庆四中高一开学考试）下列关于硝化细菌的叙述，错误的是（

）A．将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为光能B．将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为化学能C．硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶D．硝化细菌和绿色植物一样都是自养型生物【答案】A【解析】【分析】硝化细菌属于原核生物,细胞结构与大肠杆菌相似,仅有核糖体一种细胞器,可进行有氧呼吸,可通过化能合成作用合成有机物,在生态系统中属于生产者。【详解】硝化细菌能将土壤中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这是糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动，所以硝化细菌也属于自养生物，A错误；B正确；D正确；硝化细菌能够将二氧化碳和水合成为糖类，所以硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶，C正确。15．（2021·福建·莆田第二十四中学高三阶段练习）下列有关叶绿体中色素及吸收光谱的叙述，错误的是（

）A．类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应中ATP的合成B．温室或大棚种植蔬菜时，无色薄膜最有利于植物生长C．光合作用的作用光谱可用O2的释放速率随光波长的变化来表示D．叶绿素在层析液中的溶解度大于类胡萝卜素【答案】D【解析】【分析】叶绿体中的色素有类胡萝卜素和叶绿素两大类，类胡萝卜素包括胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），主要吸收蓝紫光；叶绿素包括叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色），主要吸收红光和蓝紫光。【详解】A、叶绿体色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用于光反应中ATP的合成，A正确；B、叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光，绿光吸收最少，而无色薄膜可以透过各种光，所以温室或大棚种植蔬菜时，无色薄膜最有利于植物生长，B正确；C、光合作用的作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，而氧气是光合作用从产物，因此光合作用的作用光谱可用氧气的释放速率随光波长的变化来表示，C正确；D、叶绿素在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素，D错误。故选D。二、多选题16．（2022·山东·高三专题练习）生命科学是一门实验科学，选择适当的实验材料和采用合适的方法是实验成功的关键。下列实验中，选择材料和实验方法都合适的是（）A．观察叶绿体形态和分布及细胞质的流动：用高倍镜观察黑藻嫩叶的临时装片B．探究C元素在光合作用中的转移途径：检测14CO2中14C在含C物质出现的顺序C．观察植物细胞的吸水和失水：用引流法改变紫色洋葱鳞片叶外表皮的液体环境D．探究温度对酶活性影响：观察不同温度条件下过氧化氢酶分解过氧化氢产生气泡的量【答案】ABC【解析】【分析】1、观察叶绿体的实验中，用镊子取一片黑藻的小叶，放入载玻片的水滴中，盖上盖玻片。制片和镜检时，临时装片中的叶片不能放干了，要随时保持有水状态，否则细胞或叶绿体失水收缩，将影响对叶绿体形态和分布的观察。2、放射性同位素标记法在生物学中具有广泛的应用，如：卡尔文用14C标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2→C3→有机物。【详解】A、黑藻的幼嫩叶片中细胞质丰富、流动性更强，且黑藻的幼嫩叶片中含有大的叶绿体，用高倍镜可以看到叶绿体的形态和分布及细胞质流动，A正确；B、CO2是暗反应的原料，检测14CO2中14C在暗反应含C物质出现的顺序，可以推测C元素在光合作用的转移途径，B正确；C、紫色洋葱鳞片叶的外表皮有大型紫色液泡，适合做观察植物细胞吸水和失水的材料，引流法可以改变紫色洋葱鳞片叶外表皮的液体环境，C正确；D、过氧化氢的分解本身受温度影响，探究温度对酶活性影响时不能用过氧化氢酶，D错误。故选ABC。17．（2022·湖南·高三专题练习）光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造有机物中所含有的能量与光合作用过程中吸收的光能的比值。下列作物种植方式可以提高光合作用效率的是（

）A．适当增施磷肥、钾肥，促进农作物茎叶生长B．根据土壤肥沃程度等情况种植适当密度的农作物C．对温室里的农作物增施农家肥料或使用发生器D．同一块土地由一年内只种植小麦改为小麦、玉米轮作【答案】AC【解析】【分析】影响光合作用强度的限制因素有：温度、光照强度、二氧化碳浓度、水、土壤中矿质元素含量，由于在大田中，一般水分和矿质元素的供应往往是充足的，所以平时影响光合作用的因素主要是温度、光照强度和二氧化碳浓度。【详解】A、适当增施磷、钾肥，促进农作物茎叶生长，促进光合作用相关酶的合成，能提高光合作用效率，A正确；B、根据土壤肥沃程度等情况种植适当密度的农作物，可以提高光能利用率，但不能提高光合作用效率，B错误；C、对于温室里的农作物来说，通过增施农家肥料或使用发生器等措施，可以增加温室中的含量，同样可以提高农作物的光合作用效率，C正确；D、同一块土地由一年内只种植小麦改为小麦、玉米轮作可以提高全年农作物的收获面积，提高光能利用率，但不能提高光合作用效率，D错误。故选AC。18．（2021·山东·高考真题）关于细胞中的H2O和O2，下列说法正确的是（

）A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2OC．植物细胞产生的O2只能来自光合作用D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O【答案】ABD【解析】【分析】有氧呼吸可以分为三个阶段：第一阶段：在细胞质的基质中：1分子葡萄糖被分解为2分子丙酮酸和少量的还原型氢，释放少量能量；第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸和水在线粒体基质中被彻底分解成二氧化碳和还原型氢；释放少量能量；第三阶段：在线粒体的内膜上，前两个阶段产生的还原型氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。【详解】A、葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成多糖的过程有水生成，A正确；B、有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，所以一定消耗H2O，B正确；C、有些植物细胞含有过氧化氢酶（例如土豆），可以分解过氧化氢生成O2，因此植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用，C错误；D、光反应阶段水的分解产生氧气，故光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O，D正确。故选ABD。【点睛】19．（2022·湖南·高三专题练习）科学家通过实验观察到，正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”。下图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，图中CO2吸收或释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量，单位：μmol·m-2·S-1。下列说法错误的是（

）A．突然遮光，短时间内叶绿体中C3的含量会上升B．光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸C．若降低光照强度，则图形A、B的面积均变小D．该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为10μmol·m-2·S-1【答案】CD【解析】【分析】图象反映了遮光前后植物吸收或释放CO2速率变化，在遮光后短时间内CO2释放速率明显超过细胞在同等条件下细胞呼吸作用释放CO2速率。从图形可看出当遮光一段时间后二氧化碳释放速率达到稳定，由于遮光后植物没有光合作用只有呼吸作用所以B值就应代表该植物呼吸作用释放二氧化碳速率，B+C是代表在遮光短时间内释放二氧化碳速率最大值，因此C代表遮光后短时间内除呼吸作用释放二氧化碳外其他途径释放二氧化碳速率。【详解】A、突然遮光，光反应产物ATP和[H]减少，C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，C3的含量会上升，A正确；B、停止光照后，光反应立即停止，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”，并且超过了黑暗条件下的呼吸作用，说明光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸，B正确；C、若降低光照强度，光合作用降低图形A面积会变小，B代表的是呼吸作用，其面积不会变小，C错误；D、计算该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率时，应该加上释放CO2速率，所以该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为7+3=10μmol·m-2·S-1，但若遮光（完全黑暗）后，再立即给予光照，由于“CO2的猝发”，CO2的释放速率为5，则该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为7+5=12μmol·m-2·S-1，D错误。故选CD。20．（2022·河北·鸡泽县第一中学高三阶段练习）为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图。下列说法正确的是（

）A．除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度B．A点条件下限制光合速率的主要环境因素是光强、是否施肥和土壤含水量C．根据实验数据，农业上可在土壤含水量40%-60%条件下施肥以提高玉米产量D．从光合作用面积的角度考虑，还可采取合理密植以提高玉米的光能利用率【答案】ACD【解析】【分析】通过图示可以看出光合作用的影响因素有光照强度、含水量、矿质元素(施肥)等影响因素。B点与D点比较，土壤含水量及施肥情况相同，而光照强度D高于B点，故B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是光照强度。C点与D点位于同一条曲线中，光照强度相同，施肥情况相同，C点比D点光合作用弱，是因为C点土壤含水量低。通过图解可看出施肥影响明显是在含水量大于40%。【详解】A、反应速率可用反应物的消耗速率或生成物的生成速率表示，故除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度，A正确；B、通过A、C点对比可知，限制光合作用的因素是光照强度，通过A、B点对比可知，限制光合作用的因素是土壤含水量，在土壤含水量为20%时，施肥与未施肥没有差别，因此，A点条件下限制光合速率的主要环境因素是光强、土壤含水量，B错误；C、结合实验数据，在土壤含水量40%~60%条件下，施肥可提高CO2吸收量，可提高玉米产量，C正确；D、合理密植可提高光合作用面积，从而提高玉米的光能利用率，D正确。故选ACD。第II卷（非选择题）三、综合题21．（2020·广东·珠海市第二中学高三阶段练习）图1为茄子和韭菜在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度变化的曲线图；图2是探究光照强度对茄子叶片光合速率的影响，将一定数量的茄子幼苗放在装有培养液的密闭容器中以白炽灯为光源，匀速缓慢移动光源，增大光源和容器之间的距离，测定容器中CO2浓度随时间的变化曲线。回答下列问题：（1）光补偿点指的是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，从图1中的实验结果可知，茄子的光补偿点___________（高于/低于/等于）韭菜的光补偿点，在CD段限制韭菜光合速率的环境因素最可能是___________。（2）在光照强度为图1中的B时，茄子的叶肉细胞中产生ATP的部位有___________，该光照强度下茄子的叶肉细胞光合速率___________（大于/小于/等于）其呼吸速率。（3）图2中的BC段光合速率和呼吸速率的关系是___________，如果在B点对应的时刻突然增大光照强度，则短时间内叶绿体中C3/C5比值会___________。21.【答案】（1）高于；CO2浓度（2）细胞质基质、线粒体和叶绿体（细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜叶绿体类囊体薄膜）；大于（3）光合速率小于呼吸速率；降低【解析】【分析】分析题1：自变量为光照强度和植物种类，因变量为光合速率与呼吸速率的比值；分析图2：自变量为反应时间，因变量为二氧化碳浓度。【详解】（1）从图1观察当P/R=1时，茄子的光补偿点高于韭菜的光补偿点。在CD段，茄子的光台速率随着光照强度的增加而增加，所以限制CD段茄子光合速率的环境因素主要是光照强度；从图上看，光照强度对韭菜的光合速率影响较小，所以限制韭菜光合速率的环境因素最可能是CO2浓度。（2）在光照强度为图1中的B时，茄子可进行光合作用和呼吸作用，此时产生ATP的部位有细胞质基质，线粒体，叶绿体。在光照强度为图1中的B时，此时茄子光合作用速率等于呼吸作用速率，对于茄子来说，茄子叶肉细胞产生的有机物供给全身细胞的呼吸作用消耗，所以茄子叶肉细胞光合速率大于其呼吸速率。（3）图2中的BC段CO2浓度上升，所以呼吸速率大于光合速率；如果在B点对应的时刻突然增大光照强度，光反应会加快，ATP和还原氢会增多，C3被还原成C5加快，所以短时间C3减少，C5增加，C3/C5比值会减小。【点睛】熟记光合作用和呼吸作用过程，以及通过CO2浓度变化来判断光合速率和呼吸速率的大小是解决本题的关键。22．（2021·新疆·沙湾县第一中学高一期中）下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物质名称，请回答：（1）能吸收光能的物质a分布在叶绿体的_______上，光反应为暗反应提供的物质是_______。（2）②、③、④和发生的场所分别是________、____________、________________。（3）上述①～⑤过程中，能够产生ATP的过程是_______________。(填序号）（4）较强光照下，⑤过程中e的移动方向是从____________到______________(填场所)。（5）假如白天突然中断二氧化碳供应，则在短时间内细胞中C3和C5量的变化分别是_________、_____________。（6）温室大棚作物如果遇到阴雨天，为避免减产，大棚内的温度应该适当__________，原因是____________________________________________________。22.【答案】（1）类囊体薄膜；[H]和ATP（2）线粒体基质；细胞质基质；叶绿体基质（3）①②③⑤

（4）类囊体薄膜；叶绿体基质（5）减少；增多（6）降低；降低呼吸作用减少有机物消耗【解析】【分析】1.光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。2.有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。题图分析：图中①是有氧呼吸的第三阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，③是有氧呼吸的第一阶段，④是暗反应，⑤是光反应。a是色素，b是氧气，c是[H]，d是ADP，e是ATP，f是C5，g是二氧化碳，h是C3。【详解】（1）能吸收光能的物质a为光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，因此光反应的场所位于叶绿体的类囊体薄膜上，光反应为暗反应提供的物质是NADPH（[H]）、ATP。（2）②为有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中、③为有氧呼吸第一阶段，场所是细胞质基质；④是暗反应，场所是叶绿体基质。（3）上述①～⑤过程中，只有④暗反应不能产生ATP，其余过程都能产生ATP，因此能产生ATP的过程是①②③⑤。（4）⑤过程为光反应，该过程产生的e是ATP，在较强光照下，光反应产生的ATP在叶绿体基质被消耗，即⑤过程中e（ATP）的移动方向是从叶绿体的类囊体薄膜移动到叶绿体基质。（5）白天突然中断二氧化碳的供应，则二氧化碳的固定减慢，消耗的C5减少，生成的三碳化合物的速率减弱，而C5的生成速率、C3的还原速率不变，故在短时间内细胞中C3和C5量的变化分别是减少、增多。（6）温室大棚作物如果遇到阴雨天，则由于光照强度减弱引起光合速率下降，为避免减产，则应降低呼吸速率，因此在大棚内，应该适当降低温度，从而降低呼吸作用减少有机物消耗。【点睛】熟知光合作用和呼吸作用过程中的物质变化和能量变化是解答本题的关键，掌握环境骤变对光合作用过程中的一些物质的含量变化的影响是解答本题的另一关键，能根据所学的生物学知识解答生活中的相关问题是结本题的必备能力。23．（2022·陕西·宝鸡市渭滨区教研室模拟预测）2021年9月24日，《科学》刊发中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得的重大突破性进展。该研究在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的乙为________________。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将____________（填：“增加”或“减少”）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________________（填：“高于”、“低于”或“等于”）植物。(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。23.【答案】(1)模块1和模块2；三碳化合物C3(2)减少；模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足(3)高于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类)(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少【解析】【分析】据图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解水生成H+和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。(1)据分析可知，该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物（C5），乙为三碳化合物（C3）。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物（C3）的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物（C3）含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。【点睛】本题主要考查了光合作用过程中光反应和暗反应之间的区别与联系，以及影响光合作用速率的因素，需要考生识记相关内容，联系图中三个模块中能量和物质的变化，结合题干进行分析。24．（2020·山西·高三阶段练习）滴灌施肥通过灌溉系统施肥实现了水肥一体化管理。利用