2026届高考生物总复习 专题3 第3讲 捕获光能的色素和结构、光合作用的原理

专题3细胞的能量供应和利用第3讲捕获光能的色素和结构、光合作用的原理1.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析错误的是()一、单项选择题A.实验过程中装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量B.需氧细菌聚集多的原因是光合作用制造的有机物多C.图中细菌分布的差异是水绵在不同区域光合作用强度不同造成的D.水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行答案：B2.为了测定叶片叶绿体中的色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如图。下列相关叙述错误的是()A.方法①中的“？”代表的是SiO2，加入该成分以便研磨更充分B.方法①②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素，提高色素的提取量C.方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放D.方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分答案：D【解析】D方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素会被分解，色素提取量变少，D错误。3.（2024·山东高三模拟）如图是某生物体内的某个细胞代谢图，下列有关叙述正确的是()A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，该生物一定为高等植物B.甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态，该生物一定能存活C.该生物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关D.乙产生的ATP被甲利用时，可以参与的代谢过程包括H2O的光解产生O2答案：C【解析】C甲可利用CO2合成有机物，为叶绿体，乙可利用O2产生CO2进行有氧呼吸，为线粒体，该植物不一定是高等植物，有些低等植物中也有叶绿体与线粒体，A错误；若题图中能够进行光合作用的细胞的物质与能量处于平衡状态，但是植物还有不能进行光合作用的细胞，则整株植物的光合速率小于呼吸速率，该生物不能存活，B错误；H2O的光解不消耗ATP，D错误。4.（2024·广东调研卷）科学家在厌氧型光合细菌中发现了一种利用菌绿素的原始光合作用机制，其基本原理如图所示。该细菌的光合作用与高等植物相比，下列叙述错误的是()A.ATP的合成同样依赖色素分子吸收光能B.菌绿素和叶绿素同样位于类囊体薄膜C.(CH2O)的合成都需要ATP和NADPH的参与D.该细菌不释放O2是因为NADPH的H来自H2S答案：B【解析】B高等植物光合作用过程中，ATP的合成依赖光合色素吸收光能，据图分析可知，厌氧型光合细菌中ATP的合成同样依赖色素分子（菌绿素）吸收光能，A正确；菌绿素是厌氧型光合细菌中分布的色素，细菌属于原核生物，没有叶绿体，也没有类囊体薄膜存在，高等植物的叶绿素位于类囊体薄膜上，B错误；高等植物暗反应过程中C3的还原需要ATP和NADPH的参与，生成(CH2O)，图中厌氧型光合细菌(CH2O)的合成也需要ATP和NADPH的参与，C正确；据图分析可知，图中H2S转变为SO42-的过程中合成了NADPH，因此该细菌不释放O2是因为NADPH的H来自H2S，D正确。5.如图为植物体内在不同条件下的生化反应示意图。据图分析，下列叙述错误的是()A.光合作用的过程包括光反应阶段和卡尔文循环过程B.植物细胞中，卡尔文循环发生在叶绿体基质中C.C3与C2合成的葡萄糖在线粒体内被彻底氧化分解D.高O2含量环境不利于植物自身的生长、发育答案：C6.（2024·湖南师大附中高三月考改编）为提高苹果果实中的糖含量，研究者利用同位素标记法进行实验，处理及结果如下表。其中M蛋白主要在根表皮细胞表达且定位在细胞膜上。下列说法正确的是()项目苹果根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中苹果根系置于葡萄糖培养液中，用13C标记的CO2处理苹果叶片根系13C含量/mg地上部分13C含量/mg根系13C含量占比/%地上部分13C含量占比/%野生型4.7含量极低44.2455.76M基因过表达6.230.8969.11M基因低表达3.646.7953.21A.M蛋白能促进根系从周围环境中吸收葡萄糖B.叶片合成的有机物主要是以葡萄糖的形式运输到苹果根系C.根系不能吸收葡萄糖，叶片光合产物向根系运输，使分配到果实的糖分减少D.苹果应在零上低温、低氧、干燥的环境中贮存，以减少有机物损耗答案：A【解析】A根系置于13C标记的葡萄糖培养液中，M基因过表达的根系含有13C标记的葡萄糖含量高于野生型，说明M蛋白的功能是促进根系吸收葡萄糖，A正确；光合产物以蔗糖的形式通过韧皮部运输到植物各处，B错误；根系通过表皮细胞膜上的M蛋白吸收培养液中的葡萄糖，供根部细胞利用，减少了叶片光合产物向根系的运输，使更多糖分配到果实，提升果实中的糖含量，C错误；适宜的湿度能保证水果水分的充分储存，从而保证水果肉质鲜美，D错误。7.（2024·宁夏高三月考）如图为真核细胞中两种传递电子并产生ATP的生物膜结构示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是()A.图甲为叶绿体内膜，图乙为线粒体内膜B.两种膜产生ATP的能量直接来源为H＋的跨膜运输C.图甲中产生的O2被图乙利用至少跨4层膜D.图甲中氧为电子受体，图乙中氧为电子供体答案：B【解析】B图甲中利用光能分解水，为光合作用的光反应，所以图甲为类囊体薄膜，图乙中利用NADH生成水和ATP，应为有氧呼吸，所以图乙为线粒体内膜，A错误；从图中分析可知，这两种膜结构上的ATP合酶在合成ATP时，都需要利用H＋的跨膜运输，B正确；在类囊体产生的O2要被线粒体利用需要穿过一层类囊体膜、两层叶绿体膜、两层线粒体膜，共5层膜，C错误；图甲中水中的氧失去电子变成氧气，氧为电子供体，图乙中氧气接受电子变成水，氧为电子受体，D错误。二、不定项选择题8.卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是()资料推论(1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3①(2)经过5s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖②(3)在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加③(4)当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降④A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物答案：A9.为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，下列有关分析错误的是()A.黑暗的目的是与光照做对照B.pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境C.ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内D.类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力答案：ABC【解析】ABC实验在黑暗中进行的目的是避免光照对ATP合成的影响，A错误；pH＝4的缓冲溶液模拟的是类囊体腔的环境，B错误；ADP和Pi形成ATP后进入叶绿体基质，C错误；根据实验结果可知，pH平衡前，加入ADP和Pi能够产生ATP，而平衡后加入ADP和Pi不能产生ATP，说明叶绿体中ATP形成的原动力来自类囊体膜两侧的氢离子浓度差，D正确。10.（2024·长沙市一中月考）景天科植物多生长于沙漠等炎热地区，其特殊的CO2固定方式为景天酸代谢途径(CAM)。景天科植物夜晚开放气孔吸收CO2经过磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的催化作用，与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)发生化学反应生成草酰乙酸(OAA)，OAA经过苹果酸脱氢酶的催化作用，进一步被还原为苹果酸，转移到液泡中进行贮存。白天，液泡中积累的苹果酸发生转移，运输到细胞质基质中，CO2被释放，进入叶绿体，进行卡尔文循环生成有机物，关于景天科植物的说法，正确的是(

)A.给植物提供14C标记的14CO2，14C先后出现在PEPC、OAA、苹果酸和有机物中B.上午10时，若突然降低外界CO2浓度，叶肉细胞中C3含量短时间内将会下降C.景天酸代谢途径有利于植物适应干旱环境D.景天酸代谢途径的植物暗反应过程中CO2固定的产物为C3答案：CD【解析】CD14C先后出现在OAA、苹果酸、有机物中，A错误。白天气孔关闭，突然降低外界CO2浓度对CAM植物光合作用无影响，B错误。CAM植物也进行卡尔文循环，所以CO2固定的产物也为C3，D正确。三、非选择题11.（2024·长沙市一中高三月考）淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要产物，马铃薯叶片合成的有机物主要运向块茎储存，番薯叶片合成的有机物主要运向块根储存。Ⅰ.下图是马铃薯和番薯光合作用产物的形成及运输示意图。请回答下列问题：(1)光反应为过程Ⅱ提供的物质是

，叶肉细胞中产生蔗糖的场所是

。(2)如果突然将太阳光照改为相等光照强度的蓝紫色光照，其他条件不变，则短时间内物质B的含量变化是

。(3)研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入番薯，将目的基因导入植物细胞的常用方法

（填1种即可）。ATP和NADPH细胞质基质升高花粉管通道法（或农杆菌转化法）Ⅱ.下图为马铃薯块茎细胞内电子传递链过程中部分物质跨膜转运的示意图。请据图回答问题：(4)经研究发现，有氧呼吸第一、二阶段产生的还原性物质所携带的电子经电子传递链最终传递给O2。O2浓度的降低会__________（填“促进”或“抑制”）丙酮酸运进线粒体，原因是__________________________________________________________________________________________________。抑制

丙酮酸通过线粒体内膜需借助膜两侧建立的H＋浓度梯度，而O2浓度的降低不利于膜两侧H＋浓度梯度的建立12.（2024·河南省八市重点高中模拟）5－氨基乙酰丙酸(ALA)是包括叶绿素在内的多种卟啉化合物进行生物合成的关键前体物质。研究人员欲探究外施ALA对萝卜叶片光合作用的影响，将长势相同的萝卜幼苗均分为3组，分别用不同浓度的ALA处理，一段时间后测定光合作用指标，部分结果如图1、图2所示。回答下列问题：(1)萝卜幼苗施用ALA一段时间后，可用

提取基部叶片中的光合色素。通过测量色素提取液对

（填“红光”或“蓝紫光”）的吸收百分比，计算出叶绿素的含量，不选用上述另一种颜色光的理由是_____________________________________。(2)本实验中，萝卜叶片净光合速率的检测指标是____________________________________，施用ALA对萝卜

（填“基部”“中部”或“顶部”）叶片的净光合速率影响最不显著。施用ALA会提高萝卜基部叶片的光合速率，根据图1分析，判断依据是___________________________________________________________________。无水乙醇红光

叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光

光照条件下单位时间内CO2的吸收量顶部

图1中，与对照组相比，施用ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量(3)研究表明，在弱光条件下，用10mg/LALA浇灌萝卜幼苗根系，萝卜幼苗的抗寒性增强。有人认为，萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的，而是由ALA浇灌根系引起的。某兴趣小组欲验证上述结论，请以萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量为检测指标（可溶性蛋白的含量越高，则抗寒性越强），设计实验加以验证，简要写出实验思路及预期结果：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。