作业5　光合作用

6/6作业5光合作用1.（2025·河北唐山模拟）紫苏叶片是紫苏合成有机物的主要器官。紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关。花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中。某同学欲提取紫苏叶片中的色素，下列操作错误的是（）A.实验材料应选取新鲜的紫苏叶片B.研磨叶片时添加二氧化硅有助于研磨充分C.研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的各种色素D.研磨液需经单层尼龙布过滤后收集滤液解析：C紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关，因此欲提取紫苏叶片中的色素，应选取新鲜的紫苏叶片，A正确；研磨叶片时添加二氧化硅，能破坏细胞结构，有助于研磨充分，B正确；花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中，研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的花青素，但不能溶解叶片中分布在叶绿体内的光合色素，因为叶绿体中的光合色素不溶于水，C错误；将研磨得到的液体迅速倒入玻璃漏斗（在漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤，将滤液收集到试管中，D正确。2.（2025·安徽芜湖模拟）如图表示光合色素对不同波长光的吸收率（％），下列相关叙述错误的是（）A.由图可推知，M含量较少B.由图可知，Q、N是叶绿素C.提取色素时加入碳酸钙可防止M分解D.补充500～600nm光照对农作物增产无益解析：C根据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，可推知M为类胡萝卜素（约占1/4），含量较少，Q、N是叶绿素（约占3/4），A、B正确；提取色素时加入碳酸钙可防止叶绿素被分解，C错误；叶绿素和类胡萝卜素在500～600nm光照时吸收光能极少，所以补充500～600nm光照对农作物增产无益，D正确。3.（2025·贵州贵阳模拟）下列有关科学史和科学研究方法的说法错误的是（）A.卡尔文等用小球藻进行实验，最终探明了CO2→C5→（CH2O）B.希尔制取叶绿体悬液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3＋还原成Fe2＋C.鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用释放的氧气来自H2OD.恩格尔曼用水绵进行实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧解析：A卡尔文等用小球藻进行同位素标记实验，最终探明了CO2中的碳到C3再到有机物的过程，A错误；希尔制取叶绿体悬液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3＋还原成Fe2＋，离体的叶绿体释放了氧气，B正确；鲁宾和卡门用同位素18O示踪法证明了光合作用释放的氧气来自H2O，C正确；恩格尔曼用水绵进行实验，以好氧细菌为指示生物证明了叶绿体能吸收光能（红光和蓝紫光）用于光合作用放出氧气，D正确。4.（2025·湖北宜昌模拟）如图为高等植物光合作用的部分过程示意图。图中甲、乙表示物质，①②表示反应阶段。下列叙述正确的是（）A.物质甲是O2，图中①是光合作用的暗反应阶段B.吸收光能的色素分布在叶绿体的基质中C.图中①为②提供的物质乙是NADP＋D.图中②阶段包括的生理过程有CO2的固定和C3的还原解析：D光反应中水的光解可产生氧气，物质甲为氧气，①是光反应阶段，A错误；吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B错误；①为光反应阶段，②为暗反应阶段，①为②提供的物质乙是NADPH，C错误；②是暗反应阶段，该过程的物质变化包括CO2的固定和C3的还原，D正确。5.（2025·湖南衡阳模拟）如图表示野外种植的天竺葵叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，其中数字序号表示代谢过程，字母表示相关的物质。下列叙述错误的是（）A.B可代表从类囊体膜运往叶绿体基质的NADP＋和ADPB.⑤生成的F是丙酮酸，进入线粒体后被彻底氧化分解C.要测定叶片的光合作用速率，至少需要设置黑暗和光照两个组D.当提高野外天葵周围CO2浓度时，短期内叶肉细胞中C5含量会降低解析：A据图可知，①表示光反应阶段，②表示暗反应阶段，A表示ATP和NADPH，B表示NADP＋和ADP，B可代表从暗反应的场所线粒体基质运往叶绿体类囊体薄膜，A错误；⑤表示有氧呼吸第一阶段，其生成的F是丙酮酸，进入线粒体后被彻底氧化分解，B正确；光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率，在光照条件下，可测得净光合速率，在黑暗条件下，可测得呼吸作用速率，所以要测得叶片的光合作用速率，至少需要设置黑暗和光照两个组，C正确；当提高野外天葵周围CO2浓度时，会导致CO2的固定速率加快，C3的还原速率不变，即C5的消耗速率加快，C5的生成量不变，所以短期内叶肉细胞内C5含量会降低，D正确。6.（2025·重庆大渡口模拟）研究发现，莱茵衣藻cpl3突变体（cpl3基因被敲除）的叶绿体中ATP合成酶的量显著低于野生型。下列分析错误的是（）A.莱茵衣藻的cpl3突变体不能进行光合作用B.cpl3基因的表达产物可能促进ATP合成酶基因的表达C.ATP合成酶是光合作用过程中必不可少的物质D.野生型莱茵衣藻能将太阳能固定在其合成的有机物中解析：A虽然莱茵衣藻cpl3突变体的叶绿体中ATP合成酶的量显著低于野生型，但不能直接得出不能进行光合作用的结论，因为即使ATP合成酶的量减少，也可能有少量光合作用进行，A错误；由于cpl3突变体中ATP合成酶的量显著降低，所以cpl3基因的表达产物可能促进ATP合成酶基因的表达，B正确；ATP合成酶在光合作用中负责合成ATP，为暗反应提供能量，是光合作用过程中必不可少的物质，C正确；野生型莱茵衣藻能进行光合作用，将太阳能固定在其合成的有机物中，D正确。7.（2025·河南郑州模拟）光合作用是自然界最重要的化学反应之一，光合作用的限制因素有内因和外因两个方面，外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，下图是实验人员测得的光照强度对单个叶片光合速率的影响。下列相关叙述错误的是（）注：光极限是指光合作用吸收CO2量随着光照强度的增加而上升的光照强度范围。CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光照强度的增加而上升的光照强度范围。A.阴生植物的光极限范围一般小于阳生植物B.在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能左移C.达到CO2极限时，限制光合速率的因素可能是CO2浓度或温度D.实际生产中施肥过多会影响植物吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成解析：B与阳生植物比，阴生植物对光的需求小，呼吸作用弱，所以阴生植物的光极限和CO2极限范围一般小于阳生植物，A正确；在光合作用最适温度下适当升温，光合作用速率下降，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移，B错误；光合作用的限制因素的外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，达到CO2极限时，光合作用速率不随光照强度改变，则限制光合作用速率的因素可能是CO2浓度或温度，C正确；施肥过度会造成土壤溶液浓度过大，植物吸水困难，甚至失水，施肥不足，植物可能缺乏矿质元素如N、P、Mg等来合成叶绿素和相关酶，D正确。8.（2025·山东青岛模拟）植物具有“CO2的猝发”现象，“CO2的猝发”指的是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。如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。下列相关叙述错误的是（）A.光照条件下，A的面积越大，植物生长速度越快B.遮光后叶绿体中光反应和暗反应都立即停止C.遮光后短时间内叶绿体中C5/C3值会降低D.遮光前，该植物叶片固定CO2的速率为12μmol·m－2·s－1解析：B图中A的面积代表的是植物净光合作用量，净光合作用量越大，则植物生长速度越快，A正确；光照停止后，由于光反应产生的ATP和NADPH还没有被完全消耗，所以暗反应并没有立即停止，B错误；遮光后光反应不能进行，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，导致暗反应C3的还原速度减慢，叶绿体中C3含量会增加而C5含量会减少，所以短时间内C5/C3值会降低，C正确；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＋2＝12μmol·m－2·s－1，D正确。9.〔多选〕（2025·黑龙江哈尔滨模拟）在夏季晴朗天气上午10时，科研人员对苹果树某枝条上不同位置叶片的净光合速率进行了测定，结果如图所示。下列有关分析不正确的是（）A.限制第5片叶光合速率的主要因素是叶绿素含量，限制第15片叶光合速率的主要因素是光照强度B.第10片叶的叶绿体固定的CO2来自线粒体内膜和外界环境C.第11～15片叶（幼叶）净光合速率比第10片叶（成熟叶）低可能是因为叶绿素含量较少D.叶片中的有机物净积累量少于叶片实际制造的有机物量只是因为叶片自身的呼吸作用消耗解析：ABD第5片是成熟叶，限制其光合速率的应该是光照强度，第15片接受的光照较强，可能该叶片的气孔关闭导致CO2吸收减少，进而导致叶光合速率较低，A错误；图中显示第10片叶净光合速率最大，且大于零，说明光合速率大于呼吸速率，因此，其叶绿体利用的CO2来自线粒体基质和外界环境，有氧呼吸过程中CO2的产生部位是线粒体基质，B错误；幼嫩的叶片中叶绿素比成熟的叶片中少，故第11～15片叶（幼叶）净光合速率比第10片叶（成熟叶）低可能是因为叶绿素含量较少，C正确；植物所有的细胞都能进行呼吸作用，但进行光合作用的主要是叶肉细胞（部分细胞如根细胞不进行光合作用），故叶片中的有机物净积累量少于叶片实际制造的有机物量不仅因为叶片自身的呼吸作用，还有根细胞等细胞的呼吸作用，D错误。10.〔多选〕（2025·河北承德市模拟）香菇营养丰富，果蔬皆宜。图1是温室栽种的香菇在不同条件下的光合速率（用CO2的吸收速率表示）变化曲线。图2表示香菇叶肉细胞内的线粒体和叶绿体的各种关系，据图分析，下列叙述正确的是（）A.当环境中CO2浓度为a时，限制香菇光合速率的外界因素是光照强度B.在低光照强度且CO2浓度为b时，香菇光合作用固定CO2的速率为mC.在高光照强度且CO2浓度为c时，其叶肉细胞的状态如图2中④所示D.高光照强度时，突然将CO2浓度由b升高至c，短时间内C5含量将降低解析：CD观察图1，当环境中CO2浓度为a时，在低光照强度和高光照强度下光合速率相同，此时限制香菇光合速率的外界因素是CO2浓度，而不是光照强度，A错误；在低光照强度且CO2浓度为b时，香菇光合作用固定CO2的速率为净光合速率加上呼吸速率。由图可知净光合速率为m，但呼吸速率未知，所以无法得出光合作用固定CO2的速率为m，B错误；在高光照强度且CO2浓度为c时，光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞需要从外界吸收CO2并释放O2，图2中④表示光合速率大于呼吸速率，符合此时叶肉细胞的状态，C正确；高光照强度时，突然将CO2浓度由b升高至c，CO2固定加快，C5消耗增多，而C5的生成短时间内不变，所以短时间内C5含量将减少，D正确。11.（2025·云南昆明模拟）为探究盐胁迫下植物的抗盐机理及其对生长的影响，科研人员以海水稻为材料，测得高盐胁迫条件下（NaCl浓度200mmol·L－1）叶肉细胞和不同浓度NaCl培养液条件下根部细胞的相关数据，结果分别如图1、图2所示。不考虑实验过程中海水稻呼吸作用变化的影响。（1）光合色素主要包括。在色素提取和分离实验中，色素分离的原理是。（2）据图1分析，在高盐胁迫条件下，海水稻叶肉细胞前15天光合色素含量下降不大，但胞间CO2浓度降低，最可能原因是；第15天之后胞间CO2浓度逐渐上升，可能原因是。（3）为了探究高盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响，实验小组将正常条件及高盐胁迫下条件培养的成熟叶研磨，通过法获得叶绿体并制成悬液。加入适当的“电子受体”并给予光照后有O2产生，同时“电子受体”被还原，此时能量转化形式是，电子的最终供体物质是。在配制叶绿体悬液时，需要加入适宜浓度的蔗糖以保证结构的完整，其原理是。（4）若以NaCl溶液浓度150mmol·L－1为界分为低盐和高盐胁迫，据图2可知，随着NaCl溶液浓度的升高，该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同：前者主要是逐步提高细胞内无机盐的相对浓度，后者主要是。答案：（1）叶绿素和类胡萝卜素不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快（2）高盐胁迫条件下部分气孔关闭，从外界进入胞间的CO2减少，叶绿体从细胞间吸收的CO2基本不变，使胞间CO2浓度降低色素含量降低，光反应产生的NADPH和ATP不足，暗反应减弱，CO2固定减少，最终导致胞间CO2浓度升高（3）差速离心光能到（活跃的）化学能水维持叶绿体内外渗透压相等，防止其吸水涨破（4）大幅度提高细胞内可溶性糖浓度解析：（1）光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。（2）从图1来看，前15天色素含量下降不大，胞间CO2浓度降低，推测可能是高盐胁迫条件下部分气孔关闭，从外界进入胞间的CO2减少，叶绿体从细胞间吸收的CO2基本不变，使胞间CO2浓度降低。第15天之后色素含量大幅度下降，光反应速率下降，使光反应产生的NADPH和ATP不足，C3未能被及时还原并形成C5，最终导致CO2不能被固定，叶绿体从细胞间吸收的CO2减少，故胞间CO2浓度会升高。（3）可以通过差速离心法获得叶绿体。光反应阶段将光能转化为活跃的化学能储存在ATP中，此时的电子受体最可能是NADP＋，制备叶绿体悬液时，需要加入一定浓度的蔗糖溶液，以形成等渗溶液，防止其吸水涨破，维持叶绿体正常的形态和功能。（4）分析图2可知，当NaCl溶液浓度低于150mmol·L－1时（低盐胁迫），随着NaCl溶液浓度的升高，根尖细胞内无机盐的浓度逐渐增加，可溶性糖的浓度变化相对较小；当NaCl溶液浓度高于150mmol·L－1时（高盐胁迫），随着NaCl溶液浓度的升高，根尖细胞内可溶性糖浓度大幅度增加，而此时无机盐的浓度变化相对较小，可见该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同，前者主要是逐步提高细胞内无机盐的相对浓度，后者主要是大幅度提高细胞内可溶性糖浓度。12.（2025·安徽六安模拟）为探究某植物生长所需的适宜光照，在不同光照条件下，测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图所示