限时练13 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

限时练13

捕获光能的色素和结构及光合作用的原理SHENGWUXUE(时间：30分钟)考点一捕获光能的色素和结构1.(2024·重庆南开中学)下列关于叶绿体的叙述，正确的是(

)A.叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积B.叶绿体基质中NADP＋能形成NADPHC.类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光D.类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原解析

叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A错误；NADP＋形成NADPH的场所是类囊体薄膜，B错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C正确；催化CO2的固定和还原的酶存在于叶绿体的基质中，D错误。C2.(2024·广东珠海调研)羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析和分离，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是(

)A.色素1在层析液中的溶解度最大B.色素1、2、3、4难溶于蒸馏水C.色素5可能存在于植物的液泡中D.缺Mg会影响色素1和2的含量D解析色素1距点样点最远，故其在层析液中的溶解度最大，A正确；由蒸馏水分离的结果可知，色素1、2、3、4难溶于H2O，色素5可溶于H2O中，色素5可能为液泡中的色素，B、C正确；色素1、2、3、4分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，缺Mg使叶绿素形成受阻碍，会影响色素3和4的含量，D错误。3.(2024·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(

)A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜C解析由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素不吸收红光，A错误；叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有Mg＋，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确；蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。考点二光合作用的原理4.(2024·河北张家口模拟)1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中产生的氧气的来源，实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是(

)A5.(2024·广东六校联考)研究者设计了蓝细菌和酿酒酵母之间的人工光合内共生系统，让某种蓝细菌突变体进入酿酒酵母内，观察其转化成为叶绿体的全过程。实验结果显示，改造后的酿酒酵母在最佳光合作用生长条件下，能在无机碳培养基中繁殖15～20代。依据以上材料分析，下列叙述错误的是(

)A.叶绿体DNA与蓝细菌DNA均为环状B.蓝细菌含有与光合作用有关的色素和酶C.该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据D.内共生的蓝细菌不能输出有机碳被酿酒酵母利用D解析由题意可知，叶绿体是由蓝细菌转化而来，蓝细菌是原核生物，其DNA是环状DNA。所以，叶绿体DNA与蓝细菌DNA均为环状，A正确；蓝细菌是自养生物，可以进行光合作用，含有叶绿素和藻蓝素及光合作用所需要的酶，B正确；研究者让某种蓝细菌突变体进入酿酒酵母内，设计了蓝细菌和酿酒酵母之间的人工光合内共生系统，且改造后的酿酒酵母在最佳光合作用生长条件下，能在无机碳培养基中繁殖15～20代，该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据，C正确；内共生的蓝细菌可以把光合作用产生的有机碳输出，供酿酒酵母利用，D错误。6.(2024·江苏南通调研)科学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液(有水，没有二氧化碳)中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，该反应被称为希尔反应。下列相关叙述错误的是(

)A.希尔反应模拟的是植物光合作用的光反应阶段B.希尔证明光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水C.该反应证明了氧气的产生与糖的合成不是同一反应D.希尔反应在没有CO2的情况下仍可以进行一段时间B解析希尔反应是在离体叶绿体的悬浮液(有水，没有二氧化碳)中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，其模拟的是光合作用的光反应阶段，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用光反应中的NADP＋，A正确；希尔反应说明氧气的产生是因为水的光解，并没有研究氧元素的转移途径，鲁宾和卡门利用同位素示踪法证明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水，B错误；由题意可知，希尔反应产生氧气的过程并没有CO2的参与，而糖的合成需要原料CO2，所以希尔反应能证明氧气的产生和糖的合成不是同一反应，C正确；CO2参与暗反应，暗反应为光反应中NADPH和ATP的合成提供原料，在没有CO2的情况下希尔反应可以利用叶绿体自身储存的少量原料进行一段时间，D正确。7.如图为叶绿体结构与功能示意图，字母表示叶绿体的结构(A为膜结构)，数字表示有关物质。下列叙述错误的是(

)A.参与光合作用的色素位于图中的A部分B.③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质C.若突然停止光照，B中④的含量会升高D.用18O标记①，可在②中检测到18O

解析

③CO2进入叶绿体后，通过固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成还需要经过C3的还原，B错误；若突然停止光照，光反应合成的NADPH与ATP减少，参与还原反应的C3减少，B叶绿体基质中④C3的含量会升高，C正确；O2中的O来源于H2O，用18O标记①H2O，可在②O2中检测到18O，D正确。B8.(2024·湖北天门模拟)我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列相关分析正确的是(

)A.①②过程与光反应的过程完全相同，③④过程与暗反应过程完全相同B.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储藏于有机物中C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应D.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量B解析分析题图①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③④过程模拟暗反应中C3的还原；植物光合作用的本质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程也将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的；由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，②③④是在酶的催化下完成的，反应较温和；分析图示可知，图中②③④需要在酶的催化下进行，由小分子聚合成大分子的反应，为吸能反应，需要消耗能量。9.(2024·福州市模拟)在番茄幼苗叶片上喷施不同浓度的海藻糖(一种非还原性二糖)溶液，探究其在高温环境下(40℃处理9天)对植物光合作用的影响，观测并统计叶绿素含量，如表所示。下列叙述正确的是(

)D含量海藻糖浓度0(CK)0.5%(T0.5)1.0%(T1.0)1.5%(T1.5)叶绿素a0.780.821.02*1.01*叶绿素b0.350.380.360.35注：*表示数据在统计学水平上存在显著差异。A.可用斐林试剂鉴定海藻糖，产生砖红色沉淀B.叶绿素a与叶绿素b是重要的光合色素，分布于叶绿体双层膜上C.T1.0和T1.5处理组显著提高了番茄幼苗各光合色素的含量D.番茄幼苗在高温逆境下通过利用海藻糖提高了光合作用的能力解析

海藻糖是一种非还原性二糖，不可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，A错误；叶绿体中的光合色素分布于类囊体薄膜上，B错误；光合色素包括叶绿素a、b和类胡萝卜素，由表格数据可知，T1.0和T1.5处理组的叶绿素a含量有显著提高，但叶绿素b含量无显著差异，类胡萝卜素含量未测定，C错误；高温环境下，喷施1.0%和1.5%的海藻糖，叶绿素a的含量显著增多，光合作用能力得到提高，D正确。10.(2023·重庆卷，19)水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。 (1)通常发现，叶绿素含量与植物的光合速率呈正相关。但研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者对野生型和突变体的部分生理指标做检测，结果如下表所示：注：RuBP羧化酶：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率。

光反应暗反应

光能转化效率类囊体薄膜电子传递效率RuBP羧化酶含量Vmax野生型0.49180.14.6129.5突变体0.66199.57.5164.5①类囊体薄膜电子传递的最终产物是________，RuBP羧化酶催化的底物是CO2和________________________________。②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是_____________________________________________。(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮阴条件下两种水稻的产量，结果如下表：

田间光照产量田间遮阴产量野生型6.936.20突变体7.353.68NADPHC5(核酮糖—1，5－二磷酸，RuBP)突变体的光反应与暗反应速率都较野生型快①在田间遮阴条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是______________________，外因是________________。②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和________，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点(光合速率和呼吸速率相等时的光照强度)，突变体水稻较野生型________(填“高”“低”或“相等”)。突变体叶绿素含量太低光照强度太低蔗糖高解析(1)①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上反应。这个阶段电子传递的最终产物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段(CO2的固定)，在这个反应中CO2，在CO2固定酶的作用下与C5(一种五碳化合物)结合，所以RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C5。②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应速率越快；RuBP羧化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP羧化酶含量越高，暗反应速率越快。由表可知突变体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变体水稻的光合速率高于野生型。(2)①根据光合作用的分析可知，只要影响到原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO2的浓度、叶片气孔的开闭情况、光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成、结构的因素，比如叶绿体光合色素含量低等也会影响光合作用。根据题干可知在遮阴情况下突变体水稻产量明显低于野生型，因此推测这种结果的内因是突变体自身叶绿素含量太低，外因则是光照强度太低。②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和蔗糖，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点较野生型高。11.(2024·广东深圳模拟)某生物兴趣小组对光合作用的过程及其影响因素进行了相关研究。如图是某一年生的高等植物细胞中光合作用过程图解，图中英文字母代表相应物质。回答下列问题：(1)该兴趣小组在研究过程中突然增强光照强度，检测到图中A物质产生量迅速增多，但不久又恢复到一定水平。A物质无法维持在一个较高水平，最可能的外因是图中物质________(填字母)的供应量未能同步增加；在同一过程中C3的变化规律是______________________________________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。E先迅速减少，不久后达到相对稳定的水平短时间内ATP和NADPH突然增多，C3的还原加快，而CO2的固定基本不变，导致C3含量迅速减少，因为CO2的供应量未同步增加，因此随后C3含量达到相对稳定的水平光照强度突然增强，(2)给该种高等植物施氮肥的同时补充水分，其光合速率会更大，试从水的角度分析其原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。

水作为良好的溶剂，氮肥可以溶解在水中形成离子，有利于植物根细胞对氮、磷等元素的吸收；水是光合作用的原料，补充水分有利于光合作用的进行；保证植物吸收充足水分，有利于增大气孔导度，从而保证叶肉细胞中CO2的供应(3)卡尔文运用同位素标记法研究了光合作用过程中CO2中碳的转移途径，请你采用同位素标记法设计实验探究外源提供的B物质是否可以被光合作用的暗反应所利用。(要求：写出简单的实验设计思路)将提供的B物质用放射性同