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
2、后将其置于弱光下测定光合速率,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”
3、实验的叙述,不正确的是( D )A.二氧化硅有助于研磨得充分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
4、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,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;C 3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
5、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1 3 11 5.5B植物3 9 30 15A.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
6、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 C
7、O2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
8、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,
9、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
10、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
11、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 CO 2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 CO2C 3C 6H12O6,在乙中则会发生 C6H12O6C 3CO 2B.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,
12、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 1
13、5 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,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
14、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(CH 2O)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:(
15、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
16、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)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
17、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、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
18、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
19、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 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-
20、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
21、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,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
22、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(632)-(1802024)(632)=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
23、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
24、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
25、10 mL 无水乙醇,进行迅速、充分的研磨。c.将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(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,及时用棉塞将试管口塞严。步骤二:制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条,将滤纸条一端剪去两角,并在距此端 1 cm 处用铅笔画一条细横线。步骤三:画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀画一细线,并迅速重复画一两次。步骤四:分离色素将适量的层析液倒入试管,将滤纸条画线一端朝下,轻轻插入层析液中(注意:不能让滤液细线触及层析液),用棉塞塞紧试管口,进行层析。步骤五:观察、记录待层析液上缘扩散至接近滤纸条顶端时,将滤纸条取出,风干。观察滤纸条上
26、所出现的色素带及颜色,并记录结果。请分析回答:(1)上述实验操作中有两处错误,请改正。 ; 。 (2)该同学纠正错误后重做实验,结果如图所示,其中色素带颜色和相同、和相同。由结果分析可知,韭黄叶片呈黄色的原因是:在避光条件下,韭黄不能合成 (填色素名称),叶片中只含有 (填色素名称)。 (3)图甲中的色素分布在叶绿体的 上,其吸收的光能有两方面用途:一是将水分解成 ;二是用于合成 。 解析:(1)对于色素提取通常加入碳酸钙以防止色素被破坏,加入二氧化硅是为了研磨充分;画滤液细线时,通常在第一次画完,干后再重复画一两次,使色素含量多,得到的色素带明显。(2)色素带从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b,没有光照所以韭黄中不能形成叶绿素,只有胡萝卜素和叶黄素。(3)叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,其吸收的光能用于进行光反应,将水光解成H和 O2,使 ADP 和 Pi 合成 ATP。答案:(1)步骤一:提取叶片中的色素还应该加入少许碳酸钙步骤三:画滤液细线要等滤液干后再画一两次(2)叶绿素 a 和叶绿素 b(叶绿素) 胡萝卜素和叶黄素(类胡萝卜素)(3)类囊体薄膜 H和 O2 ATP
