課時規范練15光合作用原理(選擇題每小題3分)必備知識基礎練考點一光合作用的原理和過程1.(2025·黑龍江哈爾濱模擬)下圖所示為葉肉細胞內H的部分轉移路徑,①~④表示生理過程,下列相關敘述正確的是()H2ONADPHC6H12O6[H]H2OA.過程①③④均發生在生物膜上B.過程②消耗高能磷酸化合物,NADPH還原的物質是五碳化合物C.過程③產生ATP的量少于過程④D.過程④是有氧呼吸和無氧呼吸共有的階段2.(2024·遼寧朝陽期末)下圖為光合作用過程示意圖,其中A表示結構,①②③④表示有關物質。下列說法錯誤的是()A.②③的產生發生在葉綠體基質中B.CO2的固定是CO2與④在酶催化下結合的過程C.(CH2O)中穩定的化學能來自ATP和NADPHD.A結構中光合色素吸收的光能全部轉換成ATP中的化學能3.(2024·廣州綜合測試)羥基乙酸可作為合成多種有機物的原料。研究人員構建了一種非天然的酶催化CO2固定新途徑(CETCH循環),高效地將CO2轉化為羥基乙酸,并利用該途徑研制出能合成羥基乙酸的人造葉綠體(如圖)。下列分析錯誤的是()A.人造葉綠體內的水既作為多種物質的溶劑,還參與相關代謝B.為了使人造葉綠體持續地運作,需要源源不斷地輸入光能C.圖中的CETCH循環需要NADP+、ADP和Pi作為直接原料D.若人造葉綠體得到廣泛應用,一定程度上可抵消碳排放的影響4.(2024·山東煙臺期末)綠色植物葉肉細胞內的PSBS是一種光保護蛋白,也是一種類囊體膜蛋白,能感應類囊體腔內高H+濃度而被激活,激活的PSBS可抑制電子在類囊體膜上的傳遞,最終將過量的光能轉換成熱能釋放,以防止強光對葉肉細胞造成損傷。ATP合成的能量直接來源于類囊體膜兩側的H+濃度差。下列說法錯誤的是()A.光照過強會導致葉肉細胞類囊體腔內pH下降B.激活PSBS后,光合作用產生的有機物會減少C.PSBS的活性受H+濃度、光照強度等因素的影響D.PSBS功能的發揮有利于類囊體膜上ATP的合成5.(2024·黃石高三期中)光系統Ⅰ和光系統Ⅱ都是由光合色素和蛋白質構成的復合體,其在光反應中的機制如圖所示。下列說法錯誤的是()A.葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收紅光和藍紫光B.水的光解發生在類囊體薄膜上,需要酶的參與C.植物缺鎂對光系統Ⅰ和光系統Ⅱ都有影響D.光能先轉變成電能再轉變成ATP和NADPH中活躍的化學能6.(2024·武漢高三聯考)如圖為光合作用暗反應的產物磷酸丙糖的代謝途徑,其中磷酸丙糖轉移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素。已知CO2充足時,TPT活性降低;磷酸丙糖與Pi通過TPT的運輸嚴格按1∶1的比例進行轉運。據圖分析,下列有關敘述正確的是()A.葉肉細胞的光合產物主要是以淀粉形式運出細胞的B.暗反應中磷酸丙糖的合成需要消耗光反應產生的ATPC.若磷酸丙糖的合成速率超過Pi轉運進葉綠體的速率,則利于蔗糖的合成D.農業生產上可以通過增加CO2來提高作物中淀粉和蔗糖的含量考點二環境條件改變與光合產物含量變化分析7.(2024·湖北三模)卡爾文等科學家研究發現,當植物所處環境由光照轉為黑暗時,RuBP(C5)含量急劇下降,PGA(C3)含量迅速上升;當驟然降低CO2濃度時,PGA含量迅速下降,而RuBP含量上升。下列敘述錯誤的是()A.CO2的固定過程在葉綠體的基質中進行B.RuBP可以與CO2反應并消耗ATPC.C3的還原階段消耗NADPH并合成蔗糖或淀粉等有機物D.葉綠體中RuBP含量不多,因為RuBP消耗后會再生8.為研究光照與黑暗交替處理對花生葉片葉綠體中的ATP和ADP含量變化的影響。某研究小組測定的實驗結果如圖所示。結合圖中結果分析,下列敘述錯誤的是()A.光照0~5min,葉肉細胞中發生了ADP與ATP之間的相互轉化B.光照5~20min,葉綠體中的ATP含量基本穩定,說明ATP與ADP轉化逐漸停止C.黑暗20~30min,暗反應繼續進行導致葉綠體中ATP和ADP的含量呈相反變化D.光暗交替處理30min,光暗條件對葉綠體中ADP與ATP轉化過程的影響較大關鍵能力提升練9.(2024·武漢高三期中)如圖為真核細胞中兩種傳遞電子并產生ATP的生物膜結構示意圖。據圖分析,下列有關敘述正確的是()A.圖甲為葉綠體內膜,圖乙為線粒體內膜B.兩種膜產生ATP的能量直接來源均為H+的跨膜運輸C.自養需氧型生物的細胞中都既有圖甲結構又有圖乙結構D.圖甲中NADPH為電子最終受體,圖乙中O2為電子最終受體10.(2024·湖南長沙模擬)當同時給予植物紅光和遠紅光照射時,光合作用的效率大于分開給光的效率,這一現象稱為雙光增益效應,如圖1所示;出現這一現象的原因是光合作用過程中存在兩個串聯的光系統,即光系統Ⅰ和光系統Ⅱ,其作用機理如圖2所示。下列相關說法正確的是()圖1圖2A.光系統Ⅰ位于葉綠體類囊體薄膜上,光系統Ⅱ位于葉綠體基質中B.雙光增益是通過提高單位時間內光合色素對光能的吸收量來實現的C.光系統Ⅰ和光系統Ⅱ通過電子傳遞鏈串聯起來,最終提高了光能的利用率D.光系統Ⅰ和光系統Ⅱ產生的氧化劑都可以氧化水,從而生成氧氣11.(不定項)(2024·山東濱州模擬)在番茄幼苗葉片上噴施不同濃度的海藻糖(一種非還原二糖)溶液,探究其在高溫環境下(40℃處理9天)對植物光合作用的影響,觀測并統計葉綠素含量,如表所示。下列敘述不正確的是()含量海藻糖溶液濃度0(CK)0.5%(T0.5)1.0%(T1.0)1.5%(T1.5)葉綠素a0.780.821.02*1.01*葉綠素b0.350.380.360.35注:*表示數據在統計學水平上存在顯著差異。A.可用斐林試劑鑒定海藻糖,產生磚紅色沉淀B.葉綠素a與葉綠素b是重要的光合色素,分布于葉綠體雙層膜上C.T1.0和T1.5處理組顯著提高了番茄幼苗各光合色素的含量D.番茄幼苗在高溫環境下通過利用海藻糖提高了光合作用的能力12.(12分)(2025·八省聯考內蒙古卷)為提高溫室反季種植番茄的產量,探究相同光照強度下不同紅光與藍光的比例及光周期(24h中光/暗時長比例)對光合作用等生理過程的影響,結果如下圖。回答下列問題。圖1圖2(1)光合色素吸收、傳遞光能,在類囊體薄膜上經過一系列轉化和電子傳遞,將能量儲存在、中。這兩種物質在(填場所)中發揮作用。

(2)實驗發現1∶0.8組的光合速率最高,結合圖1結果和色素對光的吸收光譜,分析可能的原因是

和

。

(3)在類囊體薄膜上,光合色素需要與相關蛋白質組成捕光色素蛋白復合體來行使功能。結合圖2分析,在適宜的光周期下,細胞中感受光周期的光敏色素吸收光后,將信號傳入,增加基因的表達,提高葉綠體對光的捕獲能力。

(4)在北方某地,冬季日照時長約為10h。利用上述實驗結果,給出對溫室種植番茄進行補光增產的關鍵措施:

。

13.(13分)(2024·湖南卷)鉀是植物生長發育的必需元素,主要生理功能包括參與酶活性調節、滲透調節以及促進光合產物的運輸和轉化等。研究表明,缺鉀導致某種植物的氣孔導度下降,使CO2通過氣孔的阻力增大,還會導致Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反應)活性下降,最終導致凈光合速率下降。回答下列問題。(1)從物質和能量轉化角度分析,葉綠體的光合作用即在光能驅動下,水分解產生;光能轉化為電能,再轉化為中儲存的化學能,用于暗反應的過程。

(2)長期缺鉀導致該植物的葉綠素含量,從葉綠素的合成角度分析,原因是

(答出兩點即可)。

(3)現發現該植物群體中有一植株,在正常供鉀條件下,總葉綠素含量正常,但氣孔導度等其他光合作用相關指標均與缺鉀時相近,推測是Rubisco的編碼基因發生突變所致。Rubisco由兩個基因(包括1個核基因和1個葉綠體基因)編碼,這兩個基因及兩端的DNA序列已知。擬以該突變體的葉片組織為實驗材料,以測序的方式確定突變位點。寫出關鍵實驗步驟:①

;

②

;

③

;

④基因測序;⑤

。

14.(14分)(2025·湖南名校第一次聯考)通常情況下,水稻葉綠素含量與植物的光合速率呈正相關。但有研究發現,葉綠素含量降低的某一突變型水稻,在強光照條件下,其光合速率反而明顯高于野生型。為探究其原因,研究者在相同的強光照條件下,測定了兩種水稻的光能轉化效率和RuBP羧化酶含量(單位均省略,RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶),結果見下圖。回答下列問題。(1)水稻的葉綠素分布在葉綠體的上,葉綠素等光合色素吸收的光能可以用于的合成。RuBP羧化酶催化合成的產物是,突然降低光照強度,短時間內會使該化合物的含量(填“上升”“降低”或“基本不變”)。

(2)據圖分析,在強光照條件下,突變型水稻光合作用強度比野生型高,判斷依據是

(答出2點)。

(3)5℃時,突變型水稻和野生型水稻的光合速率都為0的原因最可能是

。

有人推測突變型水稻在高溫脅迫下的光合速率比野生型高,欲研究高溫脅迫對突變型水稻葉綠體光合速率的影響,在配制葉綠體懸浮液時加入等滲的蔗糖溶液,原因是

。

參考答案課時規范練15光合作用原理必備知識基礎練1.C解析過程①表示光反應中水的光解,發生在葉綠體的類囊體薄膜上,過程③表示有氧呼吸第一、二階段,分別發生在細胞質基質和線粒體基質中,不在生物膜上,④表示有氧呼吸第三階段,發生在線粒體內膜上,A項錯誤;NADPH還原的物質是三碳化合物,B項錯誤;過程③表示有氧呼吸的第一、二階段,都只能產生少量的ATP,過程④是有氧呼吸第三階段,能產生大量的ATP,C項正確;葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]是有氧呼吸和無氧呼吸共有的階段,過程④是[H]和氧氣結合形成水的過程,是有氧呼吸的第三階段,D項錯誤。2.D解析圖中A為類囊體薄膜,在其上進行的反應過程為水的光解產生NADPH和O2,同時合成ATP,NADPH和ATP在葉綠體基質中參與暗反應,生成②NADP+和③ADP+Pi,A項正確;CO2的固定是CO2與④C5在酶催化下結合成兩分子C3的過程,B項正確;光合作用的光反應產生的ATP、NADPH均可以為C3的還原提供能量,轉化為有機物(CH2O)中穩定的化學能,C項正確;在光反應中,葉綠素所吸收的光能全部轉化為不穩定的化學能儲存到ATP和NADPH中,D項錯誤。3.C解析人造葉綠體內的水可以作為多種物質的溶劑,同時水還參與光合作用的光反應階段,A項正確;為了使人造葉綠體持續地運作,需要源源不斷地輸入光能,保證光反應的持續進行,B項正確;圖中的CETCH循環需要利用NADPH、ATP作為直接原料,C項錯誤;人造葉綠體可利用CO2,故若其得到廣泛應用,一定程度上可抵消碳排放的影響,D項正確。4.D解析光照過強,類囊體膜蛋白PSBS感應類囊體腔內的高H+濃度而被激活,說明光照過強時葉肉細胞類囊體腔內pH下降,A項正確;激活PSBS后,使水的光解受到抑制,光反應階段生成的NADPH減少,引起暗反應階段C3的還原減弱,導致光合作用產生的有機物減少,B項正確;光照強度會影響光反應階段水的光解等過程,H+是水的光解的產物,PSBS能感應類囊體腔內的高H+濃度而被激活,因此PSBS的活性受H+濃度、光照強度等因素的影響,C項正確;ATP合成的能量直接來源于類囊體膜兩側的H+濃度差,PSBS功能的發揮可最終將過量的光能轉換成熱能釋放,以防止強光對葉肉細胞造成損傷,因此PSBS功能的發揮不利于類囊體膜上ATP的合成,D項錯誤。5.A解析葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,A項錯誤。6.B解析由題圖可知,葉肉細胞的光合產物主要是以蔗糖形式運出細胞的,A項錯誤;若磷酸丙糖的合成速率超過Pi轉運進葉綠體的速率,則有利于淀粉的合成,C項錯誤;由于CO2充足時,TPT活性降低,導致磷酸丙糖運出葉綠體合成蔗糖的過程受到影響,所以增加CO2能提高作物中淀粉的含量,但蔗糖的含量會下降,D項錯誤。7.B解析CO2的固定過程在葉綠體的基質中進行,A項正確;根據題干可以判斷,RuBP是C5,而PGA是C3,RuBP可以與CO2反應但是不消耗ATP,B項錯誤;C3的還原階段利用光反應產生的NADPH和ATP合成蔗糖或淀粉等有機物,C項正確;在光合作用的卡爾文循環中,當CO2與RuBP結合后,經過一系列反應,RuBP被消耗,但同時,在一系列酶促反應下,會不斷地再生出新的RuBP,使其能持續參與CO2的固定過程,D項正確。8.B解析圖中ATP和ADP含量變化曲線顯示,在開始光照的0~5min內,ATP含量迅速上升,而ADP含量迅速下降,依據二者之間的轉化關系可知,葉綠體中發生了ADP+Pi+能量ATP的轉化過程,A項正確;在有光照的條件下,葉綠體內將持續進行光合作用的光反應和暗反應過程,葉綠體類囊體膜捕獲光能后利用ADP和Pi為原料持續合成ATP,合成的ATP也會持續供給暗反應中C3的還原過程,曲線顯示葉綠體中ATP含量基本穩定,說明ATP與ADP的持續轉化已維持在一定的速率下,而葉綠體中的ATP與ADP轉化持續進行,并未停止,B項錯誤;在黑暗20~30min內,葉綠體因無光照,光反應停止,無法持續合成ATP,而暗反應在停止光照的短暫時間內繼續進行,會繼續消耗ATP,同時產生ADP,從而導致了ATP和ADP的含量呈相反變化,C項正確;曲線顯示在光暗交替處理30min內,ATP與ADP含量變化較大,這說明光暗條件主要對葉綠體內ADP與ATP轉化過程的影響較大,D項正確。關鍵能力提升練9.B解析圖甲中利用光能分解水,為光合作用的光反應階段,所以圖甲為葉綠體中的類囊體薄膜,圖乙中利用NADH生成水和ATP,應為有氧呼吸第三階段,所以圖乙為線粒體內膜,自養需氧型生物,如硝化細菌為原核生物,不存在圖甲結構和圖乙結構,A、C兩項錯誤;由圖可知,這兩種膜結構上的ATP合成酶在合成ATP時,都需要利用膜兩側的H+跨膜運輸,即H+的梯度勢能轉移到ATP中,B項正確;圖甲中的NADP+接受電子變成NADPH,NADP+為電子最終受體,圖乙中O2接受電子變成水,O2為電子最終受體,D項錯誤。10.C解析綠色植物進行光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜,故兩個光系統均位于類囊體薄膜上,A項錯誤;單位時間內光合色素對光能的吸收量取決于光照強度、光合色素的量等,由圖可知,雙光增益現象得益于PSⅡ和PSⅠ之間形成電子傳遞鏈,相互促進,最終提高了光能的利用率,B項錯誤,C項正確;由圖可知,只有光系統Ⅱ可以氧化水,D項錯誤。11.ABC解析由題意可知,海藻糖是一種非還原二糖,不可與斐林試劑反應產生磚紅色沉淀,A項錯誤;葉綠體中的光合色素分布于類囊體薄膜上,B項錯誤;光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素,由表格數據可知,T1.0和T1.5處理組的葉綠素a含量有顯著提高,但葉綠素b含量無顯著差異,類胡蘿卜素含量未測定,C項錯誤;在高溫環境下,在番茄幼苗葉片上分別噴施1.0%和1.5%的海藻糖溶液,葉綠素a的含量均顯著增多,可推測其光合作用能力得到提高,D項正確。12.答案(1)ATPNADPH葉綠體基質(2)1∶0.8條件下,葉綠素含量最高葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光(3)紅細胞核調控葉綠素合成(4)調整光質紅光與藍光為1∶0.8,以提升葉綠素含量,從而提高光合速率,達到增產的目的解析(1)光合色素吸收、傳遞光能,在類囊體薄膜上經過一系列轉化和電子傳遞,即光反應的過程,將能量儲存在ATP和NADPH中,這兩種物質在暗反應過程中還原C3,該反應發生在葉綠體基質中。(2)由圖1可知,各光質比例下,葉綠素含量相差較大,但類胡蘿卜素含量相差不大,且在紅光與藍光比例為1∶0.8條件下,葉綠素含量最高,葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,所以該條件下光合速率最高。(3)由圖2可知,在適宜的光周期下,葉綠素含量顯著提升,說明光敏色素吸收紅光后,將信號傳入細胞核,增加調控葉綠素合成的基因的表達,提高葉綠素含量,從而提高葉綠體對光的捕獲能力。(4)由圖2可知,光照時長在8~12h時,葉綠素含量相對較低,此時可通過調整光質紅光與藍光為1∶0.8,以提升葉綠素含量,從而提高光合速率,達到增產的目的。13.答案(1)O2和H+ATP和NADPH(2)降低缺鉀會使葉綠素合成相關酶的活性降低;缺鉀會影響細胞的滲透調節能力,進而影響細胞對Mg、N等元素的吸收,使葉綠素合成減少(3)①分別提取該組織細胞的細胞核DNA和葉綠體DNA②根據編碼Rubisco的兩個基因的兩端DNA序列設計相應引物③利用提取的DNA和設計的引