冲刺高考专题全程突破生物人教版必修第一册学案第5章 第4节 光合作用的原理.docx

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冲刺高考专题全程突破生物人教版必修第一册学案第5章第4节光合作用的原理

第二课时　光合作用的原理

知识点

一　　　探索光合作用原理的部分实验

1．下列关于光合作用的探究历程的叙述，不正确的是（　　）

A．美国科学家卡尔文用荧光标记法探明了CO2中的碳如何转移到有机物中

B．恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验，得出氧气是由叶绿体释放出来的结论

C．美国科学家阿尔农发现，光照下叶绿体可合成ATP且与水的光解相伴随

D．鲁宾和卡门利用放射性同位素标记法，证明光合作用释放的氧气来自水

答案　A

解析　卡尔文用同位素示踪法探明了CO2中的碳如何转移到有机物中，A错误。

2．希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原，希尔反应是H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋

O2。

在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。

下面关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是（　　）

A．光合作用释放的O2来自于水而不是CO2

B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上

C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程

D．光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH

答案　B

解析　由题中的信息（希尔反应式）可以知道，光合作用过程中产生的氧气来自于参加反应的水，A正确；从希尔反应和阿尔农发现的叙述，得不到NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上，B错误；希尔反应和有机物的合成过程可以分别进行，在光下积累NADPH和ATP，在暗处可以进行有机物的合成，C正确；希尔反应只有在光下才能进行，在暗处是不能进行的，在光下积累NADPH和ATP在合成有机物过程中被消耗，故需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH，D正确。

3．下图是用小球藻进行光合作用实验的示意图。

图中A和B物质相对分子质量之比是（　　）

A．1∶2B．8∶9

C．2∶1D．9∶8

答案　B

解析　根据光反应的过程可知，氧气中的氧来源于水中的氧，所以A物质是16O2，B物质是18O2，图中A物质和B物质的相对分子质量之比为8∶9，B正确。

知识点

二　　　光合作用的过程

4．光合作用的实质是（　　）

A．把CO2转换成ATP

B．产生化学能储存在有机物中

C．把光能转变成化学能，储存在ATP中

D．把无机物转化成有机物，把光能转变成化学能

答案　D

解析　光合作用过程中，利用色素和酶将CO2和水转变为（CH2O），把光能转变为化学能储存在有机物中，D正确。

5．下列关于光合作用中光反应的叙述，错误的是（　　）

A．光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行

B．光反应的产物之一氧以氧分子的形式释放

C．光反应产生的H＋和NADP＋结合形成NADPH

D．NADPH作为还原剂参与暗反应，本身不具有能量

答案　D

解析　NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。

6．下列有关光合作用的叙述，正确的是（　　）

A．绿色植物所有细胞都能进行光合作用

B．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行

C．光反应为暗反应提供NADPH和ATP

D．光合作用暗反应需要酶，光反应不需要酶

答案　C

解析　绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用，A错误；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应不需要光，但需要光反应提供的物质和能量，B错误；光合作用的光反应和暗反应都需要酶，D错误。

7．科学家用含14C的二氧化碳追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是（　　）

A．二氧化碳→叶绿素→ADP

B．二氧化碳→叶绿体→ATP

C．二氧化碳→乙醇→糖类

D．二氧化碳→三碳化合物→糖类

答案　D

解析　在光合作用暗反应中，二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物后，经过三碳化合物的还原生成有机物（糖类），D正确。

8．光合作用过程中，能量传递的途径是（　　）

A．光能→叶绿体色素→水中的化学能

B．光能→葡萄糖→ATP中活跃的化学能

C．光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

D．光能→葡萄糖→淀粉中的化学能

答案　C

解析　光反应的能量变化是光能转变为ATP中活跃的化学能，暗反应中能量变化是ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能，C正确。

9．下图表示光合作用过程，其中Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质，下列说法错误的是（　　）

A．阶段Ⅰ表示光反应阶段，阶段Ⅱ表示暗反应阶段

B．物质a表示NADPH，物质c表示NADP＋，其中作为还原剂的为物质a

C．阶段Ⅰ和Ⅱ都需要酶的参与

D．物质b为ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生

答案　D

解析　由图可知：

Ⅰ为光反应阶段，Ⅱ为暗反应阶段，a为NADPH，b为ADP，c为NADP＋，A正确；作为还原剂的是a（NADPH），B正确；光反应阶段和暗反应阶段都需要酶的催化，C正确；ADP在叶绿体基质中产生，在叶绿体类囊体薄膜上消耗，D错误。

10．下列关于光合作用的说法正确的是（　　）

A．绿色植物进行光合作用时，光能的吸收发生在叶绿体的内膜上

B．光合作用的产物——糖类是在叶绿体基质中合成的

C．光合作用中形成ATP的部位是叶绿体基质

D．光合作用中产生O2的场所是叶绿体基质

答案　B

解析　进行光合作用时，光能的吸收发生在类囊体薄膜上，A错误；光合作用产物——糖类是暗反应过程中产生，在叶绿体基质中产生，B正确；光合作用中ATP是在光反应中形成，在类囊体薄膜上产生，C错误；光合作用中O2是在类囊体薄膜上产生，D错误。

11．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是（　　）

A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能

B．结构B产生的甲不能进入线粒体

C．结构A释放的O2可进入线粒体中

D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加

答案　D

解析　结构A为类囊体，色素和与光反应有关的酶分布在其上，能把光能转换为ATP中活跃的化学能，A正确；甲为糖类，经有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸才能进入线粒体，B正确；光合作用产生的O2可进入线粒体，被细胞呼吸所利用，C正确；在光合作用中，CO2首先和C5反应生成C3，如果突然停止CO2的供应，则短时间内C3的生成量减少，而其消耗量不变，故C3的含量将会减少，D错误。

12．下图1表示光合作用部分过程的图解；图2表示改变光照后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。

据图回答下面的问题：

（1）图1中c表示的物质是________，它由水在光下分解产生，其作用主要是____________。

（2）图1中ATP形成所需的能量最终来自________。

①②代表的反应过程分别是________、________。

（3）图2中曲线a表示的化合物是________。

曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是________________________________________。

答案　

（1）NADPH　为C3还原提供还原剂和能量

（2）太阳能　CO2的固定　C3的还原

（3）C3　C5　短时间内C5与CO2结合形成C3速率不变，而C3的还原减弱

解析　

（1）光反应为暗反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定c是NADPH，NADPH是由水在光下分解产生，其作用主要是用于C3的还原。

（2）光反应中，光能转换为ATP中活跃的化学能，因此ATP形成所需的能量最终来自太阳能。

图1中①代表CO2的固定，②代表C3的还原。

（3）光照停止后，光反应停止，NADPH和ATP含量下降，C3的还原减弱，而短时间内CO2的固定速率不变，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即曲线a表示C3，曲线b表示C5。

13．下列表示光合作用图解，请据图回答问题：

（1）请填写字母所代表的物质

a．________　b．________　c．________

d．________　e．________　f．________

g．________　h．________　i．________

j．________

（2）由“c”经暗反应形成“d”可以分成________和________两个阶段。

（3）如果用同位素标记3H参与光合作用的水，并追踪3H，它最可能的途径是（用图中字母表示）________。

如果用含14C的CO2追踪光合作用过程中碳原子的转移途径，则14C首先出现在________。

（4）j形成d需要________提供的能量，________作还原剂且需________参与。

（5）叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP在叶绿体内的移动方向________________；如果将此植物由光照充足的条件下移至阴暗处，则在叶绿体中的NADPH含量将________。

答案　

（1）H2O　O2　CO2　（CH2O）　NADPH　ATP　ADP　NADP＋　C5　C3

（2）CO2的固定　C3的还原

（3）a→e→d　C3（j）

（4）ATP（f）和NADPH（e）　NADPH（e）　多种酶

（5）叶绿体基质到类囊体薄膜　下降

解析　将植物由光照充足的条件移至阴暗处，光照强度降低，光反应减弱，则光反应产生的ATP和NADPH减少，而短时间内暗反应阶段消耗的NADPH不变，所以叶绿体中的NADPH含量下降。

14．1937年植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。

研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：

溶液种类

A试管

B试管

C试管

D试管

叶绿体悬浮液

1mL

－

1mL

－

DCPIP

0.5mL

0.5mL

0.5mL

0.5mL

0.5mol/L蔗糖溶液

4mL

5mL

4mL

5mL

光照条件

光照

光照

黑暗

黑暗

上层液体颜色

无色

蓝色

蓝色

蓝色

（1）自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是____________，这些氢在暗反应的________过程中被消耗。

（2）实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是____________________，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是____________。

（3）A与C的比较可以说明氢产生的条件是____________，B和D试管的目的是为了说明DCPIP____________________。

（4）实验结束后A组试管中叶绿体________（填“有”或“没有”）（CH2O）的产生，主要原因是______________________________________________。

答案　

（1）类囊体薄膜　C3的还原

（2）避免叶绿体吸水涨破　有气泡产生

（3）需要光照　在光照和黑暗条件下自身不会变色

（4）没有　氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应或密闭环境中没有CO2

解析　

（1）自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿体产生的氢在暗反应中用于C3的还原过程。

（2）实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。

A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化外，实验过程中还能观察到有气泡（即O2）产生。

（3）A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要光照，B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。

（4）实验中A组的氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应或密闭环境中没有二氧化碳，暗反应不能正常进行，所以实验结束后A组试管中叶绿体没有（CH2O）的产生。

　　易错题型　混淆条件突变后光合作用相关的物质变化规律

15．在正常条件下进行光合作用的某植物，突然改变某条件后，发现该植物叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件可能是（　　）

A．停止光照

B．升高CO2浓度

C．降低CO2浓度

D．停止光照并降低CO2浓度

答案　C

解析　停止光照导致光反应阶段产生的ATP和NADPH不足，则暗反应阶段三碳化合物还原生成五碳化合物的量减少，而不影响五碳化合物与二氧化碳的固定过程，因此五碳化合物的含量将降低，A错误；升高二氧化碳浓度，二氧化碳固定加快，而三碳化合物的还原不变，因此五碳化合物的含量将下降，B错误；降低二氧化碳的浓度，导致二氧化碳的固定减弱，而三碳化合物的还原不变，因此五碳化合物的含量将升高，C正确；根据以上分析可知，停止光照会导致五碳化合物含量降低，降低CO2浓度会导致五碳化合物含量升高，因此停止光照并降低CO2浓度无法判断五碳化合物的含量变化情况，D错误。

16．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气体的供应和突然增强光照，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化分别是（　　）

A．C3化合物增多、C5化合物减少，C3化合物增多、C5化合物减少

B．C3化合物减少、C5化合物增多，C3化合物减少、C5化合物增多

C．C3化合物增多、C5化合物增多，C3化合物减少、C5化合物减少

D．C3化合物减少、C5化合物减少，C3化合物增多、C5化合物增多

答案　B

解析　突然中断CO2气体的供应，CO2与C5结合受阻，C5消耗减少，C3生成量减少，但C3还原还在继续，因此C3化合物减少、C5化合物增多；突然增强光照，NADPH和ATP生成增加，使C3还原增多，但生成量不变，因此C3化合物减少、C5化合物增多，B正确。

易错提醒　环境条件骤变与C3、C5及ATP等物质的含量变化

（1）“过程法”分析C3和C5的含量变化

①建立模型

②需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。

如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化：

如光照正常、CO2供应停止时C3、C5的含量变化：

（2）“模型法”表示C3、C5、NADPH和ATP的含量变化