能量之源——光與光合作用

1、第11講能量之源光與光合作用課時訓練·知能提升 限時式檢測 梯級式提升 (時間:40分鐘分值:90分)測控導航表知識點題號及難易度1.光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程62.葉綠體結構及綠葉中色素的提取與分離2,5,14(中)3.光合作用的過程和場所 1,3,8(中),114.光合作用的影響因素及應用4,7,9(中),125.綜合考查10(中),13(中)一、選擇題:本大題共9小題,每小題5分,共45分。1.(2013福州高中質(zhì)檢)鐵皮石斛生長于陰濕環(huán)境,為研究強光對其光合作用的影響,分別用強度為500 lx、1 000 lx、2 000 lx的強光預處理20 min,隨后將其置于弱光下測定光合速率

2、,結果如圖所示。以下分析正確的是(凈光合速率為零時的光照強度值稱為光補償點)(D)A.鐵皮石斛最適光照強度為100 lxB.強光預處理后,葉片固定光能的效率提高C.預處理光照強度越大,隨后的呼吸強度越小D.預處理光照強度越大,隨后的光補償點越大解析:由題意可知光照強度超過100 lx時,鐵皮石斛CO2吸收速率可能上升,故其最適光強不一定是 100 lx;由曲線可知強光預處理后葉片固定光能效率降低;當光強為零時,預處理時光強越大,呼吸速率越大,故隨后凈光合速率為零時光強越大,即光補償點越大。2.(2013廣東六校第一次聯(lián)考)關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述,不正確的是(D)A.二氧化硅有

3、助于研磨得充分B.用毛細吸管吸取少量濾液,畫在濾紙條一端C.濾紙條插入時應注意濾液細線不能觸及層析液D.葉綠素a的色素帶最寬,溶解度最高解析:本題以葉綠體色素的提取和分離為載體,考查實驗分析判斷、綜合運用知識的能力。二氧化硅使研磨更充分,以提取更多色素;毛細吸管吸取少量濾液在濾紙條的一端畫色素線,要畫23次,且要細、齊、直,要在色素線干后再畫;濾紙條上的色素細線不能沒過層析液的液面,否則葉綠體色素會溶解在層析液中;葉綠素a含量最多,色素帶最寬,但胡蘿卜素在層析液中溶解度最高,在濾紙條上擴散速度最快,在濾紙條的最上端。3.(2014遼寧實驗中學階段性測試)離體的葉綠體在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時

4、,如果突然中斷CO2氣體的供應,短時間內(nèi)葉綠體中C3化合物與C5化合物及細胞中ATP的相對含量的變化是(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:突然中斷CO2氣體的供應,導致消耗的C5化合物減少,所以C5化合物的含量在短時間內(nèi)上升;而C3化合物的來源減少,所以短時間內(nèi)C3化合物的含量下降;C3化合物的含量下降,消耗的ATP和H減少,所以短時間內(nèi)ATP的含量上升。4.(2013泉州五中模擬)在一定濃度的CO2和適當?shù)臏囟葪l件下,測定A植物和B植物在不同光照條件下的光合速率,結果如下表,以下有關說法錯誤的是(D)光合速率與呼吸速率相等時光照強

5、度(klx)光飽和時光照強度(klx)光飽和時CO2吸收量mg CO2/(100 cm2葉·h)黑暗條件下CO2釋放量mg CO2/(100 cm2葉·h)A植物13115.5B植物393015A.與B植物相比,A植物是在弱光照條件下生長的植物B.當光照強度超過9 klx時,B植物光合速率不再增加,限制因素可能是CO2濃度C.當光照強度為1 klx時,對A植物體內(nèi)所有能進行光合作用的細胞來說,葉綠體消耗的CO2量大于細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量D.當光照強度為3 klx時,A植物固定的CO2量為11 mg CO2/(100 cm2葉·h)解析:從表中數(shù)據(jù)分析,A植物的光

6、補償點和光飽和點都低于B植物,因此推測A植物為弱光照條件下生長的植物;光照強度超過9 klx時,光照強度增加而光合速率不增加,說明光照強度不是限制光合速率的因素,限制因素可能是CO2濃度,還可能是溫度;A植物體內(nèi)不是所有細胞都能進行光合作用,如根細胞,而光照強度為1 klx時,A植物的總體光合速率和總體呼吸速率相等,故對能進行光合作用的細胞來說,葉綠體消耗的CO2量大于細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量;光照強度為3 klx時,A植物從外界吸收的CO2量為11 mg CO2/(100 cm2葉·h),黑暗條件下A植物的CO2釋放量為5.5 mgCO2/(100 cm2葉·h),所以A植

7、物固定的CO2量為11+5.5=16.5 mg CO2/(100 cm2葉·h)。5.莧菜葉片細胞中除了葉綠體含有色素外,液泡中也含有溶于水但不溶于有機溶劑的花青素(呈現(xiàn)紅色)。某探究小組用90%的乙醇提取莧菜葉片中的色素,然后用層析液分離。層析結束后濾紙條上色素帶由上到下(B)A.第一條色素帶對應的色素是葉黃素B.第二條色素帶對應的色素主要吸收藍紫光C.第三條色素帶對應的色素是呈現(xiàn)紅色的花青素D.第四條色素帶對應的色素在層析液中溶解度最小解析:本題考查色素的提取與分離實驗。層析結果會出現(xiàn)5條色素帶,第1條為橙黃色的胡蘿卜素,第2條為黃色的葉黃素,以上兩種色素主要吸收藍紫光,第3條為

8、藍綠色的葉綠素a,第4條為黃綠色的葉綠素b,以上兩種色素主要吸收紅光和藍紫光,因為花青素溶于水,提取時如使用90%的乙醇可提取到花青素,同時根據(jù)花青素不溶于有機溶劑的特性和色素分離的原理,紙層析時,濾液細線上的花青素幾乎不發(fā)生擴散,所以第5條應為紅色的花青素。6.(2013衡水模擬)某植物(其葉片如圖一所示)放在黑暗中兩天后,根據(jù)圖二所示,處理其中一塊葉片。然后將整株植物置于陽光下4小時,取該葉片經(jīng)酒精脫色處理后,滴加碘液(棕黃色)顯色,下列有關該實驗結果和現(xiàn)象的描述正確的是(D)實驗后的結果顯示出X為藍色,Y為棕黃色W和X兩部分對照實驗能證明光合作用需要葉綠素X和Y兩部分對照實驗能證明光合作

9、用需要水Y和木塞夾著的葉片部分對照實驗能證明光合作用需要光A.B.C.D.解析:綠色植物進行光合作用的場所是葉綠體,條件是適宜的光照、CO2和水。W部分缺少葉綠素,不能吸收和轉化光能;Y部分缺少CO2,木塞部分缺少CO2和光,因而都不能進行光合作用;只有X部分條件充分且適宜,能進行光合作用,因此項正確。7.(2014浙江寧波四中高三一模)如圖表示某地一晝夜某植物吸收或釋放CO2量的變化曲線,則下列說法不正確的是(A)A.bc段CO2吸收量下降是因為光反應階段受抑制,影響了植物的光合作用B.該植物一晝夜中,有機物凈積累量在e點時最多C.b點對應的光照強度可能不是光合作用最適光照強度D.a點時植物

10、光合作用吸收的CO2量可能與e點時不同解析:本題考查影響光合作用的因素及光合作用在實踐中的應用。bc段氣溫過高導致植物氣孔關閉,暗反應受抑制,影響植物的光合作用;在ae段光合作用強度大于呼吸作用強度,在e點時有機物凈積累量最大;圖中b點凈光合速率最大,但b點之后因為氣溫過高,氣孔關閉限制了光合速率,故b點對應的光照強度可能不是光合作用的最適光照強度,在光合作用的最適溫度下不斷增大光照強度才可確定該植物光合作用的最適光照強度;a點和e點時光合速率與呼吸速率相等,但a、e時刻的呼吸速率可能不同,在兩個時間點光合作用吸收的 CO2量可能不同。8.(2014江西會昌高三二模)如圖表示高等植物細胞的兩個

11、重要生理過程中C、H、O的變化,某個同學在分析時,作出了如下判斷,你認為其中判斷正確的是(C)A.甲中可發(fā)生CO2C3C6H12O6,在乙中則會發(fā)生C6H12O6C3CO2B.甲中的H2O在類囊體薄膜上被消耗,乙中H2O的消耗與產(chǎn)生都在線粒體內(nèi)膜上C.甲和乙過程中都有H的產(chǎn)生與消耗,但是作用不同D.甲、乙均能發(fā)生能量轉換,光能轉變成化學能發(fā)生在甲中,化學能轉變成光能發(fā)生在乙中解析:甲過程是將CO2和H2O合成有機物的過程,為光合作用;乙過程是將有機物分解為無機物的過程,為呼吸作用,乙中H2O的消耗在線粒體的基質(zhì)中完成;乙中不發(fā)生化學能轉變成光能的過程;甲和乙過程中都有H的產(chǎn)生與消耗,但是作用不

12、同,所以C正確。 9.(2014南京鹽城第一次模擬)某生物興趣小組就影響植物光合作用的因素進行了研究,獲得如下圖所示的實驗結果。下列有關分析正確的是(D)A.該實驗表明,溫度、光照強度和CO2濃度都會影響植物光合作用的強度B.當光照強度大于7時,該植物在15 和25 的環(huán)境中合成有機物的速率相同C.隨著溫度的升高,該植物的呼吸速率逐漸增強D.該植物可在較低溫度、較弱光照的環(huán)境中快速生長解析:圖中影響光合作用的因素只涉及溫度和光照強度,并沒有CO2濃度。當光照強度大于7時,該植物在15 和25 的環(huán)境中積累有機物的速率相同,但是25 呼吸速率較大,所以25 時合成有機物的速率較大。隨著溫度的升高

13、,該植物的呼吸速率先增大后減小。二、非選擇題:本大題共3小題,共45分。10.(2013福州八中模擬)(15分)景天科植物A有一個很特殊的CO2同化方式:夜間氣孔開放,吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中(如圖甲所示);白天氣孔關閉,液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用(如圖乙所示)。十字花科植物B的CO2同化過程如圖丙所示,請回答下列問題。(1)植物A夜晚能吸收CO2,卻不能合成(CH2O)的原因是缺乏暗反應必需的,白天植物A進行光合作用所需的CO2的來源有 。 (2)在上午10:00,突然降低環(huán)境中CO2濃度后的一小段時間內(nèi),植物A葉肉細胞和植物B葉肉細胞中C3含量的變化

14、趨勢分別是、(填“升高”、“降低”或“基本不變”)。 (3)植物A氣孔開閉的特點與其生活環(huán)境是相適應的,推測植物A生活環(huán)境最可能是。從進化角度看,這種特點的形成是的結果。 解析:(1)光合作用暗反應的進行需要光反應所形成的產(chǎn)物ATP和H的參與;白天植物A進行光合作用所需的CO2的來源有兩個,一是蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放的CO2,二是自身細胞呼吸作用所產(chǎn)生的CO2。(2)由于植物A進行暗反應所需的二氧化碳有兩個來源,當白天環(huán)境中二氧化碳濃度降低后,蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放的二氧化碳基本上能保證暗反應對二氧化碳的需要,因此,白天突然降低環(huán)境中二氧化碳濃度后,植物A葉肉細胞中C3含量基本

15、不變;對植物B來說,白天突然降低環(huán)境中二氧化碳濃度,則會導致其葉肉細胞中C3含量降低。(3)植物A在白天氣孔關閉,是由于白天氣溫高、干旱,關閉氣孔有利于避免植物體內(nèi)水分過度散失,因此,該植物最可能生活在炎熱干旱的環(huán)境中;植物這一特點的形成是長期自然選擇的結果。答案:(1)ATP和H蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放的CO2和呼吸作用產(chǎn)生的CO2(2)基本不變降低(3)炎熱干旱自然選擇11.(2014山東青島統(tǒng)一質(zhì)量檢測)(15分)紅掌是半陰生高等植物,下圖表示夏季時紅掌在不同遮光處理條件下凈光合速率的日變化曲線,請分析回答相關問題。(1)適當遮光葉綠素含量會增加,葉片對光的吸收能力顯著增強。 (2

16、)ab段葉肉細胞內(nèi)合成H的場所有;cd對應時段,植物體內(nèi)有機物總量的變化情況是。 (3)M點時,對紅掌體內(nèi)所有能進行光合作用的細胞來說,葉綠體消耗的CO2量(填“大于”、“等于”或“小于”)細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量。 (4)30%遮光處理避免了強光照和過高溫度對植株的不利影響,與曲線相比,曲線未明顯出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象的原因是 。 (5)6:30左右,在不遮光的條件下適當增加該植物周圍的CO2濃度,光合速率的變化情況基本不變,原因是  。 解析:本題考查葉綠體色素的作用、光合作用及細胞呼吸的過程、部位及影響因素 ,意在考查曲線圖分析判斷、獲取利用信息

17、、綜合運用知識的能力。(1)葉綠體中葉綠素主要吸收藍紫光和紅光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。(2)80% 遮光條件下,ab段紅掌葉肉細胞進行光合作用及細胞呼吸,光合作用光反應發(fā)生在葉綠體基粒類囊體,該過程中水光解產(chǎn)生H,有氧呼吸第一、二階段分別發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì),兩個過程均產(chǎn)生H;cd段凈光合作用速率達到最大,說明有機物積累速率達到最大,即有機物含量增加。(3)80%遮光條件下,M點植物葉肉細胞光合作用速率等于植物所有細胞的細胞呼吸速率,即葉肉細胞中葉綠體消耗二氧化碳的量大于葉肉細胞中細胞呼吸產(chǎn)生二氧化碳的量。(4)不遮光條件與30%遮光條件比,不遮光條件下光照太強會導致氣孔關閉,光合

18、作用速率下降,同時不遮光會導致溫度過高降低酶活性,光合作用速率也會下降。(5)不遮光條件下,6:30光照強度開始增強,光合作用速率開始升高,但此時光照強度還是較弱,故適當提高二氧化碳濃度也不會導致光合作用速率提高。答案:(1)紅光和藍紫(2)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體增加(3)大于(4)遮光30%情況下,植物氣孔一般不關閉(5) 6:30左右限制光合速率的主要因素是光照強度12.(2013安徽皖南八校第二次聯(lián)考)(15分)回答下列有關光合作用的問題。(1)圖1表示紙層析法分離色素的結果,條帶1表示(填色素名稱),條帶3、條帶4中的色素主要吸收。 (2)將對稱葉片左側遮光右側曝光(如圖

19、2),并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠种g的物質(zhì)和能量的轉移。在適宜光照下照射12小時后,從兩側截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為a和b(單位:g)。則b-a 所代表的是  。 (3)種植蔬菜的密閉大棚內(nèi)一晝夜空氣中的CO2含量變化如圖3所示。圖中B點的含義是;一晝夜內(nèi)植株是否顯示生長現(xiàn)象?,請說明理由  ; 圖中C點時植物根尖細胞中能產(chǎn)生ATP的場所有  。(4)圖4表示在不同溫度下光照強度對植物氧氣釋放速率的影響。圖中該植物在15 、8千勒克斯的光照條件下,單位葉面積每小時光合作用產(chǎn)生的氧氣量是mg。如果在25 、4千勒克斯的光照條件下,植物

20、單位葉面積在一天內(nèi)(15小時白天)葡萄糖的積累量是mg。 解析:本題考查的是光合作用的有關內(nèi)容。(1)紙層析法分離色素是根據(jù)色素在層析液中溶解度不同,因而在濾紙條上擴散的速度快慢不同進行的分離。色素在濾紙條上自上而下的排列順序為胡蘿卜素(條帶1)、葉黃素(條帶2)、葉綠素a(條帶3)、葉綠素b(條帶4)。葉綠素主要吸收藍紫光和紅光。(2)由題意可知,a為截取的遮光部分葉片起始重量與12小時呼吸作用量的差值。b為截取的曝光部分葉片起始重量與12小時光合作用與呼吸作用量差值的和。故b-a代表的是12小時內(nèi)右側截取部分光合作用制造的有機物總量。(3)由圖可知,B點之前,呼吸速率大于光合速率

21、,B點之后,呼吸速率小于光合速率,而B點,呼吸速率等于光合速率。一晝夜A點的CO2濃度高于E點,表明大棚內(nèi)CO2濃度有所下降,說明光合作用產(chǎn)生的有機物量大于呼吸作用消耗的有機物量,有機物有積累。根尖細胞無葉綠體,C點時,只能進行呼吸作用,故產(chǎn)生ATP的場所為細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(4)在15 、8千勒克斯的光照時,單位葉面積每小時凈光合作用產(chǎn)生的氧氣量為40 mg,而呼吸作用消耗的氧氣量為10 mg,故實際單位葉面積每小時光合作用產(chǎn)生的氧氣量是50 mg。在25 、4千勒克斯的光照條件下,植物單位葉面積在一天內(nèi)(15小時白天)葡萄糖的積累量是180×(20+20)×15

22、47;(6×32)-(180×20×24)÷(6×32)=112.5(mg)。答案: (1)胡蘿卜素 藍紫光和紅光(2)12小時內(nèi)右側截取部分光合作用制造的有機物總量(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產(chǎn)生的二氧化碳量或凈光合速率為0)是 因為一晝夜內(nèi)的CO2濃度有所下降,說明光合作用產(chǎn)生的有機物有積累 細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體(4)50 112.5【教師備用】1.現(xiàn)有a、b、c三種燈泡,其發(fā)出光波的波長與光輻射強度的關系如圖甲所示,現(xiàn)需從中選擇一種燈泡用于溫室中給植物補光,期望最大限度地增加光合作用的強度。為此某同學設

23、計了圖乙所示的實驗裝置。(注:葉綠體中的色素主要吸收430450 nm的藍紫光和640660 nm的紅光)。據(jù)此分析不正確的是(D)A.a燈泡與圖甲中曲線對應B.b燈泡與圖甲中曲線對應C.c燈泡與圖甲中曲線對應D.溫室中選擇c燈泡能最大限度地增加光合作用強度解析:由題意和題圖可看出,圖乙中裝置中光合作用最強,裝置中光合作用最弱,即b燈泡照射最有利于光合作用,應對應圖甲中的曲線,a燈泡照射不利于光合作用,應對應圖甲中的曲線,c燈泡與圖甲中曲線對應,溫室中選擇b燈泡能最大限度地增加光合作用強度。2.(2013廈門外國語模擬)韭黃是利用綠色韭菜在避光條件下培養(yǎng)出來的。某同學利用所學知識研究韭黃葉片呈黃色的原因,其方法步驟如下:步驟一:提取葉片中的色素a.分別稱取5 g韭菜葉片和韭黃葉片,剪碎,放入兩個研缽中。b.向兩個研缽中各加入少許二氧化硅,再加入10 mL無水乙醇,進行迅速、充分的研磨。c.將研磨液迅速