- 能量之源——光与光合作用
- 共7595题
若植物光合作用所利用的水中有0.45%的水分子含18O，所用的CO2中有0.58%的分子含18O，那么植物光合作用释放的O2中含18O的比例为（ ）
正确答案
解析
解：光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段，光反应是光合作用过程中需要光的阶段．在光反应阶段中，叶绿素分子利用所吸收的光能．首先将水分解成氧和还原性氢．其中的氧，以分子状态释放出去．其中的氢，是活泼的还原剂，能够参与暗反应中的化学反应．在光反应阶段中，叶绿素分子所吸收的光能还被转变为化学能，并将这些化学能储存在三磷酸腺苷中．也就是说，光反应阶段，水被光解生成氧气．光合作用产生的氧气全部来自水的光解．所以CO2中的放射性O是没有用的，只以水中含有18O的比例计算即可．
故选：D．
（1）美国科学家卡尔文等用小球藻做实验：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中的转化途径，这一途径称为______．
（2）抑癌基因主要是阻止细胞______．
（3）基因工程的操作程序主要包括哪4个步骤：提取目的基因、______、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达．
（4）诱变育种是利用______因素来处理生物，使生物发生基因突变．
（5）基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的______的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，______自由组合．
正确答案
解：（1）卡尔文等用放射性同位素标记法用小球藻做实验探明了CO2中的碳在光合作用中的转化途径，这一途径称为卡尔文循环．
（2）原癌基因主要是调节细胞周期，抑癌基因主要是阻止细胞的不正常增殖．
（3）基因工程的基本步骤主要有提取目的基因、目的基因与运载体相结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达．
（4）诱变育种是利用物理或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变．
（5）自由组合定律的实质是同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分离，位于非同源染色体上的非等位基因随同源染色体的分离而自由组合．
故答案为：
（1）卡尔文循环
（2）不正常的增殖
（3）目的基因与运载体相结合
（4）物理或化学
（5）非等位基因 非同源染色体上的非等位基因
解析
解：（1）卡尔文等用放射性同位素标记法用小球藻做实验探明了CO2中的碳在光合作用中的转化途径，这一途径称为卡尔文循环．
（2）原癌基因主要是调节细胞周期，抑癌基因主要是阻止细胞的不正常增殖．
（3）基因工程的基本步骤主要有提取目的基因、目的基因与运载体相结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达．
（4）诱变育种是利用物理或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变．
（5）自由组合定律的实质是同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分离，位于非同源染色体上的非等位基因随同源染色体的分离而自由组合．
故答案为：
（1）卡尔文循环
（2）不正常的增殖
（3）目的基因与运载体相结合
（4）物理或化学
（5）非等位基因 非同源染色体上的非等位基因
如图1表示绿色植物叶肉细胞部分结构中的某些生命话动过程，①-⑦代表各种物质，A、B代表两种细胞器．图2表示该植物叶片CO2吸收量随光照强度的变化曲线．据图回答下列问题．
（1）图1中B是______．卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行：在供给植物CO2后的60s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物，通过研究发现7s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质最可能是______（填图中序号）．
（2）若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环______（能/不能）进行，原因是______．
（3）当光照强度处于图2中的D点时，图1中⑥的去向有______．
（4）图2中0-D间此幼苗呼吸作用消耗的有机物量为______；光合作用有机物的净积累量为______．（用S1、S2、S3表示）
（5）若图2为植物25℃时CO2吸收量随光照强度的变化曲线．已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，请在图中画出30℃时（原光照强度和CO2浓度不变）相应的CO2吸收量随光照强度的变化曲线（要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点的位置）．
正确答案
解：（1）图B示叶绿体，二氧化碳被吸收后首先发生二氧化碳的固定产物是②三碳化合物．
（2）分析题图1可知，“①→②→①”是暗反应阶段，该绿色植物长时间处于黑暗状态中光反应不能产生还原氢和ATP，暗反应也不能进行．
（3）当光照强度处于图2中的D点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，所以氧气的去向是供给线粒体和释放到环境中．
（4）呼吸作用是OAEDB包围的面积S1+S3，净光合作用=总的光合作用-呼吸作用=（S2+S3）-（S1+S3）=S2-S1．
（5）已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，所以呼吸作用强度增大，最大光合作用强度减少，所以曲线总体右移．
故答案为：（1）叶绿体 ②
（2）不能 暗反应需要光反应提供ATP与[H]
（3）扩散到线粒体和外界
（4）S1+S3 S2-S1
（5）图（要点：把图中的线往右平移）
解析
解：（1）图B示叶绿体，二氧化碳被吸收后首先发生二氧化碳的固定产物是②三碳化合物．
（2）分析题图1可知，“①→②→①”是暗反应阶段，该绿色植物长时间处于黑暗状态中光反应不能产生还原氢和ATP，暗反应也不能进行．
（3）当光照强度处于图2中的D点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，所以氧气的去向是供给线粒体和释放到环境中．
（4）呼吸作用是OAEDB包围的面积S1+S3，净光合作用=总的光合作用-呼吸作用=（S2+S3）-（S1+S3）=S2-S1．
（5）已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，所以呼吸作用强度增大，最大光合作用强度减少，所以曲线总体右移．
故答案为：（1）叶绿体 ②
（2）不能 暗反应需要光反应提供ATP与[H]
（3）扩散到线粒体和外界
（4）S1+S3 S2-S1
（5）图（要点：把图中的线往右平移）
①25℃条件下，1klx光强度时叶肉细胞中产生ATP的场所是______，5klx光强度时的真正光合速率______（大于、等于、小于）P点代表的真正光合速率．
②15℃条件下，若将CO2浓度降低为大气中CO2浓度值，则叶绿体中NADPH合成速率将会______（变大、不变、变小），P点向______方向移动．
（2）由于环境污染的日益加剧，全球气候变幻无常，多地遭受大旱，培育抗旱农作物也非常有必要，玉米的抗旱和不抗旱是一对相对性状．某科研小组对玉米（属于风媒花类型）实验田调查发现抗旱品种所占比例为84%，该玉米品种留种，第二年种植后发现有性状分离现象．请回答以下问题：
①科研人员第三年在原种圃内选择100～200株生长良好的抗旱植株______，这样做的目的是提高______的比例，如此重复连续多代可培育出优良的遗传性稳定的抗旱玉米品种．
②造成玉米减产的另一重要是其易受棉铃虫危害，科学家利用______技术向玉米中转入了苏云金芽孢杆菌Bt晶体毒素蛋白基因，通过组织培养培育出了抗虫玉米．
③如果要将上述两种已分别纯化的玉米培育既抗旱又抗虫的纯合玉米新品种（两对基因分别位于两对染色体上），请选择亲本并写出杂交育种过程（抗旱和不抗旱性状可用T、t表示；抗虫和非抗虫性状由B、b表示）．______．
正确答案
解：（1）①在25℃条件下，光照强度为1klx时，叶肉细胞既进行呼吸作用，又进行光合作用，只是呼吸作用强度大于光合作用强度，因此此时产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体．实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，图中可以看出，当光照强度为5klx时，玉米苗的净光合速率为6mg/单位叶面积•h，而25℃条件下呼吸速率为4mg/单位叶面积•h，因此实际光合速率为10mg/单位叶面积•h；同理可得P点对应的实际光合速率=8+2=10mg/单位叶面积•h．
②P点之后光合速率不再增加，而同等光照条件下25℃光合速率更高，可知此时限制因素为温度．若二氧化碳浓度下降，则暗反应速率下降，暗反应为光反应提供的原料就会减少，所以[H]和ATP的合成速率下降．二氧化碳浓度下降，则光合速率最大值会下降，其所对应的光饱和点也会降低，所以P点会向左下方移动．
（2）①杂交育种中，为提高纯合体的比例，第三年需要在原种圃内选择100～200株生长良好的抗旱植株自交．
②利用基因工程技术可以向玉米中转入了苏云金芽孢杆菌Bt晶体毒素蛋白基因，通过组织培养培育出了抗虫玉米．
③两种已分别纯化的玉米培育既抗旱又抗虫的纯合玉米新品种的基因型是bbTT和BBtt，育种过程为见答案．
故答案为：
（1）①叶绿体、线粒体、细胞质基质 等于
②变小 左下
（2）①自交 纯合体 ②基因工程
③
解析
解：（1）①在25℃条件下，光照强度为1klx时，叶肉细胞既进行呼吸作用，又进行光合作用，只是呼吸作用强度大于光合作用强度，因此此时产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体．实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，图中可以看出，当光照强度为5klx时，玉米苗的净光合速率为6mg/单位叶面积•h，而25℃条件下呼吸速率为4mg/单位叶面积•h，因此实际光合速率为10mg/单位叶面积•h；同理可得P点对应的实际光合速率=8+2=10mg/单位叶面积•h．
②P点之后光合速率不再增加，而同等光照条件下25℃光合速率更高，可知此时限制因素为温度．若二氧化碳浓度下降，则暗反应速率下降，暗反应为光反应提供的原料就会减少，所以[H]和ATP的合成速率下降．二氧化碳浓度下降，则光合速率最大值会下降，其所对应的光饱和点也会降低，所以P点会向左下方移动．
（2）①杂交育种中，为提高纯合体的比例，第三年需要在原种圃内选择100～200株生长良好的抗旱植株自交．
②利用基因工程技术可以向玉米中转入了苏云金芽孢杆菌Bt晶体毒素蛋白基因，通过组织培养培育出了抗虫玉米．
③两种已分别纯化的玉米培育既抗旱又抗虫的纯合玉米新品种的基因型是bbTT和BBtt，育种过程为见答案．
故答案为：
（1）①叶绿体、线粒体、细胞质基质 等于
②变小 左下
（2）①自交 纯合体 ②基因工程
③
用18O标记后的H2O灌溉某株植物，短时间内18O不可能出现在（ ）
正确答案
解析
解：A、水在光合作用光反应中被光解从而产生氧气，因而能出现在植物周围的氧气中，A错误；
B、植物根系吸收的水90% 以上用于蒸腾作用，散失到植物周围，因而能出现在植物周围的水蒸气中，B错误；
C、植物吸收的水通过运输进入体细胞中，因而能出现在细胞质的水中，C错误；
D、用18O标记的H2O灌溉植物，并将其放在适宜光照下培养，参与有氧呼吸的第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]；二氧化碳参与暗反应阶段，CO2先被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成葡萄糖，所以在短时间内18O不可能出现在叶肉细胞生成的糖类中，D正确．
故选：D．
阅读资料回答问题
（1）如图1所示，ATP合成酶广泛分布于真核细胞______膜上，参与氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子动力势的推动下合成ATP．ATP合成酶分子结构由突出于膜外的F1亲水头部和嵌入膜内的Fo______尾部组成．
（2）如图2所示，此膜的名称为______，该场所反应的产物为______
①如图2所示，叶绿素a （P680和P700）接受光的照射后被激发，释放势能高的电子，______释放的电子沿电子传递链传递的过程中将H+由______泵到______构建跨膜质子动力势，质子动力势的另一个来源是______，ATP合成酶在跨膜质子动力势的推动下合成ATP．
②______释放的势能高的电子参与NADPH的形成，NADPH的作用是______
③提取 P680和P700所用试剂为______，P680和P700能否用层析法分离______
正确答案
解：（1）据图分析，ATP合成酶分布于真核细胞线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段）、类囊体膜（光反应）上；ATP合成酶分子结构由突出于膜外的F1亲水头部和嵌入膜内的Fo 疏水尾部组成．
（2）据图2分析，膜上进行光反应，类囊体膜，该场所反应的产物为 ATP、NADPH、O2．
①如图2所示，质子动力势的来源，一是P680释放的电子沿电子传递链传递的过程中将H+由叶绿体基质泵到类囊体腔，另一个来源是水的光解，ATP合成酶在跨膜质子动力势的推动下合成ATP．
②P700释放的势能高的电子参与NADPH的形成，NADPH的作用是用于暗反应过程中还原剂和供能．
③酒精或丙酮属于有机溶剂，能提取叶绿素（P680和P700），层析法分离不同色素，但不能分离叶绿素中P680和P700．
故答案为：（1）线粒体内膜、类囊体膜 疏水
（2）类囊体膜 ATP、NADPH、O2
①P680 叶绿体基质 类囊体腔 水的光解
②P700 还原和供能
③酒精或丙酮 否
解析
解：（1）据图分析，ATP合成酶分布于真核细胞线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段）、类囊体膜（光反应）上；ATP合成酶分子结构由突出于膜外的F1亲水头部和嵌入膜内的Fo 疏水尾部组成．
（2）据图2分析，膜上进行光反应，类囊体膜，该场所反应的产物为 ATP、NADPH、O2．
①如图2所示，质子动力势的来源，一是P680释放的电子沿电子传递链传递的过程中将H+由叶绿体基质泵到类囊体腔，另一个来源是水的光解，ATP合成酶在跨膜质子动力势的推动下合成ATP．
②P700释放的势能高的电子参与NADPH的形成，NADPH的作用是用于暗反应过程中还原剂和供能．
③酒精或丙酮属于有机溶剂，能提取叶绿素（P680和P700），层析法分离不同色素，但不能分离叶绿素中P680和P700．
故答案为：（1）线粒体内膜、类囊体膜 疏水
（2）类囊体膜 ATP、NADPH、O2
①P680 叶绿体基质 类囊体腔 水的光解
②P700 还原和供能
③酒精或丙酮 否
将玉米体内控制合成某种酶A的基因导入水稻体内后，测得在适宜温度下，光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及净光合速率（光合作用速率与呼吸作用速率差值）的影响结果，如图所示．（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）
（1）CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与C5结合而被固定为______，固定产物的还原后可以为光反应提供______以保证光反应特续进行．
（2）光照强度为0-8×102μmol•m-2•s-1时，影响原种水稻和转基因水稻的光合速率的环境因素主要是______．与原种水稻相比，转基因水稻更加适合种植在______环境中．
（3）分析图中信息，酶A所起的作用最可能是促进______反应（填“光”或者“暗”）阶段从而提高光合作用速率．
（4）经检测，转基因水稻与原种水稻相比，呼吸速率并未改变，在该适宜温度下，光照强度为12×102μmol•m-2•s-1时，转基因水稻的光合速率约为______μmol•m-2•s-1．
正确答案
解：（1）在光合作用的暗反应过程中，进入植物细胞内的CO2首先被C5化合物固定成为C3化合物，再被光反应提供的ATP和[H]还原，同时生成的ADP和Pi可以提供给光反应用于ATP合成的原料．
（2）结合题图，光合速率随光照强度的变化曲线可以看出在低于8×102μmol•s-1的范围内影响光合作用的主要因素为光照强度．由普通与转基因水稻的光合速率与光强度变化关系曲线可看出：光强为10～14×102μmol•s-1时，普通水稻随光强变化光合速率不再增加，而转基因水稻的光合速率 仍然在增加，所以转基因水稻更加适合种植在光照充足环境中．（3）由气孔导度与光强度关系曲线可看出转基因水稻较普通水稻的气孔度大，其原因为转基因水稻导入了PEPC酶的因素，说明此酶有促进气孔打开或增大作用，主要影响的是光合作用的暗反应阶段．（4）由图分析可知植物的呼吸作用强度是5μmol•m-2•s-1，而光照强度为12×102μmol•m-2•s-1时，转基因水稻的净光合速率约为30μmol•m-2•s-1，所以转基因水稻的光合速率约为35μmol•m-2•s-1．
故答案是：
（1）C3 ADP和Pi
（2）光照强度 光照充足（强光）
（3）暗
（4）35
解析
解：（1）在光合作用的暗反应过程中，进入植物细胞内的CO2首先被C5化合物固定成为C3化合物，再被光反应提供的ATP和[H]还原，同时生成的ADP和Pi可以提供给光反应用于ATP合成的原料．
（2）结合题图，光合速率随光照强度的变化曲线可以看出在低于8×102μmol•s-1的范围内影响光合作用的主要因素为光照强度．由普通与转基因水稻的光合速率与光强度变化关系曲线可看出：光强为10～14×102μmol•s-1时，普通水稻随光强变化光合速率不再增加，而转基因水稻的光合速率 仍然在增加，所以转基因水稻更加适合种植在光照充足环境中．（3）由气孔导度与光强度关系曲线可看出转基因水稻较普通水稻的气孔度大，其原因为转基因水稻导入了PEPC酶的因素，说明此酶有促进气孔打开或增大作用，主要影响的是光合作用的暗反应阶段．（4）由图分析可知植物的呼吸作用强度是5μmol•m-2•s-1，而光照强度为12×102μmol•m-2•s-1时，转基因水稻的净光合速率约为30μmol•m-2•s-1，所以转基因水稻的光合速率约为35μmol•m-2•s-1．
故答案是：
（1）C3 ADP和Pi
（2）光照强度 光照充足（强光）
（3）暗
（4）35
正确答案
解析
解：A、酶促反应在底物浓度不变的情况下，酶的浓度越高，反应速率越快，所以a表示较高酶浓度，b表示较低酶浓度，A错误；
B、物种丰富度越高，生态系统的稳定性越强，表现为生态系统的抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性较低，但是不会随着物种丰富度的增加而出现稳定性不变的情况，B错误；
C、酶促反应产物与时间之间的关系，在最适温度，酶的催化活性是最大的，反应速率最快，达到反应平衡点需要的时间较少，但是不会改变平衡点，产物的量是不变的，C错误；
D、阳生植物需要较强的光照强度，阴生植物需要较低的光照强度，符合题意，D正确．
故选：D．
（2015秋•长春校级月考）用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处．一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下（不考虑化能合成作用）．有关分析合理的是（ ）
正确答案
解析
解：A、丙瓶中浮游植物的细胞只进行呼吸作用，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；
B、由于丙为不透光的玻璃瓶，消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗，因此在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约=4.9-3.8=1.1mg，B正确；
C、乙瓶中由于进行光合作用使氧气增多，则二氧化碳减少，而丙瓶是消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高，C错误；
D、在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约=净光合作用释放+呼吸作用消耗=5.6-4.9+1.1=1.8mg，D错误．
故选：B．
如果将一株绿色植物栽培在含H2l8O的完全培养液中，给予充足的光照和CO2，经过较长一段时间后，下列物质中可能会含18O的是（ ）
①周围的O2 ②周围的CO2 ③呼吸作用产生的H2O ④光合作用生成的C6H12O6．
正确答案
解析
解：①水参与光反应阶段，水的光解产生氧气，周围空气中的氧气含有18O，①正确；
②水参与有氧呼吸的第二阶段，与丙酮酸分解产生二氧化碳释放到空气中，②正确；
③含18O的氧气参与有氧呼吸的第三阶段，氧气和[H]反应生成水，③正确；
④呼吸作用产生的二氧化碳用于暗反应阶段，CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成葡萄糖，④正确．
所以，①②③④正确．
故选：A．
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