- 能量之源——光与光合作用
- 共7595题
把经过相同时间饥饿处理且长势相近的同种植物放在相同的透明玻璃钟罩内（密封），玻璃钟罩内的烧杯中放有等量的不同物质，如图所示．探究光合作用是否需要CO2，以及探究CO2浓度对光合速率的影响的实验装置分别是（ ）
正确答案
解析
解：（1）探究光合作用是否需要CO2，则自变量为CO2的有无，其它条件均要相同且适宜，故选装置①和②；
（2）探究CO2浓度对光合速率的影响，则自变量为CO2浓度，其他条件均要求相同且适宜，故选装置③和④．
故选：A．
小麦旗叶是小麦植株最顶端的一片叶子，科研人员对小麦旗叶发育过程中的光合作用效率进行研究，测定其不同发育时期净光合速率及相关指标的变化，结果如表（注：“-”表示未测数据）．请回答下列问题：
（1）B时期的净光合速率较低，原因之一可能是由于叶片的总叶绿素含量低，导致植物吸收的______较少；原因之二可能是由于叶片的______，导致植物吸收的CO2也较低，进而影响光合作用过程．
（2）若将A、C时期的旗叶分别置于密闭恒温玻璃容器中，给予适宜且恒定的光照，一段时间后，A时期叶肉细胞中明显增强的生理活动是______，将导致细胞开始积累______；C时期的旗叶光合速率______（减小/不变/增大）．
（3）小麦旗叶因叶面积大、细胞中叶绿体数目较多、叶绿体中______（填结构名称）数量多，对小麦籽粒的产量有着决定性作用．科研人员认为，在小麦灌浆过程中，小麦胚乳合成淀粉所需的原料主要由旗叶提供．为了验证该推测，研究人员在小麦的灌浆期，将______和其他叶片分别包在密闭的透明袋中，分别通入充足的14CO2和______，并保持适宜的温度和光照等条件．将小麦培育至籽粒成熟时期，收获籽粒后测定籽粒胚乳中14C淀粉及所有淀粉的含量，并计算相关比例，若______，则支持上述推测．
正确答案
光能
气孔的相对开放程度低
无氧呼吸
酒精
减小
类囊体
旗叶
CO2
14C的淀粉所占的比例高
解析
解：（1）由表格数据可以直接看出，与C时期的叶片相比，B叶片的叶绿素含量和气孔相对开度都较低．叶绿素含量低直接影响光反应阶段色素对光能的吸收，气孔相对开度低影响二氧化碳的吸收减少，进而影响暗反应二氧化碳的固定．
（2）A时期的旗叶净光合速率为负值，说明呼吸速率大于光合速率．将A时期的旗叶置于密闭恒温玻璃容器中，给与恒定的光照，一段时间后，玻璃容器中的氧气减少，无氧呼吸明显增强，产生的酒精增多．C时期的新叶已成熟，此时旗叶光合速率减小．
（3）从表格看出叶面积最大时，气孔相对开放度也最大，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，促进暗反应的进行．要增加有机物的产量，提高光反应强度十分重要．光反应场所是基粒，基粒又是由许多类囊体组成．因此小麦旗叶因叶面积大、细胞中叶绿体数目较多，叶绿体中基粒、类囊体数量多，对小麦籽粒的产量有着决定性的作用．
为了验证在小麦灌浆过程中，小麦胚乳合成淀粉所需的原料主要由旗叶提供．研究人员在实验设计时遵循对照原则．将小麦灌浆期的旗叶和其他叶片分别包在密闭的透明袋中，分别通入充足的14CO2和CO2，并保持适宜的温度和光照等条件，前者为实验组，后者为对照组．
小麦培育至籽粒成熟时期，检测、测定籽粒胚乳中含14C的淀粉及所有淀粉的含量并计算比例．如果含14C的淀粉所占的比例大，则证明科研人员的认识是正确的；如果含14C的淀粉所占的比例小，则证明科研人员的认识是错误的．
故答案为：
（1）光能 气孔的相对开放程度低
（2）无氧呼吸 酒精 减小
（3）类囊体 旗叶 CO2 14C的淀粉所占的比例高
在下列两种情形下，叶肉细胞内C3、C5、ATP短期含量应分别是（ ）
Ⅰ．夏季中午光照最强时Ⅱ．将植物由光下移到荫处
①C3含量升高 ②C3含量降低 ③C5含量升高 ④C5含量降低
⑤ATP含量降低 ⑥ATP含量升高 ⑦ATP含量不变．
正确答案
解析
解：夏季中午光照最强时，首先光反应过程中的[H]、ATP增加，进而促进暗反应过程中三碳化合物的还原，因此导致C3减少，C5增加，即②③⑥；
将植物由光下移到荫处，光反应减弱，首先导致[H]、ATP生成量减少，这将抑制暗反应中三碳化合物的还原，从而使因此导致C3增加，C5减少，即①④⑤．
故选：D．
（2015秋•杭州月考）如图1表示在最适条件下测得的某植物光照强度与光合速率的关系；图2表示该植物叶肉细胞中两种细胞器在不同光照强度下的生理状态．请回答下列问题：
（1）图1中，影响c点左右移动的主要外界因素是______；适当提高外界温度，图中d点将向______移动．
（2）由图1可知，光照条件下，光照强度大于______klx时植物才会表现出生长现象．在相同温度下，将该植物的叶片置于8klx光照下9小时，然后移到黑暗处15小时，则该24小时内每100cm2叶片的光合作用所消耗的CO2的量为______mg．
（3）图2中细胞器①利用CO2的场所和细胞器②产生CO2的场所分别是______；对该植物来说，图1中四种不同光照强度（a、b、c、d对应光照强度）对应图2中的状态依次是______．
（4）研究者进行了不同温度和光照强度组合处理对葡萄叶片光合速率、气孔开度及细胞间CO2浓度的影响实验，结果如图3所示．
①在两种光强度下，随温度升高，叶片光合速率均______；从甲、乙两图分析，原因可能是：随温度升高，______，使叶片吸收的CO2减少．
②据丙图可知，适宜光强/40℃、强光/37℃及强光/40℃进行组合处理，推测这些条件下叶片光合速率______ （填上升/不变/下降）．
正确答案
解：（1）影响光合作用的环境因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度等，c点是光的补偿点，决定光补偿点大小的主要环境因素有温度和二氧化碳浓度；由题意可知，该曲线是适宜条件下的曲线，温度应该是最适宜温度，若提高温度，光合作用速率减小，因此d点会向左下方移动．
（2）光合作用强度大于呼吸作用强度时，有机物才会积累，植物表现出生长现象，该曲线中光照强度大于2klx时，植物的光合作用强度才会大于呼吸作用强度；分析题图可知，8klx光照下，植物净光合作用的强度是12mg/h，实际光合作用的强度是12+6=18mg/mg，因此，植物一天中只有9小时光照，因此每100cm2叶片的光合作用所消耗的CO2的量为18×9=162mg．
（3）细胞器①是叶绿体，利用二氧化碳进行暗反应的场所是叶绿体基质，细胞器②是线粒体，产生二氧化碳的场所是线粒体基质；分析曲线可知，a是只进行呼吸作用不进行光合作用，b是光合作用小于呼吸作用，c是光合作用等于呼吸作用，d是光合作用大于呼吸作用，分别对应图2中的Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ．
（4）①根据图3甲，在两种光强度下，随着温度的升高，叶片光合速率均下降；从甲、乙两图分析，原因可能是随着温度升高，气孔开度下降，使叶片吸收的二氧化碳减少，进而使卡尔文循环受到抑制．
②根据图丙分析，三种光强下胞间二氧化碳浓度均上升，但光合速率下降的原因可能是温度上升影响了光合作用的进行，如高温破坏类囊体膜结构（或高温使酶的活性下降）．所以用适宜光强/40℃、强光/37℃及强光/40℃进行组合处理，这些条件下叶片光合速率下降．
故答案为：
（1）CO2浓度、温度 左下
（2）2 162
（3）叶绿体基质、线粒体基质Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ
（4）①下降 气孔关闭（气孔开度下降） ②下降
解析
解：（1）影响光合作用的环境因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度等，c点是光的补偿点，决定光补偿点大小的主要环境因素有温度和二氧化碳浓度；由题意可知，该曲线是适宜条件下的曲线，温度应该是最适宜温度，若提高温度，光合作用速率减小，因此d点会向左下方移动．
（2）光合作用强度大于呼吸作用强度时，有机物才会积累，植物表现出生长现象，该曲线中光照强度大于2klx时，植物的光合作用强度才会大于呼吸作用强度；分析题图可知，8klx光照下，植物净光合作用的强度是12mg/h，实际光合作用的强度是12+6=18mg/mg，因此，植物一天中只有9小时光照，因此每100cm2叶片的光合作用所消耗的CO2的量为18×9=162mg．
（3）细胞器①是叶绿体，利用二氧化碳进行暗反应的场所是叶绿体基质，细胞器②是线粒体，产生二氧化碳的场所是线粒体基质；分析曲线可知，a是只进行呼吸作用不进行光合作用，b是光合作用小于呼吸作用，c是光合作用等于呼吸作用，d是光合作用大于呼吸作用，分别对应图2中的Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ．
（4）①根据图3甲，在两种光强度下，随着温度的升高，叶片光合速率均下降；从甲、乙两图分析，原因可能是随着温度升高，气孔开度下降，使叶片吸收的二氧化碳减少，进而使卡尔文循环受到抑制．
②根据图丙分析，三种光强下胞间二氧化碳浓度均上升，但光合速率下降的原因可能是温度上升影响了光合作用的进行，如高温破坏类囊体膜结构（或高温使酶的活性下降）．所以用适宜光强/40℃、强光/37℃及强光/40℃进行组合处理，这些条件下叶片光合速率下降．
故答案为：
（1）CO2浓度、温度 左下
（2）2 162
（3）叶绿体基质、线粒体基质Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ
（4）①下降 气孔关闭（气孔开度下降） ②下降
植物叶片气孔关闭将造成光合速率的下降，其主要原因是（ ）
正确答案
解析
解：A、植物叶片关闭，使二氧化碳浓度降低，影响二氧化碳的固定，导致叶绿体内RuBP的含量升高，A错误；
B、植物叶片关闭，使二氧化碳浓度降低，影响二氧化碳的固定，导致三碳酸含量降低，进而导致光合速率下降，B正确；
C、植物叶片关闭不会影响水的光解，因此短时间内产生氧气的数量不变，C错误；
D、植物叶片关闭不会影响水的光解，因此短时间内碳反应所需NADPH的数量充足，D错误．
故选：B．
关于细胞器叶绿体的说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、细胞内与光能量转换有关的是光合作用的光反应阶段，其场所是叶绿体的类囊体膜上，A正确；
B、叶绿体内C5固定二氧化碳形成C3，B正确；
C、卡尔文同位素跟踪发现了CO2转移途径，该过程为光合作用的暗反应阶段，其场所是叶绿体的基质，C正确；
D、蓝藻是原核生物，细胞内只有唯一的细胞器--核糖体，但由于蓝藻细胞内具有与光合作用有关的酶和色素，故可进行光合作用，D错误．
故选：D．
下列图1表示某植物在适宜的光照强度、CO2浓度等条件下，不同温度下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线．图2表示最适光照强度及最适温度条件下，甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况．试回答以下问题：
（1）根据图1可以判断光合作用速率等于呼吸作用速率的温度是______．
（2）图1中在55℃时该植物叶肉细胞中产生ATP的场所有______．
（3）图1中若温度保持在15℃，长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，该植物______（填“能”或“不能”）正常生长．
（4）通过对图2分析，______（甲/乙）植物对CO2浓度更敏感．
（5）适当降低光照强度图2中甲植物b点将向______（填“左”或“右”）移动．
（6）当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙合成有机物的量______（填“是”或“否”）相等．
正确答案
解：（1）根据图1可以判断，40℃时有机物积累量为0，即光合作用速率等于呼吸作用速率．
（2）图1中在55℃时该植物叶肉细胞中只进行呼吸作用，故产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质．
（3）植物能正常生长必须是光照下净光合速率大于黑暗时呼吸速率．温度保持在15℃的条件下，净光合速率约为0.5，呼吸速率约为1.5，每天有机物的积累量=12×净光合速率-12×呼吸速率＜0，故长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，植物不能正常生长．
（4）根据题意和图2分析可知：环境中C02浓度升高到一定程度后，植物乙C02的吸收量降低幅度大，植物甲C02的吸收量保持不变，可见植物乙比植物甲对C02浓度更敏感．
（5）根据题意，图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的C02吸收量，因此光照强度减弱C02的吸收量降低，b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，需要环境中提供较高浓度的C02才能使C02吸收量与C02释放量相等，因此b点将右移．
（6）当C02吸收量为c时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，因此植物甲合成有机物的量比植物乙多．
故答案为：
（1）40℃
（2）线粒体和细胞质基质
（3）不能
（4）乙
（5）右
（6）否
解析
解：（1）根据图1可以判断，40℃时有机物积累量为0，即光合作用速率等于呼吸作用速率．
（2）图1中在55℃时该植物叶肉细胞中只进行呼吸作用，故产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质．
（3）植物能正常生长必须是光照下净光合速率大于黑暗时呼吸速率．温度保持在15℃的条件下，净光合速率约为0.5，呼吸速率约为1.5，每天有机物的积累量=12×净光合速率-12×呼吸速率＜0，故长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，植物不能正常生长．
（4）根据题意和图2分析可知：环境中C02浓度升高到一定程度后，植物乙C02的吸收量降低幅度大，植物甲C02的吸收量保持不变，可见植物乙比植物甲对C02浓度更敏感．
（5）根据题意，图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的C02吸收量，因此光照强度减弱C02的吸收量降低，b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，需要环境中提供较高浓度的C02才能使C02吸收量与C02释放量相等，因此b点将右移．
（6）当C02吸收量为c时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，因此植物甲合成有机物的量比植物乙多．
故答案为：
（1）40℃
（2）线粒体和细胞质基质
（3）不能
（4）乙
（5）右
（6）否
正确答案
解析
解：A、光斑开始前，氧气释放量等于二氧化碳吸收量，说明光合作用的光反应速率等于暗反应速率．由于O2释放速率代表光反应速率，“光斑”照射前，有O2释放，说明能进行光合作用，A错误；
B、“光斑”照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的，B错误；
C、光斑照射后，二氧化碳的吸收速率增加的同时，氧气的释放量下降，说明暗反应对光反应有抑制作用，C正确；
D、AB段“光斑”移开，光照减弱，光反应减弱，氧气的释放量下降的同时，二氧化碳的吸收速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D错误．
故选：C．
下列关于细胞结构与代谢的说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、叶绿体只存在于能进行光合作用的细胞中，A正确；
B、柠檬酸循环发生在线粒体中，在线粒体基质中存在着与柠檬酸循环有关的酶，也有少量与柠檬酸有关的酶分布在线粒体的嵴上，B正确；
C、离开卡尔文循环的三碳糖大多数进入细胞溶胶合成蔗糖，少数在叶绿体内合成其他物质，C正确；
D、反应生成的三碳糖少数数离开卡尔文循环，多数参与RuBP的再生，D错误．
故选：D．
研究人员用不同植物做了两组关于植物光合作用和呼吸作用的实验．利用紫苏进行了实验，图甲表示在一个密闭容器内紫苏植株一昼夜O2含量的变化，据图分析：
（1）图中B点后曲线上升的原因是光合作用过程中______阶段增强，此时产生的______为C3的还原提供条件，所产生的O2在细胞中的______（结构）被利用．
（2）紫苏植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的点是______．（用图中字母回答）
（3）该紫苏植株经过一昼夜后，是否积累了有机物？______（填“是”或“否”）．
（4）图乙表示将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，在保持一定的pH值和温度时，给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图．据图回答问题：在图乙中的丙处添加CO2时，分析短时间内C5的变化为______，若在图乙中丁处给予适宜条件，使溶解氧的变化如图中的b，预计1小时后，实际产生的氧气量约为______微摩尔．若在丁处给予某条件，使溶解氧的变化如图中的d，则出现象的原因是______．
正确答案
解：（1）B曲线上升时因为太阳的升起，光照增强，光合作用开始，光反应进行水的光解，产生O2，同时光能转化为化学能储存在[H]和ATP中．有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，其中，O2在细胞中的线粒体中被利用．
（2）由图三知B、C两点时间分别是6时和18时，6时耗氧最低和18时产氧最少，说明此时是番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的时间点．
（3）由于紫苏植株是在密闭容器内种植，一昼夜后A点与D点相比的净氧含量反而减少，即说明在这24h内呼吸作用大于光合作用，积累有机物会减少．
（4）图乙中在丙处添加CO2时，CO2固定增强，产生C3增多，所以C5减少．根据题意可知，原来溶解氧量为260，现在溶解量为290，而释放出来的氧气量为30微摩尔，细胞呼吸消耗的氧气量为210-200=10微摩尔，再根据时间计算是：30÷3×60+10÷4×60=750微摩尔．若在丁处给予光补偿点的光照，此时光合速率等于呼吸速率，使溶解氧的变化如图中的d．
故答案为：
（1）光反应[H]和ATP 线粒体（线粒体内膜）
（2）B、C
（3）否
（4）减少 750 丁处给予光补偿点的光照，此时光合速率等于呼吸速率
解析
解：（1）B曲线上升时因为太阳的升起，光照增强，光合作用开始，光反应进行水的光解，产生O2，同时光能转化为化学能储存在[H]和ATP中．有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，其中，O2在细胞中的线粒体中被利用．
（2）由图三知B、C两点时间分别是6时和18时，6时耗氧最低和18时产氧最少，说明此时是番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的时间点．
（3）由于紫苏植株是在密闭容器内种植，一昼夜后A点与D点相比的净氧含量反而减少，即说明在这24h内呼吸作用大于光合作用，积累有机物会减少．
（4）图乙中在丙处添加CO2时，CO2固定增强，产生C3增多，所以C5减少．根据题意可知，原来溶解氧量为260，现在溶解量为290，而释放出来的氧气量为30微摩尔，细胞呼吸消耗的氧气量为210-200=10微摩尔，再根据时间计算是：30÷3×60+10÷4×60=750微摩尔．若在丁处给予光补偿点的光照，此时光合速率等于呼吸速率，使溶解氧的变化如图中的d．
故答案为：
（1）光反应[H]和ATP 线粒体（线粒体内膜）
（2）B、C
（3）否
（4）减少 750 丁处给予光补偿点的光照，此时光合速率等于呼吸速率
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