高中生物人教版必修一课时作业54光合作用与能量转化 光合作用的原理和应用.docx
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高中生物人教版必修一课时作业54光合作用与能量转化光合作用的原理和应用
5.4光合作用与能量转化
光合作用的原理和应用
课时作业
1．2,6－二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6－二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。
此实验证明（ ）
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
2．在光合作用过程中，光能最初用于（ ）
A．CO2的固定B．C3的还原
C．将水分解为O2和[H]D．将淀粉分解为葡萄糖
3．在实验室中，如果要测定藻类植物是否能完成光反应，最好是检验（ ）
A．葡萄糖的合成B．二氧化碳的消耗
C．叶绿体的含量D．氧气的释放
4．光合作用过程中，水的光解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自（ ）
A．细胞呼吸产生的ATP和光能
B．都是细胞呼吸产生的ATP
C．光能、光反应产生的ATP和NADPH
D．都是光反应产生的ATP
5．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的供应，短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是（ ）
A．C3增多、C5减少B．C3增多、C5增多
C．C3减少、C5增多D．C3减少、C5减少
6．阴暗环境中适当提高光照强度可以提高光合速率的根本原因是（ ）
A．加快CO2的固定过程
B．光反应速率加快
C．使叶绿体中C5含量增加
D．提高暗反应过程中相关酶的活性
7．为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。
然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照，如图所示。
哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
8．某同学设计并开展了一项有关光合作用所需条件的探究活动，具体装置如图所示。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．实验前四组叶片均经过24h“暗处理”
B．该实验只能证明光合作用需要CO2
C．NaOH处理目的是去除锥形瓶中CO2
D．锡箔纸处理组叶片无淀粉产生
9．为缓解能源危机这一全球性问题，开发和利用新能源受到广泛关注。
研究发现，小球藻在高氮条件下光合作用强，油脂积累少；在低氮条件下生长较慢，但能积累更多油脂。
为获得油脂生产能力强的小球藻，制造生物质燃料，科研人员进行了实验。
请回答问题：
（1）小球藻通过光反应将________能转变成活跃的化学能，经过在叶绿体基质中进行的________反应，将这些能量储存在有机物中。
（2）科研人员进行了图1所示的实验，发现培养基上的藻落（由一个小球藻增殖而成的群体）中，只有一个为黄色（其中的小球藻为X），其余均为绿色（其中的小球藻为Y）。
小球藻X的出现可能是EMS（一种化学诱变剂）导致小球藻发生了基因突变，不能合成________，因而呈黄色。
为初步检验上述推测，可使用____________观察并比较小球藻X和Y的叶绿体颜色。
（3）为检测油脂生产能力，研究者进一步实验，结果如图2所示。
据图可知，高氮条件下
________________________________________________________________________，
说明小球藻X更适合用于制造生物质燃料。
10．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是（ ）
A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的
B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用
C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用
D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行
11．科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体膜后，分离出类囊体和基质，在不同条件下进行实验（如下表所示），用来研究光合作用过程，下列选项中各试管得到的产物情况正确的是（ ）
试管
叶绿体结构
光照
C18O2
ATP、[H]
C5
甲
类囊体
＋
＋
－
－
乙
基质
－
＋
＋
＋
丙
基质
＋
＋
－
＋
丁
基质和类囊体
＋
＋
－
＋
注：
表中的“＋”表示“添加”，“－”表示“不添加”。
A．甲试管可得到18O2
B．乙试管可得到C3
C．丙试管可得到葡萄糖和淀粉
D．丁试管可得到乳糖
12．（多选）在适宜光照和温度条件下，给豌豆植株供应14CO2，测定不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的相对含量，结果如下图所示。
叙述正确的是（ ）
A．含14C有机物最先出现在叶绿体基质
B．A→B，叶肉细胞吸收CO2速率增加
C．B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率
D．B→C，叶肉细胞的光合速率不再增加
13．（多选）以CO2的吸收速率与释放速率为指标，研究温度对某植物光合作用与细胞呼吸的影响（其余实验条件均适宜），结果如表，下列对该表数据分析不正确的是（ ）
温度（℃）
5
10
15
20
25
30
35
光照下吸收CO2速率（mg/h）
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
3.00
黑暗下释放CO2速率（mg/h）
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
3.50
A.植物细胞呼吸速率与温度表现为负相关
B．该植物光合作用对温度的敏感性比细胞呼吸高
C．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30℃
D．在恒温条件下，每天光照、黑暗各12小时，25℃时该植物积累的有机物最多
14．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。
下列能正确表示e点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比（体积比）的是（ ）
15．利用温室种植果蔬，可以使其在冬、春季节上市获取较高经济效益。
科研人员探究温室内不同CO2浓度对番茄光合速率和产量的影响，结果如下表。
请回答问题：
组别
净光合速率
[μmol/（m2·s）]
产量
（kg/hm2）
A0（对照组，大气CO2浓度）
24.50
70407.69
A1（600μmol/LCO2浓度）
29.87
82682.69
A2（800μmol/LCO2浓度）
36.24
90148.08
A3（1000μmol/LCO2浓度）
37.28
97844.23
（1）随着温室CO2浓度的升高，进入叶绿体的CO2增多，与C5结合生成的________增加。
CO2浓度升高还能提高Rubisco（催化CO2固定的酶）的活性，直接提高________反应的速率，从而提高了光合速率和产量。
（2）科研人员进一步研究了温室内不同CO2浓度对番茄光合色素含量的影响，结果如图1。
由图1可知，随着温室CO2浓度的升高，分布在叶绿体________上的光合色素含量增加，吸收________增多，促进光反应产生更多________，最终提高了光合速率和产量。
（3）科研人员继续进行实验探索更合理的温室增施CO2方法，应用于实际生产。
实验组1：
高浓度短时间增施，每日6：
00～9：
00增施浓度为800～1000μmol/molCO2；实验组2：
低浓度长时间增施，每日6：
00～16：
00增施浓度为400～600μmol/molCO2；对照组：
不增施CO2。
检测各组不同器官中干物质的量，结果如图2。
请根据结果选择更为合理的方法并阐述理由：
______________________________________。
16．观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。
长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。
（1）依图a分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时________（选填“有”或“无”）ATP和[H]的合成，原因是____________________；此时段________（选填“有”或“无”）光合作用的暗反应发生，原因是________________；10～16时无明显CO2吸收的直接原因是________。
（2）从图b可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于其较快生长。
此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当________。
17．温室效应是全球环境变化研究的热点问题之一。
据预计，大气中CO2浓度到下世纪中后期将是现在的两倍。
研究人员对玉米和大豆所处环境的CO2浓度分别进行如下控制：
甲组为大气CO2浓度（375μmol·mol－1）、乙组模拟倍增的CO2浓度（750μmol·mol－1）、丙组是倍增后恢复到大气CO2浓度（先在倍增CO2浓度下生活60天，再转入大气CO2浓度下生活），两种作物的三种处理均设置重复组，测得实验结果如下表。
请分析回答：
项目
甲组
乙组
丙组
玉米
大豆
玉米
大豆
玉米
大豆
净光合速率（μmol·m－2·s－1）
29.88
21.24
30.95
33.79
25.33
18.24
蒸腾速率（mmol·m－2·s－1）
3.18
6.01
1.69
5.90
3.18
6.01
水分利用效率（mmol·mol－1）
9.40
3.53
18.31
5.73
7.97
3.03
注：
水分利用效率＝净光合速率/蒸腾速率
（1）实验中设置重复组的目的是______________。
（2）植物叶肉细胞中能够消耗水并伴随ATP生成的部位是____________________________________（填细胞结构）。
（3）CO2浓度倍增条件下，玉米和大豆的净光合速率均升高，可能的原因是________________________________。
但是CO2浓度倍增时，光合速率并未倍增，此时限制光合速率增加的因素可能是________________________（写出两点即可）。
（4）净光合速率提高和蒸腾速率降低均会使水分利用效率升高，根据表中甲、乙两组数据分析，玉米和大豆对水分利用效率升高的原因分别是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）有人认为：
化石燃料使用能升高大气CO2浓度，有利于提高农作物光合速率，对农业增产有利，因此没有必要限制化石燃料的使用。
请你对此观点做出简要评述。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
1．解析：
光反应场所是类囊体薄膜，但不能说明光合作用的场所是类囊体，A错误；本题中也无法证明光合作用产物O2中的氧元素来自CO2，并且氧气中的氧元素来源于水，B错误；由于“类囊体置于2,6 二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有氧气释放”本实验可以证明光反应能产生还原剂和O2，C正确；本实验中没有对照实验得不出和叶绿体基质的关系，D错误。
答案：
C
2．解析：
光能被转化成ATP中活跃的化学能，同时分解水产生[H]和O2。
答案：
C
3．解析：
光合作用的光反应产生了氧气，而二氧化碳的消耗和葡萄糖的产生在光合作用的暗反应阶段。
答案：
D
4．答案：
C
5．解析：
在光合作用暗反应过程中，CO2首先与C5结合，形成2个C3，最后经一系列的循环后又产生C5。
所以叶绿体在光照下进行光合作用时，C3和C5含量都维持在相对平衡的状态。
如果突然中断CO2的供应，CO2固定减弱，所以C3减少而C5增多。
答案：
C
6．解析：
提高光照强度，光合色素的光的吸收增多，光反应增强，从而提高光合速率，B正确。
答案：
B
7．解析：
光合作用的光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要叶绿素和酶。
答案：
B
8．解析：
该实验为了排除原有有机物的干扰，需要经过24h“暗处理”消耗掉原有的有机物，A正确；用锡箔纸遮光与蒸馏水组对比验证了有无光照对光合作用的影响，B错误；NaOH可以吸收空气中的二氧化碳，目的是去除锥形瓶中CO2，C正确；锡箔纸处理组无光照，无法进行光合作用，叶片无淀粉产生，D正确。
答案：
B
9．答案：
（1）光 暗
（2）叶绿素 显微镜
（3）小球藻X的油脂生产能力高于Y
10．解析：
光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条件下都能进行，所以在有光的条件下能够进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只能进行呼吸作用，故A错误；光合作用产生的ATP只用于暗反应的C3还原，不能用于其他的生命活动，故B错误；光合作用合成的糖类可用于呼吸作用被分解，故C正确；活细胞都能进行呼吸作用，光合作用只能在绿色植物的含叶绿体组织细胞中进行，故D错误。
答案：
C
11．解析：
光合作用产生的O2来源于水的光解，甲试管中没有H18O2，所以没有18O2；乙试管中有C18O2和C5，可得到C3；丙试管不含ATP、[H]，所以得不到葡萄糖和淀粉；乳糖是动物细胞内合成的二糖。
答案：
B
12．解析：
暗反应发生在叶绿体基质，而CO2是暗反应的反应物，因此含14C有机物最先出现在叶绿体基质，A正确；据图分析，A→B，C5的相对含量逐渐减小，而C5与CO2结合生成C3，因此该段叶肉细胞吸收CO2速率增加，B正确；B→C，叶片叶肉细胞间的CO2浓度较高，C5含量维持基本不变，表示达到了CO2饱和点，此时光合速率大于呼吸速率，C错误；B→C，达到了CO2饱和点，叶肉细胞的光合速率不再增加，D正确。
答案：
ABD
13．解析：
分析表格可以得出：
黑暗下释放CO2速率即植物细胞呼吸速率，随温度的增加而增大，与温度表现为正相关，A错误；该植物30℃与35℃的真正光合速率都是6.5，故光合作用最适宜温度在30－35℃之间，呼吸速率35℃时最大且不一定是细胞呼吸的最适宜温度，故该植物光合作用对温度的敏感性比细胞呼吸高，B正确；昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是25℃，因为在此光照下有机物积累量最多，C错误；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在20℃的条件下，一昼夜净积累量＝表观光合速率－夜间呼吸速率，该植物积累的有机物为（3.25－1.50）×12＝21mg最多，D错误。
答案：
ACD
14．解析：
e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。
答案：
B
15．解析：
（1）光合作用暗反应过程中，五碳化合物与二氧化碳结合生成三碳化合物（C3）；Rubisco催化的是暗反应过程中二氧化碳的固定过程，因此CO2浓度升高提高了Rubisco（催化CO2固定的酶）的活性，将直接提高暗反应的速率，从而提高了光合速率和产量。
（2）根据以上分析已知，随着温室CO2浓度的升高，分布在叶绿体类囊体膜上的光合色素含量增加，吸收的光能增加，促进光反应产生更多的ATP、NADPH、O2，最终提高了光合速率和产量。
（3）根据图2分析可知，实验组2果实的干物质量最大，实验组1茎、叶的干物质量最大，因番茄的产量在于果实的干物质量，因此选用低浓度长时间增施组（实验组2）效果更好，本组果实中干物质含量最高。
答案：
（1）C3 暗
（2）类囊体膜 光能 ATP、NADPH、O2
（3）低浓度长时间增施组（实验组2）效果更好，本组果实中干物质含量最高
16．解析：
（1）0～4时，无光照，光合作用不能进行，但可以进行呼吸作用，合成ATP和[H]；此时段叶绿体内不能合成ATP和[H]，暗反应无法进行；10～16时，在长期干旱条件下，植物为了减少水分的蒸发，关闭气孔，导致CO2吸收受阻。
（2）从图b中可以看出，正常情况下比长期干旱时有机物的积累量大，所以为了利于蝴蝶兰的生长应避免长期干旱，又因蝴蝶兰属阴生植物，所以栽培还需适当遮光。
答案：
（1）有 呼吸作用合成 无 叶绿体在无光时不能合成ATP和[H] 气孔关闭
（2）长期干旱（或长期缺水） 遮光
17．解析：
（1）为减少实验误差，避免偶然性的发生，实验中需要设置重复组求平均值；
（2）在叶绿体的类囊体薄膜上进行的光反应阶段能够进行水的光解，并伴随ATP生成；此外在线粒体基质中进行的有氧呼吸的第二阶段，其过程是丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H]，释放少量的能量，产生少量的ATP；
（3）在CO2浓度倍增条件下，因CO2浓度升高，使暗反应中的CO2固定过程增强，产生的C3增加，进而引起C3的还原增强，所以玉米和大豆的净光合速率均升高；CO2浓度倍增时，光合速率并未倍增，此时限制光合速率增加的因素可能是NADPH和ATP的供应限制、固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等；
（4）表中信息显示：
无论是大气CO2浓度条件下，还是CO2浓度倍增条件下，玉米的蒸腾速率均低于大豆，说明玉米主要通过降低蒸腾速率来提高水分利用效率。
但对于大豆而言，大气CO2浓度条件下的净光合速率低于玉米，而CO2浓度倍增条件下的净光合速率却高于玉米，说明大豆主要通过提高净光合速率来提高水分利用效率；
（5）此观点不合理。
首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，大气CO2浓度升高后造成温室效应，会导致大气温度升高、冰川融化、海平面上升等环境问题。
其次，影响光合作用的因素不只是CO2浓度，还有光照强度、温度、水分和酶活性等其他因素。
大气CO2浓度升高及温度升高，可能使某些酶的含量和活性降低；高温会引起蒸腾作用增强从而影响水分供应，还会引起细胞呼吸增强而消耗更多的有机物。
因此温室效应不一定提高作物的产量。
答案：
（1）减少实验误差，避免偶然性的发生
（2）类囊体薄膜、线粒体基质
（3）CO2浓度升高使暗反应中CO2的固定增强，C3的还原增强 NADPH和ATP的供应限制、固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多……（写出两点即可）
（4）玉米主要通过降低蒸腾速率来提高水分利用效率，大豆主要通过提高净光合速率来提高水分利用效率
（5）此观点不合理。
首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，大气CO2浓度升高后造成温室效应，会导致大气温度升高、冰川融化、海平面上升等环境问题。
其次，影响光合作用的因素不只是CO2浓度，还有光照强度、温度、水分和酶活性等其他因素。
大气CO2浓度升高及温度升高，可能使某些酶的含量和活性降低；高温会引起蒸腾作用增强从而影响水分供应，还会引起细胞呼吸增强而消耗更多的有机物。
因此温室效应不一定提高作物的产量。
（其他合理回答也可）
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