2020秋高一生物人教版必修1 第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理 课时作业

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2020秋高一生物人教版必修1 第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理 课时作业

[基础测试] 知识点一 探索光合作用原理的部分实验 1.1941 年,美国科学家鲁宾和卡门利用某种植物,采用同位素标记法进行了 如下两组实验:第一组:H182 O+CO2→某种植物→18O2;第二组:H2O+C18O2→某 种植物→O2。下列有关叙述正确的是( ) A.实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自于水 B.两组实验中只需要一组就可以证明预期的结论 C.设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气 D.为了排除光照的影响,该实验要在黑暗条件下进行 答案 A 解析 由实验结果可知,植物光合作用释放的氧气全部来自于水,A 正确; 两组实验通过对比才能得出“光合作用释放的氧气全部来自于水,而不是来自于 CO2”这一结论,B 错误;设计该实验的目的是证明光合作用释放的氧气中的氧来 自于水还是来自于 CO2,C 错误;植物在光下才能进行光合作用,所以该实验不能 在黑暗条件下进行,D 错误。 2.下列关于光合作用发现史的叙述错误的是( ) A.19 世纪末,科学界普通认为,在光合作用中,CO2 分子的 C 和 O 被分开, O2 被释放,C 和 H2O 结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖 B.希尔反应证明了光合作用中氧气来源于水分子的分解,所以说希尔反应就 是光合作用的光反应 C.美国科学家阿尔农发现在光照下,叶绿体可合成 ATP,并发现该过程总与 水的光解相伴随 D.卡尔文同位素示踪技术探明了 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳 的途径 答案 B 解析 希尔反应只包括水的光解过程,不包括 ATP 的合成过程,所以希尔反 应不是光反应。 3.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+1 2O2。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, 在暗处可以进行有机物的合成,NADPH 和 ATP 在合成有机物过程中被消耗,为 反应提供能量和还原剂,D 正确。 知识点二 光合作用的过程 4.下列化合物与植物光合作用的关系,错误的是( ) 选项 化合物 主要生理作用 A ATP 参与 CO2 的固定 B 酶 催化光合作用中的化学反应 C 叶绿素 捕获光能 D H2O 参与 O2 和(CH2O)的形成 答案 A 解析 光反应为暗反应提供的 ATP 只用于 C3 的还原,A 错误;光合作用中的 化学反应需要多种酶的参与,B 正确;光合色素能吸收、传递、转化光能,C 正确; H2O 光解产生 O2 和 H+,H+与 NADP+结合生成 NADPH,NADPH 参与(CH2O)的 形成,D 正确。 5.下列物质中,可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有( ) A.水、二氧化碳、ATP B.氧气、水、ATP C.水、ADP、Pi D.ADP、C3、水 答案 C 解析 叶绿体类囊体薄膜是光合作用光反应的场所,光反应过程中的物质变 化有:水的光解,所以要消耗水;ATP 的合成,需要原料 ADP 和 Pi,C 正确。 6.没有在光合作用暗反应中被消耗的物质是( ) A.NADPH 和 ATP B.NADPH 和 CO2 C.五碳化合物和酶 D.三碳化合物 答案 C 解析 在暗反应的三碳化合物还原过程中,需要消耗光反应提供的 NADPH 和 ATP,A 不符合题意;在暗反应的二氧化碳固定的反应中,需要消耗 CO2,B 不 符合题意;五碳化合物在二氧化碳的固定反应中消耗,但是在三碳化合物还原中 又重新形成,并维持量的相对稳定,因此等于不消耗,并且酶作为催化剂在整个 反应过程中不消耗,C 符合题意;三碳化合物在三碳化合物的还原反应中不断被消 耗,D 不符合题意。 7.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 既可以作为还原剂,也可以为暗反应提供能量,D 错误。 8.下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚 线表示,图中 a~g 为物质,①~⑥为反应过程)。下列判断错误的是( ) A.图中 a 物质主要吸收红光和蓝紫光,绿色植物能利用它将光能转换成活跃 的化学能储存在 c 中 B.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解 C.将 b 物质用 18O 标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性 18O D.在 g 物质供应充足时,突然停止光照,C3 的含量将迅速下降 答案 D 解析 图中 a 物质为叶绿素,主要吸收红光和蓝紫光,绿色植物能利用它将 光能转换成活跃的化学能储存在 c(ATP)中,A 正确;图中①表示水分的吸收,③ 表示水的光解,B 正确;将 b 物质即 O2 用 18O 标记,通过细胞呼吸和光合作用, 最终在(CH2O)中能检测到放射性 18O,C 正确;在 CO2 供应充足时,突然停止光照, 光反应产生的 ATP 和 NADPH 减少,C3 的消耗量减少,C3 的生成量不变,故短时 间内,C3 的含量将迅速上升,D 错误。 9.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 绿色植物根细胞不能进行光合作用,A 错误;在黑暗条件下一段时间 暗反应可以进行,在光下暗反应也可以进行,B 错误;光反应和暗反应都需要酶的 催化,D 错误。 10.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 正确;a 为 NADPH, 将 C3 还原后生成 NADP+,即 c,B 正确;光合作用过程需要酶的参与,C 正确; 物质 b 为 ADP,在叶绿体基质中产生,D 错误。 [能力提升] 11.(2019·龙岩高一检测)在光合作用中,RuBP 羧化酶能催化 CO2+C5(即 RuBP)→2C3,下列分析正确的是( ) A.叶肉细胞内 RuBP 羧化酶分布在叶绿体类囊体薄膜上 B.上述反应需要在无光条件下进行 C.单位时间内 C3 生成量的多少可反映 RuBP 羧化酶活性的高低 D.提取的 RuBP 羧化酶应在最适温度条件下保存,以保持其最高活性 答案 C 解析 由题意可知,叶肉细胞内 RuBP 羧化酶是植物体内催化 CO2 固定的酶, 其场所为叶绿体基质,A 错误;CO2 的固定也可以在有光条件下进行,B 错误;酶 活性可用单位时间内生成物的产生量表示,C 正确;最适温度下,RuBP 羧化酶活 性最高,不适宜长期保存,应在低温条件下长期保存,D 错误。 12.在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改 用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质, 组合正确的是( ) A.红光,ATP 下降 B.红光,未被还原的 C3 上升 C.绿光,NADPH 下降 D.绿光,C5 上升 答案 C 解析 植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对绿光的利用很少。突然 改用光照强度与白光相同的红光照射后,光反应速率加快,产物 NADPH 和 ATP 上升,进而 C3 的还原过程加快,即 C3 的消耗速率加快,而 C3 生成速率不变,导 致未被还原的 C3 下降,A、B 错误;而改用光照强度与白光相同的绿光照射后, 光反应速率减慢,产物 NADPH 和 ATP 下降,进而 C3 的还原过程减慢,即 C5 的 生成速率减慢,而 C5 的消耗速率不变,导致 C5 下降,C 正确,D 错误。 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)能同时为暗反应提供还原剂和能量的物质是________。 (5)j 形成 d 需要________提供的能量,________作还原剂且需________参与。 (6)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)NADPH(e) (5)ATP(f)和 NADPH(e) NADPH(e) 多种酶 (6)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,蓝色氧化状态的 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 1 mL - 1 mL - DCPIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mol/L 蔗糖 溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL 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 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,光合作用下,叶肉细胞产生氢的场所是光反应阶段的 类囊体薄膜,产生的还原性氢,在暗反应中被 C3 的还原所消耗。 (2)由于蒸馏水会使叶绿体吸水过多涨破,故选择蔗糖溶液,保持叶绿体的形 态;A 试管中由于存在光合作用,会产生氧气,故可以观察到气泡。 (3)由表可知,A 与 C 比较可以看出两组数据光照条件不同,所以可以对比得 出结论,氢的产生需要光照,A 与 B,C 与 D 相比,A、C 提供叶绿体悬浮液,B、 D 不提供,因此只要 B 与 D 不变色,就可以证明在光照和黑暗条件下,DCPIP 自 身不会变色。 (4)由于存在“氢接受者”二氯酚吲哚酚(DCPIP),所以光反应产生的氢被转移 到 DCPIP 中而不能参与暗反应,所以不能产生(CH2O),或者因为密闭环境中没有 CO2,暗反应不能进行,所以不能产生(CH2O)。
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