5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用（原卷版）

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的概念[填圖]二、光合作用的原理及探索1．探索光合作用原理的部分實驗科學(xué)家實驗過程或依據(jù)實驗結(jié)論19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛縮合成糖甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年英植物學(xué)家希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有水，沒有二氧化碳)，在光照下可以釋放出氧氣離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)1941年美科學(xué)家魯賓和卡門光合作用釋放的O2全部來自H2O1954年美科學(xué)家阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP，并發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨光照下葉綠體中發(fā)生的水的光解過程伴隨ATP的產(chǎn)生20世紀(jì)40年代卡爾文用14C標(biāo)記CO2探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑，即卡爾文循環(huán)2.光合作用的過程(1)過程及分析[據(jù)圖填空](2)反應(yīng)式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2三、光合作用原理的應(yīng)用1．光合作用強度(1)概念：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。(2)影響因素和衡量指標(biāo)：eq\a\vs4\al\co1(光合作,用強度)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(影響因素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(土壤中水分的多少,空氣中CO2的濃度,溫度的高低,光照的長短與強弱以及光的成分)),衡量指標(biāo)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原料消耗的數(shù)量,產(chǎn)物生成的數(shù)量))))2．探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響實驗流程：1．下列關(guān)于光合作用過程的敘述，錯誤的是（

）A．光合作用過程分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段B．光反應(yīng)階段是在葉綠體類囊體的薄膜上進行的C．暗反應(yīng)階段是在葉綠體基質(zhì)中進行的D．暗反應(yīng)階段，光能被轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH中的化學(xué)能2．光合作用合成的主要有機物和釋放出的氣體分別是：（

）A．和 B．淀粉和C．糖類和 D．脂肪和3．如果用含有14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，則是（）A．CO2→葉綠素→ADP B．CO2→葉綠體→ATPC．CO2→乙醇→糖類 D．CO2→三碳化合物→糖類4．在下面幾個關(guān)于光合作用的實驗中，有關(guān)敘述正確的是（）A．恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量B．阿爾農(nóng)的實驗證明了在光照下葉綠體可合成ATPC．希爾發(fā)現(xiàn)在離體葉綠體的懸浮液中加人鐵鹽或其他還原劑在光照下可以釋放出氧氣D．魯賓和卡門用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自CO2而不是H2O5．下列有關(guān)細(xì)胞呼吸和光合作用過程中物質(zhì)和能量代謝的敘述，錯誤的是（）A．無氧呼吸的第二階段產(chǎn)生ATP，消耗［H］B．有氧呼吸的第一階段產(chǎn)生［H］，產(chǎn)生ATPC．光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生NADPH，產(chǎn)生ATPD．光合作用暗反應(yīng)階段消耗NADPH，消耗ATP6．細(xì)胞的生命活動離不開酶和ATP的參與，圖1為生物體的新陳代謝與ATP關(guān)系的示意圖。ATP合成酶的結(jié)構(gòu)和功能如圖2所示。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A．圖1中①和④過程說明ATP與ADP間的轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)B．發(fā)燒時體溫上升過程中的熱量主要來自圖1中的③和④C．ATP合成酶催化ATP合成的能量來自膜兩側(cè)H+的濃度差形成的勢能D．ATP合成酶可廣泛分布于線粒體外膜和葉綠體類囊體薄膜上7．下圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他因素均控制在最適范圍內(nèi)。下列分析正確的是（）A．乙圖中D點與C點相比，相同時間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C5的生成量較多B．圖中M、N、P點的主要限制因素分別是CO2濃度、溫度、光照強度C．丙圖中，隨著溫度的繼續(xù)升高，曲線走勢將穩(wěn)定不變D．甲圖中M至A點范圍內(nèi)，限制光合速率的因素為CO2濃度8．下圖表示在某光照強度下水綿的一個細(xì)胞中發(fā)生的部分生理過程，a、b表示物質(zhì)，①②表示該細(xì)胞內(nèi)僅有的氣體轉(zhuǎn)移途徑，I~V為反應(yīng)階段。據(jù)圖回答：(1)恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，證明了該細(xì)胞內(nèi)的色素分子主要吸收光。植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)：光照下在離體的葉綠體懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑可以釋放出氧氣，該實驗中鐵鹽或其他氧化劑相當(dāng)于階段I中的。(2)NADPH的作用是；b表示；發(fā)生V的場所在，其反應(yīng)物[H]代表的物質(zhì)是。(3)由圖可知，此時該水綿細(xì)胞內(nèi)（填“有”或“沒有”）有機物的積累，判斷依據(jù)是。9．科學(xué)家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到實驗結(jié)果如下圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是（）A．光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同B．光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度的不同C．光照強度為a～c，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高D．光照強度為a～b，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高10．如圖1是植物體內(nèi)部分代謝過程的示意圖（①～④代表代謝過程，字母代表物質(zhì)），圖2表示光照強度與植物葉片吸收CO2速率的關(guān)系，據(jù)圖分析下列說法錯誤的是（

）A．光照強度為圖2中A點時，圖1中過程①④不進行B．光照強度為圖2中B點時，圖1中過程①生成a的速率與過程③生成b的速率相等C．光照強度為圖2中C點時，圖1中過程①生成a的速率為18pμmol·m2·S1D．圖1中過程①產(chǎn)生的ATP全部用于過程④11．下圖為某陸生植物體內(nèi)碳流動示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是（）A．過程①需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和NADPH，ATP和NADPH在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進行一段時間，有機物還能繼續(xù)合成B．突然中斷CO2供應(yīng)，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大C．在葉肉細(xì)胞中會發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程D．過程④受阻時，過程②③的進行能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制12．圖為某植物的光合作用和呼吸作用與溫度的相關(guān)曲線圖，其中光合曲線是在其他外界環(huán)境條件適宜的條件下測得的，呼吸曲線是在黑暗條件下測得的。下列說法錯誤的是（

）A．圖中實線代表凈光合作用，虛線代表呼吸作用B．圖中曲線的變化說明溫度可能影響植物生理活動C．當(dāng)溫度為55℃時，真光合速率是呼吸速率的2倍D．該植物生長的最適環(huán)境溫度約為30℃13．水稻幼苗適合在pH為5～6的微酸性土壤中生長，此條件下種子吸水發(fā)芽快，生理機能旺盛，增強幼苗抗性。當(dāng)土壤pH超過7時，水稻發(fā)芽、出苗生長顯著變?nèi)?。研究人員研究了堿脅迫對水稻幼苗的影響，氣孔導(dǎo)度越大，說明氣孔開放程度越大。回答下列問題：項目葉綠素含量氣孔導(dǎo)度RuBP羧化酶活性凈光合速率微酸性土壤堿脅迫堿脅迫+適宜濃度的糠醛渣調(diào)酸劑注：表中數(shù)據(jù)為相對值，計算方式為檢測數(shù)據(jù)與自然條件下檢測數(shù)據(jù)的比值(1)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2與C5生成C3，該過程發(fā)生在水稻葉肉細(xì)胞的（填具體場所）中。還原C3還需要光反應(yīng)過程提供。(2)據(jù)表分析，若其他條件相同且適宜，與微酸性土壤條件相比，生長在堿性土壤中的RuBP羧化酶活性，葉綠素含量，最終導(dǎo)致制造有機物的速率。(3)據(jù)表分析，施加糠醛渣調(diào)酸劑能提高水稻的抗堿脅迫能力，判斷依據(jù)是。(4)實驗小組在適宜條件下，測定了堿脅迫+適宜濃度的糠醛渣調(diào)酸劑土壤含水量為30%、60%、90%時水稻干重的變化，發(fā)現(xiàn)含水量為60%時植株干重最大（填“一定”或“不一定”）是水稻制造有機物的最適土壤含水量。14．荔枝味道甘甜，汁水豐富，某地區(qū)對荔枝種植開展研究，以便提高其經(jīng)濟價值。取生長狀態(tài)相似的荔枝幼苗隨機平均分成甲、乙、丙三組，甲組給予正常光照處理，乙組和丙組給予相同強度的弱光照處理，同時丙組減少水分供給。三組測得葉綠素a、b的含量及最大凈光合速率如下表?；卮鹣铝袉栴}：組別葉綠素a（mg·cm2）葉綠素b（mg·cm2）最大凈光合速率（mmolCO2·m2·s2）甲1.82×1020.41×1021.93×102乙1.64×1020.44×1020.74×102丙2.61×1020.71×1020.96×102(1)上述實驗的自變量為，實驗中的無關(guān)變量需保持。(2)上述實驗中減少供水的丙組最大凈光合速率低的主要原因是，據(jù)表分析乙組凈光合速率與丙組存在差異的原因是。(3)荔枝通過光合作用產(chǎn)生豐富的果糖、葡萄糖和蔗糖，與葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)，光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ是葉綠體類囊體膜的重要結(jié)構(gòu)，由葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體構(gòu)成，如圖所示。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ主要吸收光。圖中類囊體膜兩側(cè)通過合成NADPH消耗H?和、等過程，造成H?濃度差，有利于暗反應(yīng)合成更多的糖類。(4)為了探討某植物生長調(diào)節(jié)劑對荔枝春季低溫傷害的緩解效應(yīng)，科學(xué)人員進行了如下實驗。在低溫環(huán)境下，向10kg水中加入不同量的植物生長調(diào)節(jié)劑，向單棵荔枝葉面進行同程度噴施。一