2026版《全品高考》選考復習方案物理13課時作業(yè)(十三)捕獲光能的色素與光合作用的原理【答案】課時作業(yè)(十三)捕獲光能的色素與光合作用的原理1.A[解析]葉綠素含有Mg2+,分為葉綠素a和葉綠素b,兩者的吸收光譜相似但有差異,B錯誤;藍細菌細胞內含有藻藍素和葉綠素,藍細菌為原核生物,不含有類囊體,C錯誤;紫色洋蔥外表皮細胞的液泡內含有花青素,不含有光合色素,植物細胞吸收光能的光合色素分布在葉綠體中的類囊體膜上,D錯誤。2.C[解析]無水乙醇可提取光合色素,但不能分離色素,A錯誤;在有光的條件下,①可為②提供ATP和NADPH,不能提供NADH,B錯誤;光照突然增強,光反應產生更多的ATP和NADPH,用于還原C3,生成C5,短時間內CO2的固定速率不變,即C3的生成量與C5的消耗量不變,故②中C5含量會上升,C3含量會下降,C正確;①可以增大葉綠體的膜面積,但固定CO2的酶在葉綠體基質中,不在類囊體膜上,D錯誤。3.D[解析]紙層析過程中濾液細線接觸層析液會導致色素溶解在層析液中,無法得到實驗結果,A錯誤;充足光照條件下葉綠素a最多,其顏色是藍綠色,B錯誤;陰雨天氣葉片發(fā)黃是由于葉綠素含量減少,但類胡蘿卜素的含量沒有增多,因此陰雨天氣不會導致第一和第二色素條帶顏色變深,C錯誤;葉綠體色素易溶于有機溶劑,剪下濾紙條的某個條帶浸泡在無水乙醇中可以收集色素,D正確。4.B[解析]恩格爾曼用水綿進行實驗,證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧,并沒有定量分析水綿光合作用生成的O2量,A錯誤;希爾制取離體葉綠體的懸浮液并加入鐵鹽,光照后發(fā)現有氧氣釋放,B正確;魯賓和卡門用同位素標記法證明了光合作用釋放的氧氣來自于H2O,C錯誤;卡爾文等用小球藻進行實驗,用同位素標記法最終探明了碳的轉移途徑:CO2→C3→(CH2O),D錯誤。5.C[解析]如果突然中斷CO2氣體的供應,二氧化碳的固定這個反應變弱,生成物C3的量減少,短時間內光照不變,產生的ATP和NADPH的量不變,C3還原速率不變,故C3含量減少;二氧化碳固定過程中C5消耗減少,短時間內光照不變,產生的ATP和NADPH的量不變,C3還原產生的C5的量不變,故剩余的C5相對增多,C正確,A、B、D錯誤。6.B[解析]由題干信息可知,強光下LHC蛋白激酶催化LHCⅡ與PSⅡ的分離,弱光下LHCⅡ與PSⅡ結合,來改變對光能的捕獲強度。PSⅡ含有光合色素,光合色素主要吸收藍紫光和紅光,A正確;LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化,據圖可知強光下LHC蛋白激酶催化LHCⅡ與PSⅡ的分離,即LHC蛋白激酶活性上升,LHCⅡ與PSⅡ分離,PSⅡ光復合體對光能的捕獲減弱,B錯誤;Mg2+參與葉綠素組成,缺Mg2+會導致PSⅡ光復合體上的葉綠素含量減少,對光能的捕獲減弱,C正確;PSⅡ光復合體含有光合色素,能吸收光能,分解水產生H+、電子和O2,D正確。7.B[解析]人造葉綠體能利用光能通過CETCH循環(huán)將CO2轉化為羥基乙酸,為了使人造葉綠體能持續(xù)地運作,需要源源不斷地輸入光能;通過葉綠體的類囊體膜,能將NADP+、ADP和Pi轉化為NADPH、ATP,CETCH循環(huán)需要NADPH、ATP、二氧化碳等作為直接原料,相當于光合作用暗反應階段。故選B。8.B[解析]蒸騰作用通過氣孔散失水分,多肉植物白天氣孔關閉,可防止水分過度散失,抗干旱能力比較強,A正確;多肉植物夜晚氣孔開放,吸收二氧化碳,但夜晚無光,不能進行光合作用的光反應,沒有光反應提供的物質,暗反應也不能進行,B錯誤;植物葉片的多種顏色與色素有關,含有色素的結構有葉綠體和液泡,C正確;細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后,仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性,一片完整的葉片能繁殖成一棵多肉與植物細胞的全能性有關,D正確。9.A[解析]在夜晚,葉肉細胞只能通過細胞呼吸產生ATP,即產生ATP的細胞器是線粒體,A錯誤;具有景天酸代謝途徑的植物,氣孔白天關閉,可以減少蒸騰作用,夜晚氣孔開放吸收二氧化碳,有利于其適應干旱的環(huán)境條件,B正確;具有景天酸代謝途徑的植物,晚上氣孔開放,14CO2進入細胞后在細胞質基質中與PEP結合生成OAA,然后再轉化為蘋果酸而被固定,白天蘋果酸運出液泡后放出14CO2,14CO2首先與C5結合生成C3,隨后C3被還原生成有機物和C5,即14C可以出現在OAA、蘋果酸、C3和有機物中,C正確;由于該植物白天氣孔關閉,所以在上午某一時刻,突然降低外界的CO2濃度,對于該類植物葉肉細胞來說,其暗反應不受影響,即C3的含量不受影響,短時間內不變,D正確。10.(1)將光能轉化為(不穩(wěn)定的)化學能PSⅡ(2)①(3)降低CO2濃度降低,C3生成量減少,用于還原C3的NADPH消耗量減少,生成的NADP+減少,接受的e-減少(4)類囊體膜兩側的H+濃度梯度高[解析](1)圖(1)中的生物膜表示的是葉綠體類囊體薄膜,光系統(tǒng)在能量轉化中的作用是將光能轉化為不穩(wěn)定的化學能(ATP和NADPH中活躍的化學能)。自然界中某些細菌如硫細菌進行光合作用時不會產生氧氣,推測此類細菌可能不具備PSⅡ(在該系統(tǒng)的參與下發(fā)生了水的光解,產生了氧氣)。(2)離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產生氧氣的化學反應稱為希爾反應,結合圖(1)可知,光合作用發(fā)現過程中的希爾反應發(fā)生在離體的葉綠體中,類似于圖(1)中過程①(發(fā)生水的光解,釋放氧氣)。(3)分析圖(1)可知,若CO2濃度降低,C3生成量減少,用于還原C3的NADPH消耗量減少,生成的NADP+減少,接受的電子減少,則圖(1)中電子傳遞速率會降低。(4)分析圖(2)可知,實驗是在無光條件下進行的,但是其中一個瓶中有ATP的生成,且有ATP生成的條件是類囊體中的H+濃度高于瓶中緩沖液中的H+濃度(類囊體中pH=4,緩沖液pH=8),說明光合作用合成ATP所需要的能量不是光直接提供的(光合作用合成ATP與類囊體膜兩側的H+濃度梯度或濃度差有關),結合圖(1)可以推測出在葉綠體內,類囊體膜內側H+濃度高,利用H+從類囊體薄膜內側運輸到葉綠體基質時的勢能合成ATP。11.(1)不能18O是穩(wěn)定同位素,不具有放射性(2)①殺死細胞,提取產生的有機物溶解度高的物質隨層析液在濾紙上擴散快,反之則慢②PGA垂直(3)H218O、18O2、C18[解析](1)18O是穩(wěn)定同位素,不具有放射性,故不能通過檢測兩組實驗收集到的O2是否具有放射性作為得出結論的依據。(2)沸騰的酒精能殺死細胞,使反應“固定”在預定時間;有機物質可以溶解在酒精中,用酒精處理可以提取產生的有機物;紙層析法分離不同物質的原理是溶解度高的物質隨層析液在濾紙上擴散快,反之則慢。據圖可知,0.5s時,只有PGA,因此CO2被固定生成的第一種產物是PGA;14CO2同化5s的結果顯示,PEPA、PGA和磷酸糖在水平方向上擴散的距離無明顯差異,但在垂直方向上擴散的距離有明顯差異,因此它們在垂直方向層析時溶解度差異顯著。(3)給盆栽植物澆灌H218O,根系吸收的H218O大部分通過蒸騰作用以水蒸氣的形式散失到周圍空氣中;小部分參與光合作用、細胞呼吸等代謝過程,光合作用光反應過程中,H218O分解產生的18O2一部分釋放到空氣中;有氧呼吸過程中,H218O與丙酮酸一起被分解,產生CO2和[H],產生的CO2為C18O2,綜上所述,一段時間后,植株周圍空氣中會出現H218O12.(1)CO2的固定基質(2)Y(3)甲(4)夜間進行途徑1,白天進行途徑2[解析](1)圖中酶B所催化的過程在暗反應中叫作CO2的固定,該反應發(fā)生在葉綠體的基質中。(2)由題意可知,酶A對CO2的親和力比酶B高得多,在高溫、光照強烈和干旱的條件下,植物氣孔開度低,酶A會固定含量較低的CO2,因而Y植物的光合作用較強。(3)在較低的CO2濃度下,Y植物的光合作用明顯強于X植物的光合作用,如圖甲所示。(4)該部分多肉植物夜間進行途徑1,白天進行途徑2,可有效緩解高溫時氣孔關閉導致的光合作用減弱現象。課時作業(yè)(十三)捕獲光能的色素與光合作用的原理題組一捕獲光能的色素與葉綠體1.色素是細胞內的重要化合物,色素在不同細胞內的種類和功能有所差別。下列有關色素及其功能的敘述,正確的是 ()A.血紅素含有Fe2+,是構成血紅蛋白的重要成分,具有運輸O2的功能B.葉綠素含有Mg2+,分為葉綠素a和葉綠素b,它們的吸收光譜相同C.藍細菌細胞內類囊體膜上含有藻藍素和葉綠素,藍細菌為自養(yǎng)生物D.紫色洋蔥外表皮細胞的液泡中含有光合色素,便于觀察細胞吸水與失水現象2.[2023·華中師大一附中模擬]如圖為葉綠體的局部結構示意圖,①②指示相應結構。下列相關說法正確的是 ()A.①上分布著多種光合色素,可用無水乙醇將它們分離開B.在有光的條件下,①可為②提供ATP和NADHC.光照突然增強,②中C5含量會上升,C3含量會下降D.①可以增大葉綠體的膜面積,用于附著固定CO2的酶3.沃柑是喜光植物,需要充足光照,長期的陰雨天氣會導致葉片發(fā)黃,某科研小組通過紙層析法對比了陰雨天氣和充足光照條件下濾紙條上自上至下四條色素帶,下列對過程和結果的描述正確的是 ()A.紙層析過程中濾液細線接觸層析液會加快分離速度B.推測充足光照條件下濾紙條上第三條的黃綠色條帶最寬C.陰雨天氣葉片發(fā)黃推測第一和第二色素條帶顏色會變深D.剪下濾紙條的某個條帶浸泡在無水乙醇中可以收集色素題組二光合作用的過程4.[2023·廣東廣州模擬]下列有關科學史和科學研究方法的敘述正確的是 ()A.恩格爾曼用水綿進行實驗,定量分析了水綿光合作用生成的O2量B.希爾制取離體葉綠體的懸浮液并加入鐵鹽,光照后發(fā)現有氧氣釋放C.魯賓和卡門用同位素標記法證明了光合作用釋放的氧氣來自于CO2D.卡爾文等用小球藻進行實驗,最終探明了碳的轉移途徑:CO2→C5→(CH2O)5.[2023·四川成都石室中學模擬]離體的葉綠體在光照下進行穩(wěn)定光合作用時,如果突然中斷CO2氣體的供應,短暫時間內葉綠體中C3與C5相對含量的變化是 ()A.C3增多、C5減少B.C3增多、C5增多C.C3減少、C5增多D.C3減少、C5減少6.植物光合作用的光反應依賴類囊體膜上的光復合體PSⅠ和PSⅡ,PSⅡ含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究發(fā)現,蛋白質LHCⅡ可通過與PSⅡ結合或分離來影響PSⅡ對光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是 ()A.葉肉細胞內PSⅡ主要吸收紅光和藍紫光B.強光下,LHC蛋白激酶的活性降低,PSⅡ對光能的捕獲增強C.植物處于長期缺Mg2+的環(huán)境中會導致PSⅡ對光能的捕獲減弱D.水在PSⅡ處分解時可以產生H+、電子和O27.[2023·天津紅橋區(qū)一模]研究人員利用菠菜葉綠體的類囊體和類似于“卡爾文循環(huán)”的“CETCH循環(huán)體系”構建了一種人造葉綠體(如圖),高效地將CO2轉化為羥基乙酸,羥基乙酸可作為合成多種有機物的原料。下列分析錯誤的是 ()A.為了使人造葉綠體能持續(xù)地運作,需要源源不斷地輸入光能B.圖中的CETCH循環(huán)需要ADP和Pi作為直接原料C.因為沒有呼吸作用的消耗,同等條件下人造葉綠體比植物細胞積累的有機物更多D.若人造葉綠體得到廣泛應用,一定程度上可抵消碳排放的影響8.[2023·湖北武漢一中三模]多肉作為一種盆栽植物,種類多樣且顏色各異,在世界各地廣受歡迎。多肉繁殖容易,一片完整的葉就可以繁殖成一棵多肉。有一種多肉植物其葉片白天氣孔關閉,晚上氣孔開放。下列說法錯誤的是 ()A.該多肉植物白天氣孔關閉,能有效防止水分過度散失,提高了抗干旱能力B.該多肉植物晚上氣孔開放后開始從外界吸收二氧化碳,光合作用隨之增強C.多肉植物的顏色各異,可能與葉綠體內的色素及液泡內的色素有關D.一片完整的多肉葉片能繁殖成一棵多肉,這與植物細胞的全能性有關9.景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式:夜晚氣孔開放,通過一系列反應將CO2固定于蘋果酸,并儲存在液泡中(甲);白天氣孔關閉,蘋果酸運出液泡后放出CO2,供葉綠體的暗反應利用(乙)。下列關于這類植物的敘述錯誤的是 ()A.在夜晚,葉肉細胞能產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體B.景天酸代謝途徑的出現,可能與植物適應干旱條件有關C.給該類植物提供14C標記的14CO2,14C可以出現在OAA、蘋果酸、C3和有機物中D.在上午某一時刻,突然降低外界的CO2濃度,葉肉細胞中C3的含量短時間內不變綜合應用練10.[2024·遼寧師大附中月考]圖(1)是某種植物葉綠體中進行光合作用的示意圖,PSⅠ(光系統(tǒng)Ⅰ)和PSⅡ(光系統(tǒng)Ⅱ)是由蛋白質和光合色素組成的復合物。圖(2)是某科學家研究光反應過程所做的相關實驗。(1)圖(1)中的光系統(tǒng)在能量轉化中的作用是,自然界中某些細菌如硫細菌進行光合作用時不會產生氧氣,推測此類細菌可能不具備(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)。

(2)光合作用發(fā)現過程中的希爾反應發(fā)生在離體的葉綠體中,類似于圖(1)中過程(填編號)。

(3)若CO2濃度降低,則圖(1)中電子傳遞速率會(填“升高”或“降低”),原因是。

(4)由圖(2)實驗可知,ATP的合成與有關,結合圖(1)可以推測出在葉綠體內,類囊體膜內側H+濃度(填“高”或“低”)于外側。

11.[2023·湖南郴州二模]同位素標記法可用于示蹤物質的運行和變化規(guī)律,如在追蹤光合作用中O2的來源、二氧化碳中的碳是如何轉化為有機物中的碳的研究過程中,科學家們都使用了同位素標記法。回答下列問題:(1)某興趣小組進行“追蹤光合作用中O2的來源”的模擬實驗(如圖):用H218O和普通的CO2進行甲組實驗,用C18O2和普通的H2O進行乙組實驗。能否通過檢測兩組實驗收集到的O2是否具有放射性作為得出結論的依據?,原因是(2)科學家曾經進行如下實驗:向小球藻懸浮液中通入14CO2→用14CO2同化處理不同的時間→用沸騰的酒精處理→蒸發(fā)濃縮→雙向紙層析→放射自顯影。結果如下:①用沸騰的酒精處理的目的是;雙向紙層析是第一次層析后