2021高考生物训练6光合作用过程中的物质含量变化含解析

光合作用过程中的物质含量变化例1．将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是（）A．一直降低，直至为零B．一直保持稳定，不变化C．升高至一定水平时保持相对稳定D．降低至一定水平时保持相对稳定【解析】在适宜的条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低；当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定。

【答案】D例2．下图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在I阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。

下列分析正确的是（）A．图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度B．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATPC．Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低D．Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中ATP和[H]的积累【解析】根据题意和题图可知，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低CO2浓度，A项错误；甲是C5，乙是C3，需要消耗CO2，B项错误；Ⅱ阶段改变的条件可影响暗反应的进行，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，C项正确；根据分析，Ⅱ阶段甲上升是因为CO2供应量减少，D项错误。

【答案】C提分训练1．在光照最强的夏季的中午，绿色植物的光合作用强度反而会降低。

此时，细胞内C3、C5以及ATP含量的变化依次是（）A．增加、減少、減少B．减少、增如、增加C．减少、增如、域少D．增如、减少、增加【解析】夏季中午，由于光照过强、温度过高，部分气孔关闭，吸收二氧化碳减少，根据卡尔文循环的图解可推断：二氧化碳减少时，C5化合物与二氧化碳结合减少，C3化合物生成量减少，C5化合物积累，导致C5增加；由于C3化合物生成量减少，导致光反应产生的ATP的消耗量减少，ATP含量增加。

B正确，A、C、D错误。

【答案】B2．同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。

通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程，在生物学研究中有广泛的应用。

下列有关叙述不正确的是（）A．用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变B．给水稻提供14CO2根细胞在缺氧环境下有可能出现14C2H5OHC．小鼠吸入18O2后，则在呼出的气体中有可能检测到C18O2D．卡尔文循环中14C的转移途径是14CO2→14C5→（14CH2O）【解析】用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变，如被标记的氨基酸等，A正确；给水稻提供14CO2，14C可以进入光合产物碳水化合物中，根细胞在缺氧环境下会进行无氧呼吸，故有可能出现14C2H5OH，B正确；小鼠吸入18O2后，氧气参与有氧呼吸的第三阶段会产生含18O的水，水再参与有氧呼吸的第二阶段则会出现C18O2，C正确；卡尔文循环中14C的转移途径是14CO2→14C3→（14CH2O），D错误。

【答案】D3．RuBP羧化酶催化C5与CO2结合生成C3。

将某种植物置于适宜的光照和温度条件下，测定叶片不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如下图所示的结果。

据图作出的推测合理的是（）A．B→A，叶肉细胞吸收CO2的速率增加B．B→C，RuBP羧化酶量限制了光合速率C．B→A，光反应产生ATP的速率增加D．B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率【解析】本题主要考查光合作用过程，考查学生的获取信息的能力和综合运用能力。

B→A，叶肉细胞中C5的含量增加，细胞间隙CO2浓度较低，则叶肉细胞吸收CO2的速率降低，A项错误。

B→C，C5的含量相对稳定，则叶肉细胞的光合速率相对稳定，此时，RuBP羧化酶量限制了光合速率，B项正确。

由于该种植物置于适宜的光照和温度条件下，所以其光反应速率不变，C项错误。

B→C，叶片的光合速率大于呼吸速率，D项错误。

【答案】B4．研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。

该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。

下列分析正确的是（）A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素【解析】乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。

【答案】A5．某种野生型油菜存在一种突变体，叶绿素、类胡萝卜素含量均低，其叶片呈现黄化色泽。

野生型和突变体成熟叶片净光合速率、呼吸速率及相关指标见下表。

指标类胡萝卜叶绿净光合速率/ 胞间CO2浓度/ 呼吸速率/类型素/叶绿素素（μmol（μmol（μmola/b CO2·m−2·s−1）CO2·m−2·s−1）CO2·m−2·s−1）野生型0.28 6.94 13 210.86 4.07突变体0.32 9.30 5.66 239.07 3.60下列分析正确的是（）A．CO2浓度、ATP与［H］产量等是导致突变体光合速率降低的限制因素B．与野生型相比，突变体中发生的改变可能抑制了叶绿素a向叶绿素b的转化C．突变体成熟叶片中叶绿体吸收CO2速率比野生型低7.34（μmol CO2·m−2·s−1）D．叶绿素和类胡萝卜素分布于叶绿体类囊体薄膜上，可用纸层析法提取叶片中的色素【解析】表中信息显示：突变体的胞间CO2浓度高于野生型，说明CO2浓度不是导致突变体光合速率降低的限制因素，A错误；由表格信息可知，与野生型相比，突变体叶绿素a与叶绿素b的比值升高，可能是突变体中发生的改变可能抑制了叶绿素a向叶绿素b的转化，B正确；突变体成熟叶片中叶绿体吸收CO2 速率表示光合作用实际固定的CO2，突变体比野生型低（13+4.07）-（5.66+3.60）=7.81（μmol CO2·m−2·s−1），C错误；叶绿素和类胡萝卜素分布于叶绿体类囊体薄膜上，提取叶片中的色素用无水乙醇，分离绿叶中的色素用纸层析法，D错误。

【答案】B6．某研究小组为研究水稻幼苗的光合速率，将水稻幼苗放置在密闭的透明容器中，设置15℃恒温为实验温度，持续两昼夜（白天为自然光照）测定密闭温室内CO2浓度变化，结果如图所示。

下列叙述正确的是（）A．a点水稻叶肉细胞产生ATP的细胞器是线粒体B．b、d两点的光合速率基本相等C．实验过程的前24小时的平均光照强度大于后24小时D．c点时适当增加温室内CO2浓度，光合速率基本保持不变【解析】a点时CO2浓度达到最大值，此时水稻叶肉细胞光合作用消耗CO2速率与呼吸作用产生CO2的速率相等，所以产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体，A错误；与b点相比，bc段二氧化碳浓度还在下降，说明b点时光合速率大于呼吸速率，cd段二氧化碳浓度上升，说明呼吸速率大于光合速率，在呼吸速率相对稳定的情况下，d点的光合速率较低，B错误；实验过程的前24小时温室内二氧化碳含量不变，后24小时温室内二氧化碳含量有所下降，说明前者平均光照强度小于后者，C错误；c点对应的条件下，由于前24小时二氧化碳浓度不变，后24小时二氧化碳浓度有所降低，说明前者平均光照强度小于后者，故c点限制光合作用的因素是光照强度，不是二氧化碳浓度，所以若适当增加温室内CO2浓度（其他环境因素不变），由于光照条件不变，光合速率也不变，D正确。

【答案】D7．为研究钙离子对盐(NaCl)胁迫下水稻幼苗光合作用的影响，研究人员向种植三组水稻幼苗的土壤中分别浇灌清水(A组)、较高浓度的NaCl溶液(B组)、较高浓度的NaCl和CaCl2混合液(C组)，实验测得各组水稻幼苗中叶绿素的含量如下图。

回答下列问题：（1）叶绿体中的四种色素对不同波长的光吸收不同，叶绿素主要吸收。

光合色素吸收的光能在叶绿体的膜上转变为储存在ATP中的化学能。

（2）与B组相比，C组水稻幼苗叶肉细胞的暗反应速率更______，原因是。

（3）根据实验结果推测，Ca2+对光合作用受盐胁迫的影响可能具有作用。

【解析】（1）叶绿体中的四种色素对不同波长的光吸收不同，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

光合色素吸收的光能在叶绿体的类囊体膜上转变为储存在ATP 中的化学能。

（2）C组叶绿素的含量比B组高，能吸收更多的光能使光反应速率加快，[H]和ATP的合成速率加快，从而导致暗反应速率更快。

（3）根据实验结果推测，Ca2+对光合作用受盐胁迫的影响可能具有缓解作用。

【答案】（1）红光和蓝紫光类囊体（2）快C组叶绿素的含量比B组高，能吸收更多的光能使光反应速率加快，产生[H]和ATP 的速率加快从而导致暗反应速率更快（3）缓解8．甲图表示光照强度对天竺葵光合作用的影响，乙图表示种植有天竺葵的密闭容器中O2含量的变化。

请据图回答以下问题：（1）甲图中L点植物制造有机物（以葡萄糖为例）的速率为_________mg/h。

影响P点上下移动的最主要的环境因素是_____，若将CO2浓度适当提高，则M点_____（左／右）移，L点_________（左上／左下／右上／右下）移。

（2）P点时天竺葵的叶肉细胞中能产生ATP的场所是_______________，M点时叶肉细胞中产生ATP的场所是_______________。

（3）据乙图分析：①天竺葵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_____。

②该天竺葵植株经过一昼夜后，是否积累了有机物？_____，理由是_______________。

【解析】（1）分析甲图可知，L点净光合速率是26.4mg/h的二氧化碳，呼吸速率是17.6mg/h 的二氧化碳，因此L点植物制造有机物用二氧化碳表示是26.4+17.6=44mg/h，如果用葡萄糖表示是180×44÷（44×6）=30mg/h，P点是呼吸作用强度，影响呼吸作用强度的主要因素是温度；二氧化碳是光合作用的原料，适当将C02浓度提高，光合速率增强，光的补偿点降低，M点左移，最大光合速率增加，光饱和点增加，所以L点应向右上方移动。

（2）P点时天竺葵的叶肉细胞中只进行细胞呼吸，能产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，M点时叶肉细胞既可以进行光合作用又可以进行呼吸作用，细胞中产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。