2025届高三生物高考一轮复习课时评测：捕获光能的色素和结构及光合作用过程（含解析）

捕获光能的色素和结构及光合作用过程
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．自然条件下植物所处的光环境非常复杂，其中强光和弱光都是植物经常遭遇的环境光照强度。将黄瓜盆栽苗分为3个组处理：T1组为持续5 h强光，然后持续5 h弱光；T2组是强光和弱光每3 min更替1次，总时间为10 h；T3为完全弱光处理10 h。处理结束后测量了幼苗干重、叶绿素含量及叶绿素a/b的值等指标，结果如图所示。有关分析正确的是(　　)
A．T2组较T1组幼苗干重偏低是由于光照强度减弱所致
B．T2组处理后导致了叶绿素a含量降低较叶绿素b更加明显
C．T3组叶绿素含量增加但幼苗干重下降与CO2供应不足有关
D．光照能量相同时，稳定光照比更替频繁光照更有利于幼苗的生长
2．(2024·湖北黄冈模拟)下图甲表示叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质，下图乙表示叶绿体色素分离的结果，下列叙述错误的是(　　)
A．光合作用的光反应是在图中①上进行的，而暗反应是在②中进行的
B．①上产生的B物质移动到②中参与C5和C3的还原
C．②中产生的NADP＋移动到①上接受水光解产生的氢
D．图乙中色素带从上往下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
3．1941年，鲁宾和卡门为了研究光合作用产生的氧气是否来自水，设计了如图甲的装置，得到了图乙所示的氧气中18O百分比的三个实验结果。下列叙述正确的是(　　)
A．该实验的自变量为18O标记的反应物类型
B．该装置加 NaHCO3溶液的目的是保持溶液pH的稳定
C．实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的气体，阀门2要保持关闭
D．科学家可根据在水与氧气中18O的百分比的一致性得出“氧气来自水”的结论
4．下列对探究温度对淀粉酶活性的影响(实验甲)、探究酵母菌细胞呼吸方式(实验乙)、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片(实验丙)、测量绿色植物光合作用对不同波长光的反应来绘制的作用光谱(实验丁)的叙述，正确的是(　　)
A．实验甲：pH和淀粉用量均属于无关变量，可以任意设定温度
B．实验乙：该实验为对照实验，有氧组为对照组、无氧组为实验组
C．实验丙：可以通过显微镜观察染色体形态、位置和数目来判断具体分裂时期
D．实验丁：作用光谱中类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
5．下图为叶绿体结构与功能示意图，字母表示叶绿体的结构(A为膜结构)，数字表示有关物质。下列叙述不正确的是(　　)
A．参与光合作用的色素位于图中的A部分
B．③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质
C．若突然停止光照，B中④的含量会升高
D．用18O标记①，可在②中检测到较高放射性
6．用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的C3浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)
A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
B．若a点时突然停止供应CO2，则叶肉细胞中C5浓度将会上升，C3浓度将会下降
C．ab段含放射性的C3浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D．b点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶绿体基粒不能继续产生NADPH和ATP
7．(2024·海南调研)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　)
A．提取色素时加入SiO2的目的是防止研磨中色素被破坏
B．画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线
C．研磨时一次性加入足量无水乙醇的提取效果最好
D．分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素带变浅
8．(2024·湖南怀化期末)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的是(　　)
A．黑暗的目的是与光照作对照
B．pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境
C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内
D．类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力
9．下图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速率随CO2浓度变化的情况，下列有关说法错误的是(　　)
A．与D点相比，C点时细胞内NADPH的含量较高
B．与A点相比，B点时细胞内的C5含量较低
C．图中C点时光合作用速率达到最大值
D．图中D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度
10．蓝细菌在光合作用中以H2O作为供氢体，而光合细菌则以H2S作为供氢体进行光合作用。下列叙述错误的是(　　)
A．二者的光合色素均分布在类囊体的薄膜上
B．二者的拟核中均含有一个环状的DNA分子
C．二者均在核糖体上合成光合作用所需的酶
D．蓝细菌进行光合作用产生O2，但光合细菌不产生O2
二、非选择题
11．根据卡尔文循环示意图，回答下列问题：
(1)卡尔文利用14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终发现了卡尔文循环，该循环发生的具体场所是小球藻的____________，在此过程中他所运用的科学方法被称为____________。
(2)从能量利用角度看，图示中3 磷酸甘油酸还原生成3 磷酸甘油醛的反应过程是一个__________(填“吸能”或“放能”)反应。
(3)根据图示推测，RuBP很可能是一种________化合物，如果采取某种措施促进图中“更新”阶段，其他条件适宜且保持不变，则较短时间内RuBP的含量很可能会________(填“不变”“升高”或“降低”)。已知钾肥能促进光合作用产生的糖类等有机物运出细胞，解释缺钾会使光合速率下降的原理是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)由图可知，蔗糖和淀粉都是光合作用终产物，但两者合成的具体场所不同。结合所学知识推测：________是由滞留在叶绿体内的磷酸丙糖合成的；________是由运出叶绿体的磷酸丙糖在细胞质中合成的。
12．(2024·湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题：
(1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
实验项目 叶绿体类型
叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量(相对值) 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量(相对值) 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于____________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
捕获光能的色素和结构及光合作用过程
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．自然条件下植物所处的光环境非常复杂，其中强光和弱光都是植物经常遭遇的环境光照强度。将黄瓜盆栽苗分为3个组处理：T1组为持续5 h强光，然后持续5 h弱光；T2组是强光和弱光每3 min更替1次，总时间为10 h；T3为完全弱光处理10 h。处理结束后测量了幼苗干重、叶绿素含量及叶绿素a/b的值等指标，结果如图所示。有关分析正确的是(　　)
A．T2组较T1组幼苗干重偏低是由于光照强度减弱所致
B．T2组处理后导致了叶绿素a含量降低较叶绿素b更加明显
C．T3组叶绿素含量增加但幼苗干重下降与CO2供应不足有关
D．光照能量相同时，稳定光照比更替频繁光照更有利于幼苗的生长
D　解析：T2组和T1组的自变量是强光和弱光更替的频率，而不是光照强度，A错误；T2组叶绿素a/b的值最大，所以叶绿素b含量降低较叶绿素a更加明显，B错误；T3组是一直在弱光条件下处理，所以其幼苗干重下降主要与光照强度降低有关，C错误；比较T1和T2组实验结果可知，稳定的光照有利于幼苗的生长，D正确。
2．(2024·湖北黄冈模拟)下图甲表示叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质，下图乙表示叶绿体色素分离的结果，下列叙述错误的是(　　)
A．光合作用的光反应是在图中①上进行的，而暗反应是在②中进行的
B．①上产生的B物质移动到②中参与C5和C3的还原
C．②中产生的NADP＋移动到①上接受水光解产生的氢
D．图乙中色素带从上往下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
B　解析：光合作用的场所是叶绿体，光反应是在类囊体薄膜(①)上进行的，而暗反应是在叶绿体基质(②)中进行的，A正确；类囊体薄膜上产生的B物质(NADPH)移动到叶绿体基质中，参与C3的还原，B错误；叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体薄膜上接受水光解产生的氢，C正确；叶绿体色素在滤纸上的分布，由上往下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，D正确。
3．1941年，鲁宾和卡门为了研究光合作用产生的氧气是否来自水，设计了如图甲的装置，得到了图乙所示的氧气中18O百分比的三个实验结果。下列叙述正确的是(　　)
A．该实验的自变量为18O标记的反应物类型
B．该装置加 NaHCO3溶液的目的是保持溶液pH的稳定
C．实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的气体，阀门2要保持关闭
D．科学家可根据在水与氧气中18O的百分比的一致性得出“氧气来自水”的结论
C　解析：该实验的自变量为18O标记的H2O的百分比，A错误；该装置加 NaHCO3溶液的目的是给小球藻的光合作用提供CO2，B错误；实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的氧气，阀门2要保持关闭，C正确；可根据在水与氧气中18O的百分比和水与氧气中16O的百分比的一致性得出“氧气来自水”的结论，D错误。
4．下列对探究温度对淀粉酶活性的影响(实验甲)、探究酵母菌细胞呼吸方式(实验乙)、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片(实验丙)、测量绿色植物光合作用对不同波长光的反应来绘制的作用光谱(实验丁)的叙述，正确的是(　　)
A．实验甲：pH和淀粉用量均属于无关变量，可以任意设定温度
B．实验乙：该实验为对照实验，有氧组为对照组、无氧组为实验组
C．实验丙：可以通过显微镜观察染色体形态、位置和数目来判断具体分裂时期
D．实验丁：作用光谱中类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
C　解析：实验甲是探究温度对淀粉酶活性的影响实验，其自变量是温度，不能随意设置，A错误；实验乙是探究酵母菌细胞呼吸方式，该实验为对比实验，有氧组与无氧组均为实验组，无对照组，B错误；实验丙是观察蝗虫精母细胞减数分裂实验，该实验可以通过显微镜观察染色体形态、位置和数目来判断具体分裂时期，C正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此实验丁中作用光谱中类胡萝卜素在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，D错误。
5．下图为叶绿体结构与功能示意图，字母表示叶绿体的结构(A为膜结构)，数字表示有关物质。下列叙述不正确的是(　　)
A．参与光合作用的色素位于图中的A部分
B．③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质
C．若突然停止光照，B中④的含量会升高
D．用18O标记①，可在②中检测到较高放射性
B　解析：结构A为叶绿体类囊体薄膜，参与光合作用的色素位于图中的A部分，A正确；③CO2进入叶绿体后，通过固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成还需要经过C3还原的过程，B错误；若突然停止光照，光反应合成的NADPH与ATP减少，被还原的C3减少，则B叶绿体基质中④C3的含量会升高，C正确；O2中的O来源于H2O，用18O标记①H2O，可在②O2中检测到较高放射性，D正确。
6．用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的C3浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)
A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
B．若a点时突然停止供应CO2，则叶肉细胞中C5浓度将会上升，C3浓度将会下降
C．ab段含放射性的C3浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D．b点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶绿体基粒不能继续产生NADPH和ATP
C　解析：叶肉细胞中固定CO2的场所是叶绿体基质，A正确。若a点时突然停止供应CO2，CO2的固定减弱，消耗的C5减少，还原生成的C5暂不变，叶肉细胞中C5浓度将会上升；CO2的固定减弱，生成的C3减少，还原消耗的C3暂不变，C3浓度将会降低，B正确。ab段含放射性的C3浓度相对稳定的原因是14C3的生成和14C3的消耗也相对稳定，C错误。黑暗条件下叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP等物质，导致C3还原受阻，其含量上升，D正确。
7．(2024·海南调研)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　)
A．提取色素时加入SiO2的目的是防止研磨中色素被破坏
B．画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线
C．研磨时一次性加入足量无水乙醇的提取效果最好
D．分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素带变浅
B　解析：提取色素时需要加入一些特定试剂，加入SiO2的目的是使研磨更充分，加入CaCO3的目的是防止色素被破坏，A错误；重复画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线，B正确；研磨时无水乙醇应分次少量加入，C错误；分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素溶解在层析液中，最终滤纸上会得不到色素带，D错误。
8．(2024·湖南怀化期末)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的是(　　)
A．黑暗的目的是与光照作对照
B．pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境
C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内
D．类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力
D　解析：黑暗处理的目的是避免光照对ATP的合成产生干扰，A错误；pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境，B错误；ADP与Pi在类囊体薄膜上形成ATP，ATP形成后进入叶绿体基质中，C错误；分析实验结果可知，类囊体转移至pH＝8的缓冲溶液中，立即加入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的pH差，D正确。
9．下图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速率随CO2浓度变化的情况，下列有关说法错误的是(　　)
A．与D点相比，C点时细胞内NADPH的含量较高
B．与A点相比，B点时细胞内的C5含量较低
C．图中C点时光合作用速率达到最大值
D．图中D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度
C　解析：与D点相比，C点时细胞内CO2含量少，CO2固定产生的C3少，需要的NADPH少，因此NADPH的含量较高，A正确；与A点相比，B点时细胞内的CO2含量多，CO2固定消耗的C5多，因此C5的含量较低，B正确；图中纵轴代表光合作用增长速率，D点之前光合速率一直在增长，因此D点时光合速率最大，C错误；横坐标表示CO2浓度，D点时光合速率不再随着CO2浓度的升高而加快，说明D点时CO2不再是限制因素，此时限制光合作用速率的主要环境因素是光照强度或温度，D正确。
10．蓝细菌在光合作用中以H2O作为供氢体，而光合细菌则以H2S作为供氢体进行光合作用。下列叙述错误的是(　　)
A．二者的光合色素均分布在类囊体的薄膜上
B．二者的拟核中均含有一个环状的DNA分子
C．二者均在核糖体上合成光合作用所需的酶
D．蓝细菌进行光合作用产生O2，但光合细菌不产生O2
A　解析：蓝细菌和光合细菌都属于原核生物，无叶绿体，故无类囊体薄膜，A错误；二者都是原核生物，有拟核，拟核中分布的是环状的DNA，B正确；二者都有核糖体，光合作用所需的酶都是在核糖体上合成的，C正确；蓝细菌进行光合作用产生O2，但光合细菌以H2S作为供氢体进行光合作用，无法产生O2，D正确。
二、非选择题
11．根据卡尔文循环示意图，回答下列问题：
(1)卡尔文利用14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终发现了卡尔文循环，该循环发生的具体场所是小球藻的____________，在此过程中他所运用的科学方法被称为____________。
(2)从能量利用角度看，图示中3 磷酸甘油酸还原生成3 磷酸甘油醛的反应过程是一个__________(填“吸能”或“放能”)反应。
(3)根据图示推测，RuBP很可能是一种________化合物，如果采取某种措施促进图中“更新”阶段，其他条件适宜且保持不变，则较短时间内RuBP的含量很可能会________(填“不变”“升高”或“降低”)。已知钾肥能促进光合作用产生的糖类等有机物运出细胞，解释缺钾会使光合速率下降的原理是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
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(4)由图可知，蔗糖和淀粉都是光合作用终产物，但两者合成的具体场所不同。结合所学知识推测：________是由滞留在叶绿体内的磷酸丙糖合成的；________是由运出叶绿体的磷酸丙糖在细胞质中合成的。
解析：(1)卡尔文循环指的是光合作用的暗反应阶段，在小球藻的叶绿体基质中完成，在此过程中他所运用的科学方法为同位素标记法。(2)从能量利用角度看，题图中3 磷酸甘油酸还原生成3 磷酸甘油醛的反应过程是一个吸能反应。(3)RuBP很可能是一种五碳化合物，如果采取某种措施促进“更新”阶段，其他条件适宜且保持不变，则较短时间内RuBP的含量很可能会升高。已知钾肥能促进光合作用产生的糖类等有机物运出细胞，则缺钾会导致光合作用产生的糖类等有机物不能及时运出细胞，糖类等有机物的含量增加抑制暗反应的进行，最终使整个光合速率下降。(4)淀粉是由滞留在叶绿体内的磷酸丙糖合成的，蔗糖是由运出叶绿体的磷酸丙糖在细胞质中合成的。
答案：(1)叶绿体基质　同位素标记法　(2)吸能　(3)五碳　升高　缺钾导致光合作用产生的糖类等有机物不能及时运出细胞，糖类等有机物的含量增加抑制了暗反应的进行，最终使整个光合速率下降　(4)淀粉　蔗糖
12．(2024·湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题：
(1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
实验项目 叶绿体类型
叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量(相对值) 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量(相对值) 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于____________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：____________________________________________________________________
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解析：图a表示叶绿体的结构，图b中有水的光解和ATP的生成，表示光合作用的光反应过程。(1)光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜。在光反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。(2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时；实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，说明叶绿体的双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。③根据图b可知，ATP的合成依赖于氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。
答案：(1)类囊体　NADPH　减慢　(2)①Fecy　实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异　②类囊体上的色素吸收光能　③ATP的合成依赖于氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低