高三二輪復習生物：光合作用發(fā)現(xiàn)史訓練試題

光合作用發(fā)現(xiàn)史一、薩克斯的實驗薩克斯用黑暗中饑餓處理的綠葉實驗，一半曝光用碘蒸氣處理變藍，另一半遮光用碘蒸氣處理不變藍。對實驗進行分析：(1)實驗組處理為_________處理。(2)實驗的關(guān)鍵是饑餓處理，目的是_________________________________________________________；為了使實驗結(jié)果更明顯，在用碘處理之前應用熱酒精對葉片進行_________處理。(3)本實驗除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明了_______________________________________。二、恩格爾曼的水綿實驗1880年恩格爾曼把裝有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有氧氣的黑暗環(huán)境中，然后用極細的光束射水綿,他發(fā)現(xiàn)好氧細菌只向被光束照射到的部位集中；如果臨時裝片暴露在光下細菌則分布在所有受光的部位。請回答下列問題：(1)恩格爾曼的實驗設(shè)計非常巧妙，試從實驗材料的角度進行分析①水綿的______________________________便于觀察。②可通過觀察__________準確判定光合作用進行的部位。試從實驗設(shè)計的角度進行分析沒有空氣排除了______________________；黑暗環(huán)境排除了_________________________；臨時裝片重新暴露在光下為了___________________________________________________(2)在研究不同光質(zhì)與光合作用的關(guān)系時，恩格爾曼用透過三棱鏡的光束射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的好氧細菌聚集在M__________光區(qū)域(填光的類型)。某同學對好氧細菌聚集在M光區(qū)域有如下兩種解釋：①好氧細菌趨向氧引起的；②好氧細菌趨向M光區(qū)域引起的。請你補充實驗排除解釋②，要求簡要寫出實驗思路和預期待結(jié)果。實驗思路:__________________________________________________________________________________預期結(jié)果:__________________________________________________________________________________三、探究光反應中O2的來源資料1：1937年，英國科學家希爾第一次用離體的葉綠體做實驗，用光照射加有草酸鐵的葉綠素懸濁液時，發(fā)現(xiàn)Fe3+還原成Fe2+并放O2。資料2：20世紀50年代中期，科學家發(fā)現(xiàn)葉綠體中具有天然的電子受體NADP+，在光照下被還原成NADPH。資料3：1939年，美國科學家魯賓和卡門利用18O標記的CO2和H2O進行實驗，進一步證明光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。例題1：（2019年6月·浙江學考）希爾反應是測定葉綠體活力的常用方法。希爾反應基本原理：光照下，葉綠體釋放O2，同時氧化型DCIP（2,6-二氯酚靛酚）被還原，顏色由藍色變成無色。DCIP顏色變化引起的吸光率變化可反映葉綠體活力。研究小組利用菠菜葉進行了葉綠體活力的測定實驗?；卮鹣铝袉栴}：（1）制備葉綠體懸液：選取10g新鮮的菠萊葉加入研缽，研磨前加入適量的0.35mol/LNaCl溶液和pH7.8的酸堿緩沖液等；研磨成勻漿后，用紗布過濾，取濾液進行，分離得到葉綠體；將葉綠體置于溶液中，以保證葉綠體的正常形態(tài)，獲得葉綠體懸液。（2）測定葉綠體活力：分組如下，并按下表加入試劑；測定各組吸光率。①希爾反應模擬了光合作用中階段的部分變化，該階段在葉綠體的中進行。氧化型DCIP在希爾反應中的作用，相當于在該階段中的作用。②煮沸處理后，需向2號試管中加入一定量的，以保證各試管中液體的量相等。③3號試管的作用是。四、光反應和暗反應的聯(lián)系資料4：1954年，美國科學家阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實驗。在有光照和無CO2的條件下，當向反應體系中供給ADP、Pi和NADP+時，體系中會有ATP和NADPH和產(chǎn)生。資料5：同年，阿爾農(nóng)等發(fā)現(xiàn)即使在黑暗條件下，只要提供了ATP和NADPH，葉綠體也能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?。例題2：請將阿爾農(nóng)的實驗表格補充完整條件過程現(xiàn)象1黑暗提供_____________________有糖類生成2黑暗提供CO2,不提供ATP、[H]_______________________3_________提供CO2,不提供ATP、[H]有糖類生成變式訓練：科學家從植物細胞中提取得到葉綠體，將葉綠體膜破壞，分離出基質(zhì)和基粒，用來研究光合作用的過程（如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示無或不添加）。下列條件下不能產(chǎn)生葡萄糖的是五、光反應中光能如何轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學能資料6：（化學滲透假說）1961年，米切爾提出光照引起水的裂解，釋放的H+留在類囊體腔中。類囊體膜內(nèi)側(cè)H+濃度高于外側(cè)，產(chǎn)生H+濃度差。當H+沿著濃度梯度返回膜外側(cè)時，在ATP合成酶的催化下，驅(qū)動ADP和Pi合成ATP。資料7：1963年，賈格道夫等科學家在黑暗條件下把離體的葉綠體類囊體置于pH=4的酸性溶液中平衡，讓類囊體腔的pH下降至4。平衡后將類囊體轉(zhuǎn)移到含有ADP和Pi的pH=8的緩沖溶液中，一段時間后有ATP產(chǎn)生。①該實驗在黑暗中進行的目的是。②圖中平衡的目的是。③該實驗黑暗中類囊體合成ATP的原因是。④自然光照下合成ATP的原因是。例題3：（2017年11月·浙江選考）在黑暗條件下，將分離得到的類囊體放在pH=4的緩沖溶液中，使類囊體內(nèi)外的pH相等，然后迅速轉(zhuǎn)移到含有ADP和Pi的pH=8的緩沖溶液中，結(jié)果檢測到有ATP的生成。根據(jù)實驗分析，下列敘述正確的是（）A.實驗中溶液的H＋均來自水的裂解B.黑暗條件下植物葉肉細胞中的葉綠體可產(chǎn)生ATPC.光照條件下植物細胞葉綠體中類囊體的腔內(nèi)H＋濃度較高D.若使類囊體的脂雙層對H＋的通透性增大，ATP生成量不變六、碳原子轉(zhuǎn)化途徑資料8：20世紀50年代，美國科學家卡爾文及其同事在研究光合作用時，將小球藻懸浮液裝在一個密閉玻璃容器中，通過一個通氣管向容器中通入CO2，通氣管上有一個開關(guān)，可控制CO2的供應，容器周圍有光源，通過控制電源開關(guān)來控制有無光照。（1）實驗時，卡爾文等按照預先設(shè)定的時間長度向容器內(nèi)注入14C標記的CO2，在每個時間長度結(jié)束時，把小球藻懸浮液滴入4倍體積的乙醇中，殺死小球藻，目的是_______________終止酶的作用，同時提取其產(chǎn)物，采用紙層析法分離出各種化合物。紙層析法的原理是利用了不同化合物在層析液中______________的不同。（2）卡爾文等向密閉容器中通入14CO2，當反應進行到5s時，14C出現(xiàn)在一種五碳化合物（C5）和一種六碳糖（C6）中，將反應時間縮短到0.5s時，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3，3-磷酸甘油酸）中。上述實驗中卡爾文等是通過控制來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑，采用了_______________等技術(shù)方法。（3）在實驗中，卡爾文等還發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應的條件下，C3和C5的濃度很快達到飽和并保持穩(wěn)定。但是，當改變其中一個實驗條件后，二者的濃度迅速出現(xiàn)了規(guī)律性的變化：①當_____________，C3的濃度急速降低，C5的濃度急速升高。②當停止光照時，______的濃度急速升高，_______的濃度急速降低。他們由此得出結(jié)論，固定CO2的物質(zhì)是C5。例題4：（2018年11月·浙江選考節(jié)選）光合作用是整個生物圈的物質(zhì)基礎(chǔ)和能量基礎(chǔ)?；卮鹣铝袉栴}：為研究光合作用中碳的同化與去向，用的CO2供給小球藻，每隔一定時間取樣，并將樣品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以殺死小球藻并標記化合物。濃縮后再點樣進行雙向紙層析，使標記化合物。根據(jù)標記化合物出現(xiàn)的時間，最先檢測到的是三碳化合物。猜測此三碳化合物是CO2與某一個二碳分子結(jié)合生成的，但當后，發(fā)現(xiàn)RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物質(zhì)不是二碳分子。變式訓練：科學家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時間的光照，結(jié)果如下表。根據(jù)上述實驗結(jié)果分析，下列敘述不正確的是（）A.本實驗利用小球藻研究的是光合作用的暗反應階段B.每組照光后需將小球藻進行處理使酶失活，才能測定放射性物質(zhì)分布C.CO2進入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類D.實驗結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機物還包括氨基酸、有機酸等例題5在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如圖。回答問題：（1）圖中物質(zhì)A是_________（填“C3化合物”或“C5化合物”）(2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中,物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是_______________________________________________________________；將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后,物質(zhì)B濃度升高的原因是___________________________________

________________________。(3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中,暗反應中C3和C5化合物濃度達到穩(wěn)定時,物質(zhì)A的濃度將比B的

________

(填“低”或“高”)。(4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的___

(填“高”或“低”),其原因是______________________________________________________________________。七、不同光照條件對光合作用的影響資料9：1919年，德國生物化學家瓦爾伯用藻類進行閃光試驗，在光能量相同的前提下，一種用連續(xù)照光，另一種用閃光照射，中間隔一定暗期，發(fā)現(xiàn)后者光合效率是連續(xù)光下的200%～400%。例題6：（2015年·全國卷Ⅰ）為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組（對照組）：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：（1）單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機物的量_____（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機物的量，依據(jù)是________________________；C組和D組的實驗結(jié)果可表明光合作用中有些反應不需要________，這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的_________________。（2）A、B、C三組處理相比，隨著________________________的增加，使光下產(chǎn)生的_____________________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。變式訓練：對某植物做如下處理：甲持續(xù)光照20min，黑暗處理20min，乙先光照5s后再黑暗處理5s，連續(xù)交替40min。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下植物光合作用所制造的O2和合成的有機物總量符合下列哪項（）A.O2：甲<乙，有機物：甲＝乙B.O2：甲＝乙，有機物：甲＝乙C.O2：甲<乙，有機物：甲<乙D.O2：甲＝乙，有機物：甲<乙八、有機物的合成例題7：（2015年·浙江理綜）某植物葉肉細胞光合作用的碳反應，蔗糖與淀粉合成代謝途徑如圖所示。圖中葉綠體內(nèi)膜上磷酸轉(zhuǎn)運器轉(zhuǎn)運出1分子三碳糖磷酸的同時轉(zhuǎn)運進1分子Pi（無機磷酸）。請回答：（1）磷除了是光合作用相關(guān)產(chǎn)物的組分外，也是葉綠體內(nèi)核酸和的組分。（2）卡爾文循環(huán)中C5生成三碳糖磷酸的還原反應屬于____________（吸能反應或放能反應）。（3）若蔗糖合成或輸出受阻，則進入葉綠體的數(shù)量減少，使三碳糖磷酸大量積累于中，也導致了光反應中合成的數(shù)量下降，卡爾文循環(huán)減速。上述這種三碳糖磷酸對卡爾文循環(huán)的調(diào)節(jié)屬于。此時過多的三碳糖磷酸將用于，以維持卡爾文循環(huán)運行。例題8:(13北京)為研究棉花去棉鈴(果實)后對葉片光合作用的影響,研究者選取至少具有10個棉鈴的植株,去除不同比例棉鈴,3天后測定葉片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。結(jié)果如圖。圖1

圖2(1)光合作用碳(暗)反應利用光反應產(chǎn)生的ATP和__________，在________________中將CO2轉(zhuǎn)化為三碳糖,進而形成淀粉和蔗糖。

(2)由圖1可知,隨著去除棉鈴百分率的提高,葉片光合速率_________________。本實驗中對照組(空白對照組)植株的CO2固定速率相對值是___________。

(3)由圖2可知,去除棉鈴后,植株葉片中____________________增加。已知葉片光合產(chǎn)物會被運到棉鈴等器官并被利用,因此去除棉鈴后,葉片光合產(chǎn)物利用量減少，________________降低,進而在葉片中積累。

(4)綜合上述結(jié)果可推測,葉片中光合產(chǎn)物的積累會_________________光合作用。

(5)一種驗證上述推測的方法為:去除植株上的棉鈴并對部分葉片遮光處理,使遮光葉片成為需要光合產(chǎn)物輸入的器官,檢測___________________葉片的光合產(chǎn)物含量和光合速率。與只去除棉鈴植株的葉片相比,若檢測結(jié)果是______________________________,則支持上述推測。九、二氧化碳的固定方式資料10：1966年，澳大利亞科學家哈奇和斯萊克在研究玉米、甘蔗等原產(chǎn)熱帶地區(qū)的綠色植物時發(fā)現(xiàn)，當向這些綠色植物提供14CO2時，光合作用開始后的1s內(nèi)，竟有90%以上的14C出現(xiàn)在含有4個碳原子的有機酸（一種C4化合物）中。隨著光合作用的進行，C4化合物中的14C逐漸減少，而C3化合物中的14C逐漸增多。常見的C4植物：玉米、高粱、甘蔗等；C3植物：水稻、小麥、大豆等C4途徑的意義：在高溫、強光、干旱和低CO2條件下，C4植物顯示出高的光合效率。資料11.生長在熱帶干旱地區(qū)的景天科、仙人掌和菠蘿等植物有一種特殊的同化CO2的方式。特點：夜晚氣孔開放，固定CO2產(chǎn)生有機酸，貯藏于液泡中。白天氣孔關(guān)閉，有機酸脫羧釋放CO2，參加卡爾文循環(huán)。例題9：（2012年·上海高考）表3為某地夏季晴朗的某天，玉米和花生凈光合速率測定值。圖17表示玉米CO2同化途徑。玉米葉肉細胞中有一種酶，通過系列反應將CO2“泵”入維管束鞘細胞，使維管束鞘細胞積累較高濃度的CO2，保證卡爾文循環(huán)順利進行。這種酶被形象地稱為“CO2泵”。而花生缺乏類似的“CO2泵”。（1）11:00時，光照增強，溫度過高，葉片氣孔開度下降，作為光合原料之一的減少，導致花生光合作用速率明顯下降；而此時玉米光合作用速率反而有所升高，原因是__________________。（2）如果在玉米葉肉細胞中注入某種抑制劑使“CO2泵”的活性降低，則在短時間內(nèi)，維管束鞘細胞中ATP的含量變化呈趨勢，原因是。（3）與11:00時相比，17:00時，玉米光合作用速率的限制因素是。4）假設(shè)用表中11:00對應的光照強度連續(xù)照射兩種作物10分鐘，則玉米積累的葡萄糖總量比花生多________mg/m2。（相對原子量：C-12，O-16，H-1）（5）卡爾文循環(huán)需要光反應過程中產(chǎn)生的H+，H+最初來源于物質(zhì)_____________。例題10：圖1是仙人掌類植物特殊的CO2同化方式，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用；圖2表示不同地區(qū)A、B、C三類植物在晴朗夏季的光合作用日變化曲線，請據(jù)圖分析并回答：（1）圖1所示細胞在夜間能產(chǎn)生ATP的場所有_________________。該植物夜間能吸收CO2，卻不能合成糖類等有機物的原因是________________________。（2）圖1所示植物對應圖2中的__________類植物（填字母），從生物進化的角度看，該特殊的CO2同化方式是________________的結(jié)果。（3）圖2中的A類植物在10～16時__________（能/不能）進行光合作用的暗反應，原因有_________________、___________________________。（4）與上午10時相比，中午12時B類植物細胞中C5含量變化是____________________。十、光呼吸例題11：光呼吸是進行光合作用的細胞在光照和O2/CO2值異常情況下發(fā)生的一個生理過程，該過程借助葉綠體、線粒體等多種細胞器共同完成，是光合作用伴隨的一個損耗能量的副反應。光呼吸過程中O2被消耗，并且會生成CO2。光呼吸損耗能量大約抵消了30%的光合作用儲備能量，因此降低光呼吸速率曾一度被認為是提高光合作用效率的途徑之一。但是后來研究者發(fā)現(xiàn)，光呼吸其實對細胞有著很重要的保護作用。（1）據(jù)圖可知，光呼吸與光合作用都利用了________為原料，但光合作用在________反應階段實現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而光呼吸將該物質(zhì)氧化分解并最終產(chǎn)生。（2）“Rubisco”是一種酶的名稱，這種酶既能催化物質(zhì)“C-C-C-C-C”和O2反應，也能催化物質(zhì)“C-C-C-C-C”和CO2反應，你推測O2/CO2值________（填“高”或“低”）時利于光呼吸而不利于光合作用。（3）與光呼吸相區(qū)別，研究人員常把細胞呼吸稱為“暗呼吸”，從反應條件來講光呼吸與暗呼吸的不同是。（4）有觀點指出，光呼吸的生理作用在于：干旱天氣和過強光照下，因為溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)閉，供應減少。此時的光呼吸可以消耗光反應階段生成的多余的，而光呼吸產(chǎn)生的________又可以作為碳反應階段的原料，因此光呼吸對植物有重要的正面意義。例題12（2013全國）某研究小組測得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后釋放CO2的速率。吸收或釋放CO2的速率隨時間變化趨勢的示意圖如下(吸收或釋放CO2的速率是指單位面積葉片在單位時間內(nèi)吸收或釋放CO2的量)，回答下列問題:(1)在光照條件下，圖形A+B+C的面積表示___________，該植物在一定時間內(nèi)單位面積葉片光合作用，其中圖形B的面積表示___________________,從圖形C可推測該植物存在另一個______________________的途徑，CO2進出葉肉細胞都是通過____________________的方式進行的。(2)在上述實驗中，若提高溫度、降低光照，則圖形________(填“A”或"B")的面積變小，圖形____(填“A"或"B")的面積增大，原因是_________________________參考答案一、遮光使葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，增強實驗的說服力。脫綠（脫色）光是光合作用的必要條件二、（1）葉綠體呈帶狀好氧細菌集中分布氧氣的干擾光的干擾再一次驗證實驗結(jié)論（2）紅光和藍紫把載有死水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有氧氣的黑暗環(huán)境中，之后用通過三棱的M光區(qū)域(紅光和藍紫光)照射臨時裝片，一段時間后觀察裝片中好氧細菌分布情況好氧細菌均勻地分布在死水綿周圍三、（1）離心0.35mol/LNaCl（2）光反應類囊體