高考生物光合作用和生物固氮练习

5．光合作用和生物固氮

时间：60分钟，总分100分

一．选择题：每题只有一个选项符合题意，每题3分，共51分。

★1. 叶绿体是光合作用的场所，在光合作用过程中发生下列反应：

式中的电子最终来自

　　A.CO₂　　　 B.O₂　　　　C.叶绿素a　　　 D.H₂O

★2．将玉米放在封闭的环境中，供给¹⁴CO₂，¹⁴C在玉米体内转移的途径是

　　A.CO₂→C₃→C₅→（CH₂O）　　　　　 B. CO₂→C₃→C₄→C₅→C₃→（CH₂O）

　　C.CO₂→C₄→C₃→（CH₂O）　　　　　 D. CO₂→C₄→C₅→C₃→（CH₂O）

3．如果让一株植物在含有CO₂（其中的C为放射性同位素）的环境中生长，以下哪种物质最先有放射性碳元素？　　　　　　　　　　　　　　　　

A．C₃化合物　　　 B．丙酮酸　　　 C．C₅化合物　　 　D．NADPH

4．（2005年湖北省孝感市高三第二次统一考试）在干旱的条件下，绿色植物气孔关闭，但人们在研究C₄植物时发现它体内在较长时期里有大量葡萄糖产生，分析其原因是：

　　　 A.C₄植物利用体内五碳化合物分解出CO₂来合成

　　　 B.利用脂肪转化来生产葡萄糖

　　　 C.体内具有一种与CO₂亲和力很强的酶

　　　 D.利用淀粉水解来生产葡萄糖

5．C₄植物的维管束鞘细胞具有叶绿体，对它的叙述，正确的是

　　　 A.有基粒，不能形成淀粉　　　　　　　　　　　　 B.没有基粒，不能形成淀粉

　　　 C.有基粒，能形成淀粉　　　　　　　　　　　　　　　　　 D.没有基粒，能形成淀粉

★6．下列有关叶绿素中光能转变成电能的叙述中，错误的是  

A.最终电子供体是水　　　　　　　　　　　B.最终电子受体是NADP^＋

C.大多数色素吸收和传递光能　　　　　　　D.叶绿素a都是光能转换中心

7．在光的照射下，叶绿体中少数处于特殊状态的叶绿素a能连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。随着光能转换成的电能，在酶的催化作用下使NADP⁺形成NADPH，这一过程中NADP⁺得到

　　　 A.一个电子和一个氢离子　　　　　 B.二个电子和一个氢离子

　　　 C.二个电子和一个氢原子　　　　　 D.二个正电荷和一个氢原子

8．下列生物肯定不能固氮的是

A.硝化细菌　　　　 B.某些蓝藻　　　 　C.圆褐固氮菌　　　　D. 根瘤菌

9．在一定范围内追施氮肥，光合作用效率明显提高，下列哪一项不是其原因

　　　 A.氮是酶的重要组成部分　　　　　　　　　B.氮是叶绿体的重要组成部分

　　　 C.氮能促进叶面积增大　　　　　　　　　　　　　　D.氮能使植物茎秆健壮并能促进糖的形成

★10．下列关于根瘤菌的说法中不正确的是

　A.是单细胞的原核生物　　 　　　　 B.新陈代谢类型为异养需氧型

C.与豆科植物的关系为互利共生　D.一种根瘤菌只能侵入一种豆科植物

11．土壤中存在氨态氮和硝态氮两类含氮的无机物，如果不考虑其他因素，经常松土能使前者对后者的比例

A.升高　　　　　 B.下降　　　　　 C.不变　　　　　 D.不确定

12．下列关于氮循环的叙述，正确的是

　　　 A．氮无法直接被一般动、植物体利用

　　　 B．大豆根瘤中的根瘤菌是一种与植物共生的真菌

　　　 C．氮必须在土壤中转换成硝酸盐，才能为生物体吸收

　　　 D．微生物中只有硝化细菌，能直接利用大气中的氮

★13．（2005年河南省新乡市高三第二次调研考试）C₄植物维管束鞘细胞与C₃植物叶肉细胞的相同点是

　　　 A.都有C₄途径　　　B.都有C₃途径　　　C.都有类囊体　　　　　　　D.都呈环状排列

14. 根瘤菌是一种共生固氮微生物，有关它的描述正确的是

A．根瘤菌能将大气中的氮还原成氨基酸

B．根瘤菌是自养型微生物

C．根瘤菌通过有丝分裂的方式增殖

D．根瘤菌固定的氮元素能被豆科植物利用

15．C₄植物维管束鞘细胞中叶绿体的特点是

  A．数量多、个体大、有基粒　　　　　 B．数量多、个体大、无基粒

　C．数量多、个体小、有基粒　　　　　 D．数量少、个体大、无基粒

16．（2005年高考全国卷）右图表示在适宜的温度、水分和CO₂条件下，两种植物光合作用强度的变化情况。下列说法错误的是

A．当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再

增加，即达到饱和

B．C₃植物比C₄植物光合作用强度更容易达到饱和

C．C₄植物比C₃植物光能利用率高

D．水稻是阴生植物，玉米是阳生植物

17．（2005年广东省汕头市高三统一测试）既能吸收光能，又能将CO₂转变为（CH₂O）的细胞是

　　　 A.C₃植物的叶肉细胞　　　　　　　　 B.C₃植物的维管束鞘细胞

　　　 C.C₄植物的叶肉细胞　　　　　　　　 D.C₄植物的维管束鞘细胞

二．非选择题：本大题3个小题，共49分。

18．（15分）下面两图表示植物叶片横切的结构。请据图分析回答：

（1）A图中的3与B图中的②在结构上的不同点是　　　　　　　　　　　。

（2）A、B两图中属于C₄植物的为　　　　　　　　。

（3）与A图中1、2结构暗反应功能相同的，为B图中的［ 　］部分。二氧化碳被固定形

成C₄的过程则在　　　　　图中的［　 ］进行。

（4）相比较而言，具有较强光合作用能力的为　　植物。因此，从进化角度分析　　　植

物更为高等。

★19．（17分）在稻田里、渠沟内，有一种会散发出独特“鱼腥味”，并且形状似念球的丝状体蓝藻，命名为鱼腥藻。鱼腥藻主要由两种形状不同的细胞组成，一连串较小的细胞称之为营养细胞，而形态较大的称为异形细胞。营养细胞能进行类似于高等植物的光合作用，异形细胞则能进行固氮作用，在固氮酶的催化下，将空气中的N₂转变为NH₃，NH₄⁺，进而形成氨基酸。

正常生长情形下，鱼腥藻借主动运输来吸收周围环境中的含氮物质如NO₃^-，NO₂^-等，供个体所需。但当外界环境缺乏含氮物质时，鱼腥藻细胞存在着“对氮饥饿的状态”，从而诱使一些营养细胞在24小时内形成异形细胞。

（1）鱼腥藻和根瘤菌的区别在于鱼腥藻是一种　　　　　　　　　 固氮微生物。

（2）图中④物质要转变成氨基酸必须经过的重要生理过程是　　　　　　　　　　　　　。

（3）鱼腥藻由营养细胞形成异形细胞的生理过程叫　　　　　　　　　 。

（4）鱼腥藻细胞内固氮酶的合成是由基因控制的，如果此基因编码区上游的核苷酸序列发生了改变，则直接影响固氮酶合成过程的　　　　　　　阶段。

（5）从酶合成的调节角度来分析，鱼腥藻的固氮酶属于　　　　　　酶。这种自我调节的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

20．（17分）科学家发现生长在高温、强光照和干旱环境中的植物气孔关闭，C₄植物能利用

叶片内细胞间隙中含量很低的CO₂进行光合作用，C₃植物则不能。

(1)取自热带不同生境下的甲、乙两种长势良好，状态相似的草本植物，已知甲是C₄植物，乙不知其光合作用固定CO₂的类型。请利用一个密闭大玻璃钟罩，完成初步判别乙植物是C₃植物还是C₄植物的实验：

原理：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予　　　　　　　　　　　　　条件培养。连续若干天观察记录它们的生长情况。

预期结果：①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

对结果的分析：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

 (2)对于以上的分析，用显微镜从形态学方面加以进一步验证。

方法：制作乙植物的叶片过叶脉横切的临时切片，用显微镜观察。

结论：如果视野中看到　　　　　　　　　　　　　　　　　　，乙是C₃植物；如果看到的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，则乙是C₄植物。

(3)研究性学习小组欲观察两种植物光合作用形成的淀粉粒在叶片内的位置有何不同，用碘液对叶片染色后制成的横切片在显微镜下只能看到绿色颗粒，却看不到淀粉粒，这一操作过程的错误是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

光合作用和生物固氮

【参考答案及解析】

1．【答案】D

【解析】少数特殊状态的叶绿素a将其它色素吸收、传递来的光能转变为电能，成为激发态的叶绿素a，释放出高能电子后，从水中夺得电子，因此水是电子的最终来源。

2．【答案】C

【解析】玉米是C₄植物，CO₂首先与C₃结合成为C₄，C₄到维管束鞘细胞后，释放出CO₂，并与C₅结合成为C₃，C₃被还原成为（CH₂O）。

3．【答案】A

【解析】CO₂在光合作用过程中首先与C₅结合成为C₃，因此C₃化合物最先有放射性。

4．【答案】C

【解析】C₄植物叶肉细胞的叶绿体中含有一种酶，这种酶能使CO₂在低浓度条件下也能和C₃结合形成四碳化合物，因此C₄能利用低浓度CO₂。

5．【答案】D

【解析】C₄植物的维管束鞘细胞没有基粒，是暗反应的场所，能形成淀粉。

6．【答案】 D　　　

【解析】绝大多数叶绿素a分子都具有吸收和传递光能的作用，只有少数处于特殊状态的叶绿素a分子是光能转换中心。

7．【答案】B

【解析】因为NADP⁺和H⁺都缺少电子，因此每形成一个NADPH需二个电子和一个氢离子。

8．【答案】A　

【解析】生物固氮是固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。固氮微生物主要指具有固氮功能的细菌如根瘤菌等，还包括一些具有固氮功能的放线菌和蓝藻。硝化细菌能够利用无机氮，但是不能固氮。

9．【答案】D

【解析】能使植物茎秆健壮并能促进糖形成的无机盐是钾盐，而不是含氮的无机盐。

10．【答案】D

【解析】根瘤菌是单细胞的原核生物，与生活的豆科植物是共生关系，必须从豆科植物获得有机物，能进行有氧呼吸。有的根瘤菌可以侵入一种豆科植物，则有些可以侵入多种豆科植物。

11．【答案】B

【解析】土壤中存在需氧型的硝化细菌，在有氧的情况下将氨氧化成亚硝酸和硝酸，增加土壤中的硝态氮。在土壤氧气不足的情况下，土壤中的反硝化细菌可以将硝态氮转变为氮气。因此经常松土能使氨态氮减少，硝态氮增加。

12．【答案】A

【解析】根瘤菌是一种细菌，而不是真菌。氮气可以被固氮微生物直接利用，所以C项的说法是不对的。硝化细菌不能直接利用大气中的氮，只能利用土壤中的氨，将氨氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。

13．【答案】B

【解析】C₄植物的叶肉细胞叶绿体是正常的叶绿体，有类囊体构成的基粒，而维管束鞘细胞的叶绿体中没有基粒，因此C₄植物的叶肉细胞可以进行光反应，而维管束鞘细胞能进行暗反应。而C₃植物的叶肉细胞中既能进行光反应又能进行暗反应。所以答案B是正确的。

14．【答案】D

【解析】根瘤菌能将大气中的氮气还原为氨被豆科植物利用，根瘤菌从与其共生的豆科植物获得有机物，因此是异养型生物。根瘤菌是原核生物，进行分裂生殖，不是有丝分裂。

15．【答案】B

【解析】C₄植物的维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体，这种叶绿体不仅数量比较多，而且个体也比较大。

16．【答案】D

【解析】由图可以看出，随着光照强度的增加，光合作用强

度增加，但是光照强度达到一定程度时，光合作用强度不再　

增加，A选项正确；玉米是C₄植物，水稻是C₃植物，由图可以看出，水稻比玉米先达到饱和，B选项正确；在同等条件下，玉米的光合作用强度大，说明C₄植物比C₃植物光能利用率高，C选项正确；水稻、玉米都是阳生植物，D选项错误。

17．【答案】A

【解析】因为C₄的叶肉细胞中含有基粒，能进行光反应，暗反应是在维管束鞘细胞中进行的。而C₃植物的维管束鞘细胞是不能进行光合作用的，C₃植物的叶肉细胞中既能进行光反应又能进行暗反应。

18．【答案】（1）3中无叶绿体，②中含无基粒的叶绿体（2）B　（3）②　B　③　（4）C₄C₄

【解析】本题是对C₃、C₄植物叶片结构的考查。C₃植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松。C₄植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞：里面的一圈是维管束鞘细胞，外面的一圈是一部分叶肉细胞。C₄植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体，不仅数量多，而且个体比较大。

19．【答案】（1）自生（2）转氨基作用（3）细胞分化（4）转录　　　 （5）诱导　　 保证了代谢的需要避免细胞内物质和能量的浪费，并不断适应变化的外界环境。

【解析】根瘤菌是一种与豆科植物共生的固氮微生物，而鱼腥藻可以进行光合作用，自己制造有机物，是自生固氮微生物。图中的④表示新的氨基酸的形成，是氨基转换作用。营养细胞和异形细胞在形态和功能上都有较大差异，这是细胞分化的表现。由于是基因发生改变，所以在固氮酶合成过程中，首先受影响的是转录的过程。鱼腥藻正常情况下可以利用周围环境中的NO₂^-和NO₃^-，只是在缺氮的时候可以固氮，所以固氮酶是一种诱导酶，这种酶的存在保证了鱼腥藻代谢的需要，避免细胞内物质和能量的浪费，以适应不断变化的外界环境。

20．【答案】(1)原理；在高温、干旱和强光照下，随着植物光合作用的进行，造成密闭钟罩内CO₂浓度逐渐降低,C₄植物能利用较低浓度的CO₂生长良好，而C₃植物不能。

方法：高温、强光照和干旱　

预期结果：①乙植物与甲植物生长状态相似　

　②乙植物逐渐枯萎，而甲依然健壮　

对结果的分析：若出现第①种情况，乙植株为C₄植物；出现第②种情况，乙植株方C₃植物　

(2)没有“花环型”结构或维管束鞘细胞中没有叶绿体　有“花环型”结构或维管束鞘细胞有叶绿体　

(3)绿色叶片应该先在热的酒精中脱去叶绿素，再去染色、制片　

【解析】本题是对C₃、 C₄植物的考查，题干已经把实验原理及培养条件讲出来了，所以第（1）小题的几问不难答出。通过与甲植物生长状况的比较，如果生长好为C₄植物，生长不好为C₃植物。（2）没有“花环型”结构或维管束鞘细胞中没有叶绿体　有“花环型”结构或维管束鞘细胞有叶绿体　　（3）绿色对经染色后的蓝色淀粉粒有遮盖作用、所以应把绿色除去，原理是利用色素易溶于有机物溶剂如酒精。