2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義高考生物人教版 第三單元　第15課時　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用原理的探索含答案

2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義高考生物人教版第三單元第15課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用原理的探索含答案第15課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用原理的探索課標要求說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能?？记榉治霾东@光能的色素2023·江蘇·T122023·全國乙·T22023·遼寧·T212023·海南·T162023·廣東·T182023·全國甲·T292022·山東·T212020·江蘇·T6考點一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1．綠葉中色素的提取和分離總結(jié)實驗異?，F(xiàn)象分析2．色素的分布和作用(1)分布：葉綠體類囊體薄膜上。(2)作用：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。(3)吸收光譜：一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。3．葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能總結(jié)恩格爾曼實驗設(shè)計的4點巧妙之處(1)實驗材料選得妙：實驗材料選擇水綿和需氧細菌。水綿的葉綠體呈螺旋帶狀，便于觀察；利用需氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。(2)排除干擾的方法妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境，排除了空氣中氧氣和光的干擾。(3)觀測指標設(shè)計得妙：用極細的光束點狀投射，葉綠體上可分為獲得光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對照實驗。(4)實驗對照設(shè)計得妙：進行黑暗(局部光照)和曝光對照實驗，明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。判斷正誤(1)葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素(√)(2)葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同(√)(3)葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多(×)提示葉片黃化，葉綠素減少，葉綠體對紅光的吸收減少。(4)光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中(×)提示葉綠體基質(zhì)中不含色素，只含有光合作用需要的酶。(5)葉綠體內(nèi)膜的面積遠遠大于外膜的面積(×)提示葉綠體內(nèi)膜光滑，和外膜面積相近?？枷蛞徊东@光能的色素和結(jié)構(gòu)1．(2023·全國乙，2)植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體薄膜上C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢答案D解析葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體的類囊體薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰，C正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越快，D錯誤。2．(2023·江蘇，12)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實驗的敘述，合理的是()A．用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞B．若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線可累積更多的色素，但易出現(xiàn)色素帶重疊C．該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量D．用紅色莧菜葉進行實驗可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間答案B解析用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；畫濾液細線時要間斷畫2～3次，即等上一次干了以后再畫下一次，若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線可累積更多的色素，但是會造成濾液細線過寬，易出現(xiàn)色素帶重疊，B正確；該實驗中分離色素的方法是紙層析法，可根據(jù)各種色素在濾紙條上呈現(xiàn)的色素帶的寬窄來判斷各色素的含量，但該實驗所用的方法不能用于具體測定綠葉中各種色素含量，C錯誤；花青素存在于液泡中，易溶于水，不易溶于有機溶劑，故若得到5條色素帶，距離濾液細線最近的色素帶為花青素，應(yīng)在葉綠素b的下方，D錯誤?？键c二光合作用原理的探索探索光合作用的部分實驗?zāi)攴菘茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)19世紀末—普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年—發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年英國植物學(xué)家希爾離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)1941年美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣來源于H2O：H218O＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O21954年美國科學(xué)家阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)該過程總是與水的光解相伴隨判斷正誤(1)希爾實驗證明了水的光解和糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)(√)(2)希爾實驗說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水(×)提示希爾的實驗只能說明水的光解產(chǎn)生氧氣，不能說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水，還可能來自其他物質(zhì)。(3)卡爾文等探究CO2中碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑采用了同位素示蹤法(√)得益于紙層析法的發(fā)明和放射性同位素的研究，卡爾文及其同事用CO2飼養(yǎng)單細胞小球藻，觀察光合作用過程中碳的轉(zhuǎn)化和去向，從而揭示了光合作用暗反應(yīng)的過程。如圖為卡爾文等研究的主要流程，請回答下列問題：(1)卡爾文等用14CO2處理小球藻不同時間，隨后用沸騰的乙醇殺死細胞，目的是什么？提示目的是終止反應(yīng)，溶解有機物。(2)隨后通過雙向紙層析分離小球藻中的有機物。點樣處位于濾紙的左下角；雙向紙層析是第一次層析后，將濾紙旋轉(zhuǎn)90°進行第二次層析的方法；層析液中溶解度越大的物質(zhì)在濾紙上擴散得越快。據(jù)圖分析兩次層析過程中使用了不同(填“相同”或“不同”)的層析液，判斷依據(jù)是什么？提示有的斑點在水平方向上的擴散距離無明顯差異，而在垂直方向上差異明顯。(3)對代謝物紙層析的原理是什么？與單向紙層析相比，雙向紙層析的優(yōu)點是什么？提示原理：在層析液中溶解度越大的物質(zhì)，在濾紙上擴散得越快，反之則越慢。優(yōu)點：將第一次層析重疊或距離較近的物質(zhì)通過第二次層析徹底分離。(4)如圖為小球藻同化14CO2不同時間的放射自顯影圖。根據(jù)實驗結(jié)果請對“尿苷二磷酸葡萄糖、磷酸丙糖、PGA(C3)”三種物質(zhì)出現(xiàn)的先后順序進行排序PGA→磷酸丙糖→尿苷二磷酸丙糖。考向二光合作用原理的探究3．(2023·江蘇海安高級中學(xué)高三月考)卡爾文將14C標記的CO2通入正在進行光合作用的小球藻培養(yǎng)液中，然后在培養(yǎng)后不同時間(0.5s、3s、10s等)將培養(yǎng)液迅速傾入熱乙醇中以殺死細胞，最后利用層析法和放射自顯影技術(shù)進行物質(zhì)的分離和鑒定，實驗結(jié)果如圖。下列相關(guān)分析不正確的是()A．用14C標記CO2可排除細胞中原有物質(zhì)的干擾B．熱乙醇處理的目的是停止光合作用的進行C．推測暗反應(yīng)的初產(chǎn)物可能是3－磷酸甘油酸D．可依據(jù)放射性的強弱推測出暗反應(yīng)的過程答案D解析熱乙醇可以殺死細胞，用熱乙醇處理的目的是停止光合作用的進行，以檢測殺死細胞時，其光合作用的進行程度，B正確；放射性最先在3－磷酸甘油酸出現(xiàn)，推測暗反應(yīng)的初產(chǎn)物可能是3－磷酸甘油酸，C正確；該實驗可通過放射性出現(xiàn)的先后順序來推測暗反應(yīng)的過程，D錯誤。4.實驗中常用希爾反應(yīng)來測定除草劑對雜草光合作用的抑制效果。希爾反應(yīng)基本過程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和磷酸緩沖液(pH＝7.3)的溶液中并照光。水在光照下被分解，產(chǎn)生氧氣等，溶液中的DCIP被還原，顏色由藍色變成無色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲和品種乙雜草的離體葉綠體并進行希爾反應(yīng)，實驗結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是()A．相同濃度除草劑處理下，單位時間內(nèi)溶液顏色變化慢的品種受除草劑抑制效果更顯著B．與品種乙相比，除草劑抑制品種甲類囊體的功能較強C．除草劑濃度為K時，品種乙的葉綠體能合成有機物D．不用除草劑處理時，品種乙的葉綠體放氧速率等于品種甲答案C解析相同濃度除草劑處理下，品種乙的葉綠體放氧速率高于品種甲，說明除草劑抑制品種甲類囊體體的功能較強，B正確；除草劑濃度為K時，品種乙的葉綠體雖能為暗反應(yīng)階段提供NADPH和ATP，但缺乏二氧化碳，無法合成C3，故無法合成有機物，C錯誤。1．(必修1P98)綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：葉綠素(含量約占3/4)和類胡蘿卜素(含量約占1/4)，其中前者包含葉綠素a(藍綠色)和葉綠素b(黃綠色)，后者包含胡蘿卜素(橙黃色)和葉黃素(黃色)。2．(必修1P99)葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。3．(必修1P99圖5－12)從葉綠素吸收光譜圖可知，葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a寬(填“寬”或“窄”)。研究表明：在遮光條件下，以藍紫光為主的散光占比增加。請預(yù)測：在適當(dāng)遮光的條件下，葉片(如同一植物底層葉片)中葉綠素a/b降低，弱光下的吸光能力增強，有利于提高植物的捕光能力，是對弱光環(huán)境的一種適應(yīng)。4．(必修1P101)葉綠體是進行光合作用的場所。在它內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進行光合作用所必需的酶。5．植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？提示這種波長的光被光合色素吸收的最少，因此不能用于光合作用中合成有機物。6．海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？提示這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。7．溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充什么顏色的光源？提示最好選用無色透明的玻璃或塑料薄膜，因為它可以使各種顏色的光通過；補充光源可選擇紅光或藍紫光，因為這種顏色的光植物光合作用吸收利用較多，更有利于植物進行光合作用。課時精練一、選擇題1．下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的相關(guān)敘述，正確的是()A．選擇木本植物的蠟質(zhì)葉片有利于研磨和細胞中色素的釋放B．顆粒較大的二氧化硅可能吸附較多的色素從而減少提取量C．為了保證分離效果，只能在濾紙條的一面連續(xù)畫濾液細線D．為加快濾紙條上色素間相互分離，應(yīng)在密閉的實驗室中進行答案B解析選擇木本植物的蠟質(zhì)葉片不利于研磨，也不利于細胞中色素的釋放，A錯誤；二氧化硅能夠吸附色素，顆粒較大吸附較多，從而使提取的色素量減少，B正確；濾液細線要畫得細、齊、直，連續(xù)地畫濾液細線會導(dǎo)致濾液細線變粗，要待濾液干后再畫，C錯誤；為減少吸入層析液中有毒揮發(fā)性物質(zhì)，分離色素這一步應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進行，D錯誤。2．(2024·江蘇揚州中學(xué)高三期中)某中學(xué)學(xué)生用紅莧菜和某種層析液做“綠葉中色素的提取和分離”實驗，下列相關(guān)敘述正確的是()A．色素提取時要加入CaCO3，有助于研磨得充分B．為了排除層析液可能帶來的顏色影響，可設(shè)置空白對照組C．紙層析法分離色素的原理是不同色素在無水乙醇(或丙酮)中溶解度不同D．濾紙條上層析法分離最終會得到兩種色素，且分離時間不宜過長答案B解析色素提取時要加入SiO2，有助于研磨得充分，A錯誤；可設(shè)置空白對照組排除層析液本身的顏色對實驗結(jié)果的影響，B正確；紙層析法分離色素的原理是不同色素在層析液中溶解度不同，C錯誤；濾紙條上層析法分離最終會得到五種色素，葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素和花青素，D錯誤。3．(2024·重慶江北區(qū)高三期末)進行綠葉中色素的提取和分離實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如表所示(“＋”表示使用，“—“表示未使用)，其余操作均規(guī)范，實驗結(jié)果依次為()項目甲乙丙丁無水乙醇－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－A．①②③④ B．②④①③C．④②③① D．③②①④答案B解析由表可知，甲同學(xué)沒加有機溶劑，色素需溶解在有機溶劑中，所以甲同學(xué)提取不到色素，結(jié)果應(yīng)為②；乙同學(xué)的操作正確，提取分離結(jié)果應(yīng)為④；丙同學(xué)可以提取到色素，但由于沒加CaCO3，葉綠素有可能被破壞，因而下邊兩條色素帶比正常的要窄，結(jié)果應(yīng)為①；丁同學(xué)未加SiO2，研磨不充分，導(dǎo)致各種色素的提取量均較少，結(jié)果應(yīng)為③。4．(2024·連云港高三質(zhì)檢)紙層析法分離葉綠體色素時，遷移率(Rf)可用于各色素的鑒定，遷移率＝色素移動距離/溶劑移動距離。如表是葉綠體中色素層析結(jié)果(部分數(shù)據(jù)，單位為cm)。下列相關(guān)敘述正確的是()項目溶劑色素1色素2色素3色素4實驗組17.8？？1.9？實驗組28.2？？1.5？實驗組38.0？？1.4？平均移動距離8.07.6？？0.8遷移率(Rf)無0.950.53？0.10A.色素3的遷移率(Rf)為0.2，若植物體缺鎂，該色素含量會增加B．在層析液中的溶解度最小的是色素1，在濾紙條上擴散速度最快的是色素4C．能夠吸收藍紫光的只有色素1和色素2，能夠吸收紅光的只有色素3和色素4D．該實驗所用的層析液中包含苯、丙酮、石油醚等成分答案D解析根據(jù)實驗1、2、3三組數(shù)據(jù)可求出，色素3平均移動距離為(1.9＋1.5＋1.4)÷3＝1.6(cm)，溶劑平均移動距離為8.0cm，所以Rf值為1.6÷8.0＝0.2，根據(jù)Rf的大小可知，色素3是葉綠素a，其化學(xué)元素組成有鎂，若植物體缺鎂，該色素含量會減少，A錯誤；根據(jù)Rf的大小可知，色素1移動距離最遠，擴散速度最快，在層析液中溶解度最大，B錯誤；根據(jù)Rf的大小可知，色素1是胡蘿卜素，色素2是葉黃素，色素3是葉綠素a，色素4是葉綠素b，葉綠素(色素3、4)主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素(色素1、2)主要吸收藍紫光，C錯誤。5．某實驗小組欲測定葉綠素對光的吸收情況，他們用三棱鏡將白光中不同波長的光分散開，然后通過特殊裝置移動狹縫，選擇特定波長的光，使特定波長的光照射到葉綠素溶液，最后用光電管來檢測透過葉綠素溶液的光的強弱，透過光合色素溶液的光越多、越強，光電管測定的數(shù)值越大。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．可用無水乙醇提取葉片中的葉綠素B．推測用綠光進行照射時，最終光電管測定的數(shù)值最大C．若將葉綠素溶液替換為類胡蘿卜素溶液，則實驗結(jié)果不同D．預(yù)期實驗結(jié)果，葉綠素溶液吸收紅光和藍紫光，而不吸收其他光答案D解析本實驗可測定葉綠素溶液對不同光的吸收程度，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而對其他光吸收量少，D錯誤。6．研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境。如圖為綠葉中色素的吸收光譜，其中②表示葉綠素b，③表示葉綠素a。下列敘述錯誤的是()A．葉片在640～660nm波長光下釋放氧氣主要是由葉綠素參與光合作用引起的B．由550nm波長的光轉(zhuǎn)為670nm波長的光后，短時間內(nèi)葉綠體中C3的量增加C．利用紙層析法分離色素時，②對應(yīng)的條帶離畫線處最近D．弱光下②的相對含量增高可能有利于植物對弱光的利用答案B解析由550nm波長的光轉(zhuǎn)為670nm波長的光后，色素吸收的光能增多，光反應(yīng)增強，產(chǎn)生的ATP和NADPH增多，短時間內(nèi)C3的量減少，B錯誤。7．(2024·武漢高三質(zhì)檢)為探究十字花科植物羽衣甘藍的葉片中所含色素種類，某興趣小組做了如下的色素分離實驗：將其葉片色素提取液在濾紙上進行點樣，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的層析液中層析分離，然后再置于蒸餾水中進行層析，過程及結(jié)果如圖所示，圖中1、2、3、4、5代表不同類型的色素。下列分析錯誤的是()A．色素1、2、3、4難溶于水，易溶于有機溶劑，色素5易溶于水B．色素1、2、3、4可能分布在葉綠體中，色素5可能存在液泡中C．色素1和2主要吸收藍紫光，色素3和4主要吸收藍紫光和紅光D．色素1在層析液中的溶解度最小，色素4在層析液中溶解度最大答案D解析根據(jù)層析液層析的結(jié)果可知，色素1距離起點最遠，說明色素1在層析液中的溶解度最大，而色素4距離起點最近，說明色素4在層析液中的溶解度最小，D錯誤。8．(2024·宿遷高三期中)葉綠體是細胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”。下列相關(guān)敘述正確的是()A．借助高倍顯微鏡可觀察菠菜葉表皮細胞中葉綠體的形態(tài)和分布B．光學(xué)顯微鏡下，所有植物細胞中的葉綠體都呈扁平的橢球形或球形C．葉綠體外膜、內(nèi)膜及類囊體薄膜的基本支架都是磷脂雙分子層D．葉綠體雙層膜以及大量基粒和類囊體的存在增大了其受光面積答案C解析菠菜葉表皮細胞中不含葉綠體，A錯誤；水綿的葉綠體呈螺旋帶狀，B錯誤；大量基粒和類囊體的存在增大了其受光面積，D錯誤。9．下列關(guān)于光合作用發(fā)現(xiàn)史的敘述，錯誤的是()A．恩格爾曼的實驗直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧B．魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究出光合作用中氧氣來自水和二氧化碳C．卡爾文通過實驗探明了暗反應(yīng)中從C5到C3再到C5的循環(huán)過程D．阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光照下葉綠體可合成ATP，而且該過程總與水的光解相伴隨答案B解析魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究出光合作用中氧氣來自水，B錯誤。10．某植物的2種黃葉突變體表型相似，測定各類植株葉片的光合色素含量(單位：μg·g－1)，結(jié)果如表。下列有關(guān)敘述正確的是()植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿卜素野生型12355194194.19突變體1512753701.59突變體2115203790.36A.兩種突變體的出現(xiàn)增加了物種多樣性B．突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強C．兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致D．葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導(dǎo)致突變體的葉片呈黃色答案D解析兩種突變體之間并無生殖隔離，仍屬同一物種，只是增加了遺傳多樣性，A錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，突變體2的葉綠素a和葉綠素b的含量比突變體1少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B錯誤；兩種突變體的光合色素含量差異，可能是同一基因向不同方向突變導(dǎo)致的，C錯誤。11．(2023·南京高三模擬)研究者利用密閉的裝置在適宜的光照、溫度和pH等條件下，進行了如表所示實驗(初始懸浮液中無CO2，草酸鐵是一種氧化劑)。下列相關(guān)敘述錯誤的是()實驗組別①②③④實驗材料小球藻懸浮液葉綠體懸浮液葉綠體懸浮液葉綠體懸浮液提供的物質(zhì)H2O、CO2H2O、CO2H2OH2O、草酸鐵是否產(chǎn)生O2是是否是A.③組不產(chǎn)生O2可能是因為其葉綠體中缺乏氧化劑B．④組與②組對照，說明葉綠體產(chǎn)生O2不一定需要CO2C．①組與②組對照，說明小球藻光合作用產(chǎn)生O2的場所是葉綠體D．②組與③組對照，說明葉綠體產(chǎn)生的O2來源CO2答案D解析比較③④組，③組不含氧化劑——草酸鐵，無O2產(chǎn)生，可推測③組不產(chǎn)生O2可能是因為其葉綠體中缺乏氧化劑，A正確；④組與②組對照，區(qū)別為提供物質(zhì)中有無CO2和草酸鐵，④組無CO2且產(chǎn)生O2，說明葉綠體產(chǎn)生O2不一定需要CO2，B正確；①組與②組對照，①組的實驗材料為小球藻懸浮液，②組的實驗材料為葉綠體懸浮液，兩組均進行光合作用，有O2產(chǎn)生，說明小球藻光合作用產(chǎn)生O2的場所是葉綠體，C正確。12．(2024·成都高三期末)將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有DCIP(藍色)、蔗糖和磷酸緩沖液(pH為7.3)的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除產(chǎn)生氧氣外，產(chǎn)生的另一種物質(zhì)使溶液中的DCIP被還原，顏色由藍色變成無色。下列敘述正確的是()A．加蔗糖的目的是為葉綠體提供光合作用所需的原料B．使DCIP由藍色變成無色的物質(zhì)是還原型輔酶ⅠC．加入DCIP有可能降低葉綠體內(nèi)C3的消耗速率D．光照下水的分解過程發(fā)生在葉綠體內(nèi)膜和類囊體薄膜上答案C解析蔗糖使外界溶液具有一定濃度，這能避免葉綠體吸水漲破，而磷酸緩沖液(pH為7.3)具有使葉綠體中的酶保持活性等作用，A錯誤；水在光照下被分解，除產(chǎn)生氧氣外，還能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，進而使DCIP由藍色變成無色，B錯誤；加入DCIP有利于NADPH的消耗，而NADPH參與C3的還原過程，所以加入DCIP有可能降低葉綠體內(nèi)C3的消耗速率，C正確；光照下水的分解過程發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，D錯誤。13．將紫月季葉片色素提取液點樣后，先后置于層析液和蒸餾水中進行雙向紙層析，過程及結(jié)果如圖所示。而用菠菜葉片進行同樣實驗，則觀察不到色素a。下列分析錯誤的是()A．點樣點不可觸及蒸餾水和層析液B．色素b、c、d、e難溶于蒸餾水C．色素a最可能存在于液泡中D．可用無水乙醇替代層析液答案D解析色素b、c、d、e均可被無水乙醇溶解，但溶解度不易區(qū)分，因此不能用無水乙醇替代層析液分離色素，D錯誤。14．通常情況下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉(zhuǎn)化可見光，用于光合作用。研究發(fā)現(xiàn)某些藍細菌在近紅外光環(huán)境下生長時，含有葉綠素a的光合系統(tǒng)會失效，而含有葉綠素f的光合系統(tǒng)會啟動。進一步研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素f能吸收、轉(zhuǎn)化近紅外光，用于光合作用。下列有關(guān)敘述正確的是()A．培養(yǎng)藍細菌研究光合作用時，需提供葡萄糖作為碳源B．葉綠素f主要分布在藍細菌葉綠體類囊體薄膜上C．葉綠素f能吸收、轉(zhuǎn)化近紅外光，體現(xiàn)了藍細菌對環(huán)境的適應(yīng)D．在正常光照條件下，藍細菌會同時吸收可見光和近紅外光進行光合作用答案C解析藍細菌屬于自養(yǎng)生物，能夠自己合成有機物，故培養(yǎng)藍細菌研究光合作用時，不需要提供葡萄糖作為碳源，A錯誤；藍細菌為原核生物，無葉綠體，B錯誤；在正常光照條件下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉(zhuǎn)化可見光，而不利用近紅外光，D錯誤。二、非選擇題15．(2023·全國甲，29)某同學(xué)將從菠菜葉中分離得到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后有糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉栴}：(1)葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細胞中的葉綠體與線粒體等其他細胞器分離，可以采用的方法是__________________。葉綠體中光合色素分布在____________上，其中類胡蘿卜素主要吸收________(填“藍紫光”“紅光”或“綠光”)。(2)將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是________________________________________________________________。(3)葉片進行光合作用時，葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請設(shè)計實驗證明葉綠體中有淀粉存在，簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果：____________________________________________________。答案(1)差速離心法類囊體薄膜藍紫光黑暗條件下不能進行光反應(yīng)，不能產(chǎn)生暗反應(yīng)所需要的ATP和NADPH(3)實驗思路：分離葉綠體，用碘液進行顯色反應(yīng)。預(yù)期結(jié)果：反應(yīng)結(jié)果顯藍色第16課時光合作用的原理課標要求說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。考情分析1.光合作用的原理2023·湖北·T82023·江蘇·T192022·重慶·T232021·廣東·T122021·湖南·T182021·河北·T192021·重慶·T62020·天津·T52.光合作用和細胞呼吸的關(guān)系2023·天津·T92022·天津·T162021·江蘇·T202021·山東·T16考點一光合作用的原理1．光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。2．光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2。3．光合作用的過程項目光反應(yīng)暗反應(yīng)過程模型實質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并放出O2同化CO2形成有機物與光的關(guān)系必須在光下進行有光、沒有光都能進行場所在葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上進行在葉綠體基質(zhì)中進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量轉(zhuǎn)化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能關(guān)系4.化能合成作用與光合作用的對比項目光合作用化能合成作用條件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等無機物產(chǎn)物糖類等有機物能量來源光能某些無機物氧化時釋放的能量生物種類綠色植物、藍細菌等硝化細菌、硫細菌等歸納總結(jié)環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：(2)“模型法”表示C3和C5等物質(zhì)含量變化判斷正誤(1)光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在ATP中(×)提示光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為儲存在ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能。(2)暗反應(yīng)中CO2可接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原(×)提示暗反應(yīng)中，CO2不能直接被NADPH還原，必須經(jīng)過CO2的固定形成C3，再在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。(3)暗反應(yīng)中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(×)提示在暗反應(yīng)階段中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)。光合作用涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應(yīng)步驟，對實現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳—氧平衡具有重要意義，請結(jié)合以下信息深度認知光合作用相關(guān)原理。1．如圖為類囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖，其中PSⅠ和PSⅡ分別是光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ，是葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體，能吸收利用光能進行電子的傳遞。其中PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì)，PQ在傳遞電子的同時能將H＋運輸?shù)筋惸殷w腔中，圖中實線為電子的傳遞過程，虛線為H＋的運輸過程，ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成，則：(1)少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素分子在光能激發(fā)下失去高能e－，失去e－的葉綠素分子，能夠從水分子中奪取e－，使水分解為氧和H＋；電子(e－)由水釋放出來后，經(jīng)過一系列的傳遞體形成電子流，最終傳遞給NADP＋(電子的最終受體)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能儲存在NADPH和ATP中。(2)據(jù)圖分析，使類囊體膜兩側(cè)H＋濃度差增加的過程有水的光解產(chǎn)生H＋；PQ運輸H＋；合成NADPH消耗H＋。(3)由圖可知，圖中ATP合成酶的作用有運輸H＋和催化ATP的合成。合成ATP依賴于類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差形成的電化學(xué)勢能。2．如圖1為番茄葉肉細胞進行光合作用的過程及磷酸丙糖的轉(zhuǎn)化和運輸情況。(1)其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)運器發(fā)揮作用時，并不會直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量，由此推測磷酸丙糖轉(zhuǎn)運器維持葉綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量不變的原因是Pi與磷酸丙糖通過磷酸丙糖轉(zhuǎn)運器嚴格按照1∶1反向交換進行轉(zhuǎn)運。(2)將離體的葉綠體置于磷酸濃度低的外界懸浮液中，葉綠體CO2的固定速率會減慢，請結(jié)合上述(1)中信息推測原因為外界磷酸濃度低的不利于磷酸丙糖的輸出，葉綠體中淀粉等光合產(chǎn)物積累，導(dǎo)致暗反應(yīng)過程受阻，從而影響CO2的固定。(3)蔗糖是大多數(shù)植物長距離運輸?shù)闹饕袡C物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運輸物質(zhì)的優(yōu)點是非還原糖較穩(wěn)定。(4)如圖2中T0～T1表示的是適宜條件下生長的番茄葉綠體(NADPH、ADP、C3或C5)中某兩種化合物的含量，T1～T3則表示改變其生長條件后兩種化合物的含量變化。若T1時刻降低了培養(yǎng)液中NaHCO3的濃度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是C5、NADPH。若T1時刻降低了光照強度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是ADP、C3。(5)科研人員利用“間隙光”來測定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替進行12小時，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中氧氣和二氧化碳的變化，實驗結(jié)果部分記錄如圖3所示。據(jù)實驗結(jié)果部分記錄圖分析，與連續(xù)光照6小時，再連續(xù)黑暗6小時相比，“間隙光”處理的光合作用效率大于(填“大于”“等于”或“小于”)連續(xù)光照下的光合作用效率，原因是“間隙光”處理時能充分利用光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP。圖3中曲線出現(xiàn)的原因是光合作用光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)的速率更快(填“更快”或“更慢”)。圖3中兩條曲線所圍成的面積S1等于(填“大于”“等于”或“小于”)S2。考向一光合作用的原理1．(2021·重慶，6)類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖如下。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是()A．水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B．NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPHC．產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D．電子(e－)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)答案A解析水光解產(chǎn)生O2的場所是葉綠體的類囊體薄膜的內(nèi)側(cè)，若被有氧呼吸利用，則O2在線粒體內(nèi)膜上被利用，O2從葉綠體類囊體薄膜開始，穿過葉綠體2層膜，然后進入同一細胞中的線粒體，再穿過線粒體的2層膜，所以至少要穿過5層膜，A錯誤；光反應(yīng)中NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPH，然后在暗反應(yīng)過程中被消耗，B正確；由圖可知，產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)以及核酸代謝、色素合成等其他消耗能量的反應(yīng)，C正確；電子(e－)在類囊體薄膜上的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，D正確。2．(2022·重慶，23)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會被類囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動產(chǎn)生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開展了后續(xù)實驗。(1)制備類囊體時，提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結(jié)構(gòu)完整，原因是___________________________；為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)保持______________(填“低溫”或“常溫”)。(2)在圖Ⅰ實驗基礎(chǔ)上進行圖Ⅱ?qū)嶒?，發(fā)現(xiàn)該實驗條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差，原因是_________________________。(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差的原因，對無緩沖液的類囊體懸液進行光、暗交替處理，結(jié)果如圖Ⅲ所示，懸液的pH在光照處理時升高，原因是___________________。類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差是通過光合電子傳遞和H＋轉(zhuǎn)運形成的，電子的最終來源物質(zhì)是________________。(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產(chǎn)目標多碳化合物。若要實現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn)，需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有________________________。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強度，產(chǎn)量也不再增加，若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有____________________________________________________________________________________________(答兩點)。答案(1)保持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂低溫(2)實驗Ⅱ是在光照條件下對類囊體進行培養(yǎng)，無法證明某種能量是來自光能還是來自膜內(nèi)外H＋濃度差(3)類囊體膜外H＋被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi)，造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加CO2濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度考點二光合作用與細胞呼吸的關(guān)系(1)物質(zhì)方面(2)能量方面判斷正誤(1)提取完整的線粒體和葉綠體懸浮液，可以獨立完成有氧呼吸和光合作用過程(×)提示線粒體是有氧呼吸的主要場所，其中有氧呼吸的第一階段是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的，因此提取完整的線粒體懸浮液，不可以獨立完成有氧呼吸，而提取葉綠體懸浮液可以獨立完成光合作用過程，但前提是保證葉綠體的活性。(2)用H218O澆灌植物，周圍空氣中的H2O、O2、CO2都能檢測到18O(√)提示用H218O澆灌植物，植物通過蒸騰作用使H218O出現(xiàn)在周圍空氣中，經(jīng)過光合作用光反應(yīng)階段，H218O中的18O進入氧氣中，經(jīng)過細胞呼吸，H218O進入CO2中。(3)植物細胞都能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)(×)提示只有能進行光合作用的植物細胞才能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)?？枷蚨夂献饔门c細胞呼吸的關(guān)系3．(2023·天津，9)如圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關(guān)于此圖說法錯誤的是()A．HCOeq\o\al(－,3)經(jīng)主動運輸進入細胞質(zhì)基質(zhì)B．HCOeq\o\al(－,3)通過通道蛋白進入葉綠體基質(zhì)C．光反應(yīng)生成的H＋促進了HCOeq\o\al(－,3)進入類囊體D．光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)答案B解析據(jù)圖可知，HCOeq\o\al(－,3)進入細胞質(zhì)基質(zhì)或葉綠體基質(zhì)需要線粒體產(chǎn)生的ATP供能，都屬于主動運輸，通道蛋白只參與協(xié)助擴散，A正確，B錯誤；據(jù)圖可知，光反應(yīng)中水光解產(chǎn)生的H＋促進HCOeq\o\al(－,3)進入類囊體，C正確；據(jù)圖可知，光反應(yīng)生成的物質(zhì)X(O2)促進線粒體的有氧呼吸，產(chǎn)生更多的ATP，有利于HCOeq\o\al(－,3)進入葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)生CO2，保證了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)，D正確。4．(2022·天津，16)利用藍細菌將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實現(xiàn)“雙碳”目標。(1)藍細菌是原核生物，細胞質(zhì)中同時含有ATP、NADPH、NADH(呼吸過程中產(chǎn)生的[H])和丙酮酸等中間代謝物。ATP來源于__________和__________等生理過程，為各項生命活動提供能量。(2)藍細菌可通過D－乳酸脫氫酶(Ldh)，利用NADH將丙酮酸還原為D－乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構(gòu)建了大量表達外源Ldh基因的工程藍細菌，以期提高D－乳酸產(chǎn)量，但結(jié)果并不理想。分析發(fā)現(xiàn)，是由于細胞質(zhì)中的NADH被大量用于_______________產(chǎn)生ATP，無法為Ldh提供充足的NADH。(3)藍細菌還存在一種只產(chǎn)生ATP不參與水光解的光合作用途徑。研究者構(gòu)建了該途徑被強化的工程菌K，以補充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D－乳酸。測定初始藍細菌、工程菌K中細胞質(zhì)ATP、NADH和NADPH含量，結(jié)果如表。注：數(shù)據(jù)單位為pmol/OD730。菌株ATPNADHNADPH初始藍細菌6263249工程菌K8296249由表可知，與初始藍細菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三階段________(填“被抑制”“被促進”或“不受影響”)，光反應(yīng)中的水光解__________(填“被抑制”“被促進”或“不受影響”)。(4)研究人員進一步把Ldh基因引入工程菌K中，構(gòu)建工程菌L。與初始藍細菌相比，工程菌L能積累更多D－乳酸，是因為其________(雙選)。A．光合作用產(chǎn)生了更多ATPB．光合作用產(chǎn)生了更多NADPHC．有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATPD．有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH答案(1)光合作用細胞呼吸(2)有氧呼吸(3)被抑制不受影響(4)AD1．＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是可作為暗反應(yīng)階段的還原劑；儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。2．(必修1P104)光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯?．(必修1P106)請根據(jù)光合作用的基本過程，填充下圖：4．請寫出光合作用的反應(yīng)式(產(chǎn)物為C6H12O6)：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))C6H12O6＋6O2＋6H2O。5．(2022·全國甲，29節(jié)選)正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课?，原因是自身呼吸消耗或建造植物體結(jié)構(gòu)(答出1點即可)。課時精練一、選擇題1．(2021·廣東，12)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco，下列敘述正確的是()A．Rubisco存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合答案D解析Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)場所在葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯誤；暗反應(yīng)在有光和無光條件下都可以進行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對光無要求，B錯誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯誤；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過程，D正確。2．(2023·湖北，8)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強或減弱對光能的捕獲(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(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強B．Mg2＋含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲減弱C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對光能的捕獲D．PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H＋、電子和O2答案C解析葉肉細胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強，A正確；Mg2＋是葉綠素的組成成分，其含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，導(dǎo)致對光能的捕獲減弱，B正確；弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強對光能的捕獲，C錯誤；PSⅡ光復(fù)合體能吸收光能，并分解水，水的光解產(chǎn)生H＋、電子和O2，D正確。3．(2020·天津，5)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機物乙醇酸。下列分析正確的是()A．產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B．該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C．類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D．與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素答案A解析綠色植物光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜，產(chǎn)物有O2、NADPH、ATP，暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等有機物，據(jù)此推斷該半人工光合作用反應(yīng)體系中產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A項正確；該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)不僅是CO2，還有水等，B項錯誤；類囊體產(chǎn)生的NADPH、ATP參與C3的還原，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2不參與暗反應(yīng)，C項錯誤；該反應(yīng)體系含有從菠菜中分離的類囊體，類囊體上含有光合作用色素，D項錯誤。4．(2024·揚州高三期中)如圖所示生理過程中，PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì)，CF0、CF1構(gòu)成ATP合成酶。下列說法錯誤的是()A．PSⅡ、PSⅠ內(nèi)含易溶于有機溶劑的色素B．PQ轉(zhuǎn)運H＋的過程需要消耗電子中的能量C．線粒體中存在類似于ATP合成酶的膜是線粒體內(nèi)膜D．小麥光合作用產(chǎn)生的O2被細胞呼吸利用至少需要經(jīng)過4層磷脂雙分子層答案D解析光反應(yīng)中水的光解產(chǎn)生的O2是發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜內(nèi)，O2擴散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過類囊體膜、葉綠體和線粒體各兩層膜，共5層膜，即5層磷脂雙分子層，D錯誤。5．(2024·鄭州高三質(zhì)檢)如圖表示光合作用和細胞呼吸之間的能量轉(zhuǎn)變過程，下列說法錯誤的是()A．只有含葉綠素的細胞才能進行過程①和③B．過程③④發(fā)生的場所分別為葉綠體基質(zhì)和線粒體基質(zhì)C．過程①中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能儲存在ATP和NADPH中D．有氧呼吸過程中產(chǎn)生的NADH主要來自第二階段答案B解析過程①表示光反應(yīng)中水的光解，過程③表示暗反應(yīng)，則①和③是光合作用過程，光反應(yīng)中需要色素吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能，其中葉綠素是轉(zhuǎn)化光能必不可少的色素，A正確；過程③表示暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過程④包括有氧呼吸的第一、第二階段，第一階段發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，B錯誤；過程①光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲存在ATP和NADPH中，二者可被暗反應(yīng)利用，C正確。6．(2024·武漢高三期中)如圖為真核細胞中兩種傳遞電子并產(chǎn)生ATP的生物膜結(jié)構(gòu)示意圖。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是()A．圖甲為葉綠體內(nèi)膜，圖乙為線粒體內(nèi)膜B．兩種膜產(chǎn)生ATP的能量直接來源均為H＋的跨膜運輸C．自養(yǎng)需氧型生物的細胞中都既有圖甲結(jié)構(gòu)又有圖乙結(jié)構(gòu)D．圖甲中NADPH為電子最終受體，圖乙中O2為電子最終受體答案B解析圖甲中利用光能分解水，為光合作用的光反應(yīng)階段，所以圖甲為葉綠體中的類囊體薄膜，存在于有葉綠體的生物體內(nèi)，圖乙中利用NADH生成水和ATP，應(yīng)為有氧呼吸第三階段，所以圖乙為線粒體內(nèi)膜，存在于含線粒體的生物中；自養(yǎng)需氧型生物，如硝化細菌為原核生物，不存在圖甲結(jié)構(gòu)和圖乙結(jié)構(gòu)，A、C錯誤；由圖可知，這兩種膜結(jié)構(gòu)上的ATP合成酶在合成ATP時，都需要利用膜兩側(cè)的H＋跨膜運輸，即H＋的梯度勢能轉(zhuǎn)移到ATP中，B正確；圖甲中的NADP＋接受電子變成NADPH，NADP＋為電子最終受體，圖乙中O2接受電子變成水，O2為電子最終受體，D錯誤。7．(2024·黃石高三期中)光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ都是由光合色素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體，其在光反應(yīng)中的機制如圖所示。下列說法錯誤的是()A．葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收紅光和藍紫光B．水的光解發(fā)生在類囊體薄膜，需要酶的參與C．植物缺鎂對光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ都有影響D．光能先轉(zhuǎn)變成電能再轉(zhuǎn)變成ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能答案A解析葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，A錯誤。8．“光斑”是陽光穿過樹冠枝葉投射到地面的光點，它會隨太陽運動和枝葉擺動而移動。如圖表示某一生長旺盛的植物在“光斑”照射前后O2釋放速率和CO2吸收速率的變化曲線。下列敘述不正確的是()A．“光斑”照射前，植物進行著較弱的光合作用B．“光斑”照射后，短時間內(nèi)C3含量增多C．圖示O2釋放速率的變化說明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)D．CO2吸收曲線ab段的變化說明暗反應(yīng)與光照有關(guān)答案B解析“光斑”照射開始，O2釋放速率急劇增大，CO2吸收速率增大相對較慢，短時間內(nèi)C3的還原強于CO2的固定，故短時間內(nèi)C3含量減少，B錯誤；“光斑”照射后，CO2吸收速率增加的同時，O2釋放速率下降，說明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)，C正確；ab段“光斑”移開，光照減弱，光反應(yīng)減弱，O2釋放速率下降的同時，CO2吸收速率也下降，說明暗反應(yīng)的進行與光照有關(guān)，D正確。9．(2024·武漢高三聯(lián)考)如圖為光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物磷酸丙糖的代謝途徑，其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素。已知：CO2充足時，TPT活性降低；磷酸丙糖與Pi通過TPT的運輸嚴格按1∶1的比例進行轉(zhuǎn)運。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是()A．葉肉細胞的光合產(chǎn)物主要是以淀粉形式運出細胞的B．暗反應(yīng)中磷酸丙糖的合成需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATPC．若磷酸丙糖的合成速率超過Pi轉(zhuǎn)運進葉綠體的速率，則利于蔗糖的合成D．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過增加CO2來提高作物中淀粉和蔗糖的含量答案B解析由題圖可知，葉肉細胞的光合產(chǎn)物主要是以蔗糖形式運出細胞的，A錯誤；若磷酸丙糖的合成速率超過Pi轉(zhuǎn)運進葉綠體的速率，則有利于淀粉的合成，C錯誤；由于CO2充足時，TPT活性降低，導(dǎo)致磷酸丙糖運出葉綠體合成蔗糖的過程受到影響，所以增加CO2，能提高作物中淀粉的含量，但蔗糖的含量會下降，D錯誤。二、非選擇題10．(2024·宜昌高三聯(lián)考)光合作用過程十分復(fù)雜，包括一系列化學(xué)反應(yīng)。以下是科學(xué)家探索光合作用原理的部分實驗?；卮鹣铝袉栴}：(1)20世紀初英國的布萊克曼把化學(xué)動力學(xué)方法引入到對光合作用的研究中：①光照強度保持恒定，持續(xù)增加CO2濃度，發(fā)現(xiàn)光合速率先增大，達到一定程度后保持不變，此時增大光照強度，光合速率會隨之增大，這說明__________________________。菠菜植株中能固定CO2的物質(zhì)是__________。②CO2濃度保持恒定，持續(xù)增大光照強度，發(fā)現(xiàn)光合速率先增大，達到一定程度后不再增加，此時增大CO2濃度，光合速率會隨之增大，這說明______________________。綠色植物吸收和轉(zhuǎn)化光能的具體場所是________________。(2)大約20年后，德國的瓦伯格等用藻類進行閃光實驗。在光能量相同的前提下設(shè)置兩組實驗，第1組連續(xù)照光，第2組用閃光照射，中間間隔一定暗期；發(fā)現(xiàn)第2組光合效率是第1組的200%～400%。該實驗闡明了光合作用中存在兩個反應(yīng)，請從光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程對實驗現(xiàn)象進行解釋：__________________________________________________。(3)后來科學(xué)家為驗證瓦伯格的發(fā)現(xiàn)，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濃度等相同且適宜并穩(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，請補充完整實驗設(shè)計步驟：A組：____________________，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%；B組：__________________________________，每次光照和黑暗的時間各為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；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%；D組(對照組)：____________________，光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。答案(1)①光照強度是光合作用的限制因子C5(五碳化合物)②CO2濃度是光合作用的限制因子(葉綠體的)類囊體薄膜(2)在光能量相同的前提下，閃光照射時使光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時被利用與再生，提高了暗反應(yīng)中C3的還原，進而提高了藻類的光合作用效率(3)先光照后黑暗處理先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理光照時間為135s11．(2021·湖南，18)圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過程的簡化示意圖。回答下列問題：(1)圖b表示圖a中的________結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為________和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中電子傳遞速率會________(填“加快”或“減慢”)。(2)為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進行實驗，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對放氧量表示光反應(yīng)速率，實驗結(jié)果如表所示。葉綠體類型相對值實驗項目葉綠體A：雙層膜結(jié)構(gòu)完整葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆?；蚱螌嶒炓唬阂訤ecy為電子受體時的放氧量100167.0425.1281.3實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧量100106.7471.1109.6注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。據(jù)此分析：①葉綠體A和葉綠體B的實驗結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對以__________(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用，得出該結(jié)論的推理過程是___________________________________________________________________________。②該實驗中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于____________________________________________________________________，從而提高光反應(yīng)速率。③以DCIP為電子