2025版高考生物二輪復(fù)習(xí)課件 第一部分 專題二 爭分點(diǎn)突破1 光合作用的原理

光合作用的原理爭分點(diǎn)突破

1一

核心提煉1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)2.光合作用的原理Ⅰ.光反應(yīng)(1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能，其吸收的光能有兩個方面的用途：一是將水分解產(chǎn)生氧和H＋，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H＋與氧化型輔酶Ⅱ(NADP＋)結(jié)合，形成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)；二是在有關(guān)酶的作用下，提供能量促使ATP的合成。(2)物質(zhì)變化①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－小結(jié)電子的最初供體是水，最終受體是NADP＋，電子傳遞的最終產(chǎn)物是NADPH。(3)能量變化在PSⅡ中，日光激發(fā)葉綠素中的電子由低能狀態(tài)轉(zhuǎn)化為高能狀態(tài)，隨后能量轉(zhuǎn)移到ATP中。高能電子再轉(zhuǎn)化為低能電子，進(jìn)入PSⅠ，PSⅠ中的能量變化為光能→電能→NADPH中的化學(xué)能。拓展(1)質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度的建立①PSⅡ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行水的光解產(chǎn)生H＋；②質(zhì)子泵將一些H＋逆濃度梯度從基質(zhì)泵入類囊體腔；③另一些H＋在基質(zhì)中和NADP＋形成NADPH。(2)合成ATP類囊體膜的磷脂雙分子層對質(zhì)子高度不通透，因此類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用質(zhì)子順濃度梯度流出釋放的能量來合成ATP。Ⅱ.暗反應(yīng)(1)物質(zhì)變化(2)光合產(chǎn)物的主要形式光合作用旺盛時，很多植物合成的糖類通常會以淀粉的形式臨時儲存在葉綠體中，假如以大量可溶性糖的形式存在，則可能導(dǎo)致葉綠體吸水漲破。蔗糖是大多數(shù)植物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕袡C(jī)物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是非還原糖性質(zhì)較穩(wěn)定。3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系(1)NADPH的作用：作為活潑的還原劑，同時也儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。(2)ATP和還原型輔酶在葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體間的轉(zhuǎn)移方向①ATP和還原型輔酶Ⅱ在葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)間的轉(zhuǎn)移方向：葉綠體產(chǎn)生的ATP基本不轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，NADPH能轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的ATP和NADPH都能轉(zhuǎn)移至葉綠體中。②ATP和還原型輔酶Ⅰ在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體間的轉(zhuǎn)移方向：線粒體產(chǎn)生的ATP和NADH都可以轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的ATP不轉(zhuǎn)移至線粒體中，NADH能轉(zhuǎn)移至線粒體中。判斷下列有關(guān)光合作用的敘述(1)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(kuò)散得越慢(

)提示：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(kuò)散得越快?！?2)用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰(

)√(3)植物工廠常采用無土栽培技術(shù)，應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同(

)提示：為保證植物的根能夠正常吸收水分，應(yīng)控制培養(yǎng)液的濃度小于植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度。×(4)類囊體產(chǎn)生的ATP和O2，參與CO2的固定與還原(

)提示：類囊體產(chǎn)生的ATP參與C3的還原，產(chǎn)生的O2用于細(xì)胞呼吸或釋放到周圍環(huán)境中?！?5)在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降(

)√二

真題演練1.(2024·河北，19節(jié)選)高原地區(qū)藍(lán)光和紫外光較強(qiáng)，常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對藏川楊幼苗生長的影響，研究者檢測了白膜、藍(lán)膜和綠膜對不同光的透過率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，結(jié)果如圖所示。(1)如圖所示，三種顏色的膜對紫外光、藍(lán)光和綠光的透過率有明顯差異，其中_____光可被位于葉綠體____________上的光合色素高效吸收后用于光反應(yīng)，進(jìn)而使暗反應(yīng)階段的C3還原轉(zhuǎn)化為______和________。與白膜覆蓋相比，藍(lán)膜和綠膜透過的_________較少，可更好地減弱幼苗受到的輻射。藍(lán)類囊體薄膜C5糖類紫外光(2)光合色素溶液的濃度與其光吸收值成正比，選擇適當(dāng)波長的光可對色素含量進(jìn)行測定。提取光合色素時，可利用__________作為溶劑。測定葉綠素含量時，應(yīng)選擇紅光而不能選擇藍(lán)紫光，原因是__________________________________________________________________________________________。無水乙醇

葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，選擇紅光可排除類胡蘿卜素的干擾2.(2020·山東，21節(jié)選)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。回答下列問題：(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是_____________，模塊3中的甲可與CO2結(jié)合，甲為________________。模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時間內(nèi)乙的含量將________(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時間較長，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變，原因是________________________________________。減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量______(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________________________________________________________。高于系統(tǒng)沒有細(xì)胞呼吸消耗糖類(或植物細(xì)胞呼吸消耗糖類)人工光合作用3.(2022·重慶，23節(jié)選)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(shí)驗(yàn)?；卮鹣铝袉栴}：(1)在圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實(shí)驗(yàn)不能充分證明“某種能量形式”是類囊體薄膜內(nèi)外的H＋濃度差，原因是_________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照條件下對類囊體進(jìn)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(2)為探究自然條件下類囊體薄膜內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差的原因，對無緩沖液的類囊體懸液進(jìn)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______________________________________________________。類囊體薄膜外H＋被轉(zhuǎn)移到類囊體薄膜內(nèi)，造成溶液pH升高4.(2021·湖南，18節(jié)選)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目葉綠體類型及放氧量相對值葉綠體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?shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時的放氧量100167.0425.1281.3實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。FecyFecy具有親水性，對葉綠體雙層膜的通透性較差，當(dāng)葉綠體雙層膜局部受損時，即葉綠體B相對于葉綠體A，相對放氧量明顯提高；而以親脂性的DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，相對放氧量無明顯變化(2)該實(shí)驗(yàn)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。電子受體接近類囊體薄膜，提高電子傳遞效率(3)以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖示對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。ATP的合成依賴于氫離子順濃度梯度通過類囊體薄膜上的ATP合成酶，葉綠體A、B、C、D類囊體薄膜的受損程度依次增大，越不利于氫離子濃度梯度的建立，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低5.(2021·江蘇，20節(jié)選)線粒體對維持旺盛的光合作用至關(guān)重要。如圖表示葉肉細(xì)胞中部分代謝途徑，虛線框內(nèi)表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請據(jù)圖回答下列問題：(1)光合作用時，CO2與C5結(jié)合產(chǎn)生三碳酸，繼而還原成三碳糖(C3)，為維持光合作用持續(xù)進(jìn)行，部分新合成的C3必須用于再生______；運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的C3可合成蔗糖，運(yùn)出細(xì)胞。每運(yùn)出一分子蔗糖相當(dāng)于固定了_____個CO2分子。C512(2)光照過強(qiáng)時，細(xì)胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細(xì)胞損傷。草酰乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產(chǎn)生的__________中的還原能輸出葉綠體，并經(jīng)線粒體轉(zhuǎn)化為_____中的化學(xué)能。NADPHATP6.(2023·河北，19節(jié)選)擬南芥發(fā)育早期的葉肉細(xì)胞中，未成熟葉綠體發(fā)育所需ATP須借助其膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入。發(fā)育到一定階段，葉肉細(xì)胞H基因表達(dá)量下降，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)ATP向成熟葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)受阻?；卮鹣铝袉栴}：(1)未成熟葉綠體發(fā)育所需ATP主要在____________________合成，經(jīng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入葉綠體。線粒體(或線粒體內(nèi)膜)度明顯_______。據(jù)此推測，H基因的過量表達(dá)造成細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)ATP被________(填“葉綠體”或“線粒體”)大量消耗，細(xì)胞有氧呼吸強(qiáng)度______。(2)研究者通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)在葉綠體成熟的葉肉細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)H基因過量表達(dá)，對轉(zhuǎn)H基因和非轉(zhuǎn)基因葉肉細(xì)胞進(jìn)行黑暗處理，之后檢測二者細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中ATP相對濃度，結(jié)果如圖。相對于非轉(zhuǎn)基因細(xì)胞，轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)ATP濃降低葉綠體升高(3)綜合上述分析，葉肉細(xì)胞通過下調(diào)_______________________阻止細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)ATP進(jìn)入成熟的葉綠體，從而防止線粒體_______________________________，以保證光合產(chǎn)物可轉(zhuǎn)運(yùn)到其他細(xì)胞供能。H基因表達(dá)(或H蛋白數(shù)量)過多消耗光合產(chǎn)物(或有氧呼吸增強(qiáng))三

模擬預(yù)測1.光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)是完成光反應(yīng)必需的，光反應(yīng)過程中光合電子傳遞包括線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞(如圖)。請分析回答下列問題：(1)類囊體膜上光合色素與________形成的復(fù)合體可吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。在光照條件下，PSⅡ吸收光能產(chǎn)生高能電子，PSⅡ中部分葉綠素a失去電子轉(zhuǎn)化為_________(填“強(qiáng)還原劑”或“強(qiáng)氧化劑”)再從______中奪取電子引起O2釋放。蛋白質(zhì)強(qiáng)氧化劑H2O(2)在______________(填“線性電子傳遞”或“環(huán)式電子傳遞”)中，電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終與_____________結(jié)合生成NADPH，同時產(chǎn)生ATP共同參與__________過程。線性電子傳遞H＋、NADP＋C3的還原(1)卡爾文用14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，5秒后在五碳化合物和六碳化合物中檢測到放射性，當(dāng)縮短時間至幾分之一秒時，三碳化合物中檢測到放射性，由此可知14C的轉(zhuǎn)移路徑是__________________________________________，30秒后許多有機(jī)化合物中均檢測到放射性?？梢?，在該實(shí)驗(yàn)中卡爾文是通過控制_________來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的，卡爾文循環(huán)包括_______________________兩個過程。2.根據(jù)植物光合作用中卡爾文循環(huán)示意圖回答下列問題：CO2→C3→(CH2O)或CO2→C3→(CH2O)＋C5反應(yīng)時間CO2的固定和C3的還原(2)當(dāng)葉綠體中核酮糖-1,5-二磷酸含量低時，可通過_______________________________________方式增加其含量。丙糖磷酸不輸出循環(huán)，從而增強(qiáng)圖中③過程3.(2024·湘潭高三二模)番茄受低溫傷害后葉肉細(xì)胞葉綠體受損嚴(yán)重，淀粉大量積累。Y基因過表達(dá)株系比野生型明顯耐低溫。如圖為番茄葉肉細(xì)胞內(nèi)光合作用過程中有機(jī)物合成及轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)據(jù)圖分析，低溫影響R酶的活性進(jìn)一步降低了光反應(yīng)對光能的利用，其原因是________________________________________________________________。低溫下，葉綠體中丙糖磷酸增加，生成淀粉過多抑制光合作用，推測低溫對磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的抑制作用______(填“大于”或“小于”)對R酶的抑制。R酶活性降低，暗反應(yīng)速率降低，為光反應(yīng)提供的ADP、NADP＋、Pi減少大于基因過表達(dá)株系抗低溫的機(jī)理是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)Y蛋白可進(jìn)入細(xì)胞核作用于基因S、I、L的啟動子。低溫下Y基因過表達(dá)株系葉綠體內(nèi)淀粉積累減少，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更強(qiáng)的低溫抗性。據(jù)此推測，Y

促進(jìn)S基因轉(zhuǎn)錄，使R酶增多，從而促進(jìn)丙糖磷酸的合成；抑制I基因轉(zhuǎn)錄，減少淀粉合酶，從而減少淀粉合成對丙糖磷酸的消耗；促進(jìn)L基因轉(zhuǎn)錄，增加α-淀粉酶的量，促進(jìn)葡萄糖的生成4.(2024·濟(jì)南高三模擬)圖為杜鵑花葉肉細(xì)胞葉綠體部分結(jié)構(gòu)及相關(guān)反應(yīng)示意圖，光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)是葉綠體進(jìn)行光吸收的功能單位。PSⅡ吸收光能的分配有三個去路：①PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)所利用的能量；②PSⅡ調(diào)節(jié)性熱耗散等形式的能量耗散；③非調(diào)節(jié)性的能量耗散。研究發(fā)現(xiàn)，③部分的分配占比過大將對PSⅡ的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。(1)杜鵑根尖伸長區(qū)細(xì)胞中能合成ATP的場所是___________________；在類囊體薄膜上光能被轉(zhuǎn)化為電能，后被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在______________中；生產(chǎn)者除了利用光能還可以利用化學(xué)能，如硝化細(xì)菌能將土壤中的氨(NH3)氧化成______________，進(jìn)而氧化成____________，釋放出的化學(xué)能可以被硝化細(xì)菌用來將CO2、H2O合成糖類。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體ATP、NADPHHNO2(亞硝酸)HNO3(硝酸)根尖伸長區(qū)細(xì)胞沒有葉綠體，合成ATP的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。據(jù)圖可知，圖示過程屬于光反應(yīng)過程，發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，光反應(yīng)先將光能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在ATP、NADPH中，用于暗反應(yīng)中的C3還原過程。硝化細(xì)菌為自養(yǎng)型生物，可以將氨氧化成亞硝酸，進(jìn)而氧化成硝酸，并利用無機(jī)物氧化所釋放的能量制造有機(jī)物。(2)據(jù)圖可知，NADPH合成過程中所需電子的最初供體是____，推動ATP合成所需能量的直接來源是_________________。H2O膜兩側(cè)的H＋濃度差由圖分析可知，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，一方面將水分解為O2和H＋，同時產(chǎn)生的電子經(jīng)傳遞可用于NADP＋和H＋結(jié)合形成NADPH，故NADPH合成過程中所需電子的最初供體是水。另一方面，在ATP合成酶的作用下，H＋濃度梯度提供分子勢能，促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP，故ATP合成所需能量的直接來源是膜兩側(cè)的H＋濃度差。(3)為探索某種杜鵑花葉片對光環(huán)境變化的適應(yīng)及響應(yīng)機(jī)制，研究人員將其長期遮陰培養(yǎng)后，置于全光照下繼續(xù)培養(yǎng)一段時間并進(jìn)行相關(guān)檢測，結(jié)果如表所示。條件遮陰全光照PSⅡ光能轉(zhuǎn)化效率/100%79.349.4光合電子傳遞效率/(μmol·m－2·s－1)64.937.8請結(jié)合表中數(shù)據(jù)，從光能分配角度分析，該品種杜鵑花對全光照的適應(yīng)能力較弱的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。

全光照下，PSⅡ吸收的光能分配到非調(diào)節(jié)性的能量耗散的占比過大，對PSⅡ結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致PSⅡ光能轉(zhuǎn)化效率和光合電子傳遞效率降低由題干可知，非調(diào)節(jié)性的能量耗散的分配占比過大將對PSⅡ的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。結(jié)合表中數(shù)據(jù)推測，全光照下，該品種杜鵑花PSⅡ吸收的光能分配到非調(diào)節(jié)性的能量耗散的占比過大，對PSⅡ結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致PSⅡ光能轉(zhuǎn)化效率和光合電子傳遞效率降低，使該品種杜鵑花對全光照的適應(yīng)能力較弱。條件遮陰全光照PSⅡ光能轉(zhuǎn)化效率/100%79.349.4光合電子傳遞效率/(μmol·m－2·s－1)64.937.85.研究表明：相對于動物，植物的細(xì)胞呼吸還包括另一條由交替氧化酶(AOX)主導(dǎo)的途徑，該呼吸途徑可幫助其抵抗強(qiáng)光等逆境，具體過程如圖所示，其中iATP為細(xì)胞內(nèi)ATP，eATP為細(xì)胞外ATP。原能轉(zhuǎn)移出葉綠體，并最終通過AOX呼吸途徑將其中大部分能量以______的形式散失，從而有效緩解強(qiáng)光對植物細(xì)胞內(nèi)光系統(tǒng)的損傷。同時，eATP可通過DORN1緩解因交替呼吸抑制引起的光系統(tǒng)反應(yīng)效率下降，進(jìn)一步避免光抑制現(xiàn)象產(chǎn)生，因此強(qiáng)光照射下植物可避免光抑制，該調(diào)節(jié)過程為__________(填“正反饋”或“負(fù)反饋”)。(1)強(qiáng)光下，光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH量大于暗反應(yīng)消耗的NADPH量，使葉綠體內(nèi)NADP＋含量_____________。植物細(xì)胞通過“蘋果酸—草酰乙酸穿梭”途徑，將過多的NADPH中還減少(下降)熱能負(fù)反饋斷，eATP最可能是作為一種信號分子調(diào)節(jié)植物的光合作用，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)目前尚未發(fā)現(xiàn)在植物細(xì)胞的表面或細(xì)胞膜上存在ATP合成酶，eATP可來源于__________________________________________________________(填場所)產(chǎn)生的iATP，據(jù)圖判細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(或細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜、線粒體基質(zhì))eATP與細(xì)胞膜上的DORN1結(jié)合后能激發(fā)細(xì)胞內(nèi)與光合作用相關(guān)的信號傳導(dǎo)(或eATP與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合后能激發(fā)與光合作用相關(guān)的信號傳導(dǎo))6.(2024·泰安高三模擬)某科研團(tuán)隊構(gòu)建了一套由硅納米線和細(xì)菌組成的人工光合系統(tǒng)，可生產(chǎn)出O2和乙酸鹽。硅納米線陣列可以吸收太陽光，并利用光生成電子傳遞給負(fù)載在硅納米線上的細(xì)菌，作為細(xì)菌固定、還原CO2的能量來源。該系統(tǒng)的光能轉(zhuǎn)化效率超過了大部分高等綠色植物的自然光合作用效率，極大地助推了地球溫室效應(yīng)問題的解決?；卮鹣铝袉栴}：(1)有些光合細(xì)菌光反應(yīng)的底物是H2O，而有的卻是H2S，該人工光合系統(tǒng)中的細(xì)菌光反應(yīng)的底物應(yīng)該是H2O，作出此判斷的理由是__________________________________________________________________________________________________。若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述結(jié)論，可以采用____________法進(jìn)一步研究。(2)該人工光合系統(tǒng)的光合作用效率高于大部分高等綠色植物的，從對光能的利用角度分析，其原因是___________________________________________________________________________。光反應(yīng)中，水光解可以生成O2，而該人工光合系統(tǒng)生成了O2，因此推測該人工光合系統(tǒng)的光合底物之一是H2O同位素示蹤

綠色植物的光合作用對吸收的光具有選擇性，人工光合系統(tǒng)能利用各種波長的光四

專題強(qiáng)化練12345678910111213答案對一對題號12345678910答案DACCDCCABDACABC題號

11答案①光反應(yīng)NADPH

②減少CO2供應(yīng)，暗反應(yīng)減緩，為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋的量降低(2)①將水分解為O2和NADPH促成ADP和Pi合成ATP

②海水環(huán)境中的CO2、細(xì)胞呼吸釋放的CO2

(3)紅光和藍(lán)紫把載有死水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有氧氣的黑暗環(huán)境中，之后用透過三棱鏡的光照射臨時裝片，一段時間后觀察裝片中好氧細(xì)菌的分布情況好氧細(xì)菌均勻地分布在死水綿周圍12345678910111213對一對題號

12答案(1)ATP催化ATP合成，運(yùn)輸H＋

(2)NADPH葉綠體基質(zhì)(3)有利于抑制ATP合成酶的活性導(dǎo)致ATP的合成受阻，會引起類囊體腔內(nèi)的H＋濃度升高，進(jìn)而激活PSBS

(4)長勢相同H218O和CO2

H2O和C18O2題號13答案(1)類囊體薄膜NADPH熱能(2)線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)eATP需要與(細(xì)胞膜上)的DORN1受體結(jié)合后才能激發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(3)①降低緩解不明顯②交替呼吸(途徑)抑制答案1.(2024·貴州，3)為探究不同光照強(qiáng)度對葉色的影響，取紫鴨跖草在不同光照強(qiáng)度下，其他條件相同且適宜，分組栽培，一段時間后獲取各組光合色素提取液，用分光光度法(一束單色光通過溶液時，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比)分別測定每組各種光合色素含量。下列敘述錯誤的是A.葉片研磨時加入碳酸鈣可防止破壞色素B.分離提取液中的光合色素可采用紙層析法C.光合色素相對含量不同可使葉色出現(xiàn)差異D.測定葉綠素的含量時可使用藍(lán)紫光波段√12345678910111213答案研磨葉片時，加入二氧化硅有助于研磨充分，加入碳酸鈣可以防止色素被破壞，A正確；由于不同色素在層析液中的溶解度不同，因此在濾紙上的擴(kuò)散速度不同，從而達(dá)到分離的效果，即紙層析法，B正確；葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收藍(lán)紫光，所以不能用藍(lán)紫光波段測定葉綠素含量，D錯誤。12345678910111213答案2.(2021·重慶，6)圖示為類囊體薄膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。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)12345678910111213答案√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(O2在線粒體內(nèi)膜上被利用)，O2從葉綠體類囊體薄膜開始，再穿過葉綠體2層膜，然后進(jìn)入同一細(xì)胞中的線粒體，穿過線粒體的2層膜，至少要穿過5層膜，A錯誤。12345678910111213答案3.(2023·湖北，8)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體薄膜上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(qiáng)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(xì)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(qiáng)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√12345678910111213答案弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強(qiáng)對光能的捕獲，C錯誤。12345678910111213答案4.淀粉和蔗糖是葉肉細(xì)胞光合作用的兩種主要終產(chǎn)物，Pi在二者分配過程中起到了重要調(diào)節(jié)作用，其過程如圖所示。下列敘述正確的是A.磷是生物膜的重要組分，中心體和

核糖體不含磷B.CO2形成磷酸丙糖的過程中，NADPH

不供能，只作為還原劑C.若光照驟減，短時間內(nèi)核酮糖-1,5-二

磷酸的含量減少D.若抑制磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的功能，卡爾文循環(huán)會馬上停止√12345678910111213答案磷脂構(gòu)成生物膜的基本支架，中心體由蛋白質(zhì)組成，不含磷元素，核糖體由蛋白質(zhì)和RNA組成，含磷元素，A錯誤；CO2形成磷酸丙糖的過程中，需要NADPH作還原劑和提供光反應(yīng)吸收的太陽能，B錯誤；若抑制磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的功能，會導(dǎo)致葉綠體內(nèi)Pi下降，進(jìn)而影響卡爾文循環(huán)，但卡爾文循環(huán)不會馬上停止，D錯誤。12345678910111213答案5.(2024·邵陽高三二模)科研人員向離體葉綠體懸浮液中加入適量NaHCO3溶液和必要物質(zhì)，在適宜條件下進(jìn)行周期性的光暗交替實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖。下列敘述錯誤的是A.光照開始后短時間內(nèi)，葉綠體內(nèi)

C3的含量會下降B.陰影部分的面積可用來表示一個

光周期的光照時間內(nèi)NADPH和

ATP的積累量C.光照開始后兩曲線逐漸重合時，光反應(yīng)速率等于暗反應(yīng)速率D.光照總時間及實(shí)驗(yàn)時間相同的條件下，光暗交替和連續(xù)光照制造的有機(jī)物相等12345678910111213答案√光反應(yīng)產(chǎn)生ATP與NADPH，可使C3的還原快速進(jìn)行，光照開始后短時間內(nèi)，CO2吸收速率很低，C3的合成較慢，因此葉綠體內(nèi)C3的含量會下降，A正確；由于O2的釋放速率代表光反應(yīng)，能產(chǎn)生NADPH和ATP，暗反應(yīng)固定CO2，消耗NADPH和ATP，所以陰影部分應(yīng)該表示光反應(yīng)產(chǎn)生量與暗反應(yīng)消耗量的差值，即一個光周期的光照時間內(nèi)NADPH和ATP的積累量，B正確；12345678910111213答案由于該實(shí)驗(yàn)中只存在離體的葉綠體，所以測出O2的釋放速率為真正光合作用的速率，由于O2的釋放速率代表光反應(yīng)，能產(chǎn)生ATP與NADPH，暗反應(yīng)固定CO2產(chǎn)生C3，C3的還原消耗ATP與NADPH，光照開始后兩曲線逐漸重合時，光反應(yīng)速率等于暗反應(yīng)速率，C正確；光暗交替時暗反應(yīng)能更充分地利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP，故光照總時間及實(shí)驗(yàn)時間相同的條件下，光暗交替制造的有機(jī)物大于連續(xù)光照制造的有機(jī)物，D錯誤。12345678910111213答案6.某植物葉片有全綠和綠色帶白斑兩種，研究人員利用不同的葉片開展了甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)。三組均給予適宜的光照，其中丙組用14CO2培養(yǎng)葉片(過程中不斷充入14CO2，使瓶中14CO2濃度保持不變且與外界CO2濃度相等)，培養(yǎng)過程測定葉肉細(xì)胞中放射性三碳化合物濃度的變化情況，結(jié)果如圖。下列說法錯誤的是A.培養(yǎng)一段時間后，用碘液處理甲、

乙兩組葉片，藍(lán)色最深的部位為④B.不考慮溫度的變化，培養(yǎng)過程中，

乙瓶的氣體總體積可能一直保持不變C.丙實(shí)驗(yàn)的OA段，葉肉細(xì)胞中五碳化合

物的濃度在不斷地下降D.丙實(shí)驗(yàn)的AB段，葉肉細(xì)胞中放射性三碳化合物的生成和消耗達(dá)到平衡√12345678910111213答案甲瓶中無CO2，葉片白色部分無葉綠體，所以培養(yǎng)一段時間淀粉產(chǎn)生最多的部分應(yīng)為④，A正確；不考慮溫度的變化，若乙瓶中葉片的光合速率等于呼吸速率，則葉片整體上表現(xiàn)為與外界環(huán)境無氣體交換，培養(yǎng)過程中，乙瓶的氣體總體積可保持不變，B正確；12345678910111213答案將葉片從12CO2的環(huán)境中移入含有相同濃度14CO2的丙瓶中，CO2濃度不變，暗反應(yīng)速率不變，所以五碳化合物的濃度不變，C錯誤；暗反應(yīng)過程中，C3的消耗和生成在不斷進(jìn)行，AB段14C3不變，即消耗量等于生成量，D正確。12345678910111213答案7.(2024·臨沂高三模擬)科學(xué)家利用細(xì)菌視紫紅質(zhì)和ATP合成酶等構(gòu)建了一種簡單的人工光合細(xì)胞，可以產(chǎn)生ATP，為細(xì)胞代謝提供能量，模式圖如圖。下列關(guān)于該人工光合細(xì)胞的敘述，錯誤的是A.細(xì)菌視紫紅質(zhì)類似于光合色素，能夠?qū)崿F(xiàn)

能量轉(zhuǎn)換B.H＋利用光能以主動運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入人工光

合細(xì)胞器C.人工光合細(xì)胞器膜上產(chǎn)生的ATP只能用于蛋

白質(zhì)的合成D.人工光合細(xì)胞器與植物細(xì)胞的葉綠體功能不完全相同√12345678910111213答案12345678910111213答案細(xì)菌視紫紅質(zhì)能吸收光能，類似于光合色素，能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，A正確；據(jù)圖可知，H＋從膜外運(yùn)送到膜內(nèi)，是從低濃度向高濃度運(yùn)輸，且在此過程中需要光提供能量，故H＋利用光能以主動運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入人工光合細(xì)胞器，B正確；12345678910111213答案分析題意可知，科學(xué)家利用細(xì)菌視紫紅質(zhì)和ATP合成酶等構(gòu)建了一種簡單的人工光合細(xì)胞，人工光合細(xì)胞器膜類似于類囊體薄膜，人工光合細(xì)胞器膜上產(chǎn)生的ATP能用于暗反應(yīng)，C錯誤；分析題圖可知，人工光合細(xì)胞器與植物細(xì)胞的葉綠體結(jié)構(gòu)不同，功能也不完全相同，D正確。8.(不定項(xiàng))(2024·青島高三一模)如圖是光合作用過程示意圖(字母代表物質(zhì))，PSBS是一種類囊體膜蛋白，能感應(yīng)類囊體腔內(nèi)H＋的濃度而被激活，激活的PSBS抑制電子在類囊體膜上的傳遞，最終將過量的光能轉(zhuǎn)換成熱能釋放，防止強(qiáng)光對植物細(xì)胞造成損傷。下列說法正確的是A.H＋經(jīng)過Z蛋白外流的同時，利用B物

質(zhì)來合成C物質(zhì)B.葉綠素分子中被光激發(fā)的e－，經(jīng)傳

遞到達(dá)D結(jié)合H＋后生成EC.物質(zhì)F濃度降低至原濃度一半時，

短時間內(nèi)C5的含量將降低D.降低Z蛋白的活性和阻斷卡爾文循環(huán)中F的供應(yīng)都將有利于PSBS發(fā)揮功能√12345678910111213答案√√12345678910111213答案由圖可知，C、E可用于C3的還原，故E是NADPH，B是ADP和Pi，C是ATP。H＋順濃度梯度經(jīng)過Z蛋白外流的同時，利用化學(xué)勢能將ADP和Pi轉(zhuǎn)化為ATP，即B物質(zhì)被用來合成C物質(zhì)，A正確；葉綠素分子中被光激發(fā)的電子，經(jīng)傳遞到達(dá)D(NADP＋)同時結(jié)合H＋生成E，即NADPH，B正確；12345678910111213答案物質(zhì)F是CO2，濃度降低至原濃度一半時，短時間內(nèi)CO2的固定速率降低，但C3的還原速率不變，故C5的含量將升高，C錯誤；由題意可知，降低Z蛋白的活性會減少H＋向外運(yùn)輸，阻斷卡爾文循環(huán)中F的供應(yīng)會導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，進(jìn)而抑制光反應(yīng)ATP和NADPH的合成，由于Z蛋白的活性與ATP合成有關(guān)，因此ATP合成減少也會導(dǎo)致H＋外運(yùn)減少，因此都將有利于PSBS發(fā)揮功能，防止強(qiáng)光對植物細(xì)胞造成損傷，D正確。9.(不定項(xiàng))(2024·德州高三三模)植物葉肉細(xì)胞能進(jìn)行光合作用亦能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，兩代謝過程中存在多種相似物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，如水的分解與合成、二氧化碳的產(chǎn)生與消耗等。某葉片有機(jī)物量為M，先黑暗處理兩小時，葉片重量的變化量為2；再光照兩小時，葉片重量變?yōu)镸＋4(光照強(qiáng)度恒定)。下列相關(guān)敘述正確的是A.若給該葉片提供H218O，四小時后有機(jī)物中也能檢測出18OB.該光照強(qiáng)度下，此葉片每天至少光照12小時，葉片有機(jī)物的量才不會減少C.光合作用和細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的還原氫都儲存了化學(xué)能D.CO2的產(chǎn)生和CO2的消耗都在生物膜上進(jìn)行12345678910111213答案√√給植物提供H218O，其參與光合作用，在有機(jī)物中也能檢測出18O，A正確；分析題意可知，該植物每小時呼吸值為2÷2＝1，總光合速率為(M＋4＋2－M＋2)÷2＝4，則一天呼吸消耗1×24＝24,24÷4＝6(小時)，故該光照強(qiáng)度下，此葉片每天至少光照6小時，葉片有機(jī)物的量才不會減少，B錯誤；光合作用產(chǎn)生的NADPH和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的NADH都儲存了化學(xué)能，C正確；CO2產(chǎn)生于線粒體基質(zhì)，CO2在葉綠體基質(zhì)消耗，都不在生物膜上進(jìn)行，D錯誤。12345678910111213答案10.(不定項(xiàng))(2024·聊城高三質(zhì)檢)我國科學(xué)家模擬植物的光合作用，設(shè)計了一條利用二氧化碳合成淀粉的人工體系(ASAP)，流程如圖所示。據(jù)圖判斷下列相關(guān)敘述錯誤的是A.圖示的ASAP過程與植物細(xì)胞中的暗反應(yīng)一樣

能循環(huán)進(jìn)行B.該體系與植物光合作用消耗的CO2相同，該

系統(tǒng)淀粉的積累量與植物體內(nèi)相等C.圖中由CO2經(jīng)甲醇到C3化合物的生成過程，需要還原劑和能量供應(yīng)D.ASAP代謝路線有助于節(jié)約勞動成本，提高生產(chǎn)效率，達(dá)到環(huán)保節(jié)能√12345678910111213答案√√圖示C3生成C6后轉(zhuǎn)化為淀粉，ASAP過程不能夠循環(huán)進(jìn)行，A錯誤；在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，光合作用、人工合成淀粉兩種途徑合成糖類相同，而人工光合作用系統(tǒng)沒有細(xì)胞呼吸消耗糖類，因此人工系統(tǒng)淀粉的積累量更多，B錯誤；圖中由CO2經(jīng)甲醇到C3化合物的生成過程，類似于光合作用中CO2的固定，不需要還原劑和能量供應(yīng)，C錯誤；12345678910111213答案在能量供給充足條件下，人工合成淀粉途徑由于產(chǎn)量高，對環(huán)境中水的依賴程度較低，可節(jié)約耕地和淡水，避免農(nóng)藥、化肥等對環(huán)境的污染等，D正確。12345678910111213答案11.(2024·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三二模)科學(xué)家對光合作用的研究經(jīng)歷了漫長的探索過程：(1)1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，將葉綠體分離后置于含有一定濃度的蔗糖溶液中，制備成葉綠體懸浮液。若向其中加入適當(dāng)?shù)摹半娮邮荏w”如鐵鹽或其他氧化劑，給予葉綠體一定強(qiáng)度的光照，在沒有CO2時就能放出O2，同時電子受體被還原。請回答相關(guān)問題：①希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光合作用中_________階段的部分變化，還原后的電子受體相當(dāng)于光合作用中的________。12345678910111213答案光反應(yīng)NADPH②希爾反應(yīng)說明水的光解與糖的合成不是同一個過程，可一般情況下，減少CO2供應(yīng)，綠色植物的光反應(yīng)速率也會降低，原因是______________________________________________________________。12345678910111213答案減少CO2供應(yīng)，暗反應(yīng)減緩，為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋的量降低(2)海洋中的真核藻類，習(xí)慣上依顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布依次是淺、中、深。自然狀態(tài)下，它們都能通過光合作用制造有機(jī)物?；卮鹣铝袉栴}：①綠藻葉綠體中的光合色素可對光能進(jìn)行捕獲，吸收的光能主要有兩方面用途：一是______________________，二是_____________________。②CO2是光合作用的原料之一，紅藻正常生長過程中，其光合作用固定的CO2來自____________________________________(回答2點(diǎn)即可)。12345678910111213答案將水分解為O2和NADPH促成ADP和Pi合成ATP海水環(huán)境中的CO2、細(xì)胞呼吸釋放的CO2(3)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照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的好氧細(xì)菌聚集在M____________光區(qū)域(填光的類型)。某同學(xué)對好氧細(xì)菌聚集在M光區(qū)域有如下兩種解釋：①好氧細(xì)菌趨氧引起的；②好氧細(xì)菌趨M光區(qū)域引起的。請你補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)排除解釋②，要求簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。實(shí)驗(yàn)思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________。預(yù)期結(jié)果：_______________________________。12345678910111213答案紅光和藍(lán)紫

把載有死水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有氧氣的黑暗環(huán)境中，之后用透過三棱鏡的光照射臨時裝片，一段時間后觀察裝片中好氧細(xì)菌的分布情況好氧細(xì)菌均勻地分布在死水綿周圍12.植物與太陽光的關(guān)系可謂“愛恨交加”，一方面光對于植物進(jìn)行光合作用是必需的，另一方面過量的光又會導(dǎo)致植物氧化性損傷。研究發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)光條件下，植物類囊體中的pH會由正常條件下的6.5降低至5.5～5.8，H＋濃度的升高激活了類囊體薄膜上的光保護(hù)蛋白PSBS，激活的PSBS抑制類囊體薄膜上電子的傳遞，最終將過量的光能轉(zhuǎn)換成熱能釋放，從而防止強(qiáng)光對植物造成損傷。12345678910111213答案圖示為具體過程，圖中A～G分別表示不同物質(zhì)，F(xiàn)代表糖類，回答下列問題：(1)圖中C表示______，圖中ATP合成酶的作用是______________________。ATP催化ATP合成，運(yùn)輸H＋_________________________________________________________________________________。(2)圖中E表示________，圖中反應(yīng)Ⅱ發(fā)生在____________中。(3)研究發(fā)現(xiàn)，抑制ATP合成酶的活性______(填“有利于”或“不利于”)PSBS發(fā)揮功能，原因是_____12345678910111213答案