資源簡介

生物學高考備考教案
第三章 細胞代謝
課時4 光合作用的結構和過程
教師尊享·命題分析
課標要求 核心考點 五年考情 核心素養對接
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變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能 光合色素和葉綠體 湖北T12、遼寧T22Ⅰ、山東 、江蘇 ； 2021：天津 ； 2020：江蘇T6、浙江7月 、山東 ； 2019：浙江4月 、江蘇T17、海南T9； 2018：浙江4月T30 1.生命觀念——結構與功能觀:葉綠體的結構與功能相適應;物質與能量觀:通過光合作用過程合成有機物,儲存能量。 2.科學思維——分類與比較:比較光反應與暗反應,掌握光合作用的過程;比較光合作用與細胞呼吸,形成知識間的聯系
光合作用的過程 2022：江蘇 、全國卷甲 、山東 ； 2021：天津T15、山東 和T21、湖南 和T18、廣東T12、江蘇T20、遼寧T22、重慶T6； 2020：北京 、天津T5、山東T21、江蘇T27； 2019：全國卷Ⅰ 、江蘇T28； 2018：浙江11月 、北京T3、海南T4
命題分析預測 1.光合作用是高考的必考點,在每年的高考中都占有較大的比重。主要以光合作用相關實驗、曲線等形式進行考查,側重考查色素的組成和功能、光合作用中物質和能量的變化等,還常將光合作用與細胞呼吸的原理相結合,考查二者之間的聯系等。 2.預計2024年高考命題仍將借助圖、表格等將光合作用與細胞呼吸相結合,使試題實驗化,考查考生運用所學知識解決實際問題的能力
知識導圖 教材讀薄
考點1 光合色素和葉綠體
教材幫 讀透教材 融會貫通
知識整合 教材讀厚
1.綠葉中色素的提取和分離
（1）實驗原理及方法
（2）實驗步驟
（3）實驗結果及分析
（4）實驗失敗的原因分析
異常現象 原因分析
收集到的濾液綠色過淺 ①未加 二氧化硅 ，研磨不充分； ②使用放置數天的菠菜葉，濾液色素（葉綠素）太少； ③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低（正確做法：分次加入少量無水乙醇）； ④未加 碳酸鈣 或加入過少，色素分子被破壞
濾紙條色素帶重疊 ①濾液細線不直； ②濾液細線過粗
濾紙條無色素帶 濾液細線接觸到 層析液 ，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
教師尊享·思維提升
從“兩個角度”把握提取液的選取
2.葉綠體中的色素及葉綠體的結構
（1）葉綠體中色素的功能
功能 吸收、傳遞和轉化光能
種類 葉綠素（含量約占 ） 葉綠素
葉綠素
類胡蘿卜素（含量約占 ） 胡蘿卜素
葉黃素
吸收光譜圖示 由圖可知：
（2）葉綠體的結構和功能
知識活用 教材讀活
情境應用
1. 為什么有些蔬菜大棚內懸掛發紅色或藍紫色光的燈管,并且在白天也開燈 為什么不使用發綠色光的燈管作補充光源
提示 因為光合色素對紅光和藍紫光的吸收最多，補充這兩種類型的光，有利于提高蔬菜的產量，而綠色光源發出的是綠光，這種波長的光幾乎不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中提高有機物產量。
2. 玉米田里的白化苗長出幾片葉子后會死亡,原因是什么
提示 玉米白化苗中不含葉綠素,不能進行光合作用,待種子中儲存的營養物質被消耗盡后,無法產生新的有機物,因此玉米白化苗長出幾片葉子后會死亡。
3. 蒜黃和韭黃都是黃色的，秋后的綠葉會變黃，貧瘠土壤中生長的植物葉片一般也偏黃，影響這些現象形成的因素分別是什么？
提示 韭黃和蒜黃是在無光的環境下培育的，沒有光照不合成葉綠素；秋后溫度降低,葉綠素合成少，分解多;貧瘠土壤缺 等會影響葉綠素的合成,使葉片變黃。
深度思考
1. 在進行紙層析時，若采用圓形濾紙，則結果是什么？
提示 在圓形濾紙上出現4個同心圓，最外面是胡蘿卜素，接下來依次是葉黃素、葉綠素 、葉綠素 。
2. 葉綠體類囊體膜上的色素都能轉化光能嗎？
提示 不是。葉綠體類囊體膜上的色素分為兩類：一類具有吸收和傳遞光能的作用，包括絕大多數的葉綠素 ，以及全部的葉綠素 、胡蘿卜素和葉黃素；另一類是少數處于特殊狀態的葉綠素 ，其能夠捕獲（或轉化）光能。
3. 恩格爾曼實驗的方法有什么巧妙之處
提示 ①實驗材料選擇妙:用水綿作實驗材料。水綿的葉綠體呈帶狀,便于觀察。②排除干擾的方法妙:沒有空氣的黑暗環境排除了環境中光線和 的影響,從而確保實驗的準確性。③觀測指標設計妙:通過需氧細菌的分布,能夠準確地判斷出水綿細胞中釋放 的部位。④實驗對照設計妙:進行黑暗+極細光束照射和曝光的對比實驗,從而明確實驗結果不同完全是由光照引起的。
基礎自測
1. 紫色洋蔥外表皮細胞含有色素,可用于葉綠體色素的提取實驗。( × )
2. 研磨綠葉時加入少許 ,能夠使研磨充分。( × )
3. 綠葉中含量越多的色素，在濾紙條上擴散得越快。( × )
4. 葉綠素 和葉綠素 都含有鎂元素。( √ )
5. 沒有葉綠體，細胞不能進行光合作用。 ( × )
6. 光合作用需要的色素和酶分別分布在葉綠體基粒和基質中。( × )
7. 植物呈現綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。( × )
8. [2021北京，T13C]依據吸收光譜的差異對光合色素進行紙層析分離。( × )
9. [2021河北，T3C]紙層析法分離葉綠體色素時，以多種有機溶劑的混合物作為層析液。( √ )
10. [2020浙江7月，T27（2）節選]取新鮮菠菜葉片烘干粉碎，提取光合色素時，若甲組未加入碳酸鈣，與加入碳酸鈣的乙組相比，甲組的提取液會偏黃色。若用不同波長的光照射葉綠素 提取液，測量并計算葉綠素 對不同波長光的吸收率，可繪制出該色素的吸收光譜。
11. [2019浙江4月，T30（2）節選]在“光合色素的提取與分離”活動中，提取新鮮菠菜葉片的色素并進行分離后，濾紙條自上而下前兩條帶中的色素合稱為類胡蘿卜素。
12. [2018全國卷Ⅲ，T29（1）節選]高等植物光合作用中捕獲光能的物質分布在葉綠體的類囊體膜上，該物質主要捕獲可見光中的藍紫光和紅光。
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 色素的提取和分離實驗的原理和過程分析
1. [2020江蘇]采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是( B )
A. 提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B. 研磨時加入 可以防止葉綠素被氧化破壞
C. 研磨時添加石英砂有助于色素提取
D. 畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散
[解析]葉綠體色素能溶解在無水乙醇等有機溶劑中，所以可用無水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素，A正確；研磨時加入 可以防止葉綠素被氧化破壞，B錯誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉綠體中的色素釋放出來，C正確；畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散，防止色素帶之間部分重疊，D正確。
命題拓展
[條件改變型]如圖為某次光合色素紙層析的實驗結果,樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌。下列敘述正確的是( D )
A. 藍細菌可以通過葉綠體中的色素吸收光能
B. 層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C. 在敞開的燒杯中進行層析,需通風操作
D. 實驗說明了該種藍細菌沒有葉綠素
[解析]藍細菌為原核生物，不含葉綠體，A錯誤；層析液應由有機溶劑配制而成，B錯誤；層析液易揮發，層析時燒杯上要加蓋，C錯誤；對照圖示結果分析可知，該種藍細菌中沒有葉黃素和葉綠素 ，D正確。
2. [2023福州模擬]某研究小組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析（從下至上）。則與正常葉片相比，實驗結果是( C )
A. 光吸收差異顯著，色素帶缺第2條
B. 光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條
C. 光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條
D. 光吸收差異顯著，色素帶缺第3條
[解析]葉黃素缺失突變體葉片不能合成葉黃素，葉黃素主要吸收藍紫光，進行紅光照射時光吸收差異不顯著，而層析時缺葉黃素這個條帶，自下而上位于第3條，C正確。
命題點2 色素的種類和功能分析
3. [全國卷Ⅲ]植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應（如 的釋放）來繪制的。下列敘述錯誤的是( A )
A. 類胡蘿卜素在紅光區吸收的光能可用于光反應中ATP的合成
B. 葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制
C. 光合作用的作用光譜也可用 的吸收速率隨光波長的變化來表示
D. 葉片在 波長光下釋放 是由葉綠素參與光合作用引起的
[解析]類胡蘿卜素不吸收紅光，A錯誤；葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，B正確；光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應來繪制的，因此可用 吸收速率隨光波長的變化來表示，C正確；波長為 的光是紅光，葉綠素可吸收紅光參與光合作用，類胡蘿卜素不吸收紅光，D正確。
命題拓展
[題干拓展型] [多選]如圖為正常綠葉的葉綠素 的吸收光譜、色素總吸收光譜以及光合作用的作用光譜（作用光譜代表不同波長下植物的光合作用速率）。由圖中信息分析,下列敘述錯誤的是( CD )
A. 作用光譜可以通過測量不同波長下光合作用相應的 釋放速率來繪制
B. 總吸收光譜與葉綠素 的吸收光譜曲線不吻合,說明綠葉中還含有其他吸收光能的色素
C. 植物進行光合作用時， 釋放速率的變化趨勢與作用光譜不同
D. 總吸收光譜與作用光譜在 波長處出現差異,說明其他色素對能量的轉化效率比葉綠素對能量的轉化效率高
[解析]作用光譜代表不同波長下植物的光合作用速率,可以通過測量不同波長下光合作用相應的 釋放速率來繪制，A正確;總吸收光譜與葉綠素 的吸收光譜曲線不吻合,說明綠葉中除了葉綠素 ,還含有其他色素,也能吸收光能，B正確;植物進行光合作用時， 釋放速率的變化趨勢與作用光譜相同，C錯誤；光合色素中具有轉化光能作用的色素只有少數處于特殊狀態的葉綠素 ，D錯誤。
命題點3 葉綠體的結構和功能
4. 圖甲為葉綠體結構模式圖，圖乙所示結構是圖甲的部分放大圖。下列有關敘述正確的是( D )
A. 圖乙所示結構取自圖甲中的①或③
B. 與光合作用有關的酶全部分布在圖乙所示結構上
C. 吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上
D. 葉綠體以圖甲中③的形式擴大膜面積
[解析]圖甲表示葉綠體的結構，①是葉綠體內膜，②是葉綠體外膜，③是類囊體，④是葉綠體基質，吸收光能的色素分布在③（類囊體）的薄膜上，圖乙所示結構是類囊體的薄膜，來自③，A、C錯誤。光合作用所需的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質中，B錯誤。葉綠體內含有大量基粒，一個基粒由很多類囊體堆疊而成，以此擴大膜面積，D正確。
5. 將葉綠體懸浮液置于陽光下,一段時間后發現有氧氣放出。下列相關說法正確的是( A )
A. 離體葉綠體在自然光下能將水分解產生氧氣
B. 若將葉綠體置于紅光下,則不會有氧氣產生
C. 若將葉綠體置于藍紫光下,則不會有氧氣產生
D. 水在葉綠體中分解產生氧氣需要ATP提供能量
[解析]葉綠體是光合作用的場所，在自然光下，葉綠體能進行光合作用將水分解產生氧氣，A正確；葉綠體中的光合色素能吸收紅光和藍紫光，因此會產生氧氣，B、C錯誤；水在葉綠體中分解產生氧氣需要光能，但不需要ATP提供能量，D錯誤。
考點2 光合作用的過程
教材幫 讀透教材 融會貫通
知識整合 教材讀厚
1.探索光合作用原理的部分過程
時間 結論
1928年 科學家發現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化為糖
1937年 希爾反應：離體葉綠體在適當條件下發生[1] 水的光解 、產生 的化學反應
1941年 魯賓和卡門用同位素示蹤法，證明光合作用釋放的 來自[2] 水
1954年、1957年 （1954年）美國科學家阿爾農發現，在光照下,葉綠體可合成[3] ATP ，隨后（1957年）他發現這一過程總是與水的光解相伴隨
20世紀40年代 美國科學家卡爾文用[4] 同位素示蹤 的方法，探明了 中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑
2.光合作用的過程
階段 Ⅰ.光反應階段 Ⅱ. 暗反應階段
過程圖解
場所 類囊體薄膜 葉綠體基質
條件 光 、 葉綠體中的色素、酶、水、ADP、 、 等 酶、 ATP、 等
物質變化 ①水的光解： ； ② 的合成： ； ③ATP的合成： ATP ① 的固定： ；② 的還原：
能量變化
聯系 ①光反應為暗反應提供 ATP和 ；②暗反應為光反應提供 、 和ADP
教師尊享·備考教案
1.真核細胞的光反應
2.原核細胞的光反應
3.光合作用的總反應式及各元素的去向
（1）[必修1 P104“相關信息”] 是指三碳化合物—— 磷酸甘油酸， 是指五碳化合物——核酮糖 , 二磷酸 。
（2）[必修1 P104“相關信息”]光合作用的產物有一部分是淀粉,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管,再通過韌皮部運輸到植株各處。
（3）[必修1 P106小字部分]光合作用和化能合成作用的比較：
項目 光合作用 化能合成作用
不同點 生物類型 綠色植物和光合細菌 硝化細菌等
能量來源 光能 體外物質氧化時釋放的化學能
相同點 代謝類型 自養需氧型
物質變化 將無機物（ 和 等）轉化為儲存能量的有機物
4.環境因素驟變對光合作用過程的動態影響
借助光合作用過程圖解從物質的生成和消耗兩個方面綜合分析：
、 、ATP的變化一致, 與 、 、ATP的變化相反；對光合作用有利, 合成增加,反之則減少。
5.連續光照和間隔光照下的有機物合成量分析
（1）光反應為暗反應提供的 和ATP在葉綠體基質中有少量的積累,在光反應停止后,暗反應仍可持續進行一段時間,有機物還能繼續合成。
（2）在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比連續光照后再連續黑暗處理有機物積累量要多。
教師尊享·思維提升
1.解答有關光合作用過程的試題，要牢記“二二三四”法則
2.根據化學平衡可知：底物濃度增加、產物濃度減少 使化學平衡向正方向移動；反之亦然。
知識活用 教材讀活
深度思考
1. 希爾實驗說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應，原因是什么？
提示 希爾實驗是在沒有 的情況下進行的，沒有碳參與反應，而糖的合成需要碳的參與。
2. 模擬魯賓和卡門的實驗時，能否對同一實驗中的 和 同時進行標記，為什么？
提示 不能。因為同位素示蹤法只能檢測同位素的存在，不能檢測是哪種同位素，若同一實驗中 和 中的 均被標記，則無法分辨 中的 到底是來自 還是 。
3. 卡爾文的實驗設計思路是什么？
提示 在光照、溫度等適宜條件下培養小球藻，通入少量用同位素 標記的 ，每隔一小段時間取樣（并快速殺死小球藻），提取并檢測哪些種類的有機物中含有 ，最終推斷出碳的轉移途徑以及其依次參與了哪些化合物的合成。
4. 若在離體的葉綠體基質中添加ATP、 和 ,理論上能否完成暗反應過程,為什么？
提示 能。因為在離體的葉綠體基質中已經含有暗反應需要的各種酶，加入ATP、 以及 后即可進行暗反應。
5. 給小球藻提供 ，在小球藻合成的有機物中檢測到了 ，其最可能的轉化途徑是什么？
提示 有氧呼吸第三階段 與 結合生成了 ,有氧呼吸第二階段利用 生成了 ， 再參與光合作用的暗反應，生成含 的有機物。
基礎自測
1. 在光下分解為 和 的過程發生在葉綠體基質中。( × )
2. 光合作用光反應階段產生的 可在葉綠體基質中作為還原劑。( √ )
3. 葉肉細胞在葉綠體外膜上合成淀粉。( × )
4. 光合作用釋放的 中的 來自 和 。( × )
5. 光合作用過程中光能轉變為化學能,細胞呼吸過程中化學能轉變為熱能和ATP。( × )
6. 光合作用過程中,ADP從類囊體薄膜向葉綠體基質移動。( × )
7. [2021湖南，T7B]在暗反應階段， 不能直接被還原。( √ )
8. [2021河北，T19（2）]參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與鎂離子參與組成的環式結構使葉綠素能夠吸收光能，用于驅動ATP和 兩種物質的合成以及水的分解； 羧化酶將 轉變為羧基加到 分子上，反應形成的產物被還原為糖類。
9. [2020江蘇，T27（1）節選]在酶催化下直接參與 固定的化學物質是 和 。
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 光合作用的探究歷程分析
1. 下列有關實驗變量的敘述，錯誤的是( A )
A. 用小球藻和 驗證卡爾文循環的實驗中,自變量是 中 是否被標記
B. 利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的專一性實驗，因變量是是否產生還原糖
C. 恩格爾曼利用水綿和需氧細菌研究光合作用的實驗中，因變量觀測指標是需氧細菌的分布情況
D. 魯賓和卡門研究光合作用中 來源的實驗中，自變量是被 標記的原料
[解析]用小球藻和 驗證卡爾文循環的實驗中,自變量是時間，A錯誤；利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的專一性實驗中，需借助斐林試劑檢測是否產生了還原糖，即因變量是是否產生還原糖，B正確；恩格爾曼利用水綿和需氧細菌進行實驗，通過觀察需氧細菌的分布來判斷 產生的部位，最終證明葉綠體是進行光合作用的場所，C正確；魯賓和卡門用同位素示蹤法證明光合作用釋放的 來自水，自變量是被 標記的原料，D正確。
2. 1941年魯賓和卡門用同位素 標記水和碳酸氫鹽，加入三組小球藻培養液中。在適宜光照下進行實驗，結果如表所示。下列敘述錯誤的是( C )
組別 水中 比率（%） 碳酸氫鹽中 比率（%） 反應時間 釋放的氧氣中 比率（%）
第1組 0.85 0.61 45 0.86
第2組 0.20 0.40 110 0.20
第3組 0.20 0.57 225 0.20
A. 小球藻光合作用所需的二氧化碳可由碳酸氫鹽提供
B. 氧氣中 比率不受光合作用反應時間的影響
C. 魯賓和卡門研究該實驗的目的是驗證光合作用產物有氧氣
D. 卡爾文也運用相同的方法用 標記二氧化碳，研究暗反應中物質的變化
[解析]碳酸氫鹽能釋放二氧化碳，為光合作用提供二氧化碳，A正確；根據表格數據，在 、 、 釋放的氧氣中 比率和水中 起始比率基本一致，說明氧氣中 比率不受光合作用反應時間影響，B正確；魯賓和卡門研究該實驗的目的是探究光合作用中氧氣中氧的來源，C錯誤；卡爾文也運用同位素示蹤法用 標記二氧化碳，供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了 中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，D正確。
命題點2 光合作用的過程分析
3. [2020天津]研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質一起用單層脂質分子包裹成油包水液滴，從而構建半人工光合作用反應體系。該反應體系在光照條件下可實現連續的 固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸。下列分析正確的是( A )
A. 產生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質
B. 該反應體系不斷消耗的物質僅有
C. 類囊體產生的ATP和 參與 的固定與還原
D. 與葉綠體相比，該反應體系不含光合色素
[解析]由題干信息“該反應體系在光照條件下可實現連續的 固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸”，說明乙醇酸是在暗反應中合成的，合成場所相當于葉綠體基質，A正確；該反應體系既能在類囊體上進行光反應，又能利用16種酶等物質進行暗反應，因此該反應體系不斷消耗的物質有 、 等，B錯誤；類囊體上進行的光反應為暗反應中 的還原提供了 和ATP，光反應產生的 不參與暗反應，C錯誤；該反應體系中有分離得到的類囊體，含有光合色素，D錯誤。
命題拓展
[設問拓展型]題干條件不變，下列說法錯誤的是( A )
A. 該反應體系的結構與葉綠體外膜的結構相同
B. 該反應體系會消耗 和
C. 加入的16種物質應該包含ADP、 等物質
D. 該反應體系不能測量凈光合速率
[解析]該反應體系是由單層脂質分子包裹形成的，而葉綠體的外膜是雙層脂質分子，且含蛋白質，A錯誤，該反應體系能夠連續進行 的固定和還原，會消耗 和 ，B正確；該反應體系是人工構建的光合作用反應體系，且在光照條件下進行，故需要加入的物質應包含ADP和 等物質，C正確;凈光合速率=總光合速率-呼吸速率，而該人工光合作用體系能夠進行光合作用,不能進行呼吸作用，故該反應體系不可用于測量凈光合速率，D正確。
4. [2021重慶]如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應產物形成的示意圖。據圖分析，下列敘述錯誤的是( A )
A. 水光解產生的 若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜
B. 與電子 和質子 結合形成
C. 產生的ATP可用于暗反應及其他消耗能量的反應
D. 電子 的有序傳遞是完成光能轉換的重要環節
[解析]分析圖示可知，水光解產生的 在類囊體腔內，葉綠體和線粒體均有雙層膜，因此水光解產生的 若被有氧呼吸利用，至少需要穿過5層膜，A錯誤；在光反應過程中， 與 和質子 結合形成 ，B正確；由題圖可知，光反應產生的ATP可以用于暗反應、色素合成、核酸代謝等消耗能量的反應，C正確；分析可知，光反應產生的電子 通過一系列的有序傳遞，完成光能的轉化，D正確。
5. [2021廣東]在高等植物光合作用的卡爾文循環中，唯一催化 固定形成 的酶被稱為 。下列敘述正確的是( D )
A. 存在于細胞質基質中 B. 激活 需要黑暗條件
C. 催化 固定需要ATP D. 催化 和 結合
[解析]據題意可知， 是唯一催化 固定形成 的酶，則其存在于葉綠體基質中，A錯誤；有、無光照均可以發生 的固定，因此激活 不需要黑暗條件，B錯誤； 催化 的固定不需要消耗ATP，C錯誤；據題意， 是催化 固定形成 的酶，即其是催化 和 結合形成 的酶，D正確。
命題點3 不同條件下光合作用過程中物質含量變化的分析
6. [天津高考]在適宜反應條件下,用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后,突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發生變化的物質,組合正確的是( C )
A. 紅光,ATP下降 B. 紅光,未被還原的 上升
C. 綠光, 下降 D. 綠光, 上升
[解析]葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光等可見光,吸收的綠光很少。將白光改為光照強度相同的紅光,光反應增強,葉綠體內產生的ATP和 增多, 的還原加快,短時間內 的固定仍以原來的速率進行,導致未被還原的 減少,A、B錯誤;將白光改為光照強度相同的綠光,光反應減弱,短時間內葉綠體內產生的ATP和 減少,而 的還原仍以原來的速率消耗 和ATP,則短時間內 含量會下降,C正確; 和ATP的減少必然會導致 還原生成 減慢,此時 的固定仍以原來的速率消耗 ,則短時間內 的含量會下降,D錯誤。
命題拓展
[條件改變型]若突然改用光照強度與白光相同的藍紫光，則光反應會增強，產生ATP的速率加快，未被還原的 減少。
[解析]改用藍紫光，相當于增加光照強度，導致光反應增強，產生 和ATP的速率加快， 的還原加快，而 的固定速率暫時不變，因此未被還原的 減少。
7. [2020山東，9分]人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如圖所示，其中甲、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。
（1） 該系統中執行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是模塊1和模塊2，模塊3中的甲可與 結合，甲為五碳化合物（或 ）。
[解析]由題圖可知，模塊1利用太陽能發電裝置將吸收的光能轉化為電能，模塊2利用電能電解水生成 和 ，并發生能量的轉化過程。該系統中的模塊1和模塊2相當于葉綠體中光反應功能。模塊3將大氣中的 轉化為糖類，相當于光合作用的暗反應。暗反應中 的固定為 和 結合生成 ， 在光反應提供的 和ATP的作用下被還原，隨后經過一系列反應形成糖類和 ，故該系統中模塊3中的甲為五碳化合物 ，乙為三碳化合物 。
（2） 若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則短時間內乙的含量將減少（填“增加”或“減少”）。若氣泵停轉時間較長，模塊2中的能量轉換效率也會發生改變，原因是模塊3為模塊2提供的ADP、 和 不足。
[解析]若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則 濃度突然降低， 的固定受阻，而三碳化合物 的還原短時間內仍正常進行，因此短時間內會導致 含量減少。暗反應為光反應提供ADP、 和 ，若該系統氣泵停轉時間較長，則模塊3為模塊2提供的ADP、 和 不足，從而導致模塊2中的能量轉換效率也會發生改變。
（3） 在與植物光合作用固定的 量相等的情況下，該系統糖類的積累量高于（填“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是人工光合作用系統沒有呼吸作用消耗糖類（或植物呼吸作用消耗糖類）。
[解析]植物中糖類的積累量=光合作用合成糖類的量-細胞呼吸消耗糖類的量。與植物相比，該系統沒有呼吸作用消耗糖類，所以在與植物光合作用固定的 量相等的情況下，該系統糖類的積累量高于植物。
（4） 干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是葉片氣孔開放程度降低， 的吸收量減少。人工光合作用系統由于對環境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區有廣闊的應用前景。
[解析]干旱條件下，土壤含水量低，導致植物葉片氣孔開放程度降低， 的吸收量減少。因此，干旱條件下，很多植物光合作用速率降低。
8. [ 分]科學家以生長狀態相同的某種植物在適宜且穩定的條件下開展下列實驗。請回答下列問題：
組別
處理 光照時間為135秒 先光照后黑暗，光暗交替，每次光照和黑暗時間各為3.75毫秒，總時間為135秒
光合產物相對含量
（1） 上述實驗表明，光合作用中包含需要光的階段和不需要光的階段，為驗證這一觀點，可以對進行光合作用的植物短暫遮光，并提供 ，經放射性檢測后發現植物在短暫黑暗中會利用該物質。
[解析]光合作用中包含需要光的階段和不需要光的階段，為驗證這一觀點，可以對進行光合作用的植物短暫遮光，并提供 ，經放射性檢測后發現植物在短暫黑暗中會利用該物質。
（2） 分析表格可知， 組在單位光照時間內生產有機物的量較 組高，依據是B組的光照時間是 組的一半，其光合產物相對含量卻是 組的 。
[解析]分析表格可知， 組只用了 組一半的光照時間，其光合產物相對含量卻是 組的 ，所以 組在單位光照時間內生產有機物的量較 組高。
（3） 科學家在給葉綠體照光時發現，當向體系中提供 時，體系中就會有 產生，說明葉綠體在光下會產生 和 。
[解析]科學家在給葉綠體照光時發現，當向體系中提供 時，體系中就會有 產生，說明葉綠體在光下會產生 和 。
熱點幫 關注熱點 遷移應用
熱點5 逆境下光合作用的特殊途徑
情境導入
情境一：光呼吸的原理和作用
1.原理：光呼吸是指綠色植物在光照條件下吸收 ，放出 的呼吸過程。光呼吸的根本原因是 具有“兩面性”。它既具有羧化酶的作用，又具有加氧酶的作用。當 濃度較高時，其催化 與 反應，完成光合作用；當 濃度較高時，其催化 與 反應，產物經一系列變化后到線粒體中會產生 ，完成光呼吸。
2.光呼吸對植物葉綠體具有保護作用：光反應階段，葉綠體內會產生ATP和 ，植物一旦處于逆境，氣孔關閉， 供應不足導致暗反應無法順利進行，則光反應產生的高活性電子不能正常還原 ，便與 結合生成活性氧，對植物造成傷害,而光呼吸可消耗過多能量，減少自由基的產生。
情境二：光合作用的 途徑、 途徑和 途徑
1. 途徑：也稱卡爾文循環，整個循環由 與 的羧化開始，到 再生結束，在葉綠體基質中進行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機物。常見的 植物有大麥、小麥、大豆、菜豆、水稻、馬鈴薯等。
2. 途徑：科學家在研究玉米的葉片結構時發現玉米的維管束鞘細胞和葉肉細胞緊密排列（如圖1所示），其中葉肉細胞中的葉綠體有類囊體，沒有 ，能進行光反應，而維管束鞘細胞無類囊體，但有 ，能進行暗反應。因此，在玉米的光合作用中， 中的碳首先轉移到含有四個碳原子的有機物 中，然后才轉移到 中，科學家將這類植物叫作 植物，將其固定二氧化碳的途徑叫作 途徑（如圖2所示）。 植物比 植物具有更強的固定 （特別是在高溫、光照強烈、干旱條件下）的能力，并且無光合午休現象。常見的 植物還有甘蔗、高粱、莧菜等。
圖1
圖2
說明： 稱為磷酸烯醇式丙酮酸，屬于三碳化合物。
3. 途徑： 植物夜間吸進 ，淀粉經糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸 ，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下， 與 結合，生成草酰乙酸，草酰乙酸進一步被還原為蘋果酸儲存在液泡中，從而表現出夜間淀粉減少，蘋果酸增加，細胞液 下降的現象。而白天氣孔關閉，蘋果酸轉移到細胞質中脫羧，放出 ， 進入 途徑合成淀粉；形成的丙酮酸在相關酶的作用下形成 ， 進一步用于合成淀粉或者轉移到線粒體中被氧化釋放 ， 又可進入 途徑，從而表現出白天淀粉增加，蘋果酸減少，細胞液 上升的現象。 途徑如圖所示。常見的 植物有菠蘿、蘆薈、蘭花、百合、仙人掌等。
（1） 光呼吸涉及的場所有哪些？從能量角度分析，暗呼吸（有氧呼吸）和光呼吸的主要區別是什么？它們的共同點是什么？
光呼吸涉及的場所有葉綠體、線粒體等。光呼吸消耗能量，暗呼吸分解有機物，產生能量；它們都消耗 ，產生 。
（2） 光呼吸能降低作物產量，其原因是什么？
光呼吸過程分解有機物,同時消耗能量（ATP和 ）,降低光合作用效率,從而降低作物產量。
（3） 分析情境二可知， 途徑是碳同化的基本途徑， 途徑和 途徑的特殊之處都是先有固定 的作用，最終還是通過 途徑合成有機物。
強化訓練
1. [2023揚州檢測]如圖為植物體內發生的光合作用和光呼吸作用部分過程的示意圖,在 與 反應過程中, 能與 競爭相關酶的活性部位。下列相關敘述錯誤的是( A )
A. 在高 環境中植物不能進行光合作用
B. 光呼吸的存在會降低糖類的合成效率
C. 在大棚種植蔬菜時可通過增施有機肥,降低光呼吸作用
D. 光呼吸的作用可能是消耗低 環境下積累的有害物質
[解析]在高 環境中， 能與 競爭相關酶的活性部位,使 與 結合生成 的速率減小,植物光合作用減弱,在高 環境中植物也能進行光合作用，A錯誤;光呼吸的存在會使 與 結合生成 的速率減小,從而降低糖類的合成效率，B正確; 能與 競爭相關酶的活性部位,故在大棚種植蔬菜時可通過增施有機肥,從而增大 濃度,可抑制 與 結合,從而抑制光呼吸，C正確;低 、高 環境下，植物可能生成一些有害物質，光呼吸可能會消耗這些有害物質，D正確。
2. [2023廣東四校聯考]蘆薈是一種經濟價值很高的植物,可凈化空氣。蘆薈夜晚氣孔開放,通過 羧化酶固定 形成草酰乙酸,再將其轉變成蘋果酸儲存在液泡中;白天氣孔關閉,液泡里的蘋果酸在相關酶的作用下釋放 , 進入葉綠體通過卡爾文循環合成糖類。下列說法錯誤的是( A )
A. 夜晚氣孔開放,蘆薈能進行暗反應產生糖類
B. 蘆薈葉片進行光合作用所需 可來自液泡和線粒體
C. 蘆薈葉片內 固定會產生兩種不同的產物
D. 蘆薈可能原產于炎熱干旱地區,其氣孔在夜晚和白天開放度不同是對炎熱干旱環境的適應
[解析]夜晚氣孔開放,蘆薈通過 羧化酶固定 形成草酰乙酸,再將其轉變成蘋果酸儲存在液泡中,晚上不能進行光反應，無法產生ATP和 ,故夜晚蘆薈不能進行暗反應，A錯誤;有氧呼吸過程中線粒體能產生 ,蘆薈葉片白天氣孔關閉,液泡里的蘋果酸在相關酶的作用下釋放出 ,故光合作用所需 可來自液泡和線粒體，B正確;蘆薈葉片夜晚氣孔開放,通過 羧化酶固定 形成草酰乙酸,白天氣孔關閉, 固定形成 ,再還原形成糖類，C正確;白天氣孔關閉可防止蒸騰作用失水過多,蘆薈氣孔在夜晚和白天開放度不同可能是對炎熱干旱環境的適應，D正確。
3. [2023哈爾濱質檢，8分]不同植物的光合作用機制不完全相同，大豆是 植物，暗反應過程與圖中②、③的過程相同； 而玉米是一類具有高光合作用效率的 植物，暗反應過程是圖中的①、②、③。請閱讀下面的資料，回答有關問題。
科學家用 標記 研究玉米光合作用，出乎意料地發現，放射性首先出現在葉肉細胞葉綠體的四碳化合物 中，然后含有放射性的 會從葉肉細胞的葉綠體進入維管束鞘細胞的葉綠體中，隨后放射性出現在維管束鞘細胞葉綠體中的三碳化合物（丙酮酸）中，接著又出現在另一種三碳化合物（ 磷酸甘油酸）中，直至出現在淀粉中。
（1） 玉米葉肉細胞中 與 反應形成 （①過程）是在 的作用下完成的，該物質的作用特性是專一性、高效性、作用條件較溫和。
[解析]由題圖分析可知，玉米葉肉細胞中 與 反應形成 是在 的催化作用下完成的。酶具有專一性、高效性、作用條件比較溫和等特性。
（2） 圖中②過程是 的固定，發生的具體部位是玉米維管束鞘細胞的葉綠體基質。
[解析]由題圖可知，②過程為 的固定，該過程發生在玉米維管束鞘細胞的葉綠體基質中。
（3） ③過程除了需要酶外，還需要的物質是 、ATP。
[解析]③過程指的是 的還原，該過程需要 、ATP和酶等物質的參與。
（4） 與大豆相比，玉米在農業生產、適應環境方面的優勢是能適應干旱、高溫環境（寫出一點即可）。
[解析]根據上述分析，玉米可以將低濃度 吸收、利用，故與大豆相比，玉米在農業生產、適應環境方面的優勢是適應低 濃度環境的能力更強，而干旱、高溫條件下葉片氣孔關閉，葉肉細胞間 濃度降低， 植物可通過 途徑大大緩解低 濃度問題。
4. [2021山東，8分]光照條件下，葉肉細胞中 與 競爭性結合 ， 與 結合后經一系列反應釋放 的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑 溶液，相應的光合作用強度和光呼吸強度見下表。光合作用強度用固定的 量表示， 溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計。
濃度 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強度 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強度 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
（1） 光呼吸中 與 結合的反應發生在葉綠體的基質中。正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片 釋放量先增加后降低， 釋放量增加的原因是光照停止，產生的ATP、 減少，暗反應消耗的 減少， 與 結合增加，產生的 增多。
[解析]由題意“光照條件下，葉肉細胞中 與 競爭性結合 ”可知，光呼吸中 與 結合發生的場所和光合作用中 與 結合發生的場所相同，都發生在葉綠體的基質中。正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，則光反應產生的ATP、 減少，暗反應消耗的 減少， 與 結合增加，產生的 增多。
（2） 與未噴施 溶液相比，噴施 溶液的水稻葉片吸收和放出 量相等時所需的光照強度低（填“高”或“低”），據表分析，原因是噴施 溶液后，光合作用固定的 增加，光呼吸（及呼吸作用）釋放的 減少，即葉片的 吸收量增加、釋放量減少。此時，在更低的光照強度下，兩者即可相等。
[解析]據表分析，與未噴施 溶液相比，噴施 溶液后，水稻葉片光合作用固定的 增加，光呼吸（及呼吸作用）釋放的 卻減少，即葉片的 吸收量增加、釋放量減少。此時，在更低的光照強度下，兩者即可相等。
（3） 光呼吸會消耗光合作用過程中的有機物，農業生產中可通過適當抑制光呼吸以增加作物產量。為探究 溶液利于增產的最適噴施濃度，據表分析，應在 之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。
[解析]結合題中信息可知,可用凈光合作用強度表示單位時間內單位面積作物的產量,本題可用表格中光合作用強度和光呼吸強度的差值代表單位時間單位面積的作物產量。根據表格分析可知,當 溶液濃度在 和 之間時，光合作用強度和光呼吸強度的差值較大,且大于未噴施 溶液的，說明利于作物增產的最適 濃度在 之間，可在該范圍內再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。
教師尊享·備課題組
1. [2022湖北]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： ），結果如表。下列有關敘述正確的是( D )
植株類型 葉綠素 葉綠素 類胡蘿卜素 葉綠素/類胡蘿卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突變體1 512 75 370 1.59
突變體2 115 20 379 0.36
A. 兩種突變體的出現增加了物種多樣性
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致突變體的葉片呈黃色
[解析]野生型、突變體1、突變體2屬于同一物種，兩種突變體的出現增加了遺傳多樣性，未增加物種多樣性，A錯誤；光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，由表可知,突變體2的葉綠素 和葉綠素 的含量比突變體1的少，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存在差異，有可能是不同基因突變所致,也有可能是同一基因突變所致，C錯誤；野生型的葉綠素與類胡蘿卜素的比值為4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量較少，葉片呈黃色，D正確。
2. [2021天津，10分] 是光合作用過程中催化 固定的酶。但其也能催化 與 結合，形成 和 ，導致光合效率下降。 與 競爭性結合 的同一活性位點,因此提高 濃度可以提高光合效率。
（1） 藍細菌具有 濃縮機制，如圖所示。
注：羧化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散。
據圖分析, 依次以自由擴散和主動運輸方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的 濃縮機制可提高羧化體中 周圍的 濃度，從而通過促進 固定和抑制 與 結合提高光合效率。
[解析]由圖可知， 通過細胞膜不需要載體蛋白協助，也不需要消耗能量，故 通過細胞膜的方式為自由擴散; 通過光合片層膜需要 轉運蛋白的協助，同時需要消耗能量，故 通過光合片層膜的方式為主動運輸。藍細菌的 濃縮機制可提高羧化體中 周圍的 濃度，進而促進 固定，抑制 與 結合,從而提高光合效率。
（2） 向煙草內轉入藍細菌 的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，應能利用電子顯微鏡在轉基因煙草細胞的葉綠體中觀察到羧化體。
[解析]煙草細胞進行光合作用的場所是葉綠體，若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，說明藍細菌 的編碼基因和羧化體外殼蛋白編碼基因可在煙草細胞的葉綠體中正常表達,形成羧化體。
（3） 研究發現,轉基因煙草的光合速率并未提高。若再轉入 和 轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，理論上該轉基因植株暗反應水平應提高，光反應水平應提高，從而提高光合速率。
[解析]轉基因煙草的光合速率并未提高，可能是受 濃度的限制。若再轉入 和 轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，則可以提高葉綠體中的 濃度，理論上,該轉基因植株的暗反應水平應提高，暗反應為光反應提供更多的ADP和 ，光反應水平也應提高，從而提高光合速率。
3. [2021江蘇，11分]線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要，如圖表示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請據圖回答下列問題。
（1） 葉綠體在類囊體薄膜上將光能轉變成化學能，參與這一過程的兩類色素是葉綠素和類胡蘿卜素。
（2） 光合作用時, 與 結合產生三碳酸,繼而還原成三碳糖 。為維持光合作用持續進行,部分新合成的 必須用于再生 ；運到細胞質基質中的 可合成蔗糖,運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了12個 分子。
[解析] 在葉綠體基質中合成，一些 必須用于再生 以維持光合作用持續進行，另一部分被運到細胞質基質中，運到細胞質基質中的 可合成蔗糖，運出細胞。蔗糖是二糖，一分子蔗糖是由兩分子單糖結合形成的，每運出一分子蔗糖需要固定12個 分子。
（3） 在光照過強時,細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能,避免細胞損傷。草酰乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的 中的還原能輸出葉綠體,并經線粒體轉化為ATP中的化學能。
[解析]光反應的產物有ATP和 ，其中 起還原劑的作用，含有還原能，草酰乙酸/蘋果酸穿梭可將還原能輸出葉綠體，經線粒體進行呼吸作用轉化為ATP中的化學能。
（4） 為研究線粒體對光合作用的影響,用寡霉素（電子傳遞鏈抑制劑）處理大麥,實驗方法是取培養 大麥苗,將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中,通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養后，測定、計算光合放氧速率（單位為 , 為葉綠素）。請完成下表。
實驗步驟和目的 簡要操作過程
配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素難溶于水,需先溶于丙酮，配制高濃度母液，再用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中
設置寡霉素為單一變量的對照組 ①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮
②減少葉片差異產生的誤差 對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片
光合放氧測定 用氧電極測定葉片放氧
③葉綠素定量測定（或測定葉綠素含量） 稱重葉片,加乙醇研磨,定容,離心,取上清液測定
[解析]設計實驗應遵循單一變量原則和對照原則，①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮，即設置寡霉素為單一變量的對照組；②對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片，可減少葉片差異產生的誤差；③葉綠素定量測定、計算光合放氧速率以研究線粒體對光合作用的影響，故稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液進行葉綠素定量測定。
作業幫 練透好題 精準分層
基礎過關
一、選擇題
1. [2023周口一調]下列有關“光合色素的提取和分離”實驗的敘述正確的是( B )
A. 研磨時加入少許 ，使研磨進行得更充分
B. 色素在濾紙條上的擴散速度不同與其在層析液中的溶解度不同有關
C. 實驗結果一般能分離得到4種色素條帶，顏色從上至下分別是橙黃色、黃色、黃綠色、藍綠色
D. 加入 乙醇有利于色素的分離
[解析]在光合色素的提取和分離實驗中，研磨時加入碳酸鈣，可中和細胞中的有機酸，防止葉綠素被破壞，而加入二氧化硅有助于研磨得更充分，A錯誤；色素擴散速度與其在層析液中的溶解度有關，擴散速度越快說明其溶解度越高，B正確；實驗結果：濾紙條上出現四條顏色、寬度不同的色素帶，從上到下分別為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素 和葉綠素 ，顏色依次為橙黃色、黃色、藍綠色和黃綠色，C錯誤；加入 乙醇和無水碳酸鈉，是因為綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，無水乙醇是用來提取色素而不是分離色素的，D錯誤。
2. 利用紙層析法分離從葉綠體中提取的色素，如圖表示色素帶的分布情況，下列選項對應關系正確的是( A )
選項 實驗材料 實驗操作 結果
放置幾天的菠菜葉片 正常 ①
新鮮菠菜葉片 研磨不充分 ②
新鮮菠菜葉片 正常 ③
新鮮菠菜葉片 濾液線沒入層析液 ④
[解析]放置幾天的菠菜葉片中的葉綠素含量會下降，濾紙條上葉綠素對應的條帶會窄一些，對應①，A正確；研磨不充分，葉片中的色素沒有全部提取出來，每種色素的含量都要比正常的少，色素帶均變窄，對應③，B錯誤；以新鮮菠菜葉片為材料，實驗操作正常，濾紙條上的色素帶對應④，C錯誤；濾液線沒入層析液，色素溶入層析液，濾紙條上沒有色素帶，對應②，D錯誤。
3. [2023寧波模擬]下列關于高等植物細胞內色素的敘述，錯誤的是( A )
A. 所有植物細胞中都含有4種光合色素
B. 有些植物細胞的液泡中也含有色素
C. 葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能
D. 植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩類
[解析]高等植物體內沒有葉綠體的細胞就沒有光合色素，如根尖細胞，A錯誤；有些植物的液泡中也含有水溶性色素，但不參與光合作用，B正確；植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素，可以吸收光能，C、D正確。
4. [2022銀川檢測]如圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。據圖判斷，下列說法錯誤的是( C )
A. 由圖可知，類胡蘿卜素主要吸收 波長的光
B. 用 波長的光比 波長的光更有利于提高光合作用強度
C. 由 波長的光轉為 波長的光后，葉綠體吸收利用的光能減少
D. 土壤中缺乏鎂時，植物對 波長的光的利用量明顯減少
[解析]由題圖可知，類胡蘿卜素主要吸收 波長的光，A正確；由題圖可知，葉綠體中色素吸收 波長的光比吸收 波長的光要多，因此用 波長的光比 波長的光更有利于提高光合作用強度，B正確；分析題圖可知，由 波長的光轉為 波長的光后，葉綠體中色素吸收的光能變多，C錯誤；葉綠素吸收 波長的光較多，缺鎂時，葉綠素的合成受到影響，植物對 波長的光的利用量明顯減少，D正確。
5. [2023南昌模擬]下列關于光合作用的敘述，正確的是( D )
A. 降低二氧化碳濃度，對光反應沒有影響
B. 降低光照強度，短時間內三碳化合物減少
C. 硝化細菌可以通過光合作用將二氧化碳和水合成糖類
D. 農田中“正其行，通其風”可以增加二氧化碳濃度，提高光合速率
[解析] 濃度降低時，生成的 減少，導致光反應產生的 和ATP積累，光反應減慢，A錯誤；光照強度降低，光反應減弱，短時間內 的生成速率不變，而 被還原的速率減慢，故 含量增加，B錯誤；硝化細菌可利用化學反應釋放的化學能，將二氧化碳和水合成糖類，C錯誤；一行行種植有利于農田中空氣流動，從而增加植株周圍的 濃度，提高植株的光合速率，D正確。
6. [2022北京檢測]正在進行光合作用的植物，若突然降低其周圍環境中的 濃度，則短時間內( A )
A. 葉綠體中 的值上升 B. 葉綠體中 的值下降
C. 的值下降 D. 光反應速率加快
[解析]正常條件下進行光合作用的某植物，突然降低其環境中的 濃度，此時光照強度不變，光反應不變，產生的ATP和 也不變， 的還原速度短時間內不變， 生成的速度也不變，而 濃度下降后， 固定為 的速度減小，則 的消耗減少， 的生成減少，最終導致 含量減少， 的含量增加，即葉綠體中 的值上升，故A正確。
7. [2023元氏模擬]如圖為高等綠色植物光合作用過程圖解，其中 、 、 、 、 、 、 、 代表光合作用中的各種物質， 和 代表光合作用的過程，以下說法正確的是( D )
A. 是光合色素，分布在葉綠體內膜和類囊體薄膜上
B. 是ADP，在葉綠體類囊體薄膜上產生
C. 是 ， 是
D. 光合作用的光反應和暗反應過程均有酶的參與
[解析]據圖分析可知， 是光合色素，高等綠色植物細胞內光合色素只分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A錯誤； 是ADP，是暗反應中ATP水解產生的，在葉綠體基質中產生，B錯誤； 是 ，與 反應生成 ，C錯誤；光合作用的光反應和暗反應過程均有酶的參與，D正確。
8. [2023石家莊模擬]下列關于植物光合作用暗反應的敘述，錯誤的是( B )
A. 暗反應要消耗光反應產生的ATP
B. 暗反應是只在暗處進行的反應
C. 的還原要消耗光反應產生的
D. 暗反應過程中有 的再生
[解析]暗反應中 還原過程需要消耗光反應產生的ATP，A正確；暗反應有光無光均可進行，B錯誤； 的還原要消耗光反應產生的 和ATP，C正確；暗反應過程中有 的再生和二氧化碳的固定，D正確。
9. 卡爾文為了探明暗反應中碳原子的轉移途徑，給植物提供 ，當反應進行至第 時， 出現在一種 和一種 中，當時間縮短到 時， 出現在一種 中,下列相關敘述錯誤的是( D )
A. 用 標記 的目的是追蹤暗反應中的碳原子
B. 卡爾文通過控制反應時間來探究碳原子的轉移途徑
C. 若適當延長反應時間，則可能會檢測到更多種含 的化合物
D. 該實驗研究暗反應，因此應該在黑暗環境中進行
[解析]該實驗中用 標記 的目的是追蹤暗反應中的碳原子，便于根據放射性檢測碳原子的轉移途徑，A正確；卡爾文通過控制反應時間來探究碳原子的轉移途徑，在不同的時間點檢測放射性，能探明碳原子的轉移途徑，B正確；若適當延長反應時間，則 可能會轉移到更多的中間產物中，C正確；該實驗研究暗反應，但暗反應的進行需要光反應提供 、ATP，因此該實驗要在光照條件下進行，D錯誤。
10. 為探究葉綠體在光下利用ADP和 合成ATP的動力，科學家在黑暗條件下進行了如下實驗，下列有關分析正確的是( D )
A. 黑暗的目的是與光照作對照
B. 的緩沖溶液模擬的是葉綠體基質的環境
C. ADP和 形成ATP后進入類囊體腔內
D. 類囊體膜兩側的氫離子濃度差是葉綠體中ATP形成的動力
[解析]實驗在黑暗中進行的目的是避免光照對ATP合成的影響，A錯誤； 的緩沖溶液模擬的是類囊體腔的環境，B錯誤；ADP和 形成ATP后進入葉綠體基質，C錯誤；由實驗結果可以看出， 平衡前，加入ADP和 能夠產生ATP，而平衡后加入ADP和 不能產生ATP，說明葉綠體中ATP形成的動力來自類囊體膜兩側的氫離子濃度差，D正確。
11. 綠色植物是主要的能量轉換者,因為它們均含有葉綠體（圖甲）這一完成能量轉換的細胞器,圖乙是圖甲中的色素分離結果,圖丙是在圖甲④結構中進行的生化反應,①~④分別代表圖甲中葉綠體的結構。下列相關敘述錯誤的是( D )
A. 圖乙中的色素帶2是葉綠素
B. 圖甲中①和③的成分和結構相似
C. 光合作用過程中水的消耗發生在②, 的消耗發生在④
D. 如果突然降低 的濃度,圖丙中的 含量短時間內會增加
[解析]圖乙中的色素帶2是葉綠素 ,A正確;圖甲中①和③的成分和結構相似,都是生物膜系統的組成成分,基本支架是磷脂雙分子層,B正確;光合作用過程中,水的消耗發生在光反應階段,場所為②類囊體薄膜, 的消耗發生在④葉綠體基質中,C正確;如果突然降低 濃度,由于 生成速率減慢、還原速率不變,圖丙中的 含量短時間內會下降,D錯誤。
二、非選擇題
12. [2023湖北名校第一次聯考，8分]研究發現，不同程度的干旱脅迫對梔子葉綠體的結構會造成影響。在與田間土壤持水量相同的情況下培養梔子植株，其葉綠體外膜結構較完整，囊狀結構堆疊緊密，基粒排列整齊、規整。而在一定干旱脅迫下，其葉綠體囊狀結構排列紊亂，基粒變形、彎曲、排列混亂。如圖為光下梔子某生物膜的部分結構及相應反應示意圖。回答下列問題：
（1） 該圖表示的是在梔子的（葉綠體中）類囊體薄膜上發生的光反應過程：水分解成 、 和 ，光能轉化成電能，最終轉化為 和ATP中活躍的化學能。電子經傳遞可用于 與 結合形成 。
[解析]題圖表示光反應，發生在植物葉綠體的類囊體薄膜上；光能先轉變為電能（高能電子）再轉變為ATP和 中活躍的化學能；電子用于 與 結合生成 。
（2） 為研究葉綠體的完整性與光合作用的關系，研究人員用物理、化學方法制備了結構完整性不同的葉綠體（ 組：葉綠體雙層膜結構完整； 組：葉綠體雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂），在離體條件下進行實驗，測定其相對放氧量，發現 組放氧量明顯大于 組，請結合生物學結構與功能觀推測其原因是在無雙層膜阻礙、類囊體松散時可避免相互遮擋，更有利于類囊體上的色素吸收、轉化光能，從而提高光反應速率，放氧量增加。
[解析]在無雙層膜阻礙、類囊體松散時可避免相互遮擋，更有利于類囊體上的色素吸收、轉化光能，從而提高光反應速率，放氧量增加，因此雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂的 組放氧量大于雙層膜結構完整的 組。
（3） 為進一步研究干旱脅迫下梔子光合作用能力降低的原因，你還能提出哪些研究課題：干旱脅迫對葉肉細胞光合色素含量的影響；干旱脅迫對葉肉細胞氣孔導度（或氣孔開放程度）的影響等（答兩點）。
[解析]光合色素可以吸收、傳遞、轉化光能，光合色素含量影響光反應，從而影響光合作用；氣孔導度（氣孔開放程度）可以影響胞間 濃度，影響暗反應，從而影響光合作用。
13. [2023成都七中模擬，8分]圖1表示光合作用部分過程的圖解，圖2表示改變光照后，與光合作用有關的五碳化合物和三碳化合物在細胞內含量的變化曲線。據圖完成下列問題：
（1） 圖1中 表示的物質是 ，它由水在光下分解產生，其作用是還原 。
[解析] 表示光反應中水的光解產生的 ，用于暗反應中 的還原。
（2） 圖1中ATP形成所需的能量最終來自太陽能（或光能），若用放射性同位素 標記 ，則 最終進入的物質是 。
[解析]ATP中能量的最終來源都是太陽能；用 標記 ，在暗反應中 與 結合形成 ，則 先被固定到 ， 被還原成有機物 ，即 最終再從 進入有機物 中。
（3） 圖2中曲線 表示的化合物是 ，在無光照時，其含量短時間內迅速上升的原因是短時間內 與 結合形成 的過程正常進行，而 的還原減慢。
[解析]分析圖2，由光照變為黑暗環境，光反應強度降低，ATP合成減少，影響 還原，即短時間內 消耗量減少， 固定生成 不受影響，即 生成量不變，則總的 量增多， 量減少，故 表示 。
能力提升
一、選擇題
14. 雨生紅球藻是一種淡水藻類，與水綿相同，屬于綠藻類的自養生物。該藻能大量積累蝦青素而呈現紅色。蝦青素是一種強大的抗氧化劑，具有脂溶性，不溶于水。下列有關紅球藻的說法錯誤的是( A )
A. 紅球藻吸收紅光和藍紫光，但不吸收綠光
B. 紅球藻中的葉綠素位于葉綠體的類囊體薄膜上
C. 紅球藻中的蝦青素可以用無水乙醇來提取
D. 將紅球藻置于海水中可能會發生質壁分離
[解析]紅球藻屬于綠藻類自養生物，其細胞中含有葉綠體和光合色素，光合色素位于葉綠體的類囊體薄膜上，其主要吸收紅光和藍紫光，也能吸收少量的綠光，A錯誤、B正確；由題意可知，蝦青素具有脂溶性，能夠溶解在有機溶劑中，可用無水乙醇來提取，C正確；紅球藻為真核生物，生活在淡水中，若將紅球藻置于海水中，由于外界溶液濃度較高，紅球藻細胞可能會失水，發生質壁分離，D正確。
15. 希爾從細胞中分離出葉綠體,并發現在沒有 時,給予葉綠體光照,就能放出 ,同時使電子受體還原。希爾反應為: 氧化態電子受體→還原態電子受體 。在希爾反應的基礎上,阿爾農又發現在光下的葉綠體,不供給 時,既積累 也積累ATP;進一步實驗,撤去光照,供給 ,發現 和ATP被消耗,并產生有機物。下列關于希爾反應和阿爾農發現的敘述正確的是( C )
A. 光合作用釋放的 來自 而不是水
B. 和ATP的形成發生在葉綠體類囊體薄膜上
C. 即使沒有 ,光反應過程依然可以進行一段時間
D. 光合作用不需光也可為有機物的合成提供ATP和
[解析]由題中信息（希爾反應）可知,光合作用過程中產生的氧氣來自參加反應的水，A錯誤;從希爾反應和阿爾農發現的敘述中得不到 和ATP的形成發生在葉綠體類囊體薄膜上的結論，B錯誤;希爾反應和有機物的合成過程可以分別進行,在光下積累 和ATP,在暗處可以消耗光反應積累的 和ATP，進行有機物的合成，C正確;希爾反應只有在光下才能進行,在暗處是不能進行的,在光下積累 和ATP,在暗處可以利用光反應產生的 和ATP進行有機物的合成,所以沒有光就不能為有機物的合成提供ATP和 ，D錯誤。
16. 厭氧型綠硫細菌以硫化物為氫供體進行光合作用,是最古老的光合細菌之一。如圖表示綠硫細菌的光復合系統參與的代謝過程簡圖。下列敘述錯誤的是( B )
A. 綠硫細菌的光復合系統含有色素和蛋白質
B. 綠硫細菌能為生態系統中其他生物提供氧氣和有機物
C. 培養綠硫細菌時不需要通入氧氣也無需提供有機碳源
D. 圖示過程實現了光能到化學能的轉化
[解析]綠硫細菌的光復合系統能吸收光能,并發生ATP、ADP的相互轉化（需要相關酶）,說明綠硫細菌的光復合系統含有色素和蛋白質，A正確;厭氧型綠硫細菌以硫化物為氫供體進行光合作用,由題圖可知,綠硫細菌進行光反應不產生氧氣,因此不能為其他生物提供氧氣，B錯誤;厭氧型綠硫細菌能進行光合作用,且由題圖可知，其光合作用不需 ，因此培養綠硫細菌時不需要通入 ,也無需提供有機碳源，C正確;圖中光反應中綠硫細菌將光能轉化為化學能,儲存在ATP和 中，D正確。
17. [2022河北五校聯考]植物接受過多光照會對葉綠體造成損害,因此植物需要“非光化學淬滅 ”的機制來保護自身,在 的作用下多余的光能會以熱能的形式散失。該機制的啟動和關閉過程如圖所示。下列敘述錯誤的是( C )
A. 直接作用于光反應階段
B. 狀態②時通過 機制可避免葉綠體受損
C. 葉綠體中ATP的合成量下降可能導致 機制開啟
D. 狀態③ 機制緩慢關閉過程中ADP含量逐漸升高
[解析]由題中信息“在 的作用下多余的光能會以熱能的形式散失”,可以得出 直接作用于光合作用中的光反應階段,A正確;植物接受過多光照會對葉綠體造成損害,因此植物需要“非光化學淬滅 ”的機制來保護自身,狀態②時, 機制迅速啟動,在 的作用下多余的光能會以熱能的形式散失,通過 機制可避免葉綠體受損,B正確; 葉綠體中ATP的合成量下降,光反應減弱，色素需要吸收的光能減少，可能導致 機制關閉,C錯誤;由于 機制關閉過程緩慢,部分光能仍以熱能形式散失,光反應減弱,導致ADP合成ATP的速率下降,因此該過程中ADP含量逐漸升高,D正確。
18. 某小組將葉綠體破壞后，將離心得到的類囊體懸浮液和葉綠體基質分別放入4支試管中，給予試管①、②光照，將試管③、④置于黑暗條件下，實驗如圖所示。下列有關敘述錯誤的是( B )
A. 試管①、②對照能說明光反應發生在類囊體上
B. 試管③、④對照能說明暗反應的場所是葉綠體基質
C. 支試管中只有試管①能產生氧氣
D. 若向試管④中加入試管①的懸浮液，通入 后有有機物合成
[解析]試管①、②的自變量為葉綠體的不同部位，其中試管①中可以發生光反應，試管②中不能發生，故兩者對照能說明光反應發生在類囊體上，A正確；試管③、④中均無法進行暗反應，故試管③、④對照不能說明暗反應的場所是葉綠體基質，B錯誤；4支試管中只有試管①中可以發生光反應產生氧氣，C正確；試管①中可進行光反應，產物有 和ATP，若向試管④中加入試管①的懸浮液，通入 后可進行暗反應過程，故有有機物合成，D正確。
19. [2023湖南九校聯考，多選]正常生長的小球藻，照光培養一段時間后，改為在綠光下繼續培養，此后小球藻細胞的葉綠體內不會發生的變化是( AC )
A. 的釋放速率加快 B. 的還原速率降低
C. ATP從葉綠體基質向類囊體薄膜運輸 D. 凈光合速率降低
[解析]光合色素幾乎不吸收綠光，所以從正常光照變為綠光， 的釋放速率下降，A符合題意；由于改為綠光后光反應速率減慢，產生的ATP和 減少， 的還原速率也降低，B不符合題意；ATP是在類囊體薄膜上合成，運向葉綠體基質參加 的還原的，C符合題意；小球藻的呼吸速率基本不變，改為綠光后光合速率下降，凈光合速率=光合速率-呼吸速率，故凈光合速率降低，D不符合題意。
20. 在玻璃溫室中,研究小組分別用三種單色光對某種綠葉蔬菜進行補充光源（補光）實驗,結果如圖所示。補光的光強度為 ,補光時間為上午 ,溫度適宜。
下列敘述正確的是( D )
A. 給植株補充 光源,對該植株的生長有促進作用
B. 若 補光后植株的光合色素增加,則光飽和點將下降
C. 若 補光組在 時突然停止補光,則植株釋放的 量增大
D. 當對照組和 補光組 吸收速率都達到 時, 補光組從溫室中吸收的 總量比對照組少
[解析]由題圖可知，與對照組相比,給植株補充 光源時植株吸收 的速率降低,說明此光源對該植株的生長有抑制作用,A錯誤;若 補光后植株的光合色素增加,則植物吸收光能的能力增強,會使光飽和點增大,B錯誤;若 補光組在 時突然停止補光,會使光反應速率降低,則植株釋放的 量減少,C錯誤;當對照組和 補光組 吸收速率都達到 時,二者從溫室中吸收的 量可以用相應曲線與橫軸圍成的面積表示，把曲線都看作直線，對照組 吸收量相對值 , 補光組 吸收量相對值 ，故 補光組從溫室中吸收的 總量比對照組少,D正確。
二、非選擇題
21. [2023南京調研,11分]光合作用是地球上最重要的化學反應，圖1為其部分反應過程。科研人員對某綠色植物光暗轉換中的適應機制開展相關研究，測定綠色植物由暗到亮過程中 吸收速率的變化如圖2所示。請據圖回答下列問題：
（1） 圖1中吸收光能的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，在提取和分離該植物光合色素的實驗中，過濾研磨勻漿最好選用單層尼龍布。
[解析]圖1中吸收光能的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，在提取和分離該植物光合色素的實驗中，過濾研磨勻漿最好選用單層尼龍布。
（2） 圖1反應過程的場所為類囊體薄膜。與質膜上的蛋白質相比，圖中的 、 和P700等特殊蛋白質可以傳遞 裂解產生的電子并最終將光能轉化為化學能；圖中ATP合成酶由 和 兩部分組成，其作用有運輸 、催化ATP的合成。
[解析]圖1反應過程是光反應階段，場所為葉綠體類囊體薄膜。與質膜上的蛋白質相比，圖中的 、 和P700等是光系統電子傳遞鏈中可以傳遞電子的一類特殊蛋白質，故可以傳遞 裂解產生的電子并最終將光能轉化為化學能；圖中ATP合成酶由 和 兩部分組成，其作用有運輸 、催化ATP的合成。
（3） 圖2結果顯示，未開始光照時， 吸收速率低于0，這是由于植物細胞進行細胞呼吸釋放 。 后， 吸收速率才迅速升高，說明此時光合作用暗反應過程才被激活。
[解析]據圖2分析，未開始光照時， 吸收速率低于0，說明植物細胞此時在釋放 ，這是由于植物細胞進行細胞呼吸釋放 。在光合作用的暗反應中消耗 ， 后， 吸收速率才迅速升高，說明此時光合作用暗反應過程才被激活。
（4） 科研人員進一步檢測了上述時間段中光反應相對速率和熱能散失比例（葉綠體中以熱能形式散失的能量占光反應捕獲光能的比例），結果如圖3所示。
圖3
① 圖3中 ，兩條曲線的變化趨勢為：光反應相對速率下降，熱能散失比例上升。
[解析]根據圖3分析， ，光反應相對速率下降，熱能散失比例上升。
② 結合圖2及光合作用過程推測， ，光反應相對速率變化的原因是暗反應未被激活，光反應產生的 和ATP積累導致光反應被抑制。
[解析]根據圖2，光合作用的暗反應在 后才開始加快，故 ，應該是暗反應的速率限制了光反應的速率，即暗反應未被激活，光反應產生的 和ATP積累導致光反應被抑制。
③ 請從物質與能量、結構與功能的角度分析，圖3中 熱能散失比例變化的生物學意義： ，吸收的光能大部分未被利用，以熱能形式散失，進而可保護光合色素、相關蛋白和葉綠體結構等免受（光）損傷； ，吸收的光能可有效轉化為化學能并減少以熱能形式散失的比例，進而有利于積累更多的有機物。
[解析]根據圖3分析， ，吸收的光能大部分未被利用，以熱能形式散失，進而可保護光合色素、相關蛋白和葉綠體結構等免受（光）損傷； ，吸收的光能可有效轉化為化學能并減少以熱能形式散失的比例，進而有利于積累更多的有機物。
22. [2022山東，8分]強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導致植物光合作用強度下降，出現光抑制現象。為探索油菜素內酯 對光抑制的影響機制，將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理，如表所示，其中試劑 可抑制光反應關鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結果如圖所示。
（1） 光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細胞中的色素時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是藍紫光。
[解析]蘋果幼苗葉肉細胞中的色素主要有葉綠素 、葉綠素 、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，分離色素時，胡蘿卜素隨層析液在濾紙上擴散的速度最快，其主要吸收藍紫光。
（2） 強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產生速率繼續增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有五碳化合物供應不足、 濃度有限（答出2種原因即可）；氧氣的產生速率繼續增加的原因是光能的吸收速率繼續增加，水的光解速率繼續增加。
[解析]影響光合作用的因素有光照強度、 濃度、溫度、酶活性、色素含量等。強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供應不足、與暗反應相關的酶有限、 供應不足；強光照射后短時間內，氧氣的產生速率繼續增加的原因是光反應速率增加，水光解產生氧氣的速率增加。
（3） 據圖分析，與甲組相比，乙組加入 后光抑制減弱（填“增強”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說明 可能通過促進光反應中關鍵蛋白（關鍵酶）的合成或提高了其活性發揮作用。
[解析]與甲組相比，乙組加入 后光合作用強度（相對值）較高，說明乙組加入 后光抑制減弱。乙組用 處理，丙組用 和試劑 處理，與乙組相比，丙組光合作用強度（相對值）較低，又知試劑 可抑制光反應關鍵蛋白的合成，說明 可能通過促進光反應關鍵蛋白的合成或提高光反應關鍵蛋白的活性發揮作用。
創新應用
一、選擇題
23. [2022廣州模擬]遷移率是用紙層析法分離混合色素中各種成分的重要指標，可用于色素的鑒定。以新鮮菠菜綠葉為材料進行色素的提取和分離實驗，得到如表所示結果。下列相關敘述錯誤的是( D )
注：遷移率=色素移動距離/層析液移動距離。
A. 可用體積分數為 的乙醇加入適量無水碳酸鈉代替無水乙醇
B. 新鮮菠菜綠葉的色素提取液呈綠色主要是因為存在色素 、
C. 種色素在層析液中的溶解度由大到小依次是色素 、 、 、
D. 遷移率為0.95和0.53的色素主要吸收紅光和藍紫光
[解析]可用體積分數為 的乙醇加入適量無水碳酸鈉代替無水乙醇，A正確；由表可知，色素1為胡蘿卜素，色素2為葉黃素，色素3為葉綠素 ，色素4為葉綠素 ，新鮮菠菜綠葉的色素提取液呈綠色主要是因為存在色素3和 ，B正確；在層析液中溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上擴散的速度越快，故4種色素在層析液中的溶解度從大到小依次是色素 、 、 、 ，C正確；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，D錯誤。
二、非選擇題
24. [2022永州三模,9分][設計實驗思路]某生物興趣小組對光合作用的過程及其影響因素進行了相關研究。如圖是某一年生的高等植物細胞中光合作用過程圖解，圖中英文字母代表相應物質。回答下列問題：
（1） 該興趣小組在研究過程中突然增強光照強度，檢測到圖中 物質產生量迅速增多，但不久又恢復到一定水平。 物質無法維持在一個較高水平，最可能的外因是圖中物質 （填字母）的供應量未能同步增加;在同一過程中 的變化規律是先迅速減少，不久后達到相對穩定的水平，原因是光照強度突然增強，短時間內ATP和 突然增多， 的還原加快，而 的固定基本不變，導致 含量迅速減少，因為 的供應量未同步增加，因此隨后 含量達到相對穩定的水平。
[解析]圖示分析：由光合作用過程需要吸收 ，釋放 可知， 為 ， 為 ，結合光合作用的具體過程可知， 為 ， 為ATP， 為
。光反應和暗反應相互影響， 是暗反應的原料，因此若 供應未能同步增加，則增強光照強度光反應也不能持續增強，產生 的速率也會逐漸恢復到一定水平，無法維持在一個較高水平。該過程中光照強度突然增強，短時間內光反應產物ATP和 突然增多， 的還原加快（ 還原需要光反應提供ATP和 ），而 的固定基本不變，導致 含量迅速減少，因為 的供應量未同步增加，因此不久后 含量達到相對穩定的水平，因此 的變化規律是先迅速減少，不久后達到相對穩定的水平。
（2） 給該種高等植物施氮肥的同時補充水分，其光合速率會更大，試從水的角度分析其原因：水作為良好的溶劑，氮肥可以溶解在水中形成離子，有利于植物根細胞對氮元素的吸收；水是光合作用的原料；保證植物吸收充足水分，有利于增大其氣孔導度，從而保證葉肉細胞中 的供應（答出兩點即可）。
[解析]水作為良好的溶劑，氮肥可以溶解在水中形成離子，有利于植物根細胞對氮元素的吸收；水作為光合作用的原料，補充水分有利于光合作用的進行；保證植物吸收充足水分，有利于增大其氣孔導度，氣孔是 進出的通道，從而保證了葉肉細胞中 的供應。
（3） 卡爾文運用同位素標記法研究了光合作用過程中 中碳的轉移途徑，請你采用同位素標記法設計實驗探究外源提供的 物質是否可以被光合作用的暗反應所利用。（要求：寫出簡單的實驗設計思路）
將提供的 物質用放射性同位素標記，供植物進行光合作用，并將植物置于光照、溫度等條件均適宜的環境中，一段時間后，采用一定的方法檢測光合產物糖類中是否出現放射性。
[解析]同位素標記法可以用來追蹤物質的去向，若要探究外源提供的 物質是否可以被光合作用的暗反應所利用，可將提供的 物質用放射性同位素標記，供植物進行光合作用，并將植物置于光照、溫度等條件均適宜的環境中，一段時間后，采用一定的方法檢測光合產物糖類中是否出現放射性。
25. [2023湖南九校聯考，10分] 是影響植物光合作用的重要因素。不同植物在長期的自然選擇中形成了不同的適應特征。圖1是三種不同類型植物的 同化方式示意圖，圖2表示生活在不同地區的上述三種植物在晴朗夏季的 吸收速率日變化曲線。已知玉米葉肉細胞葉綠體中固定 的酶對 的親和力高于水稻。回答下列問題：
（1） 如果水稻正在適宜條件下進行光合作用，外界 濃度突然降低，則短時間內葉綠體中的 與 含量的比值會減小。
[解析] 濃度突然降低，短時間內 固定的速率減慢，合成的 減少，消耗的 減少， 的還原速率不變，故 含量減少， 含量增加， 與 含量的比值下降。
（2） 從圖1可以看出，玉米固碳作用的場所是葉肉細胞和維管束鞘細胞。玉米和景天科植物更適合在沙漠地區生長的是景天科植物。
[解析]從圖1可以看出，玉米固定 的場所是葉肉細胞和維管束鞘細胞。玉米和景天科植物相比，更適合在沙漠地區生長的是景天科植物，因為該類植物白天因光照強度過大而氣孔關閉，但夜晚能吸收并儲存 ，不影響光合作用的進行。
（3） 圖2中曲線 、 、 分別對應的植物種類是景天科植物、水稻、玉米。在環境 濃度都較低的情況下，玉米和水稻光合速率相對較大的是玉米。
[解析] 植物晚上也可以吸收二氧化碳，所以 代表景天科植物；玉米有 途徑可以固定 ，可以利用低濃度 進行光合作用，所以 表示玉米， 表示水稻。在環境 濃度都較低的情況下，玉米的光合速率比水稻大。

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