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(共93張PPT)
第16課時(shí)　
光合作用的原理
說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)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(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。
課標(biāo)要求
考情分析
1.光合作用的原理 2023·湖北·T8　2023·江蘇·T19　2022·重慶·T23
2021·廣東·T12　2021·湖南·T18　2021·河北·T19
2021·重慶·T6　2020·天津·T5
2.光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系 2023·天津·T9　2022·天津·T16　2021·江蘇·T20
2021·山東·T16
內(nèi)容索引
考點(diǎn)一　　光合作用的原理
考點(diǎn)二　　光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系
課時(shí)精練
考點(diǎn)一
光合作用的原理
1.光合作用的概念：綠色植物通過(guò) ，利用 ，將_________
轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的 ，并且釋放出 的過(guò)程。
2.光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2O (CH2O)＋O2。
葉綠體
光能
二氧化碳
和水
有機(jī)物
氧氣
3.光合作用的過(guò)程
項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)
過(guò)程模型
實(shí)質(zhì) 光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并放出O2 同化CO2形成有機(jī)物
與光的關(guān)系 必須在 下進(jìn)行 有光、沒(méi)有光都能進(jìn)行
場(chǎng)所 在葉綠體內(nèi)的 上進(jìn)行 在葉綠體 中進(jìn)行
光
類(lèi)囊體薄膜
基質(zhì)
項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)
物質(zhì)轉(zhuǎn)化
項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)
能量轉(zhuǎn)化 光能→_______________ ______________ ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→_____________________
關(guān)系
ATP和NADPH中
活躍的化學(xué)能
有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
4.化能合成作用與光合作用的對(duì)比
項(xiàng)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(wú)機(jī)物
產(chǎn)物 等有機(jī)物
能量來(lái)源 _____ ___________________________
生物種類(lèi) 綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等 、硫細(xì)菌等
糖類(lèi)
光能
某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)釋放的能量
硝化細(xì)菌
環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析
(1)“過(guò)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(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化：
(2)“模型法”表示C3和C5等物質(zhì)含量變化
(1)光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中(　　)
提示　光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)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(guò)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(duì)實(shí)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(qǐng)結(jié)合以下信息深度認(rèn)知光合作用相關(guān)原理。
1.如圖為類(lèi)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(jìn)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(shí)能將H＋運(yùn)輸?shù)筋?lèi)囊體
腔中，圖中實(shí)線為電子的傳遞過(guò)
程，虛線為H＋的運(yùn)輸過(guò)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 ；電子(e－)由水釋
放出來(lái)后，經(jīng)過(guò)一系列的傳遞體形成
電子流，最終傳遞給 (電子的最終受體)合成NADPH。PSⅠ和
PSⅡ吸收的光能儲(chǔ)存在 中。
氧和H＋
NADP＋
NADPH和ATP
(2)據(jù)圖分析，使類(lèi)囊體膜兩側(cè)H＋濃度差增加的過(guò)程有_______________
_______________________________。
(3)由圖可知，圖中ATP合成酶的作用有________________________。合成ATP依賴(lài)于________________________形成的電化學(xué)勢(shì)能。
PQ運(yùn)輸H＋；合成NADPH消耗H＋
水的光解產(chǎn)生H＋；
運(yùn)輸H＋和催化ATP的合成
類(lèi)囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差
2.如圖1為番茄葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用的過(guò)程及磷酸丙糖的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸情況。
(1)其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器發(fā)揮作用時(shí)，并
不會(huì)直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的
總含量，由此推測(cè)磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)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(guò)磷酸丙
糖轉(zhuǎn)運(yùn)器嚴(yán)格按照1∶1反向交換進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)
(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(huì)減慢，請(qǐng)結(jié)合上述(1)中信息推測(cè)原因?yàn)開(kāi)_________________________
_________________________________
_______________________________________________。
(3)蔗糖是大多數(shù)植物長(zhǎng)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 。
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(guò)程受阻，從而影響CO2的固定
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(zhǎng)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(zhǎng)條件后兩種化合物的含量變化。若T1時(shí)刻降低了培養(yǎng)液中NaHCO3的
濃度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是 。 若T1時(shí)刻降低了光照強(qiáng)度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是 。
C5、NADPH
ADP、C3
(5)科研人員利用“間隙光”來(lái)測(cè)定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替進(jìn)行12小時(shí)，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中氧氣和二氧化碳的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分記錄如圖3所示。
據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分記錄圖分析，與連
續(xù)光照6小時(shí)，再連續(xù)黑暗6小時(shí)相
比，“間隙光”處理的光合作用效
率 (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(shí)能 。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 (填“更快”或“更慢”)。圖3中兩條曲線所圍成的面積S1 (填“大于”“等于”或“小于”)S2。
大于
充分利用光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP
更快
等于
考向一　光合作用的原理
1.(2021·重慶，6)類(lèi)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(cuò)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(guò)4層膜
B.NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPH
C.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)
√
1
2
水光解產(chǎn)生O2的場(chǎng)所是葉綠體的類(lèi)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(lèi)囊體薄膜開(kāi)始，穿過(guò)葉綠體2
層膜，然后進(jìn)入同一細(xì)胞中的線粒體，再穿過(guò)線粒體的2層膜，所以至少要穿過(guò)5層膜，A錯(cuò)誤；
1
2
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(guò)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(lèi)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。
1
2
2.(2022·重慶，23)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會(huì)被類(lèi)囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開(kāi)展了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1
2
(1)制備類(lèi)囊體時(shí)，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”)。
1
2
保持類(lèi)囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類(lèi)囊體破裂
低溫
(2)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(lèi)囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差，原因是________________________________________________________
___________________________________。
1
2
實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照條件下對(duì)類(lèi)囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無(wú)法證明某種能量是來(lái)自光能還是來(lái)自膜內(nèi)外H＋濃度差
(3)為探究自然條件下類(lèi)囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差的原因，對(duì)無(wú)緩沖液的類(lèi)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(shí)升高，原因是____________________________________________
______。類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差是通過(guò)光合電子傳遞和H＋轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來(lái)源物質(zhì)是____。
1
2
類(lèi)囊體膜外H＋被轉(zhuǎn)移到類(lèi)囊體膜內(nèi)，造成溶液pH
升高
水
(4)用菠菜類(lèi)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(biāo)多碳化合物。若要實(shí)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(qiáng)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(diǎn))。
1
2
NADPH、
ATP和CO2
增加CO2濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度
返回
考點(diǎn)二
光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系
(1)物質(zhì)方面
NADPH
C6H12O6
H2O
[H]
(2)能量方面
NADPH
ATP
(1)提取完整的線粒體和葉綠體懸浮液，可以獨(dú)立完成有氧呼吸和光合作用過(guò)程(　　)
提示　線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，其中有氧呼吸的第一階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的，因此提取完整的線粒體懸浮液，不可以獨(dú)立完成有氧呼吸，而提取葉綠體懸浮液可以獨(dú)立完成光合作用過(guò)程，但前提是保證葉綠體的活性。
×
(2)用H218O澆灌植物，周?chē)諝庵械腍2O、O2、CO2都能檢測(cè)到18O(　　)
提示　用H218O澆灌植物，植物通過(guò)蒸騰作用使H218O出現(xiàn)在周?chē)諝庵校?jīng)過(guò)光合作用光反應(yīng)階段，H218O中的18O進(jìn)入氧氣中，經(jīng)過(guò)細(xì)胞呼吸，H218O進(jìn)入CO2中。
√
(3)植物細(xì)胞都能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)(　　)
提示　只有能進(jìn)行光合作用的植物細(xì)胞才能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)。
×
考向二　光合作用與細(xì)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(guò)程的圖，關(guān)于
此圖說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
B. 通過(guò)通道蛋白進(jìn)入葉綠體基質(zhì)
C.光反應(yīng)生成的H＋促進(jìn)了 進(jìn)入類(lèi)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)
√
3
4
據(jù)圖可知， 進(jìn)入細(xì)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(dòng)運(yùn)輸，通道
蛋白只參與協(xié)助擴(kuò)散，A正確，B
錯(cuò)誤；
據(jù)圖可知，光反應(yīng)中水光解產(chǎn)生的
H＋促進(jìn) 進(jìn)入類(lèi)囊體，C正確；
3
4
據(jù)圖可知，光反應(yīng)生成的物質(zhì)X(O2)促進(jìn)線粒體的有氧呼吸，產(chǎn)生更多的ATP，有利于
進(jìn)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。
3
4
4.(2022·天津，16)利用藍(lán)細(xì)菌將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
(1)藍(lán)細(xì)菌是原核生物，細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)含有ATP、NADPH、NADH(呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的[H])和丙酮酸等中間代謝物。ATP來(lái)源于__________和__________等生理過(guò)程，為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。
3
4
光合作用
細(xì)胞呼吸
(2)藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)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(dá)外源Ldh基因的工程藍(lán)細(xì)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(xì)胞質(zhì)中的NADH被大量用于___________產(chǎn)生ATP，無(wú)法為L(zhǎng)dh提供充足的NADH。
有氧呼吸
3
4
(3)藍(lán)細(xì)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(qiáng)化的工程菌K，以補(bǔ)充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D－乳酸。測(cè)定初始藍(lán)細(xì)菌、工程菌K中細(xì)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 ATP NADH NADPH
初始藍(lán)細(xì)菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
3
4
由表可知，與初始藍(lán)細(xì)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(jìn)”或“不受影響”)，光反應(yīng)中的水光解__________(填“被抑制”“被促進(jìn)”或“不受影響”)。
菌株 ATP NADH NADPH
初始藍(lán)細(xì)菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
被抑制
不受影響
3
4
(4)研究人員進(jìn)一步把Ldh基因引入工程菌K中，構(gòu)建工程菌L。與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌L能積累更多D－乳酸，是因?yàn)槠鋉_____(雙選)。
A.光合作用產(chǎn)生了更多ATP
B.光合作用產(chǎn)生了更多NADPH
C.有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATP
D.有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH
AD
3
4
1.(必修1 P103)水分解為氧和H＋的同時(shí)，被葉綠體奪去兩個(gè)電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是_______
__________________________________________________。
2.(必修1 P104)光合作用的產(chǎn)物有一部分是 ，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入 ，再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?br/>暗反應(yīng)階段的還原劑；儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用
可作為
淀粉
篩管
3.(必修1 P106)請(qǐng)根據(jù)光合作用的基本過(guò)程，填充下圖：
2C3
O2
ATP
NADPH
NADP＋
C5
4.請(qǐng)寫(xiě)出光合作用的反應(yīng)式(產(chǎn)物為C6H12O6)：_______________________
____________________。
5.(2022·全國(guó)甲，29節(jié)選)正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课唬蚴? (答出1點(diǎn)即可)。
返回
C6H12O6＋6O2＋6H2O
自身呼吸消耗或建造植物體結(jié)構(gòu)
課時(shí)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(chēng)為Rubisco，下列敘述正確的是
A.Rubisco存在于細(xì)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ATP
D.Rubisco催化C5和CO2結(jié)合
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Rubisco參與植物光合作用過(guò)程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)場(chǎng)所在葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；
暗反應(yīng)在有光和無(wú)光條件下都可以進(jìn)行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對(duì)光無(wú)要求，B錯(cuò)誤；
Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯(cuò)誤；
Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過(guò)程，D正確。
2.(2023·湖北，8)植物光合作用的光反應(yīng)依賴(lài)類(lèi)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(guò)與PSⅡ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴(lài)LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)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(duì)光能的
捕獲增強(qiáng)
B.Mg2＋含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱
C.弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對(duì)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
√
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6
7
8
9
10
11
12
葉肉細(xì)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(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A正確；
Mg2＋是葉綠素的組成成分，其含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，導(dǎo)致對(duì)光能的捕獲減弱，B正確；
弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)光能的捕獲，C錯(cuò)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(lèi)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(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是
A.產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)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CO2
C.類(lèi)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
√
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綠色植物光反應(yīng)的場(chǎng)所是類(lèi)囊體薄膜，產(chǎn)物有O2、NADPH、ATP，暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類(lèi)等有機(jī)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(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤；
類(lèi)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(xiàng)錯(cuò)誤；
該反應(yīng)體系含有從菠菜中分離的類(lèi)囊體，類(lèi)囊體上含有光合作用色素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(2024·揚(yáng)州高三期中)如圖所示生理過(guò)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(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.PS Ⅱ、PS Ⅰ內(nèi)含易溶于有機(jī)
溶劑的色素
B.PQ轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的過(guò)程需要消耗電
子中的能量
C.線粒體中存在類(lèi)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(xì)胞呼吸利用至少需要經(jīng)過(guò)4層磷脂雙分子層
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光反應(yīng)中水的光解產(chǎn)生的O2是發(fā)生在葉綠體類(lèi)囊體薄膜內(nèi)，O2擴(kuò)散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過(guò)類(lèi)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(cuò)誤。
5.(2024·鄭州高三質(zhì)檢)如圖表示光合作用和細(xì)胞呼吸之間的能量轉(zhuǎn)變過(guò)程，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.只有含葉綠素的細(xì)胞才能進(jìn)行
過(guò)程①和③
B.過(guò)程③④發(fā)生的場(chǎng)所分別為葉
綠體基質(zhì)和線粒體基質(zhì)
C.過(guò)程①中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化
學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中
D.有氧呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的NADH主要來(lái)自第二階段
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過(guò)程①表示光反應(yīng)中水的光解，
過(guò)程③表示暗反應(yīng)，則①和③是
光合作用過(guò)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(guò)程③表示暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過(guò)程④包括有氧呼吸的第一、第二階段，第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，B錯(cuò)誤；
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過(guò)程①光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中，二者可被暗反應(yīng)利用，C正確。
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6.(2024·武漢高三期中)如圖為真核細(xì)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
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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(lái)源均為 H＋的跨膜運(yùn)輸
C.自養(yǎng)需氧型生物的細(xì)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
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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(lèi)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(xì)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(cuò)誤；
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由圖可知，這兩種膜結(jié)構(gòu)上的ATP合成酶在合成ATP時(shí)，都需要利用膜兩側(cè)的H＋跨膜運(yùn)輸，即H＋的梯度勢(shì)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(cuò)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(jī)制如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素都能吸收
紅光和藍(lán)紫光
B.水的光解發(fā)生在類(lèi)囊體薄膜，
需要酶的參與
C.植物缺鎂對(duì)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
√
葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，A錯(cuò)誤。
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8.“光斑”是陽(yáng)光穿過(guò)樹(shù)冠枝葉投射到地面的光點(diǎn)，它會(huì)隨太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)和枝葉擺動(dòng)而移動(dòng)。如圖表示某一生長(zhǎng)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(jìn)行著較弱
的光合作用
B.“光斑”照射后，短時(shí)間內(nèi)C3含量
增多
C.圖示O2釋放速率的變化說(shuō)明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)
D.CO2吸收曲線ab段的變化說(shuō)明暗反應(yīng)與光照有關(guān)
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“光斑”照射開(kāi)始，O2釋放速率急
劇增大，CO2吸收速率增大相對(duì)較
慢，短時(shí)間內(nèi)C3的還原強(qiáng)于CO2的
固定，故短時(shí)間內(nèi)C3含量減少，B
錯(cuò)誤；
“光斑”照射后，CO2吸收速率增加的同時(shí)，O2釋放速率下降，說(shuō)明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)，C正確；
ab段“光斑”移開(kāi)，光照減弱，光反應(yīng)減弱，O2釋放速率下降的同時(shí)，CO2吸收速率也下降，說(shuō)明暗反應(yīng)的進(jìn)行與光照有關(guān)，D正確。
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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(shí)，TPT活性降低；磷酸丙糖與Pi通過(guò)TPT的運(yùn)輸嚴(yán)格按1∶1的比例進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是
A.葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以淀粉形式
運(yùn)出細(xì)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ATP
C.若磷酸丙糖的合成速率超過(guò)Pi轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)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(guò)增加CO2來(lái)提高作物中淀粉和蔗糖的含量
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由題圖可知，葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物
主要是以蔗糖形式運(yùn)出細(xì)胞的，A
錯(cuò)誤；
若磷酸丙糖的合成速率超過(guò)Pi轉(zhuǎn)運(yùn)
進(jìn)葉綠體的速率，則有利于淀粉的合成，C錯(cuò)誤；
由于CO2充足時(shí)，TPT活性降低，導(dǎo)致磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體合成蔗糖的過(guò)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(huì)下降，D錯(cuò)誤。
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二、非選擇題
10.(2024·宜昌高三聯(lián)考)光合作用過(guò)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(shí)驗(yàn)。回答下列問(wèn)題：
(1)20世紀(jì)初英國(guó)的布萊克曼把化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法引入到對(duì)光合作用的研究中：
①光照強(qiáng)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(dá)到一定程度后保持不變，此時(shí)增大光照強(qiáng)度，光合速率會(huì)隨之增大，這說(shuō)明______________________________。菠菜植株中能固定CO2的物質(zhì)是_______________。
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光照強(qiáng)度是光合作用的限制因子
C5(五碳化合物)
②CO2濃度保持恒定，持續(xù)增大光照強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)光合速率先增大，達(dá)到一定程度后不再增加，此時(shí)增大CO2濃度，光合速率會(huì)隨之增大，這說(shuō)明______________________________。綠色植物吸收和轉(zhuǎn)化光能的具體場(chǎng)所是______________________。
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CO2濃度是光合作用的限制因子
(葉綠體的)類(lèi)囊體薄膜
(2)大約20年后，德國(guó)的瓦伯格等用藻類(lèi)進(jìn)行閃光實(shí)驗(yàn)。在光能量相同的前提下設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)闡明了光合作用中存在兩個(gè)反應(yīng)，請(qǐng)從光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋?zhuān)篲_________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
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在光能量相同的前提下，閃光照射時(shí)使光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用與再生，提高了暗反應(yīng)中C3的還原，進(jìn)而提高了藻類(lèi)的光合作用效率
(3)后來(lái)科學(xué)家為驗(yàn)證瓦伯格的發(fā)現(xiàn)，以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等相同且適宜并穩(wěn)定，每組處理的總時(shí)間均為135 s，處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：
A組：__________________，時(shí)間各為67.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%；
B組：__________________________________，每次光照和黑暗的時(shí)間各為7.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70%；
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先光照后黑暗處理
先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理
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(shí)間各為3.75 ms；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%；
D組(對(duì)照組)：_________________，光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。
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光照時(shí)間為135 s
11.(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(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖。回答下列問(wèn)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(guò)程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______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(huì)______(填“加快”或“減慢”)。
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類(lèi)囊體膜
NADPH
減慢
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光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上，即圖b表示圖a的類(lèi)囊體膜，光反應(yīng)過(guò)程中，色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，若二氧化碳濃度降低，暗反應(yīng)
速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會(huì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
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注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。
葉綠體類(lèi)型 相對(duì)值 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(lèi)囊體略有損傷 葉綠體C：雙層膜瓦解，類(lèi)囊體松散但未斷裂 葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆粒或片段
實(shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
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(duì)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(guò)程是___________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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Fecy
實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時(shí)，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時(shí)無(wú)明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用
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(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)囊體又松散的條件下，更有利于______________________________，從而提高光反應(yīng)速率。
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類(lèi)囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能
在無(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)囊體松散的條件下，更有利于類(lèi)囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能，從而提高光反應(yīng)速率，所以該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C。
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(duì)
值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b
對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋?zhuān)篲______________
___________________________________
_______________________________________________________________________________________________________。
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ATP的合成依賴(lài)
于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯
度通過(guò)類(lèi)囊體膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類(lèi)囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低
根據(jù)圖b可知，ATP的合成依賴(lài)于水
光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯
度通過(guò)類(lèi)囊體薄膜上的ATP合酶，
葉綠體A、B、C、D類(lèi)囊體膜的受
損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生
效率逐漸降低。
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12.(2023·江蘇，19)氣孔對(duì)植物的氣體交換和水分代謝至關(guān)重要，氣孔運(yùn)動(dòng)具有復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。圖1所示為葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞和相鄰葉肉細(xì)胞中部分的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)代謝途徑。①～④表示場(chǎng)所。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
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(1)光照下，光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在______(從①～④中選填)；NADPH可用于CO2固定產(chǎn)物的還原，其場(chǎng)所有_______(從①～④中選填)。液泡中與氣孔開(kāi)閉相關(guān)的主要成分有H2O、________________(填寫(xiě)2種)等。
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④
①④
K＋、Mal(蘋(píng)果酸)
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葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，所以光照下，光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在④中，即葉綠體中；NADPH可用于CO2固定產(chǎn)物的還原，由圖示可知，該過(guò)程可以發(fā)生在葉綠體中，也發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。液泡中與氣孔開(kāi)閉相關(guān)的主要成分有H2O、K＋和Mal等，其中K＋和Mal影響細(xì)胞液的滲透壓，進(jìn)而影響保衛(wèi)細(xì)胞的吸水力，影響氣孔的開(kāi)閉。
(2)研究證實(shí)氣孔運(yùn)動(dòng)需要ATP，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有________(從①～④中選填)。保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP，PEP再轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______進(jìn)入線粒體，經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)產(chǎn)生的_____________
最終通過(guò)電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP。
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①②
丙酮酸
[H](或NADH)
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研究證實(shí)氣孔運(yùn)動(dòng)需要ATP，圖中葉綠體合成有機(jī)物需要消耗ATP，而ATP由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入到葉綠體中，因而可推測(cè)氣孔運(yùn)動(dòng)需要的ATP來(lái)源于細(xì)胞呼吸，細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，因此產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體，即圖中的①②。
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保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP，PEP再轉(zhuǎn)化為丙酮酸進(jìn)入線粒體參與有氧呼吸的第二、三階段，經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)產(chǎn)生的[H](NADH)最終通過(guò)電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP，即有氧呼吸的第三階段。
(3)藍(lán)光可刺激氣孔張開(kāi)，其機(jī)理是藍(lán)光激活細(xì)胞膜上的AHA，消耗ATP將H＋泵出膜外，形成跨膜的_________，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K＋等離子。
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H＋濃度差
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藍(lán)光可刺激氣孔張開(kāi)，其機(jī)理是藍(lán)光激活細(xì)胞膜上的AHA，消耗ATP將H＋泵出膜外，形成跨膜的H＋濃度差，并提供電化學(xué)勢(shì)能驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K＋等離子，進(jìn)而提高細(xì)胞液濃度，促進(jìn)細(xì)胞吸水，進(jìn)而表現(xiàn)為氣孔張開(kāi)。
(4)細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal，使細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)下降(溶質(zhì)濃度提高)，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞__________，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。
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吸水膨脹
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細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal，進(jìn)入到細(xì)胞液中，使細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)下降(溶質(zhì)濃度提高)，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。
(5)保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體中的淀粉合成和分解與氣孔開(kāi)閉有關(guān)，為了研究淀粉合成與細(xì)胞質(zhì)中ATP的關(guān)系，對(duì)擬南芥野生型WT和NTT突變體ntt1(葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力)保衛(wèi)細(xì)胞的淀粉粒進(jìn)行了研究，其大小的變化如圖2。下列相關(guān)敘述合理的有_______。
A.淀粉大量合成需要依賴(lài)呼吸作用提供ATP
B.光照誘導(dǎo)WT氣孔張開(kāi)與葉綠體淀粉的水解有關(guān)
C.光照條件下突變體ntt1幾乎不能進(jìn)行光合作用
D.長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT葉綠體積累較多的淀粉
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ABD
結(jié)合圖2可知，黑暗時(shí)突變體ntt1淀粉粒面積遠(yuǎn)小于WT，突變體ntt1葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力，據(jù)此推測(cè)保衛(wèi)細(xì)胞淀粉大量合成需要依賴(lài)呼吸作用提供ATP，A正確；
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保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體中淀粉合成和分解與氣孔開(kāi)閉有關(guān)，結(jié)合圖1可以看出，光照條件會(huì)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞淀粉粒的水解，光照誘導(dǎo)WT氣孔張開(kāi)與葉綠體淀粉的水解有關(guān)，B正確；
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突變體ntt1在光照條件下葉綠體中含有淀粉粒說(shuō)明其能進(jìn)行光合作用，光照條件下突變體ntt1的淀粉粒面積幾乎無(wú)變化，可能是存在某種平衡，C錯(cuò)誤；
結(jié)合圖示可以看出，較長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT淀粉粒面積增大，因而推測(cè)，長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT葉綠體積累較多的淀粉，D正確。
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返回第16課時(shí)　光合作用的原理
課標(biāo)要求 說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)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(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)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·T8　2023·江蘇·T19　2022·重慶·T23 2021·廣東·T12　2021·湖南·T18　2021·河北·T19 2021·重慶·T6　2020·天津·T5
2.光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系 2023·天津·T9　2022·天津·T16　2021·江蘇·T20 2021·山東·T16
考點(diǎn)一　光合作用的原理
1．光合作用的概念：綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。
2．光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
3．光合作用的過(guò)程
項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)
過(guò)程模型
實(shí)質(zhì) 光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并放出O2 同化CO2形成有機(jī)物
與光的關(guān)系 必須在光下進(jìn)行 有光、沒(méi)有光都能進(jìn)行
場(chǎng)所 在葉綠體內(nèi)的類(lèi)囊體薄膜上進(jìn)行 在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行
物質(zhì)轉(zhuǎn)化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的還原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋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(jī)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(duì)比
項(xiàng)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(wú)機(jī)物
產(chǎn)物 糖類(lèi)等有機(jī)物
能量來(lái)源 光能 某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)釋放的能量
生物種類(lèi) 綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等 硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等
歸納總結(jié)　環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析
(1)“過(guò)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(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)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(chǔ)存在ATP中(　×　)
提示　光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)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(guò)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(duì)實(shí)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(qǐng)結(jié)合以下信息深度認(rèn)知光合作用相關(guān)原理。
1．如圖為類(lèi)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(jìn)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(shí)能將H＋運(yùn)輸?shù)筋?lèi)囊體腔中，圖中實(shí)線為電子的傳遞過(guò)程，虛線為H＋的運(yùn)輸過(guò)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(lái)后，經(jīng)過(guò)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(chǔ)存在NADPH和ATP中。
(2)據(jù)圖分析，使類(lèi)囊體膜兩側(cè)H＋濃度差增加的過(guò)程有水的光解產(chǎn)生H＋；PQ運(yùn)輸H＋；合成NADPH消耗H＋。
(3)由圖可知，圖中ATP合成酶的作用有運(yùn)輸H＋和催化ATP的合成。合成ATP依賴(lài)于類(lèi)囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差形成的電化學(xué)勢(shì)能。
2．如圖1為番茄葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用的過(guò)程及磷酸丙糖的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸情況。
(1)其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器發(fā)揮作用時(shí)，并不會(huì)直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量，由此推測(cè)磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)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(guò)磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器嚴(yán)格按照1∶1反向交換進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。
(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(huì)減慢，請(qǐng)結(jié)合上述(1)中信息推測(cè)原因?yàn)橥饨缌姿釢舛鹊偷牟焕诹姿岜堑妮敵觯~綠體中淀粉等光合產(chǎn)物積累，導(dǎo)致暗反應(yīng)過(guò)程受阻，從而影響CO2的固定。
(3)蔗糖是大多數(shù)植物長(zhǎng)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)是非還原糖較穩(wěn)定。
(4)如圖2中T0～T1表示的是適宜條件下生長(zhǎng)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(zhǎng)條件后兩種化合物的含量變化。若T1時(shí)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(shí)刻降低了光照強(qiáng)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(lái)測(cè)定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替進(jìn)行12小時(shí)，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中氧氣和二氧化碳的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分記錄如圖3所示。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分記錄圖分析，與連續(xù)光照6小時(shí)，再連續(xù)黑暗6小時(shí)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(shí)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(lèi)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(cuò)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(guò)4層膜
B．NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPH
C．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(chǎng)所是葉綠體的類(lèi)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(lèi)囊體薄膜開(kāi)始，穿過(guò)葉綠體2層膜，然后進(jìn)入同一細(xì)胞中的線粒體，再穿過(guò)線粒體的2層膜，所以至少要穿過(guò)5層膜，A錯(cuò)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(guò)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(lèi)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(huì)被類(lèi)囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開(kāi)展了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
(1)制備類(lèi)囊體時(shí)，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(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(lèi)囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差，原因是_________________________。
(3)為探究自然條件下類(lèi)囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差的原因，對(duì)無(wú)緩沖液的類(lèi)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(shí)升高，原因是___________________。類(lèi)囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差是通過(guò)光合電子傳遞和H＋轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來(lái)源物質(zhì)是________________。
(4)用菠菜類(lèi)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(biāo)多碳化合物。若要實(shí)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(qiáng)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(diǎn))。
答案　(1)保持類(lèi)囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類(lèi)囊體破裂　低溫　(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照條件下對(duì)類(lèi)囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無(wú)法證明某種能量是來(lái)自光能還是來(lái)自膜內(nèi)外H＋濃度差　(3)類(lèi)囊體膜外H＋被轉(zhuǎn)移到類(lèi)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(diǎn)二　光合作用與細(xì)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(dú)立完成有氧呼吸和光合作用過(guò)程(　×　)
提示　線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，其中有氧呼吸的第一階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的，因此提取完整的線粒體懸浮液，不可以獨(dú)立完成有氧呼吸，而提取葉綠體懸浮液可以獨(dú)立完成光合作用過(guò)程，但前提是保證葉綠體的活性。
(2)用H218O澆灌植物，周?chē)諝庵械腍2O、O2、CO2都能檢測(cè)到18O(　√　)
提示　用H218O澆灌植物，植物通過(guò)蒸騰作用使H218O出現(xiàn)在周?chē)諝庵校?jīng)過(guò)光合作用光反應(yīng)階段，H218O中的18O進(jìn)入氧氣中，經(jīng)過(guò)細(xì)胞呼吸，H218O進(jìn)入CO2中。
(3)植物細(xì)胞都能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)(　×　)
提示　只有能進(jìn)行光合作用的植物細(xì)胞才能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)。
考向二　光合作用與細(xì)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(guò)程的圖，關(guān)于此圖說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．HCO經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
B．HCO通過(guò)通道蛋白進(jìn)入葉綠體基質(zhì)
C．光反應(yīng)生成的H＋促進(jìn)了HCO進(jìn)入類(lèi)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，HCO進(jìn)入細(xì)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(dòng)運(yùn)輸，通道蛋白只參與協(xié)助擴(kuò)散，A正確，B錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，光反應(yīng)中水光解產(chǎn)生的H＋促進(jìn)HCO進(jìn)入類(lèi)囊體，C正確；據(jù)圖可知，光反應(yīng)生成的物質(zhì)X(O2)促進(jìn)線粒體的有氧呼吸，產(chǎn)生更多的ATP，有利于HCO進(jìn)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(lán)細(xì)菌將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
(1)藍(lán)細(xì)菌是原核生物，細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)含有ATP、NADPH、NADH(呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的[H])和丙酮酸等中間代謝物。ATP來(lái)源于__________和__________等生理過(guò)程，為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。
(2)藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)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(dá)外源Ldh基因的工程藍(lán)細(xì)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(xì)胞質(zhì)中的NADH被大量用于_______________產(chǎn)生ATP，無(wú)法為L(zhǎng)dh提供充足的NADH。
(3)藍(lán)細(xì)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(qiáng)化的工程菌K，以補(bǔ)充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D－乳酸。測(cè)定初始藍(lán)細(xì)菌、工程菌K中細(xì)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 ATP NADH NADPH
初始藍(lán)細(xì)菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
由表可知，與初始藍(lán)細(xì)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(jìn)”或“不受影響”)，光反應(yīng)中的水光解__________(填“被抑制”“被促進(jìn)”或“不受影響”)。
(4)研究人員進(jìn)一步把Ldh基因引入工程菌K中，構(gòu)建工程菌L。與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌L能積累更多D－乳酸，是因?yàn)槠鋉_______(雙選)。
A．光合作用產(chǎn)生了更多ATP
B．光合作用產(chǎn)生了更多NADPH
C．有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATP
D．有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH
答案　(1)光合作用　細(xì)胞呼吸　(2)有氧呼吸　(3)被抑制　不受影響　(4)AD
1．(必修1 P103)水分解為氧和H＋的同時(shí)，被葉綠體奪去兩個(gè)電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋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(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。
2．(必修1 P104)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(jìn)入篩管，再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?br/>3．(必修1 P106)請(qǐng)根據(jù)光合作用的基本過(guò)程，填充下圖：
4．請(qǐng)寫(xiě)出光合作用的反應(yīng)式(產(chǎn)物為C6H12O6)：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。
5．(2022·全國(guó)甲，29節(jié)選)正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课唬蚴亲陨砗粑幕蚪ㄔ熘参矬w結(jié)構(gòu)(答出1點(diǎn)即可)。
課時(shí)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(chēng)為Rubisco，下列敘述正確的是(　　)
A．Rubisco存在于細(xì)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ATP
D．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合
答案　D
解析　Rubisco參與植物光合作用過(guò)程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)場(chǎng)所在葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；暗反應(yīng)在有光和無(wú)光條件下都可以進(jìn)行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對(duì)光無(wú)要求，B錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過(guò)程，D正確。
2．(2023·湖北，8)植物光合作用的光反應(yīng)依賴(lài)類(lèi)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(guò)與PSⅡ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴(lài)LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)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(duì)光能的捕獲增強(qiáng)
B．Mg2＋含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱
C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對(duì)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(xì)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(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A正確；Mg2＋是葉綠素的組成成分，其含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，導(dǎo)致對(duì)光能的捕獲減弱，B正確；弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)光能的捕獲，C錯(cuò)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(lèi)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(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是(　　)
A．產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)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CO2
C．類(lèi)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(chǎng)所是類(lèi)囊體薄膜，產(chǎn)物有O2、NADPH、ATP，暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類(lèi)等有機(jī)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(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤；類(lèi)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(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)體系含有從菠菜中分離的類(lèi)囊體，類(lèi)囊體上含有光合作用色素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4．(2024·揚(yáng)州高三期中)如圖所示生理過(guò)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(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．PS Ⅱ、PS Ⅰ內(nèi)含易溶于有機(jī)溶劑的色素
B．PQ轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的過(guò)程需要消耗電子中的能量
C．線粒體中存在類(lèi)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(xì)胞呼吸利用至少需要經(jīng)過(guò)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(lèi)囊體薄膜內(nèi)，O2擴(kuò)散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過(guò)類(lèi)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(cuò)誤。
5．(2024·鄭州高三質(zhì)檢)如圖表示光合作用和細(xì)胞呼吸之間的能量轉(zhuǎn)變過(guò)程，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．只有含葉綠素的細(xì)胞才能進(jìn)行過(guò)程①和③
B．過(guò)程③④發(fā)生的場(chǎng)所分別為葉綠體基質(zhì)和線粒體基質(zhì)
C．過(guò)程①中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中
D．有氧呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的NADH主要來(lái)自第二階段
答案　B
解析　過(guò)程①表示光反應(yīng)中水的光解，過(guò)程③表示暗反應(yīng)，則①和③是光合作用過(guò)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(guò)程③表示暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過(guò)程④包括有氧呼吸的第一、第二階段，第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，B錯(cuò)誤；過(guò)程①光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)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(xì)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(lái)源均為 H＋的跨膜運(yùn)輸
C．自養(yǎng)需氧型生物的細(xì)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(lèi)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(xì)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(cuò)誤；由圖可知，這兩種膜結(jié)構(gòu)上的ATP合成酶在合成ATP時(shí)，都需要利用膜兩側(cè)的H＋跨膜運(yùn)輸，即H＋的梯度勢(shì)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(cuò)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(jī)制如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素都能吸收紅光和藍(lán)紫光
B．水的光解發(fā)生在類(lèi)囊體薄膜，需要酶的參與
C．植物缺鎂對(duì)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(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，A錯(cuò)誤。
8．“光斑”是陽(yáng)光穿過(guò)樹(shù)冠枝葉投射到地面的光點(diǎn)，它會(huì)隨太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)和枝葉擺動(dòng)而移動(dòng)。如圖表示某一生長(zhǎng)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(jìn)行著較弱的光合作用
B．“光斑”照射后，短時(shí)間內(nèi)C3含量增多
C．圖示O2釋放速率的變化說(shuō)明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)
D．CO2吸收曲線ab段的變化說(shuō)明暗反應(yīng)與光照有關(guān)
答案　B
解析　“光斑”照射開(kāi)始，O2釋放速率急劇增大，CO2吸收速率增大相對(duì)較慢，短時(shí)間內(nèi)C3的還原強(qiáng)于CO2的固定，故短時(shí)間內(nèi)C3含量減少，B錯(cuò)誤；“光斑”照射后，CO2吸收速率增加的同時(shí)，O2釋放速率下降，說(shuō)明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)，C正確；ab段“光斑”移開(kāi)，光照減弱，光反應(yīng)減弱，O2釋放速率下降的同時(shí)，CO2吸收速率也下降，說(shuō)明暗反應(yīng)的進(jìn)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(shí)，TPT活性降低；磷酸丙糖與Pi通過(guò)TPT的運(yùn)輸嚴(yán)格按1∶1的比例進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以淀粉形式運(yùn)出細(xì)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ATP
C．若磷酸丙糖的合成速率超過(guò)Pi轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)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(guò)增加CO2來(lái)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(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以蔗糖形式運(yùn)出細(xì)胞的，A錯(cuò)誤；若磷酸丙糖的合成速率超過(guò)Pi轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)葉綠體的速率，則有利于淀粉的合成，C錯(cuò)誤；由于CO2充足時(shí)，TPT活性降低，導(dǎo)致磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體合成蔗糖的過(guò)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(huì)下降，D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
10．(2024·宜昌高三聯(lián)考)光合作用過(guò)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(shí)驗(yàn)。回答下列問(wèn)題：
(1)20世紀(jì)初英國(guó)的布萊克曼把化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法引入到對(duì)光合作用的研究中：
①光照強(qiáng)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(dá)到一定程度后保持不變，此時(shí)增大光照強(qiáng)度，光合速率會(huì)隨之增大，這說(shuō)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(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)光合速率先增大，達(dá)到一定程度后不再增加，此時(shí)增大CO2濃度，光合速率會(huì)隨之增大，這說(shuō)明______________________。綠色植物吸收和轉(zhuǎn)化光能的具體場(chǎng)所是________________。
(2)大約20年后，德國(guó)的瓦伯格等用藻類(lèi)進(jìn)行閃光實(shí)驗(yàn)。在光能量相同的前提下設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)闡明了光合作用中存在兩個(gè)反應(yīng)，請(qǐng)從光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋?zhuān)篲_________________________________________________。
(3)后來(lái)科學(xué)家為驗(yàn)證瓦伯格的發(fā)現(xiàn)，以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等相同且適宜并穩(wěn)定，每組處理的總時(shí)間均為135 s，處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：
A組：____________________，時(shí)間各為67.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%；
B組：__________________________________，每次光照和黑暗的時(shí)間各為7.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)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(shí)間各為3.75 ms；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%；
D組(對(duì)照組)：____________________，光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。
答案　(1)①光照強(qiáng)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(lèi)囊體薄膜　(2)在光能量相同的前提下，閃光照射時(shí)使光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用與再生，提高了暗反應(yīng)中C3的還原，進(jìn)而提高了藻類(lèi)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(shí)間為135 s
11．(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(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖。回答下列問(wèn)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(guò)程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______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(huì)________(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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
葉綠體類(lèi)型 相對(duì)值 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(lèi)囊體略有損傷 葉綠體C：雙層膜瓦解，類(lèi)囊體松散但未斷裂 葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆粒或片段
實(shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
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(duì)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(guò)程是___________________________________________________________________________。
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(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)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(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋?zhuān)篲_______________________。
答案　(1)類(lèi)囊體膜　NADPH　減慢　(2)①Fecy　實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時(shí)，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時(shí)無(wú)明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用　②類(lèi)囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能　③ATP的合成依賴(lài)于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過(guò)類(lèi)囊體膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類(lèi)囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低
解析　(1)光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上，即圖b表示圖a的類(lèi)囊體膜，光反應(yīng)過(guò)程中，色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，若二氧化碳濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會(huì)減慢。(2)②在無(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)囊體松散的條件下，更有利于類(lèi)囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能，從而提高光反應(yīng)速率，所以該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C。③根據(jù)圖b可知，ATP的合成依賴(lài)于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過(guò)類(lèi)囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類(lèi)囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低。
12．(2023·江蘇，19)氣孔對(duì)植物的氣體交換和水分代謝至關(guān)重要，氣孔運(yùn)動(dòng)具有復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。圖1所示為葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞和相鄰葉肉細(xì)胞中部分的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)代謝途徑。①～④表示場(chǎng)所。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)光照下，光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在________(從①～④中選填)；NADPH可用于CO2固定產(chǎn)物的還原，其場(chǎng)所有________(從①～④中選填)。液泡中與氣孔開(kāi)閉相關(guān)的主要成分有H2O、________________(填寫(xiě)2種)等。
(2)研究證實(shí)氣孔運(yùn)動(dòng)需要ATP，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有________(從①～④中選填)。保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP，PEP再轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______進(jìn)入線粒體，經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)產(chǎn)生的________最終通過(guò)電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP。
(3)藍(lán)光可刺激氣孔張開(kāi)，其機(jī)理是藍(lán)光激活細(xì)胞膜上的AHA，消耗ATP將H＋泵出膜外，形成跨膜的__________，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K＋等離子。
(4)細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal，使細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)下降(溶質(zhì)濃度提高)，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞____________，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。
(5)保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體中的淀粉合成和分解與氣孔開(kāi)閉有關(guān)，為了研究淀粉合成與細(xì)胞質(zhì)中ATP的關(guān)系，對(duì)擬南芥野生型WT和NTT突變體ntt1(葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力)保衛(wèi)細(xì)胞的淀粉粒進(jìn)行了研究，其大小的變化如圖2。下列相關(guān)敘述合理的有________。
A．淀粉大量合成需要依賴(lài)呼吸作用提供ATP
B．光照誘導(dǎo)WT氣孔張開(kāi)與葉綠體淀粉的水解有關(guān)
C．光照條件下突變體ntt1幾乎不能進(jìn)行光合作用
D．長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT葉綠體積累較多的淀粉
答案　(1)④　①④　K＋、Mal(蘋(píng)果酸)　(2)①②　丙酮酸　[H](或NADH)　(3)H＋濃度差
(4)吸水膨脹　(5)ABD
解析　(1)葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，所以光照下，光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在④中，即葉綠體中；NADPH可用于CO2固定產(chǎn)物的還原，由圖示可知，該過(guò)程可以發(fā)生在葉綠體中，也發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。液泡中與氣孔開(kāi)閉相關(guān)的主要成分有H2O、K＋和Mal等，其中K＋和Mal影響細(xì)胞液的滲透壓，進(jìn)而影響保衛(wèi)細(xì)胞的吸水力，影響氣孔的開(kāi)閉。(2)研究證實(shí)氣孔運(yùn)動(dòng)需要ATP，圖中葉綠體合成有機(jī)物需要消耗ATP，而ATP由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入到葉綠體中，因而可推測(cè)氣孔運(yùn)動(dòng)需要的ATP來(lái)源于細(xì)胞呼吸，細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，因此產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體，即圖中的①②。保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP，PEP再轉(zhuǎn)化為丙酮酸進(jìn)入線粒體參與有氧呼吸的第二、三階段，經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)產(chǎn)生的[H](NADH)最終通過(guò)電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP，即有氧呼吸的第三階段。(3)藍(lán)光可刺激氣孔張開(kāi)，其機(jī)理是藍(lán)光激活細(xì)胞膜上的AHA，消耗ATP將H＋泵出膜外，形成跨膜的H＋濃度差，并提供電化學(xué)勢(shì)能驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K＋等離子，進(jìn)而提高細(xì)胞液濃度，促進(jìn)細(xì)胞吸水，進(jìn)而表現(xiàn)為氣孔張開(kāi)。(4)細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal，進(jìn)入到細(xì)胞液中，使細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)下降(溶質(zhì)濃度提高)，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。(5)結(jié)合圖2可知，黑暗時(shí)突變體ntt1淀粉粒面積遠(yuǎn)小于WT，突變體ntt1葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力，據(jù)此推測(cè)保衛(wèi)細(xì)胞淀粉大量合成需要依賴(lài)呼吸作用提供ATP，A正確；保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體中淀粉合成和分解與氣孔開(kāi)閉有關(guān)，結(jié)合圖1可以看出，光照條件會(huì)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞淀粉粒的水解，光照誘導(dǎo)WT氣孔張開(kāi)與葉綠體淀粉的水解有關(guān)，B正確；突變體ntt1在光照條件下葉綠體中含有淀粉粒說(shuō)明其能進(jìn)行光合作用，光照條件下突變體ntt1的淀粉粒面積幾乎無(wú)變化，可能是存在某種平衡，C錯(cuò)誤；結(jié)合圖示可以看出，較長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT淀粉粒面積增大，因而推測(cè)，長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT葉綠體積累較多的淀粉，D正確。

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