資源簡(jiǎn)介

第3講　光合作用與能量轉(zhuǎn)化
明確 目標(biāo) 1.了解植物捕獲光能的色素的種類和作用,掌握綠葉中色素提取和分離的原理和方法; 2.闡明光合作用的過(guò)程,并從物質(zhì)與能量觀視角理解光合作用的原理; 3.掌握探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)的基本方法; 4.分析影響光合作用的因素,關(guān)注光合作用原理在生產(chǎn)上的應(yīng)用。
建構(gòu) 知識(shí) 體系
第一課時(shí)　光合作用的結(jié)構(gòu)與原理
主題研習(xí)(一)　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)
(一)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)
1.實(shí)驗(yàn)原理
提取 　　　　(如無(wú)水乙醇)能溶解色素
分離 不同的色素在層析液中　　　　不同,在濾紙上擴(kuò)散的速度不同
2.實(shí)驗(yàn)步驟
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
4.實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象分析
異常現(xiàn)象 原因分析
收集的濾液顏色過(guò)淺 ①未加　　　　,研磨不充分; ②使用放置數(shù)天的綠葉,濾液中色素(葉綠素)太少; ③一次加入大量的無(wú)水乙醇,提取液濃度太低; ④未加　　　　或加入過(guò)少,色素分子被破壞
色素分離 濾紙條色素帶重疊 ①濾紙條沒(méi)經(jīng)干燥處理; ②濾液細(xì)線沒(méi)有達(dá)到細(xì)、齊、直的要求,使色素?cái)U(kuò)散不一致
濾紙條看不見色素帶 ①忘記畫濾液細(xì)線; ②濾液細(xì)線接觸層析液且時(shí)間較長(zhǎng),色素全部溶解到層析液中
(二)分析葉綠體色素的吸收光譜圖
由圖可以看出:
(三)理解葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用
1.葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖
2.葉綠體的功能
自我診斷
1.概念理解(判斷正誤)
(1)可用月季花瓣大量提取葉綠素。 (　　)
(2)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。 (　　)
(3)紙層析法分離葉綠體色素時(shí),以多種有機(jī)溶劑的混合物作為層析液。 (　　)
(4)依據(jù)吸收光譜的差異對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離。 (　　)
(5)葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光,對(duì)其他波段的可見光并非不吸收,只是吸收量較少。 (　　)
2.事理分析
(1)(人教版必修1 P97“問(wèn)題探討”探究思考)
有的植物工廠在種植蔬菜等植物時(shí),完全依靠LED燈等人工光源,其中常見的是紅色、藍(lán)紫色和白色的光源,選擇這些光源的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(人教版必修1 P101“拓展應(yīng)用T1”素材分析)
海洋中綠藻、褐藻、紅藻在海水中的垂直分布大致依次是淺層、中層、深層,從水層透光與植物光能捕獲兩個(gè)層面解釋其中的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

題點(diǎn)(一)　綠葉中色素的提取和分離
1.(2024·廣東高考)銀杏是我國(guó)特有的珍稀植物,其葉片變黃后極具觀賞價(jià)值。某同學(xué)用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別,下列實(shí)驗(yàn)操作正確的是 (　　)
A.選擇新鮮程度不同的葉片混合研磨 B.研磨時(shí)用水補(bǔ)充損失的提取液
C.將兩組濾紙條置于同一燒杯中層析 D.用過(guò)的層析液直接倒入下水道
2.(2025·蘇州模擬)羽衣甘藍(lán)因其耐寒性和葉色豐富多變的特點(diǎn),成為冬季重要的觀葉植物。將其葉片色素提取液在濾紙上進(jìn)行點(diǎn)樣,先后置于層析液和蒸餾水中進(jìn)行層析,過(guò)程及結(jié)果如圖所示。已知1、2、3、4、5代表不同類型的色素。下列分析正確的是 (　　)
A.色素4在層析液中的溶解度最大 B.用發(fā)黃葉片色素1、2可能缺失
C.缺Mg會(huì)影響色素1和2的含量 D.色素5可能存在于植物的液泡中
題點(diǎn)(二)　光合色素的種類與功能
3.(2025·泰州期中)葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上色素可以分為兩類:一類是絕大多數(shù)的葉綠素a以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素,主要是完成吸收和傳遞光能的作用;另一類是少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a,這種葉綠素a能夠捕獲光能,并將受光能激發(fā)的電子傳送給相鄰的電子受體。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.通常用無(wú)水乙醇提取葉綠體內(nèi)的色素
B.葉黃素和胡蘿卜素主要吸收紅光和藍(lán)紫光
C.處于特殊狀態(tài)的葉綠素a實(shí)現(xiàn)了光能的轉(zhuǎn)變
D.植物生長(zhǎng)過(guò)程中缺P會(huì)導(dǎo)致光合速率下降
4.不同環(huán)境條件下,葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。如圖為葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。在遮光條件下,以藍(lán)紫光為主的散光占利用光能百分比增加,葉綠素a/葉綠素b的值會(huì)降低。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.植物葉片呈現(xiàn)綠色主要是由于②③吸收綠光最少
B.①表示類胡蘿卜素,主要吸收藍(lán)紫光
C.②表示葉綠素a,遮光條件下部分葉綠素a轉(zhuǎn)化成葉綠素b
D.③表示葉綠素a,強(qiáng)光條件下部分葉綠素b轉(zhuǎn)化成葉綠素a
　　[歸納拓展]
植物體內(nèi)色素的種類、分布及特點(diǎn)歸納
　　植物體內(nèi)的色素主要有光合色素和非光合色素兩類,光合色素參與植物的光合作用,而非光合色素不參與光合作用。
①植物葉片呈現(xiàn)綠色的主要原因是葉片中的色素對(duì)綠光的吸收少,綠光被反射出來(lái)。
②植物幼嫩的莖和果實(shí)的細(xì)胞以及氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中也含有吸收光能的色素,而根、葉片表皮等處的細(xì)胞中觀察不到葉綠體,也不含吸收光能的色素。
③植物細(xì)胞的液泡中的色素(花青素,為水溶性色素)不參與光合作用。
④植物體內(nèi)的另一種特殊的“色素”——光敏色素,其分布于植物體的各部位,在分生組織細(xì)胞內(nèi)比較豐富,是一種接收光信號(hào)的信息分子。
主題研習(xí)(二)　光合作用的原理和應(yīng)用
(一)探索光合作用的部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)
(二)光合作用的過(guò)程
1.寫出圖中序號(hào)代表的物質(zhì)
①　　　　,②　　　　　,③　　　　　　,④　　　　　,⑤　　　　　。
2.比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)
(1)二者的區(qū)別
項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)
場(chǎng)所 　　　　　 　　　　　
條件 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP+等 酶、CO2、ATP、　　　　、C5等
物質(zhì) 變化 ①水的光解:2H2OO2+4H++4e- ②ATP的合成:ADP+PiATP ③還原型輔酶Ⅱ的形成: NADP++H++2e-NADPH ①CO2的固定:CO2+C52C3 ②C3的還原:2C3(CH2O)+C5
能量 變化 光能→　　　　　　　　中活躍的化學(xué)能 ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→　　　　　　　　
(2)二者的聯(lián)系
分析 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供　　　　　　　;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供　　　　　　　　　　
沒(méi)有光反應(yīng),暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行;沒(méi)有暗反應(yīng),光反應(yīng)也會(huì)受到抑制
3.光合作用和化能合成作用的比較
項(xiàng)目 光合作用 化能合成作用
區(qū)別 能量來(lái)源 　　 　　　　　　釋放的能量
代表生物 綠色植物 　　　
相同點(diǎn) 都能將　　　　　　　　等無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物
自我診斷
1.概念理解(判斷正誤)
(1)光合作用中,水的光解發(fā)生在類囊體薄膜上。 (　　)
(2)高溫使作物葉綠素降解,光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少。 (　　)
(3)植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來(lái)自光合作用。 (　　)
(4)類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原。 (　　)
(5)光合作用的產(chǎn)物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以進(jìn)入篩管,再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?(　　)
2.事理分析
(1)(人教版必修1 P102“思考·討論”分析)希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),請(qǐng)說(shuō)明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(人教版必修1 P103“圖5 14”拓展)光照停止后暗反應(yīng)短時(shí)間仍然能夠持續(xù),但無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間正常進(jìn)行,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;CO2不足導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱后,光反應(yīng)也無(wú)法正常進(jìn)行,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
重難點(diǎn)(一)　光反應(yīng)和暗反應(yīng)中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化
|情|境|探|究|
1.葉綠體進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換依靠光系統(tǒng)(指光合色素與各種蛋白質(zhì)結(jié)合形成的大型復(fù)合物,包括PSⅠ和PSⅡ)將光能轉(zhuǎn)換為電能。光系統(tǒng)產(chǎn)生的高能電子沿光合電子傳遞鏈依次傳遞促使NADPH的形成,同時(shí)驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)的質(zhì)子泵在膜兩側(cè)建立H+梯度,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)ATP的合成。
注:類囊體膜上主要有光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)、光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細(xì)胞色素b6f蛋白復(fù)合體和ATP合酶蛋白復(fù)合體四類蛋白復(fù)合體,參與光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化,以及電子傳遞、H+輸送和ATP合成等過(guò)程。
據(jù)圖回答下列問(wèn)題:
(1)光反應(yīng)過(guò)程中,ATP的形成與光系統(tǒng)　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)發(fā)揮作用產(chǎn)生的H+濃度梯度有關(guān)。
(2)葉綠素a(P680和P700)接受光的照射后被激發(fā),釋放勢(shì)能高的電子,電子的最終供體(供給電子的物質(zhì))是　　　。通過(guò)光合電子傳遞鏈,光能最終轉(zhuǎn)化為　　　　　　　中的化學(xué)能。
(3)圖中ATP合酶的作用是　　　　　　　　　　　　　;據(jù)圖分析,增加膜兩側(cè)的H+濃度差的生理過(guò)程有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答三點(diǎn))。
(4)除草劑二溴百里香醌(DBMIB)是質(zhì)體醌(PQ)的類似物,可充當(dāng)PQ的電子受體。DBMIB能夠和細(xì)胞色素b6f特異性結(jié)合,阻止光合電子傳遞到細(xì)胞色素b6f。若用該除草劑處理無(wú)內(nèi)外膜的葉綠體,會(huì)導(dǎo)致ATP含量顯著下降,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.卡爾文供給小球藻持續(xù)的光照和CO2,使其光合作用穩(wěn)定,然后,在短時(shí)間內(nèi)加入放射性同位素標(biāo)記的14CO2。在光照處理30 s后,殺死小球藻,卡爾文發(fā)現(xiàn)小球藻細(xì)胞內(nèi)含有14C的產(chǎn)物是C3、C5和葡萄糖;在光照處理5 s后,殺死小球藻,14C出現(xiàn)在C3和C5中;在光照處理0.5 s后,殺死小球藻,小球藻細(xì)胞中含有14C的產(chǎn)物只有C3。
根據(jù)材料可確定物質(zhì)轉(zhuǎn)化的順序是　　　　　　　　　　　　,若要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是什么,請(qǐng)寫出可能的實(shí)驗(yàn)思路: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
|認(rèn)|知|生|成|
1.光系統(tǒng)及電子傳遞鏈
(1)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生氧、H+和自由電子(e-),電子(e-)經(jīng)過(guò)電子傳遞鏈傳遞,最終介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。
(2)類囊體膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度主要靠以下途徑建立:①電子傳遞過(guò)程中釋放能量,利用這部分能量將質(zhì)子(H+)逆濃度從類囊體的外側(cè)泵入囊腔側(cè)。②光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行的水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H+)。③在類囊體的外側(cè)H+和NADP+形成NADPH。
(3)類囊體膜對(duì)質(zhì)子是高度不通透的,因此,類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過(guò)ATP合酶順濃度梯度流出,而ATP合酶利用質(zhì)子順濃度流出的能量來(lái)合成ATP。
2.光合作用中元素的去向分析
H 3H2ONADP3H(C3H2O)
C 14CO214C3(14CH2O)
O O18O2 C18O2C3(CO)
重難點(diǎn)(二)　環(huán)境改變時(shí)短時(shí)間內(nèi)光合作用各物質(zhì)含量變化分析
1.“過(guò)程法”分析各物質(zhì)含量變化
下圖中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),相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化如下:
2.“模型法”表示C3、C5等物質(zhì)的含量變化
　　注:C3的起始值高于C5,約是其2倍。
3.連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析
分組 A組:全光照 B組:光暗交替
現(xiàn)象 光合效率:100% 原理:其全時(shí)段均進(jìn)行光反應(yīng)與暗反應(yīng) 光暗處理頻度較高,單位光照時(shí)間有機(jī)物合成量較全光照時(shí)高(其所用光照時(shí)間僅為A組一半,但有機(jī)物合成量卻遠(yuǎn)高于一半),此表明在其全時(shí)段,暗反應(yīng)幾乎未停止
分析 (1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時(shí),暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。 (2)在總光照時(shí)間、總黑暗時(shí)間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物積累量要多
　　[典例]　為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響,科學(xué)家以生長(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)。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:
A組:先光照后黑暗,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: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(毫秒);光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%。
D組(對(duì)照組):光照時(shí)間為135 s;光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。
　　回答下列問(wèn)題:
(1)單位光照時(shí)間內(nèi),C組植物合成有機(jī)物的量　　　(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量,依據(jù)是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不直接依賴　　　　。
(2)比較A、B、C三組處理可以推知,隨著光照和黑暗交替頻率的增加,使光下產(chǎn)生的　　　　　　　　　能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生,從而提高了光合作用中　　　　　　　　　　　　。
聽課隨筆:
題點(diǎn)(一)　光合作用探究歷程的相關(guān)分析
1.(必修1 P102“思考·討論”素材分析)1937年,植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒(méi)有CO2),在光下可以釋放出O2,該實(shí)驗(yàn)被稱為希爾反應(yīng)。后來(lái)科學(xué)家將葉綠體破碎離心,分別收集綠色沉淀部分和無(wú)色上清液部分,綠色沉淀部分懸浮后照光可以產(chǎn)生O2。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.綠色沉淀部分含量最多的色素是葉綠素b
B.希爾反應(yīng)場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜
C.鐵鹽等氧化劑是希爾反應(yīng)的催化劑
D.在無(wú)色上清液中加入CO2不能合成C3
2.(2025·撫州模擬)科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后,分別給予小球藻不同時(shí)間的光照,結(jié)果如表。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,下列敘述不正確的是 (　　)
實(shí)驗(yàn)組別 光照時(shí)間/s 放射性物質(zhì)分布
1 2 大量3 磷酸甘油酸(三碳化合物)
2 20 12種磷酸化糖類
3 60 除了上述12種磷酸化糖類,還有氨基酸、有機(jī)酸等
A.本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段
B.每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活,才能測(cè)定放射性物質(zhì)分布
C.CO2進(jìn)入葉綠體后,最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類
D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等
　　[歸納拓展]
　　光合作用探究歷程中的經(jīng)典結(jié)論和方法
①希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),原因是水的光解實(shí)驗(yàn)是在沒(méi)有CO2的情況下進(jìn)行的,沒(méi)有碳參與反應(yīng),而糖的合成需要碳的參與。
②魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)以及卡爾文的實(shí)驗(yàn)都用到了同位素標(biāo)記法。
③同位素標(biāo)記法中使用的同位素不都具有放射性,如18O就沒(méi)有放射性,不能通過(guò)檢測(cè)放射性的方式進(jìn)行檢測(cè);而14C有放射性,可追蹤放射性對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
題點(diǎn)(二)　光合作用的原理和過(guò)程
3.磷酸丙糖不僅是光合作用中較早出現(xiàn)的糖,也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。如圖為某植物光合作用產(chǎn)物的合成與運(yùn)輸示意圖。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是 (　　)
A.a可表示的物質(zhì)是ATP,它也可以在葉綠體基質(zhì)中合成
B.葉綠體基質(zhì)中的CO2能直接被NADPH還原
C.磷酸丙糖是暗反應(yīng)產(chǎn)物,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成淀粉
D.若圖中所示的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制,會(huì)導(dǎo)致光合速率下降　
4.(2025·哈爾濱一模)如圖是葉綠體中光合作用部分過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖(①和②是可移動(dòng)載體,e-表示電子)。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.ATP生成所需的能量直接來(lái)源于脂雙層兩側(cè)H+濃度差,最終來(lái)源于光能
B.可移動(dòng)載體①②和復(fù)合物Ⅱ使脂雙層兩側(cè)的H+濃度差變小
C.圖示反應(yīng)中,e-的最終供體是H2O,最終受體是NADP+
D.希爾反應(yīng)中的氧化劑可以是NADP+、鐵鹽等
5.(2025·天門模擬)我國(guó)科學(xué)家模擬植物光合作用,設(shè)計(jì)了一條利用CO2合成淀粉的人工路線,流程如圖所示。下列相關(guān)分析正確的是 (　　)
A.①②過(guò)程與光反應(yīng)的過(guò)程完全相同,③④過(guò)程與暗反應(yīng)過(guò)程完全相同
B.該過(guò)程與植物光合作用的本質(zhì)都是將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)藏于有機(jī)物中
C.該過(guò)程與光合作用合成淀粉都是在常溫常壓下進(jìn)行的較溫和的反應(yīng)
D.步驟①需要催化劑,②③④既不需要催化劑也不需要消耗能量
題點(diǎn)(三)　外界條件改變時(shí)光合作用中物質(zhì)含量的變化分析
6.光合作用通過(guò)密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于改變反應(yīng)條件而引起的變化,下列相關(guān)說(shuō)法正確的是 (　　)
A.突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值減小
B.突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大
C.突然將紅光改為綠光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值減小
D.突然將綠光改為紅光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小
7.如圖表示某植物葉片暗反應(yīng)中C3和C5相對(duì)濃度的變化趨勢(shì),該植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下,Ⅱ階段改變的環(huán)境條件是降低光照強(qiáng)度或者降低CO2濃度中的某一項(xiàng)。下列分析正確的是 (　　)
A.圖中物質(zhì)甲轉(zhuǎn)變成乙需要消耗光反應(yīng)提供的ATP
B.圖中Ⅱ階段所改變的環(huán)境條件是降低了光照強(qiáng)度
C.Ⅱ階段甲上升是因?yàn)槿~綠體中NADPH和ATP的積累
D.Ⅱ階段光合速率最大時(shí)所需光照強(qiáng)度比Ⅰ階段低
　　
第一課時(shí)　光合作用的結(jié)構(gòu)與原理
主題研習(xí)(一)
基礎(chǔ)全面落實(shí)
(一)1.有機(jī)溶劑　溶解度　2.防止色素被破壞　研磨充分　色素　擴(kuò)散均勻　色素溶解在層析液中　3.橙黃色　色素種類　色素含量　溶解度　4.二氧化硅　碳酸鈣
(二)可見光　紅光和藍(lán)紫光　藍(lán)紫光
(三)1.光反應(yīng)　暗反應(yīng)　2.外膜　葉綠體基質(zhì)　暗反應(yīng)　類囊體　色素　光反應(yīng)　光合作用
[自我診斷]
1．(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
2．(1)紅色光源、藍(lán)色光源發(fā)出的分別是紅光、藍(lán)光，光合色素對(duì)紅光、藍(lán)紫光吸收最多；白光是復(fù)合光，含有不同波長(zhǎng)的光，光合色素能吸收其中的光
(2)藻類本身的顏色是反射出來(lái)的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃光。水對(duì)紅、橙光的吸收比藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是相對(duì)富含短波長(zhǎng)的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水的深層
考向精細(xì)研究
1．選C　本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯眉垖游龇ㄌ骄裤y杏綠葉和黃葉的色素差別，應(yīng)選擇新鮮程度相同的綠葉和黃葉分開研磨，A錯(cuò)誤；光合色素不溶于水而溶于有機(jī)溶劑，提取液可為無(wú)水乙醇，不能用水補(bǔ)充損失的提取液，B錯(cuò)誤；由于濾紙條不會(huì)相互影響，且層析液的成分及濃度等需相同，故兩組濾紙條可以置于同一個(gè)燒杯中層析，C正確；用過(guò)的層析液含有石油醚等，不能直接倒入下水道，D錯(cuò)誤。
2．選D　根據(jù)層析的結(jié)果，色素1距離起點(diǎn)最遠(yuǎn)，說(shuō)明其在層析液中的溶解度最大，A錯(cuò)誤；根據(jù)在層析液中的層析結(jié)果說(shuō)明色素1、2、3、4依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，發(fā)黃葉片或缺Mg葉片均會(huì)缺乏葉綠素，色素3、4可能缺失，B、C錯(cuò)誤；根據(jù)在蒸餾水中的層析結(jié)果說(shuō)明，色素5可以溶解在蒸餾水中，推測(cè)其可能是存在于植物液泡中的色素，D正確。
3．選B　葉綠體中的色素能溶于有機(jī)溶劑，但不溶于水，因此實(shí)驗(yàn)中常用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素，A正確；葉黃素和胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，B錯(cuò)誤；少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a能捕獲光能，將光能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)了光能的轉(zhuǎn)變，C正確；植物生長(zhǎng)過(guò)程中缺P會(huì)影響ATP和NADPH的合成，光合速率下降，所以在生產(chǎn)中應(yīng)適時(shí)追施磷肥，D正確。
4．選C　植物葉片呈現(xiàn)綠色主要是由于②(葉綠素b)③(葉綠素a)吸收綠光最少，因此在光下呈綠色，A正確；根據(jù)吸收光譜，①只吸收藍(lán)紫光，屬于類胡蘿卜素，B正確；根據(jù)吸收光譜，曲線③表示葉綠素a，②表示葉綠素b，遮光條件下部分葉綠素a轉(zhuǎn)化成葉綠素b，葉綠素a/葉綠素b的值會(huì)降低，強(qiáng)光條件下部分葉綠素b轉(zhuǎn)化成葉綠素a，C錯(cuò)誤，D正確。
主題研習(xí)(二)
基礎(chǔ)全面落實(shí)
(一)葉綠體　葉綠體　O2　H2O　ATP　CO2
(二)1.①NADPH　②2C3　③ADP＋Pi　④O2　⑤(CH2O)
2．(1)類囊體薄膜　葉綠體基質(zhì)　NADPH　ATP和NADPH　有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能　(2)NADPH、ATP　NADP＋、ADP和Pi
3．光能　無(wú)機(jī)物氧化　硝化細(xì)菌　CO2和H2O
[自我診斷]
1．(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2．(1)水的光解實(shí)驗(yàn)是在沒(méi)有CO2的情況下進(jìn)行的，沒(méi)有碳參與反應(yīng)，而糖的合成需要碳的參與
(2)暗反應(yīng)中C3的還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH，停止光照使光反應(yīng)停止，但葉綠體中仍有少量ATP和NADPH能使暗反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間；過(guò)了這段時(shí)間后，暗反應(yīng)因缺少ATP和NADPH而無(wú)法進(jìn)行
光反應(yīng)需要暗反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反應(yīng)減弱后，光反應(yīng)在缺少原料的情況下無(wú)法正常進(jìn)行
(3)黑暗條件下，光反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，無(wú)法為暗反應(yīng)提供原料ATP和NADPH
重難深化拓展
[情境探究]
1．(1)Ⅱ　(2)水　ATP和NADPH　(3)催化ATP的合成，協(xié)助H＋跨膜運(yùn)輸　水的光解產(chǎn)生H＋、PQ蛋白將H＋從A側(cè)運(yùn)輸?shù)紹側(cè)、合成NADPH消耗H＋　(4)二溴百里香醌(DBMIB)阻斷電子傳遞，會(huì)抑制水光解產(chǎn)生H＋和H＋從A側(cè)運(yùn)輸?shù)紹側(cè)，使膜內(nèi)外H＋的濃度差減小甚至消失
2．C3、C5、葡萄糖　繼續(xù)縮短光照時(shí)間后殺死小球藻，同時(shí)提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物
[典例]　解析：(1)C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%，所以單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量高于D組植物合成有機(jī)物的量，C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不直接依賴光照。
(2)光合作用過(guò)程有兩個(gè)階段：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段必須在光下進(jìn)行，產(chǎn)生ATP和NADPH用于暗反應(yīng)。A、B、C三組處理相比，隨著光照時(shí)間間隔的減少，光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。
答案：(1)高于　C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%　光照　(2)ATP和NADPH　CO2的同化量
考向精細(xì)研究
1．選B　綠色沉淀部分含量最多的色素是葉綠素a，A錯(cuò)誤；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)被稱為希爾反應(yīng)，場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜，B正確；鐵鹽等氧化劑是氫受體，接受H＋，參與反應(yīng)，不是催化劑，C錯(cuò)誤；葉綠體破碎離心獲得無(wú)色上清液，其中含有C5及相關(guān)的酶，因此在無(wú)色上清液中加入CO2能合成C3，D錯(cuò)誤。
2．選C　由題干信息“往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2”可知，本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段，A正確；每組照光相應(yīng)時(shí)間后，為防止細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行而使碳元素轉(zhuǎn)移干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以要先使酶失活，才能測(cè)定放射性物質(zhì)分布，B正確；由題表可知，CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是3 磷酸甘油酸(三碳化合物)，C錯(cuò)誤；由題表可知，光照60 s，放射性物質(zhì)分布除了12種磷酸化糖類，還有氨基酸、有機(jī)酸等，說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等，D正確。
3．選D　題圖中a是光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)，是NADPH和ATP，在葉綠體類囊體薄膜上合成，A錯(cuò)誤；葉綠體基質(zhì)中的CO2先與C5結(jié)合形成C3，再被NADPH還原，B錯(cuò)誤；磷酸丙糖合成淀粉的過(guò)程是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的，C錯(cuò)誤；磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制，不能將磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體，也不能將磷酸運(yùn)入葉綠體，導(dǎo)致光合速率降低，D正確。
4．選B　據(jù)題圖可知，ATP的合成是利用H＋順濃度梯度運(yùn)輸?shù)膭?shì)能，在ATP合酶的催化作用下，將ADP和Pi合成ATP，故ATP生成所需的能量直接來(lái)源于脂雙層兩側(cè)H＋濃度差，而脂雙層兩側(cè)H＋濃度差最終又是光能驅(qū)動(dòng)形成的，因此，ATP生成所需的能量最終來(lái)源于光能，A正確；據(jù)圖可知，在可移動(dòng)載體①②及復(fù)合物Ⅱ的作用下，H＋由葉綠體基質(zhì)進(jìn)入類囊體腔中，使得H＋的濃度差變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖所示，H2O光解后產(chǎn)生O2、H＋和e－，故最終提供e－的物質(zhì)為H2O，H2O光解后NADP＋被還原為NADPH，故最終接受e－的物質(zhì)為NADP＋，C正確；希爾反應(yīng)懸浮液中鐵鹽的作用與NADP＋的作用相似，作為氧化劑與H2O光解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，D正確。
5．選B　分析題圖可知，①②過(guò)程模擬暗反應(yīng)中CO2的固定，③④過(guò)程模擬暗反應(yīng)中C3的還原，A錯(cuò)誤；植物光合作用的本質(zhì)是利用光能將無(wú)機(jī)物(CO2和H2O)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，同時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能，圖示過(guò)程也將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為淀粉，同時(shí)儲(chǔ)存能量，二者的本質(zhì)是相同的，B正確；由題圖可知，①過(guò)程是利用催化劑在一定條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程不一定溫和，②③④是在酶的催化下完成的，反應(yīng)較溫和，C錯(cuò)誤；分析圖示可知，圖中②③④需要在酶的催化下進(jìn)行，是由小分子聚合成大分子的反應(yīng)，為吸能反應(yīng)，需要消耗能量，D錯(cuò)誤。
6．選B　突然中斷CO2供應(yīng)，使暗反應(yīng)中CO2固定停止，而C3還原仍在進(jìn)行，因此導(dǎo)致C3減少、C5增多，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5與C3比值增大，A錯(cuò)誤；突然中斷CO2供應(yīng)使C3減少，因此C3還原利用的ATP減少，導(dǎo)致ATP增多，而ADP含量減少，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP與ADP比值增大，B正確；由于光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對(duì)綠光吸收最少，突然將紅光改變?yōu)榫G光，會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少，這將使暗反應(yīng)中C3的還原減弱，導(dǎo)致C5減少、C3增多，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C3與C5比值增大，C錯(cuò)誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)吸收的光能增加，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH增加，而ADP相對(duì)含量減少，因此暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP與ADP比值增大，D錯(cuò)誤。
7．選D　根據(jù)相對(duì)濃度初始值可知，物質(zhì)甲是C5，物質(zhì)乙是C3，CO2的固定不需要消耗光反應(yīng)提供的ATP，A錯(cuò)誤；Ⅱ階段改變的條件是降低了CO2濃度，導(dǎo)致C3含量下降，C5含量增多，條件改變影響暗反應(yīng)的進(jìn)行，所以Ⅱ階段光合速率最大時(shí)所需光照強(qiáng)度比Ⅰ階段低，B、C錯(cuò)誤，D正確。(共94張PPT)
光合作用與能量轉(zhuǎn)化
第3講
明確目標(biāo)
1.了解植物捕獲光能的色素的種類和作用，掌握綠葉中色素提取和
分離的原理和方法；
2.闡明光合作用的過(guò)程，并從物質(zhì)與能量觀視角理解光合作用的原理；
3.掌握探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)的基本方法；
4.分析影響光合作用的因素，關(guān)注光合作用原理在生產(chǎn)上的應(yīng)用。
建構(gòu)知識(shí)體系
光合作用的結(jié)構(gòu)與原理
第一課時(shí)
目錄
主題研習(xí)（一）
主題研習(xí)（二）
捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)
課時(shí)跟蹤檢測(cè)
光合作用的原理和應(yīng)用
主題研習(xí)（一）捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)
(一)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)
1．實(shí)驗(yàn)原理
基礎(chǔ)全面落實(shí)
提取 _________ (如無(wú)水乙醇)能溶解色素
分離 不同的色素在層析液中________不同，在濾紙上擴(kuò)散的速度不同
有機(jī)溶劑
溶解度
2.實(shí)驗(yàn)步驟
3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
4．實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象分析
異常現(xiàn)象 原因分析
色素提取 收集的濾液顏色過(guò)淺 ①未加___________，研磨不充分；
②使用放置數(shù)天的綠葉，濾液中色素(葉綠素)太少；
③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取液濃度太低
(正確做法：分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)；
④未加________或加入過(guò)少，色素分子被破壞
二氧化硅
碳酸鈣
色素分離 濾紙條色素帶重疊 ①濾紙條沒(méi)經(jīng)干燥處理；
②濾液細(xì)線沒(méi)有達(dá)到細(xì)、齊、直的要求，使色素?cái)U(kuò)散不一致
濾紙條看不見色素帶 ①忘記畫濾液細(xì)線；
②濾液細(xì)線接觸層析液且時(shí)間較長(zhǎng)，
色素全部溶解到層析液中
續(xù)表
(二)分析葉綠體色素的吸收光譜圖
由圖可以看出：
(三)理解葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用
1．葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖
2．葉綠體的功能
1．概念理解(判斷正誤)
(1)可用月季花瓣大量提取葉綠素。 ( )
(2)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。 ( )
(3)紙層析法分離葉綠體色素時(shí)，以多種有機(jī)溶劑的混合物作為層析液。 ( )
(4)依據(jù)吸收光譜的差異對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離。 ( )
(5)葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光,對(duì)其他波段的可見光并非不吸收,只是吸收量較少。 ( )
×
×
√
×
√
自我診斷
2．事理分析
(1)(人教版必修1 P97“問(wèn)題探討”探究思考)有的植物工廠在種植蔬菜等植物時(shí)，完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍(lán)紫色和白色的光源，選擇這些光源的原因是____________________
_________________________________________________________________________________________________________________。
發(fā)出的分別是紅光、藍(lán)光，光合色素對(duì)紅光、藍(lán)紫光吸收最多；白光是復(fù)合光，含有不同波長(zhǎng)的光，光合色素能吸收其中的光
紅色光源、藍(lán)色光源
(2)(人教版必修1 P101“拓展應(yīng)用T1”素材分析)海洋中綠藻、褐藻、紅藻在海水中的垂直分布大致依次是淺層、中層、深層，
從水層透光與植物光能捕獲兩個(gè)層面解釋其中的原因：__________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
顏色是反射出來(lái)的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃光。水對(duì)紅、橙光的吸收比藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是相對(duì)富含短波長(zhǎng)的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水的深層
藻類本身的
考向精細(xì)研究
題點(diǎn)(一)　綠葉中色素的提取和分離
1．(2024·廣東高考)銀杏是我國(guó)特有的珍稀植物，其葉片變黃后極具觀賞價(jià)值。某同學(xué)用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別，下列實(shí)驗(yàn)操作正確的是(　　)
A．選擇新鮮程度不同的葉片混合研磨
B．研磨時(shí)用水補(bǔ)充損失的提取液
C．將兩組濾紙條置于同一燒杯中層析
D．用過(guò)的層析液直接倒入下水道
√
解析：本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯眉垖游龇ㄌ骄裤y杏綠葉和黃葉的色素差別，應(yīng)選擇新鮮程度相同的綠葉和黃葉分開研磨，A錯(cuò)誤；
光合色素不溶于水而溶于有機(jī)溶劑，提取液可為無(wú)水乙醇，不能用水補(bǔ)充損失的提取液，B錯(cuò)誤；
由于濾紙條不會(huì)相互影響，且層析液的成分及濃度等需相同，故兩組濾紙條可以置于同一個(gè)燒杯中層析，C正確；
用過(guò)的層析液含有石油醚等，不能直接倒入下水道，D錯(cuò)誤。
2．(2025·蘇州模擬)羽衣甘藍(lán)因其耐寒性和葉色豐富多變的特點(diǎn)，成為冬季重要的觀葉植物。將其葉片色素提取液在濾紙上進(jìn)行點(diǎn)樣，先后置于層析液和蒸餾水中進(jìn)行層析，過(guò)程及結(jié)果如圖所示。已知1、2、3、4、5代表不同類型的色素。下列分析正確的是(　　)
A．色素4在層析液中的溶解度最大
B．用發(fā)黃葉片色素1、2可能缺失
C．缺Mg會(huì)影響色素1和2的含量
D．色素5可能存在于植物的液泡中
√
解析：根據(jù)層析的結(jié)果，色素1距離起點(diǎn)最遠(yuǎn)，說(shuō)明其在層析液中的溶解度最大，A錯(cuò)誤；
根據(jù)在層析液中的層析結(jié)果說(shuō)明色素1、2、3、4依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，發(fā)黃葉片或缺Mg葉片均會(huì)缺乏葉綠素，色素3、4可能缺失，B、C錯(cuò)誤；
根據(jù)在蒸餾水中的層析結(jié)果說(shuō)明，色素5可以溶解在蒸餾水中，推測(cè)其可能是存在于植物液泡中的色素，D正確。
題點(diǎn)(二)　光合色素的種類與功能
3．(2025·泰州期中)葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上色素可以分為兩類：一類是絕大多數(shù)的葉綠素a以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素，主要是完成吸收和傳遞光能的作用；另一類是少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，這種葉綠素a能夠捕獲光能，并將受光能激發(fā)的電子傳送給相鄰的電子受體。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．通常用無(wú)水乙醇提取葉綠體內(nèi)的色素
B．葉黃素和胡蘿卜素主要吸收紅光和藍(lán)紫光
C．處于特殊狀態(tài)的葉綠素a實(shí)現(xiàn)了光能的轉(zhuǎn)變
D．植物生長(zhǎng)過(guò)程中缺P會(huì)導(dǎo)致光合速率下降
√
解析：葉綠體中的色素能溶于有機(jī)溶劑，但不溶于水，因此實(shí)驗(yàn)中常用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素，A正確；
葉黃素和胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，B錯(cuò)誤；
少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a能捕獲光能，將光能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)了光能的轉(zhuǎn)變，C正確；
植物生長(zhǎng)過(guò)程中缺P會(huì)影響ATP和NADPH的合成，光合速率下降，所以在生產(chǎn)中應(yīng)適時(shí)追施磷肥，D正確。
4．不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。如圖為葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。在遮光條件下，以藍(lán)紫光為主的散光占利用光能百分比增加，葉綠素a/葉綠素b的值會(huì)降低。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．植物葉片呈現(xiàn)綠色主要是由于②③吸收綠光最少
B．①表示類胡蘿卜素，主要吸收藍(lán)紫光
C．②表示葉綠素a，遮光條件下部分葉綠素a轉(zhuǎn)化成葉綠素b
D．③表示葉綠素a，強(qiáng)光條件下部分葉綠素b轉(zhuǎn)化成葉綠素a
√
解析：植物葉片呈現(xiàn)綠色主要是由于②(葉綠素b)③(葉綠素a)吸收綠光最少，因此在光下呈綠色，A正確；
根據(jù)吸收光譜，①只吸收藍(lán)紫光，屬于類胡蘿卜素，B正確；
根據(jù)吸收光譜，曲線③表示葉綠素a，②表示葉綠素b，遮光條件下部分葉綠素a轉(zhuǎn)化成葉綠素b，葉綠素a/葉綠素b的值會(huì)降低,強(qiáng)光條件下部分葉綠素b轉(zhuǎn)化成葉綠素a，C錯(cuò)誤，D正確。
[歸納拓展]　
植物體內(nèi)色素的種類、分布及特點(diǎn)歸納
植物體內(nèi)的色素主要有光合色素和非光合色素兩類，光合色素參與植物的光合作用，而非光合色素不參與光合作用。
①植物葉片呈現(xiàn)綠色的主要原因是葉片中的色素對(duì)綠光的吸收少，綠光被反射出來(lái)。
②植物幼嫩的莖和果實(shí)的細(xì)胞以及氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中也含有吸收光能的色素，而根、葉片表皮等處的細(xì)胞中觀察不到葉綠體，也不含吸收光能的色素。
③植物細(xì)胞的液泡中的色素(花青素，為水溶性色素)不參與光合作用。
④植物體內(nèi)的另一種特殊的“色素”——光敏色素，其分布于植物體的各部位，在分生組織細(xì)胞內(nèi)比較豐富，是一種接收光信號(hào)的信息分子。
主題研習(xí)（二）光合作用的原理和應(yīng)用
基礎(chǔ)全面落實(shí)
(一)探索光合作用的部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)
續(xù)表
(二)光合作用的過(guò)程
1．寫出圖中序號(hào)代表的物質(zhì)
①__________，②_____，③__________，④_____，⑤________。
NADPH
2C3
ADP＋Pi
(CH2O)
O2
2．比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)
(1)二者的區(qū)別
項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)
場(chǎng)所 ____________ ____________
條件 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP＋等 酶、CO2、ATP、________、C5等
類囊體薄膜
葉綠體基質(zhì)
NADPH
ATP和NADPH
有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
續(xù)表
圖示
分析 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供______________；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供____________________
沒(méi)有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行；沒(méi)有暗反應(yīng)，光反應(yīng)也會(huì)受到抑制
(2)二者的聯(lián)系
NADPH、ATP
NADP＋、ADP和Pi
3．光合作用和化能合成作用的比較
項(xiàng)目 光合作用 化能合成作用
區(qū)別 能量來(lái)源 ______ _____________釋放的能量
代表生物 綠色植物 __________
相同點(diǎn) 都能將____________等無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物
光能
無(wú)機(jī)物氧化
硝化細(xì)菌
CO2和H2O
1．概念理解(判斷正誤)
(1)光合作用中，水的光解發(fā)生在類囊體薄膜上。 ( )
(2)高溫使作物葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少。 ( )
(3)植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來(lái)自光合作用。 ( )
(4)類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原。 ( )
(5)光合作用的產(chǎn)物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以進(jìn)入篩管，
再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯? ( )
√
×
×
×
×
自我診斷
2．事理分析
(1)(人教版必修1 P102“思考·討論”分析)希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，請(qǐng)說(shuō)明理由：________________
_____________________________________________________________________。
在沒(méi)有CO2的情況下進(jìn)行的，沒(méi)有碳參與反應(yīng)，而糖的合成需要碳的參與
水的光解實(shí)驗(yàn)是
(2)(人教版必修1 P103“圖5 -14”拓展)光照停止后暗反應(yīng)短時(shí)間仍然能夠持續(xù)，但無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間正常進(jìn)行，原因是_________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；CO2不足導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱后，光反應(yīng)也無(wú)法正常進(jìn)行，原因是_________________
______________________________________________________________________________________。
需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH，停止光照使光反應(yīng)停止，但葉綠體中仍有少量ATP和NADPH能使暗反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間；過(guò)了這段時(shí)間后，暗反應(yīng)因缺少ATP和NADPH而無(wú)法進(jìn)行
暗反應(yīng)中C3的還原
提供ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反應(yīng)減弱后，光反應(yīng)在缺少原料的情況下無(wú)法正常進(jìn)行
光反應(yīng)需要暗反應(yīng)
(3)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____________________________
___________________________________。
無(wú)法為暗反應(yīng)提供原料ATP和NADPH
黑暗條件下，光反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，
重難深化拓展
重難點(diǎn)(一)光反應(yīng)和暗反應(yīng)中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化
|情|境|探|究|
1．葉綠體進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換依靠光系統(tǒng)(指光合色素與各種蛋白質(zhì)結(jié)合形成的大型復(fù)合物，包括PSⅠ和PSⅡ)將光能轉(zhuǎn)換為電能。光系統(tǒng)產(chǎn)生的高能電子沿光合電子傳遞鏈依次傳遞促使NADPH的形成，同時(shí)驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)的質(zhì)子泵在膜兩側(cè)建立H＋梯度，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)ATP的合成。
注：類囊體膜上主要有光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)、光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細(xì)胞色素b6f蛋白復(fù)合體和ATP合酶蛋白復(fù)合體四類蛋白復(fù)合體，參與光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，以及電子傳遞、H＋輸送和ATP合成等過(guò)程。
據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
(1)光反應(yīng)過(guò)程中，ATP的形成與光系統(tǒng)_____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)發(fā)揮作用產(chǎn)生的H＋濃度梯度有關(guān)。
(2)葉綠素a(P680和P700)接受光的照射后被激發(fā)，釋放勢(shì)能高的電子，電子的最終供體(供給電子的物質(zhì))是_____。通過(guò)光合電子傳遞鏈，光能最終轉(zhuǎn)化為________________中的化學(xué)能。
Ⅱ
水
ATP和NADPH
催化ATP的合成，協(xié)助H＋跨膜運(yùn)輸
水的光解產(chǎn)生H＋、
二溴百里香醌(DBMIB)阻斷
電子傳遞，會(huì)抑制水光解產(chǎn)生H＋和H＋從A側(cè)運(yùn)輸?shù)紹側(cè)，使膜內(nèi)外H＋的濃度差減小甚至消失
PQ蛋白將H＋從A側(cè)運(yùn)輸?shù)紹側(cè)、合成NADPH消耗H＋
2．卡爾文供給小球藻持續(xù)的光照和CO2，使其光合作用穩(wěn)定，然后，在短時(shí)間內(nèi)加入放射性同位素標(biāo)記的14CO2。在光照處理30 s后，殺死小球藻，卡爾文發(fā)現(xiàn)小球藻細(xì)胞內(nèi)含有14C的產(chǎn)物是C3、C5和葡萄糖；在光照處理5 s后，殺死小球藻，14C出現(xiàn)在C3和C5中；在光照處理0.5 s后，殺死小球藻，小球藻細(xì)胞中含有14C的產(chǎn)物只有C3。
根據(jù)材料可確定物質(zhì)轉(zhuǎn)化的順序是　　　　　　　　，若要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是什么，請(qǐng)寫出可能的實(shí)驗(yàn)思路。
________________________________________________________________________________________________________________________。
C3、C5、葡萄糖
繼續(xù)縮短光照時(shí)間后殺死小球藻，同時(shí)提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物
1．光系統(tǒng)及電子傳遞鏈
|認(rèn)|知|生|成|
(1)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解，產(chǎn)生氧、H＋和自由電子(e－)，電子(e－)經(jīng)過(guò)電子傳遞鏈傳遞，最終介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。
(2)類囊體膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度主要靠以下途徑建立：①電子傳遞過(guò)程中釋放能量，利用這部分能量將質(zhì)子(H＋)逆濃度從類囊體的外側(cè)泵入囊腔側(cè)。②光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行的水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H＋)。③在類囊體的外側(cè)H＋和NADP＋形成NADPH。
(3)類囊體膜對(duì)質(zhì)子是高度不通透的，因此，類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過(guò)ATP合酶順濃度梯度流出，而ATP合酶利用質(zhì)子順濃度流出的能量來(lái)合成ATP。
2．光合作用中元素的去向分析
1．“過(guò)程法”分析各物質(zhì)含量變化
下圖中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)，相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化如下：
重難點(diǎn)(二)　環(huán)境改變時(shí)短時(shí)間內(nèi)光合作用各物質(zhì)含量變化分析
2．“模型法”表示C3、C5等物質(zhì)的含量變化
注：C3的起始值高于C5，約是其2倍。
3．連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析
分組 A組：全光照 B組：光暗交替
現(xiàn)象 光合效率：100% 原理：其全時(shí)段均進(jìn)行光反應(yīng)與暗反應(yīng) 光暗處理頻度較高，單位光照時(shí)間有機(jī)物合成量較全光照時(shí)高(其所用光照時(shí)間僅為A組一半，但有機(jī)物合成量卻遠(yuǎn)高于一半)，此表明在其全時(shí)段，暗反應(yīng)幾乎未停止
分析 (1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時(shí)，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成。 (2)在總光照時(shí)間、總黑暗時(shí)間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物積累量要多
[典例]　為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長(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)。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：
A組：先光照后黑暗，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：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(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%。
D組(對(duì)照組)：光照時(shí)間為135 s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。
回答下列問(wèn)題：
(1)單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量_______(填“高于”
“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是_____________
_____________________________________________________________；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不直接依賴________。
(2)比較A、B、C三組處理可以推知，隨著光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的____________________能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生，從而提高了光合作用中________________。
高于
C組只用了
D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%
光照
ATP和NADPH
CO2的同化量
解析：(1)C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%，所以單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量高于D組植物合成有機(jī)物的量，C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不直接依賴光照。
(2)光合作用過(guò)程有兩個(gè)階段：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段必須在光下進(jìn)行，產(chǎn)生ATP和NADPH用于暗反應(yīng)。A、B、C三組處理相比，隨著光照時(shí)間間隔的減少，光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。
考向精細(xì)研究
題點(diǎn)(一)　光合作用探究歷程的相關(guān)分析
1．(必修1 P102“思考·討論”素材分析)1937年，植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光下可以釋放出O2，該實(shí)驗(yàn)被稱為希爾反應(yīng)。后來(lái)科學(xué)家將葉綠體破碎離心，分別收集綠色沉淀部分和無(wú)色上清液部分，綠色沉淀部分懸浮后照光可以產(chǎn)生O2。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．綠色沉淀部分含量最多的色素是葉綠素b
B．希爾反應(yīng)場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜
C．鐵鹽等氧化劑是希爾反應(yīng)的催化劑
D．在無(wú)色上清液中加入CO2不能合成C3
√
解析：綠色沉淀部分含量最多的色素是葉綠素a，A錯(cuò)誤；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)被稱為希爾反應(yīng)，場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜，B正確；鐵鹽等氧化劑是氫受體，接受H＋，參與反應(yīng)，不是催化劑，C錯(cuò)誤；葉綠體破碎離心獲得無(wú)色上清液，其中含有C5及相關(guān)的酶，因此在無(wú)色上清液中加入CO2能合成C3，D錯(cuò)誤。
2．(2025·撫州模擬)科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照，結(jié)果如表。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，下列敘述不正確的是(　　)
實(shí)驗(yàn)組別 光照時(shí)間/s 放射性物質(zhì)分布
1 2 大量3- 磷酸甘油酸(三碳化合物)
2 20 12種磷酸化糖類
3 60 除了上述12種磷酸化糖類，還有氨基酸、有機(jī)酸等
A．本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段
B．每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活，才能測(cè)定放射性物質(zhì)分布
C．CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類
D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等
解析：由題干信息“往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2”可知，本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段，A正確；每組照光相應(yīng)時(shí)間后，為防止細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行而使碳元素轉(zhuǎn)移干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以要先使酶失活，才能測(cè)定放射性物質(zhì)分布，B正確；由題表可知，CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是3 -磷酸甘油酸(三碳化合物)，C錯(cuò)誤；由題表可知，光照60 s，放射性物質(zhì)分布除了12種磷酸化糖類，還有氨基酸、有機(jī)酸等，說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等，D正確。
√
[歸納拓展]
光合作用探究歷程中的經(jīng)典結(jié)論和方法
①希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，原因是水的光解實(shí)驗(yàn)是在沒(méi)有CO2的情況下進(jìn)行的，沒(méi)有碳參與反應(yīng)，而糖的合成需要碳的參與。
②魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)以及卡爾文的實(shí)驗(yàn)都用到了同位素標(biāo)記法。
③同位素標(biāo)記法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就沒(méi)有放射性，不能通過(guò)檢測(cè)放射性的方式進(jìn)行檢測(cè)；而14C有放射性，可追蹤放射性對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
題點(diǎn)(二)　光合作用的原理和過(guò)程
3．磷酸丙糖不僅是光合作用中較早出現(xiàn)的糖，也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。如圖為某植物光合作用產(chǎn)物的合成與運(yùn)輸示意圖。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A．a(chǎn)可表示的物質(zhì)是ATP，它也可以在葉綠體基質(zhì)中合成
B．葉綠體基質(zhì)中的CO2能直接被NADPH還原
C．磷酸丙糖是暗反應(yīng)產(chǎn)物，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成淀粉
D．若圖中所示的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制，會(huì)導(dǎo)致光合速率下降
解析：題圖中a是光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)，是NADPH和ATP，在葉綠體類囊體薄膜上合成，A錯(cuò)誤；
葉綠體基質(zhì)中的CO2先與C5結(jié)合形成C3，再被NADPH還原，B錯(cuò)誤；
磷酸丙糖合成淀粉的過(guò)程是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的，C錯(cuò)誤；
磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制，不能將磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體，也不能將磷酸運(yùn)入葉綠體，導(dǎo)致光合速率降低，D正確。
√
4．(2025·哈爾濱一模)如圖是葉綠體中光合作用部分過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖(①和②是可移動(dòng)載體，e－表示電子)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．ATP生成所需的能量直接來(lái)源于脂雙層兩側(cè)H＋濃度差，最終來(lái)源于光能
B．可移動(dòng)載體①②和復(fù)合物Ⅱ使脂雙層兩側(cè)的H＋濃度差變小
解析：據(jù)題圖可知，ATP的合成是利用H＋順濃度梯度運(yùn)輸?shù)膭?shì)能，在ATP合酶的催化作用下，將ADP和Pi合成ATP，故ATP生成所需的能量直接來(lái)源于脂雙層兩側(cè)H＋濃度差，而脂雙層兩側(cè)H＋濃度差最終又是光能驅(qū)動(dòng)形成的，因此，ATP生成所需的能量最終來(lái)源于光能，A正確；
據(jù)圖可知，在可移動(dòng)載體①②及復(fù)合物Ⅱ的作用下，H＋由葉綠體基質(zhì)進(jìn)入類囊體腔中，使得H＋的濃度差變大，B錯(cuò)誤；
√
C．圖示反應(yīng)中，e－的最終供體是H2O，最終受體是NADP＋
D．希爾反應(yīng)中的氧化劑可以是NADP＋、鐵鹽等
解析：根據(jù)題圖所示，H2O光解后產(chǎn)生O2、H＋和e－，故最終提供e－的物質(zhì)為H2O，H2O光解后NADP＋被還原為NADPH，故最終接受e－的物質(zhì)為NADP＋，C正確；
希爾反應(yīng)懸浮液中鐵鹽的作用與NADP＋的作用相似，作為氧化劑與H2O光解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，D正確。
5．(2025·天門模擬)我國(guó)科學(xué)家模擬植物光合作用，設(shè)計(jì)了一條利用CO2合成淀粉的人工路線，流程如圖所示。下列相關(guān)分析正確的是(　　)
A．①②過(guò)程與光反應(yīng)的過(guò)程完全相同，③④過(guò)程與暗反應(yīng)過(guò)程完全相同
B．該過(guò)程與植物光合作用的本質(zhì)都是將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)藏于有機(jī)物中
C．該過(guò)程與光合作用合成淀粉都是在常溫常壓下進(jìn)行的較溫和的反應(yīng)
D．步驟①需要催化劑，②③④既不需要催化劑
也不需要消耗能量
√
解析：分析題圖可知，①②過(guò)程模擬暗反應(yīng)中CO2的固定，③④過(guò)程模擬暗反應(yīng)中C3的還原，A錯(cuò)誤；
植物光合作用的本質(zhì)是利用光能將無(wú)機(jī)物(CO2和H2O)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，同時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能，圖示過(guò)程也將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為淀粉，同時(shí)儲(chǔ)存能量，二者的本質(zhì)是相同的，B正確；
由題圖可知，①過(guò)程是利用催化劑在一定條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程不一定溫和，②③④是在酶的催化下完成的，反應(yīng)較溫和，C錯(cuò)誤；
分析圖示可知，圖中②③④需要在酶的催化下進(jìn)行，是由小分子聚合成大分子的反應(yīng)，為吸能反應(yīng)，需要消耗能量，D錯(cuò)誤。
題點(diǎn)(三)　外界條件改變時(shí)光合作用中物質(zhì)含量的變化分析
6．光合作用通過(guò)密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于改變反應(yīng)條件而引起的變化，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A．突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值減小
B．突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大
C．突然將紅光改為綠光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值減小
D．突然將綠光改為紅光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小
√
解析：突然中斷CO2供應(yīng)，使暗反應(yīng)中CO2固定停止，而C3還原仍在進(jìn)行，因此導(dǎo)致C3減少、C5增多，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5與C3比值增大，A錯(cuò)誤；
突然中斷CO2供應(yīng)使C3減少，因此C3還原利用的ATP減少，導(dǎo)致ATP增多，而ADP含量減少，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP與ADP比值增大，B正確；
由于光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對(duì)綠光吸收最少，突然將紅光改變?yōu)榫G光，會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少，這將使暗反應(yīng)中C3的還原減弱，導(dǎo)致C5減少、C3增多，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C3與C5比值增大，C錯(cuò)誤；
突然將綠光改變?yōu)榧t光會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)吸收的光能增加，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH增加，而ADP相對(duì)含量減少，因此暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP與ADP比值增大，D錯(cuò)誤。
7．如圖表示某植物葉片暗反應(yīng)中C3和C5相對(duì)濃度的變化趨勢(shì)，該植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下，Ⅱ階段改變的環(huán)境條件是降低光照強(qiáng)度或者降低CO2濃度中的某一項(xiàng)。下列分析正確的是(　　)
A．圖中物質(zhì)甲轉(zhuǎn)變成乙需要消耗光反應(yīng)提供的ATP
B．圖中Ⅱ階段所改變的環(huán)境條件是降低了光照強(qiáng)度
C．Ⅱ階段甲上升是因?yàn)槿~綠體中NADPH和ATP的積累
D．Ⅱ階段光合速率最大時(shí)所需光照強(qiáng)度比Ⅰ階段低
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解析：根據(jù)相對(duì)濃度初始值可知，物質(zhì)甲是C5，物質(zhì)乙是C3，CO2的固定不需要消耗光反應(yīng)提供的ATP，A錯(cuò)誤；
Ⅱ階段改變的條件是降低了CO2濃度，導(dǎo)致C3含量下降，C5含量增多，條件改變影響暗反應(yīng)的進(jìn)行，所以Ⅱ階段光合速率最大時(shí)所需光照強(qiáng)度比Ⅰ階段低，B、C錯(cuò)誤，D正確。
課時(shí)跟蹤檢測(cè)
（本課時(shí)配有重難點(diǎn)加練題，以電子文檔形式推送，供學(xué)優(yōu)生選用）
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一、選擇題
1．某興趣小組合作完成“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，主要步驟：提取色素→制備濾紙條→畫濾液細(xì)線→分離色素。
下列敘述正確的是(　　)
A．提取色素：用無(wú)水乙醇和層析液進(jìn)行色素的提取
B．制備濾紙條：濾紙條一端剪去兩角并在另一端底部畫細(xì)線
C．畫濾液細(xì)線：防止濾液細(xì)線過(guò)粗一般只畫一次
D．分離色素：離濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的是橙黃色的條帶
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解析：光合色素易溶于有機(jī)溶劑中，常用無(wú)水乙醇提取光合色素，A錯(cuò)誤；
制備濾紙條時(shí)，將干燥的定性濾紙一端剪去兩角，并在距此端底部1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)橫線，B錯(cuò)誤；
為保證更多的光合色素沉積在濾液細(xì)線處，畫濾液細(xì)線時(shí)，應(yīng)用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫一條濾液細(xì)線，待濾液干后，再重復(fù)畫一到兩次，C錯(cuò)誤；
色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴(kuò)散的速度不同，距離濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的為溶解度最高的色素，是橙黃色的胡蘿卜素，D正確。
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2．(2025·吉林模擬)花青素是一類廣泛存在于植物液泡中的水溶性天然色素，在植物細(xì)胞液不同的pH條件下，花青素可使花瓣呈現(xiàn)不同的顏色。實(shí)驗(yàn)室常用乙醇、丙酮、水或混合溶劑提取花青素。光合色素存在于葉綠體中。下列關(guān)于光合色素和花青素提取與分離的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．在研磨綠葉、花瓣時(shí)均可加入少許SiO2，以提高色素的提取率
B．液泡與葉綠體中的色素均可用無(wú)水乙醇或水作為溶劑進(jìn)行提取
C．紙層析法能分離光合色素是因?yàn)椴煌卦趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?br/>D．為減少吸入層析液中有毒性的揮發(fā)性物質(zhì)，分離色素時(shí)應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行
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解析：在研磨綠葉、花瓣時(shí)均可加入少許SiO2，可以使研磨更加充分，以提高色素的提取率，A正確；
葉綠體中的色素不溶于水，不能用水提取，B錯(cuò)誤；
分離光合色素時(shí)采用紙層析法，原理是光合色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴(kuò)散的速度不同，結(jié)果可觀察到四條色素帶，C正確；
為減少吸入層析液中有毒性的揮發(fā)性物質(zhì)，分離色素時(shí)應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行，D正確。
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3．某小組做了“探究葉齡對(duì)葉片中光合色素含量的影響”的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．可用紙層析法來(lái)分離葉片中的光合色素
B．嫩葉與老葉的光合色素總含量無(wú)明顯差別
C．相同光照強(qiáng)度下嫩葉與老葉光合速率相等
D．不同時(shí)期的葉綠素相對(duì)含量變化比類胡蘿卜素的大
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解析：各光合色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離光合色素，所以可用紙層析法來(lái)分離葉片中的光合色素，A正確；
嫩葉中光合色素相對(duì)含量為6＋2＝8，老葉中光合色素相對(duì)含量為5＋3＝8，所以嫩葉與老葉的光合色素總含量無(wú)明顯差別，B正確；
嫩葉與老葉的葉綠素和類胡蘿卜素含量都不同，所以相同光照強(qiáng)度下嫩葉與老葉光合速率不一定相等，C錯(cuò)誤；
不同發(fā)育階段葉綠素相對(duì)含量的變化為6→12→5，類胡蘿卜素的相對(duì)含量變化為2→4→3，所以不同時(shí)期的葉綠素相對(duì)含量變化比類胡蘿卜素的大，D正確。
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4．英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出O2。離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生H2O的光解，產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)稱為“希爾反應(yīng)”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．希爾反應(yīng)不能說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素全部來(lái)自H2O
B．可用放射性同位素標(biāo)記法追蹤H2O中氧原子的去路
C．希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光反應(yīng)階段的部分變化
D．希爾反應(yīng)說(shuō)明H2O的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)
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解析：希爾反應(yīng)證明了光合作用產(chǎn)生O2，但不能證明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素全部來(lái)自H2O，也可能來(lái)自其他有機(jī)物，A正確；
氧原子的同位素18O是穩(wěn)定性同位素，無(wú)放射性，B錯(cuò)誤；
希爾反應(yīng)模擬的是光合作用光反應(yīng)階段的部分變化，發(fā)生在葉綠體中，C正確；
希爾反應(yīng)的懸浮液中只有H2O，沒(méi)有CO2，不能合成糖類，說(shuō)明H2O的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，D正確。
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5．下圖為光合作用過(guò)程示意圖，其中P表示結(jié)構(gòu)，①②③④表示有關(guān)物質(zhì)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．②③的產(chǎn)生發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中
B．CO2的固定是CO2與④在酶催化下結(jié)合的過(guò)程
C．(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能來(lái)自ATP和NADPH
D．P結(jié)構(gòu)中光合色素吸收的光能全部轉(zhuǎn)換成ATP中的化學(xué)能
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解析：圖中P為類囊體薄膜，進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程為水光解產(chǎn)生NADPH和氧氣，同時(shí)合成ATP，NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中參與暗反應(yīng)，生成②(NADP＋)和③(ADP＋Pi)，A正確；
CO2的固定是CO2與④(C5)在酶催化下結(jié)合成兩分子C3的過(guò)程，B正確；
光合作用的光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH均可以為C3的還原提供能量，轉(zhuǎn)化為有機(jī)物(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能，C正確；
圖中P為類囊體薄膜，進(jìn)行光反應(yīng)過(guò)程，在光反應(yīng)中，葉綠素所吸收的光能會(huì)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存到ATP和NADPH中，D錯(cuò)誤。
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6．卡爾文等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物所處環(huán)境由光照轉(zhuǎn)為黑暗時(shí)，RuBP(C5)含量急劇下降，PGA(C3)含量迅速上升；當(dāng)驟然降低CO2濃度時(shí)，PGA含量迅速下降，而RuBP含量上升。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．CO2的固定過(guò)程在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行
B．RuBP可以與CO2反應(yīng)并消耗ATP
C．PGA的還原階段消耗NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有機(jī)物
D．葉綠體中RuBP含量不多，因?yàn)镽uBP消耗后會(huì)再生
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解析：CO2的固定過(guò)程是暗反應(yīng)的組成部分，在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行，A正確；
根據(jù)題干可知，RuBP是C5，而PGA是C3，RuBP可以與CO2反應(yīng)但是不消耗ATP，B錯(cuò)誤；
PGA的還原階段消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有機(jī)物，C正確；
在光合作用的卡爾文循環(huán)中，CO2與RuBP結(jié)合后，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，RuBP被消耗并生成PGA，PGA在光反應(yīng)階段的產(chǎn)物作用下，可被還原生成RuBP，D正確。
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7．淀粉和蔗糖是葉肉細(xì)胞光合作用兩種主要終產(chǎn)物，Pi在二者分配過(guò)程中起到了重要調(diào)節(jié)作用，其過(guò)程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．磷脂是生物膜的重要組分，中心體和核糖體不含磷元素
B．CO2形成三碳糖磷酸的過(guò)程中，NADPH不供能，只作為還原劑
C．若光照驟減，C5含量短時(shí)間內(nèi)減少
D．若抑制磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的功能，卡爾文循環(huán)會(huì)立刻停止
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解析：磷脂構(gòu)成生物膜的基本支架；中心體主要由蛋白質(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(cuò)誤。
CO2形成三碳糖磷酸的過(guò)程中，需要NADPH作還原劑和提供能量，B錯(cuò)誤。
若光照驟減，短時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少，C3還原過(guò)程減慢，即C5的形成減少，且C5的消耗不變，導(dǎo)致C5的含量短時(shí)間內(nèi)減少，C正確；
若抑制磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的功能，會(huì)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(huì)立刻停止，D錯(cuò)誤。
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8．(2024·煙臺(tái)期末)綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的PSBS 是一種光保護(hù)蛋白，也是一種類囊體膜蛋白，能感應(yīng)類囊體腔內(nèi)高H＋濃度而被激活，激活的PSBS 可抑制電子在類囊體膜上的傳遞，最終將過(guò)量的光能轉(zhuǎn)換成熱能釋放，以防止強(qiáng)光對(duì)葉肉細(xì)胞造成損傷。ATP合成的能量直接來(lái)源于類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．光照過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致葉肉細(xì)胞類囊體腔內(nèi)pH下降
B．激活PSBS后，光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物會(huì)減少
C．PSBS的活性受H＋濃度、光照強(qiáng)度等因素的影響
D．PSBS功能的發(fā)揮可增加類囊體膜上ATP的合成
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解析：光照過(guò)強(qiáng)時(shí)，類囊體膜蛋白PSBS感應(yīng)類囊體腔內(nèi)高H＋濃度而被激活，說(shuō)明光照過(guò)強(qiáng)時(shí)葉肉細(xì)胞類囊體腔內(nèi)pH下降，A正確；
激活PSBS后，使水的光解受到抑制，光反應(yīng)階段生成的NADPH減少，引起暗反應(yīng)階段C3的還原減弱，導(dǎo)致光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物減少，B正確；
光照強(qiáng)度會(huì)影響光反應(yīng)階段水的光解等過(guò)程，H＋是水光解的產(chǎn)物，PSBS能感應(yīng)類囊體腔內(nèi)高H＋濃度而被激活，因此PSBS 的活性受H＋濃度、光照強(qiáng)度等因素的影響，C正確；
ATP合成的能量直接來(lái)源于類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差，PSBS功能的發(fā)揮可最終將過(guò)量的光能轉(zhuǎn)換成熱能釋放,抑制了H＋濃度差的進(jìn)一步加大，因此PSBS功能的發(fā)揮不能增加類囊體膜上ATP的合成，D錯(cuò)誤。
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9．(2025·濱州模擬)在番茄幼苗葉片上噴施不同濃度的海藻糖(一種非還原性二糖)溶液，探究其在高溫環(huán)境下(40 ℃處理9天)對(duì)植物光合作用的影響，觀測(cè)并統(tǒng)計(jì)葉綠素含量，如表所示。下列敘述正確的是(　　)
注：*表示數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)水平上存在顯著差異。
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A．可用斐林試劑檢測(cè)海藻糖，產(chǎn)生磚紅色沉淀
B．葉綠素a與葉綠素b是重要的光合色素，分布于葉綠體雙層膜上
C．T1.0和T1.5處理組顯著提高了番茄幼苗各光合色素的含量
D．番茄幼苗在高溫逆境下通過(guò)利用海藻糖提高了光合作用的能力
解析：海藻糖是一種非還原性二糖，不可與斐林試劑反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀，A錯(cuò)誤；葉綠體中的光合色素分布于類囊體薄膜上，B錯(cuò)誤；光合色素包括葉綠素a、b和類胡蘿卜素，由表格數(shù)據(jù)可知，T1.0和T1.5處理組的葉綠素a含量有顯著提高，但葉綠素b含量無(wú)顯著差異，類胡蘿卜素含量未測(cè)定，C錯(cuò)誤；高溫環(huán)境下，噴施1.0%和1.5%的海藻糖，葉綠素a的含量顯著增多，光合作用能力得到提高，D正確。
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二、非選擇題(除特別注明外，每空1分)
10．（12分）(2025·蘇州一模)光合作用被稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”。光反應(yīng)過(guò)程中光合電子傳遞鏈主要由幾大復(fù)合體組成，包括光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細(xì)胞色素復(fù)合體(Cb6/f)、光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)等。有些植物在強(qiáng)光下產(chǎn)生電子過(guò)多導(dǎo)致活性氧積累,細(xì)胞內(nèi)活性氧積累會(huì)加快細(xì)胞凋亡引發(fā)萎黃病。研究人員利用擬南芥對(duì)光合電子傳遞進(jìn)行了有關(guān)研究。
(1)光合作用的光反應(yīng)發(fā)生在__________________上，光系統(tǒng)是由其上的蛋白質(zhì)與光合色素結(jié)合形成的，具有_____________________的功能。
葉綠體類囊體薄膜
吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能
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(2)光反應(yīng)中的電子傳遞包括線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞。線性電子傳遞中，電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP；環(huán)式電子傳遞中，電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán)，僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。Cb6/f復(fù)合體位于PSⅡ和PSⅠ之間，同時(shí)參與線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞(圖1)。
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①在光照條件下，光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)吸收光能產(chǎn)生高勢(shì)能電子，PSⅡ中部分葉綠素a失去電子轉(zhuǎn)化為強(qiáng)氧化劑從________中奪取電子釋放O2。
②光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)吸收光能產(chǎn)生強(qiáng)還原劑，使_____還原，該還原劑在暗反應(yīng)中的作用是___________________________________________（2分）；PSⅡ產(chǎn)生的電子和PSⅠ產(chǎn)生的部分電子經(jīng)過(guò)Cb6/f復(fù)合體傳遞進(jìn)入PSⅠ，在電子傳遞過(guò)程的同時(shí)形成跨膜的質(zhì)子動(dòng)力勢(shì),用于______的合成，同時(shí)維持電子傳遞相對(duì)平衡。
③環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比，能夠______(填“提高”或“降低”)
ATP/NADPH的值，提高暗反應(yīng)的效率。
H2O
C3
作為還原劑使C3還原為(CH2O)和C5，提供能量
ATP
提高
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(3)野生型擬南芥能適應(yīng)一定的強(qiáng)光脅迫，但C37缺失突變體不能。與圖1相比，圖2表明在強(qiáng)光脅迫下，C37缺失導(dǎo)致_________受阻，傳遞效率顯著下降，從而產(chǎn)生大量活性氧(ROS)。ROS積累到一定階段會(huì)促進(jìn)____________并引發(fā)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致萎黃病。
(4)上述研究揭示出植物可以通過(guò)______________________________________（2分）以適應(yīng)強(qiáng)光脅迫。
電子傳遞
葉綠素分解
調(diào)節(jié)光合電子傳遞鏈上的電子流動(dòng)速率
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解析：(1)真核細(xì)胞中，光反應(yīng)需要的光合色素、酶等分布于葉綠體類囊體膜上，因此光合作用光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上；由圖1可知，由相關(guān)蛋白質(zhì)與光合色素結(jié)合形成的光系統(tǒng)具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用。
(2)①由圖1可知，光系統(tǒng)Ⅱ在強(qiáng)光下導(dǎo)致部分葉綠素a失去電子后，使水光解產(chǎn)生O2、H＋以及電子，即PSⅡ中部分葉綠素a失去電子轉(zhuǎn)化為強(qiáng)氧化劑從H2O中奪取電子釋放O2。②光系統(tǒng)Ⅰ吸收光能后產(chǎn)生的強(qiáng)還原劑是NADPH，它能使C3還原為(CH2O)和C5，同時(shí)也提供能量；PSⅡ產(chǎn)生的電子和PSⅠ產(chǎn)生的部分電子經(jīng)過(guò)Cb6/f復(fù)合體傳遞進(jìn)入PSⅠ，在電子傳遞過(guò)程的同時(shí)形成跨膜的質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)，這部分勢(shì)能為光反應(yīng)過(guò)程中ATP的合成提供能量。③由圖1可知，環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比，環(huán)式電子傳遞導(dǎo)致NADPH合成量減少，能夠提高ATP/NADPH的值。
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(3)由圖1和圖2可知，C37缺失突變體中電子積累在Cb6/f復(fù)合體前后，說(shuō)明C37缺失導(dǎo)致的電子傳遞受阻，電子傳遞效率顯著下降，從而產(chǎn)生大量活性氧(ROS)導(dǎo)致活性氧積累，活性氧積累到一定階段可能會(huì)促進(jìn)葉綠素分解，減少電子傳遞鏈中電子的來(lái)源，同時(shí)引發(fā)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致葉片枯萎發(fā)黃。
(4)上述研究表明，光合電子傳遞鏈中電子傳遞受阻會(huì)導(dǎo)致ROS積累引發(fā)細(xì)胞凋亡，對(duì)植物體造成損傷，因此，植物可通過(guò)調(diào)節(jié)光合電子傳遞鏈上的電子流動(dòng)速率以適應(yīng)強(qiáng)光脅迫。課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十一)　光合作用的結(jié)構(gòu)與原理
(本課時(shí)配有重難點(diǎn)加練題,以電子文檔形式推送,供學(xué)優(yōu)生選用)
一、選擇題
1.某興趣小組合作完成“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn),主要步驟:提取色素→制備濾紙條→畫濾液細(xì)線→分離色素。下列敘述正確的是 (　　)
A.提取色素:用無(wú)水乙醇和層析液進(jìn)行色素的提取
B.制備濾紙條:濾紙條一端剪去兩角并在另一端底部畫細(xì)線
C.畫濾液細(xì)線:防止濾液細(xì)線過(guò)粗一般只畫一次
D.分離色素:離濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的是橙黃色的條帶
2.(2025·吉林模擬)花青素是一類廣泛存在于植物液泡中的水溶性天然色素,在植物細(xì)胞液不同的pH條件下,花青素可使花瓣呈現(xiàn)不同的顏色。實(shí)驗(yàn)室常用乙醇、丙酮、水或混合溶劑提取花青素。光合色素存在于葉綠體中。下列關(guān)于光合色素和花青素提取與分離的敘述,錯(cuò)誤的是 (　　)
A.在研磨綠葉、花瓣時(shí)均可加入少許SiO2,以提高色素的提取率
B.液泡與葉綠體中的色素均可用無(wú)水乙醇或水作為溶劑進(jìn)行提取
C.紙層析法能分離光合色素是因?yàn)椴煌卦趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?br/>D.為減少吸入層析液中有毒性的揮發(fā)性物質(zhì),分離色素時(shí)應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行
3.某小組做了“探究葉齡對(duì)葉片中光合色素含量的影響”的實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.可用紙層析法來(lái)分離葉片中的光合色素
B.嫩葉與老葉的光合色素總含量無(wú)明顯差別
C.相同光照強(qiáng)度下嫩葉與老葉光合速率相等
D.不同時(shí)期的葉綠素相對(duì)含量變化比類胡蘿卜素的大
4.英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn),在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒(méi)有CO2),在光照下可以釋放出O2。離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生H2O的光解,產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)稱為“希爾反應(yīng)”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.希爾反應(yīng)不能說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素全部來(lái)自H2O
B.可用放射性同位素標(biāo)記法追蹤H2O中氧原子的去路
C.希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光反應(yīng)階段的部分變化
D.希爾反應(yīng)說(shuō)明H2O的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)
5.下圖為光合作用過(guò)程示意圖,其中P表示結(jié)構(gòu),①②③④表示有關(guān)物質(zhì)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.②③的產(chǎn)生發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中
B.CO2的固定是CO2與④在酶催化下結(jié)合的過(guò)程
C.(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能來(lái)自ATP和NADPH
D.P結(jié)構(gòu)中光合色素吸收的光能全部轉(zhuǎn)換成ATP中的化學(xué)能
6.卡爾文等研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)植物所處環(huán)境由光照轉(zhuǎn)為黑暗時(shí),RuBP(C5)含量急劇下降,PGA(C3)含量迅速上升;當(dāng)驟然降低CO2濃度時(shí),PGA含量迅速下降,而RuBP含量上升。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.CO2的固定過(guò)程在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行
B.RuBP可以與CO2反應(yīng)并消耗ATP
C.PGA的還原階段消耗NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有機(jī)物
D.葉綠體中RuBP含量不多,因?yàn)镽uBP消耗后會(huì)再生
7.淀粉和蔗糖是葉肉細(xì)胞光合作用兩種主要終產(chǎn)物,Pi在二者分配過(guò)程中起到了重要調(diào)節(jié)作用,其過(guò)程如圖所示。下列敘述正確的是 (　　)
A.磷脂是生物膜的重要組分,中心體和核糖體不含磷元素
B.CO2形成三碳糖磷酸的過(guò)程中,NADPH不供能,只作為還原劑
C.若光照驟減,C5含量短時(shí)間內(nèi)減少
D.若抑制磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的功能,卡爾文循環(huán)會(huì)立刻停止
8.(2024·煙臺(tái)期末)綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的PSBS 是一種光保護(hù)蛋白,也是一種類囊體膜蛋白,能感應(yīng)類囊體腔內(nèi)高H+濃度而被激活,激活的PSBS 可抑制電子在類囊體膜上的傳遞,最終將過(guò)量的光能轉(zhuǎn)換成熱能釋放,以防止強(qiáng)光對(duì)葉肉細(xì)胞造成損傷。ATP合成的能量直接來(lái)源于類囊體膜兩側(cè)的H+濃度差。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.光照過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致葉肉細(xì)胞類囊體腔內(nèi)pH下降
B.激活PSBS后,光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物會(huì)減少
C.PSBS的活性受H+濃度、光照強(qiáng)度等因素的影響
D.PSBS功能的發(fā)揮可增加類囊體膜上ATP的合成
9.(2025·濱州模擬)在番茄幼苗葉片上噴施不同濃度的海藻糖(一種非還原性二糖)溶液,探究其在高溫環(huán)境下(40 ℃處理9天)對(duì)植物光合作用的影響,觀測(cè)并統(tǒng)計(jì)葉綠素含量,如表所示。下列敘述正確的是 (　　)
含量 海藻糖濃度
0(CK) 0.5% (T0.5) 1.0% (T1.0) 1.5% (T1.5)
葉綠素a 0.78 0.82 1.02* 1.01*
葉綠素b 0.35 0.38 0.36 0.35
注:*表示數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)水平上存在顯著差異。
A.可用斐林試劑檢測(cè)海藻糖,產(chǎn)生磚紅色沉淀
B.葉綠素a與葉綠素b是重要的光合色素,分布于葉綠體雙層膜上
C.T1.0和T1.5處理組顯著提高了番茄幼苗各光合色素的含量
D.番茄幼苗在高溫逆境下通過(guò)利用海藻糖提高了光合作用的能力　
二、非選擇題(除特別注明外,每空1分)
10.(12分)(2025·蘇州一模)光合作用被稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”。光反應(yīng)過(guò)程中光合電子傳遞鏈主要由幾大復(fù)合體組成,包括光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細(xì)胞色素復(fù)合體(Cb6/f)、光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)等。有些植物在強(qiáng)光下產(chǎn)生電子過(guò)多導(dǎo)致活性氧積累,細(xì)胞內(nèi)活性氧積累會(huì)加快細(xì)胞凋亡引發(fā)萎黃病。研究人員利用擬南芥對(duì)光合電子傳遞進(jìn)行了有關(guān)研究。
(1)光合作用的光反應(yīng)發(fā)生在　　　　　　　　　上,光系統(tǒng)是由其上的蛋白質(zhì)與光合色素結(jié)合形成的,具有　　　　　　　　　　的功能。
(2)光反應(yīng)中的電子傳遞包括線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞。線性電子傳遞中,電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP;環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。Cb6/f復(fù)合體位于PSⅡ和PSⅠ之間,同時(shí)參與線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞(圖1)。
①在光照條件下,光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)吸收光能產(chǎn)生高勢(shì)能電子,PSⅡ中部分葉綠素a失去電子轉(zhuǎn)化為強(qiáng)氧化劑從　　　　中奪取電子釋放O2。
②光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)吸收光能產(chǎn)生強(qiáng)還原劑,使　　　　　　還原,該還原劑在暗反應(yīng)中的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分);PSⅡ產(chǎn)生的電子和PSⅠ產(chǎn)生的部分電子經(jīng)過(guò)Cb6/f復(fù)合體傳遞進(jìn)入PSⅠ,在電子傳遞過(guò)程的同時(shí)形成跨膜的質(zhì)子動(dòng)力勢(shì),用于　　　　　　的合成,同時(shí)維持電子傳遞相對(duì)平衡。
③環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,能夠　　　(填“提高”或“降低”)ATP/NADPH的值,提高暗反應(yīng)的效率。
(3)野生型擬南芥能適應(yīng)一定的強(qiáng)光脅迫,但C37缺失突變體不能。與圖1相比,圖2表明在強(qiáng)光脅迫下,C37缺失導(dǎo)致　　　　受阻,傳遞效率顯著下降,從而產(chǎn)生大量活性氧(ROS)。ROS積累到一定階段會(huì)促進(jìn)　　　　　　　　　　　并引發(fā)細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致萎黃病。
(4)上述研究揭示出植物可以通過(guò)　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)以適應(yīng)強(qiáng)光脅迫。
課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十一)
1．選D　光合色素易溶于有機(jī)溶劑中，常用無(wú)水乙醇提取光合色素，A錯(cuò)誤；制備濾紙條時(shí)，將干燥的定性濾紙一端剪去兩角，并在距此端底部1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)橫線，B錯(cuò)誤；為保證更多的光合色素沉積在濾液細(xì)線處，畫濾液細(xì)線時(shí)，應(yīng)用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫一條濾液細(xì)線，待濾液干后，再重復(fù)畫一到兩次，C錯(cuò)誤；色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴(kuò)散的速度不同，距離濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的為溶解度最高的色素，是橙黃色的胡蘿卜素，D正確。
2．選B　在研磨綠葉、花瓣時(shí)均可加入少許SiO2，可以使研磨更加充分，以提高色素的提取率，A正確；葉綠體中的色素不溶于水，不能用水提取，B錯(cuò)誤；分離光合色素時(shí)采用紙層析法，原理是光合色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴(kuò)散的速度不同，結(jié)果可觀察到四條色素帶，C正確；為減少吸入層析液中有毒性的揮發(fā)性物質(zhì)，分離色素時(shí)應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行，D正確。
3．選C　各光合色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離光合色素，所以可用紙層析法來(lái)分離葉片中的光合色素，A正確；嫩葉中光合色素相對(duì)含量為6＋2＝8，老葉中光合色素相對(duì)含量為5＋3＝8，所以嫩葉與老葉的光合色素總含量無(wú)明顯差別，B正確；嫩葉與老葉的葉綠素和類胡蘿卜素含量都不同，所以相同光照強(qiáng)度下嫩葉與老葉光合速率不一定相等，C錯(cuò)誤；不同發(fā)育階段葉綠素相對(duì)含量的變化為6→12→5，類胡蘿卜素的相對(duì)含量變化為2→4→3，所以不同時(shí)期的葉綠素相對(duì)含量變化比類胡蘿卜素的大，D正確。
4．選B　希爾反應(yīng)證明了光合作用產(chǎn)生O2，但不能證明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素全部來(lái)自H2O，也可能來(lái)自其他有機(jī)物，A正確；氧原子的同位素18O是穩(wěn)定性同位素，無(wú)放射性，B錯(cuò)誤；希爾反應(yīng)模擬的是光合作用光反應(yīng)階段的部分變化，發(fā)生在葉綠體中，C正確；希爾反應(yīng)的懸浮液中只有H2O，沒(méi)有CO2，不能合成糖類，說(shuō)明H2O的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，D正確。
5．選D　圖中P為類囊體薄膜，進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程為水光解產(chǎn)生NADPH和氧氣，同時(shí)合成ATP，NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中參與暗反應(yīng)，生成②(NADP＋)和③(ADP＋Pi)，A正確；CO2的固定是CO2與④(C5)在酶催化下結(jié)合成兩分子C3的過(guò)程，B正確；光合作用的光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH均可以為C3的還原提供能量，轉(zhuǎn)化為有機(jī)物(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能，C正確；圖中P為類囊體薄膜，進(jìn)行光反應(yīng)過(guò)程，在光反應(yīng)中，葉綠素所吸收的光能會(huì)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存到ATP和NADPH中，D錯(cuò)誤。
6．選B　CO2的固定過(guò)程是暗反應(yīng)的組成部分，在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行，A正確；根據(jù)題干可知，RuBP是C5，而PGA是C3，RuBP可以與CO2反應(yīng)但是不消耗ATP，B錯(cuò)誤；PGA的還原階段消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有機(jī)物，C正確；在光合作用的卡爾文循環(huán)中，CO2與RuBP結(jié)合后，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，RuBP被消耗并生成PGA，PGA在光反應(yīng)階段的產(chǎn)物作用下，可被還原生成RuBP，D正確。
7．選C　磷脂構(gòu)成生物膜的基本支架；中心體主要由蛋白質(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(cuò)誤。CO2形成三碳糖磷酸的過(guò)程中，需要NADPH作還原劑和提供能量，B錯(cuò)誤。若光照驟減，短時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少，C3還原過(guò)程減慢，即C5的形成減少，且C5的消耗不變，導(dǎo)致C5的含量短時(shí)間內(nèi)減少，C正確；若抑制磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的功能，會(huì)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(huì)立刻停止，D錯(cuò)誤。
8．選D　光照過(guò)強(qiáng)時(shí)，類囊體膜蛋白PSBS感應(yīng)類囊體腔內(nèi)高H＋濃度而被激活，說(shuō)明光照過(guò)強(qiáng)時(shí)葉肉細(xì)胞類囊體腔內(nèi)pH下降，A正確；激活PSBS后，使水的光解受到抑制，光反應(yīng)階段生成的NADPH減少，引起暗反應(yīng)階段C3的還原減弱，導(dǎo)致光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物減少，B正確；光照強(qiáng)度會(huì)影響光反應(yīng)階段水的光解等過(guò)程，H＋是水光解的產(chǎn)物，PSBS能感應(yīng)類囊體腔內(nèi)高H＋濃度而被激活，因此PSBS 的活性受H＋濃度、光照強(qiáng)度等因素的影響，C正確；ATP合成的能量直接來(lái)源于類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差，PSBS功能的發(fā)揮可最終將過(guò)量的光能轉(zhuǎn)換成熱能釋放，抑制了H＋濃度差的進(jìn)一步加大，因此PSBS功能的發(fā)揮不能增加類囊體膜上ATP的合成，D錯(cuò)誤。
9．選D　海藻糖是一種非還原性二糖，不可與斐林試劑反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀，A錯(cuò)誤；葉綠體中的光合色素分布于類囊體薄膜上，B錯(cuò)誤；光合色素包括葉綠素a、b和類胡蘿卜素，由表格數(shù)據(jù)可知，T1.0和T1.5處理組的葉綠素a含量有顯著提高，但葉綠素b含量無(wú)顯著差異，類胡蘿卜素含量未測(cè)定，C錯(cuò)誤；高溫環(huán)境下，噴施1.0%和1.5%的海藻糖，葉綠素a的含量顯著增多，光合作用能力得到提高，D正確。
10．解析：(1)真核細(xì)胞中，光反應(yīng)需要的光合色素、酶等分布于葉綠體類囊體膜上，因此光合作用光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上；由圖1可知，由相關(guān)蛋白質(zhì)與光合色素結(jié)合形成的光系統(tǒng)具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用。
(2)①由圖1可知，光系統(tǒng)Ⅱ在強(qiáng)光下導(dǎo)致部分葉綠素a失去電子后，使水光解產(chǎn)生O2、H＋以及電子，即PSⅡ中部分葉綠素a失去電子轉(zhuǎn)化為強(qiáng)氧化劑從H2O中奪取電子釋放O2。②光系統(tǒng)Ⅰ吸收光能后產(chǎn)生的強(qiáng)還原劑是NADPH，它能使C3還原為(CH2O)和C5，同時(shí)也提供能量；PSⅡ產(chǎn)生的電子和PSⅠ產(chǎn)生的部分電子經(jīng)過(guò)Cb6/f復(fù)合體傳遞進(jìn)入PSⅠ，在電子傳遞過(guò)程的同時(shí)形成跨膜的質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)，這部分勢(shì)能為光反應(yīng)過(guò)程中ATP的合成提供能量。③由圖1可知，環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比，環(huán)式電子傳遞導(dǎo)致NADPH合成量減少，能夠提高ATP/NADPH的值。
(3)由圖1和圖2可知，C37缺失突變體中電子積累在Cb6/f復(fù)合體前后，說(shuō)明C37缺失導(dǎo)致的電子傳遞受阻，電子傳遞效率顯著下降，從而產(chǎn)生大量活性氧(ROS)導(dǎo)致活性氧積累，活性氧積累到一定階段可能會(huì)促進(jìn)葉綠素分解，減少電子傳遞鏈中電子的來(lái)源，同時(shí)引發(fā)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致葉片枯萎發(fā)黃。
(4)上述研究表明，光合電子傳遞鏈中電子傳遞受阻會(huì)導(dǎo)致ROS積累引發(fā)細(xì)胞凋亡，對(duì)植物體造成損傷，因此，植物可通過(guò)調(diào)節(jié)光合電子傳遞鏈上的電子流動(dòng)速率以適應(yīng)強(qiáng)光脅迫。
答案：(1)葉綠體類囊體薄膜　吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能　(2)①H2O　②C3　作為還原劑使C3還原為(CH2O)和C5，提供能量　ATP　③提高　(3)電子傳遞　葉綠素分解　(4)調(diào)節(jié)光合電子傳遞鏈上的電子流動(dòng)速率

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