資源簡介

(共55張PPT)
第5章　細胞的能量供應和利用
第4節　光合作用與能量轉化
第2課時　光合作用的原理
課標要求 核心素養
1.了解光合作用的探究歷程，說出光合作用的概念。
2．通過對光合作用光反應階段和暗反應階段相關實驗研究的思考和討論，說明光合作用過程，并從物質與能量觀的視角，闡明光合作用原理，認同人類對光合作用的認識過程是逐步的、不斷發展的。 1.生命觀念：闡明在光合作用過程中物質與能量的變化，初步建立生物學的物質與能量觀。
2．科學思維：分析光合作用過程圖示，歸納與概括光反應與暗反應的過程及異同。
3．科學探究：體驗和學習光合作用的探究歷程中的科學實驗設計思路。
必備知識　自主梳理
?光合作用的概念及探索歷程
1．光合作用概念
(1)場所：綠色植物的__________。
(2)原料：__________________。
(3)能量來源：________。
(4)產物：______________________。
(5)實質：________________________。
(6)光合作用的反應式：______________________________________
葉綠體
CO2和H2O
光能
(CH2O)和O2
合成有機物，儲存能量
2．光合作用探索歷程的經典實驗
希爾實驗 證明離體葉綠體在適當條件下發生水的光解產生________
魯賓和卡門的實驗 發現光合作用中O2來源于______
阿爾農實驗 發現光照下葉綠體可合成__________且該過程總與水的光解相聯系
卡爾文實驗 探明__________中的碳轉化成__________中的碳的途徑
氧氣
水
ATP
CO2
有機物
魯賓、卡門和卡爾文實驗運用的共同的科學方法是什么？
提示：同位素示蹤法。
?光合作用的過程
1．填寫階段名稱及序號代表的物質
Ⅰ__________；Ⅱ__________；
①________；②__________；③______________；④_________；⑤________。
光反應
暗反應
O2
ATP
NADPH
C5
C3
2．圖示Ⅰ階段——光反應階段
(1)場所：________________。
(2)葉綠體中色素吸收的光能有兩方面用途：
①將水分解為氧和H＋，H＋與NADP＋結合形成______________。
②使ADP與Pi反應形成__________。
(3)能量變化：將光能轉化為儲存在______________________中活躍的化學能。
類囊體的薄膜
NADPH
ATP
ATP和NADPH
3．圖示Ⅱ階段——暗反應階段
(1)場所：________________。
(2)過程
①CO2的固定：CO2與C5結合，形成________。
②C3的還原：在有關酶的催化作用下，C3接受_________________ 釋放的能量，并且被______________還原。
③C3有兩個去向：轉化為________；形成C5，繼續參與__________。
(3)能量變化：NADPH、ATP中活躍的化學能變為_____________ ___________。
葉綠體的基質
C3
ATP和NADPH
NADPH
糖類
暗反應
有機物中穩
定的化學能
4．光反應與暗反應之間的聯系
光反應為暗反應提供______________________，暗反應為光反應提供____________________________。
NADPH和ATP
NADP＋、ADP和Pi
(1)植物在夜晚不能進行光反應，只能進行暗反應。(　 　)
(2)光合作用中ATP的移動方向是從葉綠體基質到類囊體薄膜。(　 　)
(3)光合作用中ADP的移動方向是從葉綠體基質到類囊體薄膜。(　 　)
(4)光合作用過程中產生的ATP可以為細胞內的各項生命活動提供能量。(　 　)
(5)14CO2中14C的轉移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。(　 　)
×
×
√
×
×
(6)光反應的過程不需要酶的參與。(　 　)
(7)適宜光照條件下，葉肉細胞中CO2的固定和產生場所分別是葉綠體基質、線粒體基質。(　 　)
(8)希爾反應是離體葉綠體在適當條件下發生水的光解產生O2的化學反應。(　 　)
×
√
√
【解析】　(1)光反應階段必須是在有光的條件下進行，而暗反應階段在有光、無光條件下都能進行，但需光反應提供NADPH和ATP，故暗反應不能長期在無光環境中進行。(2)光反應為暗反應提供ATP、NADPH，ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質。(3)暗反應為光反應提供ADP和Pi，ADP從葉綠體基質移向類囊體薄膜。(4)光合作用的光反應階段產生的ATP只能用于暗反應，不用于其他生命活動。(5)14CO2中14C的轉移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)[＋14C5]。(6)光反應中水的光解不需要酶催化，NADPH、ATP的合成需要酶的參與。
合作探究　能力提升
●情境解讀
科學探索：
資料1　1937年，英國植物學家希爾發現，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，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。
資料2　科學家在黑暗時把葉綠體基粒放在pH＝4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4，然后將基粒移入pH＝8并含有ADP和Pi的緩沖溶液中(如圖)。一段時間后，有ATP產生。
任務一：分析光合作用的探索過程
實驗結果：A為O2，B為18O2
資料4　1954年，美國科學家阿爾農的離體葉綠體實驗過程及結果如下：
組別 條件 過程 現象
1 黑暗 提供CO2、NADPH、ATP 產生(CH2O)
2 黑暗 提供CO2，不提供NADPH、ATP 不產生(CH2O)
3 光照 提供CO2，不提供NADPH、ATP 產生(CH2O)
資料5　1946年，美國的卡爾文用小球藻進行實驗，向密閉容器中通入14CO2，當反應進行到5 s時，14C出現在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中，將反應時間縮短到0.5 s時，14C出現在一種三碳化合物(C3)中。又通過實驗發現如果光照下突然中斷CO2供應，C3急劇減少而C5增加。
●問題探究
1．根據資料1，嘗試補充完整希爾的實驗表達式。
2．資料2說明基粒類囊體合成ATP的條件是什么？
提示：類囊體膜內外存在H＋濃度差。
3．資料3可得出什么結論？
提示：該實驗可以證明光合作用產生的O2來自H2O，不來自CO2。
4．通過對資料4的分析，可以得出什么結論？
提示：CO2轉化成(CH2O)需要光反應提供的ATP和NADPH。
5．根據資料5構建CO2轉化成有機物過程中C轉移途徑的模型。
●典例剖析
希爾從細胞中分離出葉綠體，并發現在沒有CO2時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應是：H2O＋氧化態電子受體→還原態電子受體＋1/2O2。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CO2時，既積累NADPH也積累ATP；進一步實驗，撤去光照，供給CO2，發現NADPH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，不正確的是(　　)
A．光合作用釋放的O2來自水而不是CO2
B．NADPH和ATP的形成發生在葉綠體類囊體的薄膜上
C．希爾反應與CO2合成有機物的過程是兩個過程
D．光合作用的光反應過程為CO2合成有機物提供NADPH和ATP
【解析】　由題中的希爾反應可知：光合作用產生的O2來自參與反應的水，A正確；從希爾和阿爾農的實驗發現中，無法得出NADPH和ATP的形成發生在葉綠體類囊體的薄膜上，B錯誤；希爾反應和有機物的合成是分別進行的，在光下積累NADPH和ATP，在暗處產生有機物，C正確；由題意可知，希爾反應在光下進行，有光時積累的NADPH和ATP，在暗處可用來合成有機物，故D正確。故選B。
1．卡爾文為了探明暗反應中碳原子的轉移途徑，給植物提供14CO2，當反應進行至第5 s時，14C出現在一種C5和一種C6中，當縮短時間到0.5 s時，14C出現在一種C3中，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．用14C標記CO2的目的是追蹤CO2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，則會檢測到更多種含14C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該實驗
【解析】　該實驗中用14C標記CO2的目的是追蹤CO2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，能探明碳元素的轉移途徑，B正確；若適當延長反應時間，則14C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的[H]和ATP，因此該實驗要在光照條件下進行，D錯誤。故選D。
●歸納提升
1．希爾反應可以證明O2來自H2O，但不能確定O2全部來自H2O。因為該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾，也并沒有直接觀察到O元素的轉移。若要證明氧氣全部來自H2O，可采用同位素標記的方法加以證明。
2．希爾反應可以說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應，因為懸浮液中沒有合成糖的另一種必需原料——CO2，說明水的光解并非必須與糖的合成相關聯。
3．希爾反應中，H2O為電子供體，Fe3＋為電子受體，Fe3＋代替了光合作用中NADP＋的作用。
4．魯賓和卡門所用的同位素18O為穩定性同位素，無放射性，根據質量的不同進行標記示蹤。卡爾文所用的14C為放射性同位素，根據放射性進行示蹤。
●情境解讀
圖形情境：如圖是光合作用中相關物質的轉化關系圖，據圖回答問題。
任務二：分析光合作用的過程
●問題探究
1．在無光條件下，暗反應能否持續進行？為什么？
提示：不能。因為無光條件下，光反應的產物ATP和NADPH停止產生，暗反應將無法持續進行。
2．若暗反應停止，光反應能否持續進行？為什么？
提示：不能。暗反應為光反應提供ADP、Pi、NADP＋，若暗反應停止，光反應不能持續進行。
3．停止光照，CO2供應不變，據圖推導出相關過程中物質含量的變化：
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
提示：①減少；②減弱；③不變；④減少；⑤上升；⑥不變；⑦減少；⑧下降；⑨減少。
4．夏季中午，氣孔關閉后，會導致CO2供應不足，短時間內葉綠體中C3和C5的含量會發生怎樣的變化？
提示：C3下降，C5上升。
●典例剖析
擬南芥的葉肉細胞中，含有PSⅡ和PSⅠ，其是由蛋白質和光合色素組成的復合物，具有吸收、傳遞、轉化光能的作用，下列敘述錯誤的是(　　)
A．PSⅡ中的色素吸收光能后，可將H2O分解為O2和H＋，并產生電子傳遞給PSⅠ用于將NADP＋和H＋結合形成NADPH
B．圖示結構上發生的能量轉換是光能→活躍的化學能
C．在ATP合成酶的作用下，H＋順濃度梯度轉運提供分子勢能，促進ADP和Pi合成ATP
D．自然界中能發生光合作用的生物，不一定具備PSⅡ和PSⅠ
【解析】　在光反應過程中，光能使綠色植物的葉綠素產生高能電子從而將光能轉變成電能。然后電子通過葉綠體類囊體薄膜中的電子傳遞鏈傳遞，并將H＋從葉綠體基質傳遞到類囊體腔，建立電化學質子梯度，用于ATP的合成。光反應的最后一步是高能電子被NADP＋接受，使其被還原成NADPH。光反應的場所是類囊體。圖中顯示，PSⅡ中的色素吸收光能后，可將H2O分解為O2、H＋和電子，產生的電子傳遞給PSⅠ用于將NADP＋和H＋結合形成NADPH，A正確；圖中顯示，光反應過程實現了由光能轉換為電能，再由電能轉化為ATP和NADPH中活躍的化學能，B錯誤；由圖可知，H＋順濃度梯度轉運出類囊體，該過程可提供分子勢能，在ATP合成酶的作用下，促進ADP和Pi合成ATP，C正確；由題圖可知，PSⅡ和PSⅠ都分布在葉綠體類囊體薄膜上，自然界中能發生光合作用的生物，不一定有葉綠體類囊體薄膜，因此不一定具備PSⅡ和PSⅠ，如藍細菌，D正確。故選B。
2.根據如圖所示光合作用圖解，判斷下列說法正確的是(　　)
A．⑤過程發生于葉綠體基質中
B．⑥過程發生于葉綠體類囊體薄膜上
C．圖示①～④依次為NADPH、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不僅用于還原C3化合物，還可促進③與C5的結合
【解析】　圖中⑤表示光反應階段，其發生于葉綠體類囊體薄膜上，A錯誤；圖中⑥為暗反應過程，其發生于葉綠體基質中，B錯誤；根據以上分析已知，圖中①是NADPH，②是ATP，③是CO2，④是(CH2O)，C正確；②是ATP，是光反應的產物，用于暗反應過程中還原C3化合物，而③(二氧化碳)與C5結合形成C3不消耗ATP，D錯誤。故選C。
●歸納提升
1．光合作用過程的圖解
2．光反應和暗反應的區別
比較項目 光反應 暗反應
實質 光能轉化為化學能，并放出O2 固定CO2，形成有機物
時間長短 短促 較緩慢
需要條件 色素、光照、酶 不需要色素和光，需要多種酶
反應場所 葉綠體類囊體的薄膜上 葉綠體的基質中
比較項目 光反應 暗反應
能量變化 光能→NADPH、ATP中活躍的化學能 NADPH、ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能
相應產物 O2、NADPH和ATP 糖類等有機物
3.光反應和暗反應的聯系
(1)光反應為暗反應提供NADPH和ATP；暗反應為光反應提供NADP＋、ADP和Pi，即兩個反應階段相輔相成，密切聯系。
(2)沒有光反應，暗反應缺乏NADPH和ATP，無法進行；暗反應受阻，光反應因產物積累也不能正常進行，可見，二者相互制約。
4．理清光合作用中元素的去向
5．外界條件改變對光合作用中有關物質含量的影響
(1)分析方法：需從物質的生成和消耗兩個方面綜合分析。
示例：CO2供應正常，光照停止時C3的含量變化
(2)物質含量變化(短時間內)
課堂達標　鞏固訓練
1．在光合作用的研究歷程中，科學家做了大量的實驗，下表中有關科學家和實驗結論對應不正確的是(　　)
【解析】　魯賓和卡門用同位素標記法，發現植物光合作用釋放的氧氣來自于水，A正確；卡爾文用14C標記的CO2，供小球藻進行光合作用，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，B正確；恩格爾曼用水綿和需氧細菌作為實驗材料，證明氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所，C正確；希爾反應是在沒有CO2的條件下發生的，證明了水的光解產生氧氣，D錯誤。故選D。
2．如圖所示為葉綠體中的某種結構及其上發生的物質和能量變化，下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中的①表示水
B．葉綠體中與光合作用有關的色素都分布在結構②上
C．光能轉變為活躍的化學能
D．該過程產生的NADPH、O2和ATP都能用于暗反應
【解析】　題圖中的結構表示葉綠體的類囊體，①表示水，A正確；葉綠體中與光合作用有關的色素都分布在結構②類囊體膜上，B正確；類囊體膜上進行的是光反應階段，可以將光能轉變為ATP、NADPH中的化學能，C正確；NADPH和ATP都能用于暗反應，O2不能用于暗反應，D錯誤。故選D。
3．下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。
據圖回答下列問題：
(1)圖中①、②、③、④代表的物質依次是_______、_____________、_______________、_______，[H]代表的物質主要是_________________________________。
O2
NADP＋
ADP＋Pi
C5
NADH(或答：還原型輔酶Ⅰ)
(2)B代表一種反應過程，C代表細胞質基質，D代表線粒體，則ATP合成發生在A過程，還發生在_________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以轉化成酒精，出現這種情況的原因是___________________________。
C和D
在缺氧條件下進行無氧呼吸
【解析】　(1)由圖可知A、B過程分別為光合作用的光反應和暗反應，圖中類囊體膜上發生水的光解，產生NADPH和①氧氣；暗反應階段消耗ATP和NADPH，產生②NADP＋、③(ADP和Pi)；暗反應過程為卡爾文循環，CO2＋C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)，所以④為C5。呼吸作用的第一階段的場所為C細胞質基質，在第一階段中，各種能源物質遵循不同的分解代謝途徑轉變成乙酰輔酶A；呼吸作用的第二、三階段的場所為D線粒體，在第二階段中，乙酰輔酶A(乙酰CoA)的二碳乙酰基，通過三羧酸循環轉變為CO2和氫原子；在第三階段中，氫原子進入電子傳遞鏈(呼吸鏈)，最后傳遞給氧，與之生成水。呼吸作用中的[H]為還原型輔酶I(NADH)。(2)植物葉肉細胞能產生ATP的生理過程有：光合作用光反應階段(A)和有氧呼吸的三個階段(C和D)。(3)酒精是植物細胞無氧呼吸的產物。
課時小結第5章　第4節　第2課時
課時跟蹤　分層訓練
學業考達標練
一、選擇題
1．植物葉肉細胞呼吸作用產生的CO2，除了一部分釋放到外界以外，還有一部分可以在其自身細胞中經過“某種生理過程”后合成糖類等有機物，該生理過程是(　　)
A．無氧呼吸 B.有氧呼吸
C．光合作用 D.細胞代謝
【解析】　無氧呼吸一般是指細胞在缺氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解為尚未徹底氧化的產物，同時釋放出少量能量的過程，不符合題意，A錯誤；有氧呼吸是指細胞在氧氣的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程，不符合題意，B錯誤；光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程，符合題中所述“某種生理過程”，C正確；細胞代謝是細胞內所發生的用于維持生命的一系列有序的化學反應的總稱，不符合題意，D錯誤。故選C。
2．魯賓和卡門用HO和CO2作為原料進行光合作用實驗，下列符合實驗結果的是(　　)
A．釋放的氧氣全是O2
B．釋放的氧氣一部分是O2，一部分是18O2
C．釋放的氧氣全是18O2
D．釋放的氧氣大部分是O2，少部分是18O2
【解析】　魯賓和卡門用HO和CO2作為原料進行光合作用實驗，其目的是探究光合作用釋放出的O2的來源，通過檢測，光合作用產生的O2全部來源于水，所以釋放的氧氣全是18O2，C正確。故選C。
3．如圖表示夏季晴朗的白天植物葉綠體中C3和C5的相對含量隨一種環境因素的改變而產生的變化，下列對這一環境因素的改變分析正確的是(　　)
A．突然停止光照 B.突然增加CO2濃度
C．降低環境溫度 D.增加光照強度
【解析】　突然停止光照，光反應產生的[H]和ATP減少，被還原的C3減少，生成的C5減少，而CO2被C5固定形成C3的過程不變，故C3的含量將增加，C5的含量將減少，A錯誤；突然增加CO2濃度，CO2與C5固定形成的C3增加，則消耗的C5增加，故C5的含量將減少，B錯誤；降低環境溫度，酶的活性降低，光合作用的過程均會變慢，故C3和C5的含量都將減少，C錯誤；增加光照強度，光反應產生的[H]和ATP增多，被還原的C3增多，生成的C5增多，而CO2與C5反應形成C3的過程不變，故C3的含量將減少，C5的含量將增加，D正確。故選D。
4．如圖表示植物光合作用的一個階段，下列各項敘述正確的是(　　)
A．該反應的場所是類囊體的薄膜
B．C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多種酶
C．提高溫度一定能促進(CH2O)的生成
D．無光條件有利于暗反應進行
【解析】　題圖表示光合作用的暗反應階段，其反應場所是葉綠體基質，該過程在有光和無光條件下均能進行，但需要多種酶催化、充足的CO2、光反應提供的NADPH、ATP及適宜的溫度等條件，適當提高溫度可以提高酶的活性，加快反應速率，但超過一定的溫度范圍，提高溫度會使酶的活性降低，反應速率減慢。故選B。
5．A.Benson與M.Calvin于1949年采用放射性同位素自顯影技術對光合作用進行研究。以下是他們研究過程的簡述：往小球藻培養液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同的光照時間后立即殺死小球藻。從培養液中提取出產生的放射性物質進行分析。結果如下：
實驗組別 光照時間(s) 放射性物質分布
1 20 12種磷酸化糖類
2 60 除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機酸等
3 2 大量3-磷酸甘油酸
請根據上述實驗資料分析，下列選項錯誤的是(　　)
A．本實驗原料只有CO2，暗反應的產物是有機物
B．CO2進入葉綠體后，最初形成的主要物質是3-磷酸甘油酸
C．實驗結果還說明光合作用產生的有機物還包括氨基酸、有機酸等
D．從CO2進入葉綠體到產生有機物的整個過程看，產生的有機物主要是磷酸化糖類
【解析】　光合作用所需要的原料除了二氧化碳還有水，A錯誤；從表中可以看出，放射性首先出現在3－磷酸甘油酸中，B正確；60 s后，放射性出現在除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機酸等，C正確；從表中可以看出，產生的有機物主要是磷酸化糖類，D正確。故選A。
6．離體的葉綠體在光下進行穩定的光合作用時，若改變某一條件，則葉綠體中ATP和O2的相對含量變化如圖所示，則改變的條件是(　　)
A．光照由強到弱，CO2供應不變
B．光照由弱到強，CO2供應不變
C．光照不變，CO2供應由充足到不足
D．光照不變，CO2供應由不足到充足
【解析】　光反應利用光能將水分解，釋放O2，同時合成ATP，暗反應消耗ATP將三碳化合物還原。圖中O2相對含量降低，表明光反應減弱，而光反應減弱不會導致ATP相對含量增加，應是暗反應消耗的ATP減少，導致ATP積累，從而限制了光反應，導致O2含量下降，由此可推測應是CO2供應減少。故選C。
7．如圖是光合作用過程的圖解，其中A～G代表物質，a、b、c代表生理過程。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中a過程發生在類囊體薄膜上
B．若光照突然停止，短時間內葉綠體中F的含量會增加
C．c過程是CO2固定，發生在葉綠體基質中
D．E接受C和NADPH釋放的能量并被NADPH還原
【解析】　F為C5，若光照突然停止，光反應停止，ATP和NADPH減少，C3的還原減弱，形成的C5減少，CO2量不變，CO2固定過程消耗的C5不變，短時間內葉綠體中C5的含量會減少，B錯誤。故選B。
二、非選擇題
8．如圖是光合作用過程的圖解。請據圖回答下列問題：
(1)圖中Ⅰ和Ⅱ分別表示光合作用過程的_光反應__和_暗反應__階段，發生的場所分別是_類囊體薄膜__、_葉綠體基質__；光合作用過程中能量的轉化過程是由_光能__轉化為_ATP、NADPH中活躍的化學能__，再轉化為_有機物中穩定的化學能__。
(2)圖中①代表的物質是_O2__，③是_ATP__。
(3)圖中B過程表示三碳化合物的_還原__。若光照突然停止，則短時間內葉綠體中C5的含量會_減少__。
(4)夏季晴朗的白天12時左右，由于葉片氣孔關閉，圖中_Ⅱ(或A)__過程首先受到影響，導致光合作用強度減弱。
【解析】　(1)Ⅰ為光反應階段，發生于類囊體薄膜，將光能轉化為ATP、NADPH中活躍的化學能。Ⅱ為暗反應階段，發生于葉綠體基質，將ATP、NADPH中活躍的化學能轉化為有機物中穩定的化學能。(2)略。(3)若光照突然停止，則光反應受阻，產生的ATP、NADPH減少，則C3還原生成C5的反應減慢，C3增多C5減少。(4)葉片氣孔關閉，CO2的吸收減少，首先影響的CO2固定，即圖中的A。
選擇考提升練
一、選擇題
1．下表是與光合作用相關的實驗探究，下列敘述錯誤的是(　　)
組別 實驗材料 實驗試劑或處理方法 實驗記錄
1 水綿和好氧細菌 在沒有空氣的黑暗環境中，用極細的光束照射水綿 觀察細菌分布的部位
2 某種植物 給兩種植物分別提供HO、CO2和H2O、C18O2 測定氧氣的相對分子質量
3 小球藻 提供適宜的光照和14CO2 追蹤檢測放射性14C的去向
4 菠菜葉 無水乙醇、層析液等 色素帶的寬度、位置與顏色
A.第1組實驗除了能證明產生氧氣的場所是葉綠體，還能證明氧氣產生需要光照
B．第2組實驗證明了光合作用產生的氧氣中的氧原子全部來自H2O
C．第3組實驗C3晚于C5出現放射性
D．第4組實驗若加入無水乙醇過多，可導致色素帶顏色變淺
【解析】　第1組實驗感光部位在葉綠體，好氧細菌集中分布在感光部位，能證明產生氧氣的場所是葉綠體，還能證明氧氣產生需要光照，A正確；第2組實驗利用同位素標記法，根據O2的標記情況，證明了光合作用產生的氧氣中的氧原子全部來自H2O，B正確；第3組實驗，14CO2和C5反應，產生14C3，所以C3應早于C5出現放射性，C錯誤；第4組實驗若加入無水乙醇過多，可導致色素溶液被稀釋，從而導致色素帶顏色變淺，D正確。故選C。
2．1937年，植物學家希爾將葉綠體分離后置于試管中，加入1%的DCPIP(DCPIP是一種可以接受氫的化合物，被氧化時是藍色，被還原時是無色的)后，將試管置于光下，發現溶液由藍色變成無色并放出O2，以上實驗證明了(　　)
A．光合作用產生的O2來自H2O
B．光合作用的過程中能產生還原劑和O2
C．光合作用的光反應在類囊體上進行
D．光合作用的暗反應在葉綠體基質中進行
【解析】　判斷光合作用產生的O2的來源需用同位素示蹤法，本實驗無法判斷光合作用產生的O2的來源，A錯誤；溶液由藍色變成無色，說明產物中有還原態氫，并放出O2，故說明光合作用的過程中能產生還原劑和O2，B正確；本實驗不能判斷光合作用的光反應和暗反應的場所，C、D錯誤。故選B。
3．光合作用包括光反應和暗反應兩個階段，參與暗反應必需的物質是(　　)
A．H2O、CO2、ADP B.CO2、[H]、ATP
C．H2O、CO2、ATP D.[H]、H2O、ADP
【解析】　光合作用暗反應過程包括CO2的固定和C3的還原，需要NADPH作為還原劑和酶的催化，并消耗能量由ATP(和NADPH)提供，所以參與暗反應必需的物質是CO2、NADPH、ATP，B正確。故選B。
4．如圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5濃度的變化趨勢，該植物在Ⅰ階段處于適宜環境條件下，Ⅱ階段改變的環境條件是降低光照強度或者降低CO2濃度中的某一項。下列分析正確的是(　　)
A．圖中物質甲轉變成乙一定需要消耗光反應提供的ATP
B．圖中Ⅱ階段所改變的環境條件一定是降低了光照強度
C．Ⅱ階段甲上升一定是因為葉綠體中NADPH和ATP的積累
D．若改變的環境條件是降低CO2濃度，則Ⅱ階段光合速率最大時所需光照強度比Ⅰ階段的低
【解析】　圖中甲為五碳化合物，乙是三碳化合物，五碳化合物轉變為三碳化合物的過程為CO2的固定，該過程不需要消耗光反應提供的ATP，A錯誤；圖中Ⅱ階段若降低CO2的濃度，二氧化碳的固定減少，三碳化合物的合成降低，去路暫時不變，導致三碳化合物含量下降，五碳化合物含量上升，也符合圖中曲線，B錯誤；Ⅱ階段甲上升不一定是因為葉綠體中NADPH和ATP的積累，C錯誤；若降低CO2濃度，則光飽和點也將降低，D正確。故選D。
5．光合作用過程中，水的分解及三碳化合物形成糖類所需能量分別來自(　　)
A．呼吸作用產生的ATP和光能
B．都是呼吸作用產生的ATP
C．光能和光反應產生的ATP
D．都是光反應產生的ATP
【解析】　光合作用過程中，光反應階段，水的分解需要的能量來自光能；暗反應階段三碳化合物還原形成糖類需要的能量來自光反應產生的NADPH和ATP中的活躍的化學能。故選C。
6．如圖表示某生物膜結構及其發生的部分生理過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中膜結構表示葉綠體內膜，B側為葉綠體基質
B．圖示過程的能量變化是光能轉變成ATP和NADPH中活躍的化學能
C．甲表示色素分子，其中類胡蘿卜素主要吸收藍紫光
D．圖示光反應部分過程，水分解為氧和H＋的同時還產生電子
【解析】　圖示為葉綠體的類囊體薄膜，A側為葉綠體基質，A錯誤；圖示過程為光反應，能量變化是光能轉變成ATP和NADPH中活躍的化學能，B正確；甲表示色素分子，其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，C正確；光反應中水的光解除產生O2和H＋外還產生了電子，D正確。故選A。
7．光合作用過程包括光反應和暗反應，如圖表示光反應與暗反應的關系，據圖判斷，下列敘述不正確的是(　　)
A．光反應為暗反應提供ATP和NADPH
B．停止光照，葉綠體中ATP和NADPH含量下降
C．ATP的移動方向是由類囊體薄膜到葉綠體基質
D．植物在暗處可大量合成(CH2O)
【解析】　植物在暗處，由于沒有光照，產生的ATP和NADPH不足，導致暗反應不能持續進行，產生的(CH2O)減少，D錯誤。故選D。
二、非選擇題
8．如圖是某植物體內進行的某種活動，據圖完成問題。
(1)該生理活動的名稱是_光合作用__。該生理活動是在葉肉細胞內被稱為_葉綠體__的細胞器中進行的。
(2)圖中字母A、B、C各自所代表的物質的名稱是A：_ATP__，B：_NADPH__，C：_(CH2O)__。
(3)在Ⅰ中，能量的變化是_光能→活躍化學能__；在Ⅱ中能量的變化是_活躍化學能→穩定化學能__。
(4)此生理過程中，A移動的方向是_從類囊體薄膜到葉綠體基質__。
【解析】　(1)圖示為植物的光合作用過程，包括光反應階段和暗反應階段，光合作用的場所是葉綠體。(2)分析可知，圖中A表示ATP，B表示NADPH，C表示有機物(CH2O)。(3)圖中Ⅰ表示光反應階段，發生的能量變化是光能→活躍化學能；Ⅱ表示暗反應階段，發生的能量變化是活躍化學能→穩定化學能。(4)光反應中ATP是在類囊體薄膜上產生，然后從類囊體薄膜轉移到葉綠體基質中用于暗反應。
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