第3讲 捕获光能的色素和结构、光合作用的原理 -【衡中学案】2025年生物一轮总复习（人教版 单选）

( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 ９．（２０２０·山东卷）癌细胞即使在氧气供应充足的条 件下也主要依赖无氧呼吸产生ＡＴＰ，这种现象称为 “瓦堡效应”。下列说法错误的是 （Ｂ ） Ａ．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖 Ｂ．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ＡＴＰ Ｃ．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基 质中被利用 Ｄ．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的 ＮＡＤＨ比正常细胞少 温馨提示：复习至此，请完成练案［８］           第３讲　 捕获光能的色素和结构、光合作用的原理 !"#$ · %!&' 课标要求 核心素养 １．说明植物细胞的叶绿体从 太阳光中捕获能量，这些能 量在二氧化碳和水转变为 糖与氧气的过程中，转换并 储存为糖分子中的化学能。 ２．实验：提取和分离叶绿体 色素。 １．通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，培养学生的实验探究能力。（科学 探究） ２．运用结构与功能观，分析叶绿体结构适于进行光合作用的特点；通过分析 恩格尔曼实验，归纳总结叶绿体的功能。（生命观念） ３．通过分析叶绿体色素吸收光谱在农业生产中的应用，养成关心生产、生活 实际的责任意识。（社会责任） ４．通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一、结构决定功 能的观点。（生命观念） !"#$¥¦§o,¨PBlm 1234567-8 ( ｜ ) ｜ * ｜ + １．绿叶中色素的提取和分离 （１）实验原理    实验原理 提取　 　 有机溶剂（如无水乙醇）   能溶解色素 分离色素在层析液中溶解度不同， 在滤纸条上扩散的速度不同 （２）实验步骤 ①提取色素 ａ．研磨 操作图解 添加物质 作用 无水乙醇 　 溶解色素 二氧化硅 　 研磨充分 碳酸钙 　 保护色素 ｂ．过滤：用　 　 单层尼龙布过滤。 ｃ．收集滤液：试管口加棉塞，防止乙醇挥发和色素氧化。 ②分离色素 主要操作 操作要点 操作目的 制备滤 纸条 预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 一端剪去两角 保证色素在滤纸上扩散　 　 均匀、整齐 画滤液 细线 滤液细线要细、直、匀使　 　 各色素扩散的起点相同 待滤液干燥后，再画 一两次 增加色素附着量，使分 离出的色素带分明 层析 加盖 防止层析液挥发 层析液不能触及 　 　 滤液细线 防止色素溶解在层析                                 液中 !(% ! " # $ % & ' ( ) * + ( （３）实验结果 色素种类色素颜色 色素 含量 溶解 度 扩散 速度 胡萝卜素橙黄色最少最高最快 叶黄素 黄色较少较高较快 叶绿素ａ 蓝绿色最多较低较慢 叶绿素ｂ 黄绿色较多最低最慢 ２．叶绿体中色素的吸收光谱 （１）分布：　 　 叶绿体类囊体薄膜上。 （２）功能：吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有 少量叶绿素ａ）。 ①叶绿体中的色素只吸收　 　 可见光，而对红外光 和紫外光等不吸收。 ②叶绿素对　 　 红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝 卜素对　 　 蓝紫光的吸收量大。 , ｜ - ｜ . ｜ / 易错整合，判断正误。 （１）植物叶片呈现绿色是因为含有绿色的色素，黄化 叶片和白化叶片不含叶绿素。 （√ ） （２）未加入ＣａＣＯ３，叶绿素会被破坏。 （√ ） （３）色素可以用无水乙醇进行分离。 （ × ） （４）叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，对其他波段的可 见光并非不吸收，只是吸收量较少。 （√ ） （５）生物光合作用的场所不一定是叶绿体，没有叶绿 体的生物也可以是自养型生物。 （√ ） （６）叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内膜上，酶分 布于类囊体膜上和叶绿体基质中。 （ × ） （７）夏天叶片呈绿色是叶片吸收绿光导致的，秋天叶 片变黄，是叶黄素含量增多导致的。 （ × ） 0 ｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 １．某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原 因有哪些？ ２．海洋中绿藻、褐藻、红藻在海水中的垂直分布大致依 次是浅层、中层、深层，从水层透光与植物光能捕获 两个层面解释其中的原因。 9:;"5!"<= 4 ｜ 5 ｜ 6 ｜ 7 １．实验异常现象分析 异常现象 原因分析 色素带颜色较浅 （１）未加石英砂（二氧化硅），研磨不充 分；（２）一次加入过量的无水乙醇，提 取液浓度太低（应分次加入少量无水乙 醇，如１０ ｍＬ）；（３）画滤液细线时次数 太少 滤纸条下面两 条色素带较浅 （１）未加碳酸钙或加入过少，叶绿素被 破坏；（２）实验材料中叶绿素的含量较 少（如泛黄的叶片） 色素带重叠 （１）滤液细线不直；（２）滤液细线过粗 无色素带 （１）忘记画滤液细线；（２）滤液细线接 触或浸没于层析液，色素全部溶解到层 析液中 ２．色素与叶片的颜色 正常          绿色 正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的 比例为３１，且对绿光吸收最少，反射较 多，  所以正常叶片总是呈现绿色 叶片 ↓           变黄 寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜 素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜 色，  叶片呈现黄色 叶色 ↓             变红 秋天时，低温和植物体内积累的可溶性糖 有利于花青素的形成，花青素在酸性的细 胞液中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶 片呈现红色 6 ｜ 8 ｜ 9 ｜ : 考向一　 结合实验原理及过程，考查科学探究 能力 　 　 ) * " （２０２０·江苏卷）采用新鲜菠菜叶片开展 “叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是 （Ｂ ） Ａ．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂 Ｂ．研磨时加入ＣａＯ可以防止叶绿素被氧化破坏 Ｃ．研磨时添加石英砂有助于色素提取 Ｄ．                                                                          画滤液细线时应尽量减少样液扩散 !(& ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 影响叶绿素合成因素的分析 光照是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素， 因而叶片发黄  温度温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性， 进而影响叶绿素的合成  必需元素叶绿素中含Ｎ、Ｍｇ等必需元素，缺乏Ｎ、Ｍｇ将导致叶绿素无法合成， 叶片变黄 　 　 〔变式训练１〕　 （２０２４·河南三门峡高三阶段练习） 下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（Ｂ ） Ａ．可以用９２号汽油取代层析液分离叶绿体中不 同的色素分子 Ｂ．所有的植物细胞中都含有４种色素分子 Ｃ．可以用纸层析法分离紫色洋葱细胞液泡中的花 青素 Ｄ．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主 要吸收蓝紫光 考向二　 叶绿体的结构和功能 　 　 ) * # （２０２４·安阳市调研）叶绿体是植物进行 光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述， 正确的是 （Ｄ ） Ａ．叶绿体中的色素的合成都需要Ｍｇ２ ＋和光照 Ｂ． Ｈ２Ｏ在光下分解为ＮＡＤＰＨ和Ｏ２ 的过程发生 在基质中 Ｃ． ＣＯ２的固定过程发生在类囊体薄膜上 Ｄ．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中 合成的 　 　 〔变式训练２〕　 （２０２４·山东临沂联考）高等植物 的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素ａ 和叶绿素ｂ之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素 循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素ａ ／叶绿 素ｂ的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素 的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是（Ｄ ） Ａ．图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 Ｂ．利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的 最下端 Ｃ．植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 Ｄ．弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光                                的利用 !">$§[dF,-.›œ 1234567-8 ( ｜ ) ｜ * ｜ + １．探究光合作用原理的部分实验 提醒：同位素标记法中使用的同位素不都具有放射 性，如１８Ｏ就没有放射性，不能检测其放射性；而１４ Ｃ 有放射性，可被追踪检测。 ２．光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过　 　 叶绿体，利用光能， 将　 　 二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物， 并且释放出　 　 氧气的过程。 ３．光合作用的过程图解 提醒：（１）暗反应有光、无光都能进行，若光反应停 止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长。 （２）Ｃ３和Ｃ５并不是只含有３个或５个碳原子，还有Ｈ、 Ｏ等原子，如丙酮酸（Ｃ３Ｈ４Ｏ３）就是一种三碳化合物                                     。 !(' ! " # $ % & ' ( ) * + ( ４．反应式 （１）若有机物为（ＣＨ２Ｏ）：　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。 （２）若有机物为Ｃ６Ｈ１２Ｏ６：　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。 助学巧记：光合作用过程的“一、二、三、四” ５．光合作用和化能合成作用的比较 不 同   点  光合作用 代表生物   绿色植物 能量来源   光能 化能合成   作用 代表生物   硝化细菌 能量来源 氧化无机物放出的能量 相 同  点 都能将ＣＯ２和Ｈ２Ｏ 等无机物合成有机物 提醒：绿色植物和化能合成菌及光合细菌为自养生 物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。 , ｜ - ｜ . ｜ / 易错整合，判断正误。 （１）光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进 行。 （ × ） （２）离体的叶绿体基质中添加ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ和ＣＯ２ 后，在合适的条件下可完成暗反应过程。 （√ ） （３）光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以 进入筛管，通过韧皮部运输到植株各处。 （ × ） （４）Ｃ３是指三碳化合物——３ －磷酸甘油酸，Ｃ５ 是指 五碳化合物——核酮糖－１，５ －二磷酸（ＲｕＢＰ）。 （√ ） （５）光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 （√ ） 0 ｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 １．如图是光合作用探究历程中恩格尔曼的实验示意 图，请分析： （１）恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙 之处？ （２）恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行 的原因是什么？ ２．模拟鲁宾、卡门的实验时，能对同一实验中的ＣＯ２和 Ｈ２Ｏ同时进行标记吗？为什么？ ３．给小球藻提供１８ Ｏ２，在小球藻合成的有机物中检测 到了１８Ｏ，其最可能的转化途径是什么？ ４．光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长 时间正常进行，原因是什么？ＣＯ２ 不足暗反应减弱 后光反应也无法正常进行，原因是什么？ 9:;"5!"<= 4 ｜ 5 ｜ 6 ｜ 7 １．光合作用过程中元素的去向分析 元 素 去   向  Ｏ 光反应Ｈ２ １８ →Ｏ １８Ｏ  ２ 暗反应Ｃ１８Ｏ ２ ＣＯ２的固定Ｃ→ ３Ｃ３的还原（ＣＨ２１８Ｏ）＋ Ｈ２１８→  Ｏ Ｃ １４ＣＯ ２ ＣＯ２的固定１４ Ｃ ３ Ｃ３的还原（１４ ＣＨ２Ｏ ） Ｈ Ｈ２Ｏ→ ＮＡＤＰＨ→（ＣＨ２Ｏ）＋ Ｈ２ Ｏ ２．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 （１）“过程法”分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示ＣＯ２ 的固定，Ⅲ表示 Ｃ３的还原，当外界条件（如光照、ＣＯ２）突然发生变化 时，分析相关物质含量在短时间内的变化                                                                          ： !(( ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 （２）模型法表示Ｃ３和Ｃ５等物质含量变化 6 ｜ 8 ｜ 9 ｜ : 考向一　 光合作用的探究历程和光合作用的过程 　 　 ) * " （２０２１·重庆卷）下图为类囊体膜蛋白排 列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述 错误的是 （Ａ ） Ａ．水光解产生的Ｏ２ 若被有氧呼吸利用，最少要 穿过４层膜 Ｂ． ＮＡＤＰ ＋ 与电子（ｅ － ）和质子（Ｈ ＋ ）结合形 成ＮＡＤＰＨ Ｃ．产生的ＡＴＰ可用于暗反应及其他消耗能量的 反应 Ｄ．电子（ｅ －）的有序传递是完成光能转换的重要 环节 　 　 〔变式训练１〕　 （２０２４·江西九江检测）科学家向 小球藻培养液中通入１４ ＣＯ２，给予实验装置不同时间光 照，结果如表所示。根据上述实验结果分析，下列叙述 正确的是 （Ａ ） 实验组别光照时间／ ｓ 放射性物质分布 １ ２ 大量３ －磷酸甘油酸（三碳 化合物） ２ ２０ １２种磷酸化糖类 ３ ６０ 除上述１２种磷酸化糖类外， 还有氨基酸、有机酸等 　 　 Ａ．暗反应最初形成的很可能是３ －磷酸甘油酸 （三碳化合物） Ｂ．本实验利用小球藻研究的是光合作用的光反应阶段 Ｃ． ３ －磷酸甘油酸可直接转化成氨基酸、有机酸等 Ｄ．实验结果说明光合作用产物是各种糖类 考向二　 围绕不同条件下光合作用过程中物质含 量的变化分析，考查科学思维 　 　 ) * # （２０２４·中原名校联盟）如图是某学校生 物兴趣小组研究菠菜光合速率相对值与叶龄关系的结 果图示。下列说法错误的是 （Ｄ ） Ａ． Ａ点光合速率较低是由于幼叶光合色素含量少 Ｂ．随着叶片不断地展开，ＡＢ段光合速率上升 Ｃ．由于叶片的衰老，ＣＤ段光合速率下降 Ｄ．若光照突然增强，则短时间内叶绿体中Ｃ３的含 量增加 判断Ｃ３、Ｃ５等物质含量变化的分析思路 叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路 和去路是否平衡进行分析： （１）来路幑 幐帯帯帯动态平衡去路，则物质含量相对稳定。 （２）来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变， 则物质含量减少。 （３）来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变， 则物质含量增加。 　 　 〔变式训练２〕　 将正常生长的绿萝盆栽，由夏季 中午炎热环境转移到温度适宜但光照强度相同的环境 中培养，短时间内叶绿体会发生的变化是 （Ｄ ） Ａ． Ｈ２Ｏ在光下分解速率减弱 Ｂ．卡尔文循环减弱 Ｃ． ＡＤＰＡＴＰ的值下降 Ｄ． Ｃ３ Ｃ５                                                                          的值上升 !() ! " # $ % & ' ( ) * + ( PQRS5TUVW ; ｜ < ｜ = ｜ > F ｜ : ｜ G ｜ H １．（２０２３·天津卷）下图是某种植物光合作用及呼吸 作用部分过程的图，关于此图说法错误的是（Ｂ ） Ａ． ＨＣＯ －３ 经主动运输进入细胞质基质 Ｂ． ＨＣＯ －３ 通过通道蛋白进入叶绿体基质 Ｃ．光反应生成的Ｈ ＋促进了ＨＣＯ －３ 进入类囊体 Ｄ．光反应生成的物质Ｘ保障了暗反应的ＣＯ２供应 ２．（２０２１·湖南卷）绿色植物的光合作用是在叶绿体 内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错 误的是 （Ａ ） Ａ．弱光条件下植物没有Ｏ２ 的释放，说明未进行光 合作用 Ｂ．在暗反应阶段，ＣＯ２不能直接被还原 Ｃ．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合 速率会暂时下降 Ｄ．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作 用强度 ３．（２０２１·山东卷改编）关于细胞中的Ｈ２Ｏ和Ｏ２，下 列说法错误的是 （Ｃ ） Ａ．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有Ｈ２Ｏ产生 Ｂ．有氧呼吸第二阶段一定消耗Ｈ２Ｏ Ｃ．植物细胞产生的Ｏ２只能来自光合作用 Ｄ．光合作用产生的Ｏ２中的氧元素只能来自Ｈ２Ｏ ４．（２０２０·天津卷）研究人员从菠菜中分离类囊体，将 其与１６种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油 包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该 反应体系在光照条件下可实现连续的ＣＯ２固定与还 原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是 （Ａ ） Ａ．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 Ｂ．该反应体系不断消耗的物质仅是ＣＯ２ Ｃ．类囊体产生的ＡＴＰ和Ｏ２参与ＣＯ２固定与还原 Ｄ．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 ５．（２０２０·浙江７月选考）将某植物叶片分离得到的叶 绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中， 测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用 单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表 示。下列叙述正确的是 （Ａ ） Ａ．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离 得到的叶绿体的光合速率 Ｂ．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体， 测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速 率偏大 Ｃ．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓 度与光合速率的关系与图中Ｂ － Ｃ段对应的关系 相似 Ｄ．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗 糖浓度与光合速率的关系与图中Ａ － Ｂ段对应的 关系相似 ６．（２０２２·河北卷）某品种茶树叶片呈现阶段性白化： 绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，而后又 恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体（仅残留 少量片层结构）。阶段性白化过程中相关生理指标 检测结果如下图。回答下列问题：                                                                          !(* ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 （１）从叶片中分离叶绿体可采用　 　 差速离心法。 （２）经检测，白化过程中叶绿体合成ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ 的数量显著降低，其原因是　 　 叶绿体内部结构解 体；光合色素减少（写出两点即可）。 （３）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作 用对ＣＯ２的需求，又有助于减少　 　 水分的散失。 （４）叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的 蛋白质。其中部分蛋白质由存在于　 　 细胞核中的 基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输，其余蛋白 质由存在于　 　 叶绿体中的基因编码。 ７．（２０２２·全国甲卷）根据光合作用中ＣＯ２的固定方式 不同，可将植物分为Ｃ３植物和Ｃ４植物等类型。Ｃ４植 物的ＣＯ２补偿点比Ｃ３植物的低。ＣＯ２补偿点通常是 指环境ＣＯ２浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等 时的环境ＣＯ２浓度。回答下列问题。 （１）不同植物（如Ｃ３植物和Ｃ４植物）光合作用光反 应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是　 　 Ｏ２、［Ｈ］和ＡＴＰ（答出３点即可）。 （２）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运 输到其他部位，原因是　 　 自身呼吸消耗或建造植 物体结构（答出１点即可）。 （３）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程 度干旱条件下，Ｃ４植物比Ｃ３植物生长得好。从两种 植物ＣＯ２补偿点的角度分析，可能的原因是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｃ４植物的ＣＯ２补偿点低于Ｃ３植物， Ｃ４植物能够利用较低浓度的ＣＯ２。 ８．（２０２０·山东卷）人工光合作用系统可利用太阳能 合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙 表示物质，模块３中的反应过程与叶绿体基质内糖 类的合成过程相同。 （１）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模 块是　 　 模块１和模块２，模块３中的甲可与ＣＯ２ 结合，甲为　 　 五碳化合物（或Ｃ５）。 （２）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内 乙的含量将　 　 减少（填“增加”或“减少”）。若气 泵停转时间较长，模块２中的能量转换效率也会发 生改变，原因是　 　 模块３为模块２提供的ＡＤＰ、Ｐｉ 和ＮＡＤＰ ＋不足。 （３）在与植物光合作用固定的ＣＯ２ 量相等的情况 下，该系统糖类的积累量　 　 高于（填“高于”“低 于”或“等于”）植物，原因是　 　 人工光合作用系统 没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类）。 （４）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要 原因是　 　 　 　 叶片气孔开放程度降低，ＣＯ２ 的吸 收量减少。人工光合作用系统由于对环境中水的依 赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 温馨提示：复习至此，请完成练案［９］                                               第４讲　 影响光合作用的环境因素及其应用 !"#$ · %!&' 课标要求 核心素养 探究光照强度、ＣＯ２ 浓度等对光合作用强 度的影响；关注光合 作用与农业生产及生 活的联系。 １．通过分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依 存的生命观念。（生命观念） ２．分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。（科学思 维） ３．通过探究环境因素对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。（科 学探究） ４．应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。（社会责任） !)! 使机体细胞无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力，适量有氧 运动能避免肌细胞无氧呼吸产生乳酸，Ｄ正确。故选Ｃ。 ８．（１）低温降低了细胞呼吸相关酶的活性　 ＣＯ２ 　 Ｏ２ 　 （２）选取 果实成熟度应一致　 每个温度条件下至少有３个平行重复实验 解析：（１）温度影响酶的活性。题图显示：与２５ ℃相比０． ５ ℃ 条件下果实的ＣＯ２生成速率较低，主要原因是低温降低了细胞 呼吸相关酶活性。储存的果实不断进行细胞呼吸，产生ＣＯ２，消 耗Ｏ２，因此随着果实储存时间的增加，密闭容器内的ＣＯ２ 浓度 越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测Ｏ２ 浓度变化来计算呼吸速率。 （２）依题意可知，该实验所用的蓝莓果实属于无关变量，无关变 量应控制相同且适宜，所以选取的果实成熟度还应一致；为了 减少实验误差，依据实验的平行重复原则，每个温度条件下至 少有３个平行重复实验。 Ｂ组 １． Ｂ　 水也可以通过自由扩散进入线粒体膜，Ａ错误；丙酮酸在线 粒体中氧化分解时产生的还原型辅酶Ⅰ（即ＮＡＤＨ）在线粒体 内膜上与氧气结合形成水，Ｂ正确；线粒体中进行物质氧化分解 时，在线粒体内一部分能量储存在ＡＴＰ中，一部分能量以热能 的形式散失，Ｃ错误；丙酮酸在线粒体内参与有氧呼吸，在细胞质 基质中参与无氧呼吸，在无氧呼吸阶段没有能量的释放，Ｄ错误。 ２． Ａ　 葡萄糖氧化分解发生在细胞质基质，形成的丙酮酸才能进 入线粒体进一步氧化分解，Ａ错误；据题意可知，质子经蛋白复 合体Ⅳ进入膜间腔，需要ＡＴＰ合成酶复合体，质子漏（质子从线 粒体内膜回到基质）不需ＡＴＰ合成酶复合体，据此可知，质子经 蛋白复合体Ⅳ进入膜间腔与通过内膜脂双层回漏所需载体不 同，Ｂ正确；质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放，人 在打寒颤的过程中，细胞呼吸加强，产生更多的热能，线粒体内 质子漏的速率可能会增加，细胞耗氧量增加，Ｃ正确；质子漏发 生过程中能量全部以热能的形式释放，不形成ＡＴＰ，因此线粒体 内膜上反应释放的能量由于质子漏的发生使生成的ＡＴＰ相对 减少，Ｄ正确。 ３． Ｃ　 根据呼吸作用的方程可知，呼吸作用产生的ＣＯ２其氧元素 来自葡萄糖和水，Ａ正确；由题意可知，甲既可进行有氧呼吸也 可进行无氧呼吸，乙只能进行无氧呼吸，前者释放的能量多与 后者，Ｃ错误；乙反应结束后产生的酒精可用酸性重铬酸钾检 测，呈灰绿色，Ｂ正确；丙中葡萄糖无消耗，说明葡萄糖不能在线 粒体中分解，Ｄ正确。故选Ｃ。 ４． Ｂ　 由图可知土埋方式下残留物下降最快，即分解最快，因此土 埋是还田后合理的处理方式，Ａ错误；温度、湿度、Ｏ２ 浓度均会 影响微生物的生命活动，进而影响微生物对秸秆的分解速度，Ｂ 正确；秸秆残留量越低，说明微生物的分解作用越强，Ｃ错误；堆 放时氧气较为充足，而曲线图显示残留物的减少速率最慢，可 推测好氧型微生物的分解能力低于厌氧性微生物，Ｄ错误。故 选Ｂ。 ５． Ｄ　 分析题意可知，ＣｙｔＣ是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白 复合物，是有氧呼吸第三阶段的物质，场所是线粒体内膜，故线 粒体内膜折叠形成嵴增加了ＣｙｔＣ的附着位点，Ａ正确；正常情 况下，有（需）氧呼吸第三阶段中与氧气结合的［Ｈ］来自丙酮酸 和葡萄糖的分解，Ｂ正确；分析题意可知，缺氧时，外源性ＣｙｔＣ 进入线粒体内，参与［Ｈ］和氧气的结合，从而增加ＡＴＰ的合成， 即促进了有氧呼吸第三阶段的进行，促进丙酮酸的利用抑制乳 酸的产生，Ｃ正确；据题可知，外源性ＣｙｔＣ的使用提高了无氧条 件下ＡＴＰ的合成，但无法得出提高了有（需）氧呼吸释放能量转 化到ＡＴＰ中的效率的结论，Ｄ错误。故选Ｄ。 ６． Ｄ　 １２ ｈ时，ＣＯ２ 释放速率明显大于Ｏ２ 吸收速率，说明种子主 要进行无氧呼吸，该种子内无氧呼吸的产物是酒精和ＣＯ２，Ａ正 确；在１２ ～ ２４ ｈ期间，萌发的种子不能进行光合作用，不能制造 有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，导致该种子内的干物质总 量不断减少，Ｂ正确；胚根长出后，Ｏ２ 的吸收量明显增多，说明 种子的有氧呼吸速率明显增强，Ｃ正确；４８ ｈ后种子Ｏ２ 吸收量 超过ＣＯ２释放量的原因是细胞呼吸底物不只是糖类，还有脂肪 等，Ｄ错误。故选Ｄ。 ７． Ｄ　 丙酮酸分解过程发生在线粒体基质中，Ａ错误；丙酮酸可抑 制ＰＤＨ激酶活性，而ＡＴＰ水解过程需要ＰＤＨ激酶的催化，同时 伴随着ＡＴＰ末端的磷酸基团移至ＰＤＨ，可见丙酮酸可抑制ＡＴＰ 末端的磷酸基团移至ＰＤＨ，Ｂ错误；ＰＤＨ去磷酸化会恢复活性， 即ＰＤＨ去磷酸化过程引起的其空间结构发生的改变会导致其 活性恢复，Ｃ错误；丙酮酸被丙酮酸脱氢酶（ＰＤＨ）催化生成二氧 化碳和ＮＡＤＨ，而ＮＡＤＨ则可抑制ＰＤＨ磷酸酯酶活性，可见其产 物可形成反馈调节来调控有氧呼吸过程，Ｄ正确。故选Ｄ。 ８．（１）有氧呼吸　 （２）ＰＥＰ大部分转化为丙酮酸，进入柠檬酸循 环，仅有少量ＰＥＰ转化为ＳＡ　 （３）导入新基因，使木糖转变为 丙酮酸，大肠杆菌可利用木糖正常生长，利用葡萄糖生产ＳＡ；改 造ｅ酶基因，显著提高ｅ酶活性，催化ＰＥＰ产生更多的ＳＡ （４）实验思路：在有１４Ｃ标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的 培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测ＳＡ中碳元素的标记情 况；预期结果：ＳＡ中全部的碳元素携带１４Ｃ标记 解析：（１）根据题中图示，大肠杆菌吸收葡萄糖后，通过有氧呼 吸途径产生大量能量，供细菌生长使用。 （２）木糖不能直接产生代谢产物ＳＡ，而是需要通过ａ酶转化生 成中间产物后进入葡萄糖代谢途径，通过ＰＥＰ转化为莽草酸 （ＳＡ）。在富含葡萄糖和木糖的条件下，大肠杆菌会快速增殖， 细胞呼吸会消耗大量的糖供能，产生莽草酸（ＳＡ）很少。 （３）根据题目要求，利用纤维素水解液中优质碳源葡萄糖生产 ＳＡ，需要阻断ＰＥＰ向丙酮酸的转化，但阻断了丙酮酸的产生，会 影响细菌的能量供应，进一步影响细菌的生长；这就需要改造 木糖的转化途径，让木糖直接转化为丙酮酸，维持细胞的能 量供应，优质葡萄糖碳源转化生成ＳＡ。所以在敲除ａ酶、ｃ 酶、ｄ酶基因后，再导入能使木糖直接转化为丙酮酸的酶基 因，另外再改造ｅ酶基因的结构，提高ｅ酶的活性，提高ＳＡ 的产量。 （４）根据题目要求，用１４Ｃ标记葡萄糖后，利用１４ Ｃ标记的葡萄糖 和未标记的木糖混合培养基培养改造后的大肠杆菌，一段时间 后检测产物ＳＡ中碳元素的标记情况。如果所有ＳＡ中碳元素 都是１４Ｃ，则说明ＳＡ中的碳只来自葡萄糖，如果有的ＳＡ中的碳 不含有１４Ｃ，则说明ＳＡ中的碳有来自木糖的。 实验思路：在有１４Ｃ标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培 养基中培养改造后的大肠杆菌，检测ＳＡ中碳元素的标记情况。 预期结果：ＳＡ中全部的碳元素携带１４Ｃ标记。 第３讲　 捕获光能的色素和结构、 光合作用的原理 考点一　 捕获光能的色素和结构 必备知识·夯实基础 知识巩固 １．（１）有机溶剂（如无水乙醇）　 溶解度　 （２）①ａ．溶解色素　 研磨充分　 保护色素　 ｂ．单层尼龙布　 ②均匀、整齐　 各色素 扩散的起点相同　 滤液细线　 （３）最少　 最高　 最快　 最多　 最低　 最慢 ２．（１）叶绿体类囊体薄膜上　 （２）①可见光　 ②红光和蓝紫光　 蓝紫光 思维辨析 （１）√　 （２）√　 （３）× 　 （４）√　 （５）√　 （６）× 　 （７）× 延伸探究 １．研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无 水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分 子部分被破坏。 ２．藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红 光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比 蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是相对富含短波长 的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层， 吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。 剖析难点·考点突破 精准命题 　 　 例１：Ｂ　 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因 而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，Ａ正确；研磨时需要加入碳 酸钙（ＣａＣＯ３），可防止研磨时叶色素被破坏，Ｂ错误；研磨时加入 少许石英砂（ＳｉＯ２）有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放， Ｃ正确；画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有 利于色素均匀地分离，Ｄ正确。故选Ｂ                                                                          。 —７２５— 变式训练１：Ｂ　 ９２号汽油也是脂溶性物质的混合液，理论上 可取代层析液分离叶绿体中不同的色素分子，Ａ正确；不是所有的 植物细胞中都含有４种色素分子，如根部细胞中没有叶绿体，更不 会含有四种色素分子，Ｂ错误；紫色洋葱细胞液泡中的花青素是水 溶性的，能用纸层析法分离，只不过层析液的成分需要改变，Ｃ正 确；叶绿体中的两种色素吸收的色光有差异，如叶绿素主要吸收 红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，Ｄ正确。 例２：Ｄ　 只有叶绿素的合成才需要Ｍｇ２ ＋和光照，Ａ错误；水 的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，Ｂ错误；ＣＯ２ 的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，Ｃ错误；光合作 用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的，Ｄ正确。 变式训练２：Ｄ　 图中①（叶绿素ｂ）、②（叶绿素ａ）主要分布 在叶绿体的类囊体薄膜上，Ａ错误；利用纸层析法分离色素时， ①（叶绿素ｂ）应位于滤纸条的最下端，Ｂ错误；植物叶片呈现绿色 是由于①②吸收绿光最少，反射绿光，Ｃ错误；在适当遮光条件下， 叶绿素ａ ／叶绿素ｂ的值会降低，以适应环境，故弱光下①（叶绿素 ｂ）的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，Ｄ正确。 考点二　 光合作用的基本过程 必备知识·夯实基础 知识巩固 １．氧气　 同位素示踪　 光合作用释放的氧气　 ＣＯ２ ２．叶绿体　 二氧化碳和水　 氧气 ３．叶绿体类囊体的薄膜　 Ｈ ＋ ＋ Ｏ２ 　 叶绿体基质　 （ＣＨ２Ｏ）　 稳定的化学能 ４．（１）ＣＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ 光能→叶绿体（ＣＨ２Ｏ）＋ Ｏ２ 　 （２）６ＣＯ２ ＋ １２Ｈ２Ｏ 光能 →叶绿体Ｃ６Ｈ１２Ｏ６ ＋ ６Ｏ２ ＋ ６Ｈ２Ｏ ５．氧化无机物放出的能量　 ＣＯ２和Ｈ２Ｏ 思维辨析 （１）× 　 （２）√　 （３）× 　 （４）√　 （５）√ 延伸探究 １．（１）选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于 观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位。 （２）排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。 ２．不能，若ＣＯ２和Ｈ２Ｏ中的氧均标记，则无法分辨氧气的来源。 ３．有氧呼吸第三阶段１８ Ｏ２ 与［Ｈ］结合生成了Ｈ２１８ Ｏ，有氧呼吸第 二阶段利用Ｈ２１８Ｏ生成Ｃ１８ Ｏ２，Ｃ１８Ｏ２再参与光合作用的暗反应 生成含１８Ｏ的有机物。 ４．暗反应中Ｃ３的还原需要光反应提供ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ，停止光照 使光反应停止，叶绿体中仍有少量ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ能使暗反应 持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ＡＴＰ和 ＮＡＤＰＨ而无法进行。光反应需要暗反应提供的ＡＤＰ、Ｐｉ和 ＮＡＤＰ ＋，ＣＯ２不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况 下无法正常进行。 剖析难点·考点突破 精准命题 　 　 例１：Ａ　 Ｏ２在叶绿体的类囊体薄膜产生，在线粒体内膜被利 用，故叶绿体产生的Ｏ２被线粒体利用至少需要穿过叶绿体的３层 膜（包括类囊体膜１层膜和叶绿体的内外膜）和线粒体的２层膜， 共５层生物膜，Ａ错误；据图分析，ＮＡＤＰ ＋与ｅ －和Ｈ ＋结合形成 ＮＡＤＰＨ，Ｂ正确；根据图中的信息，光反应产生的ＡＴＰ可用于暗反 应、色素合成和核酸代谢等一些消耗能量的反应，Ｃ正确；电子传 递释放的能量用于Ｈ ＋的逆浓度梯度运输，使类囊体腔内维持高 浓度的Ｈ ＋，Ｈ ＋由类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基质，驱动 ＡＴＰ的合成，电子有序传递保证了ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ的合成，是完成 光能转换的重要环节，Ｄ正确。 变式训练１：Ａ　 由表格可知，ＣＯ２进入叶绿体后，最初形成的 物质是３ －磷酸甘油酸（三碳化合物），Ａ正确；由题意可知，用同 位素标记法探究二氧化碳中的碳元素的去向，故本实验利用小球 藻研究的是光合作用的暗反应阶段，Ｂ错误；根据时间分析，３ －磷 酸甘油酸要先转化成１２种磷酸化糖类，然后才转化成氨基酸、有 机酸等，Ｃ错误；表格中的数据说明光合作用除了产生糖类外，还 有氨基酸、有机酸等其他有机物，Ｄ错误。 例２：Ｄ　 Ａ点叶龄小，光合色素含量少，吸收光能也少，导致 光合速率较低，Ａ正确；ＡＢ段随着叶龄增加，光合色素含量增多， 叶片面积增大，光合速率增大，Ｂ正确；ＣＤ段随叶龄增大，叶片细 胞逐渐衰老，叶片中的光合色素减少，光合速率下降，Ｃ正确；光照 突然增强，光反应产生的ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ增加，Ｃ３ 的还原增加，短 时间内叶绿体中Ｃ３的含量减少，Ｄ错误。 变式训练２：Ｄ　 结合题意可知，环境变化中光照强度不变，故 Ｈ２Ｏ在光下分解速率不变，Ａ不符合题意；绿萝盆栽由夏季中午 炎热环境转移至温度适宜但光照强度相同的环境中，叶肉细胞的 气孔打开，导致进入细胞的ＣＯ２ 增多，则卡尔文循环增强，Ｂ不符 合题意；环境变化中光照强度不变，虽然温度变化酶的活性发生 了改变，但是细胞内ＡＴＰ和ＡＤＰ的相互转化是时刻不停且动态 平衡的，ＡＤＰＡＴＰ的值几乎不变，Ｃ不符合题意；进入细胞的ＣＯ２ 增多， ＣＯ２ ＋ Ｃ５→Ｃ３的过程加快，Ｃ３ 的合成量增加，而还原量不变，短时 间内Ｃ３Ｃ５的值上升，Ｄ符合题意。 素养提升·强化思维 真题再现 １． Ｂ　 据图可知，ＨＣＯ －３ 进入细胞质基质需要线粒体产生的ＡＴＰ 供能，属于主动运输，Ａ正确；ＨＣＯ －３ 进入叶绿体基质也需要线 粒体产生的ＡＴＰ供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助 扩散，Ｂ错误；据图可知，光反应中水光解产生的Ｈ ＋促进ＨＣＯ －３ 进入类囊体，Ｃ正确；据图可知，光反应生成的物质Ｘ（Ｏ２）促进 线粒体的有氧呼吸，产生更多的ＡＴＰ，有利于ＨＣＯ －３ 进入叶绿 体基质，产生ＣＯ２，保证了暗反应的ＣＯ２供应，Ｄ正确。故选Ｂ。 ２． Ａ　 弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度 小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气被呼吸作用消 耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放， Ａ错误；二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分 子被一个Ｃ５分子固定以后，很快形成两个Ｃ３分子，在有关酶的 催化作用下，Ｃ３接受ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ释放的能量并且被ＮＡＤＰＨ 还原，因此二氧化碳不能直接被还原，Ｂ正确；在禾谷类作物开 花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率 会暂时下降，Ｃ正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥 可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作 物的光合作用强度，Ｄ正确。 ３． Ｃ　 由葡萄糖合成糖原的过程属于脱水缩合，有水的产生，Ａ正 确；有氧呼吸第二阶段是Ｈ２Ｏ与丙酮酸反应形成ＣＯ２ 与ＮＡＤＨ 并释放能量的过程，消耗水，Ｂ正确；光合作用通过Ｈ２Ｏ的光解 可以产生Ｏ２，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化 Ｈ２Ｏ２水解为Ｈ２Ｏ和Ｏ２，Ｃ错误；光合作用的光反应中Ｈ２Ｏ的 光解会产生Ｏ２，所以Ｏ２中的氧元素只能来自于水，Ｄ正确。 ４． Ａ　 乙醇酸是光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基 质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，Ａ正确；该反 应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有ＣＯ２ 和 Ｈ２Ｏ，Ｂ错误；类囊体产生的ＡＴＰ参与Ｃ３ 的还原，产生的Ｏ２ 用 于呼吸作用或释放到周围环境中，Ｃ错误；该体系含有类囊体， 而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，Ｄ错误。 ５． Ａ　 测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的 呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率， Ａ正确；破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，不能进行光合作用， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相 比，光合速率偏小，Ｂ错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光 照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少，Ｃ错 误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗 糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与 光合速率的关系与图中Ｂ － Ｃ段对应的关系相似，Ｄ错误。 ６．（１）差速离心　 （２）叶绿体内部结构解体；光合色素减少 （３）水分的散失　 （４）细胞核　 叶绿体 解析：（１）叶绿体属于细胞器，根据不同细胞器的密度不同，可 用差速离心法从叶片中分离叶绿体。 （２）光合作用的光反应过程可产生ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ，该过程需要 叶绿体类囊体薄膜上叶绿素的参与，据题意可知，白化期叶绿 体内部结构解体，叶绿体类囊体薄膜减少，且白化过程中叶绿 素等光合色素减少，光反应减慢，故白化过程中叶绿体合成ＡＴＰ 和ＮＡＤＰＨ的数量显著降低                                                                          。 —８２５— （３）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对ＣＯ２的 需求，又有助于减少水分的散失，利于植物的生存。 （４）叶绿体属于半自主性细胞器，其中蛋白质的合成主要受到 细胞核基因的编码，合成后经特定机制完成跨膜运输；其余蛋 白质由存在于细胞质中（叶绿体）的基因编码。 ７．（１）Ｏ２、［Ｈ］和ＡＴＰ　 （２）自身呼吸消耗或建造植物体结构　 （３）Ｃ４植物的ＣＯ２补偿点低于Ｃ３植物，Ｃ４植物能够利用较低浓 度的ＣＯ２ 解析：（１）光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜 上，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ＡＴＰ的形成，因 此光合作用光反应阶段生成的产物有Ｏ２、［Ｈ］和ＡＴＰ。 （２）叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸 消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常 条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。 （３）Ｃ４植物的ＣＯ２固定途径有Ｃ４和Ｃ３途径，其主要的ＣＯ２固定 酶是ＰＥＰＣ，Ｒｕｂｉｓｃｏ；而Ｃ３植物只有Ｃ３途径，其主要的ＣＯ２固定 酶是Ｒｕｂｉｓｃｏ。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，ＣＯ２吸 收减少；由于Ｃ４植物的ＣＯ２补偿点低于Ｃ３植物，则Ｃ４植物能够 利用较低浓度的ＣＯ２，因此光合作用受影响较小的植物是Ｃ４植 物，Ｃ４植物比Ｃ３植物生长得好。 ８．（１）模块１和模块２　 五碳化合物（或Ｃ５）　 （２）减少　 模块３ 为模块２提供的ＡＤＰ、Ｐｉ和ＮＡＤＰ ＋不足　 （３）高于　 人工光合 作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类） 　 （４）叶片气孔开放程度降低，ＣＯ２的吸收量减少 解析：（１）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成 ＡＴＰ中活跃的化学能，题图中模块１将光能转化为电能，模块２ 将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中 光反应的功能。在模块３中，ＣＯ２ 和甲反应生成乙的过程相当 于暗反应中ＣＯ２的固定，因此甲为五碳化合物（或Ｃ５）。 （２）据图分析可知，乙为Ｃ３，气泵突然停转，大气中ＣＯ２ 无法进 入模块３，相当于暗反应中ＣＯ２浓度降低，短时间内ＣＯ２浓度降 低，Ｃ３的合成减少，而Ｃ３ 仍在正常还原，因此Ｃ３ 的量会减少。 若气泵停转时间较长，模块３中ＣＯ２ 的量严重不足，导致暗反 应的产物ＡＤＰ、Ｐｉ和ＮＡＤＰ ＋不足，无法正常供给光反应的需 要，因此模块２中的能量转换效率也会发生改变。 （３）糖类的积累量＝产生量－消耗量，在植物中光合作用产生 糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸 作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的ＣＯ２ 量相等的情 况下，该系统糖类的积累量要高于植物。 （４）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度 降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。 练案［９］ Ａ组 １． Ａ　 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，Ａ错误；两个实验条件下类胡 萝卜素含量相同，说明无光照或弱光照不会影响类胡萝卜素的 合成，Ｂ正确；ＳｉＯ２可使研磨更充分，若研磨时未加ＳｉＯ２，则滤纸 条的色素带中叶绿素的宽度可能会变窄，Ｃ正确；海带通常呈现 褐色与其光合色素对光能的捕获有关，Ｄ正确。故选Ａ。 ２． Ａ　 叶绿体在弱光下正面接受光源，以便更好的利用光能，在强 光下侧面朝向光源，以便减少灼伤，Ａ错误；肌动蛋白是构成细 胞骨架的微丝蛋白的重要成分，破坏了微丝蛋白，叶绿体定位 异常，可推测叶绿体定位需要借助细胞骨架进行，Ｂ正确；由图 可知，ＣＨＵＰ１蛋白缺失型拟南芥在强光下没有定位移动，说明 ＣＨＵＰ１蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中 起重要作用，Ｃ正确；对同一叶片不同部位设置强光照射和遮光 处理，形成对比实验，可根据现象（叶绿体的分布）来判断是否 发生叶绿体定位，Ｄ正确。故选Ａ。 ３． Ｄ　 叶绿素的元素组成是Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｍｇ，氮元素和镁元素是构 成叶绿素分子的重要元素，Ａ正确；光反应的场所是类囊体的薄 膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿 体中类囊体的薄膜上，Ｂ正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用 不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有 吸收峰，Ｃ正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随 层析液在滤纸上扩散得越快，Ｄ错误。故选Ｄ。 ４． Ｃ　 水绵具有螺旋带状叶绿体，用极细的光束可将叶绿体分为 实验组和对照组，便于实验观察，Ａ正确；用极细的光线束照射 水绵的叶绿体，发现好氧性细菌集中分布在照光部位，所以恩 格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，Ｂ 正确；为排除空气中氧气的干扰，将载有水绵和需氧细菌的临 时装片放在无空气的小室内，进行实验，Ｃ错误；用透过三棱镜 的光照射临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光 区域，因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，Ｄ正确。故选Ｃ。 ５．（１）无水乙醇溶液（有机溶剂）　 （２）高　 类囊体　 ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ （３）高光强　 小　 绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减 去细胞呼吸消耗氧气的速率 解析：（１）光合色素能够溶解到无水乙醇溶液等有机溶剂中，因 此，实验中可用无水乙醇溶液提取光合色素，经处理后再计算 叶绿素ａ的含量。 （２）由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素ａ的含量较 高，以增强吸光的能力，从而适应低光强环境；光反应阶段是在 类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水 分解为氧和Ｈ ＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，Ｈ ＋与氧化 型辅酶Ⅱ（ＮＡＤＰ ＋）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（ＮＡＤＰＨ）；在有关 酶的催化作用下，提供能量促使ＡＤＰ与Ｐｉ反应形成ＡＴＰ，故光 反应的产物有ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ、Ｏ２。 （３）由乙图可知，高光强条件下温度对光合速率的影响更显著， 乙图的绿藻放氧速率表示净光合速率，绿藻放氧速率等于光反 应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率，因此乙图的 绿藻放氧速率比光反应产生氧气的速率小。 ６．（１）叶绿素ａ　 防止色素被破坏　 叶绿素ａ和ｂ在层析液中溶 解度不同，在滤纸上扩散的速度不同　 （２）Ｃ３（或三碳化合物） 　 基质　 （３）２ ～ ６组净光合速率、气孔导度均较１组显著降低， 而胞间ＣＯ２ 浓度却显著升高　 ＰＳ和ＤＢＰ抑制叶绿素的合成， 抑制光合作用的光反应；ＰＳ和ＤＢＰ抑制Ｒｕｂｉｓｃｏ的活性，ＣＯ２ 固 定减弱，抑制光合作用的暗反应，从而抑制光合速率　 大 解析：（１）由表格信息可知，与１组相比，２ ～ ６组叶绿素ａ含量 明显降低，故受污染影响较大的色素是叶绿素ａ。碳酸钙可以 保护叶绿素，防止色素被破坏。叶绿素ａ和ｂ在层析液中溶解 度不同，在滤纸上扩散的速度不同故可用纸层析法分离色素。 （２）暗反应中，在Ｒｕｂｉｓｃｏ催化下ＣＯ２被固定形成Ｃ３（三碳化合 物），场所为叶绿体基质。 （３）由表格数据分析可知，２ ～ ６组净光合速率、气孔导度均较１ 组显著降低，但胞间ＣＯ２ 浓度却显著升高，因而可判断在ＬＰＳ、 ＳＰＳ及ＤＢＰ单一及复合胁迫下，生菜的光合速率受抑制并非由 气孔导度变化引起。由信息可知，２ ～ ６组叶绿素ａ、叶绿素ｂ含 量，以及Ｒｕｂｉｓｃｏ活性相对值都低于１组，故可判断光合速率受 抑制的机理为ＰＳ和ＤＢＰ抑制叶绿素的合成，抑制光合作用的 光反应；ＰＳ和ＤＢＰ抑制Ｒｕｂｉｓｃｏ的活性，ＣＯ２ 固定减弱，抑制光 合作用的暗反应，从而抑制光合速率。５、６组净光合作用速率 低于２ ～ ４组，因此可知ＰＳ和ＤＢＰ复合污染对生菜光合速率的 抑制强度较单一污染大。 Ｂ组 １． Ａ　 突然降低光照强度，光反应提供的ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ减少，Ｃ３ 还原减少，进而导致磷酸丙糖含量减少，而由于ＣＯ２ 的供应量 不变，故Ｃ３ 生成量不变，Ｃ３ 含量增加，Ａ正确；ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ 均可以为Ｃ３还原提供能量，Ｂ错误；ＴＰＴ可以将卡尔文循环中 产生的磷酸丙糖不断运出叶绿体，若使用ＴＰＴ专一抑制剂处理 小麦叶片，则磷酸丙糖被留在叶绿体内，合成淀粉，由于淀粉增 加，大量积累在叶绿体中不能及时运出，抑制了光合作用的进 行，所以叶绿体中淀粉含量会增加，但是不会持续增加，Ｃ错误； 当细胞质基质中的Ｐｉ浓度低时，就限制磷酸丙糖从叶绿体运 出，这就促使淀粉在叶绿体基质中形成，导致细胞质基质中蔗 糖合成量减少，Ｄ错误。故选Ａ。 ２． Ｂ　 各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶 解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，实验结果表明，４ 种色素在层析液中溶解度不同，Ａ正确；在滤纸条上点样时，应 等上一次滤液干后再进行第二次，并重复几次，Ｂ错误；二氧化 硅可使研磨充分，研磨时若未加入二氧化硅，对４种色素的含量 会有影响，Ｃ正确；图中的丁为胡萝卜素，丙为叶黄素，使用略有 变黄的菠菜叶片进行实验，由于其中的类胡萝卜素含量较多， 故丙、丁含量所占比例会升高，Ｄ正确。故选Ｂ                                                                          。 —９２５—