13 必修1 第二单元 第11讲 光合作用的原理-【名师导航】2025年高考生物一轮总复习讲义（人教版）

第11讲　光合作用的原理 　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。 考点1　光合作用原理的探究 一、探索光合作用原理的部分实验 1．19世纪末，科学界普遍认为：C与H2O结合成________。 2．1928年：甲醛不能通过光合作用转化成_______。 3．1937年，英国希尔：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生________。该反应称作__________。 4．1941年，美国鲁宾和卡门：用___________的方法，研究了光合作用中________的来源(如图所示)，该实验证明了光合作用产生的氧气全部来自_________，而不是来自CO2。 该实验中两组试管互为对照，自变量为18O的标记物，因变量为小球藻释放的O2的标记情况，光照、温度、小球藻的数量和生活状况等无关变量均需要保持相同且适宜。 5．1954年，美国阿尔农：在光照下，叶绿体可合成_________；1957年，他发现这一过程总是与__________相伴随。 6．20世纪40年代，美国卡尔文：利用______________法，用经过14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪_______________，最终探明了CO2中的碳转化为有机物的途径。 (必修1 P102“思考·讨论”T4)尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 二、光合作用的概念和反应式 1．光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过_________，利用________，将____________转化成储存着能量的_________，并且释放出________的过程。 2．光合作用的化学反应式 ______________________。 1．离体叶绿体在有铁盐或其他氧化剂的水溶液中，经光照可产生氧气。 (　　) 2．鲁宾和卡门实验和卡尔文实验都采用了放射性同位素标记法。 (　　) 3．叶绿体中合成ATP和水光解是独立进行的。 (　　) 4．光合作用一定在叶绿体中进行。 (　　) 光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，实验思路是 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 探究光合作用原理的实验 1．(2023·湖南郴州模拟)光合作用原理的探究历程包含了许多科学家的努力，下列相关说法错误的是(　　) A．恩格尔曼以需氧细菌和水绵为材料进行实验。证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 B．鲁宾和卡门通过检测产生氧气的相对质量，证明光合作用释放的O2中氧元素来自水 C．希尔和阿尔农发现，ATP和NADPH的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上 D．卡尔文采用14C标记CO2，供小球藻利用，探明了暗反应从C5到C3再到C5的循环过程 2．(2023·南通海安中学检测)卡尔文将14C标记的CO2通入正在进行光合作用的小球藻培养液中，然后在培养后不同时间(0.5 s、3 s、10 s等)将培养液迅速倾入热乙醇中以杀死细胞，最后利用层析法和放射自显影技术进行物质的分离和鉴定，实验结果如下图。下列相关分析不正确的是(　　) A．用14C标记CO2可排除细胞中原有物质的干扰 B．热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行 C．推测暗反应的初产物可能是3­磷酸甘油酸 D．可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程 考点2　光合作用的原理 一、光合作用的过程 1．图解光合作用的过程 2．比较光反应与暗反应阶段 光反应 暗反应 场所 类囊体的薄膜 叶绿体基质 条件 __________、酶、H2O、ADP、Pi、NADP＋ 酶、CO2、C5、_________、___________等 物质 变化 ①水的光解： 2H2OO2＋4H＋＋4e－ ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ③还原型辅酶Ⅱ的形成： NADP＋＋H＋＋2e－　NADPH ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3 (CH2O)＋C5 能量 变化 光能―→_________和___________中活跃的化学能 _________和___________中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供___________和_________，暗反应为光反应提供__________________ 二、光合作用的意义 1．光合作用产生的有机物除供植物体自身利用外，还为__________生物提供食物。 2．光能通过驱动光合作用而驱动__________的运转。 1．(必修1 P104“相关信息”)________是指三碳化合物——3­磷酸甘油酸，________是指五碳化合物——核酮糖­1，5­二磷酸(RuBP)。 2．(必修1 P104“相关信息”)光合作用的产物有一部分是________，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入________，再通过韧皮部运输到植株各处。 3．(必修1 P106“小字部分”)光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 ____等有机物 能量 来源 光能 ____________________________ 生物 种类 绿色植物、蓝细菌等 ________、硫细菌等 连续光照和间隔光照下的有机物合成量 (1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 (2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 1．植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应。 (　　) 2．只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。 (　　) 3．光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体的薄膜。 (　　) 4．光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量。 (　　) 5．14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。 (　　) 研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2+的完全培养液中，其他条件相同且适宜。培养一段时间后，检测并比较两组菠菜幼苗的干物质的量，B组明显少于A组，原因是______________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 光合作用的过程 1．(2024·河北张家口模拟)如图是某植物细胞进行光合作用的过程，下列有关叙述正确的是(　　) A．光合作用产物Ⅱ中的O部分来自水 B．物质Ⅰ在暗反应中可充当还原剂，但不能供能 C．若外界中物质Ⅲ浓度适当升高，物质Ⅰ的含量会暂时降低 D．给植物提供O，一段时间后放射性会出现在O2中 2．如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关叙述错误的是 (　　) A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 B．c为ATP，f为NADPH C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到18O D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能 环境骤变对光合作用物质含量的影响 3．如图是水生植物黑藻在光照强度等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是(　　) A．t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，叶绿体基质中水光解加快、O2释放增多 B．t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高 C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是光反应速率不变、暗反应增强的结果 D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原速率降低 　“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： 光合作用过程的拓展 4．(2023·汕头二模)某课题组构建了一种非天然的CO2转化循环(CETCH循环)，该循环利用多种生物的相关酶组合，最终将CO2转化为乙醇酸，提高了CO2固定效率。课题组还利用液滴微流控技术，将该循环与菠菜的叶绿体类囊体结合在一起，构建了人造叶绿体如图所示。据此回答下列问题： (1)在该人造叶绿体中，光反应进行的场所是__________；卡尔文循环包含CO2的固定和__________两个基本过程，这与CETCH循环有所不同。 (2)CETCH循环正常进行时，除需要相关酶组合的催化外，还需要提供的物质是________________________(任写两种即可)。根据题干信息分析，人造叶绿体固定CO2的效率明显高于天然叶绿体，最可能的原因是______________________　 _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)在光合作用固定 CO2量相等的情况下，该人造叶绿体系统中有机物的积累量__________(填“高于”“低于”或“等于”)菠菜，原因是_________________　 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)有同学认为人造叶绿体具有广阔的应用前景，请举例说明：________________　_____________________________________________________________________ (答出两点即可)。 1．核心概念 (1)(必修1 P102)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。 (2)(必修1 P103)光反应阶段：光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。　 (3)(必修1 P104)暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。 2．结论语句 (1)(必修1 P104)光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H＋等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。 (2)(必修1 P104)CO2在特定酶的作用下，与C5结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子，在有关酶催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。 1．(2023·湖北选择性考试)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 2．(2021·广东选择性考试)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是(　　) A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件 C．Rubisco催化CO2固定需要ATP D．Rubisco催化C5和CO2结合 3．(2023·山东等级考)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 (1)该实验的自变量为________________________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有________________(答出2个因素即可)。 (2)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是____________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是_____________________________________________________ ____________________________________________________________________。 4．(2022·重庆选择性考试)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________； 为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是 __________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是____________。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有____________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有__________________________________________________________________ _____________________________________________________________(答两点)。 【研读教材】 自主诊断 考点1　一、1．甲醛　2．糖　3．氧气　希尔反应　4．同位素示踪　氧气　H2O　5．ATP　水的光解　6．放射性同位素标记　放射性14C的去向 二、1．叶绿体　光能　二氧化碳和水　有机物　氧气　2．CO2＋H2O(CH2O)＋O2 考点2　一、1．H2O　CO2　NADPH　2C3　C5　ADP＋Pi　O2　(CH2O)　光反应　暗反应　2．光、色素　ATP　NADPH　ATP　NADPH　ATP　NADPH　NADPH　ATP　NADP＋、ADP和Pi 二、1．所有异养　2．生命世界 12 / 12 学科网（北京）股份有限公司 第11讲　光合作用的原理 考点1 研读教材·夯实必备知识 教材隐性知识 提示：H2OO2＋H＋＋能量 　　　　　　　　　 　　↓ ADP＋Pi―→ATP 澄清概念 1．√　 2．×　提示：鲁宾和卡门实验中所用的18O是稳定性同位素，不是放射性同位素。 3．×　提示：叶绿体中合成ATP和水光解是密切联系的。 4．×　提示：蓝细菌的光合作用不在叶绿体中进行。 思考探究·达成学科素养 提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 考向演练·提升关键能力 1．D　[恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确；鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，用18O分别标记两组实验中的H2O和CO2，证明光合作用产生的O2中的O全部来自H2O，B正确；希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可释放氧气，说明离体叶绿体在适当条件下能进行水的光解，阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随，但是不能证明植物光合作用可以合成ATP，因而发现ATP和NADPH的形成发生在光反应过程中，场所为叶绿体类囊体的薄膜上，C正确；卡尔文采用14C标记CO2，供小球藻利用，探明了二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的，即从CO2→C3→有机物，D错误。] 2．D　[细胞中原有的CO2不含14C，用14C标记CO2可排除细胞中原有物质的干扰，A正确；热乙醇可以杀死细胞，用热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行，以检测杀死细胞时，其光合作用进行的程度，B正确；放射性最先在3-磷酸甘油酸中出现，推测暗反应的初产物可能是3-磷酸甘油酸，C正确；该实验可通过放射性出现的先后顺序来推测暗反应的过程，D错误。] 考点2 研读教材·夯实必备知识 教材隐性知识 1．提示：C3　C5 2．提示：淀粉　筛管 3．提示：糖类　某些无机物氧化时所释放的能量　硝化细菌 澄清概念 1．×　提示：没有光反应提供的NADPH和ATP，暗反应不能进行。 2．×　提示：在暗反应不能进行时，因缺少ADP、Pi和NADP＋，光反应也会停止。 3．×　提示：ATP在类囊体的薄膜上产生，移动方向是从类囊体的薄膜到叶绿体基质。 4．×　提示：光合作用过程中产生的ATP只用于暗反应。 5．×　提示：转移途径为： 思考探究·达成学科素养 提示：Mg2+是合成叶绿素的原料，缺少Mg2+不利于叶绿素的合成，光反应产生的NADPH和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少 考向演练·提升关键能力 1．C　[光合作用产物Ⅱ为光反应阶段水光解产生的O2，其中的O全部来自水，A错误；物质Ⅰ为NADPH，可以在暗反应中充当还原剂，也能为暗反应供能，B错误；若外界中物质Ⅲ(CO2)浓度升高，C3合成增多，C3转化成有机物时会消耗更多的物质Ⅰ(NADPH)，而光反应强度暂时不变，因此物质Ⅰ的含量会暂时下降，C正确；18O 属于稳定同位素，18O2不具有放射性，D错误。] 2．B　[图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成，A正确，B错误；18O2O　C18O2O)，C正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D正确。] 3．D　[水的光解、O2的释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A错误； t2→t3，光照充足，限制光合速率的因素为CO2浓度，若t2时刻增加光照，光合速率不会提高，B错误； t3→t4，CO2浓度增加，暗反应增强，一定程度上促进了光反应的进行，C错误；突然停止光照，光反应不再继续进行，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，C3还原速率降低，D正确。] 4．(1)类囊体　C3的还原　(2)ATP、NADPH、C3、C5(任写两种)　与天然叶绿体相比，人造叶绿体CETCH循环中催化CO2固定的酶的催化效率高　(3)高于　菠菜进行细胞呼吸要消耗有机物　(4)吸收CO2，缓解温室效应；将人造叶绿体整合进生物体提高光合作用效率；开发清洁能源，缓解能源危机；将人造叶绿体用作人造细胞的产能系统等 真题感悟·明确考向 1．C　[叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。] 2．D　[由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段CO2的固定为Rubisco催化C5和CO2结合的反应，是在叶绿体基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。] 3．(1)拟南芥种类、光照强度　CO2浓度、温度　(2)不能　强光照射下突变体的NPQ强度/相对值比野生型的NPQ强度/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱　(3)少　突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用 4．(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂　低温　(2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养的，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差　(3)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高　水 (4)NADPH、ATP和CO2　增加CO2的浓度和适当提高环境温度 $$ 课时分层作业(十一)　光合作用的原理 1．绿色植物的光合作用过程，可用如下化学反应式来表示： CO2＋H2O(CH2O)＋O2 下列有关叙述错误的是(　　) A．在此过程中，CO2中的C被还原，H2O中的O被氧化 B．光能的吸收发生在类囊体薄膜上，光能的直接转化发生在叶绿体基质中 C．产物(CH2O)是地球上有机物的主要来源 D．释放出的O2有利于地球上好氧生物多样性的提高 2．(2023·北京石景山期末)对正在进行光合作用的植物，若突然降低植物周围环境中的CO2浓度，则短时间内，下列有关生理变化的叙述，正确的是(　　) A．叶绿体中C5/C3的值上升 B．叶绿体中ATP/ADP的值下降 C．NADPH/NADP＋的值下降 D．光反应速率加快 3．(2023·辽宁沈阳名校联考)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是(　　) A．甲为叶绿体，乙为细胞质基质 B．a、b、c依次为O2、NADPH、ADP C．该过程合成的ATP大部分运出叶绿体外，用于绿色植物的各种生命活动 D．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加 4．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CO2的固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　) A．该反应体系中“CO2→乙醇酸”过程相当于叶绿体中的暗反应 B．该反应体系可将光能直接转化为乙醇酸中稳定的化学能 C．类囊体产生的NADPH参与CO2的固定 D．该反应体系的光反应与叶肉细胞中光反应的场所不同 5．阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与CO2吸收和O2释放有关的变化曲线，此曲线说明(　　) A．光斑照射前，光合作用无法进行 B．光斑照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加 C．光斑照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用 D．CO2曲线AB段变化说明进行暗反应与光照无关 6．(2023·湖南二模)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　) 除草剂相对浓度 0 5% 10% 15% 20% 25% 30% 甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0 乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0 A．希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量 B．希尔反应中的DCIP，相当于光反应中的NADPH C．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强 D．除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条件下就能检测到糖的生成 7．(2023·茂名一模)为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是(　　) A．光照0～5 min，叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化 B．光照5～20 min，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止 C．黑暗20～30 min，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化 D．光暗交替处理30 min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大 8．(2023·深圳福田中学检测)将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化性)、蔗糖和pH＝7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，由蓝色变成无色。下列说法错误的是(　　) A．DCIP颜色由蓝色变成无色的快慢可以反映光反应的速率 B．加蔗糖的目的是使外界溶液具有一定的浓度，避免叶绿体涨破 C．在叶绿体中，接收还原剂的物质是一种三碳化合物 D．氧气是叶绿体在光反应由水分解产生的，DCIP被还原在叶绿体基质中发生 9．(2023·辽宁适应性测试)图1为叶绿体中卡尔文循环的三个阶段和碳输出的过程，图2为卡尔文循环中某些酶活性转换的示意图，请据图回答： (1)图1中②过程需要的能量由________________提供，③过程需要的酶位于____________。 (2)精细的调控机制保障了卡尔文循环中能量的有效利用： ①当叶绿体中核酮糖­1，5­二磷酸含量低时，可通过_________________________方式增加其含量。 ②丙糖磷酸通过叶绿体膜上的Pi运转器运入细胞质的同时将等量的Pi运入叶绿体。丙糖磷酸合成蔗糖时会释放Pi，如果蔗糖的输出受阻，则其合成速率会________(填“升高”或“降低”)，造成丙糖磷酸在叶绿体中积累，从而影响卡尔文循环的正常运转。 ③卡尔文循环中酶的数量和活性都会受到调控，其酶数量可通过调控________________的表达水平来实现。图2表示卡尔文循环中某些酶在黑暗中硫基会氧化形成________键，从而使酶失活。 (3)图1中①过程的酶催化效率极低，而且该酶是双功能酶，当CO2与O2浓度比例________(填“高”或“低”)时，该酶能催化核酮糖­1，5­二磷酸和O2结合，从而使光合效率降低。 10．(2023·广东广州模拟)植物接受过多光照会对叶绿体造成损害，因此植物需要“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身，在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段 B．状态②时通过NPQ避免叶绿体受创 C．叶绿体中ATP的合成量下降可能导致NPQ机制关闭 D．状态③NPQ机制缓慢关闭过程中ATP含量升高 11．(2022·广东深圳模拟)我国科学家设计了一种可以基因编码的光敏蛋白(PSP)，成功模拟了光合系统的部分过程。在光照条件下，PSP能够将CO2直接还原，使电子传递效率和CO2还原效率明显提高。下列说法不正确的是(　　) A．自然光合系统只能还原C3，而光敏蛋白可直接还原CO2 B．黑暗条件下自然光合系统中的暗反应可持续进行，而光敏蛋白发挥作用离不开光照 C．光敏蛋白与自然光合系统中光合色素、NADPH和ATP等物质的功能相似 D．该研究为减轻温室效应提供了新思路 12．(2023·湖北鄂州期末)植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验： 溶液种类 A试管 B试管 C试管 D试管 叶绿体悬浮液 1 mL / 1 mL / DCPIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mol/L蔗糖溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL 光照条件 光照 光照 黑暗 黑暗 上层液体颜色 无色 蓝色 蓝色 蓝色 下列实验分析不合理的是(　　) A．实验结束后A组试管中叶绿体有(CH2O)的产生 B．实验过程中A试管还能观察到有气泡产生 C．A与C的比较可以说明光是氢产生的条件 D．B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色 13．(2023·深圳大湾区联考)为探索杜鹃花属植物叶片对光环境变化的适应及响应机制，科技工作者选用植物甲、乙(均为杜鹃花属)，在长期遮阴培养后将其暴露于全光照下一段时间，并进行相关检测，结果如下表所示： 参数 植物甲 植物乙 遮阴 全光照 遮阴 全光照 PSⅡ最大光能转化效率 0.793 0.494 0.817 0.781 最大光合电子传递效率(μmol·m-2·s-1) 64.9 37.8 63.1 74.9 光饱和点(μmol·m-2·s-1) 808.8 818.4 849.4 943.2 下图为杜鹃花叶片叶绿体部分结构及相关反应示意图，其中PSⅠ(光系统Ⅰ)和PSⅡ(光系统Ⅱ)均为蛋白质复合体，是叶绿体进行光吸收的功能单位。 请回答下列问题： (1)据上图分析，PSⅠ与PSⅡ分布在________(填结构名称)上，在该结构中____________，完成的能量转化过程是________________________(用文字和箭头表示)。 (2)由上表可知，植物________(填“甲”或“乙”)对全光照的适应能力更强，判断依据是__________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)PSⅡ吸收光能的分配有三个去路： PSⅡ光化学反应所利用的能量a、PSⅡ调节性热耗散等形式的能量耗散b和非调节性的能量耗散c，c值较大表明PSⅡ光化学反应没有发挥作用，c值过大将对PSⅡ产生结构破坏。科研人员拟从光能分配角度再次验证第(2)小题的结论，请以长期遮阴处理的植物甲、乙为实验材料，设计实验并书写实验思路(检测方法不做要求)：______________________　 ____________________________________________________________________。 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时分层作业(十一) 1．B　[绿色植物利用光能，在叶绿体中将无机物CO2和H2O转化为有机物并释放O2，在此过程中，CO2中的C被NADPH还原，H2O中的O被氧化，A正确；光能的吸收发生在类囊体薄膜上，光能的直接转化是在类囊体薄膜上由光能直接转化为ATP中活跃的化学能，B错误；绿色植物通过光合作用制造的(CH2O)是地球上有机物的主要来源，C正确；好氧生物的生存需要O2，光合作用释放出的O2有利于地球上好氧生物多样性的提高，D正确。] 2．A　[在植物光合作用时突然降低 CO2 浓度，这将抑制暗反应中CO2的固定，导致C3减少，短时间内C5增多，故叶绿体中C5/C3的值上升，A正确；C3减少，则C3的还原变慢，消耗的ATP和NADPH变少，故叶绿体中ATP/ADP的值上升，NADPH/NADP＋的值上升，B、C错误；暗反应过程受抑制，进而影响光反应过程，光反应变慢，D错误。] 3．D　[据图分析，甲处进行了水的光解，为类囊体薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解的产物O2 ，b为类囊体薄膜上合成的NADPH，c为ATP合成所需的ADP和Pi，B错误；光合作用过程中合成的ATP，会被叶绿体自身消耗，用于光合作用的暗反应，还原三碳化合物，C错误；当外界CO2 含量升高时，暗反应速率加快，光反应速率也会加快， a(O2)的释放速率加快，D正确。] 4．A　[乙醇酸是在光合作用暗反应中产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以该反应体系中“CO2→乙醇酸”过程相当于叶绿体中的暗反应，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，可将光能转化为活跃的化学能，再转变为乙醇酸中稳定的化学能，B错误；类囊体产生的NADPH不参与CO2的固定，C错误；该体系含有类囊体，该反应体系的光反应是在类囊体中进行的，叶肉细胞中光反应的场所也是在类囊体上，场所相同，D错误。] 5．C　[由于O2释放速率代表光反应速率，光斑照射前，有O2释放，说明能进行光合作用，A不符合题意；光斑照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的，B不符合题意；光斑照射后，CO2吸收速率增加的同时，O2释放量下降，说明暗反应对光反应有抑制作用，C符合题意；AB段光斑移开，光照减弱，光反应减弱，O2释放量下降的同时，CO2吸收速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D不符合题意。] 6．C　[希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A错误；希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的类囊体膜中进行，溶液中的DCIP被还原，因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用，相当于NADP＋在光反应中的作用，B错误；据题图分析可知：抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段，光反应阶段发生在类囊体膜上，与品种乙相比，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强，C正确；除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，由于该反应中没有NADPH的生成，所以CO2不能被还原成糖，在光照条件下不能检测到糖的生成，D错误。] 7．B　[图中ATP和ADP含量变化曲线显示，在开始光照的0～5 min 内，ATP含量迅速上升，而ADP迅速下降，依据二者之间的转化关系可知，叶绿体中发生了ADP＋Pi＋能量→ATP的转化过程，同时叶绿体的其他生命活动会消耗ATP，故发生了ADP与ATP之间的相互转化，A正确；在有光照的条件下，叶绿体内将持续进行光合作用的光反应和暗反应过程，叶绿体类囊体膜捕获光能后利用ADP和Pi为原料持续合成ATP，合成的ATP也会持续供给暗反应三碳化合物(C3)还原过程，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的持续转化已维持在一定的速率下，而叶绿体中的ATP与ADP转化持续进行，并未停止，B 错误；在黑暗20～30 min内，叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化，C正确；曲线显示在光暗交替处理30 min内，ATP与ADP含量变化较大，这说明光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。] 8．D　[氧化剂DCIP可以被NADPH还原，使溶液由蓝色变成无色，NADPH是光反应的产物，因此DCIP颜色由蓝色变成无色的快慢可以反映光反应的速率，A正确；加蔗糖的目的是使外界溶液具有一定的浓度，维持叶绿体一定的渗透压，避免叶绿体涨破，B正确；在叶绿体中，接收还原剂的物质是一种三碳化合物，可以被还原形成五碳化合物和有机物，C正确；氧气是叶绿体在光反应由水分解产生的，DCIP被还原是由NADPH引起的，NADPH是光反应的产物，是在类囊体薄膜上发生的，D错误。] 9．(1)ATP和NADPH　叶绿体基质 (2)①丙糖磷酸不输出循环，从而增强图中③过程　②降低　③细胞核和叶绿体基因　二硫　(3)低 10．D　[由题中信息“在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失”，可以得出NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段，A正确；植物接受过多光照会对叶绿体造成损害，因此植物需要“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身，状态②时通过NPQ避免叶绿体受创，B正确；叶绿体中ATP的合成量下降，光反应减弱，色素需要吸收的光能减少，可能导致NPQ机制关闭，C正确；由于NPQ机制关闭过程缓慢，导致色素吸收的光能减少，光反应减弱，导致类囊体内NADPH浓度下降，ATP的合成量也下降，D错误。] 11．B　[自然光合系统只能还原C3，由题意可知PSP能够将CO2直接还原，A正确；黑暗条件下自然光合系统中的暗反应由于缺少光反应提供的ATP和NADPH，无法持续进行，B错误；在光照条件下，PSP能够将CO2直接还原，说明光敏蛋白与自然光合系统中光合色素、NADPH和ATP等物质的功能相似，C正确；温室效应是由CO2过量排放导致的，该研究为减轻温室效应提供了新思路，D正确。] 12．A　[蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2，无NADPH还原C3，实验结束后A组试管中叶绿体无(CH2O)的产生，A错误；二氯酚吲哚酚(DCPIP)光照后依然能够释放氧气，所以能观察到A试管中有气泡产生，B正确；A(有光照)与C(无光照)比较(其他条件均相同)可以说明光是氢产生的条件，C正确；设置B和D试管是为了说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色，D正确。] 13．(1)叶绿体　类囊体的薄膜(类囊体)　光能→电能→ATP、NADPH中的化学能　 (2)乙　植物甲在全光照条件下光的饱和点、PSⅡ最大光能转化效率、最大光合电子传递效率都比植物乙低，而植物乙在遮阴下最大光合电子传递效率、光饱和点均有明显降低，说明植物乙对全光照的适应能力更强　(3)选取长期遮阴处理的植物甲和乙，分别测定遮阴条件及全光照条件下植物甲、乙PSⅡ吸收光能的分配去向并进行比较 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$