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（江苏专用）

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。 (人教必修1 P102～103“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．(多选)(2023·江苏扬州中学校考开学考试)下列有关科学史和科学研究方法的说法正确的是(　　) A．卡尔文等用小球藻进行实验，最终探明了CO2→C5→(CH2O) B．希尔制取叶绿体悬液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3+还原成Fe2+ C．鲁宾和卡门用放射性同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自CO2 D．恩格尔曼用水绵进行实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 2．(多选)(2023·江苏南通如皋中学统考阶段练习)卡尔文因发现光合作用合成己糖(葡萄糖)反应中CO2的固定途径获得诺贝尔奖。卡尔文将14CO2注入小球藻悬浮液，给予实验装置不同时间＜t4＜t5)的光照，分析14CO2去向，结果见下表，据表分析正确的是(　　) 光照时间 0 t1 t2 t3 t4 t5 分离出的 放射性 化合物 无 ① ①② ①②③ ①②③ ④⑤ ①②③ ④⑤⑥ 注：表中①～⑥依次代表3-磷酸甘油酸(C3H7O7P)、1，3-二磷酸甘油酸(C3H8O10P2)、3-磷酸甘油醛(C3H7O6P)、己糖、C5、淀粉。 A．不同时间的产物为本实验的因变量 B．t1时，①中的3个碳原子都具有放射性 C．14C的转移途径为14CO2→①→②→③→④⑤→⑥ D．只做光照时间为t5的实验，也能确定出放射性化合物出现的先后顺序 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： 2H2O 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＋C5 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_________________________ 1．(苏教必修1 P89“正文信息”)叶绿体中的各种光合色素都能吸收光能，但只有某些基态叶绿素分子可以将光能转化为________。 2．(人教必修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)。 3．(人教必修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。 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。 4．(苏教必修1 P90“知识链接”)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 区别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将____________等无机物合成有机物 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： 2．“模型法”表示C3和C5含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化) 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)。 (　　) 1．某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验： 组别 加入物质 条件 实验现象 A组 DCPIP溶液 适宜温度和 光照等条件 产生气泡，DCPIP 溶液变为无色 B组 适量磷酸、 NaHCO3 (CH2O)/C3的值增高 (注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。) (1)A组气泡中成分是__________。DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)B组(CH2O)/C3的值增高的原因是_____________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 2．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。 (1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是__________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)可以判断，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是_________________________________________ _____________________________________________________________________， 对这一实验结果解释是_________________________________________________ _____________________________________________________________________。 　光合作用的过程 1．(2024·江苏南京统考模拟预测)下列关于光合作用的叙述中，不正确的是(　　) A．真核细胞中，光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行 B．光反应需要光，不需要酶，暗反应不需要光，需要多种酶 C．光反应吸收光能形成ATP和NADPH，暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中 D．光反应中，将水分解成H＋并释放O2，暗反应最终将C3还原成(CH2O) 　环境骤变对光合作用物质含量的影响 2．(2023·江苏盐城中学校考开学考试)光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生3个阶段，如下图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．RuBP是一种五碳化合物 B．图中羧化表示CO2的固定过程 C．CO2浓度突然降低，PGA/RuBP的值减小 D．卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响 3．(多选)(2023·江苏南通高三统考期末)图甲表示某油科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势，图乙表示油科植物叶肉细胞中C3的相对含量在夏季某天24 h内(有一段时间乌云遮蔽)的变化趋势。下列有关分析判断有误的是(　　) A．图甲中，在12～24 h期间，萌发种子的呼吸方式主要是无氧呼吸 B．图甲中，第48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，其原因是幼苗开始进行光合作用 C．图乙中，叶肉细胞进行光合作用的区间是曲线B-I，乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上D点对应的时刻 D．与F点相比，G点叶绿体中NADPH的含量较高 　光合作用过程的拓展考查 4．(多选)(2023·江苏扬州中学校考阶段练习)阳光穿过上层植物的空隙形成光斑，它会随太阳的运动而移动。如图为红薯叶在光斑照射前后吸收CO2和释放O2的情况。下列分析正确的是(　　) A．造成曲线AB段“光斑”照射后O2释放速率降低的原因是暗反应提供的ADP和NADP＋的减少 B．在叶肉细胞间隙中，A点的氧气浓度高于B点 C．“光斑”照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加 D．在40～60 s之间时，CO2曲线变化说明进行暗反应与光照有关 1．核心概念 (1)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)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)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)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)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化学反应转化为糖类；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．(2023·天津等级考)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(　　) A．经主动运输进入细胞质基质 B．通过通道蛋白进入叶绿体基质 C．光反应生成的H＋促进了进入类囊体 D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应 3．(2023·江苏选择性考试)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题： (1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在________(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、________(填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为________进入线粒体，经过TCA循环产生的________最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的________________，驱动细胞吸收K＋等离子。 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞________，促进气孔张开。 (5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有________。 A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 【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 4 / 5 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＋NADPH＋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．BD　[卡尔文等用小球藻进行同位素标记实验，最终探明了CO2中的碳到三碳化合物再到有机物的过程，A错误；希尔制取叶绿体悬液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3+还原成Fe2+，离体的叶绿体释放了氧气，B正确；鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水，且18O是稳定性同位素，不具有放射性，C错误；恩格尔曼用水绵进行实验，以好氧细菌为指示生物证明了叶绿体能吸收光能(红光和蓝紫光)用于光合作用放出氧气，D正确。故选BD。] 2．AC　[本实验的自变量为时间，不同时间的产物为因变量，A正确；在t1时，最先出现的3个碳原子的化合物是由1个CO2分子与细胞内的1个C5反应生成的，因此两个①中只有1个碳原子具有放射性，B错误；随着时间的推移，放射性物质出现的先后顺序就是14C的转移途径，由表可知，14C的转移途径为14CO2→①→②→③→④⑤→⑥，C正确；如果只做光照时间为t5的实验，则同时检验到①②③④⑤⑥这6种具有放射性的物质，不能判断其出现的先后顺序，D错误。故选AC。] 考点2 研读教材·夯实必备知识 教材隐性知识 1．提示：电能 2．提示：C3　C5 3．提示：淀粉　筛管 4．提示：CO2和H2O 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 1．提示：(1)O2　光反应阶段产生的NADPH使DCPIP还原　(2)磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成(CH2O) 2．提示：(1)排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性)　(2)B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%　因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量 考向演练·提升关键能力 1．B　[真核细胞中，光合作用发生的场所为叶绿体，光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，暗反应的场所是叶绿体的基质，A正确。光反应需要光，也需要酶，如ATP的合成需要ATP合成酶；暗反应不需要光，但需要多种酶，B错误。光反应吸收光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中；暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能储存在有机物中，C正确；光反应吸收光能将水分解成O2和NADPH；暗反应包括二氧化碳的固定和C3的还原，最终将CO2还原成(CH2O)，D正确。故选B。] 2．D　[在羧化阶段，RuBP与CO2结合，而光合作用过程中CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物，故RuBP为一种五碳化合物，A正确；在羧化阶段，RuBP与CO2结合，表示CO2的固定过程，B正确；当CO2浓度突然降低，CO2的固定过程受阻，RuBP的量会增加，PGA的量会减少，故PGA/RuBP的值减小，C正确；光反应产生NADPH和ATP应用于暗反应，即卡尔文循环中的还原和再生2个阶段受光反应的直接影响，而羧化不受光反应的直接影响，D错误。故选D。] 3．BC　[据图可知，在12～24 h期间，CO2释放速率很大，而O2吸收速率很低，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸，A正确。据图可知48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，其原因是细胞呼吸底物不只是糖类，还有脂肪等物质，B错误。图乙中，AB段时间为0点到6点，此时无光照且C3的含量不变，只有呼吸作用，从B到I，C3的含量在降低，说明叶肉细胞在利用C3，且这段时间有光照，因此植物在进行光合作用。有乌云时，光照强度降低，C3的还原减慢，CO2固定生成C3的速率不变，故C3含量一直升高，因此乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上C点对应的时刻，C错误。G点相对F点，中午气温较高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定速度减慢，C3的含量减少，还原所需要的NADPH减少，故NADPH含量高，D正确。故选BC。] 4．AD　[据图分析，AB段O2的释放速率下降，原因是暗反应速率低，提供给光反应的ADP和NADP＋少，限制光反应速率，A正确；A和B点表示O2的释放速率，A点O2的释放速率大于B点，且大于0，还是有氧气释放出去，所以在叶肉细胞间隙中，A点的氧气浓度小于B点，B错误；“光斑”照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率增大相对较慢，说明光反应和暗反应不是迅速同步增加的，C错误；在40～60 s之间时，图中显示CO2的吸收速率下降的同时，O2的释放速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D正确。故选AD。] 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。故选C。] 2．B　[据图可知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；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。] 3．(1)④　④　K＋和Mal　(2)①②　丙酮酸　NADH　(3)H＋电化学势能 (4)吸水　(5)ABD $$ 课时分层作业(十一)　光合作用的原理 1．(2023·江苏南通统考三模)下列有关实验和科学史的叙述，正确的是(　　) A．希尔反应说明水的光解与糖的合成是两个相对独立的过程 B．在对照实验中，控制无关变量可以采用“加法原理”或“减法原理” C．鲁宾和卡门利用放射性同位素标记法，证明了光合作用释放的氧气来自水 D．葡萄糖、酒精具有氧化性，均可与酸性重铬酸钾发生颜色反应 2．(2022·江苏南通高三海门中学校考开学考试)通过设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫作对比实验。对比实验和对照实验都是科学探究中常用的方法。下列关于生物科学实验的叙述，正确的是(　　) A．鲁宾和卡门设计对比实验证明了光合作用释放的氧气来自水 B．对比实验遵循对照原则和单一变量原则，需要设置空白对照组 C．对比实验属于验证实验，每个实验组的实验结果都是已知的 D．萨克斯通过天竺葵实验证明光合作用的产物有淀粉是对比实验 3.(2023·江苏扬州中学校考开学考试)我国科学家模拟植物的光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工体系(ASAP)，流程如图所示。据图判断下列相关叙述错误的是(　　) A．图中C1(甲醇)的生成过程类似于光合作用中CO2的固定 B．图示的ASAP过程与植物细胞中的暗反应一样能循环进行 C．与植物细胞固定等量的CO2相比，该体系积累的淀粉较多 D．ASAP 代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响 4．(2023·江苏无锡校考模拟预测)植物的气孔一般是指叶片表面的一对保卫细胞围成的小孔，是植物体与外界环境进行水气交换的重要结构，其开闭多遵循昼开夜闭的节律，气孔的分布与开闭对植物适应干旱条件至关重要。下列推断合理的是(　　) A．夏季晴朗的中午，气孔大量关闭，短时间内叶肉细胞中NADPH的含量将下降 B．若某陆生植物平展生长的叶片气孔分布不均匀，则其上表面的气孔数量较多 C．若气孔昼开夜闭的节律与胞间CO2浓度有关，则胞间CO2浓度升高促进气孔关闭 D．沙漠地区的仙人掌气孔遵循昼闭夜开的节律，推测其光合作用在夜晚进行 5．(2022·江苏淮安高三校考阶段练习)研究小组从某绿色植物的叶肉细胞中分离出类囊体，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，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．乙醇酸在该类囊体薄膜上产生 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NADPH参与C3的还原过程 D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 6．(2022·江苏连云港高三统考期中)下图为“卡尔文循环”过程示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A．该过程发生在叶绿体基质，只有PEP羧化酶参与 B．该过程是将CO2、ATP和NADH转变为二磷酸核酮糖的复杂生化反应 C．若突然降低CO2浓度，短时间内RuBP的量将增大，3-PGA的量将减少 D．该过程体现了能量从捕获到储存为糖分子中化学能的所有阶段 7．(2022·江苏宿迁高三校考阶段练习)景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中(甲)；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应(乙)利用。下列关于这类植物的叙述错误的是(　　) A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内不变 8．(2022·江苏苏州高三统考阶段练习)如图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。相关叙述正确的是(　　) A．若在t1前充CO2，则暗反应速率将显著提高 B．t1→t2，光反应速率显著提高而暗反应速率不变 C．t3→t4，叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高 D．t4后短暂时间内，叶绿体中C3/C5比值下降 9．(2024·江苏南通专题练习)光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合体。如图表示某高等植物叶肉细胞中光合作用部分过程示意图，图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程。请据图回答下列问题： (1)PSⅠ和PSⅡ镶嵌在叶绿体的________________上，含有的光合色素主要包括__________________________两大类，这些色素的主要功能有________________。 (2)图示过程中，PSⅡ和PSⅠ以串联的方式协同完成电子由________________(物质)释放、最终传递给____________________(物质)生成NADPH的过程。 (3)光照的驱动既促使水分解产生H＋，又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H＋______________________，同时还在形成NADPH的过程中________________叶绿体基质中部分H＋，造成膜内外的H＋产生了浓度差。请结合图示信息分析，跨膜的H＋浓度差在光合作用中的作用是__________________。 (4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 10．(2022·江苏南通校联考阶段练习)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．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加 D．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 11．(2024·江苏南通专题练习)下图是某绿色植物细胞内生命活动示意图，其中①、②、③、④、⑤表示生理过程，A、B、C、D表示生命活动产生的物质。下列表述错误的是(　　) A．在生物膜上发生的生理过程有③和④ B．如果树冠叶肉细胞中刚好满足图示的动态平衡状态，该植物能够正常生长 C．若施加18O2，在植物体内检测到O6，则其元素转移途径应该是O6 D．若突然停止光照，短时间内叶绿体基质中C3含量上升C5含量下降 12．(多选)(2022·江苏扬州高三统考阶段练习)丙糖磷酸转运体(TPT)是存在于叶绿体膜结构上的一种重要的反向共转运体蛋白(如图所示)，能将光合作用产生的丙糖磷酸从叶绿体运到细胞质基质，同时将等量磷酸(Pi)运入叶绿体。下列有关叙述不正确的是(　　) A．“正其行，通其风”可以促进图示中的过程① B．光照增强，叶绿体内膜产生的ATP增加，利于淀粉的合成 C．催化丙糖磷酸合成蔗糖的酶存在于细胞质基质和叶绿体中 D．淀粉和蔗糖的合成均需要丙糖磷酸，且二者的合成呈正相关 13．(2022·江苏扬州中学校考周测)小麦是我国重要的粮食作物，小麦的产量与光合作用的效率紧密相关。研究小麦的结构及生理过程，有利于指导农业生产，提高产量。 (1)小麦叶肉细胞中的光合色素主要有________________两大类，其中含量最多的色素主要吸收____________光。在提取绿叶中的色素的过程中，需加入________________来保护色素。 (2)在小麦叶肉细胞中存在着下图1所示的代谢过程： ①现代细胞分子生物学研究发现RuBP羧化/加氧酶由8个大亚基(L)和8个小亚基(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在________________中合成后进入叶绿体，在叶绿体的________________中与L组装成有功能的酶。 ②RuBP羧化/加氧酶可催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括________________(写出两个)；内部因素包括________________(写出两个)。 ③RuBP羧化/加氧酶还可参与催化C5与O2反应产生乙醇酸，乙醇酸中的碳又重新生成CO2和C3。该过程使细胞内O2/CO2的值________________，有利于生物适应高氧低碳的环境。 (3)根据对光呼吸机理的研究，科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径AP(依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力)。同时，利用RNA干扰技术，降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回答： 当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株中，AP＋RNA干扰型光合速率最高的原因可能是：________________________，进而促进光合作用过程。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时分层作业(十一) 1．A　[希尔反应叶绿体上只进行了水的光解，可以说明水的光解与糖的合成是两个相对独立的过程，A正确；在对照实验中，“加法原理”或“减法原理”用于控制自变量，无关变量控制一致即可，B错误；鲁宾和卡门利用18O标记水和二氧化碳，证明了光合作用释放的氧气来自水，但18O是无放射性的同位素，C错误；葡萄糖、酒精具有还原性，均可与酸性重铬酸钾发生颜色反应，D错误。故选A。] 2．A　[鲁宾和卡门分别标记水和二氧化碳中的氧元素来做对比，通过实验证明了光合作用释放的氧气来自水，是对比实验，A正确；对比实验遵循对照原则和单一变量原则，不需要设置空白对照组，B错误；对比实验不是验证实验，每个实验组的实验结果都是未知的，C错误；萨克斯通过天竺葵实验证明光合作用的产物有淀粉是对照实验，不是对比实验。D错误。故选A。] 3．B　[由图可知，该体系首先将二氧化碳还原成甲醇(C1)，然后将甲醇转化为三碳化合物(C3)，再转化为六碳化合物(C6)，C1(甲醇)的生成过程类似于光合作用中CO2的固定，A正确；由图可知，C3生成C6后转化为淀粉，无循环过程，B错误；由于该体系无呼吸作用，与植物细胞固定等量的CO2相比，该体系积累的淀粉较多，C正确；该过程利用太阳能成功实现了淀粉的人工合成，一方面消耗了CO2，缓解温室效应，另一方面这种生产方式减少土地的占用，避免了农药等化学物质对环境的污染，D正确。故选B。] 4．C　[夏季晴朗的中午，气孔大量关闭，进入叶肉细胞的CO2减少，C3含量下降，短时间内消耗NADPH减少，叶肉细胞中NADPH的含量将上升，A不符合题意；一般情况下，陆生植物叶片表面的气孔上表皮少，下表皮多，若某陆生植物平展生长的叶片气孔分布不均匀，则其上表面的气孔数量较少，B不符合题意；若气孔昼开夜闭的节律与胞间CO2浓度有关，夜晚没有光合作用消耗CO2，胞间CO2浓度上升促进气孔关闭，C符合题意；沙漠地区的仙人掌气孔遵循昼闭夜开的节律，是对沙漠干旱地区环境条件的适应，光合作用需要光照，其光合作用在白天进行，晚上不能进行，D不符合题意。故选C。] 5．C　[乙醇酸是在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是叶绿体基质，A错误；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，即该反应体系中完成了光合作用的整个过程，而参与光合作用的物质有水和CO2，即该反应体系中消耗的物质不仅是CO2，应该还有水，B错误；类囊体产生的ATP和NADPH用于暗反应过程中C3的还原，C正确；该体系含有类囊体，类囊体膜上有光合色素，可见，该反应体系含光合作用色素，D错误。故选C。] 6．C　[图示表示光合作用的暗反应，发生在叶绿体基质，有多种酶的参与，A错误； 光合作用的暗反应是能将CO2、ATP和NADPH转变为二磷酸核酮糖的复杂生化反应，B错误；若突然降低CO2浓度，短时间内RuBP的消耗量减少，生成量不变，故短时间内RuBP的量将增大，短时间内3-PGA生成量减少，消耗量不变，导致3-PGA的量减少，C正确；捕获光能发生在光反应阶段，暗反应将光反应所产生的活跃化学能转化为稳定化学能，D错误。故选C。] 7．A　[在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，A错误；具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，可以适应干旱的环境条件，B正确；具有景天酸代谢途径的植物，晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，即14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中，C正确；由于该植物白天气孔关闭，所以在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，对于该叶肉细胞来说，其暗反应不受影响，即C3的含量不受影响，短时间内不变，D正确。故选A。] 8．C　[0→t1，光照较弱，光合速率较慢，限制因素为光照强度，若在t1前充CO2，则暗反应速率也不会显著提高，A错误；t1→t2，光反应速率显著提高，产生的NADPH和ATP增加，导致暗反应速率也增加，B错误；t3→t4，CO2浓度增加，叶绿体基质中生成的C3增加，消耗NADPH的速率提高，C正确；t4后短暂时间内，由于缺少光照，ATP和NADPH减少，还原C3的速率减慢，但短时间内C3继续生成，故叶绿体中C3/C5比值将上升，D错误。故选C。] 9．(1) 类囊体(薄)膜　叶绿素和类胡萝卜素　吸收、传递和转换光能　(2)水　NADP＋　(3)转运至类囊体膜内(类囊体腔内)　消耗　为光反应中ATP的合成过程提供能量　(4)DBMIB阻断电子传递会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失 10．C　[据图分析，甲为叶绿体类囊体薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解产生的O2，b为NADP＋和H＋合成的NADPH，c为合成ATP的ADP和Pi，B错误；外界CO2含量升高，暗反应速率加快，光反应速率也会加快，O2的释放速率加快，C正确；光合作用过程合成的ATP用于叶绿体自身消耗，D错误。故选C。] 11．B　[光反应在类囊体薄膜上进行，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，光反应能利用光合色素吸收的光进行水光解产生氧气，即④是光反应，有氧呼吸第三阶段消耗氧气，产生水，故③是有氧呼吸第三阶段，⑤表示暗反应，场所是叶绿体基质，①表示有氧呼吸第一阶段，场所是细胞质基质，②表示有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，A正确；如果树冠叶肉细胞中刚好满足图示的动态平衡状态，说明叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，但由于植物体内存在不进行光合作用的细胞，故该植物呼吸速率大于光合速率，植物不能正常生长，B错误；若施加，该氧气可与还原氢结合形成O参与有氧呼吸第二阶段生成C18O2，C18O2参与光合作用暗反应最终形成O6，C正确；若突然停止光照，光反应停止，还原氢和ATP减少，使C3还原形成C5速率减慢，短时间内CO2和C5形成C3的速率不变，故叶绿体基质中C3含量上升，而C5含量下降，D正确。故选B。] 12．BCD　[“正其行，通其风”可以增加CO2浓度，促进图示①CO2固定的过程，A正确；光照增强，光反应增强，叶绿体类囊体薄膜上产生的ATP增加，有利于丙糖磷酸的合成，因为此时需要更多的Pi进入叶绿体，因此丙糖磷酸转运出叶绿体，从而促进蔗糖的形成，B错误；根据题意可知“丙糖磷酸转运体可将丙糖磷酸从叶绿体运到细胞质基质”，因此催化丙糖磷酸合成蔗糖的酶存在于细胞质基质，C错误；淀粉和蔗糖的合成均需要丙糖磷酸，如果合成淀粉多，就说明运出的丙糖磷酸少，进而导致合成蔗糖少，因此二者的合成呈负相关，D错误。故选 BCD。] 13．(1)叶绿素和类胡萝卜素　红光和蓝紫　碳酸钙　(2)①(细胞质)核糖体　基质　②温度、CO2浓度　RuBP羧化/加氧酶活性、RuBP羧化/加氧酶含量、C5含量、pH　③降低(或减小)　(3)乙醇酸转运蛋白减少，叶绿体内乙醇酸浓度高，AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$