第3单元 第5课时 光合作用与能量转化-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（人教版2019 单选）

细胞的能量供应和利用 第三单元 第5课时　光合作用与能量转化 [课标要求]　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，转化并储存为糖分子中的化学能。2.活动：提取和分离绿叶中的色素。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 提取和分离绿叶中的色素 捕获光能的色素和叶绿体的结构与功能 考点二 考点一 课时作业 巩固训练 光合作用的基本原理 考点三 高考演练 素能提升 课堂落实——10分钟自纠自查 提取和分离绿叶中的色素 考点一 归纳 梳理必备知识 1．绿叶中色素的提取和分离 有机溶剂(如无水乙醇)　 溶解度 2．实验步骤 防止色素被破坏　 研磨充分 3．实验结果及分析 橙黄色　 溶解度 4．绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 拓展 深挖教材细节 某实验小组的同学为了探究菠菜叶中色素的种类与含量，将新鲜菠菜绿叶中的色素进行分离，提取光合色素，开展相关实验，请据图回答以下问题。 (1)本实验中提取色素所用试剂为　　　　　，所选该试剂的依据是_____________________________________________________________________________________。 (2)在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中，所用的分离方法称为 　　　　法，选用此法的原理是　　　　　　　　　　　　　　　，实验结果如图所示，从下到上第三条色素带的名字是　　　　　。 无水乙醇 叶绿体色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此，本实验中提取色素所用试剂为无水乙醇 纸层析 不同色素在层析液中溶解度不同 叶黄素 (3)另一实验小组也进行了此实验，但分离得到的色素带颜色较浅，其原因可能是____________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 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 (4)有同学查阅资料得知，植物体内叶绿素含量的多少与不同的植物种类有关。现欲探究菠菜、芹菜、油菜三种不同蔬菜体内的叶绿素含量的多少，请简要写出实验的主要思路： _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 取等量生长状况良好且相似的菠菜、芹菜、油菜叶进行色素提取，利用纸层析法进行分离，重复多次实验，观察滤纸条上色素带宽窄和颜色深浅，根据实验结果得出结论 突破 强化关键能力 1．为了测定叶片叶绿体中色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如图。下列相关叙述错误的是(　　) A．方法①中的“？”代表的是SiO2，加入该成分以便研磨更充分 B.方法①②中加入CaCO3的作用是保护色素，提高色素的提取量 C．方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放 D．方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分 D 方法①中的“？”代表的是SiO2，加入该成分以便研磨更充分，A正确；方法①②中加入CaCO3的作用是保护色素不被破坏，提高色素的提取量，B正确；方法②中沸水浴可破坏膜上蛋白质结构，进而破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素可能被分解，色素提取量变少，D错误。 2．（2024·辽宁抚州模拟）为探究月季紫红叶片中的色素种类和性质，某实验小组使用不同的试剂作为层析液对该叶片色素提取物进行分离，结果如图，以下分析错误的是(　　) A．甲组的实验结果说明在该组层析 液中各种色素的溶解度差异较大 B．色素易溶于无水乙醇，因此无水 乙醇适用于色素的分离 C．分析甲、乙组实验结果可排除紫红色素属于类胡萝卜素的可能性 D．分析丙组实验结果可推测紫红色素可能是位于液泡中的水溶性色素 B 甲组色素分离效果较好，各种色素区别较明显，说明在该组层析液中各种色素的溶解度差异较大，A正确；色素易溶于无水乙醇，因此无水乙醇适用于色素的提取，B错误；甲组类胡萝卜素（包括胡萝卜素和叶黄素）明显分离开来，紫红色存在于滤液细线的位置，乙组实验结果也表现为紫红色处于滤液细线位置，而此时的类胡萝卜素没有分离开来，两组实验结果说明紫红色素不属于类胡萝卜素，C正确；丙组实验的层析液是水，此时紫红色素分离开来，说明该色素为水溶性色素，因此，可推测紫红色素可能是位于液泡中的水溶性色素，D正确。 易错警示 色素提取与分离的3点提醒 (1)迅速研磨是为了防止乙醇挥发过多，充分研磨是为了充分破坏叶绿体，使色素充分释放。 (2)无水乙醇只能用于提取色素，而不能用于色素的分离。 (3)可以选择溶解性较好的有机溶剂如汽油或丙酮代替提取液或层析液。 捕获光能的色素和叶绿体的结构与功能 考点二 归纳 梳理必备知识 1．捕获光能的色素 (1)叶绿体中色素的种类和颜色 蓝绿　 黄绿　 叶黄素 (2)叶绿体中色素的吸收光谱 叶绿素b　 叶绿素a 由图可以看出： 红光和蓝紫光　 蓝紫光 [教师独具] 提醒： 叶绿素a和叶绿素b在红光区和蓝紫光区吸收光能的差异是叶绿素a在红光区的吸收峰值大于和叶绿素b的吸收峰值，在蓝紫光区的吸收峰值小于叶绿素b的吸收峰值，且吸收峰值均位于红光区和蓝紫光区的外侧。 2．叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构与功能 叶绿体基质　 暗反应　 类囊体　 光合作用 (2)恩格尔曼对叶绿体功能的实验验证 ①第一个实验 实验结论：O2是由叶绿体在光照条件下释放出来的，　　　　是光合作用的场所。 叶绿体 ②第二个实验 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在 　　　　　　　区域。 实验结论 ⅰ.叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 ⅱ.叶绿体主要吸收　　　　　　　。 (3)总结：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在　　　　　　　　　　　　中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 红光和蓝紫光　 红光和蓝紫光 类囊体膜上和叶绿体基质 拓展 深挖教材细节 如图是绿色植物叶肉细胞中光合色素吸收光谱的示意图，思考回答下列问题。 (1)Z表示什么色素？在自然光照下呈现什么颜色？有怎样的功能？ 提示：Z表示叶绿素a，在自然光照下呈现蓝绿色，主要吸收红光和蓝紫光。 (2)蓝细菌细胞中不含图中任意一种光合色素吗？说明理由。 提示：蓝细菌细胞含有图中的Y和Z。蓝细菌细胞能进行光合作用，其细胞中含有叶绿素（图中的Y和Z）和藻蓝素。 (3)一般植物的叶片在春夏季节为绿色，而在秋季呈现黄色。出现这一现象的原因是什么？ 提示：春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对绿光吸收较少，绿光大部分被反射出来，所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，叶片中主要是类胡萝卜素，故而呈现黄色。 突破 强化关键能力 1．（2024·江苏泰州模拟）研究者测定了某植物的普通品种(P0)与变异品种(P1)处于发育期时，果皮中叶绿素和类胡萝卜素的含量（单位：mg·g-1），结果如表所示。下列相关叙述错误的是(　　) 品种 叶绿素a 叶绿素b 总叶绿素 类胡萝卜素 P0 0.117 0.058 0.175 1.019 P1 0.245 0.137 0.382 1.241 A．叶绿素、类胡萝卜素的组成元素不完全相同 B．叶绿素、类胡萝卜素对红光的吸收能力相同 C．据表可知，品种P1的果皮绿色程度更深些 D．据表可知，适宜光照条件下品种P1果皮的光合作用能力较强 答案：B 叶绿素中含有镁元素，类胡萝卜素中不含镁元素，两者的组成元素不完全相同，A正确；叶绿素对红光的吸收能力强，类胡萝卜素几乎不吸收红光，B错误；品种P1总叶绿素含量占比为0.382÷(0.382＋1.241)×100%≈23.5%，品种P0总叶绿素含量占比为0.175÷(0.175＋1.019)×100%≈14.7%，品种P1叶绿素相对含量占比更大，颜色更绿，C正确；品种P1的光合色素含量更多，适宜光照条件下品种P1果皮的光合作用能力较强，D正确。 2．（2024·四川广安模拟）图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(　　) A．图乙所示结构取自图甲中的①或③ B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上 C．图乙所示结构可吸收全部的太阳光 D．叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积 D 图乙所示结构含有光合色素，光合色素只分布在叶绿体的类囊体膜上，位于图甲中的③，A错误；在叶绿体的基质（图甲④）中，也分布有与光合作用有关的酶，B错误；光合色素只吸收太阳光中的可见光，C错误；③是叶绿体的类囊体，叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积，D正确。 归纳拓展 影响叶绿素合成的三大因素 光合作用的基本原理 考点三 归纳 梳理必备知识 1．光合作用的概念及反应式 (1)概念：绿色植物通过叶绿体，利用　　　　，将　　　　　　　转化成储存着能量的有机物，并且释放出　　　　的过程。 (2)反应式：_______________________________ 光能 二氧化碳和水 氧气 2．探索光合作用原理的部分实验 年份 科学家 发现 19世纪末 — 普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928 — 发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937 英国植物 学家希尔 发现希尔反应，即离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应 同位素示踪 水的光解 3.光合作用过程 (1)基本过程 ①填充图中字母代表的物质：a　　　　，b　　　，c　　　　　，d　　　　，e　　　　。 ②水分解为O2和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成　　　　　。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用是作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也　　　　　　　　供暗反应阶段利用。 NADPH　 2C3　 ADP＋Pi　 O2　 (CH2O) NADPH　 储存部分能量 ③光合作用过程中C3和C5的含义：C3是指三碳化合物——　　　　　　，C5是指五碳化合物——　　　　　　　　　　　　。 ④光合作用的产物有一部分是　　　　，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 3­-磷酸甘油酸 淀粉 (2)比较光反应与暗反应 类囊体薄膜　 叶绿体基质　 色素　 NADPH　 (CH2O)＋C5 (3)拓展：环境改变时光合作用各物质含量的变化 ①“过程法”分析各物质变化 如图中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等物质含量变化 ⅰ.以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 ⅱ.以上各物质变化中，C3和C5的含量变化是相反的，NADPH、ATP和C5的含量变化是一致的。 ⅲ.起始值C3高于C5（约为其2倍）。 (4)拓展：连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 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积累量要多。 4．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 _____ __________释放的能量 代表生物 绿色植物 __________ 相同点 都能将__________等无机物合成有机物 光能 无机物氧化 硝化细菌 CO2和H2O 拓展 深挖教材细节 1．（2021·重庆卷，6改编）如图是类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。回答下列问题。 (1)在光能的驱动下产生的电子是怎样通过有序传递完成能量转换的？ 提示：先是由光能转化为电能，再由电能转化为NADPH和ATP中的化学能。 (2)光反应产生的ATP仅用于暗反应吗？ 提示：由图可知，光反应产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢，色素合成等其他消耗能量的反应。 (3)水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过几层膜？判断的依据是什么？ 提示：5层。水光解产生O2的场所是叶绿体类囊体薄膜的内侧，而氧气在线粒体内膜上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜。 2．某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻（真核生物）培养液中通入一定量的14CO2后，在不同时间点取出一定量的小球藻，分析其所含放射性物质种类，结果如表所示。 取样时间点 放射性物质种类 第2 s 大量3­磷酸甘油酸(C3) 第15 s 磷酸化糖类 第50 s 除上述磷酸化糖类外，还有氨基酸等 (1)小球藻合成C3的过程是否需要NADPH的参与？ 提示：小球藻合成C3的过程是二氧化碳的固定，该过程不需要NADPH的参与。 (2)提高温度，10 s内会检测到多种放射性磷酸化糖类吗？说明理由。 提示：不会。本实验在最适温度下进行，若提高温度，则检测到多种放射性磷酸化糖类的时间会大于15 s。 (3)提高CO2浓度，获得放射性氨基酸的间隔时间可能缩短吗？为什么？ 提示：可能。提高CO2浓度，暗反应加快，获得放射性氨基酸的间隔时间可能缩短。 (4)本实验的目的是_______________________________________。 探究暗反应阶段CO2中碳元素的转移途径 突破 强化关键能力 1．如图所示是类囊体薄膜的亚显微结构 及光反应过程。依据所学，不能作出的 判断是(　　) A．光系统由包括多种蛋白质在内的许多 分子组成 B．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ分别完成水的光解和NADPH的形成 C．类囊体薄膜上的色素分子可吸收、传递、转化光能 D．类囊体内H＋浓度高于膜外是形成ATP的能量来源 B 由图可知，光系统由叶绿素、多种蛋 白质等分子组成，A正确；由图可知， 光系统Ⅱ完成水的光解，光系统Ⅰ被 光激发，同时接受光系统Ⅱ传递来的 电子，形成NADPH，B错误；类囊体 薄膜上的光合色素分子可吸收、传递、转化光能，C正确；图中显示类囊体薄膜内部H＋浓度高于类囊体薄膜外，H＋膜内外的浓度差为ATP形成提供化学势能，D正确。 2．磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是(　　) A．a可表示的物质是ATP，它也可以在叶绿体 基质中合成 B．叶绿体基质中的CO2能直接被NADPH还原 C．磷酸丙糖是暗反应产物，在细胞质基质中合成淀粉 D．若图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合速率下降 D 图中a表示的物质是光反应为暗反应提供的 NADPH和ATP，在叶绿体类囊体薄膜上合成， A错误；叶绿体基质中的CO2先与C5形成C3， 再被NADPH还原，B错误；磷酸丙糖合成淀粉 的过程在叶绿体基质中进行，C错误；磷酸转运器活性受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体，造成叶绿体中光合作用产生的磷酸丙糖积累和缺少磷酸，导致光合作用速率降低，D正确。 3．（2024·江苏无锡模拟）光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是(　　) A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小 B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增大 C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小 D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小 B 突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增多、C3含量减少，进而使ATP和NADPH含量增多，所以C5/C3比值增大，ATP/ADP比值增大，A错误，B正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增多、C5含量减少，C3/C5比值增大，C错误；突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和NADPH含量增多，ATP/ADP比值增大，D错误。 高考演练 素能提升 2 3 1 4 1．（2023·全国乙卷，2）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．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 D．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慢 D 叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg，因此氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素，均存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此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不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，D错误。 2 3 1 4 2．（2022·湖北卷，12）某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g-1），结果如表。下列有关叙述正确的是(　　) 2 3 1 4 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1 235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.35 A．两种突变体的出现增加了物种多样性 B．突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C．两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致 D．叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 答案：D 2 3 1 4 两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只能体现遗传多样性，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异，可能是同一个基因突变方向不同导致的，C错误；野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4.19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，突变体叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，此时叶片呈黄色，D正确。 2 3 1 4 3．（2023·湖北卷，8）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 3 1 4 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 3 1 4 4．（2023·海南卷，16）海南是我国火龙果的主要种植区之一，由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 2 3 1 4 回答下列问题。 (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是　　　　　　　　　　　　　　　；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第　　　　条。 2 3 1 4 叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b） 一和二 (1)火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。 2 3 1 4 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是　　　　　　，该光源的最佳补光时间是　　小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是__________________________________________________________。 2 3 1 4 红光＋蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多 (2)根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。 (3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。 答案：(3)将生长状况相同的火龙果植株分为三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果植株进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。 2 3 1 4 (3)本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果植株分为三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果植株进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。 2 3 1 4 课堂落实——10分钟自纠自查 一、易错易混诊断 1．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。 (　　) 2．叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光。(　　) 3．叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。(　　) 4．叶绿体的色素溶液可以通过光合作用放氧。(　　) × × × × 5．希尔的实验说明了植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。(　　) 6．光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行。(　　) 7．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。(　　) 8．光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。(　　) × × √ √ 二、情境长句设问 1881年恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。他发现需氧细菌只向被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在所有受光的部位。请回答下列问题。 (1)恩格尔曼的实验设计非常巧妙，试从实验材料的角度进行分析 ①水绵的　　　　　　　　　　　　，便于观察。 ②可通过观察　　　　　　　　　　　　准确判定光合作用进行的部位。 叶绿体呈螺旋带状分布 需氧细菌的（集中）分布 (1)①用水绵作为实验材料是因为水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察。 ②水绵进行光合作用产生氧气，需氧细菌因需氧而集中在水绵产生氧气部位，故可通过观察需氧细菌的分布判断水绵光合作用的部位。 (2)在研究不同光质与光合作用的关系时，恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在M　　　　　　光区域（填光的类型）。某同学对需氧细菌聚集在M光区域有如下两种解释：①需氧细菌趋氧引起的；②需氧细菌趋M光区域引起的。请你补充实验排除解释②，要求简要写出实验思路和预期结果。 实验思路：____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。 预期结果：__________________________________。 红光和蓝紫 把载有死水绵和需氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光（M光/红光和蓝紫光）照射临时装片，一段时间后观察装片中需氧细菌分布情况 需氧细菌均匀地分布在死水绵周围 (2)叶绿体主要吸收红光与蓝紫光进行光合作用，故需氧细菌会聚集在红光和蓝紫光区域。 该实验要排除需氧细菌趋M光区域的可能性，实验设计中要排除氧气对实验结果的干扰，故设置以下实验： 实验思路：把载有死水绵和需氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光（M光/红光和蓝紫光）照射临时装片，一段时间后观察装片中需氧细菌分布情况。 预测结果：需氧细菌均匀地分布在死水绵周围。 课时作业 巩固训练 88 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 一、选择题 1．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是(　　) A．①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果 B．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的 实验结果 C．③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果 D．①可能是滤液细线触及层析液而得到的实验结果 13 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 ①中叶绿素含量明显低于正常值，可能是由于未加CaCO3，部分叶绿素被破坏，A正确；光合色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，②中没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇不能获得色素，B正确；③中所有色素带都偏窄，可能是由于未加SiO2，研磨不充分，提取色素较少，C正确；若是滤液细线触及层析液而得到的实验结果，①中类胡萝卜素不会高于对照组④，①中类胡萝卜素含量多可能使用的叶片是发黄的叶片或者不是新鲜的叶片，D错误。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 2．通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述正确的是(　　) A．培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源 B．叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上 C．叶绿素f能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应 D．在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用 13 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 蓝细菌是自养生物，不从外界吸收葡萄糖，培养蓝细菌研究光合作用时，不需要提供葡萄糖作为碳源，A错误；蓝细菌是原核生物，没有叶绿体，B错误；某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素f的光合系统会启动，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用，体现了蓝细菌对环境的适应，C正确；在正常光照条件下，蓝细菌光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用，不能吸收红外光，D错误。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 4．植物学家希尔发现：离体的叶绿体中加入“氢接受者”，如二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照条件下依然能释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。为了验证该过程，研究者在密闭条件下进行如表实验。下列实验分析不合理的是(　　) 13 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 注：“—”表示未加入 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 A．实验结束后A组试管叶绿体中有(CH2O)产生 B．使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是避免叶绿体吸水涨破 C．A与C的比较可以说明光照是氢产生的条件 D．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 答案：A 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 据表分析，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)产生，A错误；叶绿体是具膜细胞器，使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是避免叶绿体吸水涨破，B正确；A（有光照）与C（无光照）比较（其他条件均相同）可以说明光照是氢产生的条件，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 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 5．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(　　) A．叶绿体中色素的合成都需要Mg2+和光照 B．H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在叶绿体基质中 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 13 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素，类胡萝卜素的合成不需要Mg2+，A错误；H2O在光下分解为H＋和O2的过程属于光反应，发生在类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定过程发生在叶绿体基质中，C错误；淀粉是光合作用暗反应的产物，是在叶绿体基质中合成的，D正确。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 6．如图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，是吸收、传递、转化光能的光系统，下列叙述错误的是(　　) A．光反应过程将吸收的光能转换为活跃的化学能全部储存在ATP中 B．在ATP合成酶的作用下，H＋顺浓度梯度 转运提供分子势能，促进ADP和Pi合成ATP C．自然界中能进行光合作用的生物，一定 都具备吸收、传递和转化光能的能力 D．有些生物可以进行光合作用但不具备PSⅡ 和PSⅠ系统结构 13 A 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 光反应过程将吸收的光能转换为活跃的化 学能储存在ATP和NADPH中，A错误；由 图可知，在ATP合成酶的作用下，H＋顺 浓度梯度转运提供分子势能，促进ADP和 Pi合成ATP，B正确；自然界中能进行光合 作用的生物，一定具有吸收、传递和转化 光能的能力，否则无法利用光能，C正确； 由图可知，PSⅡ和PSⅠ分布在叶肉细胞的类囊体膜上，自然界中能进行光合作用的生物，不一定具有叶绿体，如蓝细菌，故可进行光合作用的生物不一定具备PSⅡ和PSⅠ系统，D正确。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 7．（2024·河南鹤壁模拟）卡尔文将14CO2通入盛有小球藻的密闭器皿中，给予充足的光照培养，然后追踪14C去向，最终探明CO2中碳转化为有机物的路径。下列有关叙述正确的是(　　) A．研究碳的转移路径可在黑暗条件下进行 B．14CO2在转化为有机物的过程中需要NADPH和ATP的参与 C．小球藻的叶绿体基粒可以完成CO2转化为有机物的过程 D．14CO2中的碳在小球藻内的转移路径是14CO2→乙醇→有机物 13 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，不能在黑暗条件下研究碳的转移路径，A错误；C3的还原需要光反应提供NADPH和ATP，因此，14CO2在转化为有机物的过程中需要NADPH和ATP的参与，B正确；CO2转化为有机物的过程是在叶绿体基质中完成的，C错误；14CO2中的碳在小球藻内的转移路径是14CO2→14C3→有机物，D错误。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 8．（2024·河南郑州模拟）如图是生活在适宜环境中的某植物光合作用部分过程图解，其中A、B、C、D表示四种化合物，a、b表示两个生理过程，下列叙述错误的是(　　) A．突然增加CO2浓度，叶肉细胞内化合物A将会减少 B．突然增强光照，叶肉细胞内化合物B将增加 C．化合物C有较强的还原性 D．化合物D是储存着能量的有机物 13 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 A表示C5，突然增加CO2浓度，CO2的固定加快，消耗的C5增多，但短时间内C3的还原不变，产生C5的速率不变，故叶肉细胞内化合物A将会减少，A正确；B表示C3，突然增强光照，光反应加快，C3的还原过程加快，短时间内C3的来源不变，最终导致C3的含量减少，B错误；C表示NADPH，具有较强的还原性，C正确；D为糖类，是储存着能量的有机物，D正确。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 9．植物光合作用过程(A)和人工合成淀粉过程(B)如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．植物光合作用和人工合成淀粉过程中所需的酶都是在细胞内合成的 B．植物光合作用与人工合成淀粉新途径中，能量转换方式和还原剂作用对象都相同 C．CO2→有机C1→C3中间体的过程需光反应提供NADPH和ATP D．与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累的淀粉的量等于植物积累的淀粉的量 13 A 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 酶是活细胞产生的，题图所示合成淀粉过程中所需的酶来自生物体内，是在细胞内合成的，A正确。光合作用中能量转换过程为光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能，还原剂作用对象为C3；人工合成淀粉新途径中能量转换过程为光能→电能→有机物中稳定的化学能，还原剂作用对象为CO2，B错误。人工合成淀粉新途径中由CO2→有机C1→C3中间体的过程，与绿色植物叶肉细胞内CO2的固定过程类似，不需要光反应提供NADPH和ATP，C错误。在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，光合作用、人工合成淀粉两种途径合成糖类相等，而人工合成淀粉的过程中没有呼吸作用消耗糖类，因此人工合成淀粉过程中积累的淀粉量更多，D错误。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 10．硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，有关叙述正确的是(　　) A．硝化细菌是原核生物，也是自养生物，所以细胞内有类似叶绿体的结构 B．硝化细菌合成有机物过程中的能量来源与光合作用相同 C．该过程需要在具有NH3和O2存在的条件下才可以进行 D．与植物光合作用不同的是该过程是将NH3和O2 直接转化成有机物 13 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 硝化细菌是原核生物，能够进行化能合成作用，所以是自养生物，但细胞内不具有类似叶绿体的结构，A错误；光合作用的能量来源于光能，化能合成过程不需要色素吸收光能，而是利用化学反应释放出的化学能，所以硝化细菌合成有机物过程中的能量来源与光合作用不相同，B错误；硝化细菌是需氧自养型菌，其能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3，可见该过程需要在具有NH3和O2存在条件下才可以进行，C正确；硝化细菌和光合作用一样，也是将CO2、H2O合成糖类，D错误。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 二、非选择题 11．（2024·四川宜宾模拟）为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，将获得的数据进行处理，得到相关的柱状图。请分析回答下列问题。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)叶绿体内部类囊体的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素，还有许多进行光合作用所必需的　　　　。 13 酶 (1)叶绿体是光合作用的主要场所，叶绿体内部类囊体的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素，还有许多光合作用所必需的酶。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)据图可知，随污染程度的加剧，叶绿素含量　　　　，其中叶绿素b含量变化的程度　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）叶绿素a。 13 降低　 大于 (2)据图可知，随污染程度的加剧，叶绿素a、叶绿素b的含量都逐渐下降，而叶绿素a与叶绿素b的比值是增加的，所以叶绿素b含量变化的程度大于叶绿素a。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)叶绿体内有众多的　　　　　和　　　　，极大地扩展了受光面积。 13 类囊体　 基粒 (3)叶绿体内有众多的类囊体和基粒，极大地扩展了受光面积。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 12．（2024·河北沧州一模）如图是绿色植物光合作用的过程示意图，A～G代表物质，反应Ⅰ、Ⅱ为光合作用的两个阶段。已知图中PSBS是一种类囊体膜蛋白，类囊体腔内的H＋浓度改变后，被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放。回答下列问题。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)绿色植物通过光合作用，将叶绿体中色素吸收的光能最终转化为 　　　　　　　（填能量形式）储存在图中的　　　（填字母）中。 13 稳定的化学能　 F (1)光合作用包括光反应和暗反应过程，该过程中光能最终被转化为稳定的化学能储存在F（糖类等有机物）中。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)反应Ⅱ发生的场所是　　　　　　。光照充足时对大棚中的作物使用CO2发生器，短时间内叶肉细胞中C5的含量将　　　　（填“升高”或“下降”）。 13 叶绿体基质　 下降 (2)暗反应在叶绿体基质中进行；二氧化碳是暗反应的原料，光照充足时大棚使用CO2发生器后，CO2的浓度升高，C5的消耗速率增加，合成速率不变，故短时间内C5的含量下降。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)H＋通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成，因此Z蛋白的功能有　　　　　　　　　　　　　　，B为　　　　　。 13 运输(H＋)和催化（ATP合成）　 ADP和Pi (3)H＋通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成，因此Z蛋白能够作为载体蛋白运输H＋，并作为ATP合成酶催化ATP合成，B是ADP和Pi。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)据图分析，光照过强会导致类囊体腔内pH　　　　（填“升高”或“下降”），该刺激激活PSBS后，可避免叶绿体结构被破坏；但光合 作用产生的有机物会减少，原因是________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________。 13 下降 被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递，水的光解被抑制，导致NADPH和ATP合成量下降，C3的还原减少，所以光合作用产生的有机物减少 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)据图分析，光照过强会导致水光解量增加，产生的H＋增加，类囊体腔内pH下降；类囊体腔内的H＋浓度改变会激活PSBS，导致电子在类囊体膜上的传递受到抑制，水的光解被抑制，NADPH和ATP合成量下降，C3的还原减少，因此光合作用产生的有机物会减少。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13．光合作用机理是作物高产的重要理论基础，我国木薯主要种植在广西、广东、海南和云南等地，且多为贫瘠易旱的坡地，块根富含淀粉，是工业淀粉原料之一。叶片光合产物的形成及输出是影响木薯品质的重要因素。如图为木薯叶片光合作用示意图，酶a为暗反应的关键酶，酶b为催化光合产物向淀粉或蔗糖转化的关键酶，A～G代表物质。回答下列问题。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)据图分析，物质A是　　　　，酶a催化的过程是　　　　　　　，酶b催化光合产物转化为淀粉和蔗糖的场所分别是___________________________。 13 水(H2O) CO2的固定 叶绿体基质和细胞质基质 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)在光反应中会发生水的光解、ATP和NADPH的合成，因此推测物质A为水、B为氧气。据图可以看出，酶a催化的反应过程为CO2的固定。据图可知，酶b在叶绿体基质中催化三碳糖转化为淀粉，在细胞质基质中催化三碳糖转化为蔗糖。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)高温胁迫（40 ℃以上）主要影响木薯暗反应中酶a的活性，推测在高温胁迫条件下，图中E的含量在短时间内的变化趋势是　　　　（填“上升”“下降”或“基本不变”），原因是______________________ __________________________________________________________________________________（从来源和去向两个角度阐释）。 13 上升 物质E为C5，高温胁迫下，CO2的固定减弱，C3的还原在短期内仍在正常进行，因此C5的含量在短时间内上升 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)暗反应主要进行CO2的固定和C3的还原，因此图中的F为C3，E为C5，高温胁迫（40 ℃以上）主要影响植物暗反应中酶a的活性，故CO2的固定减弱，C5的消耗减少，C3的还原在短期内仍在正常进行，C5生成速率短时间内不变，因此导致C5的含量在短时间内上升。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)温室效应导致全球气候变化日益加剧，环境胁迫对作物生长、发育和产量形成的不利影响日益显著。研究表明，木薯对高温胁迫和干旱胁迫比较敏感，在干旱、高温（40 ℃以上）的环境下生长会受到抑制，请设计简要实验思路进行验证：_________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 13 将生理状态相近的木薯幼苗平均分为甲、乙、丙、丁四组，分别在正常环境、干旱胁迫、高温胁迫（40 ℃以上）、干旱和高温胁迫下种植，其他条件相同且适宜，观察并记录木薯的生长状况 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)根据实验目的确定变量处理[正常环境、干旱胁迫、高温胁迫（40 ℃以上）]和因变量指标（观察并记录木薯的生长状况），所以实验思路是将生理状态相近的木薯幼苗平均分为甲、乙、丙、丁四组，分别在正常环境、干旱胁迫、高温胁迫（40 ℃以上）、干旱和高温胁迫下种植，其他条件相同且适宜，观察并记录木薯的生长状况。 13 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)种植木薯须进行人工植株调整，平衡营养生长和生殖生长。研究表明，选择疏松的土壤种植木薯有利于其根系生长，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出1点即可）。 13 疏松的土壤通气状况良好，根细胞能够进行有氧呼吸产生较多能量，为矿质元素的吸收提供能量；疏松的土壤通气状况良好，可以避免植物根系进行无氧呼吸产生酒精而烂根 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)选择疏松的土壤种植木薯有利于其根系生长，从两方面考虑，一是土壤通气状况良好，根细胞能够进行有氧呼吸产生较多能量，为矿质元素的吸收提供能量；二是避免植物根系进行无氧呼吸产生酒精而烂根。 13 $$