第3单元 第4课时 绿色植物光合作用的过程-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

细胞中能量的转换和利用 第三单元 第4课时　绿色植物光合作用的过程 [课标要求]　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。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 绿色植物光合作用的基本原理 考点 课时作业 巩固训练 高考演练 素能提升 课堂落实——10分钟自纠自查 绿色植物光合作用的基本原理 考点 归纳 梳理必备知识 1．探索光合作用原理的部分实验 时间/发现者 内容 1627～1632年海尔蒙特 光合作用需要水 1779年英格豪斯 光合作用产生O2 1864年萨克斯 光合作用产生淀粉 1937年希尔 在离体叶绿体的悬液中加入草酸铁，在光照下________________ 可以释放出氧气　 水 2.光合作用过程 (1)光合作用过程图解 ①填充图中序号代表的物质：①________，②________，③________，④________，⑤________。 ②水分解为O2和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的中文名称为____________，其作用是NADPH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。 ③光合作用过程中C3和C5的含义是C3是指____________(3­磷酸甘油酸)，C5是指____________[核酮糖­1，5­二磷酸(RuBP)]。 ④拓展：光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。________可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 NADPH　 2C3　 ADP＋Pi　 O2　 (CH2O) 还原型辅酶Ⅱ 储存部分能量 三碳化合物 五碳化合物 蔗糖 (2)比较光反应与暗反应 类囊体膜　 色素　 ATP和NADPH　 叶绿体基质　 NADPH NADPH　 (14CH2O)　 18O2 3．环境改变时光合作用各物质含量的变化 (1)“来源—去路”法 (2)“模型法” ①图1中曲线甲表示________，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 ②图2中曲线甲表示_______________________，曲线乙表示C3。 ③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 ④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 C3　 C5、NADPH、ATP 拓展 深挖教材细节 某实验小组在最适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：(1)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：(2)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：(3)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．(多选)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释放氧气 BD 卡尔文等用小球藻等进行同位素标记实验，最终探明了CO2→C3→(CH2O)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)用于光合作用释放氧气，D正确。 2．叶片光合产物的产生、输出和转化是植物生命活动的重要组成部分，相关过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.磷酸丙糖有3个去向，用于合成蔗糖、淀粉和C5 B．若细胞质基质中Pi浓度很低，给予正常光照和饱和CO2，则淀粉的合成会减少 C．若磷酸丙糖转运器活性受抑制，会导致光合速率下降 D．在小麦灌浆期增施磷肥，有利于小麦的生长和提高产量 B 结合题图可知，磷酸丙糖有3个去向， 用于合成蔗糖、淀粉和C5，A正确；若 细胞质基质中Pi浓度很低，则磷酸丙糖 转运器转运磷酸丙糖的速率降低，给予 正常光照和饱和CO2，则有利于磷酸丙糖 更多脱去磷酸合成淀粉，淀粉的合成会增多，B错误；若磷酸丙糖转运器活性受抑制，会导致磷酸丙糖滞留在叶绿体基质中，导致叶肉细胞中光合产物积累，因而光合速率下降，C正确；在小麦灌浆期增施磷肥，则能促进光合产物的转运过程，进而有利于小麦的光合作用，促进小麦的生长和提高产量，D正确。 3．(多选)活化状态的Rubisco能催化CO2固 定。黑暗条件下，Rubisco与C6结合呈钝化 状态。光照条件下，光激活Rubisco活化酶， 使Rubisco构象发生变化释放C3暴露出活性 位点，然后Rubisco活性位点与CO2结合后再 与类囊体排出的Mg2+结合，形成活化状态 的Rubisco，过程如图所示。相关叙述正确的是(　　) A．Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活 B．光能驱动H＋从类囊体膜外向类囊体内腔移动 C．类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到叶绿体基质 D．CO2和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物 BC 酶具有催化作用，吸收、传递、转化光能的是光合色素，A错误；由图可知，光能驱动H＋从类囊体膜外向类囊体内腔移动，进而维持类囊体中的高H＋浓度，B正确；类囊体内腔中的pH下降，有利于Mg2+释放到叶绿体基质，C正确；Mg2+是Rubisco的活化剂，但不是Rubisco的催化底物，D错误。 高考演练 素能提升 2 3 1 1．(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， PSIⅡ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 C 2 3 1 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，可以增强对光能的捕获，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 2．(2020·江苏卷，27节选)大豆与根瘤菌是互利共生关系，如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题。 (1)在叶绿体中，光合色素分布在______________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。 类囊体膜　 C5 2 3 1 2 3 1 (2)题图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在______________中，PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于______________。 叶绿体基质　 细胞质基质 2 3 1 (3)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。 光能　 糖类 (3)叶绿体中光反应合成ATP的能量来自光能。根瘤中没有叶绿体，不进行光合作用，故其合成ATP的能量主要来源于呼吸作用中糖类的分解。 2 3 1 (4)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是_______________________________________ ___________________________。 非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗 透压的影响相对小) (4)与葡萄糖相比，蔗糖为二糖，对渗透压的影响相对较小，而且为非还原糖，性质较稳定，所以蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物。 2 3 1 3．(2021·江苏卷，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。 2 3 1 (1)叶绿体在____________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是________________________。 (2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳化合物，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了________个CO2分子。 类囊体膜　 叶绿素、类胡萝卜素 C5　 12 2 3 1 (3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。 NADPH ATP 2 3 1 (4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定并计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1，chl为叶绿素)。请完成表格。 2 3 1 实验步骤的目的 简要操作过程 配制不同浓度的 寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中 设置寡霉素为单 一变量的对照组 ①__________________________________ ②________________________ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片 光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧 ③_______________________ ________________ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定 在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 减少叶片差异造成的误差 叶绿素定量测定(或测定叶 绿素含量 课堂落实——10分钟自纠自查 一、易错易混诊断 1．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。( ) 2．光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜。( ) 3．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。( ) × × √ 二、情境长句设问 为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 叶绿体 类型   相对值 　　 实验项目 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 据此分析。 (1)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是__________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。 Fecy 叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fecy为电子受体时的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时，而以DCIP为电子受体时的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时，差别不大　 (1)从表格中可知，叶绿体A双层膜结构完整时，以Fecy或DCIP为电子受体时放氧量相等，而叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fecy为电子受体时，叶绿体B的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量，而以DCIP为电子受体时叶绿体B的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量，所以叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应阻碍作用更明显。 (2)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于___________，从而提高光反应速率。 水的分解 (2)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，这是因为在无双层膜阻碍、类囊体松散但未断裂的条件下，以Fecy或DCIP为电子受体，更容易与H＋结合，消耗H＋速率较快，更有利于水的分解，从而提高光反应速率。 (3)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释__________________________________________________________________________________________________________________________。 类囊体膜结构的完整性可保证其能够运输H＋参加ATP的合成反应，膜结构破裂无法提供ATP合成时所需的H＋导致ATP产生效率降低 (3)图b中水光解产生的H＋可通过类囊体膜结构中的载体蛋白运输至ATP合成的部位，参与ATP合成的反应，当类囊体膜结构受损时，无法完成H＋的运输，ATP的合成因缺少H＋而受阻，ATP产生效率降低。 课时作业 巩固训练 47 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 一、选择题 1．同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律。下列相关叙述正确的是(　　) A．向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，可观测到放射性物质依次经过内质网、高尔基体、线粒体和细胞质膜等结构 B．给植物提供18O标记的H2O和CO2，可观测到光合作用释放的氧气来自H2O或CO2 C．用15NH4Cl的培养液培养含14N大肠杆菌，大肠杆菌繁殖1代后，将DNA提取并解旋后离心，可观测到试管中有两条带 D.用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，短时间保温后搅拌离心，可观测到放射性主要位于沉淀物中 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，放射性物质不会经过线粒体，A错误；鲁宾和卡门给植物提供分别用18O标记的H2O和CO2证明光合作用释放的氧气来自H2O，B错误；用15NH4Cl的培养液培养含14N大肠杆菌，大肠杆菌繁殖1代后，将DNA提取并解旋后离心，得到含15N和14N的两种DNA单链，C正确；用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，短时间保温后搅拌离心，放射性主要位于上清液中，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 2．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) B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 3．(2024·江苏徐州模拟)如图为“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 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 4．如图表示绿色植物光合作用中的光反应，字母A、B、C表示物质。下列有关分析，不正确的是(　　) A．物质B既能供氢，又能供能 B．构成类囊体膜的基本支架为磷脂两分子层 C．图中产生的ATP用于细胞的各项生命活动 D．该图是类囊体膜部分结构，水的光解使类囊体内腔pH下降 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 5．“稻米流脂粟米白，公私仓廪俱丰实。”又到了每年的丰收季，稻米等多种农作物开始收获，如图是水稻叶肉细胞的叶绿体内进行光合作用合成有机物的过程。下列相关叙述正确的是(　　) A．光反应阶段中水被分解为H＋和物质甲， 物质甲通过叶绿体膜的方式为协助扩散 B．物质丙中包括NADPH和ATP， 其中NADPH是还原型辅酶Ⅱ，它与呼吸作用中的还原型辅酶是同一种酶 C．丁和戊是光合作用中暗反应阶段的物质，两种物质的转化被称为卡尔文循环 D．光合作用暗反应阶段没有酶的参与，因此不受环境温度的影响 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 光反应阶段中，水在光作用下被分解为氧和 H＋继续参与反应，氧直接以分子的形式排出， 气体的运输方式一般是简单扩散，A错误； 光合作用中的辅酶为NADPH，呼吸作用中的 辅酶为NADH，二者不是同一种物质，B错误；暗反应阶段是三碳化合物与五碳化合物的相互转化，期间五碳化合物与二氧化碳结合形成两个三碳化合物，部分三碳化合物转化为有机物，部分三碳化合物继续参与循环，这个循环是卡尔文循环，C正确；光合作用的暗反应阶段有多种酶的参与，反应速度受到温度等因素的影响，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 6．(2024·江苏淮安模拟)玉米等C4植物对空气中二氧化碳的浓度要求比较低，这主要与玉米的光合作用方式有关。其光合作用特点如图所示，其过程是在PEP羧化酶的催化下，一个CO2被磷酸烯醇式丙酮酸C3所固定，生成草酰乙酸被NADPH还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和CO2，CO2在Rubisco酶作用下被C5所固定。下列与C4植物有关叙述错误的是(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 A．与Rubisco酶相比，PEP羧化酶与CO2亲和力更强 B．叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程无关 C.在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物生长效果要优于C3植物 D．高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，有信息交流的作用，还有物质运输的作用 答案：B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 分析题意可知，C4植物能浓缩 空气中低浓度的CO2用于光合作 用，由此可知，PEP羧化酶与CO2 亲和力高于Rubisco酶，A正确； 苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细 胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和CO2，CO2参与暗反应，因此叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程有关，B错误；在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物能利用更低浓度的二氧化碳，生长效果要优于C3植物，C正确；高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，进行信息交流的作用，还有物质运输的作用，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 7．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 A 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 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14CO2，14CO2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。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 8．在光合作用的光反应中，叶绿素吸收的光能会被转化成电子进行传递。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)通过细胞色素b6f和质体蓝素(PC)转移到光系统Ⅰ(PSⅠ)，最终生成NADPH。除此之外，PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化，同时释放氧气和质子(H＋)，质子可以推动ATP合成，过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 A．叶绿体类囊体膜上有参与光能转换为化学能的酶 B．破坏PSⅡ会影响光反应中氧气的释放和ATP的合成 C．若降低A侧的pH，则有利于光反应过程中产生ATP D．通过光合电子传递链，光能最终转化到了NADPH和ATP中 答案：C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 光反应中光能转化为NADPH和ATP中 活跃的化学能，由图可知，NADPH和 ATP在类囊体膜上合成，叶绿体类囊体 膜上有参与光能转换为化学能的酶， A正确；氧气的释放在PSⅡ中发生， 说明破坏PSⅡ会直接影响光合作用过程中氧气的释放，水光解产生的H＋由B侧向A侧运输可促进ATP合成，因此破坏PSⅡ也会影响ATP的合成，B正确；降低A侧pH，会使膜外侧的H＋浓度升高，不利于H＋通过协助扩散运输到膜外，不利于ATP的合成，C错误；叶绿素吸收光能后，在PSⅡ发生H2O的光解，释放势能高的e－，通过光合电子传递链，光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 9．(多选)(2024·江苏苏州模拟)如图是某种植物叶绿体中进行光合作用示意图，PSⅠ(光系统Ⅰ)和PSⅡ(光系统Ⅱ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物。下列相关叙述正确的是(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 A．图中的生物膜属于叶绿体 内膜的一部分 B．ATP合成酶顺浓度梯度转运H＋， 促进ADP和Pi合成ATP C．光合作用发现过程中的希尔反应发生在离体的叶绿体中，类似于图中过程① D．图中电子传递的过程，最初提供电子的物质为水，最终接受电子的物质为NADP＋ 答案：BCD 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 由图可知，在该生物膜上发生的是水分解 产生氧气，以及合成ATP和NADPH的过 程，是光合作用的光反应阶段，发生在类 囊体膜上，故图中的生物膜表示的是叶绿 体类囊体膜，A错误；由图可知，ATP合成 酶顺浓度梯度转运H＋，利用H＋势能促进 ADP和Pi合成ATP，B正确；光合作用发现过程中的希尔反应发生在离体的叶绿体中(水的光解)，类似于图中过程①(水的光解，产生氧气)，C正确；图中电子传递的过程，最初提供电子的物质为水(水光解释放电子)，最终接受电子的物质为NADP＋(将电能转化为NADPH中的化学能)，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 10．(多选)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1)。为探寻这种能量形式，在 图1实验基础上进行图2实验，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3。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。下列相关叙述正确的有(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 A.制备类囊体时，提取液中应含有适宜 浓度的蔗糖，以保证类囊体结构完整 B．实验2能充分证明“某种能量形式” 是类囊体膜内外的H＋浓度差形成的势能 C．图3中悬液pH在光处理时升高，是类 囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内造成的 D．若要实现黑暗下人工叶绿体持续生产，需稳定提供的物质有NADH、ATP和CO2 答案：AC 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的 蔗糖，以保持类囊体内外的渗透压，避免类 囊体破裂，以保证其结构完整，A正确；分 析图1和图2可知，图2是先在光照条件下对类 囊体进行培养，在培养过程中类囊体悬液的 pH由4调整为8，然后转移至黑暗条件下培养 并加入ADP和Pi，产生了ATP，因此无法证明 “某种能量形式”是来自于光能还是来自类 囊体膜内外的H＋浓度差形成的势能，B错误； 在图3中，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高，C正确；若要实现黑暗下人工叶绿体持续生产，则需要稳定提供光反应产生的NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 二、非选择题 11．NADP-ME型C4植物通过叶肉 细胞同化CO2，形成苹果酸(C4化合 物)转移到维管束鞘细胞参与光合 作用。其维管束鞘细胞中含有叶绿 体，但是往往类囊体功能出现退化。 图1是光敏色素调节该植物光合作用 的示意图，图中结构A表示细胞之 间的通道，图2是植物光合作用光反应机制示意图。请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)由图1可知，光照信息通过调节蛋白影响Cab基因和rbes基因在细胞核中的________过程。其中Cab基因表达产物参与类囊体的构建进而影响光合作用的________阶段；rbes基因指导合成的蛋白质进入叶绿体基质，与叶绿体DNA指导合成的蛋白质组装成Rubisco全酶，该过程说明叶绿体是__________细胞器。与染色体DNA相比，叶绿体DNA的形态为________。 转录　 光反应　 半自主性　 环状 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会通过调节蛋白影响Cab基因和rbes基因在细胞核中转录过程，其中Cab基因表达产物参与类囊体的构建，而类囊体膜是光合作用光反应的场所，可见Cab基因表达产物参与类囊体的构建进而影响光合作用的光反应阶段。rbes基因指导合成的蛋白质进入叶绿体基质，与叶绿体DNA指导合成的蛋白质组装成Rubisco全酶，叶绿体中的蛋白质合成的过程中，既受自身基因控制又受细胞核中的基因控制，说明叶绿体是半自主性细胞器，与染色体DNA相比，叶绿体DNA的形态为环状。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)苹果酸通过图1中结构A____________进入维管束鞘细胞，Rubisco全酶为固定CO2的酶，维管束鞘细胞中CO2主要来源有____________________________________________。 胞间连丝　 细胞呼吸和苹果酸(C4化合物)的释放 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)图1中结构A表示细胞之间的通道，在高等植物中为胞间连丝，由图1可知，维管束鞘细胞中CO2主要来源有细胞呼吸和苹果酸(C4化合物)的释放。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)如图2所示，大部分植物含有PSⅠ(光系统Ⅰ)和PSⅡ(光系统Ⅱ)。依赖水的光解，Cytb6-f运输H＋过程和________________________________过程，共同构建了____________内外的质子浓度差，ATP合酶利用该浓度差合成ATP。但NADP-ME型C4植物维管束鞘细胞中PSⅡ退化，只有PSⅠ，该细胞不能进行____________和合成NADPH，但可通过循环式电子传递链(图2虚线所示)作用进而合成________提供给暗反应。 光照的驱动促使水分解产生H＋ 类囊体膜　 水的光解　 ATP 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)如图2所示，大部分植物含有PSⅠ(光系统Ⅰ)和PSⅡ(光系统Ⅱ)。依赖水的光解Cytb6-f运输H＋过程和光照的驱动促使水分解产生H＋过程，共同构建了类囊体膜内外的质子浓度差，ATP合酶利用该浓度差合成ATP。但NADP-ME型C4植物维管束鞘细胞中PSⅡ退化，只有PSⅠ，该细胞不能进行水的光解和合成NADPH，但可通过循环式电子传递链(图2虚线所示)作用进而合成ATP提供给暗反应。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 12．如图1是真核细胞中细胞呼吸和光合作用中能量转换的部分路径示意图，请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)甲中NADH作为电子供体，释放电子进入传递链，其本身被氧化为____________________________(填物质)，同时，高能电子沿着长链传送，能量逐级卸载，最终被________(填物质)所接受。 NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)　 O2 (1)分析图1中甲可知，NADH作为电子供体，释放电子进入传递链后其本身被氧化为NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)，同时，高能电子沿着长链传送，能量逐级卸载，最终被O2所接受，两者发生反应生成水。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)乙中光系统Ⅰ、Ⅱ位于____________，是主要由____________和蛋白质组成的复合物，是光能吸收、转移和转换的功能单位。光系统将收集到的光能，传递到反应中心后再将能量传出光系统，促进了NADPH和________等有机分子的合成，进而推动暗反应的进行。 类囊体膜 光合色素　 ATP 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)乙中光系统Ⅰ、Ⅱ皆能吸收光能，说明光系统Ⅰ、Ⅱ中含有光合色素，位于类囊体膜上，为主要由光合色素和蛋白质组成的复合物，是光能吸收、转移和转换的功能单位；光系统将收集到的光能，传递到反应中心后再将能量传出光系统，促进了NADPH和ATP的合成，进而推动暗反应的进行。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)图1中三羧酸循环和卡尔文循环发生的场所分别是____________________________。H＋泵的催化中心是ATP合酶，该酶能以氢和电子传递为基础，驱动ADP的________，使两者偶联发生。 线粒体基质、叶绿体基质　 磷酸化 (3)图1中三羧酸循环和卡尔文循环分别是有氧呼吸第二阶段和光合作用中的暗反应阶段，分别发生在线粒体基质和叶绿体基质中；H＋泵的催化中心是ATP合酶，该酶能以氢和电子传递为基础，驱动ADP的磷酸化，使两者偶联发生。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)卡尔文使用图2装置对光合作用过程中CO2转化为有机化合物的途径进行研究，在黑暗条件下，卡尔文向藻类细胞提供了含有放射性的CO2，将仪器中相关物质彻底混合，然后打开一盏冷光灯，在每5 s的间隔时间里，将一些细胞倒入热酒精中加以固定，请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 ①装有藻类的仪器很薄，其原因是______________________________。 ②采用透明有机玻璃，并且使用冷光源是为了防止____________________________________________________。 ③将细胞倒入热酒精中加以固定的目的是_________________________ ___________________________________________________。 ④卡尔文将固定后的藻细胞制成匀浆，并进行双向纸层析产生色谱图(图3中斑点是含有放射性的化合物)。CO2转化为有机物的途径中首先形成的化合物是3-磷酸甘油酸，该化合物对应色谱图上字母________标示的斑点上。 让尽可能多的藻类细胞暴露于光下 光源加热藻类细胞(水温改变对实验的影响)　 杀死细胞(使酶失活)，停止 反应；以便识别放射性化合物和追踪放射性路径 X 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)①装有藻类的仪器很薄，可以让尽可能多的藻类细胞暴露于光下进行光合作用。②实验过程需要排除无关变量对实验的影响，因此使用冷光源是为了防止光源加热藻类细胞(水温改变对实验的影响)。③该实验是对光合作用过程中CO2转化为有机化合物的途径进行研究，因此需要检测光合作用不同时间形成的放射性化合物，将细胞倒入热酒精中加以固定可以杀死细胞(使酶失活)，停止光合反应；以便识别放射性化合物和追踪放射性路径。④由图3可知，最先出现的斑点为X，斑点是含有放射性的化合物，CO2转化为有机物的途径中首先形成的化合物是3-磷酸甘油酸，故该化合物对应色谱图上字母X。 $$