2026届高三一轮复习生物：光合作用与能量转化课件

第3讲　光合作用与能量转化 第三单元 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,转换并储存为糖分子中的化学能。 2.提取和分离叶绿体色素。 备考指导 1.利用光合作用图解或表解理解光合作用过程中物质和能量的变化以及光反应与暗反应的关系。 2.结合同位素标记法理解光合作用产物中元素的来源问题。 内容索引 01 02 03 第一环节　必备知识落实 第二环节　关键能力形成 第三环节　核心素养提升 第一环节　必备知识落实 知识点一 捕获光能的色素和结构 知识筛查 1.叶绿体中色素的种类和颜色 知识点一 知识点二 知识点三 2.叶绿体中色素的吸收光谱 (1)色素的功能: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。 (2)色素吸收光的范围:可见光的波长是400~760 nm,一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光。 知识点一 知识点二 知识点三 3.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图 知识点一 知识点二 知识点三 (3)功能:进行光合作用的场所。 (4)恩格尔曼的实验:好氧细菌主要分布于叶绿体被光束照射部位的周围。 知识点一 知识点二 知识点三 易错易混影响叶绿素合成的三大因素 (1)光照:光是影响叶绿素合成的主要因素。一般情况下,植物在黑暗环境中不能合成叶绿素,叶片会发黄。 (2)温度:温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,从而影响叶绿素的合成。低温时叶绿素容易被破坏,叶片变黄。 (3)矿质元素:有些矿质元素是叶绿素合成的必需元素,如N、Mg等;有些矿质元素是叶绿素合成的辅助成分,如Fe等。 知识点一 知识点二 知识点三 知识落实 1.植物光合作用的光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 A 知识点一 知识点二 知识点三 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,A项错误。色素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B项正确。光合作用光反应阶段色素对光的吸收会直接影响到暗反应阶段对CO2的利用,所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C项正确。叶绿素可以吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,640~660 nm波长的光为红光,叶片在该波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,D项正确。 知识点一 知识点二 知识点三 2.下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断,下列说法错误的是(　　) A.由图可知,类胡萝卜素主要吸收波长 为400~500 nm的光 B.用波长为450 nm的光比用波长为 600 nm的光更有利于提高光合作用强度 C.由波长为550 nm的光转为波长为670 nm的光后,叶绿体中C3的含量增加 D.土壤中缺乏镁时,植物对波长为420~470 nm的光的利用量显著减少 C 知识点一 知识点二 知识点三 由题图可知,类胡萝卜素主要吸收400~500 nm波长光,A项正确。叶绿体中的色素吸收波长为450 nm的光比吸收波长为600 nm 的光要多,B项正确。由波长为550 nm的光转为波长为670 nm的光后,叶绿体中色素吸收的光增多,光反应产生的ATP和NADPH增多,暗反应中C3的还原量增多,则叶绿体中C3的含量减少,C项错误。叶绿素吸收波长为420~470 nm的光较多,当缺镁时,叶绿素的合成受阻,叶绿素吸收波长为420~470 nm的光减少,D项正确。 知识点一 知识点二 知识点三 3.右图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图。下列有关叙述错误的是(　　) A.①和②均为选择透过性膜 B.③上分布有与光反应有关的色素和酶, 这些色素对绿光吸收最少 C.③上所含色素均含Mg2+,故缺Mg2+时这些色素都无法合成 D.在③上形成的产物NADPH和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量 C ①和②分别为叶绿体的外膜和内膜,生物膜均具有选择透过性,A项正确。③为类囊体,其上分布有与光反应有关的色素和酶,这些色素对绿光吸收最少,所以叶片一般为绿色,B项正确。③类囊体上含4种色素,叶绿素中含Mg2+,胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2+,C项错误。在③类囊体上形成的产物NADPH和ATP进入④叶绿体基质中为暗反应提供物质和能量,D项正确。 知识点一 知识点二 知识点三 知识点二 光合作用的探究历程及过程 知识筛查 1.光合作用的概念和反应式 (1)概念: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。 知识点一 知识点二 知识点三 2.光合作用的探究历程 知识点一 知识点二 知识点三 知识点一 知识点二 知识点三 3.光合作用的过程 (1)光反应阶段 ①场所:叶绿体的类囊体薄膜。 ②条件:光、色素和有关的酶。 ③物质变化 Ⅰ.水的光解:水分解为O2+H+。 Ⅱ.NADPH的合成:H++NADP++2e-→NADPH。 ④能量变化:光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。 知识点一 知识点二 知识点三 (2)暗反应阶段 ①场所:叶绿体基质。 ②条件:有关的酶等。 ③物质变化 Ⅲ.ATP和NADPH的分解。 ④能量变化:ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 知识点一 知识点二 知识点三 巧学助记光合作用过程的“一、二、三、四” 知识点一 知识点二 知识点三 知识落实 1.历经一个半世纪,科学家们通过许多实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。下列关于几个著名实验的叙述,错误的是(　　) A.希尔的实验说明了水的光解产生氧气 B.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的O2量 C.恩格尔曼的实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 D.鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的O2来自H2O而不是CO2 B 知识点一 知识点二 知识点三 2.下图表示光合作用的过程,其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段,a、b表示相关物质。 下列相关叙述正确的是(　　) A.阶段Ⅰ表示暗反应　　　 B.阶段Ⅱ表示光反应 C.物质a表示NADPH D.物质b表示C3 C 阶段Ⅰ、Ⅱ分别表示光反应和暗反应。光反应为暗反应提供ATP和NADPH,所以题图中物质a表示NADPH,物质b表示ATP。 知识点一 知识点二 知识点三 知识点三 绿叶中色素的提取和分离 知识筛查 知识点一 知识点二 知识点三 易错易混1.有关色素提取与分离的4点注意事项 (1)应选取新鲜的绿色叶片,不能选用发黄的叶片。 (2)迅速研磨是为了防止无水乙醇挥发过多;充分研磨是为了充分破坏叶绿体,使色素充分释放。 (3)无水乙醇只能用于色素的提取,而不能用于色素的分离。 (4)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。 知识点一 知识点二 知识点三 2.绿叶中色素提取和分离实验的异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅。 ①未加二氧化硅,研磨不充分。 ②使用放置数天的绿叶,滤液中色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量的无水乙醇,提取液中色素浓度太低(应分次加入少量无水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠:未经干燥处理,滤液细线不能达到细、直、匀的要求。 (3)滤纸条看不到色素带:①忘记画滤液细线;②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。 (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 知识点一 知识点二 知识点三 知识落实 1.下列与“绿叶中色素的提取和分离”实验有关的叙述,正确的是(　　) A.提取绿叶中的色素时只能用无水乙醇溶解色素 B.研磨叶片后立即加入碳酸钙可防止色素被破坏 C.叶绿素b在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素 D.选用不同的绿叶进行色素的提取和分离实验时,滤纸条上的色素带顺序不同 C 知识点一 知识点二 知识点三 提取绿叶中的色素时,可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂,A项错误。绿叶中色素的提取实验中,加入碳酸钙的目的是防止色素被破坏,应该在研磨前加入,B项错误。类胡萝卜素的溶解度大,扩散速度快,位于滤纸条的上面;而叶绿素b的溶解度小,扩散速度慢,位于滤纸条的下面,C项正确。选用不同的绿叶进行色素的提取和分离实验时,滤纸条上的色素带顺序相同,从上到下都是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,D项错误。 知识点一 知识点二 知识点三 2.下图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(　　) A.提取色素时,要加入二氧化硅和碳酸钙进行充分研磨 B.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C.实验结果①可说明叶绿素合成需要光照 D.实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 B 知识点一 知识点二 知识点三 提取色素时加入二氧化硅是为了使研磨充分,加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A项正确。色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同,B项错误。实验结果①色素带不同,可说明叶绿素合成需要光照,C项正确。实验结果②可表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多, D项正确。 知识点一 知识点二 知识点三 3.某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素,然后用层析液进行纸层析,得到的结果如下图所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是(　　) A.研磨时若加入的二氧化硅过少,会导致色素带 颜色变深 B.实验中对研磨液进行过滤时,采用滤纸过滤, 实验效果会更好 C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液, 会缩短4条色素带间的距离 D.由图可知,与在正常光照下相比,该植物在强光照下叶片会发黄 D 知识点一 知识点二 知识点三 研磨时若加入的二氧化硅过少,会导致色素带颜色变浅,A项错误。实验中对研磨液进行过滤时,采用滤纸过滤,会使色素吸附在滤纸上,导致实验失败,B项错误。色素分离过程中如果滤液细线触及层析液,会使色素溶解在层析液中,看不到4条色素带,C项错误。由题图可知,与在正常光照下相比,该植物在强光照下类胡萝卜素的含量偏高,而叶绿素的含量偏低,故叶片会发黄,D项正确。 知识点一 知识点二 知识点三 4.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,也可用于各色素的鉴定。迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据)。下列相关叙述正确的是(　　) A.可用无水乙醇、丙酮、石 油醚等的混合试剂对色素进行 分离 B.色素3的迁移率为0.2,若植 物体缺Mg2+,其含量会减少 C.在层析液中的溶解度最高 的是色素1,在滤纸条上扩散最 快的是色素4 D.可用根尖细胞作为该实验的材料 项目 溶剂移动距离相对值 色素1移 动距离 相对值 色素2移 动距离 相对值 色素3移 动距离 相对值 色素4移 动距离 相对值 实验组1 7.8 — — 1.9 — 实验组2 8.2 — — 1.5 — 实验组3 8.0 — — 1.4 — 平均移 动距离 8.0 7.6 — — 0.8 迁移率 — 0.95 0.53 — 0.10 B 知识点一 知识点二 知识点三 无水乙醇是提取色素时使用的试剂,分离色素应用层析液,A项错误。根据色素3的实验组1、2、3三组数据可求出平均移动距离为1.6,即迁移率为0.2。根据公式得到的迁移率的大小可知,色素1是胡萝卜素,色素2是叶黄素,色素3是叶绿素a,色素4是叶绿素b。Mg2+是合成叶绿素的原料,缺Mg2+时色素3(叶绿素a)的含量会减少,B项正确。溶解度越高,色素随层析液在滤纸条上扩散得越快,迁移率越高,所以溶解度最高和扩散最快的都是色素1(胡萝卜素),C项错误。根尖细胞没有叶绿体,因此不含有进行光合作用的色素,不能用来作为提取和分离叶绿体中色素的实验材料,D项错误。 知识点一 知识点二 知识点三 第二环节　关键能力形成 能力形成点一 解读光合作用的过程 典型例题 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。下列有关分析错误的是(　　) A.图中A为O2,可部分释放到空气中 B.图中B为NADPH,外界CO2含量 增加时,B的含量暂时升高 C.该过程消耗的NADP+和C来自 叶绿体基质 D.该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中 B 能力形成点一 能力形成点二 水的光解产物是O2和H+,若光合作用强度大于细胞呼吸强度,O2会部分释放到空气中,A项正确。题图中B是在NADP+、H+和电子参与下形成的,为NADPH;当外界CO2含量增加时,暗反应中生成的C3增多,则消耗的NADPH增多,导致NADPH的含量暂时降低,B项错误。ATP合成酶利用质子梯度将ADP和Pi合成ATP,所以C为ADP;光反应过程消耗的NADP+和ADP来自叶绿体基质,C项正确。光合作用的光反应将光能转化成化学能储存在NADPH和ATP中,D项正确。 能力形成点一 能力形成点二 整合构建 1.光反应与暗反应的比较 (1)区别 能力形成点一 能力形成点二 能力形成点一 能力形成点二 (2)联系 ①物质联系:光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原,而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。 ②能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 能力形成点一 能力形成点二 2.光合作用过程中的物质变化 (1)光合作用过程中C、O转移途径 (2)光合作用总反应式与C、H、O的去向 能力形成点一 能力形成点二 知识延伸有关光合作用过程的3个“误认为” (1)误认为光反应中产生的ATP只用于暗反应。 光合作用光反应产生的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。 (2)误认为没有暗反应,光反应能独立进行。 光反应为暗反应提供NADPH和ATP,因此没有光反应,暗反应不能进行。在暗反应不能进行时,光反应产生的NADPH和ATP会不断积累,最终光反应也会停止。 (3)误认为光合作用只能在叶绿体中进行。 蓝细菌无叶绿体,但蓝细菌细胞中含有吸收光能的色素和催化光合作用的酶,也可进行光合作用。 能力形成点一 能力形成点二 训练突破 1.下图为光合作用示意图。下列说法错误的是(　　) A.①表示O2,④表示CO2 B.暗反应中,CO2首先与C5结合生成C3, 然后被还原为(CH2O) C.C3的还原过程中,需要光反应提供的 物质只有② D.增加光照强度,C3的含量将减少 C 能力形成点一 能力形成点二 在叶绿体类囊体薄膜上进行的是光反应,在这一阶段产生NADPH、ATP和O2,因此,①表示O2,④表示暗反应阶段与C5反应的CO2,A项正确。CO2首先与C5反应生成C3,然后C3在光反应阶段提供的ATP和NADPH的参与下被还原成(CH2O),B项正确,C项错误。增加光照强度,则光反应阶段产生的ATP和NADPH增多,在暗反应阶段有更多的C3被还原,故增加光照强度,C3的含量将减少,D项正确。 能力形成点一 能力形成点二 2.植物进行光合作用需要多种化合物的参与。下列化合物与其主要生理作用对应正确的是(　　) D H2O参与O2的生成,同时也参与暗反应阶段,A项错误。ATP参与C3的还原,不参与CO2的固定,B项错误。光反应、暗反应都需要相应的酶催化,C项错误。叶绿素捕获、吸收光能,用于光合作用,D项正确。 能力形成点一 能力形成点二 能力形成点二 运用模型法分析C5、C3等物质含量的变化 典型例题 下图表示某植物叶片暗反应中C3和C5化合物相对含量的变化趋势,该植物在阶段Ⅰ处于适宜环境条件下,阶段Ⅱ所改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2含量。下列分析正确的是(　　) A.图中物质甲转变成物质乙需要消耗光反应 提供的ATP B.图中阶段Ⅱ改变的环境条件是降低光照强度 C.阶段Ⅱ甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP 的积累 D.阶段Ⅱ光合速率最大时所需光照强度比阶段Ⅰ低 D 能力形成点一 能力形成点二 因为暗反应中1 mol C5和1 mol CO2生成2 mol C3,所以在适宜条件下,叶肉细胞内C3含量是C5的2倍,因此题图中甲是C5,乙是C3。题图中物质甲与CO2结合形成乙,该过程只需要酶的催化,不需要消耗ATP,A项错误。植物在阶段Ⅰ处于适宜环境条件下,如果阶段Ⅱ改变的环境条件是降低光照强度,那么C3的含量会增加,C5的含量会减少,与题图不相符;而如果改变的条件是降低CO2含量,那么C3的含量会减少,C5的含量会增加,与题图相符,所以本题改变的条件是降低CO2含量,B项错误。CO2含量降低,则C5的消耗量减少,而C3的还原正常进行,所以C5(甲)含量会上升,C项错误。低CO2含量条件下的光饱和点也低,D项正确。 能力形成点一 能力形成点二 整合构建 环境条件改变时,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 下页左上图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原。分析当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,相关物质含量在短时间内的变化。 能力形成点一 能力形成点二 (2)“模型法”表示C3、C5等的含量变化 注起始值C3的含量约为C5的2倍。 能力形成点一 能力形成点二 训练突破 1.下图表示在夏季晴朗的白天,植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变的变化情况。下列关于这一环境因素改变的分析,正确的是(　　) A.突然停止光照 B.突然增加CO2含量 C.降低环境温度 D.增加光照强度 D 能力形成点一 能力形成点二 突然停止光照,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不被影响,故C3的相对含量将增加,C5的相对含量将减少,A项错误。突然增加CO2含量,CO2被C5固定形成的C3的量增加,消耗C5的量增加,C3还原速率不变,植物细胞内C3的相对含量将增加,C5的相对含量将减少,B项错误。降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅度地增加,C项错误。增加光照强度,光反应产生的NADPH和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不被影响,故C3的相对含量将减少,C5的相对含量将增加,D项正确。 能力形成点一 能力形成点二 2.光合作用通过密切关联的两个阶段——光反应和暗反应实现。关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的值减小 B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 B 能力形成点一 能力形成点二 突然中断CO2供应会导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,C5/C3的值增大,A项错误。突然中断CO2供应会使C3含量减少,进而使ATP和NADPH含量增多,所以ATP/ADP的值增大,B项正确。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的值增大,C项错误。突然将绿光改变为红光后光能利用率提高,ATP和NADPH含量增加,ATP/ADP的值增大,D项错误。 能力形成点一 能力形成点二 第三环节　核心素养提升 高考真题剖析 【例题1】 (2023全国乙卷)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 核心素养考查点剖析:本题以叶绿体中的“色素”为载体,综合考查了绿叶中色素的组成元素、作用及提取、分离,较好地考查了“生命观念、科学思维”等学科素养。 答案:D 解析:叶绿素中含有氮元素和镁元素,所以氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素,A项正确。叶绿体中的色素分布在其类囊体薄膜上,B项正确。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,所以其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰,C项正确。叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸条上扩散得越快,D项错误。 【例题2】 (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。回答下列问题。 (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3中的甲可与CO2结合,甲为　　　　　　　　　　。  (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　　　　(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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (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　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是　　　　　　　　　　　　。  (4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。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。  核心素养考查点剖析:本题以“人工光合作用系统”为载体,重点考查了光合作用的过程,较好地考查了“生命观念、科学探究”等学科素养。 答案:(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)由题图可知,模块1为将光能转化为电能的过程,模拟的是色素吸收光能的过程,模块2模拟的是水分子氧化以产生氧分子和氢离子,并合成ATP的过程,因此两个模块模拟的是光反应过程。模块3则模拟的是暗反应过程。 (2)模块3模拟暗反应过程,气泵泵入的是CO2,其中甲表示C5,乙表示C3,若正常运转过程中气泵突然停转,则输入到暗反应系统中的CO2浓度下降,CO2固定减少,则C3的含量会减少,若气泵停转的时间较长,则暗反应过程为光反应提供的ADP、Pi和NADP+不足,会导致模块2中的能量转换效率下降。 (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与植物的总光合作用量相等,由于该系统未模拟细胞呼吸,不会通过呼吸作用消耗糖类,而植物会进行呼吸作用消耗糖类,因此该系统糖类的积累量高于植物。 (4)干旱条件下,植物的光合作用速率降低的主要原因是干旱导致植物的蒸腾作用加强,植物为了防止水分散失会关闭气孔,使叶片气孔开放程度降低,导致CO2吸收量减少。 典题训练 1.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.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 A CO2的固定和还原发生在暗反应过程中,暗反应的场所是叶绿体基质,A项正确。暗反应过程消耗的物质除了CO2,还有NADPH和ATP等物质,B项错误。光反应的场所是类囊体薄膜,光反应产生的ATP可用于暗反应,光反应产生的O2可以用于细胞有氧呼吸,多余的O2释放到空气中,C项错误。该反应体系中含有类囊体,因此该反应体系含有光合作用色素,D项错误。 2.下图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。 下列叙述正确的是(　　) A.研磨时加入碳酸钙会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作 D.该实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b D 由题图可知,菠菜含有四种色素,蓝细菌(原核生物)只含有叶绿素a和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A项错误。层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成,不能采用生理盐水和磷酸盐缓冲液,B项错误。层析时,为了防止层析液挥发,需要用培养皿盖住小烧杯,C项错误。由题图可知,蓝细菌只有两条色素带,不含有叶黄素和叶绿素b,D项正确。 3.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 D CO2的固定发生于暗反应阶段,场所是叶绿体基质,A项错误。CO2的固定过程不直接依赖光,激活Rubisco不需要黑暗条件,B项错误。CO2的固定过程需要酶的参与,不需要消耗ATP,C项错误。由题干信息可知,催化CO2固定形成C3的酶是Rubisco,D项正确。 4.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.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 A 弱光条件下,若植物叶肉细胞的光合作用小于呼吸作用,则没有O2的释放,A项错误。在暗反应阶段,CO2需要先固定形成C3,然后才能被还原,B项正确。在禾谷类作物开花期,植物光合作用合成有机物供应花穗,若剪掉部分花穗,则会导致叶片的光合速率暂时下降,C项正确。合理密植可使农作物充分利用光照和CO2,从而提高光合作用强度,增施有机肥能提高CO2浓度,从而提高农作物的光合作用强度,D项正确。 5.(2023全国甲卷)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料,若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,可以采用的方法是　　　　　　　(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在　　　　　　　　上,其中类胡萝卜素主要吸收 　　　　　　(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。  (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下在该悬浮液中不能产生糖,原因是  　。  (3)叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要写出实验思路和预期结果。 答案 (1)差速离心法　类囊体的薄膜　蓝紫光 (2)黑暗条件下不能进行光反应,不能产生暗反应所需要的NADPH和ATP (3)思路:分离叶绿体,用碘液进行显色反应。 结果:反应结果显蓝色。 解析 (1)分离植物细胞器可用差速离心法。叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上,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。(2)光合作用的光反应和暗反应紧密联系。黑暗条件下,光反应不能进行,不能为暗反应提供C3还原所需的ATP和NADPH,暗反应无法进行,不能产生糖。(3)本实验的目的是验证通过光合作用可以在叶绿体中产生淀粉,需先分离出叶绿体,破坏其双层膜后加入碘液进行显色反应,反应结果显蓝色表明有淀粉存在。 $$