必修1 第3单元 第3讲 第一课时 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理（课件）-【新高考方案】2025版高考生物一轮总复习（江苏专版）

光合作用与能量转化 第3讲 学习目标 1.了解植物捕获光能的色素的种类和作用，掌握绿叶中色素提取和分离的原理和方法；　 2.阐明光合作用的过程，并从物质与能量观视角理解光合作用的原理；　 3.掌握探究环境因素对光合作用强度的影响实验的基本方法；　 4.分析影响光合作用的因素，关注光合作用原理在生产上的应用。 建构知识体系 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 第一课时 目录 主题研习（一） 主题研习（二） 捕获光能的色素和结构 光合作用的原理和应用 课时跟踪检测 主题研习(一)　捕获光能的色素和结构 (一)绿叶中色素的提取和分离实验 1.实验原理 提取 _________ (如无水乙醇)能溶解色素 分离 不同的色素在层析液中_______不同，在滤纸上扩散的速度不同 有机溶剂 溶解度 2.实验步骤 3.实验结果及分析 4.实验异常现象分析   异常现象 原因分析 色素提取 收集的滤液颜色过浅 ①未加_________，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，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)； ④未加_______或加入过少，色素分子被破坏 二氧化硅 碳酸钙 续表 色素分离 滤纸条色素带重叠 ①滤纸条没经干燥处理； ②滤液细线没有达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致 滤纸条看不见色素带 ①忘记画滤液细线； ②滤液细线接触层析液且时间较长，色素全部溶解到层析液中 (二)分析叶绿体色素的吸收光谱图 由图可以看出： (三)理解叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体的结构模式图 2.叶绿体的功能 [微点判断] (1)在菠菜的叶肉细胞内，含量最多的光合色素是叶绿素a。 ( ) (2)叶绿体中的色素分布在类囊体膜和叶绿体内膜上。 ( ) (3)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。 ( ) (4)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。 ( ) √ × × × (5)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光。 ( ) (6)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。 ( ) (7)叶绿体中的色素主要吸收红外光和蓝紫光。 ( ) (8)叶绿体内众多的基粒和类囊体，极大的扩展了受光面积。( ) × × × √ 题点(一)　绿叶中色素的提取和分离 1.(2023·江苏高考)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　 ) A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 √ C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 解析：用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误； 画滤液细线时要等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确； 该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误； 花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故用红色苋菜叶进行实验不能得到5条色素带，D错误。 2. (2024·广州二模)以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验，某小组得到如图所示结果。下列关于该结果的分析，正确的是(　 ) A.是正确操作后得到的理想结果 B.可能研磨时未加入CaCO3导致 C.可能研磨时未加入SiO2导致 D.可能提取时加入过量的无水乙醇 √ 解析：图中滤纸条上距离点样处由近到远的条带分别代表叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，新鲜菠菜叶中叶绿素含量高于类胡萝卜素，图中显示类胡萝卜素含量高于叶绿素，不是正确操作后得到的理想结果，可能是研磨时未加入CaCO3导致叶绿素被分解，A错误，B正确； 研磨时未加入SiO2导致研磨不充分，各种色素含量均下降，但叶绿素含量应高于类胡萝卜素，C错误； 提取时加入过量的无水乙醇使各种色素浓度下降，但叶绿素浓度应高于类胡萝卜素，D错误。 题点(二)　光合色素与叶绿体的功能 3.(2024·泰州期末)叶绿体内的类囊体薄膜上色素可以分为两类：一类是绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，主要是完成吸收和传递光能的作用；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。下列相关叙述错误的是(　 ) A.通常用无水乙醇提取叶绿体内的色素 B.叶黄素和胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 C.处于特殊状态的叶绿素a实现了光能的转变 D.植物生长过程中缺P会导致光合速率下降 √ 解析：叶绿体中的色素能溶于有机溶剂，但不溶于水，因此实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A正确； 叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误； 少数处于特殊状态的叶绿素a能捕获光能，将光能转换为电能，实现了光能的转变，C正确； 植物生长过程中缺P会影响ATP和NADPH的合成，光合速率下降，所以在生产中应适时追施磷肥，D正确。 4.叶绿体结构模式图如图甲所示，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述正确的是(　 ) A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠内膜向内腔折叠成嵴 B.图乙来自甲中的③，上面只有色素分子而没有酶分子 C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能 D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 √ 解析：图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体中，类囊体堆叠形成基粒，增大了膜面积，A错误； 图乙中含有光合色素，来自图甲中的③(基粒)，上面除了色素分子外，也有与光合作用有关的酶，B错误； 图甲中，④为叶绿体基质，光合作用过程中CO2的固定在叶绿体基质中完成，该过程不需要消耗ATP中的能量，C错误； 恩格尔曼利用需氧细菌和水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，D正确。 主题研习(二)　光合作用的原理和应用 (一)探索光合作用的部分经典实验 (二)光合作用的过程 1.光合作用的概念及反应式 概念 光合作用是指绿色植物通过_________，利用光能， 将_____________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程 反应式 ___________________________________________________________________________ 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 2.光合作用的基本过程 图中序号代表的物质：①________，②____，③_________， ④____，⑤________。 NADPH 2C3 ADP＋Pi O2 (CH2O) 3.比较光反应与暗反应 (1)二者的区别 项目 光反应 暗反应 场所 ____________ ___________ 条件 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP＋等 酶、CO2、ATP、________、C5等 类囊体薄膜 叶绿体基质 NADPH 续表 物质 变化 续表 能量 变化 光能→_______________中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→_____________________ ATP和NADPH 有机物中稳定的化学能 (2)二者的联系 图示 分析 光反应为暗反应提供______________；暗反应为光反应提供__________________ 没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也会受到抑制 NADPH、ATP NADP＋、ADP和Pi 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 (一)光反应和暗反应中物质和能量的转化 高等植物和藻类植物含有两个不同的光系统，分别为光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。PSⅠ和PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合体，它们是以串联方式起作用的。如图表示某种植物光反应过程。回答下列问题： |情|境|探|究| (1)高等植物光反应发生的场所是______________，在光反应过程中，PSⅡ利用光能将水分解成________________，最终传递给NADP＋的电子来源于________。 (2)图中复合体CF0—CF1的功能是______________(答出两点)。 (3)研究发现，类囊体膜两侧的pH梯度是ATP合成的驱动力，请设计实验证明(写出实验思路即可，具体pH梯度建立不做要求)________________________________________。 答案：(1)类囊体薄膜　氧、H＋、电子(e－)　H2O (2)转运H＋、催化ATP合成　(3)在黑暗的条件下，在低pH缓冲液(pH＝4)中保育叶绿体一段时间，使类囊体腔pH降低，加入ADP和Pi，并将叶绿体培养液的pH(pH＝8)升高，检测有无ATP生成 |认|知|生|成| 1.光系统及电子传递链 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧、H＋和自由电子(e－)， 电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导NADPH的产生。 (2)类囊体膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立：①电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧。②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)。③在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH。 (3)类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。 2.光合作用中元素的去向分析 (二)环境改变时短时间内光合作用各物质含量变化分析 1.“过程法”分析各物质含量变化 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，相关物质含量在短时间内的变化如下： 2.“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化 注：C3的起始值高于C5，约是其2倍。 [典例]　[多选]如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5相对浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析错误的是(　 ) √ A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 √ √ [解析]　根据相对浓度初始值可知，物质甲是C5，物质乙是C3，CO2的固定不需要消耗光反应提供的ATP，A错误； Ⅱ阶段改变的条件是降低了CO2浓度，导致C3含量下降，C5含量增多，条件改变影响暗反应的进行，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，B、C错误，D正确。 题点(一)　光合作用探究历程的相关分析 1.(2024·苏州模拟)希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应式：H2O＋氧化态电子受体―→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下面关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是(　 ) A.光合作用释放的O2来自水而不是CO2 B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上 C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程 D.光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH √ 解析：由希尔反应式可知，光合作用过程中产生的O2来自参加反应的水，A正确； 由题干信息不能得出NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上，B错误； 希尔反应和有机物的合成过程可以分别进行，在光下积累NADPH和ATP，在暗处可以进行有机物的合成，因此属于两个过程，C正确； 希尔反应只有在光下才能进行，在暗处不能进行，但在光下积累的NADPH和ATP，在暗处进行有机物的合成过程中被消耗，D正确。 题点(二)　光合作用的过程分析 2.(2023·湖北高考)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 √ 解析：据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获，避免强光造成损伤；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获，有利于弱光条件下吸收足够的光能。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体膜上LHCⅡ不能与PSⅡ分离，PSⅡ与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确。 Mg是构成叶绿素的元素，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。 弱光下PSⅡ与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误。 类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 3.(2024·南京六校期初)下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是(　 ) A.Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少 B.暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP C.叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的 D.农业生产上可通过增加CO2来提高作物中蔗糖的含量 √ 解析：据图示信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此若Pi输入叶绿体减少，则磷酸丙糖从叶绿体中的输出过程受阻，即输出减少，A正确； 光反应产生的ATP能用于暗反应中C3的还原过程，由图示可知，该过程能合成磷酸丙糖，B正确； 由图示可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式运出细胞，C正确； 根据题意可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉、氨基酸含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。 题点(三)　光合作用中物质含量的变化分析 4.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，下列相关说法正确的是(　 ) 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的值增加 C.突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D.突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 √ 解析：突然中断CO2供应，使暗反应中CO2固定停止，而C3还原仍在进行，因此导致C3减少、C5增多，会暂时引起叶绿体基质中C5与C3比值增大，A错误； 突然中断CO2供应使C3减少，因此C3还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP与ADP比值增大，B正确； 由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，突然将红光改变为绿光，会导致光反应产生的ATP和NADPH减少，这将使暗反应中C3的还原减弱，导致C5减少、C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C3与C5比值增大，C错误； 突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和NADPH增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP与ADP比值增大，D错误。 5.科学家以生长状态相同的某种植物在适宜且稳定的条件下开展下列实验。请回答下列问题： 组别 A B 处理 光照时间为135秒 先光照后黑暗，光暗交替，每次光照和黑暗时间各为3.75毫秒，总时间为135秒 光合产物相对含量 100% 94% (1)上述实验表明，光合作用中包含需要光的阶段和__________的阶段，为验证这一观点，可以对进行光合作用的植物短暂闭光，并提供__________，经放射性检测后发现植物在短暂黑暗中会利用该物质。 (2)分析表格可知，B组在单位光照时间内生产有机物的量较A组________，依据是___________________________________。 (3)科学家在给叶绿体照光时发现，当向体系中提供NADP＋时，体系中就会有NADPH产生，说明叶绿体在光下会产生__________。 解析：(1)A组只进行光照，B组光暗交替，两组处理时间相同，B组光合产物相对含量大于A组的50%，说明光合作用中包含需要光的阶段和不需要光的阶段，为验证这一观点，可以对进行光合作用的植物短暂闭光，并提供14CO2，经放射性检测后发现植物在短暂黑暗中会利用该物质。 (2)分析表格可知，B组只用了A组一半的光照时间，其光合产物相对含量却是A组的94%，所以B组在单位光照时间内生产有机物的量较A组多。 (3)科学家在给叶绿体照光时发现，当向体系中提供NADP＋时，体系中就会有NADPH产生，说明叶绿体在光下会产生H＋和 e－。 答案：(1)不需要光　14CO2　(2)多　B组总光照时间为A组的一半，其光合产物相对含量却是A组的94%　(3)H＋和 e－ [反思·收获] 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。 (3)应用：人工补光时，可适当采用“光暗交替”策略，这样，在提高光合产量的情况下，可大量节省能源成本。　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1.(苏教版必修1 P91、92光合作用流程图拓展分析)光合作用是自然界最基本的能量代谢和物质代谢途径。科学家经过漫长的探索过程，探明了光合作用的过程，如下图所示。据图回答下列问题： (1)图中O2的跨膜运输方式是__________，O2从产生部位到达叶绿体外，至少通过了______层磷脂分子。 (2)光反应过程中发生的能量转变是________________，暗反应的__________过程不消耗光反应提供的物质。 (3)科学家希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放氧气(希尔反应)。希尔反应说明水的光解和糖的合成______(填“是”或“不是”)同一个化学反应。希尔向悬浮液中加入的铁盐，相当于反应体系中的物质是________(填“NADP＋”或“NADPH”)。结合你对光合作用过程的理解，你认为希尔加入铁盐的理由是_______________________。 (4)科学家卡尔文利用14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用。为了搞清14CO2参加的化学反应历程，卡尔文必须定期对小球藻进行的处理是__________________________________________。 解析：(1)O2的跨膜运输方式为简单扩散，从类囊体膜的内侧产生，扩散到叶绿体外，至少通过3层膜，即6层磷脂分子。 (2)类囊体膜上进行光合作用的光反应，涉及电子传递和光合磷酸化，在此过程中，发生了光能→电能→ATP和NADPH中的化学能的能量转变过程。根据卡尔文循环的示意图可知，暗反应中CO2的固定不需要光反应提供的ATP和NADPH。 (3)希尔反应中，离体叶绿体的悬浮液中有H2O，没有CO2，在给予光照等条件下，有氧气释放，说明光反应和糖的合成不是同一个反应。希尔反应中的铁盐是氧化剂，说明希尔反应中存在氧化还原反应，NADP＋是氧化型辅酶Ⅱ，NADPH是还原型辅酶Ⅱ，因此希尔向悬浮液中加入的铁盐相当于NADP＋。希尔反应体系中由于没有CO2，暗反应不能进行，因此不能向光反应体系持续提供NADP＋，加入铁盐相当于能持续提供NADP＋。 (4)卡尔文利用放射性同位素标记法，搞清了卡尔文循环的全过程。由于卡尔文循环中的化学反应较多，因此要搞清全程，必须随时间的推移，定期杀死小球藻，终止化学反应，测定放射性14C在小球藻叶绿体内的相关化合物中出现的先后顺序。 答案：(1)简单扩散　 6　(2)光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能　CO2的固定　(3)不是　NADP＋　由于不能进行暗反应，加入铁盐相当于能持续供应NADP＋　(4)杀死小球藻，测定小球藻叶绿体内相关物质中放射性出现的顺序 (二)科学思维“融会通” 2.(人教版必修1 P97“问题探讨”原理应用)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠LED 灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源，请说明选择这些光源的原因：_________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________。 红色光源、蓝色光源发出的 分别是红光、蓝光，光合色素对红光、蓝光吸收量多；白光是复合光， 含有不同波长的光。选择上述光源有利于植物进行光合作用 3.(人教版必修1 P103“图5-14”拓展分析)光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________；CO2不足使暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是________________________ ____________________________________________________________ ___________________。  暗反应中C3的还原 需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中 仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间；但是过一段 时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行 光反应需要暗反应提供的 ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的 情况下无法正常进行 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1.研究人员从菠菜中分离出叶绿体的类囊体，并将其和CETCH循环(一种人工固定CO2的方法体系)一起包裹在类似膜泡的小液滴中，成功研制出了半天然半合成的人造叶绿体，其技术途径如图所示。下列说法错误的是(　 ) A.光照越强，CETCH循环的速率就越快 B.可使用差速离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体 C.人造叶绿体的研制体现了结构与功能相适应的原理 D.若上述技术得到广泛应用，则在一定程度上有助于抵消碳排放的影响 √ 解析：由题图可知，CETCH循环需要消耗来自光反应的NADPH和ATP，因此在一定光照强度范围内，光照越强，CETCH循环的速率越快；若光照强度超过了光饱和点，CETCH循环的速率可能不再随光照的增强而加快，A错误。 分离细胞器的方法是差速离心法，故可使用差速离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体，B正确。 根据叶绿体结构特点，人造叶绿体可进行光合作用，体现了结构与功能相适应的原理，C正确。 CETCH循环能将CO2转化为有机物，在一定程度上可抵消碳排放的影响，D正确。 2.(2024·重庆模拟)当植物吸收了超出其自身所需的光能时，会出现光抑制现象，导致光合结构受到破坏，进而影响光合作用。PsbS蛋白是一种在光系统Ⅱ(PSⅡ)中与叶绿素结合的蛋白质，也是PSⅡ的一种结构成分，在高等植物光保护方面有着重要的作用。科研人员将棉 花光系统Ⅱ的PsbS基因导入烟草细胞内，培育了转基因PsbS烟草植株，并在强光照处理下测定了野生型烟草植株(WT)与转基因PsbS烟草植株(T)的净光合速率(如图)。下列有关叙述错误的是(　 ) A.电子(e－)的最终受体物质是NADP＋ B.类囊体膜内外的H＋浓度差只是通过H＋转运形成的 C.在强光照条件下转基因PsbS烟草植株(T)的净光合速率高于野生型烟草植株 D.棉花PsbS基因可能参与调控烟草植株的光合作用 √ 解析： NADP＋和电子(e－)、H＋生成了NADPH，故电子(e－)的最终受体物质是NADP＋，A正确； 除H＋转运外，类囊体膜内外的H＋浓度差还与水的光解有关，B错误； 在强光照处理下，转基因PsbS烟草植株(T)的净光合速率高于野生型烟草植株(WT)，因此棉花PsbS基因可能参与调控烟草植株的光合作用，C、D正确。 3.(2023·江苏高考)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 解析：(1)图中①表示细胞质基质，②表示线粒体，③表示液泡，④表示叶绿体。叶绿体是光合作用的场所，光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④(叶绿体)。NADPH可用于CO2固定产物(C3)的还原，该过程发生在叶绿体基质中。据图可知，液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、钾离子和Mal等，其中钾离子和Mal主要影响细胞液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水能力，从而影响气孔的开闭。 (2)由题图可知，ATP可借助NTT进入叶绿体，推测保卫细胞的叶绿体可能不能产生ATP。气孔运动需要的ATP来自细胞呼吸，细胞呼吸过程中产生ATP的场所为①(细胞质基质)和②(线粒体)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸进入线粒体，参与有氧呼吸第二阶段，经过TCA循环产生的NADH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，形成跨膜的氢离子浓度梯度，并提供电化学势能驱动细胞吸收K＋等离子，进而提高细胞液浓度，促进保卫细胞吸水，从而使气孔张开。 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成OAA，并进一步转化成Mal，Mal进入液泡中，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。 (5)结合题图可知，黑暗结束时突变体ntt1的淀粉粒面积远小于WT，又知突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，据此推测保卫细胞淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A正确；由题中信息知，保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，且光照可诱导气孔张开，结合图2可以看出，与黑暗结束时相比，光照时长为2 h时，WT的淀粉粒面积明显下降，说明光照条件会促进WT保卫细胞的淀 粉粒水解，即光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；与黑暗条件下相比，光照条件下突变体ntt1的淀粉粒面积几乎无变化，说明光照条件下该突变体几乎不能进行光合作用，C正确；由题图可知，光照时长为8 h时，WT的淀粉粒面积大于黑暗结束时和光照时长为2 h时，说明长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉，D正确。 答案：(1)④　④　K＋和Mal　(2)①②　丙酮酸　NADH(或[H])　(3)H＋电化学势能　(4)吸水　(5)ABCD 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 一、选择题 1.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 解析：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，无关变量控制适宜且一致即可，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ A.色素1在层析液中的溶解度最大 B.色素1、2、3、4难溶于蒸馏水 C.色素5可能存在于植物的液泡中 D.缺Mg会影响色素1和2的含量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：根据层析的结果，色素1距离起点(色素点样)最远，说明其在层析液中的溶解度最大，A正确； 根据在蒸馏水中的层析结果说明色素1、2、3、4难溶于蒸馏水，因此在滤纸上不进行扩散，B正确； 根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的水溶性色素，C正确； 镁参与构成叶绿素，故缺Mg会影响色素3(叶绿素a)和4(叶绿素b)的含量，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3.某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体，将其叶片进行了红光照射，光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是(　 ) A.光吸收差异显著，色素带缺第2条 B.光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C.光吸收差异显著，色素带缺第1条 D.光吸收差异不显著，色素带缺第1条 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：叶绿体色素有四种，经纸层析法得到的色素带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，而叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以将叶黄素缺失突变体叶片进行红光照射，测定光吸收差异不显著，而色素带缺叶黄素这个条带，位于第2条。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4.(2024·南通统考)中国科学家在人工合成淀粉上获得重大突破，下图表示人工合成淀粉的过程。相关叙述错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.人工合成淀粉过程中应加入各种相应的酶，反应才能高效完成 B.人工合成淀粉可以先利用太阳能发电，然后利用电能制氢，再用于合成反应 C.叶肉细胞内类似CO2→有机C1→C3中间体的过程需要光反应提供NADPH和ATP D.与植物光合作用固定CO2量相等的情况下，人工合成淀粉量大于植物积累淀粉量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：光合作用的卡尔文循环需要在多种酶的催化作用下才能高效完成，图中人工固定CO2合成淀粉的反应过程与卡尔文循环相似，因此人工合成淀粉过程中应加入各种相应的酶，A正确； 据图分析，人工合成淀粉可先利用太阳能发电，然后利用电能将水分解成O2和H2，用于合成淀粉的过程，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 人工合成淀粉新途径中由CO2→有机C1→C3中间体的过程，绿色植物叶肉细胞内类似于该过程的是CO2的固定，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，而人工光合作用系统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正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.某研究小组用小球藻(一种单细胞绿藻)进行实验，在适宜温度和光照强度下向小球藻培养液中通入足量14CO2，在不同的时间间隔取出一定量的小球藻杀死，分析放射性物质种类及含量，结果如下表。下列有关实验分析不合理的是(　 ) 取样时间 2 s 15 s 50 s 放射性 物质种类 大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物) 12种磷酸 化糖类 除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.本实验可用于研究暗反应阶段CO2中碳的转移途径 B.降低温度，获得12种磷酸化糖类的取样间隔时间可能会延长 C.提高14CO2的浓度，获得放射性氨基酸的间隔时间将会明显缩短 D.实验结果可初步判断光合作用产生的有机物还包括氨基酸等 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：本实验采用同位素标记法研究暗反应阶段CO2中的碳的转移途径，A正确； 降低温度，光合酶的活性降低，获得12种磷酸化糖类的取样间隔时间可能会延长，B正确； 培养液中14CO2的量是足够的，提高14CO2的浓度，获得放射性氨基酸的间隔时间不会有明显变化，C错误； 实验结果可初步判断光合作用产生的有机物还包括氨基酸等，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.(2024·盐城中学月考)人工光合系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，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。下列叙述错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2 B.模块3中的甲为五碳化合物，乙为三碳化合物 C.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相等 D.若气泵停转较长时间，模块2中的能量转换效率也会发生改变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：由图可知，模块1吸收光能，模块2进行水的电解，故该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2，A正确； 模块3中的反应过程与暗反应过程相同，故模块3中的甲是C5，乙是C3，B正确； 在与植物的光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量应大于植物，因为植物进行呼吸作用消耗糖类，C错误； 若气泵停转较长时间，则不能进行CO2的固定，暗反应进行受阻，进而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7.(2024·厦门期末)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(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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.自然界中能发生光合作用的生物，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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：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； 自然界中能发生光合作用的生物，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； PSⅡ和PSⅠ分布在类囊体膜上，自然界中能发生光合作用的生物，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8.[多选]科研人员以某种植物为实验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。下列相关叙述正确的是(　 ) 提取方法 叶绿素a/(mg·g－1) 叶绿素b/(mg·g－1) 总叶绿素 /(mg·g－1) 方法1 (液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2 (研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3 (浸提法) 0.16 0.13 0.29 注：液氮法是将样品置于极低温的液氮中，使得色素分子得以冻结变脆，从而方便提取；浸提法是利用相似相溶原理，用有机溶剂萃取色素。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C.方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D.三种方法都可用无水乙醇溶解色素 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：方法1提取率高，说明叶绿素释放彻底，损失少，与细胞破碎充分，操作时间短有关，A正确； 方法2提取率低，与研磨不彻底和用尼龙布过滤时会损失一定量的色素有关，B正确； 方法3中延长提取时间可以充分提取色素，而光照强度不影响色素的提取，C错误； 三种方法都可用无水乙醇溶解色素，进而提取色素，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.[多选](2024·南通调研)活化状态的Rubisco能催化CO2固定。黑暗条件下，Rubisco与C5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C5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(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.Rubisco活化酶吸收、传递、转化光能后被激活 B.光能驱动H＋从类囊体薄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＋释放到基质 D.CO2和Mg2＋既是Rubisco的活化剂，也是Rubisco的催化底物 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：光合色素具有吸收、传递、转化光能的功能，Rubisco活化酶不能转化光能，A错误； 据图可知，照光条件下，H＋从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动，类囊体内腔中H＋含量增加有利于Mg2＋释放到基质，B、C正确； CO2和Mg2＋与非活化态的Rubisco结合可形成活化态的Rubisco，二者均为Rubisco的活化剂，Rubisco可催化CO2的固定，但不能催化Mg2＋的反应，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10.[多选](2024·南通海安中学模拟)下图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图，光下TPT活性受到限制。相关叙述正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.TPT分布在叶绿体外膜中，具有专一性和饱和性 B.白天光合速率快，叶绿体中3-磷酸甘油酸与Pi的比值低 C.细胞质基质中的Pi浓度降低时，磷酸丙糖运出叶绿体受抑制 D.白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：叶绿体具有双层膜结构，据图可知，TPT位于叶绿体内膜上，A错误； 白天，光合作用形成较多3-磷酸甘油酸，促进ADPG焦磷酸化酶催化反应，但光下TPT活性受到限制，Pi不能由细胞质基质进入叶绿体，导致3-磷酸甘油酸与Pi的比值高，同时磷酸丙糖运出叶绿体减少，最终转化成的淀粉增加，B错误，C、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 二、非选择题 11.(2024·潍坊模拟)淀粉是粮食主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径如图1所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的____________(用“C1模块”“C3模块”“C6模块”或“Cn模块”及箭头表示)。图1中Cn是由C6组成的淀粉，以C6为单位组成的生物大分子还有________________________(答出两种)。 (2)图2所示过程为18O的转移路径和实验结果，据此推测用18O标记二氧化碳的实验目的是_____________。光合作用过程既能分解水也能产生水，结合图2分析光合作用___(填“光反应”或“暗反应”)过程产生水，判断的依据是__________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)从能量的角度看，光合作用的本质是将太阳能转化为______________________________________________________。 人工合成淀粉的成功能否表明是对光合作用的完全替代，请从能量的角度阐述你的理由：_________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：(1)NADPH和ATP参与光合作用暗反应过程中C3的还原，相当于图1中的C3模块→C6模块。以C6为单位组成的生物大分子除淀粉外，还有糖原、纤维素等。 (2)图2所示过程是18O的转移路径和实验结果，则用18O标记二氧化碳的实验目的是探究二氧化碳中氧转化为水中氧的途径。由图2可知，合成ATP时，也产生了水，场所为叶绿体类囊体膜，因此光合作用的光反应过程产生水。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)光合作用的本质是将太阳能转化为有机物中储存的化学能。人工合成淀粉的成功不能表明是对光合作用的完全替代，理由见答案。 答案：(1)C3模块→C6模块　糖原、纤维素 (2)探究二氧化碳中氧转化为水中氧的途径　光反应　产生水的场所为类囊体膜，与ATP同时生成　(3)有机物中储存的化学能　不能，人工合成淀粉所需能量是人为提供的能量，而光合作用合成淀粉所需能量是生产者直接固定的太阳能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.科研人员对绿色植物光暗转换中的适应机制开展下列研究。 (1)科研人员测定绿色植物由暗到亮过程中，CO2吸收速率的变化，结果如图1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ①结果显示，未开始光照时，CO2吸收速率低于0，这是由于植物细胞进行____________释放CO2的结果。0.5 min后，CO2吸收速率才迅速升高，说明此时光合作用______反应才被激活。 ②光照后，绿色植物光合作用中的能量变化：光能→________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)科研人员进一步检测了上述时间段中光反应相对速率和热能散失比例(是指叶绿体中，以热能形式散失的能量占光反应捕获光能的比例)，结果如图2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ①图2中两条曲线变化趋势的差异为______________________；0.5～2 min，与之前的变化相反。 ②结合图1及光合作用过程推测，0～0.5 min，光反应速率变化的原因是__________________________________________________。 (3)请从物质与能量、结构与功能的角度分析，0～2 min，图2中热能散失比例变化的生物学意义：_______________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：(1)①植物进行光合作用需要消耗CO2，据图1可知，未开始光照时，CO2吸收速率低于0，这是由于植物细胞进行细胞呼吸释放CO2的结果；CO2在暗反应过程中参与CO2的固定过程，图1中曲线变化说明0.5 min后暗反应过程才被激活，CO2吸收速率迅速升高。②光照后，绿色植物光合作用中的能量变化：光能→NADPH和ATP中活跃的化学能(光反应过程)→糖类等有机物中稳定的化学能(暗反应过程)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)①据图2可知，图2中两条曲线变化趋势的差异为0～0.5 min，光反应相对速率下降，热能散失比例上升；0.5～2 min，与之前的变化相反。②光反应可为暗反应提供ATP和NADPH，由(1)分析可知，0.5 min后暗反应被激活，CO2吸收速率迅速升高，图2中0～0.5 min，光反应速率降低，原因是暗反应未被激活，光反应产生的NADPH和ATP积累导致光反应被抑制。 (3)生物学意义见答案。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案：(1)①细胞呼吸　暗　②NADPH和ATP中(活跃)的化学能→糖类等有机物中(稳定)的化学能　(2)①0～0.5 min，光反应相对速率下降，热能散失比例上升　②暗反应未被激活，光反应产生的NADPH和ATP积累导致光反应被抑制　(3)0～0.5 min(暗反应未启动时)，吸收的光能未被利用，热能散失比例上升，可保护光合色素、相关蛋白和叶绿体结构等免受(光)损伤；0.5～2 min(暗反应启动后)，热能散失比例减少，吸收的光能可有效转化为化学能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(2024·无锡锡山中学期末)图1表示绿色植物光合作用光反应过程中质子(H＋)和电子(e－)的传递情况，实线代表H＋传递，虚线代表e－传递，PQ既可传递e－，又可传递H＋。请回答问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)类囊体膜的主要成分有__________________，该生物膜具有流动性，主要表现为________________________和__________________。 (2)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子能够从水分子中夺取e－，使水分解为________。e－经光系统Ⅱ→PQ→细胞色素b6f→PC→光系统Ⅰ等最终传递给______________，合成NADPH。伴随着e－的传递，H＋通过________方式从叶绿体基质转运至类囊体腔积累，形成一定的H＋梯度，驱动ATP合成，最终实现光能转化为__________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)当植物处于NADP＋缺乏状态时将启动循环电子转运，该状态下叶绿体中________(填“能”或“不能”)合成ATP。 (4)光呼吸是植物绿色组织在光下吸收氧气并释放二氧化碳的过程，属于光合作用能量损耗的一个副反应。天然光合作用的效率较低，这与光呼吸消耗以及两个光系统间对光吸收的竞争限制有关。某科研团队将太阳能光伏电池与光合电子传递链相结合，明显提高了蓝细菌固定CO2的效率(如图2)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 据图2分析，该项改造能有效提高蓝细菌光合效率的原因主要有___________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：(1)类囊体膜属于生物膜的一种，生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，膜结构和成分相似，因此类囊体膜的主要成分有脂质和蛋白质。生物膜具有流动性主要表现为磷脂分子可以侧向自由移动以及蛋白质大多也能运动。 (2) 据图可知，水分子失去e－可分解为O2和H＋。e－经光系统Ⅱ→PQ→细胞色素b6f→PC→光系统Ⅰ等最终传递给NADP＋，合成NADPH。由题图可知，H＋经ATP合酶从类囊体腔跨膜运输到基质侧是顺浓度梯度运输，产生的电化学势能转变为ATP中活跃的化学能，那么H＋从叶绿体基质转运至类囊体腔为主动运输。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)当植物处于NADP＋缺乏状态时将启动循环电子转运，虽导致合成的NADPH减少，但仍存在H2O分解为O2和H＋，以及仍可经PQ将H＋从叶绿体基质运输到类囊体腔。类囊体膜两侧仍存在一定的H＋梯度，仍可合成ATP。(4)原因见答案。 答案：(1)脂质和蛋白质 　磷脂分子可以侧向自由移动　蛋白质大多也能运动　(2)O2和H＋　NADP＋　主动运输　(ATP中活跃的)化学能　(3)能　(4)缺乏光系统Ⅱ，不能产生氧气，既能解除光系统间对光吸收的竞争限制，又能在一定程度上抑制光呼吸 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 CO2＋H2O(CH2O)＋O2 ①水的光解： 2H2OO2＋4H＋＋4e－ ②ATP的合成： ADP＋PiATP 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 H： C： O： $$