第3单元 第6课时 光合作用的原理-【优化探究】2026高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

细胞的能量供应和利用 第三单元 第6课时　光合作用的原理 学习要求 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,转化并储存为糖分子中的化学能。 考点 真题 课时 内容索引 NEIRONGSUOYIN 演练感悟 巩固提高 光合作用的原理 光合作用的原理 考点 归纳 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,利用光能,将______________转化成储存着能量的____________,并且释放出_______的过程。 (2)反应式:____________ ___________________。 CO2+H2O (CH2O)+O2 二氧化碳和水 有机物 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_________对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过____________转化成糖 1937 英国植物 学家希尔 发现___________,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 甲醛 光合作用 希尔反应 归纳 必备知识 年份 科学家 发现 1941 美国科学 家鲁宾和 卡门 用____________的方法,研究了光合作用中氧气来源于H2O: H2O+C18O2→植物→O2; O+CO2→植物→18O2 1954 美国科学 家阿尔农 发现在光照下,叶绿体可合成_______。1957年,他发现该过程总是与___________相伴随 同位素示踪 ATP 水的光解 归纳 必备知识 3.光合作用过程 (1)基本过程 图中序号代表的物质:① ________,② ____,③ __________,④_______ ,⑤__________。 NADPH C3 ADP+Pi O2 (CH2O) 归纳 必备知识 归纳 必备知识 教材拾遗 (1)(人教必修1 P103“相关信息”)水分解为氧和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。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ,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,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 (2)(人教必修1 P104“相关信息”)C3是指三碳化合物——3⁃磷酸甘油酸,C5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淀粉,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。 归纳 必备知识 (2)比较光反应与暗反应 类囊体薄膜 叶绿体基质 色素 NADPH ATP和NADPH ATP和NADPH 有机物中稳定 的化学能 4.光合作用和化能合成作用的比较 光能 无机物氧化释放的 能量 硝化细菌 归纳 必备知识 1.光反应必须在光照下进行,暗反应必须在暗处进行。( ) 2.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。 ( ) 3.光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。( ) × √ √ 错漏诊断 深研 核心问题 1.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。 深研 核心问题 1.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 (2)提高温度,可能在10 s内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可能会大于15 s。 深研 核心问题 1.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 (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             　 。  研究暗反应阶段CO2中碳元素的转移途径 2.淀粉和蔗糖是光合作用的主要终产物,如图1是棉花叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。 深研 核心问题 (1)由图1分析可知,C3被还原为磷酸丙糖后的去向是____________________________。通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸转运器严格按照1∶1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内磷酸丙糖的转运速率会降低,则更有利于______(填“淀粉”或“蔗糖”)的合成,原因是       ______________________________ _________________________________________                                 (答出2点即可)。 转化为C5,或合成淀粉和蔗糖 淀粉 叶绿体内磷酸丙糖积累、浓度升高,促进淀粉合成;由细胞质基质转入叶绿体的Pi减少,促进磷酸丙糖向产生Pi和淀粉的方向进行 2.淀粉和蔗糖是光合作用的主要终产物,如图1是棉花叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。 深研 核心问题 (2)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,蔗糖作为运输物质的优点是__________________________　 　 　。  非还原糖较稳定(或蔗糖分子对渗透压的影响较小) (3)如图2中T0~T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体(NADPH、ADP、C3或C5)中某两种化合物的含量,T1~T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度,则物质甲、乙分别指的是　　　　　　。 若T1时刻降低了光照强度,则物质甲、乙分别指的是　　　　　　。  ADP、C3 C5、NADPH　 深研 核心问题 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 归纳提升 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: 命题 考向突破 考向1　光合作用原理的探究 1.英国植物学家希尔发现,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),在光照下可以释放出O2。离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生O2的化学反应称为“希尔反应”。下列说法错误的是 (　　) A.希尔反应不能说明植物光合作用产生的O2中的氧元素全部来自H2O B.可用放射性同位素标记法追踪水中氧原子的去路 C.希尔反应模拟了叶绿体反应阶段的部分变化 D.希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应 B 解析:希尔反应证明了光合作用产生O2,但不能证明植物光合作用产生的O2中的氧元素全部来自H2O,也可能来自其他有机物,A正确;氧原子的同位素18O是稳定同位素,无放射性,B错误;希尔反应模拟的是光合作用光反应阶段的部分变化,发生在叶绿体中,C正确;希尔反应的悬浮液中只有H2O,没有CO2,不能合成糖类,说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应,D正确。 2.(2025·湖南张家界模拟)1941年,美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中产生的氧气的来源,实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.18O具有放射性,是不稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律 B.另一组实验及结果图应将O换成H2O,CO2换成C18O2,其余不变 C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧全部来自水 D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体 答案:C 解析:18O不具有放射性,是稳定的同位素,A错误;另一组实验及结果图应将O换成H2O,CO2换成O2换成O2,其余不变,B错误;该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧全部来自水,C正确;小球藻是真核生物,具有完整的叶绿体,含有叶绿素和类胡萝卜素,具有藻蓝素和叶绿素的是蓝细菌,D错误。 考向2　光合作用的过程分析 3.(2025·江苏苏州模拟)如图甲表示向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质,在适宜条件下进行周期性的光暗交替实验,图乙表示叶绿体的部分结构和相关代谢过程,下列叙述正确的是(　　) A.图甲中O2的释放速率表示净光合作用速率 B.图乙所示结构Ⅲ侧为叶绿体基质,A、B分别表示H2O、O2 C.图乙发生的代谢过程中,光能转化为D和F中的化学能 D.图甲中阴影部分的面积可用来表示一个光暗周期内NADPH和ATP的积累量 答案:C 解析:由于该实验中只存在离体的叶绿体,不存在呼吸作用,所以测出的O2释放速率为总光合作用速率,A错误;图乙所示结构为叶绿体类囊体薄膜,其中Ⅰ侧可以直接吸收光能,为叶绿体基质,B错误;图乙发生的代谢过程中,光能转化为D(NADPH)和F(ATP)中活跃的化学能,C正确;图甲中阴影部分的面积表示光照20 s过程中,由于暗反应速率慢,导致光反应产生的NADPH、ATP无法被及时利用,留下来的积累量,D错误。 真题　演练感悟 2 3 1 1.(2023·湖北卷)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(　　) 2 3 1 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 答案:C 2 3 1 解析:分析题干信息可知,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,对光能的捕获减弱,B正确;由题图可知,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,水的分解可产生H+、电子和O2,D正确。 2 3 1 2.(2021·广东卷)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 2 3 1 解析:Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应,暗反应场所在叶绿体基质,故Rubisco存在于叶绿体基质中,A错误;暗反应不直接依赖光,故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求,B错误;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,C错误;Rubisco催化CO2的固定,即C5和CO2结合生成C3的过程,D正确。 2 3 1 3.(2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程的示意图,图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题。 2 3 1 (1)图1中H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶,而O2能自由通过类囊体膜,说明类囊体膜具有的特性是　 。碳反应中C3在______　　　　　____的作用下转变为(CH2O),此过程发生的区域位于蓝细菌的____ _中。 解析:类囊体膜允许某些物质通过,而限制另一些物质通过,这体现了类囊体膜具有选择透过性。暗反应中,C3在ATP、NADPH和酶的作用下,被还原为糖类等有机物,蓝细菌是原核生物,此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。 选择透过性 ATP、NADPH和酶 细胞质基质 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是　　　(填“甲”或“乙”),理由为 __ _ __________ _______ ___ 。 解析:光合作用产生O2,而呼吸作用消耗O2。一般来说,光合作用在一定温度范围内随温度升高而增强,产生的O2增多;呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强,消耗的O2增多。但通常光合作用产生O2的量大于呼吸作用消耗O2的量,这样植物才能积累有机物,正常生长,所以图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。 常温下光合作用产生O2的量大于呼吸作用消耗O2的量,这样植物才能积累有机物,正常生长 2 3 1 乙 (3)在一定条件下,测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量,建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线,用于估算水体中蓝细菌的密度。请完成表格。 实验目的 简要操作步骤 测定样液 蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液,分别用血细胞计数板计数,取样前需①　　　  浓缩蓝细菌 ②                                                ③　 　　  将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮 ④　 　　  用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管,避光存放 建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量,计算 摇匀 稀释样液离心,取下层沉淀物 提取叶绿素 防止叶绿素降解 2 3 1 解析:第一步:测定样液蓝细菌数量时,取样前需摇匀,以保证计数的准确性。第二步:浓缩蓝细菌,将稀释样液离心,取下层沉淀物。第三步:将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮,是为了提取叶绿素。第四步:用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管,避光存放,以防止叶绿素降解。 2 3 1 课时 巩固提高 41 2 3 4 5 6 7 9 1 8 11 10 1.希尔反应是指离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2,同时将加入的氧化剂还原的过程,氧化剂2,6⁃二氯酚靛酚是一种蓝色染料,被还原后变为无色。下列说法正确的是 (　　) A.获得离体的叶绿体可以用密度梯度离心的方法 B.希尔反应发生的具体场所是叶绿体的基质 C.实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行 D.叶绿体悬浮液加入2,6⁃二氯酚靛酚反应后,溶液由蓝色变无色 C 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 解析:获得离体的叶绿体可用差速离心法,A错误;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称为希尔反应,希尔反应发生的具体场所是叶绿体类囊体薄膜,B错误;在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可以释放出氧气,因此实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行,C正确;叶绿体悬浮液在光照条件下,产生还原剂,再加入2,6⁃二氯酚靛酚反应后,溶液才能由蓝色变无色,D错误。 6 2 3 1 4 5 7 9 8 11 10 2.(2025·湖北襄阳模拟)卡尔文等研究发现,当植物所处环境由光照转为黑 暗时,RuBP(C5)含量急剧下降,PGA(C3)含量迅速上升;当骤然降低CO2浓度时,PGA含量迅速下降,而RuBP含量上升。下列叙述错误的是 (　　) A.CO2的固定过程在叶绿体的基质中进行 B.RuBP可以与CO2反应并消耗ATP C.CO2的还原阶段消耗NADPH并合成蔗糖或淀粉等有机物 D.叶绿体中RuBP含量不多,因为RuBP消耗后会再生 B 6 2 3 1 4 5 7 9 8 11 10 解析:CO2的固定过程是暗反应过程的一部分,在叶绿体的基质进行,A正确;RuBP可以与CO2反应但是不消耗ATP,B错误;CO2的还原阶段利用光反应产生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有机物,C正确;在光合作用的卡尔文循环中,当CO2与RuBP结合后,经过一系列反应,RuBP被消耗,但同时会发生一系列酶促反应不断地再生出新的RuBP,使其能持续参与CO2的固定过程,D正确。 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 3.(2025·江苏苏州模拟)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.叶绿体中的色素的合成都需要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 D 6 1 4 5 7 9 3 2 8 11 10 解析:叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素,类胡萝卜素的形成不需要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。 6 3 1 5 7 9 4 2 8 11 10 4.(2025·江苏镇江模拟)如图为蓝细菌光合作用部分过程示意图,其中甲表示细胞结构。下列相关叙述正确的是 (　　) 6 3 1 5 7 9 4 2 8 11 10 A.甲为叶绿体,磷脂双分子层构成其基本骨架 B.过程①可以为叶绿素转化光能提供电子 C.除O2外,光反应其他产物均直接参与过程② D.提高水体中CO2浓度,可降低蓝细菌中C3/C5的值 答案:B 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 解析:蓝细菌为原核生物,原核生物没有叶绿体,A错误;叶绿素转化光能时失去电子,需要从水中获取电子使H2O发生分解,B正确;过程②为CO2的固定,该过程不需要光反应产生的ATP和NADPH参与,C错误;提高水体中CO2浓度,则C3的含量增加,C5含量减少,蓝细菌中C3/C5的值增大,D错误。 6 3 1 4 7 9 5 2 8 11 10 5.(2025·河南开封模拟)硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,下列有关叙述正确的是(　　) 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 C 6 3 1 4 7 9 5 2 8 11 10 解析: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,细胞内不具有类似叶绿体的结构,A错误;光合作用能量来源于光能,化能合成作用不需要色素吸收光能,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生物,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。 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 6.(2025·辽宁大连模拟)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(　　) 6 3 1 4 5 7 9 6 2 8 11 10 A.a可以表示的物质是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 答案:D 3 1 4 5 7 9 6 2 8 11 10 解析:图中a是光反应为暗反应提供的物质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结合形成C3,再被NADPH还原,B错误;由图可知,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物积累和缺少磷酸,导致光合速率下降,D正确。 3 1 4 5 9 7 2 8 11 10 7.(多选)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质),PSBS是一种类囊体膜蛋白,能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活,激活的PSBS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,防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法正确的是 (　　) 6 3 1 4 5 9 7 2 8 11 10 A.H+经过Z蛋白外流的同时,利用物质B来合成物质C B.叶绿素分子中被光激发的e－,经传递到达D结合H+后生成E C.物质F浓度降低至原浓度一半时,短时间内C5化合物的含量将降低 D.降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能 答案:ABD 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 解析:由图可知,C、E可用于C3的还原,故物质E是NADPH,物质B是ADP和Pi,物质C是ATP。当H+顺浓度梯度经过Z蛋白运输时,利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP,即物质B被用来合成物质C,A正确;叶绿素分子中被光激发的电子,经传递到达D(NADP+)同时结合H+生成E,即NADPH,B正确;物质F是CO2,浓度降低至原浓度一半时,短时间内CO2的固定速率降低,但C3的还原速率不变,故C5化合物的含量将升高,C错误;由题意可知,PSBS是一种类囊体膜蛋白,能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活,激活的PSBS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,防止强光对植物细胞造成损伤。降低Z蛋白的活性会 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 减少H+向外运输,阻断卡尔文循环中F的供应会导致暗反应减弱,进而抑制光反应ATP和NADPH的合成,由于Z蛋白活性与ATP合成有关,因此ATP合成减少也会导致H+外运减少,因此都将有利于PSBS发挥功能,防止强光对植物细胞造成损伤,D正确。 6 3 1 4 5 7 9 8 2 11 10 8.(多选)如图为卡尔文循环主要过程示意图,下列相关叙述正确的是 ( 　　) A.卡尔文循环发生在叶绿体基质中,需要多种酶的参与 B.过程b表示三碳化合物的还原,该过程和再生过程均需要ATP供能 C.突然升高CO2的浓度,短时间内a的量增大,3⁃磷酸甘油酸的量减少 D.卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中 ABD 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 解析:叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质,包括多个反应,故需要多种酶的参与,A正确;分析题图,过程b表示三碳化合物的还原,该过程和再生过程均需要ATP水解供能,B正确;突然升高CO2的浓度,CO2和a羧化成3⁃磷酸甘油酸的速率加快,故短时间内a的量减少,3⁃磷酸甘油酸的量增加,C错误;卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中,D正确。 6 3 1 4 5 7 8 9 2 11 10 9.(2025·江苏淮安模拟)聚球藻是海洋中的一种蓝细菌,图1是聚球藻胞内光合片层上进行的光反应阶段示意图,请据图回答问题。 (1)图1中的物质X和物质Y分别是　　　　和　　　　。  H2O O2 6 解析:由图1分析可知,PSⅡ中的藻胆蛋白体吸收光能后,将H2O光解为O2和H+,物质X和物质Y分别是H2O和O2。 3 1 4 5 7 8 9 2 11 10 6 3 1 4 5 7 9 2 8 11 10 (2)在光合片层上,PSⅡ复合体吸收光能,转化为电能,电能最终转化为 ___　　　　中活跃的化学能。图1中ATP合酶合成ATP所需能量的 直接来源是　 　。 解析:据题图1分析可知,PSⅡ中的光合 色素吸收光能后,一方面将水分解为氧 气和H+,同时产生的电子经传递,可用于NADP+和H+结合形成NADPH。另一方面,在ATP合酶的作用下,H+浓度梯度提供分子势能,促使ADP与Pi反应形成ATP,故合成ATP所需能量的直接来源是膜两侧的H+浓度差。 NADPH 膜两侧的H+浓度差 6 3 1 4 5 7 8 9 2 11 10 (3)已知聚球藻PSⅡ和PSⅠ复合体中只有叶绿素a,高等植物中具有的而聚球藻没有的光合色素有　　　　　　　　　　　　。  解析:已知聚球藻的PSⅡ和PSⅠ复合体中只有叶绿素a,而高等植物中除了叶绿素a外,还有叶绿素b以及类胡萝卜素等光合色素。因此,高等植物中具有的而聚球藻没有的光合色素有叶绿素b和类胡萝卜素。 叶绿素b和类胡萝卜素 6 (4)由图1可知藻胆蛋白体的主要功能是__________________________　　　　　　　　 　 。藻红蛋白中的藻红素对绿光具有较强的吸收作用,而陆地植物中没有这种色素。聚球藻演化出藻红素的意义是____________________　　　　 　　 　 。 解析:由图1可知,藻胆蛋白体的主要功能是吸收光能,并将其传递给叶绿素a,从而驱动光反应的进行。藻红蛋白中的藻红素对绿光具有较强的吸收作用,而陆地植物中没有这种色素。聚球藻演化出藻红素的意义在于能够更有效地利用绿光进行光合作用,特别是在绿光较为丰富的海洋环境中。 更有效地利用绿光进 行光合作用 吸收光能并将其传递给叶绿 素a 3 1 4 5 7 8 9 2 11 10 6 (5)光合作用的暗反应中,催化CO2固定的酶Rubisco在CO2浓度较低的环境下,Rubisco会与O2结合,进行光呼吸,消耗有机物,产生CO2。聚球藻等部分蓝细菌细胞内有特殊的羧酶体结构如图2所示,羧酶体对CO2、O2等气体的通透性较低,羧酶体对聚球藻的意义是 _________________ 　   　 　  　 　。  提高光合作用的效率并减少有机物的消耗 3 1 4 5 7 8 9 2 11 10 6 解析:光合作用的暗反应中,催化CO2固定的酶Rubisco在CO2浓度较低的环境下会与O2结合,进行光呼吸,消耗有机物并产生CO2。聚球藻等部分蓝细菌细胞内有特殊的羧酶体结构,该结构对CO2、O2等气体的通透性较低。这意味着羧酶体内部可以 维持较高的CO2浓度和较低的O2浓度, 从而有利于Rubisco催化CO2的固定而 避免光呼吸的发生。因此,羧酶体对 聚球藻的意义在于提高光合作用的效率并减少有机物的消耗。 3 1 4 5 7 8 9 2 11 10 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 10.水稻是我国重要的粮食作物之一,开展水稻高产攻关是促进粮食高产优产、筑牢粮食安全根基的关键举措。科研团队通过在水稻中过量表达OSA1蛋白,显著提高了水稻的产量,其作用机制如图1所示。请回答下列问题。 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 (1)水稻叶肉细胞通过分布于　　　　　　　　　上的光合色素,将光能转化为活跃的化学能,该阶段产生的　　 　　　　为光合作用的暗反应阶段提供物质和能量。  解析:光合色素存在于叶绿体的类囊 体薄膜上。光反应阶段产生的ATP可 为暗反应提供能量,NADPH既可为暗 反应提供能量,也可作为还原剂。 叶绿体类囊体薄膜　 ATP、NADPH 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 (2)水稻叶片保卫细胞的细胞膜表面的OSA1蛋白受光照诱导后活性提高,其催化和运输功能增强,将H+大量运输到细胞外建立质子梯度,促进K+通过　　　　　　方式进入保卫细胞,导致细胞　　　　　,从而促进气孔打开。  解析:由图1和题意可知,OSA1蛋白能将H+从细胞质基质运输至细胞外,水稻叶片保卫细胞的细胞膜上OSA1蛋白受光诱导后活性提高,其催化和运输功能增强,将H+大量运输到细胞外建立质子梯度,从而促进K+进入保卫细胞。据此推测,K+进入保卫细胞的方式是主动运输,其动力是H+浓度差(电化学势能)。K+进入保卫细胞使保卫细胞的渗透压升高,导致细胞吸水膨胀,从而促进气孔打开。 主动运输 吸水膨胀 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 (3)研究者推测提高细胞内OSA1蛋白含量能够提高水稻的光合产量,在光照和黑暗条件下进行实验,结果如图2所示。 注:气孔导度代表气孔开放程度;OSA1 1组、2组、3组均高表达OSA1蛋白。 6 实验结果　　　　(填“支持”或“不支持”)推测,理由是　　 　   　 ________________________________________________________________________________________________________________________ 　  。  在光照下高表达OSA1蛋白可显著提高气孔导度和CO2吸收速率,暗反应速率增强,暗反应可为光反应提供ADP、Pi和NADP+,光反应速率提高,最终使得光合速率提高 支持 解析:该实验的自变量是光照条件和OSA1蛋白含量,因变量是气孔导度和CO2吸收速率。由图可知,在光照下高表达OSA1蛋白可显著提高气孔导度和CO2吸收速率。气孔导度和CO2吸收速率升高,暗反应速率增强,暗反应可为光反应提供ADP、Pi和NADP+,光反应速率提高,最终使得光合速率提高。 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 11.(2023·山东卷)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学猝灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白 有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ 的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H 基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结 果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 6 (1)该实验的自变量为　　 　  　 。  该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有__________　 　 (答出2点即可)。 解析:以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结合题图分析,实验的自变量有光、H蛋白。影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分、无机盐等。 CO2浓度、温度、水分、无机盐等 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 光、H蛋白 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 (2)根据本实验,　　　　(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是　 　 ___________________________ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　  　。 解析:据题图分析,强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高,能减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型含有H蛋白,能对损伤后的PSⅡ进行修复,故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。 　 突变体中PSⅡ损伤小,但不含有H蛋白,不能修复;野生型中PSⅡ损伤大,但能修复 不能 6 3 1 4 5 7 8 9 2 10 11 (3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量__ (填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是　　  　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。 解析:据题图分析,强光照射下突变体中NPQ强度高,而NPQ能将过剩的光能耗散,从而使流向光合作用的能量减少。突变体的NPQ强度高,能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用,这样导致突变体的PSⅡ活性高,能为暗反应提供较多的NADPH和ATP,促进暗反应进行,因此突变体的暗反应强度高于野生型。 突变体的NPQ强度高,能够减少强光对PSⅡ的损伤 少 6 77 $$