必修1 第三单元 第4讲 捕获光能的色素和结构、光合作用的原理-【衡中学案】2026年高考生物一轮总复习学案（人教单选版）

有氧呼吸强度的3倍。 光能 (3)若水淹3d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，原 C6H120。+602+6H20 叶绿体 因可能是无氧呼吸积累的酒精较少，对细胞毒害较小；0~3d无 5.氧化无机物放出的能量CO,和H,O 氧呼吸产生的能量维持了植株基本的生命活动：有氧呼吸酶活；思维辨析 性并未完全丧失等。 (1)×(2)V(3)V(4)× 延伸探究 第4讲捕获光能的色素和结构、光合作用的原理 1.有氧呼吸第三阶段O2与[H]结合生成了H2O,有氧呼吸第 考点一捕获光能的色素和结构 二阶段利用H210生成C802,C802再参与光合作用的暗反应 生成含18O的有机物。 必备知识·夯实基础 2.暗反应中C,的还原需要光反应提供ATP和NADPH,停止光照 知识巩固 1.(1)有机溶剂（如无水乙醇）溶解度(2)①溶解色素研磨 使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应 充分保护色素单层尼龙布②均匀、整齐各色素扩散的 持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少AP和 起点相同滤液细线(3)最少最高最快最多最低 NADPH而无法进行。光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和 NADP+,CO,不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况 最慢 2.(1)叶绿体类囊体薄膜上(2)①可见光 下无法正常进行。 ②红光和蓝紫光 蓝紫光 3.不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到 3.椭球形球形双层膜基质暗反应色素类囊体光 最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO,转化 合作用被光束照射到的部位所有受光部位 成的第一个产物。 教材隐含知识1：无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物 剖析难点·考点突破 光合效率高。阴天时，应选择补红光和蓝紫光的照明灯 精准命题 例1：D热乙醇可以杀死细胞，用热乙醇处理的目的是停止 教材隐含知识2：因为这种波长的光光合色素几乎不吸收，不能用 光合作用的进行，以检测杀死细胞时，其光合作用的进行程度， 于光合作用中合成有机物 B正确：放射性最先在3-磷酸甘油酸出现，推测暗反应的初产物 思维辨析 (1)V 可能是3-磷酸甘油酸，C正确；该实验可通过放射性出现的先后 (2)V(3)×(4)×(5)× 延伸探究 顺序来推测暗反应的过程，D错误。 变式训练1：AO2在叶绿体的类囊体薄膜产生，在线粒体内 1.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、蓝紫光吸收最多；白光是复合光，含有不同波长的光，光合 膜被利用，故叶绿体产生的O,被线粒体利用至少需要穿过叶绿 体的3层膜（包括类囊体膜1层膜和叶绿体的内外膜）和线粒体 色素能吸收更多的光。 2.藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红 的2层膜，共5层生物膜，A错误：据图分析，NADP与e和H结 光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比 合形成NADPH,B正确；根据图中的信息，光反应产生的ATP可用 于暗反应、色素合成和核酸代谢等一些消耗能量的反应，C正确： 对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是相对富含短波 电子传递释放的能量用于H的逆浓度梯度运输，使类囊体腔内 长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅 维持高浓度的H,H由类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基 层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。 质，驱动ATP的合成，电子有序传递保证了ATP和NADPH的合 剖析难点·考点突破 成，是完成光能转换的重要环节，D正确。 精准命题 例2：B光合作用过程中色素吸收的光能有两方面的用途， 例1：D方法①中的“？”代表的是SO2,它能破坏细胞结构 一方面引起水的光解，另一方面参与ATP和NADPH的合成 加入该成分以便研磨更充分，A正确：方法①②中加人CCO,的 作用是保护色素在研磨时不被破坏，提高色素的提取量，B正确： ;A错误；在光合作用暗反应阶段，C?的还原只有接受ATP释放的 方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；方法② !能量才可完成，B正确：图中②表示NADP,若突然增加光照强 延长沸水浴时间，叶绿体中的色素会被分解，色素提取量变少 度，光反应增强，则短时间内②含量减少，③为ADP和磷酸，增加 D错误。 光照强度后短时间内③的含量也会减少，C错误；若突然增加光照 变式训练1：A类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误：两个实 强度，则甲、乙两植株光合作用光反应均增强，所以C,均减少，图 验条件下类胡萝卜素含量相同，说明无光照或弱光照不会影响类 中④(Cs)均增加，D错误。 胡萝卜素的合成，B正确；SO2可使研磨更充分，若研磨时未加！ 变式训练2：B突然中断C02供应，导致CO,的固定速率降 低，叶绿体中C含量增加、C,含量减少，因此会暂时引起叶绿体 SO,,则滤纸条的色素带中叶绿素的宽度可能会变窄，C正确；海 带通常呈现褐色与其光合色素对光能的捕获有关，D正确。故 基质中C/C3的值增大，A错误：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含量增加、C5含 选A 例2：D只有叶绿素的合成才需要Mg+和光照，A错误：水 量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C/C,的值增大，C错误； 的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误：CO, 突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP的含量增加， ATP/ADP的值增大，D错误。 的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误：光合作 素养提升·强化思维 用的产物一 一淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。 真题再现 变式训练2：D图中①（叶绿素b)、②（叶绿素a)主要分布 在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误：利用纸层析法分离色素时 1.D提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确：由 于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度 ①（叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B错误：植物叶片呈现绿色 不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，B正确：不同光合色 是由于①②吸收绿光最少，反射绿光，C错误：在适当遮光条件下 素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 叶绿素/叶绿素b的值会降低，以适应环境，故弱光下①（叶绿素 b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。 叶绿素多使叶片呈现绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄 色，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能 考点二光合作用的原理 用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。故选D 必备知识·夯实基础 2.C 本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差 知识巩固 别，选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；色素溶于有机 1.氧气同位素示踪光合作用释放的氧气C0, 溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B错误；由于滤纸 2.叶绿体二氧化碳和水氧气 条不会相互影响，层析液的成分相同，两组滤纸条可以置于同 3.叶绿体类囊体的薄膜H+O2+e叶绿体基质(CH20) 一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯， 稳定的化学能 不能直接倒入下水道，D错误。故选C。 4.(1)C02+H,0 叶绿体(CH,0)+0,(2)6C0,+12H,0 光能 3.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；Mg+是叶绿素的 544 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： 株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为 少，导致对光能的捕获减弱，B正确：弱光下LHCⅡ与PSⅡ结 对照，B、D组千旱处理4小时。 合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分 ②测量指标：每组取3~5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量 解水，水的光解产生H、电子和O,,D正确。故选C。 并记录各组的气孔开度或气孔大小，取其平均值。 4.D叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg,氮元素和镁元素是构 ③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处 成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类粪体的薄 理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X 膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿 的含量，所以预期的结果是：B组气孔开度小于A组，CD组气 体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用！ 孔开度基本相同，且大于AB组。 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！7.(1)蓝类粪体薄膜C,糖类紫外光(2)无水乙醇叶 吸收峰，C正确：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随 绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素 层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。故选D。 主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰(3)覆 5.(1)红光和蓝紫光光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶： 盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的 绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 辐射的同时不影响其光合作用：与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖 (2)大于(3)b再延长光照时长，c和d组的氧气浓度不再 蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用 增加，说明此时受CO2浓度的影响，光合速率等于呼吸速率，由； 解析：(1)吸收光能的4种色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上 于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，a、c 其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和 两组的光合速率都等于呼吸速率，说明a、c两组的光合速率相i 叶黄素主要吸收蓝紫光。光合色素吸收的光能用于暗反应阶 等且都等于呼吸速率，而b组的由于光照较弱，消耗的CO,较 段，在这一阶段，一些接受能量并被还原的C3,在酶的作用下经 少，所以t时光合速率仍然大于呼吸速率(4)升高 过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C? 解析：(1)光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜两大类，叶绿素主 经过一系列变化，又形成C5。据图可知，与白膜覆盖相比，蓝膜 要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗C02产生 (2)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此，可用 O,呼吸作用消耗O2产生CO2。分析图可知，光照t时间时， 无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素和叶绿素b主要吸收蓝 组中的O2浓度少于b组，说明b组产生的O2更多，光合速率更 紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，为了排除类 大，消耗的CO2更多，即a组C02浓度大于b组 胡萝卜素的干扰，测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择 (3)再延长光照时长，℃和d组的氧气浓度不再增加，说明此时 蓝紫光。 受C02浓度的影响，光合速率等于呼吸速率，由于温度保持恒 (3)据图可知，与覆盖其他色的膜相比，覆盖蓝膜的紫外光透过 定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，a、c两组的光合速 率低，蓝光透过率高，在降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影 率都等于呼吸速率，说明、c两组的光合速率相等且都等于呼 响其光合作用：据表中数据分析，与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖 吸速率，而b组的由于光照较弱，消耗的C0,较少，所以t时光 蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合 合速率仍然大于呼吸速率。 作用。 (4)光照t时间后，c、d组O2浓度相同，即c、d组光合速率不再 8.(1)ATP和NADPH核酮糖-1,5-二磷酸和糖类等(2)减 变化，c组的光照强度为光饱和点。将d组密闭装置打开，会增 法原理加法原理(3)增大与T组相比，OE组叶绿素含 加CO2浓度，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会 量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进 升高。 旗叶光合作用与T组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白 6.(1)无水乙醇防止研磨中色素被破坏 基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运 (2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 出，从而促进旗叶的光合作用 (3)纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极 解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个 低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求（4)与 3-磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和 野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为 NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质 零)(5)脱落酸弱光及其他条件适宜且相同气孔开度或 中转化为核酮糖-1,5-二磷酸(C5)和糖类等。 气孔大小B组气孔开度小于A组，CD组气孔开度基本相同， (2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲 且大于AB组 除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理：实验组OE 解析：(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂 为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法 原理 中，所以常使用无水乙醇提取色素。加入少许碳酸钙可以防止 研磨中色素被破坏。 (3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗 叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高 (2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成， 所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。 于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明 (3)在正常光照下(400mol·m2·s1),纯合突变体叶片中 OsAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与 WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递 叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含 和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用：②与WT组相比，OE 量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极 组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更 弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因 多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光合作用。 此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。 (4)由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含 第5讲影响光合作用的环境因素及其应用 量极低（几乎为零），说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。 (5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，白色 考点一 探究环境因素对光合作用强度的影响 种子未完全成熟即可在母体上萌发，脱落酸具有抑制种子萌发 必备知识·夯实基础 的作用，据此可推知：X最可能是脱落酸。若以上推断合理，则 ;知识巩固 干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变 1.(1)气体(2)LED台灯与烧杯之间的距离(3)0，上浮 体中X的含量。为检验上述假设，该实验的自变量是植株的种 小圆形叶片上浮的数量 类和是否千旱处理，又因为脱落酸能促进气孔关闭，因此因变 2.黑暗圆形小叶片浮起的数量 量是气孔开度或气孔大小。实验过程中对植株的生长有影响！3.一定光照强度增强 的无关变量应控制相同且适宜。据此，依据实验设计遵循的对：思维辨析 照原则和单一变量原则和题千中给出的不完善的实验设计可：(1)×(2)V(3)× 推知，补充完善的实验设计如下： 剖析难点·考点突破 ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在弱精准命题 光及其他条件适宜且相同的条件下培养一周，然后将野生型植： 例：B本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自 545第4讲 捕获光能的色素和结构、光合作用的原理 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 1.通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，培养学生的实验探究能力。（科学 1.说明植物细胞的叶绿体从 探究)》 太阳光中捕获能量，这些能 量在二氧化碳和水转变为 2.运用结构与功能观，分析叶绿体结构适于进行光合作用的特点；通过分析 恩格尔曼实验，归纳总结叶绿体的功能。（生命观念） 糖与氧气的过程中，转换并 3.通过分析叶绿体色素吸收光谱在农业生产中的应用，养成关心生产、生活 储存为糖分子中的化学能。 实际的责任意识。（社会责任） 2.实验：提取和分离叶绿体 4,通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一、结构决定功 色素。 能的观点。（生命观念) 考点一 捕获光能的色素和结焖 必备知识·夯实基础 使 滤液细线要细、直、匀 知识巩I固 画滤液 1.绿叶中色素的提取和分离 细线 待滤液干燥后，再画 增加色素附着量，使分 高考 (1)实验原理 一两次 离出的色素带分明 提取 加盖 防止层析液挥发 轮总复 能溶解色素 实验原理 层析 层析液不能触及 防止色素溶解在层析 分离 色素在层析液中」 不同， 液中 生 在滤纸条上扩散的速度不同 (3)实验结果 (2)实验步骤 ①提取色素 色素 色素 溶解扩散 079 色素种类 a.研磨 颜色 含量 度 速度 操作图解 添加物质 作用 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 二氧化硅碳酸钙 无水乙醇 叶绿素a 蓝绿色 较低较慢 无水 乙醇 二氧化硅 叶绿素b 黄绿色 较多 、绿叶 2.叶绿体中色素的吸收光谱 碳酸钙 (1)分布： b.过滤：用 过滤。 c.收集滤液：试管口加棉塞，防止乙醇挥发和色素氧化。 (2)功能：吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有 ②分离色素 少量叶绿素a)。 主要操作 操作要点 操作目的 ①叶绿体中的色素只吸收 而对红外光 预先干燥处理 使层析液在滤纸上快 和紫外光等不吸收。 制备滤 速扩散 纸条 ②叶绿素对 的吸收量大，类胡萝 保证色素在滤纸上扩 端剪去两角 散 卜素对 的吸收量大。 ↑吸收光能的百分比/% 100 思维辩析 类胡萝卜素 易错整合，判断正误。 叶绿素b (1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。 ( ) 叶绿素a (2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。 0 400450500550600 650700波长/mm (3)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。() (4)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基 3.叶绿体的结构和功能 质中。 () 反射 叶绿体 (5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。() 、绿光 延伸探究 类囊体 1,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、蓝紫色和白色的 形态：一般呈扁平的 或 光源，选择这些光源的原因是什么？ 外表：① 结构 r② :含有与 有关的酶 内部③基粒：由 堆叠而成，分布有 和与光反应有关的酶 J76 2.海洋中绿藻、褐藻、红藻在海水中的垂直分布大致依 功能：进行 的场所 次是浅层、中层、深层，从水层透光与植物光能捕获 2026 没有空气、黑暗中用极细光束照 两个层面解释其中的原因。 恩格 水绵 射→需氧细菌集中于叶绿体 年 尔曼 和需无空气 实验一氧 证据菌 完全曝光→需氧细菌分布于叶 绿体 设 【总结】恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处 (1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细 剖析准点·夸点突破 中 菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；利用需氧 细菌可确定释放氧气多的部位。 重难精讲 (2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除 了空气中氧气和光的千扰。 1.实验异常现象分析 (3)观测指标设计得妙：用极细的光束点状投射，叶 异常现象 原因分析 绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于 (1)未加石英砂（二氧化硅），研磨不充 一组对照实验。 分：(2)一次加人过量的无水乙醇，提 (4)实验对照设计得妙：进行黑暗（局部光照）和曝 色素带颜色较浅 取液浓度太低（应分次加人少量无水乙 光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。 醇，如10mL);(3)画滤液细线时次数 教材隐含知识 太少 1.（必修1P97问题探讨)生产上，用何种颜色的玻璃 或塑料薄膜做温室大棚的项棚产量高？并说明其 (1)未加碳酸钙或加入过少，叶绿素被 滤纸条下面两 原因。阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什 条色素带较浅 破坏；(2)实验材料中叶绿素的含量较 么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？ 少（如泛黄的叶片） 色素带重叠 (1)滤液细线不直；(2)滤液细线过粗 2.(必修1P99旁栏思考)植物工厂里为什么不用发 (1)忘记画滤液细线；(2)滤液细线接 绿光的光源？ 无色素带 触或浸没于层析液，色素全部溶解到层 析液中 2.影响叶绿素合成因素的分析 A.类胡萝卜素和叶绿素都主要吸收红光 是影响叶绿素合成的主要条件，一般植 B.实验结果说明无光照或弱光照不会影响类胡萝 光照一物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片 卜素的合成 发黄 C.若研磨时未加SO2,则滤纸条的色素带中叶绿 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活 温度 素的宽度可能会变窄 性，进而影响叶绿素的合成 D.海带通常呈现褐色与其光合色素对光能的捕 叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏 获有关 必需元素一N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片 考向二围绕叶绿体的结构及捕获光能的色素， 变黄 考查结构与功能观 精准命题 》例2(2025·安阳市调研)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， 考向一考查实验原理、过程及结果分析 正确的是 ( 》例1(2025·南通模拟)为了测定叶片叶绿体 A.叶绿体中的色素的合成都需要Mg2+和光照 中色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取 B.H0在光下分解为NADPH和O2的过程发生 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 在叶绿体基质中 ( 放入研钵中+95% C.C02的固定过程发生在类囊体薄膜上 新 乙醇+无水碳酸钠 D.光合作用的产物—淀粉是在叶绿体基质中 剪碎碎 +CaC03+? 研过滤滤 高 ① 叶 磨 液 合成的 定 素 〔变式训练2〕(2024·山东临沂联考)高等植物 放入试管中+95% 总 新 乙醇+无水碳酸钠置于沸 的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a ② 剪碎碎+CaCO, 水浴中过滤滤 叶 加热3 液 和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素 生 分钟 循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素/叶绿 A.方法①中的“？”代表的是Si02,加入该成分以 素b的值会降低，以适应环境。下图①②是两种叶绿素 便研磨更充分 077 的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是( B.方法①②中加人CaC03的作用是保护色素，提 9100 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 ② D.方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分 〔变式训练1)(2024·辽宁鞍山校联考一模)某 0 兴趣小组为了探究光照对绿叶中色素合成的影响，将 400 500 600 700波长/nm 韭菜根分别置于光照和黑暗条件下培养，分别发育成 A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 韭菜和韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，结果 B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的 如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光 的利用 韭菜 韭黄 考点二光合作用的原理 则备知识·夯实县础 4.反应式 知识巩固 (1)若有机物为(CH,0): 1.探究光合作用原理的部分实验 主要实验过程 时间、科学家实验分析及结论 (2)若有机物为C6H206: 在离体叶绿体的悬浮液 离体叶绿体在 中加入铁盐或其他氧化 适当条件下发 剂（悬浮液中有H0 1937年 生水的光解 无CO,),在光照下可 英国植物→ 产生 的 助学巧记：光合作用过程的“一、二、三、四” 以释放出氧气 学家希尔 化学反应称作 希尔反应 一个场所两个阶段 三种能量 四种物质变化 ①该实验利用了 H,0+C80,→ 1941年 法 水光解、NADPH 植物→0 是对比实验： 叶绿体 光反应、 光能一→储存在NADPH、 美国科学 暗反应 ATP中的化学能→有机 和ATP形成、CO L80+C0,→ →②结论： 物中的化学能 固定、C,还原 家鲁宾和 植物→180， 卡门 全 部来自水 5.光合作用和化能合成作用的比较 178 1954-1957 光照下，叶绿体可 年，美国 合成ATP,该过程 代表生物绿色植物 科学家 总是与水的光解 光合作用 2026 阿尔农 相伴随 能量来源光能 同 年 用4C标记的4CO 供小球藻进行光合 20世纪40 化能合成 代表生物硝化细菌 年代美国 光合产物中的 作用，追踪检测 科学家 碳来自 作用 能量来源 14C的去向：4CO 4C→(14CH,0 卡尔文 计 同 都能将 等无机物合成有机物 提醒：同位素标记法中使用的同位素不都具有放射 点 中 性，如80就没有放射性，不能检测其放射性；而4C 提醒：绿色植物和化能合成菌及光合细菌为自养生 有放射性，可被追踪检测。 2.光合作用的概念 物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物 光合作用是指绿色植物通过 利用光能， 奈 转化成储存着能量的有机物， 思维辨析 并且释放出 的过程。 3.光合作用的过程图解 易错整合，判断正误。 场所： 物H,0 (1)光合作用的过程中，ADP从类囊体薄膜向叶绿体 NADP+Hf+2e醇NADP阳 基质移动。 () H0 光反应 叶绿体 ADP+P:酶ATP 中的色素 能量变化：光能 (2)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2, O NADPH 酶 NADP ATP供ADP+Pi 活跃的化学能 后，可完成暗反应过程。 () 供能、供氢能酶 暗 场所： 2C不 还原 固定 (3)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H,O合成糖类。 、多种酶参加催化 段 ADPH醇NADP+H (CH-O) ATP酶，ADP+P () 能量变化：活跃的化学能 (4)植物细胞产生的02只能来自光合作用。() 时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 延引伸探|究 2Cx—C0, 1.给小球藻提供8O2,在小球藻合成的有机物中检测 娄I NADPH Ⅲ暗反应 到了80，其最可能的转化途径是什么？ ATP →(CH,O) 光 I变弱，NADPH、ATP C,消耗减少，合成暂不变 弱 Ⅲ减弱 Ⅱ暂不变C,消耗暂不变，合成减少 ct C. CO C,合成减少，消耗暂不变 Ⅱ诚弱 供应减少 Ⅲ暂不变C,消耗减少，合成暂不变 Ct 2.光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长 Ⅲ随后减弱-NADPH1、ATP1 1暂不变 时间正常进行，原因是什么？C02不足暗反应减弱 后光反应也无法正常进行，原因是什么？ (2)模型法表示C,和C,等物质含量变化 物 光照弱 页的量 C 的量 光照弱 Cs、NADPH、ATP CHTP (CH,O)合成量 时间 时间 物 3.光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2,一定时间 C02,C0 物质的量 C02:C0充足 充足不是 不足 -C、(CH,O) -C,NADPH、ATP 后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅 合成量 --C、(CHO) 合成量 C、NADPH、ATP 高 仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时 时间 时间 间到7s,发现放射性代谢产物减少到12种。如果 要探究C02转化成的第一个产物是什么，可能的实 轮总复 精准命题 验思路是什么？ 考向一 光合作用的探究历程和光合作用的过程 必 》例1(2024·江苏海安高级中学高三月考)卡 学 尔文将4C标记的CO,通入正在进行光合作用的小球 079 藻培养液中，然后在培养后不同时间(0.5s、3s、10s 等)将培养液迅速倾入热乙醇中以杀死细胞，最后利用 层析法和放射自显影技术进行物质的分离和鉴定，实 剖析难点·夸点突破 验结果如图。下列相关分析不正确的是 重难精讲 00 3-磷酸甘油酸 随着反应时间的延长 1.光合作用过程中元素的去向分析 。生成的放射性物质种类不断增儿！ 光反应H,0一80， 培养0.5s 检测到一种放射性物质 培养60s 0 元 暗反应co,C0,的固定，CC的还原(CH,0) 检测到多种放射性物质 A.用4C标记CO2可排除细胞中原有物质的干扰 C“co,C0,的固定+C,C的还原(4cH,0) B.热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行 HH,0→NADPH→(CH,O) C.推测暗反应的初产物可能是3-磷酸甘油酸 2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 D.可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程 (1)“过程法”分析各物质变化 〔变式训练1)下图为类囊体膜蛋白排列和光反 下图中I表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是 C,的还原，当外界条件（如光照、C02)突然发生变化 叶绿体 H 暗反应： 〔变式训练2〕(2025·山东济宁高三检测)光合 ADP+Pi◆ M 基质（低H) NADP+ ?光H 光I-NADPHN ATP色素 作用通过密切关联的两大阶段—一光反应和暗反应实 合成： 核酸 现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法，正 洲 代谢 7 确的是 () 题 A.突然中断C02供应，会暂时引起叶绿体基质中 H H C/C,的值减小 HO O,+H* 类囊体腔（高H+ B.突然中断C02供应，会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP的值增大 A.水光解产生的02若被有氧呼吸利用，最少要 C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基 穿过4层膜 质中C/C,的值减小 B.NADP+与电子(e)和质子(H+)结合形 D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基 成NADPH 质中ATP/ADP的值减小 C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的 反应 素养提升·强化周维 D.电子(e)的有序传递是完成光能转换的重要 构建网络 环节 考向二围绕光合作用过程中物质含量的变化分 色素、酶 结构 双层膜、基质 DNA、RNA、 ,重要叶绿体 物质 基粒 析，考查科学思维 ATP、ADP、PH 》例2(2025·湖南长郡中学调研)如图为某植 080 物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关 物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶色黄化 026 的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置 探索光合作用 原理的部分实验 发现光合作用 年 于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中，下 过程 列相关分析正确的是 新 (CHO) 光能 ② 计 ④ ATP 条 CO. 光照】 光反应)ATP、NADPH 暗反应) 有光、无 件 H,0① NADPH 件 2C ADP、Pi、NADP 、光均可 中 能量 变化 能量、 、变化 A.被色素吸收的光能全部用于③合成ATP 光能→ATP及NADPH B.只有接受ATP释放的能量，C3才可被NADPH ATP和NADPH中活跃的化学 中活跃的化学能 能→有机物中稳定的化学能 还原 C.如果突然增加光照强度，则短时间内②含量减 真题再现 少，③的含量增加 D.如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞C,减 1.(2024·贵州卷)为探究不同光照强度对叶色的影 少，乙的叶肉细胞④含量减少 响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且 适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取 归纳提示 液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的 判断C3、C,等物质含量变化的分析思路 吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各 叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路 种光合色素含量。下列叙述错误的是 和去路是否平衡进行分析： A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 (1)来路动态平衡去路，则物质含量相对稳定。 B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 (2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变， D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 则物质含量减少。 2.(2024·广东卷)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶 (3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变， 片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银 则物质含量增加。 杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是 () A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 (2)光照t时间时，a组C02浓度 (填“大 B.研磨时用水补充损失的提取液 于”“小于”或“等于”)b组。 C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 (3)若延长光照时间c、d组02浓度不再增加，则光 D.用过的层析液直接倒入下水道 照t时间时a、b、c中光合速率最大的是 3.(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊 组，判断依据是 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 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组 PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述 光照强度继续照光，其幼苗光合速率会 (填 错误的是 “升高”“降低”或“不变”)。 6.(2024·甘肃卷)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还 强光 类囊体膜 HCII PSII LHCII LHCIL PSI 是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物 弱光 的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈 A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合 白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经 体对光能的捕获增强 鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光 B.Mg+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕 1 照下(400umol·m2·s'),纯合突变体叶片中叶 获减弱 绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O, (1umol·m2·s)下培养一周，提取并测定叶片 4.(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生 叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下 长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙 列问题： 高 述，错误的是 时20+ 18.0 口正常光 安15 口弱光 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 10 轮总复 薄膜上 警 3.0 C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光 0 0.328 野生型 纯合突变体 谱在蓝紫光区有吸收峰 10 9.1 口正常光 D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层 8 口弱光 析液在滤纸上扩散得越慢 6- 5.(2024·新课标理综)某同学将一种高等植物幼苗 4- 分为4组(a、b、c、d),分别置于密闭装置中照光培 0.10.1 0 野生型 养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温 纯合突变体 度保持恒定。一段时间()后测定装置内O2浓度， (1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂 结果如图所示，其中M为初始02浓度，c、d组02浓 是 ,加入少许碳酸钙可以 度相同。回答下列问题。 (2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光 浓 下高，其原因是 (3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种 子，因为 (4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研 o a b 究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色； (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中 ② 高等植物光合作用利用的光主要是 ,原因是 (5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成 缺陷，X最可能是 若以上推断合理，则干 旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响 (答出两点即可)。 纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成8.(2024·安徽卷)为探究基因OsN4C对光合作用的 下面的实验设计： 影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野 ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌 生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量 发后在 条件下培养一周，然后将野 表达株(OE),测定了灌浆期旗叶（位于植株最顶 生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、 端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下 D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 列问题。 ②测量指标：每组取3~5株植物的叶片，在显微镜 净光合速率 叶绿素含量 下观察、测量并记录各组的 (umol·m-2·s) ③预期结果： (mg·g') WT 24.0 4.0 7.(2024·河北卷)高原地区蓝光和紫外光较强，常采 KO 20.3 3.2 用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对 OE 27.7 4.6 藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和 绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素 (1)旗叶从外界吸收1分子C02与核酮糖-1， 的含量，结果如图、表所示。 5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷 口白膜 酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受 40 ■蓝膜 释放的能量并被还原，随后在叶 口绿膜 绿体基质中转化为 30 (2)与WT相比，实验组K0与OE的设置分别采用了 082 30 自变量控制中的 (填科学方法)。 10 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速 2026 率 2- 。为进一步探究该基因的功能，研究人 年 员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达 量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 创 5 60 紫外光 蓝光 绿光 计 覆膜处理叶绿素含量(mg/g) 类胡萝卜素含量(mg/g) 40 衡 白膜 1.67 0.71 0 素 20 蓝膜 2.20 0.90 10 绿膜 1.74 0.65 WT KO OE WT KO OE 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光 30 的透过率有明显差异，其中 光可被位于叶 3 绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反 20 应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 50 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选 WT KO OE 择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合 色素时，可利用 作为溶剂。测定叶绿素含 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速 量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是 率发生相应变化的原因：① ② (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高 原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为 温馨提示：复习至此，请完成练案[12】