2026届高三生物一轮复习讲义捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 一　捕获光能的色素和结构 1.绿叶中色素的提取和分离实验 [认知觉醒]　某实验小组的同学为了探究菠菜叶中色素的种类与含量，将新鲜菠菜绿叶中的色素进行分离，提取光合色素，开展相关实验，请据图回答以下问题。 (1)本实验中提取色素所用试剂为__________________________________， 所选该试剂的依据是__________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中，所用的分离方法称为________法，选用此法的原理是________________________，实验结果如图所示，从下到上第三条色素带的名字是________。 (3)色素带越宽或越深代表___________。色素带越高代表_________________。 (4)有同学查阅资料得知，植物体内叶绿素含量的多少与不同的植物种类有关。现欲探究菠菜、芹菜、油菜三种不同蔬菜体内的叶绿素含量的多少，请简要写出实验的主要思路：____________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 提示　(1)无水乙醇　绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此，本实验中提取色素所用试剂为无水乙醇　(2)纸层析　不同色素在层析液中溶解度不同　叶黄素　(3)色素含量越多　色素在层析液的溶解度越大　(4)取等量生长状况良好且相似的菠菜、芹菜、油菜叶进行色素提取，利用纸层析法进行分离，重复多次实验，观察滤纸条上色素带宽窄和颜色深浅，根据实验结果得出结论 判断下列说法的正误。 (1)制备滤纸条时将滤纸条剪去两角的目的是使色素在滤纸条上扩散时均匀整齐。(√) (2)用层析液可以提取并分离黑藻叶肉细胞中的光合色素。(×) (3)提取色素时，需要在研钵内加二氧化硅、碳酸钙和适量的水。(×) (4)正常情况下，色素分离后滤纸条上色素带最宽的色素颜色为黄绿色。(×) (5)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸上扩散得越快。(×) (6)层析时试管口加棉塞的目的是防止层析液挥发。(√) [思维提升]　实验改进 (1)实验时应该将滤液滴在a处。 (2)在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈①含有胡萝卜素，呈现橙黄色；最小的圆圈④含有叶绿素b，呈现黄绿色。 2.叶绿体中色素的吸收光谱分析 由图可以看出： [思维拓展]　 色素的作用除了吸收光能，还有传递、转化光能。类胡萝卜素不吸收红光。影响叶绿素合成的因素有光照、温度、无机盐(N和Mg)等。 3.叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构模式图 图示叶绿体的结构，图中标号①②表示外膜、内膜，③④⑤依次为类囊体、基粒、叶绿体基质。叶绿体基质中含有水分、无机盐和有机物(如糖类、ATP、蛋白质、核酸等)。吸收光能的色素分布于③，与光合作用有关的酶分布在③⑤。(填标号) (2)叶绿体功能的实验验证 　 恩格尔曼的实验示意图　恩格尔曼第二个实验的示意图 ①恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是________________________ ____________________________________________________________________。 提示　选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位 ②恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是__________________。 提示　排除氧气和极细光束外的其他光的干扰 ③在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 提示　这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布 (1)分离提取液中的光合色素可采用纸层析法。(2024·贵州卷，3B)(√) (2)研磨时用水补充损失的提取液。(2024·广东卷，3B)(×) 提示　光合色素不溶于水，应用无水乙醇。 (3)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。(2023·全国乙卷，2D)(×) 提示　溶解度越高扩散得越快。 (4)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。(2023·江苏卷，12A)(×) 提示　防止叶绿素被破坏。 (5)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(2021·河北卷，3C)(√) (6)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷，13C)(×) 提示　依据在层析液中的溶解度不同。 (7)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(2019·江苏卷，17A)(×) 提示　加入CaCO3防止叶绿素被破坏，过量时不会破坏叶绿素。 题型1　提取和分离叶绿体色素实验(科学探究) [例1] (2024·广东卷，3)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银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 B.研磨时用水补充损失的提取液 C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D.用过的层析液直接倒入下水道 答案　C 解析　选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，故不能用水补充损失的提取液，B错误；两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 [例2] (2024·贵州卷，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，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液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　　) A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 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 D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 答案　D 解析　因为类胡萝卜素和叶绿素都可吸收蓝紫光，而叶绿素可吸收红光，因此测定叶绿素的含量时可使用红光波段，D错误。 [例3] (2023·江苏卷，12)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 答案　B 解析　提取叶绿体中的色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线过粗，从而在分离中出现色素带重叠的现象，B正确；该实验只能定性分析色素的种类及溶解度等，无法准确测定滤液中各种色素的含量，C错误；花青素是水溶性色素，不可通过该实验中的有机溶剂提取，D错误。 绿叶中色素的提取和分离实验中的误差分析 　　　 题型2　叶绿体的结构和功能(生命观念) [例4] (2025·河南安阳调研)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，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NADPH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 答案　D 解析　只有叶绿素的合成才需要Mg2＋，A错误；水的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误。 [例5] (不定项)(2025·黑龙江哈尔滨月考)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。如图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，错误的是(　　) A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，①应位于滤纸条的最下端 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 答案　AC 解析　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(叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B正确；植物叶片呈现绿色是由于①②吸收绿光最少，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，可知弱光下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。 二　光合作用的原理 1.探索光合作用原理的部分实验(连线) ①希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。 ②鲁宾和卡门的实验用到了同位素标记法，因18O没有放射性，依据的是密度不同。 ③卡尔文的实验用到了放射性同位素标记法，14C有放射性，可被追踪检测。　　　 [深度思考]　(1)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是____________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 提示　不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 (2)希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 提示　不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 2.光合作用过程 (1)基本过程 ①填充图中字母代表的物质：a.NADPH，b.3磷酸甘油酸(C3)，c.ADP＋Pi，d.O2，e.(CH2O)。 ②水分解为O2和H＋的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经传递,可用于NADP＋和H＋结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用有两点：一是作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，二是储存部分能量供暗反应阶段利用。 ③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。 (2)比较光反应与暗反应 ①叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。 ②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既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 ③供氢：NADPH ④供能：ATP和NADPH　　　 (3)光合作用中元素的去向分析 H： C： O： [深度思考]　给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 提示　有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物 3.光合作用和化能合成作用的比较 (1)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷，11D)(×) 提示　光反应中生成NADPH。 (2)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)(×) 提示　植物细胞中H2O2分解也能产生O2。 (3)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(×) 提示　可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。 (4)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)(×) 提示　类囊体产生的ATP参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不参与CO2固定，也不参与C3的还原。 (5)蓝细菌(蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用。(2019·海南卷，1D)(√) 题型1　光合作用的探究历程(生命观念) [例1] (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为：将HO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为：将HO换成H2O、CO2换成C18O2、18O2换成O2，其余不变，B错误；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，D错误。 [例2] (不定项)(2025·吉林长春模拟)如图所示，将草酸铁(含Fe3＋)加入含有离体叶绿体的溶液中，除去空气并给予适宜的光照后，溶液颜色发生变化并产生氧气。在相同条件下，不添加草酸铁时，则不产生氧气。下列有关论述错误的是(　　) A.可通过差速离心法提取叶绿体并置于蒸馏水中保存 B.相较于蓝紫光，绿光照射使叶绿体释放氧气量更大 C.颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋相当于叶绿体基质内的NADH D.实验说明离体叶绿体在适当条件下可发生水的光解并释放氧气 答案　ABC 解析　可通过差速离心法提取叶绿体但是不能置于蒸馏水中保存，否则会吸水涨破，A错误；相较于绿光，叶绿体对蓝紫光吸收量大，用蓝紫光照射使叶绿体释放氧气量更大，B错误；NADH是呼吸作用中的还原剂，颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋不是还原剂，C错误。 题型2　光合作用过程中的物质变化分析(科学思维) [例3] (2025·山东淄博模拟)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(　　) A.叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物 B.在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升 C.光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成 D.五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动 答案　C 解析　暗反应过程中CO2的固定是CO2和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物，A错误；CO2浓度降低时，CO2的固定减弱，五碳化合物消耗减少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成减少，三碳化合物的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与三碳化合物的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。 “过程法”分析光合作用过程中各物质的变化 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： 　　　 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，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 解析　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，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 2.(2024·山东卷，21)从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/ (μmol CO2·mol－1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/(mol H2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有________。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点________(填“高”或“低”)，理由是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是___________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案　(1)ATP、NADPH　与野生型相比，突变体叶片合成的细胞分裂素较多，可促进叶绿素的合成(合理即可) (2)高　与野生型相比，开花14天后突变体的胞间CO2浓度较低、气孔导度较大(进入叶肉细胞的CO2较多)，CO2利用率较大 (3)突变体蔗糖转化酶活性较高，能够催化更多的蔗糖分解为单糖，导致运输到籽粒的蔗糖减少，籽粒合成的淀粉减少(合理即可) 解析　(1)光反应阶段生成的NADPH和ATP可供暗反应利用。分析野生型和突变体的①组数据可知，与野生型相比，突变体类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性均较高；分别对比野生型和突变体的②③组数据可知，细胞分裂素可以提高类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性。结合题干信息“该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性”推测，与野生型相比，突变体叶片合成的细胞分裂素较多，促进了叶绿素合成，从而导致开花后突变体叶片变黄的速度较慢。(2)分析题表可知，与野生型相比，开花14天后突变体的胞间CO2浓度较低、气孔导度较大(进入叶肉细胞的CO2较多)，说明其CO2利用率较大，光饱和点较高。(3)已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而突变体蔗糖转化酶活性较高，能够催化更多的蔗糖分解为单糖，导致运输到籽粒的蔗糖减少，进而导致籽粒合成的淀粉减少。 限时练11　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理　 (时间：30分钟) 一、选择题 1.(2025·山东枣庄模拟)如图是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(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是(　　) A.实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深 B.实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好 C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离 D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄 答案　D 解析　实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，若采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B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，则看不到四条色素带，C错误。 2.(2025·湖北武汉模拟)如图为叶绿体的局部结构示意图，①②指示相应结构。下列相关说法正确的是(　　) A.①上分布着多种光合色素，可用无水乙醇将它们分离开 B.在有光的条件下，①可为②提供ATP和NADH C.光照突然增强，②中C5含量会上升，C3含量会下降 D.①可以增大叶绿体的膜面积，用于附着固定CO2的酶 答案　C 解析　无水乙醇可提取光合色素，但不能分离色素，A错误；在有光的条件下，①可为②提供ATP和NADPH，不能提供NADH，B错误；光照突然增强，类囊体膜上产生更多的ATP和NADPH，用于还原C3，生成C5，②中C5含量会上升，C3含量会下降，C正确；①可以增大叶绿体的膜面积，但固定CO2的酶存在于叶绿体基质中，不在类囊体膜上，D错误。 3.(2025·河北张家口模拟)如图是某植物细胞进行光合作用的过程，下列有关叙述正确的是(　　) A.光合作用产物Ⅱ中的O部分来自水 B.物质Ⅰ在暗反应中可充当还原剂，但不能供能 C.若外界中物质Ⅲ浓度适当升高，物质Ⅰ的含量会暂时降低 D.给植物提供HO，一段时间后放射性会出现在O2中 答案　C 解析　光合作用产物Ⅱ为光反应阶段水光解产生的氧气，其中的O全部来自水，A错误；物质Ⅰ为NADPH，可以在暗反应中充当还原剂，也能为暗反应供能，B错误；若外界中物质Ⅲ(CO2)浓度升高，C3合成增多，C3转化成有机物时会消耗更多的物质Ⅰ(NADPH)，因此物质Ⅰ的含量会暂时下降，C正确；18O属于稳定同位素，不具有放射性，D错误。 4.(2025·山东烟台模考)科学家从菠菜中分离出类囊体，将其与多种辅因子和多样化的还原酶一起包裹在油包水滴中，构建出如图所示能实现CO2的连续转化且可编辑的人工光合细胞。下列说法错误的是(　　) A.人工光合细胞膜应该由单层磷脂分子组成 B.需持续加入多种辅因子，为CO2转化提供能量和还原剂 C.通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化 D.与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞更有利于有机物积累 答案　B 解析　人工光合细胞膜外面是油里面是水，磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，排布为单层磷脂分子比较稳定，A正确；ATP和NADPH可由光反应提供，由图可知，多种辅因子可循环再生，B错误；酶具有专一性，故通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化，从而得到不同的有机物，C正确；菠菜叶肉细胞需要进行消耗有机物的细胞呼吸，而人工光合细胞能够只进行光合作用，不进行呼吸作用，能够更有效地积累有机物，D正确。 5.(2025·河北承德模拟)2021年，我国科学家设计了一种下图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP)，在高密度氢能的作用下，成功将CO2和H2转化为淀粉。ASAP由11个核心反应组成，依赖许多不同生物来源的工程重组酶。下列说法错误的是(　　) A.该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP B.人工合成淀粉同样需要CO2的固定和C3的再生，最终将C6合成淀粉 C.ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响 D.大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化可能面临的难题 答案　B 解析　该反应器需要高能氢以及ATP还原C3，故该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP，A正确；人工合成淀粉同样需要CO2的固定，但不需要C3的再生，B错误；由题意可知，ASAP代谢路线无需植物光合作用可直接合成淀粉，有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响，C正确；由题可知，该反应器需要不同生物来源的工程重组酶，大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题，D正确。 6.(2025·江西高三质检)光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP＋的还原；另一方面建立跨膜的H＋浓度梯度，启动光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.原初反应实现了光能到化学能的能量转化过程 B.类囊体膜内外H＋浓度梯度的形成与水的裂解、质体醌的转运以及NADP＋的还原有关 C.图中H＋通过协助扩散进入叶绿体基质 D.光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原 答案　A 解析　根据题干“原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子”可知，原初反应实现了光能到电能的能量转化过程，A错误；类囊体膜内外H＋浓度梯度的形成(即基质中的H＋浓度低，类囊体腔中的H＋浓度高)与水的裂解、质体醌的转运以及NADP＋的还原有关，B正确；由图可知，叶绿体基质中的H＋浓度低，类囊体腔中的H＋浓度高，即H＋从类囊体腔进入叶绿体基质属于顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白，故图中H＋通过协助扩散进入叶绿体基质，C正确。 7.(不定项)(2025·山东聊城模考)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色，用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲杂草和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如下表所示。下列说法错误的是(　　) 除草剂相对浓度/% 0 5 10 15 20 25 30 品种甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0 品种乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0 A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量 B.希尔反应中的DCIP相当于NADP＋在光反应中的作用 C.与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体的类囊体薄膜的功能较强 D.除草剂浓度为20%时，若向品种甲的希尔反应液中通入CO2，在适宜光照下能检测到糖的生成 答案　AD 解析　希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A错误；希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的类囊体薄膜中进行，溶液中的DCIP被还原，因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用，相当于NADP＋在光反应中的作用，B正确；抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体的类囊体薄膜的功能较强，C正确；除草剂浓度为20%时，若向品种甲的希尔反应溶液中通入CO2，由于该反应中没有NADPH的生成，所以C3不能被还原成糖，在适宜光照条件下不能检测到糖的生成，D错误。 二、非选择题 8.(2025·山东菏泽模拟)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PSⅠ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径，两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率，提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下，C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧，活性氧积累使叶绿素降解增加，活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题： (1)①光合色素吸收光能后，将水分解为O2和H＋，同时产生电子；电子经过电子传递链，最终与________结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，短时间内暗反应中C3含量________。环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值________(填“较大”“较小”或“相等”)。 ②根据题干信息，对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解，说法正确的有________。 A.强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程 B.强光下，C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率 C.C37缺失使电子传递受阻，进而降低活性氧的含量，可导致植物叶片变黄 D.C37缺失突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率 (2)现有分离得到的野生型和C37缺失突变体的类囊体，根据题干光反应机制，简要写出鉴定这两种类囊体的实验设计思路：______________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案　(1)①NADP＋　降低　较小　②BD (2)取强光下的野生型和C37缺失突变体的类囊体，提取、分离色素，比较色素带上叶绿素条带的宽度，条带宽的为野生型的类囊体，反之为C37缺失突变体的类囊体 解析　(1)①在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为O2和 H＋，同时产生的电子经传递，最终与NADP＋结合形成NADPH；强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，短时间内暗反应中C3含量降低；线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值较小；②强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误；研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，因此C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确；C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧(ROS)，活性氧积累到一定阶段可能会促进叶绿素降解，导致叶片枯萎发黄，C错误；ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡，C37缺失突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率，D正确。(2)由题意可知，在强光下，C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧，活性氧积累使叶绿素降解增加，活性氧积累到一定量使细胞凋亡，因此可以取强光下的野生型和C37缺失突变体的类囊体，提取、分离色素，比较色素带上叶绿素条带的宽度，叶绿素条带宽的为野生型的类囊体，叶绿素条带窄的为C37缺失突变体的类囊体。 学科网（北京）股份有限公司 $