第三单元 第14课时 绿色植物光合作用的过程（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（苏教版 江苏专用）

第14课时　绿色植物光合作用的过程 课标要求 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，转换并储存为糖分子中的化学能。 考情分析 绿色植物光合作用的过程 2023·湖北·T8　2023·江苏·T19　2022·重庆·T23　2021·广东·T12 2021·湖南·T18　2021·河北·T19　2021·重庆·T6　2020·天津·T5 1．光合作用的概念 光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。 2．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 3．光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 有光、没有光都能进行 场所 在叶绿体内的类囊体膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 关系 4.元素的转移途径 H：3H2ONADPH(C3H2O)。 C：14CO214C3(14CH2O)。 O：H218O18O2；C18O2C3(CH218O)。 5．化能合成作用与光合作用的对比 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、硫细菌等 归纳总结　环境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 如图中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，分析相关物质含量在短时间内的变化： (2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 判断正误 (1)光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中(　×　) 提示　光反应将光能转化为储存在ATP和NADPH中活跃的化学能。 (2)暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原(　×　) 提示　暗反应中，CO2不能直接被NADPH还原，必须经过CO2的固定形成C3，再在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。 (3)暗反应中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　×　) 提示　在暗反应阶段中14C的转移途径是14CO2→14C3→(14CH2O)。 光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。 1．如图为类囊体膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则： (1)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－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在NADPH和ATP中。 (2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。 (3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。 2．如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。 (1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器维持叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量不变的原因是Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1∶1反向交换进行转运。 (2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为外界磷酸浓度低的不利于磷酸丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定。 (3)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，以蔗糖作为运输物质的优点是非还原糖较稳定。 (4)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C5、NADPH。 若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是ADP、C3。 (5)科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率大于(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率更快(填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1等于(填“大于”“等于”或“小于”)S2。 考向一　光合作用的原理 1．(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 答案　A 解析　水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，则O2在线粒体内膜上被利用，O2从叶绿体类囊体膜开始，穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，再穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误；光反应中NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH，然后在暗反应过程中被消耗，B正确；由图可知，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，C正确；电子(e－)在类囊体膜上的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。 2．(2022·重庆，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是__________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持______________(填“低温”或“常温”)。 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是___________________ ________________________________________________________________________。 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是______________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是__________________________________________。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有________________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有______________________(答两点)。 答案　(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂　低温　(2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差　(3)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高　水　(4)NADPH、ATP和CO2　增加CO2浓度和适当提高环境温度 考向二　不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析 3．正常生长的小球藻，照光培养一段时间后，改为在绿光下继续培养，此后小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是(　　) A．H2O在光下分解速率不变 B．卡尔文循环增强 C．ADP/ATP比值上升 D．C3/C5比值下降 答案　C 解析　改为在绿光下继续培养，导致光反应减弱，H2O在光下分解速率下降，A错误；光反应减弱，产生的NADPH和ATP减少，导致卡尔文循环减弱，ADP/ATP比值上升，B错误，C正确；C3还原成C5的量减少，但C5的消耗量暂时不变，所以C5含量减少，C3/C5比值上升，D错误。 4．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下： A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。 B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。 C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。 D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题： (1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是______________________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________。 (2)比较A、B、C三组处理可以推知，随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的_________________________________________________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中________________________________________________________。 答案　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　(2)ATP和NADPH　CO2的同化量 解析　(2)光合作用过程有两个阶段：光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段必须在光下进行，其将水分解，产生ATP和NADPH用于暗反应。A、B、C三组处理相比，随着光照时间间隔的减少，光照频率的增加，使光下产生的ATP和NADPH能够及时被利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。 方法技巧　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、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 1．(必修1 P89)光合作用可以分为两个阶段，即光反应阶段和暗反应阶段，后者也称为碳反应阶段。 2．(必修1 P89)光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，必须在有光的条件下才能进行。光合色素和与光反应有关的酶就分布在类囊体膜上。 3．(必修1 P89)暗反应是由卡尔文及其研究团队发现的，又称为卡尔文循环。简单地说，卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。 4．(必修1 P90)光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。 5．请根据光合作用的基本过程，填充下图： 6．请写出光合作用的反应式(产物为C6H12O6)：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。 7．(2022·全国甲，29节选)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是自身呼吸消耗或建造植物体结构(答出1点即可)。 课时精练 一、单项选择题 1．(2021·广东，12)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 答案　D 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；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，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．(2023·湖北，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，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。 3．(2020·天津，5)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 答案　A 解析　绿色植物光反应的场所是类囊体膜，产物有O2、NADPH、ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A项正确；该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B项错误；类囊体产生的NADPH、ATP参与C3的还原，光反应产生的O2不参与暗反应，C项错误；该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D项错误。 4．(2024·扬州高三期中)如图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质， CF0、CF1构成ATP合成酶。下列说法错误的是(　　) A．PS Ⅱ、PS Ⅰ内含易溶于有机溶剂的色素 B．PQ转运H＋的过程需要消耗电子中的能量 C．线粒体中存在类似于ATP合成酶的膜是线粒体内膜 D．小麦光合作用产生的O2被细胞呼吸利用至少需要经过4层磷脂双分子层 答案　D 解析　光反应中水的光解产生的O2是发生在叶绿体类囊体膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各两层膜，共5层膜，即5层磷脂双分子层，D错误。 5．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(　　) A．自然界中能发生光合作用的生物，不一定具备PSⅡ和PSⅠ系统 B．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 C．在ATP合酶的作用下，H＋顺浓度梯度转运提供分子势能，促进ADP和Pi合成ATP D．PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，产生电子传递给PSⅠ将NADP＋和H＋结合形成NADPH 答案　B 解析　分析图示可知，光反应过程将吸收的一部分光能转换为活跃的化学能储存在ATP中，还有一部分储存在NADPH中，B错误。 6．(2023·镇江高三检测)如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，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。下列分析正确的是(　　) 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．图中Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D．图中Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 答案　D 解析　根据题意和题图可知，物质甲是C5，物质乙是C3，图中Ⅱ阶段改变的条件是降低了CO2浓度。Ⅱ阶段改变的条件影响暗反应的进行，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，D正确。 二、多项选择题 7．(2024·南通高三模拟)如图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图，光下TPT(磷酸丙糖转运体)活性受到限制。下列相关叙述正确的是(　　) A．TPT分布在叶绿体外膜上，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 答案　CD 解析　叶绿体是双层膜结构，外膜的外面是细胞质基质，据图可知，TPT既能转运磷酸丙糖又能转运磷酸，具有专一性和饱和性，但位于叶绿体内膜上，A错误；白天，光合作用形成较多3－磷酸甘油酸，与ADPG焦磷酸化酶结合后，便催化形成淀粉，夜晚，光合磷酸化停止，积累在叶绿体里的Pi浓度升高，便抑制淀粉形成，因此，白天光合速率越快，3－磷酸甘油酸与Pi的比值越高，合成淀粉越活跃，B错误；TPT能将磷酸丙糖不断运输到叶绿体外，同时将释放的Pi运回叶绿体基质，因此当细胞质基质中Pi浓度降低时，会抑制磷酸丙糖从叶绿体中运出，C正确；白天光照较强，光下TPT活性受到限制，TPT不能将Pi运回叶绿体基质，不会抑制ADPG焦磷酸化酶活性，从而促进淀粉的合成，因此白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成，D正确。 8．“光斑”是阳光穿过树冠枝叶投射到地面的光点，它会随太阳运动和枝叶摆动而移动。如图表示某一生长旺盛的植物在“光斑”照射前后O2释放速率和CO2吸收速率的变化曲线。下列叙述正确的是(　　) A．“光斑”照射前，植物进行着较弱的光合作用 B．“光斑”照射后，短时间内C3含量增多 C．图示O2释放速率的变化说明暗反应限制了光反应 D．CO2吸收曲线ab段的变化说明暗反应与光照有关 答案　ACD 解析　“光斑”照射开始，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率增大相对较慢，短时间内C3的还原强于CO2的固定，故短时间内C3含量减少，B错误；“光斑”照射后，CO2吸收速率增加的同时，O2释放速率下降，说明暗反应限制了光反应，C正确；ab段“光斑”移开，光照减弱，光反应减弱，O2释放速率下降的同时，CO2吸收速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D正确。 9．如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不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浓度来提高作物中蔗糖的含量 答案　BD 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Pi输入叶绿体减少，说明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错误；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，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。 三、非选择题 10．(2021·江苏，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题： (1)叶绿体在______________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是____________________。 (2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳化合物，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了__________个CO2分子。 (3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为__________中的化学能。 (4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定并计算光合放氧速率(单位为μmolO2·mg－1chl·h－1，chl为叶绿素)。请完成表格。 实验步骤的目的 简要操作过程 配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中 设置寡霉素为单一变量的对照组 ①________________________________ ②________________________________ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片 光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧 ③_________________________________ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定 答案　(1)类囊体膜　叶绿素、类胡萝卜素 (2)C5　12　(3)NADPH　ATP　(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮　②减少叶片差异造成的误差　③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量) 解析　(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，细胞呼吸过程中释放的能量用于合成ATP中的化学能和产生热能。(4)设计实验遵循单一变量原则、对照原则、等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定叶绿素的含量。 11．(2021·湖南，18)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： (1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。 (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 叶绿体类型 相对值 实验项目 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是________________________________________________________________________。 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于______________________________________________________________________，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：_____________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)类囊体膜　NADPH　减慢　(2)①Fecy　实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用　②类囊体上的色素吸收、转化光能　③ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低 解析　(1)光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。(2)②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 12．(2023·江苏，19)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，其机理是蓝光激活细胞质膜上的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 答案　(1)④　①④　K＋、Mal(苹果酸) (2)①②　丙酮酸　[H](或NADH)　(3)H＋浓度差　(4)吸水膨胀　(5)ABD 解析　(1)叶绿体是光合作用的场所，所以光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④中，即叶绿体中；NADPH可用于CO2固定产物的还原，由图示可知，该过程可以发生在叶绿体中，也发生在细胞质基质中。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、K＋和Mal等，其中K＋和Mal影响细胞液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水力，影响气孔的开闭。(2)研究证实气孔运动需要ATP，图中叶绿体合成有机物需要消耗ATP，而ATP由细胞质基质进入到叶绿体中，因而可推测气孔运动需要的ATP来源于细胞呼吸，细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，即图中的①②。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的第二、三阶段，经过TCA循环产生的[H](NADH)最终通过电子传递链氧化产生ATP，即有氧呼吸的第三阶段。(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞质膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的H＋浓度差，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，促进细胞吸水，进而表现为气孔张开。(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，进入到细胞液中，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞吸水膨胀，促进气孔张开。(5)结合图2可知，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积远小于WT，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；保卫细胞叶绿体中淀粉合成和分解与气孔开闭有关，结合图1可以看出，光照条件会促进保卫细胞淀粉粒的水解，光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；突变体ntt1在光照条件下叶绿体中含有淀粉粒说明其能进行光合作用，光照条件下突变体ntt1的淀粉粒面积几乎无变化，可能是存在某种平衡，C错误；结合图示可以看出，较长时间光照可使WT淀粉粒面积增大，因而推测，长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $