2027届高中生物一轮复习讲义 第10讲　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

该高中生物学讲义围绕捕获光能的色素和结构、光合作用原理两大高考核心考点，按实验操作-结构功能-反应过程逻辑梳理知识，通过考点解析、方法提炼、真题演练等环节，帮助学生构建从色素提取到光合过程的完整知识体系，突破实验细节与原理应用难点。 资料突出科学探究与思维训练，如结合“绿叶中色素的提取和分离”实验误差分析培养科学思维，通过同位素示踪法探究光合元素转移强化探究实践能力。分层练习覆盖基础到综合，真题讲解直击高考命题规律，助力学生高效提升应试技能，为教师精准把控复习进度提供实用参考。

第10讲　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 考点一　捕获光能的色素和结构 1.绿叶中色素的提取和分离实验 (1)实验原理 提醒　①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 ②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 (2)实验步骤 (3)实验结果 2.叶绿体中色素的分布和作用 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 (2)叶绿体的功能 (1)将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析。(2025·河北卷，5C)(×) 提示　层析时层析液不能触及滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，无法观察到条带。 (2)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。 (3)分离菠菜中的色素时，因层析液有挥发性，需在通风好的条件下进行。(2025·黑吉辽卷，11D)(√) (4)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　依据各种光合色素在层析液中的溶解度不同。 考向1　提取和分离叶绿体色素实验[科学探究] 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。 2.(2025·山东卷，13)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是(　　) A.应使用干燥的定性滤纸 B.绿叶需烘干后再提取色素 C.重复画线前需等待滤液细线干燥 D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 答案　B 解析　教材实验中提取色素用的是新鲜的绿叶，若进行烘干处理会破坏其中的叶绿素，B错误。 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不合理；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合理；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不合理；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不合理。 考向2　色素的种类及作用[生命观念] 4.(2026·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　) A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 答案　C 解析　由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素几乎不吸收红光，A错误；叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有 Mg2＋，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确；蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。 考点二　光合作用的原理 1.探索光合作用原理的部分实验(连线) [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 2.光合作用的概念及反应式 3.光合作用的过程 (1)填写图中序号所代表的物质或结构 ①O2；②ATP；③NADPH；④C5；Ⅰ.光反应。 (2)比较光反应与暗反应 (3)元素的转移途径 ①C：14CO214C3(14CH2O)； ②O：HO18O2； C18O2C3(CHO)。 4.光合作用和化能合成作用的比较 [创新拓展]　光合磷酸化、卡尔文循环、光合产物的输出及化学渗透假说 1.光合作用中光系统及电子传递链 类囊体薄膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立： 2.暗反应与卡尔文循环 3.光合产物及运输 (1)磷酸丙糖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。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 4.化学渗透假说 研究人员在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，一段时间后有ATP产生。 该实验表明：类囊体薄膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 5.光反应和有氧呼吸第三阶段ATP产生机制——ATP合酶 (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。 考向1　光合作用的探究历程[科学探究] 1.(2026·广东佛山质检)下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是(　　) A.恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气 B.希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水 C.阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D.卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 答案　B 解析　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，B错误。 2.(2026·河南天一大联考)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不具有放射性，是稳定同位素，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O部分来自H2O 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　A 解析　18O不具有放射性，是稳定同位素，可用于示踪物质运行和变化规律，A正确；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；该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O全部来自H2O，C错误；小球藻是真核生物，不同于蓝细菌，具有完整的叶绿体，含有叶绿素和类胡萝卜素，D错误。 考向2　光合作用的过程[科学思维] 3.(2025·河北卷，4)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　) A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 答案　A 解析　类囊体膜上发生水的光解，线粒体基质中发生丙酮酸和水的彻底分解，A错误；叶绿体基质中发生CO2的固定，消耗CO2，线粒体基质中丙酮酸分解生成CO2，B正确；类囊体膜上水的光解产生O2，线粒体内膜上消耗NADH和O2并生成H2O，C正确；叶绿体基质中发生暗反应可以产生糖类，线粒体基质中发生丙酮酸的分解，D正确。 4.(2025·江苏卷，21)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破________膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入________溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的________溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为________μg·mL－1。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 __________________________________________________________________。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度________(填“变强”“不变”或“变弱”)，说明类囊体膜具有的功能有_______________________________________________。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳(暗)反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有___________________________________________ __________________________________________________________________。 答案　(1)叶绿体　等渗　(2)无水乙醇　600　(3)H＋、NADPH、ATP　(4)变强　吸收并转化光能、转运H＋　(5)暗反应相关的酶、C5、CO2等 解析　(1)类囊体位于叶绿体中，故细胞破碎后，还需要在低渗溶液中涨破叶绿体膜，获得类囊体，为保持其活性，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。(2)叶绿素可溶于无水乙醇中，故稀释类囊体悬液所用的溶液为无水乙醇。5 μL类囊体悬液溶于995 μL的乙醇或丙酮溶液，相当于悬液被稀释了200倍，稀释后的溶液中叶绿素浓度是3 μg/mL，所以原溶液中叶绿素浓度是600 μg/mL，根据题意“类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示”，所以类囊体的浓度为600 μg/mL。(3)类囊体膜是光合作用中光反应的场所，类囊体薄膜上可发生水的光解，产生H＋、释放氧气、合成NADPH和ATP，其中H＋、NADPH、ATP可能对后续实验产生影响。(4)在适宜光照下，类囊体膜上的光合色素吸收光能以后， 产生高能电子，驱动类囊体膜上的质子泵将人工细胞质中的H＋运进类囊体腔，人工细胞质中pH增大，荧光强度变强，可说明类囊体膜具有吸收并转化光能、转运H＋的功能。(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应(即暗反应)生成糖类的实验研究，理论上还需要提供暗反应所需的多种酶以及C5、CO2等物质。 考向3　光合作用拓展应用[科学思维] 5.(2026·重庆八中模拟)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析错误的是(　　) A.黑暗的目的是与光照作对照 B.pH＝4的缓冲液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境 C.ADP和Pi形成ATP后进入叶绿体基质 D.类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力 答案　A 解析　黑暗处理的目的是避免光照对ATP的合成产生干扰，A错误；ADP与Pi在类囊体薄膜上形成ATP，ATP形成后进入叶绿体基质，C正确；分析实验结果可知，类囊体转移至pH＝8缓冲液中立即加入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的pH差，D正确。 6.(2025·山东卷，21)高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。 植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是________；叶绿体中含有许多由类囊体组成的________，扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源于________。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、________。离心收集绿藻并重新放入含HO的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有________。 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为__________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 答案　(1)磷脂双分子层　基粒　(2)H2O　丙酮酸、[H]　O2、CO2　(3)途径①以电能的方式耗散光能，途径②以热能的方式耗散光能 解析　(1)叶绿体膜属于生物膜，其基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中含有许多由类囊体堆叠而成的基粒， 扩展了受光面积。(2)由题图可知，H2O光解产生电子，电子的受体为NADP＋，因此生成NADPH所需的电子源自于H2O。用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，3H会通过光合作用进入产物葡萄糖中，使葡萄糖被3H标记，以该葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，经有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸和[H]均会被3H标记，丙酮酸进入线粒体基质进行有氧呼吸第二阶段时分解产生[H]，故能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、丙酮酸和[H]。将离心收集的绿藻重新放入含有HO的培养液中，在适宜的光照条件下继续培养，绿藻中的HO经过光合作用产生了18O2；HO再通过有氧呼吸第二阶段可进入CO2中，故绿藻产生的带18O标记的气体有O2和CO2。(3)据题图可知，过剩的光能可通过途径①以电能的方式耗散；还可通过途径②以热能的方式耗散，减轻光合系统的损伤。 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。　　　 1.某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验： 组别 加入物质 条件 实验现象 A组 DCPIP溶液 适宜温度和光照等条件 产生气泡，DCPIP溶液变为无色 B组 适量磷酸、NaHCO3 (CH2O)/C3比值增高 注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。 (1)A组气泡中成分是________，DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是 __________________________________________________________________。 (2)B组(CH2O)/C3比值增高原因是____________________________________ __________________________________________________________________。 提示　(1)O2　光反应阶段产生的NADPH使DCPIP还原(DCPIP被光反应产生的NADPH还原)　(2)磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原，形成(CH2O) 2.科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行闪光实验。结果如图： (1)叶绿体悬浮液中加入的必要物质有__________________________________ __________________________________________________________________。　　　 (2)据图推测，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量与连续光照下的光合作用合成有机物的量________(填“相同”或“不相同”)，理由是________________________________________________ __________________________________________________________________。 提示　(1)NADP＋、Pi(磷酸)、ADP　(2)不相同　光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量较多。因为闪光照射，暗反应更能充分利用光反应提供的NADPH和ATP 限时练10　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 (时间：40分钟　分值：50分) 【对点强化】 考点一　捕获光能的色素和结构 1.(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，而叶绿素还主要吸收红光，因此测定叶绿素的含量时可使用红光波段，D错误。 2.(2026·安徽、云南、吉林、黑龙江四省联考)光是绿色植物正常生命活动的必需条件，植物吸收不同颜色(波长)的光可产生不同的效果。下列相关说法错误的是(　　) A.分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色 B.黑暗中萌发生长的玉米幼苗不含有叶绿体，不能吸收红光 C.离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会发生放氧反应 D.蓝光能参与光合作用，也可作为信号调节植物生长发育 答案　B 解析　色素存在于叶绿体和液泡中，故分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色，A正确；叶绿素的合成需要光，黑暗处生长的幼苗不含叶绿素，但植物具有接收光信号的分子，如光敏色素，主要吸收红光和远红光，B错误；叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素可以吸收红光和蓝紫光，因此离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会进行光合作用释放氧气，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，因此蓝光能参与光合作用；光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程，D正确。 3.(2026·安徽合肥检测)生物兴趣小组为探究在适度补水的条件下某叶片光合色素含量的变化，进行了相关实验，结果如下表(单位：mg·g－1)。下列说法错误的是(　　) 组别 实验条件 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 甲 自然条件 0.37 0.45 0.12 乙 适度补水 1.14 0.53 0.12 A.该实验为对照实验，其中甲组是对照组，乙组是实验组 B.叶绿素主要吸收蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光和红光 C.光合色素主要存在于绿色植物叶肉细胞，还可存在于其幼嫩的茎和果实的部分细胞 D.据表推测：其余条件相同且适宜，在适度补水的条件下，植物能提高光合速率 答案　B 解析　由实验处理情况可知，甲组为自然条件下的结果，乙组进行了适度补水处理，则甲组为对照组，乙组为实验组，A正确；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；光合色素位于叶绿体中，叶绿体主要存在于绿色植物叶肉细胞，还可存在于其幼嫩的茎和果实的部分细胞，C正确；由表格数据可知，在适度补水条件下，叶绿素的含量增加，能提高植物的光合速率，D正确。 考点二　光合作用的原理 4.(2026·江苏南通检测)卡尔文将14C标记的CO2通入正在进行光合作用的小球藻培养液中，然后在培养后不同时间(0.5 s、3 s、10 s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，实验结果如图。下列相关分析错误的是(　　) A.用14C标记CO2可排除细胞中原有物质的干扰 B.热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行 C.推测暗反应的初产物可能是3－磷酸甘油酸 D.可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程 答案　D 解析　该实验可通过放射性出现的先后顺序来推测暗反应的过程，D错误。 5.(2026·河南洛阳模拟)对正在进行光合作用的植物，若突然降低植物周围环境中的CO2浓度，则短时间内，下列有关生理变化的叙述，正确的是(　　) A.叶绿体中C5/C3的值上升 B.叶绿体中ATP/ADP的值下降 C.NADPH/NADP＋的值下降 D.光反应速率加快 答案　A 解析　在植物光合作用时突然降低CO2浓度，这将抑制暗反应中CO2的固定，导致C3减少，短时间内C5增多，故叶绿体中C5/C3的值上升，A正确；C3减少，则C3的还原变慢，消耗的ATP和NADPH变少，故叶绿体中ATP/ADP的值上升，NADPH/NADP＋的值上升，B、C错误；暗反应过程受抑制，进而影响光反应过程，光反应速率变慢，D错误。 6.(2026·辽宁沈阳联考)如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是(　　) A.甲为叶绿体，乙为细胞质基质 B.a、b、c依次为O2、NADPH、ADP C.该过程合成的ATP大部分运出叶绿体外，用于绿色植物的各种生命活动 D.适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加 答案　D 解析　据图分析，甲处进行了水的光解，为类囊体薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解的产物O2，b为类囊体薄膜上合成的NADPH，c为ATP合成所需的ADP和Pi，B错误；光合作用过程中合成的ATP，大部分会被叶绿体自身消耗，用于光合作用的暗反应，还原三碳化合物，C错误；当外界CO2含量升高时，暗反应速率加快，光反应速率也会加快，a(O2)的产生速率加快，D正确。 【综合提升】 7.(2025·安徽卷，16)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸________，原因是____________________________________________________________ __________________________________________________________________。 有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为________中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：__________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 说明：字母A～H表示一系列分子。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 __________________________________________________________________。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是________，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是________。 答案　(1)增强　与野生型相比，低氧条件下NtPIP基因过量表达株根细胞的氧浓度高，呼吸速率高　[H](或NADH)　(2)H可以转化成A，形成循环的通路　(3)NtPIP基因过量表达株细胞间的CO2浓度高，提高了暗反应速率；产生的能量多，有利于根细胞吸收N、Mg等用于合成叶绿素，提高植物的光反应速率　(4)NADP＋　H2O 解析　(1)分析题图1可知，正常供氧(AT)条件下，野生型(WT)和NtPIP基因过量表达株(OE)根细胞氧浓度相同，且呼吸速率基本相同，说明NtPIP基因过量表达对植物在正常供氧(AT)条件下的呼吸速率基本没有影响；而在低氧(HT)条件下，NtPIP基因过量表达株(OE)根细胞的氧浓度明显高于野生型(WT)，且呼吸速率也明显高于野生型(WT)，说明低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会促进植物根细胞吸收氧气并提高有氧呼吸速率。有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H](或NADH)并释放少量能量的过程，故丙酮酸中的化学能大部分被转化为[H](或NADH)中储存的能量。(2)根据题意和题图2可知，丙二酸能阻遏E转化为F，故在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C会导致E 增多并累积；而加入F、G或H时，E同样也累积，说明H与A之间可能存在通路，如H可以转化为A，再由A经一系列转化形成E，进而导致E累积。(3)低氧条件下，NtPIP基因过量表达株根细胞呼吸速率显著大于野生型，一方面提高了细胞间的CO2浓度，提高了暗反应速率；另一方面，产生的能量多，有利于根细胞吸收N、Mg等用于合成叶绿素，从而提高植物的光反应速率。(4)光合作用过程中，光合色素吸收了光能后将水分解为氧和H＋，同时产生电子，电子经传递可用于 NADP＋与H＋反应生成NADPH。故电子的最终供体是H2O，电子的最终受体是NADP＋。 8.(2025·浙江1月选考，22)西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成的花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50 μmol· m－2·s－1。各组处理的西兰花花球均贮藏于20 ℃条件下，测定指标和结果如图所示。 注：质量损失率%＝×100%。 回答下列问题： (1)西兰花花球采摘后水和____________供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和________。 (2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而____________。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有_____________________________ __________________________________________________________________。 第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起____________增强从而散失较多水分。 (3)第4天日光组和红光组的____________下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻________过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是__________________________________________________________________。 综合分析图中结果，________处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 答案　(1)矿质营养　H＋和e－　(2)提高　这两组能通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物　蒸腾作用　(3)呼吸强度　细胞代谢　(4)叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现出来　红光 解析　(2)据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随时间延长而增加。据图，前3天三组的叶绿素含量差异不大，日光组和红光组可进行光合作用合成有机物，且日光组和红光组呼吸强度低于黑暗组，有机物消耗少，故其质量损失率低；由题干“气孔开放及水分散失”可推知日光组蒸腾作用增强。(3)据图可知，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显(比较的是下降率而不是下降量)；过氧化氢为细胞代谢产物。(4)据图可知，第4天黑暗组叶绿素含量下降最为明显，可推知叶绿素分解加快，类胡萝卜素的颜色显现导致花球出现褪色、黄化现象；综合分析图中结果，红光处理时，花球质量损失率相对较低，叶绿素含量下降相对较慢，保鲜效果最明显。 学科网（北京）股份有限公司 $