第3单元 第3讲 捕获光能的色素和结构及光合作用原理(Word练习)-【金版新学案】2027年高考生物高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

**基本信息** 聚焦捕获光能的色素与光合作用原理，以实验操作与原理应用为双主线，构建“结构-功能-调节”知识网络，渗透生命观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |捕获光能的色素和结构|3选择（实验操作、光谱分析）|以色素提取分离实验为载体，考查操作细节（如过滤材料、层析液接触）与结果分析（色素带异常）|从实验操作到色素种类、吸收光谱，形成“实验-结构-功能”逻辑链，体现结构与功能观| |光合作用的原理|5选择+2非选择（过程分析、环境调节）|结合图表考查光反应（PSⅡ功能）、暗反应（卡尔文循环）及环境适应（叶黄素循环），注重物质运输（TPT）与代谢调节|从光反应能量转化到暗反应物质变化，延伸至环境因素（CO₂、光照）对代谢的影响，体现物质与能量观，强化科学思维与探究实践|

课时作业10　捕获光能的色素和结构及光合作用原理 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－6题每小题4分，共24分) 一、捕获光能的色素和结构 1．(2026·广东阶段练习)广东是荔枝主产区，荔枝种植历史悠久。某小组用荔枝叶片开展光合色素提取与分离实验。下列叙述正确的是(　　) A．将绿叶剪碎、研磨后用滤纸过滤获得滤液 B．为积累更多色素，应连续画4～5次滤液细线 C．滤纸条插入层析液时要保证滤液细线触及层析液 D．若仅有2条色素带，可能是研磨时未加碳酸钙 答案：D 解析：提取光合色素时，剪碎绿叶后需研磨，但过滤需用单层尼龙布或纱布，而非滤纸。滤纸会吸附色素，导致提取效率降低，A错误；画滤液细线需重复画一到两次，但每次需等上一次的细线干燥后再画，否则未干的细线会扩散变粗，影响分离效果，B错误；层析时滤液细线不可触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法在滤纸条上扩散分离，C错误；碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏，若未加碳酸钙，叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)会被分解，仅剩下类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)，导致滤纸条上出现2条色素带，D正确。 2．(2026·深圳阶段练习)生物兴趣小组在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，将菠菜绿叶剪碎放入研钵，加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇，迅速充分研磨后过滤。在滤纸条上画滤液细线后插入层析液中，一段时间后观察，滤纸条上出现4条色素带。下列相关叙述，正确的是(　　) A．在滤纸条上扩散最快的是胡萝卜素 B．加入二氧化硅是为了防止色素被破坏 C．加入碳酸钙是为了充分研磨 D．滤纸条上由下至上第2条色素带是黄绿色的叶绿素a 答案：A 解析：胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，扩散速度最快，位于滤纸条最上方，A正确；二氧化硅的作用是使研磨更充分，B错误；碳酸钙的作用是防止叶绿素被液泡中的有机酸破坏，C错误；滤纸条由下至上的色素带顺序为叶绿素b(黄绿色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶黄素(黄色)、胡萝卜素(橙黄色)，第2条应为蓝绿色的叶绿素a，D错误。 3.(2026·广东肇庆模拟)如图甲是绿叶中色素的吸收光谱图，乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述不正确的是(　　) A.图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3 B.图甲中①是类胡萝卜素 C.图乙的实验可以用无水乙醇进行色素的提取和分离 D.秋天植物叶片变黄主要是因为图甲中的②③被分解 答案：C 解析：分析图甲，①表示类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，②表示叶绿素b，③表示叶绿素a；分析图乙，条带1是胡萝卜素，条带2是叶黄素，条带3是叶绿素a，条带4是叶绿素b。图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3，A、B正确。图乙的实验可以用无水乙醇进行色素的提取，采用纸层析法用层析液进行色素的分离，C错误。②表示叶绿素b，③表示叶绿素a，秋天植物叶片变黄是因为图甲中的②③被分解，叶黄素和胡萝卜素成为主要成分，所以最终叶片变黄，D正确。 二、光合作用的原理 4．(2026·广东“八校联盟”)绿藻细胞中存在一种氢酶，在缺氧条件下，叶绿体基质中的氢酶被激活，可利用H＋和光反应产生的NADPH生产H2；在有氧条件下，氢酶迅速失去活性。科研人员将绿藻细胞堆积成致密的多细胞球体，让大量藻类细胞高效且大规模生产H2。下列叙述错误的是(　　) A．多细胞球体在光照条件下能同时产生O2和H2 B．在多细胞球体上覆盖一层好氧细菌外壳会降低产氢效率 C．绿藻细胞生产H2是其在缺氧等胁迫状况下的一种应激反应 D．致密球体结构限制了内部CO2的扩散，降低了细胞的呼吸速率 答案：B 解析：多细胞球体在光照条件下可以进行光合作用，因此能够产生ATP和NADPH，同时释放O2，由于多细胞球体中大量绿藻细胞处于缺氧条件下氢酶被激活，可利用H＋和光合作用产生的NADPH生成H2，A正确。在多细胞球体上覆盖一层好氧细菌外壳，会大量消耗氧气，使其处于缺氧条件下，可提高产氢效率，B错误。根据题意，绿藻细胞在缺氧条件下，氢酶被激活生成H2；在有氧条件下，氢酶迅速失去活性。因此绿藻细胞产生H2是其在缺氧等胁迫状况下的一种应激反应，C正确。致密结构阻碍CO2扩散，内部CO2积累抑制呼吸酶活性，降低呼吸速率，D正确。 5.(2026·广东湛江模拟)下列科学家的实验证据不支持“叶绿体能吸收光能用于光合作用并释放氧气”这一实验结论的是(　　) A.黑暗中，需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 B.用透过三棱镜的光照射水绵临时装片时需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 C.在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下释放氧气 D.叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随 答案：D 解析：黑暗中需氧细菌聚集在叶绿体被光束照射的部位，说明光能被叶绿体吸收并用于产生氧气，支持结论，A不符合题意；需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体色素吸收特定光能用于光合作用产生氧气，支持结论，B不符合题意；离体叶绿体在光照下释放氧气，直接证明叶绿体独立完成光反应产生氧气，支持结论，C不符合题意；叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随，但是此过程不能说明该过程吸收光能，故叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随不支持上述结论，D符合题意。 6.(2026·福建福州模拟)PSⅡ是由叶绿体色素和蛋白质构成的光合复合体，D1是PSⅡ的核心蛋白，在光反应中发挥重要作用。高温或强光会造成叶绿体内活性氧(ROS)大量积累。ROS不仅会损伤D1蛋白，而且会抑制D1蛋白的合成，从而使光合速率下降。下列说法错误的是(　　) A.光合复合体PSⅡ具有将光能转化为有机物中稳定化学能的作用 B.高温或强光下光反应为暗反应提供的ATP、NADPH可能减少 C.增强D1蛋白基因的表达有助于提高植物对高温或强光胁迫的耐受能力 D.减少叶绿体内ROS的积累，有助于提高农作物产量 答案：A 解析：PSⅡ在光反应中参与水的光解，将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，而有机物中稳定的化学能是在暗反应(卡尔文循环)中形成的，A错误；高温或强光导致ROS积累，损伤D1蛋白并抑制其合成，使PSⅡ功能受损，光反应生成的ATP和NADPH减少，B正确；增强D1蛋白基因表达可促进D1蛋白合成，修复被ROS破坏的PSⅡ结构，从而提高植物对胁迫的耐受能力，C正确；减少ROS积累可保护D1蛋白，维持PSⅡ的正常功能，进而保障光反应和暗反应的进行，提高农作物产量，D正确。 (7－8题每小题5分，共10分) 7．(2025·东莞月考)蓝细菌的光合作用过程需要较高浓度CO2，长期进化过程中，蓝细菌形成的CO2浓缩机制如图所示。R酶除了固定CO2之外，还能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶的同一位点。下列说法正确的是(　　) A.蓝细菌的R酶存在于叶绿体基质的羧化体中 B．蓝细菌固定CO2时，细胞中的O2不易进入羧化体 C．转运蛋白基因表达减少，利于有机物积累 D．CO2以自由扩散的方式通过光合片层膜 答案：B 解析：蓝细菌为原核生物，没有叶绿体，A错误。R酶除了固定CO2之外，还能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶的同一位点。因此蓝细菌固定CO2时，细胞中的O2不易进入羧化体与C5结合形成C3和C2，B正确。转运蛋白基因表达减少，会使进入细胞减少，进而导致羧化体内CO2生成减少，暗反应的原料减少，因此不利于有机物积累，C错误。由图可知，CO2借助CO2转运蛋白通过光合片层膜，还需要消耗能量，为主动运输，D错误。 8.(2026·河南郑州模拟)下图表示植物细胞光合作用及淀粉与蔗糖合成的调节过程，a～d表示物质。夜间细胞质基质Pi浓度较高，促进磷酸转运体顺浓度将Pi从细胞质基质运入叶绿体，同时将磷酸丙糖运出叶绿体。下列叙述正确的是(　　) A.夜间叶绿体基质Pi浓度的改变，减少淀粉产生 B.叶绿体基质中的CO2可以被光反应产生的b和NADPH还原 C.若突然停止光照，短时间内磷酸丙糖含量将升高 D.降低磷酸转运体的活性可促进蔗糖合成，从而降低CO2固定速率 答案：A 解析：依据题干信息，夜间细胞质基质Pi浓度较高，促进磷酸转运体顺浓度将Pi从细胞质基质运入叶绿体，同时将磷酸丙糖运出叶绿体，即反应物磷酸丙糖浓度降低，反应速度减慢，淀粉生成量减少，A正确；叶绿体基质中的C3可以被光反应产生的b(ATP和NADPH)还原，CO2参与的是CO2的固定过程，B错误；若突然停止光照，则光反应不再产生b(ATP和NADPH)，进而导致C3的还原速率降低，d(C5)和磷酸丙糖的生成量减少，而CO2的固定速率不变，即C5的消耗量不变，所以，C5的含量降低，综上，若突然停止光照，短时间内d含量将降低，磷酸丙糖含量将降低，C错误；磷酸转运体活性较高时，可促进磷酸丙糖转运出叶绿体，用于合成蔗糖，从而提高暗反应中CO2的固定速率，降低磷酸转运体的活性，会使蔗糖的合成速率降低，进而降低暗反应CO2的固定速率，D错误。 9.(13分)(2025·山东济宁一模)淀粉和蔗糖是西瓜叶片光合作用的两种主要产物。如图是其叶肉细胞中光合作用的示意图，磷酸丙糖转运体(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖(TP)不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi运回叶绿体基质。回答下列问题： (1)TP在叶绿体内的合成场所是　　　　，其去向有　　　　　　　　　　　　。植物体内糖类化合物主要以　　　　形式长距离运输。 (2)TPT运输物质严格遵循1∶1反向交换原则，即一分子物质运入，另一分子物质以相反的方向运出。将离体的叶绿体悬浮于介质中，并给予适宜条件，若5 min后人为降低介质中Pi的浓度，则叶绿体中淀粉的合成会　　　　(填“增加”“减少”或“无明显变化”)，原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)科研人员给予植物24小时持续光照，测得叶肉细胞中淀粉积累量的变化如图2所示，CO2吸收量和淀粉降解产物麦芽糖的含量变化如图3所示。据图3分析，图2中12～24 h淀粉积累量无明显增加的原因是　　　　　　　。 答案：(1)叶绿体基质　生成蔗糖、淀粉和C5　蔗糖　(2)增加　介质中Pi浓度降低，TP输出减少，有利于淀粉的合成　(3)淀粉的合成与降解以相似速率同时发生 解析：(1)TP是卡尔文循环产生的，该过程的场所是叶绿体基质。据图1分析，TP去向有生成蔗糖、淀粉和C5。植物体内糖类化合物主要以蔗糖的形式长距离运输。(2)TPT运输物质严格遵循1∶1反向交换的原则，若介质中Pi浓度降低，TP从叶绿体输出减少，有利于TP在叶绿体基质中合成淀粉，所以叶绿体中淀粉的合成会增加。(3)据图3分析，12～24 h时CO2吸收速率保持相对稳定，但麦芽糖含量明显增加，说明淀粉一方面在不断合成，一方面降解成麦芽糖，所以12～24 h淀粉积累量无明显增加的原因是淀粉的合成与降解以相似速率同时发生。 10．(13分)(2026·深圳月考)光照强度动态变化是水生植物面临的重要环境挑战。强光可引起光抑制，而弱光则限制光能捕获。研究发现，单细胞真核微藻——莱茵衣藻，在长期进化中形成了独特的光适应机制。其部分代谢过程如图1所示，其中HA代表甲酸、乙酸等弱酸。 研究证实，莱茵衣藻与高等植物类似，依赖叶黄素循环以应对光照变化。该循环涉及三种叶黄素：环氧玉米黄质(V)、花药黄质(A)和玉米黄质(Z)。其转化机制为：在类囊体腔的酸性(高H＋浓度)条件下，V可去环氧化，经A转化为Z，此过程有利于将多余光能以热的形式耗散；当H＋浓度降低时，反应则逆向进行(Z→A→V)，使光系统恢复高效捕获光能的能力。请回答下列问题： (1)图1中X产生的场所是____________，图中①～⑥为莱茵衣藻进行的部分生理过程，其中能产生ATP的有________(填序号)。 (2)据图1分析，为莱茵衣藻光合作用光反应提供电子的最初供体是________。强光下，类囊体腔中H＋浓度________(填“升高”或“降低”)，为叶黄素循环的启动提供了条件。 (3)基于上述叶黄素循环机制，在夏季正午(12～14时)强光环境下，莱茵衣藻叶绿体内最可能发生的叶黄素转化路径为____________(填“V→A→Z”或“Z→A→V”)，其生理意义是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)细胞质基质　①和④　(2)水　升高　(3)V→A→Z　有利于强光条件下将多余的光能耗散，避免强光对莱茵衣藻造成灼伤。 解析：(1)图1中X是丙酮酸，其产生的场所是细胞质基质，图中①～⑥为莱茵衣藻进行的部分生理过程，其中能产生ATP的有①细胞呼吸的第一阶段和④有氧呼吸的第二阶段。(2)据图1分析，为莱茵衣藻光合作用光反应提供电子的最初供体是水，因此光反应过程中伴随着水的光解。强光下，类囊体腔中H＋浓度“升高”，为叶黄素循环的启动提供了条件，也为ATP的合成提供条件。(3)题意显示，该循环转化机制为：在类囊体腔的酸性(高H＋浓度)条件下，V可去环氧化，经A转化为Z，此过程有利于将多余光能以热的形式耗散，据此推测，在夏季正午(12～14时)强光环境下，莱茵衣藻叶绿体内最可能发生的叶黄素转化路径为“V→A→Z”，这样有利于多余的光能耗散，避免强光对莱茵衣藻造成灼伤。 学科网（北京）股份有限公司 $