第3单元 第11讲 捕获光能的色素与光合作用的原理（Word练习）-【精讲精练】2027年高考生物一轮复习（B版）

**基本信息** 聚焦光合作用全流程，以实验分析为载体，构建"色素-反应过程-影响因素"的逻辑链，强化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| |----|-----------|----------|----------| |色素提取与分离|2题|实验操作与结果分析|从提取原理（无水乙醇）到分离方法（层析液），衔接花青素与光合色素特性比较| |光合作用过程|3题|过程图解与物质判断|光反应（类囊体）与暗反应（基质）的物质转化（ATP/NADPH→C3还原）及能量流动| |影响因素与实验|6题|变量控制与曲线分析|CO2浓度/光照强度对C3/C5动态变化的调控，整合希尔反应、卡尔文循环等经典实验| |综合应用|1题|跨模块综合问答|通过TPT转运器机制，串联碳反应产物分配（淀粉/蔗糖）与Pi循环的关系|

[对应学生用书P439] 说明：单项选择题每题2分，多项选择题每题3分，非选择题10分，本试卷共34分。 一、选择题 1．某生物探究小组以红色苋菜叶片为实验材料，用无水乙醇提取叶片中的色素，如图甲、乙两组分别是以层析液和蒸馏水分离色素得到的结果。已知植物花青素易溶于无水乙醇和蒸馏水，不溶于层析液中，光合色素不溶于蒸馏水。下列叙述错误的是(　　) A．提取色素过程中加入二氧化硅的目的是使研磨充分 B．甲组滤纸条从上往下第三条色素带的颜色是蓝绿色 C．层析后乙组滤液细线处的颜色是无色 D．紫红色的花青素分布在液泡中，乙组滤液细线上方的色素带的颜色是紫红色 解析　提取绿叶中的色素时，加入二氧化硅的目的是使研磨充分，A正确；由题图分析可知，甲组滤纸条从上往下第三条色素带含有的色素是叶绿素a，颜色是蓝绿色，B正确；乙组是用蒸馏水分离色素，光合色素不溶于蒸馏水，故滤液细线处的颜色是深绿色，C错误；紫红色的花青素分布在液泡中，为水溶性，因此乙组滤液细线上方的色素带的颜色是紫红色，D正确。 答案　C 2．(2025·贵州黔东南模拟)下列是探索光合作用的有关实验，说法正确的是(　　) A．希尔反应中，离体的叶绿体在光照及其他适宜条件下释放了O2 B．鲁宾和卡门给植物提供H2O和C18O2，可判断O2是来自H2O C．卡尔文用14CO2追踪，未探明CO2中的C转化为有机物中C的过程 D．恩格尔曼用极细光束照射离体的叶绿体，好氧细菌集中于被光束照射部位 解析　希尔将离体的叶绿体置于光照及其他适宜条件下释放出了氧气，A正确；鲁宾和卡门的实验中，他们分别用HO和CO2进行实验，通过同位素标记法证明氧气中的氧来自水，B错误；卡尔文用14CO2追踪，探明了光合作用中的CO2中的C转化为有机物中C的过程，C错误；恩格尔曼用极细光束照射的不是离体的叶绿体，D错误。 答案　A 3．(2025·广东惠州期末)下面为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关判断错误的是(　　) A．①过程的主要部位是根尖成熟区，③过程发生在叶绿体类囊体薄膜 B．④⑤⑥过程属于暗反应，在晚上进行，发生在叶绿体基质 C．物质c和e参与C3的还原，可在光反应中不断生成 D．将物质g用18O标记，最终在生成的(CH2O)中能检测到18O 解析　土壤中的H2O经过①过程进入植物体，故①表示水分的吸收；吸收水分的主要部位是根尖成熟区，H2O经过③过程生成O2和NADPH，③表示水的光解，发生在类囊体薄膜上，A正确；④表示二氧化碳的固定，⑤表示C3的还原，⑥表示糖类的生成，④⑤⑥过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中，暗反应有光无光都能进行，B错误；d＋Pi→c，c参与C3的还原，故c为ATP；e也参与C3的还原，故e为NADPH，ATP和NADPH可在光反应中不断生产，C正确；g为CO2，将CO2用18O标记，C18O2参与(CH2O)的生成，因此最终在生成的(CH2O)中能检测到18O，D正确。 答案　B 4．(2025·云南昆明期末)核桃树光合作用的卡尔文循环如图所示，其中①②为相关物质。下列有关叙述正确的是(　　) A．核桃树发生图示反应过程的场所是线粒体基质 B．还原C3所消耗的ATP主要来自线粒体内膜 C．若光照减弱，则短时间内物质①的含量会升高 D．若图示过程速率降低，则可能会影响光反应的进行 解析　图中代表的是光合作用的暗反应，所以核桃树发生图示反应过程的场所是叶绿体基质，A错误；还原C3所消耗的ATP来自光反应，光反应产生ATP的场所是叶绿体的类囊体薄膜，而不是线粒体内膜，线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段产生大量ATP的场所，B错误；图中物质①为C5，若光照减弱，则短时间内C3的还原速率和C5的生成速率均降低，但C5的消耗速率基本不变，因此C5的含量会降低，C错误；光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若图示暗反应过程速率降低，会导致ADP、Pi和NADP＋供应不足，从而可能会影响光反应的进行，D正确。 答案　D 5．(2025·北京海淀期末)研究者为大豆叶片提供14CO2，检测茎基部放射性，实验处理及结果如下图。下列推测合理的是(　　) A．检测点放射性物质是叶片光反应合成的 B．关灯后光合作用停止但光合产物仍可运输 C．关灯后短时间内C3含量下降，C5含量上升 D．改用CO2后叶片对CO2的利用趋于停止 解析　据题干信息“研究者为大豆叶片提供14CO2”可知，检测点放射性物质应是叶片暗反应合成的，A错误；据图可知，90 min时关灯，茎基部检测点放射性相对值还在升高，说明关灯后光合作用停止但光合产物仍可运输，B正确；关灯后，光反应停止，短时间内，ATP和NADPH的含量减少，暗反应中C3的还原减慢，而CO2的固定(C5→C3)仍在短时间内进行，因此C3含量将上升，C5含量下降，C错误；据图可知，78 min时改用不含放射性的CO2后，茎基部检测点放射性相对值趋于稳定，只能说明叶片中含放射性的物质已全部转移至茎基部，但叶片仍正常光合作用，对CO2的利用不会停止，D错误。 答案　B 6．(2025·河北廊坊期末)光合作用是一个复杂的过程，它需要光能和生物大分子之间的相互作用，相关生物大分子包括色素分子和酶分子等，下列叙述正确的是(　　) A．与光合作用有关的酶和色素均分布在类囊体薄膜上 B．叶绿素具有吸收、传递、转化光能的作用，自养型生物都含有叶绿素 C.将光合色素提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的另一侧观察，连续光谱中变暗的区域是红光区和蓝紫光区 D．光合作用过程中若光照突然停止，短时间内叶肉细胞中的C3含量会减少 解析　与光合作用光反应有关的酶和色素均分布在类囊体薄膜上，因此，类囊体薄膜是光合作用光反应的场所，A错误；叶绿素具有吸收、传递、转化光能的作用，但自养型生物不都含有叶绿素，如进行化能合成作用的硝化细菌不含有光合色素，B错误；将光合色素提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的另一侧观察，连续光谱中变暗的区域是红光区和蓝紫光区，进而说明光合色素主要吸收红光和蓝紫光，C正确；光合作用过程中若光照突然停止，则光反应产生的ATP和NADPH减少，则暗反应过程中C3的还原速率下降，而二氧化碳的固定速率基本不变，因此，短时间内叶肉细胞中的C3含量会增加，D错误。 答案　C 7．(2025·海南海口期中)某种光合细菌能利用光能进行光合作用，其参与光合作用的物质不是水，而是H2S。该种光合细菌和硝化细菌都能利用某种形式的能量合成有机物。下列有关说法正确的是(　　) A．该种光合细菌进行光合作用时不能产生氧气 B．该种光合细菌和硝化细菌合成有机物的能量形式相同 C．这两种细菌都含有光合色素 D．硝化细菌可以将NH3和O2转化成有机物 解析　光合细菌进行光合作用时，以H2S作为供氢体，而非水，因此光反应中不会分解水产生氧气，而是生成硫，A正确；光合细菌利用光能合成有机物，硝化细菌通过氧化NH3等物质获取化学能合成有机物，能量形式不同，B错误；光合细菌含有光合色素(如菌绿素)，但硝化细菌进行化能合成作用，不依赖光合色素，C错误；硝化细菌通过将NH3氧化为亚硝酸和硝酸释放能量，再利用能量将CO2和H2O合成有机物，而非直接转化NH3和O2为有机物，D错误。 答案　A 8．(2025·河南开封期末)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。下列叙述正确的是(　　) A．破坏悬浮液中叶绿体的结构，在黑暗条件下不产生糖 B．分离叶肉细胞中的叶绿体与线粒体可用密度梯度离心法 C.叶黄素和胡萝卜素分布在类囊体的薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光 D．色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散的速度越慢 解析　破坏叶绿体结构后，类囊体膜解体，光反应无法进行，导致暗反应缺乏ATP和NADPH；黑暗条件下即使结构完整，光反应也无法进行，同样无法产生糖。因此，破坏结构后在黑暗条件下不产生糖，A正确；分离叶绿体和线粒体通常采用差速离心法，通过不同离心速度分离细胞器，B错误；叶黄素和胡萝卜素属于类胡萝卜素，位于类囊体膜，但主要吸收蓝紫光，C错误；层析液中溶解度高的色素在滤纸上的扩散速度更快(如胡萝卜素扩散最快)，D错误。 答案　A 9．图中T0～T1表示适宜条件下生长的菠菜叶绿体中某两种化合物(NADPH、ADP、C3或C5)的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后短时间内两种化合物的含量变化。下列说法正确的是(　　) A．若T1时刻降低了环境中CO2的浓度，则物质甲、乙分别是C5、NADPH B．若T1时刻降低了环境中CO2的浓度，则物质甲、乙分别是C3、C5 C．若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别是ADP、C5 D．若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别是NADPH、C3 解析　若T1时刻降低了环境中CO2的浓度，CO2固定减弱，C3合成减少，消耗的NADPH和ATP减少，NADPH含量会增加，同时C5因消耗减少含量增加。所以物质甲是C5，物质乙是NADPH，A正确，B错误；若T1时刻降低了光照强度，光反应减弱，生成的NADPH和ATP减少，ADP含量会增加，C3还原减弱，C3含量会增加，C5含量减少。所以物质甲是ADP，物质乙是C3，而不是C5，C、D错误。 答案　A 10．(多选)(2026·山东潍坊模拟)植物细胞光合作用的场所叶绿体是细胞内一种动态的细胞器。科研团队经过实验发现，叶绿体在细胞内的位置会随着光照强度的变化而发生改变，该过程称为叶绿体定位。经过进一步研究发现，叶绿体定位的发生，除了外界条件之外，还至少需要两个条件：一是叶绿体沿细胞骨架移动，二是叶绿体在新位置锚定在细胞骨架上。用野生型拟南芥(即正常拟南芥)和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验，叶肉细胞中叶绿体分布如下图所示，据此分析下列选项正确的是(　　) 图1 图2 A．在弱光下，叶绿体定位的意义是使叶绿体集中在受光部位，从而最大程度的吸收光能 B．在强光下，叶绿体定位的意义是使叶绿体集中在避光部位，从而避免被强光灼烧 C．CHUP1蛋白缺失型拟南芥在强光下，通过叶绿体定位，使叶绿体集中在细胞底部，从而避免被强光灼烧 D．根据上图实验结果可以推测，叶绿体可能是通过CHUP1蛋白锚定在细胞骨架的微丝蛋白上的 解析　在弱光下，从图中可以看到正常拟南芥的叶绿体集中分布，这样能使叶绿体集中在受光部位，从而最大程度地吸收光能，有利于光合作用进行，A正确；在强光下，正常拟南芥的叶绿体分布在细胞两侧等避光部位，可避免被强光灼烧，这体现了叶绿体定位的意义，B正确；由图可知，CHUP1蛋白缺失型拟南芥在强光下，叶绿体不能像正常拟南芥那样集中在细胞底部等避光部位，说明其无法通过叶绿体定位来避免被强光灼烧，C错误；正常拟南芥能进行叶绿体定位，CHUP1蛋白缺失型拟南芥不能正常进行叶绿体定位，由此可以推测，叶绿体可能是通过CHUP1蛋白锚定在细胞骨架的微丝蛋白上的，D正确。 答案　ABD 11．(多选)(2025·河北邯郸模拟)植物进行光合作用时，CO2与C5结合后被RuBP酸化酶(Rubisco)催化生成1分子不稳定的C6化合物，并立即分解为2分子C3化合物。Rubisco在催化反应前必须被激活，CO2可与Rubisco的活性中心结合使其与Mg2+结合而被活化，光照时叶绿体基质中的H＋和Mg2+浓度升高也可提升Rubisco的活性。下列分析错误的是(　　) A．CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物，低浓度CO2可使C5含量减少 B．增强光照时，叶绿体基质中Rubisco对C5的亲和力增强，C3合成速率加快 C．激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程需光反应提供ATP和NADPH D．对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率将会降低，生成速率将增加 解析　CO2与C5结合后能被RuBP羧化酶催化，而且CO2可与Rubisco的活性中心结合使其与Mg2+结合而被活化，故CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物。低浓度CO2会使二氧化碳固定速率减慢，消耗的C5减少，而C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，A错误；增强光照时叶绿体基质中的H＋和Mg2+浓度升高使Rubisco的活性增强，进而对CO2与C5结合后的催化效率更高，生成C6化合物更快，C3合成速率加快，B正确；激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程不需光反应提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反应阶段的C3的还原过程，C错误；对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP生成，暗反应速率降低，C3的消耗速率将会降低，生成速率不变，D错误。 答案　ACD 二、非选择题 12．(10分)(2025·广西百色期末)淀粉和蔗糖是西瓜叶片光合作用的两种主要产物，蔗糖是光合产物从叶片向各器官移动的主要形式，淀粉是一种暂时储存形式。如图是西瓜叶肉细胞中光合作用的示意图，磷酸丙糖转运器(TPT)运输物质严格遵循1∶1反向交换原则，将卡尔文循环中的磷酸丙糖(TP)不断运到叶绿体外，又将释放的Pi运回叶绿体。分析回答下列问题： (1)欲探究西瓜叶片中的光合色素种类，可用________(填试剂)提取色素，并用________(填方法)分离。 (2)据图分析，磷酸丙糖(TP)的合成场所是________，其在叶肉细胞内可进一步转化为______。 (3)能为C3的还原提供能量的物质是________。若光照强度突然减弱，其他条件不变，则短时间内C3的含量变化为________(填“增加”“减少”或“基本不变”)。 (4)当Pi缺乏时，磷酸丙糖(TP)从叶绿体中输出______(填“增加”“减少”或“基本不变”)，原因是____________________________________________________________。 解析　(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素；绿叶中的色素都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散速度快，所以可以采用纸层析法分离绿叶中的色素。(2)据图分析可知，磷酸丙糖TP是卡尔文循环产生的，该过程的场所是叶绿体基质；TP可以在叶肉细胞内转化为C5、淀粉和蔗糖。(3)光反应过程将光能转化为ATP和NADPH中的化学能，所以卡尔文循环C3被还原生成C5的过程中，ATP和NADPH都能提供能量，NADPH还能作为还原剂。若光照强度突然减弱，其他条件不变，则光反应产生ATP和NADPH减少，C3还原变慢，但来源不变，短时间内C3的含量增多。(4)根据题意可知，TPT运输物质严格遵循1∶1反向交换原则，若Pi缺乏时，TP从叶绿体输出受阻，从而导致输出减少，更多的TP在叶绿体基质中合成淀粉，使淀粉的合成量显著增加。 答案　(除标注外，每空1分，共10分)(1)无水乙醇　纸层析法 (2)叶绿体基质　C5、淀粉、蔗糖 (3)NADPH、ATP　增加 (4)减少　磷酸丙糖转运器(TPT)运输物质严格遵循1∶1反向交换的原则，若Pi缺乏，磷酸丙糖(TP)从叶绿体输出受阻，输出量减少(3分) 学科网（北京）股份有限公司 $