第二章 第14讲 光合作用的原理及探究历程（配套教参）-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（人教版）

高考总复习生物学 (1)开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的 光下分解，据此推测，开花初期花瓣绿色逐渐加深， 主要环境因素是 ,叶绿素分布在叶绿 影响这一过程的主要环境因素是温度和光照，叶绿 体的 上，开花初期叶绿素使花呈现绿 素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，开花初期叶绿素 色的原因是 使花呈现绿色的原因是叶绿素主要吸收红光和蓝 紫光，反射绿光，因此花瓣呈现绿色。 (2)为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在 (2)为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在 不同时间取样，并将样品低温保存，低温保存的目 不同时间取样，并将样品低温保存，这是因为低温 的 。用于提取“豆 条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解，因而便于叶 绿”花瓣中叶绿素的试剂是 绿素含量的检测。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素 (3)研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢 的试剂是无水乙醇，这是根据叶绿素能溶解到有机 相关基因的表达影响叶绿素含量。下图所示为“豆 溶剂中设计的。 绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素 (3)研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢 含量的影响。据图推测，PSNAC5基因沉默后叶 相关基因的表达影响叶绿素含量。题图所示为“豆 绿素含量变化的根本原因可能是 绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素 (答出2点) 含量的影响。图中显示，PSNAC5基因沉默后叶 0.06 绿素含量比对照组增多，据此推测，PSNAC5基因 沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是 PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因 0.02 的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达。 答案：(1)温度和光照类囊体薄膜叶绿素主要吸 对照组 PSNAC5基因沉默 收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，绿光被反射出来 解析：(1)牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿 (2)低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解无 色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素 水乙醇 是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种 (3)PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关 酶参与，酶活性受温度的影响，此外叶绿素还会在 基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达 第14讲 光合作用的原理及探究历程 构建体系>素养建模 对应学生P69 网络构建素养呈现 知识体系一 定内容 核心素养 一定能力 光能 生命 运用物质与能量观，分析光合 反应式：CO),+H,O 叶绿体 (CH,O)+) 观念 作用过程中物质和能量的转化 场所：类囊体薄膜 概念 光 物质（水的光解 希尔实验 光合 变化：{ATP的合成 鲁宾和 探 能量 ATP和NADPH 科学 分析ATP、NADPH、C3、C等 卡门实验 的原 变化： 光能· 中活跃的化学能 物质变化曲线模型，理解光反 阿尔农 理及 理 思维 应和暗反应之间的联系 实验 程 探索 场所：叶绿体基质 卡尔文 历程 暗 物质CO,的固定 实验 应 变化：{C的还原 通过科学家探索光合作用的科 能量ATP和NADPH中活跃的化科学 变化：学能·有机物中的化学能 探究 学实验，掌握实验设计的科学 和巧妙之处 ·76· 第二单元细胞的能量供应和利用 研析考点>层级突破 对应学生P69 透析考点素养培育 考点1光合作用的探索历程 [必备知识·复盘] 2.(情景探究)(1)给小球藻提供18O2,在小球藻合成 教材夯实 的有机物中检测到了18O,其最可能的转化途径是 1.光合作用的概念及反应式 (1)光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光 能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物， 答案：有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了 并且释放出氧气的过程 H218O,有氧呼吸第二阶段利用H218O生成C18O2, (2)反应式：C0,十H,0 光能 叶绿体 (CH2O)+O2。 C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有 2.探索光合作用原理的部分实验（连线） 机物 关键设计 科学家 结论或观点 (2)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 rH2mO、CO ①希尔 a.光合作用释放 A.向 一释放O2 的O,全部来自水 现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种， 植物 提供 H,O、C18O 缩短时间到7s,发现放射性代谢产物减少到12 释放02 ②鲁宾 b.叶绿体合成ATP 种。如果要探究CO。转化成的第一个产物是什 B.离体的叶绿体在 和卡门 总是与水的光解 光照下释放O2 相伴随 么，可能的实验思路是 C,用C标记的CO 供小球藻进行光合 ③阿 c.离体叶绿体在 尔农 适当条件下发生 作用，追踪检测放 水的光解、产 射性：CO2→C 生0， →(14CH,O) 答案：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取 ④卡 D.发现在光照下， 尔文 d.光合产物中的 产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代 叶绿体可合成ATP 碳来自二氧化碳 谢产物，该物质即为CO,转化成的第一个产物 解读①希尔的实验说明水的光解与糖的合成 [关键能力·提升] 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 ◆[提升点]通过光合作用的探索历程考查理解能 力和获取信息的能力 糖的合成需要碳的参与。 1.在光合作用发现过程中，科学家卡尔文做出了重要 ②鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验都用到了 贡献。1945年，卡尔文等人在小球藻培养液中通 同位素标记法。 入14CO2,再给予不同的光照时间，然后用甲醇（可 ③同位素标记法中使用的同位素不都具有放射 杀死小球藻)分别处理并取样，最后根据标记化合 性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而 物出现情况，确定生成物质的先后次序。下列有关 14C有放射性，可被追踪检测。 说法，正确的是 () 教考衔接 A.在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗 1.恩格尔曼选择水绵为实验材料、利用需氧细菌指示 氧气 B.该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰 氧气释放的场所。 (2025·福建卷，8A)(/) C,若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长 2.光合作用一定发生在叶绿体中。 (×) D.含有4C的物质，主要存在于叶绿体基质中 3.希尔的实验说明了植物光合作用产生的氧气中的 解析：D[小球藻进行光合作用的过程中，可以通 氧元素全部都来自水。 (×) 过水的光解产生氧气，线粒体进行有氧呼吸的过程 素养培优凸 也会消耗氧气，A错误；卡尔文探究的是暗反应的 过程，氧气对该实验没有明显千扰，不需要设置无 1.(必修1P121g“思考·讨论”)希尔的实验说明水 氧环境，B错误；若要确定第一个生成的物质，应不 的光解与糖的合成不是同一个化学反应，请说明 断缩短光照时间，直到产物不再发生改变，可确定 理由。 该产物是第一个生成的物质，C错误；暗反应的场 答案：水的光解实验是在没有CO。的情况下进行 所在叶绿体基质，以14CO2为原料生成的含有4C 的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。 的物质主要存在于叶绿体基质中，D正确。] ·77· 高考总复习生物学 2.在探索光合作用过程中有很多科学家作出了贡献。 ③叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请 (1)1881年，德国科学家恩格尔曼实验一的实验材 设计相互实验来证明，完善实验思路：将生长状况 料为水绵和需氧细菌，其优点是水绵的叶绿体呈 良好且相同的叶片均分为甲乙两组，两组植物的叶 分布，便于观察，用需氧细菌 片均进行黑暗（或饥饿）处理一段时间。 ,分别加入碘液后观察。 可确定释放氧气的部位。恩格尔曼实验二是将光 解析：(1)水绵的叶绿体呈螺旋带状，有利于观察叶 透过三棱镜照射水绵临时装片，好氧菌聚集在红光 绿体的形态。乳酸菌为厌氧菌，不需要氧气，而色 和蓝紫光区域中。如果有人将光透过三棱镜后再 素进行光合作用是不吸收绿光，因此如果有人将光 照射水绵临时装片，乳酸菌聚集在 区域中。 透过三棱镜后再照射水绵临时装片，乳酸菌聚集在 (2)1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿 绿光区域中。 体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有 (2)希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成 H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气。希尔 的，悬浮液中有H2O,没有合成糖的另一种必需原 的实验说明水的光解与糖类的合成不是同一个化 料一CO2,因此，该实验说明水的光解并非必须 学反应，请解释原因 与糖类的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立 的反应阶段。 (3)如果反应时间较长，标记的C18O2通过暗反应 (3)1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪 C3的还原产生的水也含有8O标记，标记的水再进 的方法，研究了光合作用中氧气来源于H,O。有 行水的光解产生含有18)标记的氧气。 人给某植物提供C8O2和H,O,释放的氧气中含 (4)①为研究光合作用中碳的同化和去向，卡尔文 有18O。氧气中含有180是由于 等用4CO2处理小球藻不同时间，随后加热杀死小 球藻，防止反应继续进行。 其又作为原料参与了光合作用之故。 ②双向纸层析法是将滤纸在某一特殊的溶剂系统 (4)20世纪40年代，卡尔文及其同事用CO,饲养 中按一个方向展层以后，即予以干燥，再转向90°， 单细胞小球藻，观察光合作用过程中碳的转化和去 在另一溶剂系统中进行展层，待溶剂到达所要求的 距离后，取出滤纸，干燥显色，从而获得双向层析 向，从而揭示了光合作用暗反应的过程。如图为卡 谱。应用这种方法，如果溶质在第一溶剂中不能完 尔文等研究的主要流程，请回答下列问题。 全分开，而经过第二种溶剂的层析能得以完全分 开，大大的提高了分离效果，分离现象更明显。 桨式搅拌机注入1C0, ③淀粉遇碘变蓝，欲证明光合作用产生淀粉，则可 小球藻 培养液 使用碘液检测，实验思路可为：将生长状况良好且 每隔几秒用沸腾的 蒸发浓 相同的叶片均分为甲乙两组，两组植物的叶片均进 取出部分( 样品 细胞并取 缩后双 可层析 行黑暗（或饥饿）处理一段时间。甲组置于有光，乙 代谢物 晒干后 组置于黑暗，一段时间后，用差速离心法提取甲乙 两组的叶绿体，脱色后制成匀浆，分别加入碘液后 检测放射性层析液B 层析液A点样 观察，预期的结果为甲组变蓝，乙组不变蓝。 位置和放射量 答案：(1)螺旋带状绿光 ①卡尔文等用4CO,处理小球藻不同时间，随后用 (2)希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成 沸腾的乙醇杀死细胞，目的是 的，悬浮液中有H,O,没有合成糖的另一种必需原 ②随后通过双向纸层析分离小球藻中的有机物。 料一CO2,因此，该实验说明水的光解并非必须 点样处位于滤纸的左下角；双向纸层析是第一次层 与糖类的合成相关联；暗示着希尔反应是相对独立 的反应阶段 析后，将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法；层析 (3)C18O2中的部分氧转移到H218O中 液中溶解度越大的物质在滤纸上扩散得越快。据 (4)①终止反应，溶解有机物②不同将第一次 图分析两次层析过程中使用了 (填“相同”或 层析重叠或距离较近的物质通过第二次层析彻底 “不同”)的层析液。与单向纸层析相比，双向纸层 分离③甲组置于有光，乙组置于黑暗，一段时间 析的优点是 后，用差速离心法提取甲乙两组的叶绿体，脱色后 制成匀浆 ·78… 第二单元细胞的能量供应和利用 考点2光合作用的原理 [必备知识·复盘了 教考衔接 教材夯实 1.光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上。 1.光合作用的过程 (2024·江西卷，5D)(、/) 太阳能HO 2.幼苗中的水可参与形成NADPH,也可参与形成 CO. NADH。 (2024·贵州卷，1D)(/) ATP- 基粒 3.高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和 ③ NADP ATP减少。 (2023·湖北卷，11D)(×) 类囊体 、叶绿体 基质 素养培优 (1)图中序号代表的物质：①NADPH,②2C3, 1.(必修1P13“相关信息”)水分解为O2和H的同 ③ADP+Pi,④O2,⑤(CH2O) 时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递用于形成 (2)比较光反应与暗反应 NADPH,NADPH有什么作用？ 光反应 项目 暗反应 答案：NADPH可作为还原剂，又可为暗反应提供 类囊体薄膜◆ 能量。 场所◆叶绿体基质 2.(必修1Po“相关信息”)C3、C分别是什么物质？ 光、色素、酶、HO、ADP 酶、CO2、ATP Pi、NADP+ 条件 NADPH、C,等 答案：C3是指三碳化合物—3一磷酸甘油酸；C ①水的光解： 是指五碳化合物—核酮糖一1,5一二磷酸 2H,0光02+4H*+4e ①C0,的固定： (RuBP)。 色素 ②ATP的合成： c0+C,酶2C 3.(情景探究)光合作用物质含量变化的模型构建与 色素、酶 物质 ADP+Pi+能量 北 变化 ②C的还原： 解读 ATP 2C,ATP.NADPH 光照强度变化 ③还原型辅酶Ⅱ的形成： 酶 1光 (CH2O)+C; 光照弱 NADP*+Hr+2e酶NADP型 强 、甲 的量 物质的量 弱 强 ATP和NADPH 光能一ATP和NADPH 能量 中活跃的化学能 .-乙 中活跃的化学能 变化 →有机物中稳 时间 时间 可作还原剂：义可为暗反 定的化学能 图1 图2 应提供能量 联系 CO2浓度变化 H,O NADP c02 物 C02,C02 质 C02,C0充足 光能一光反应 NAdPH 暗反应 充足不足 不足 “、甲 ATP 一甲 量 ADP+Pi (CH,O) ①光反应为暗反应提供NADPH、ATP;暗反应 0 时间 时间 为光反应提供NADP+、ADP和Pi; 图3 图4 ②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应 (1)图1中曲线甲表示 曲线乙 光反应也会受到抑制。 表示 2.光合作用和化能合成作用的比较 (2)图2中曲线甲表示 光合作用 项目 化能合成作用 曲线乙表示 (3)图3中曲线甲表示 光能 能量来源 无机物氧化释放的 ◆ 曲线乙表示 能量 (4)图4中曲线甲表示 曲线乙表 绿色植物 代表生物 硝化细菌 不 答案：(1)C3C、NADPH、ATP 相同点 (2)C、NADPH、ATPC (3)C、NADPH、ATPC 都能将CO,和HO等无机物合成有机物 (4)CC、NADPH、ATP ·79· 高考总复习生物学 [关键能力·提升] 题后归纳 光合作用反应式及元素去向分析 ◆[提升点1]，通过光合作用的过程考查获取信息 光合作用产生的有机物不只有糖类 能力 1.研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等 光能 H,O+CO. (CH2O)+0 物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而 叶绿体 构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光 ①0：H218O 光反应，1802 照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断 CO2的固定 C3的还原 C10 C3 (CH218O) 产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是 () ②C:14CO2→14C3→(14CH2O) A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 ③H:H2O→NADPH→(CH2O) B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2 ◆[提升点2]通过条件改变对光合作用的影响考 C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原 查科学思维和综合判断能力 D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 3.如图是光合作用过程示意图（字母代表物质），图中 解析：A[乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗 PSBS是一种类囊体膜蛋自，它能感应类囊体腔内 反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所 的高H浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子 在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转变成热 相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行 能释放，从而防止强光对植物细胞造成损伤。 光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和 反应I 反应Ⅱ H2O,B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原， 叶绿素a 光 H+ 产生的)2用于呼吸作用或释放到周围环境中， PSBS ■eP C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含 A大 D 类囊 有光合作用色素，D错误。] 体腔H+ H,6氧化的 H+ 日*H*H*H S吐绿素aB 多种西每催化 2.如图为绿色植物光合作用过程示意图（图中a~g H 为物质，①~⑥为反应过程，物质转换用实线表示， z蛋白d 能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是 (1)绿叶中色素分离的原理是 ( C 叶绿素a主要吸收 光。 ④ (2)图中的A是 ,C是 Pi 光照一 +a- (3)若反应Ⅱ中G的浓度突然降低一半，短时间内 ⑤ ⑥ 士壤里①H,0一 e (CHO) C,的含量将 。 如果追踪反应Ⅱ中相关元 ③ 素的去向，常用 法。 (4)过度光照会激活PSBS,直接抑制 过 A.图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 程，导致电子不能传递给 (填图中字母)， B.c为ATP,f为NADPH 所以过量的光能将不能转变为化学能。 C.将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测 解析：(1)纸层析法分离色素的原理是不同色素在 到180 层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸 上的扩散速度快，叶绿素a主要吸收红光和蓝 D.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能 紫光。 利用它将光能转换成活跃的化学能 (2)叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和 解析：B[图中a~g分别代表光合色素、O2、 H,氧直接以氧分子的形式释放出去，故A为氧 ATP、ADP、NADPH、NADP、CO2,①~⑥分别 气。在ATP合成酶的作用下，能在跨膜H浓度 代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的 梯度的推动下合成ATP,故C是ATP。 (3)在暗反应中，G是二氧化碳，二氧化碳的浓度突 固定、C的还原、有机物的合成，A正确，B错误； 然降低至一半，C。的消耗量减少，合成量不变，故 "0经餐H0整授c0.cHo… 短时间内C,的含量将升高，如果追踪反应Ⅱ中相 第二阶段 关元素的去向，常用同位素标记法。 C正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作 (4)激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传 用，D正确。] 递，水光解时产生的电子，过度光照将会激活膜蛋 ·80· 第二单元细胞的能量供应和利用 白PSBS,抑制电子在类囊体膜上的传递，直接抑制 归纳总结 水的光解。电子、H与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结 判断C3、C等物质含量变化的分析思路 合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),电子在类囊体 膜上的传递减少，会抑制电子、H与D(NADP+) 叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来 结合的过程。 路和去路是否平衡进行分析： 答案：(1)不同的色素在层析液中的溶解度不同，随 (1)来路与去路动态平衡，则物质含量相对稳定。 层析液在滤纸上的扩散速度不同红光和蓝紫 (2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变， 则物质含量减少。 (2)O ATP (3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变， (3)升高同位素标记 (4)水的光解D 则物质含量增加。 真题考法>素养演练 对应学生P72 感悟高考素养提升 解析：(1)叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基 [真题研析]一浸润素养 本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类囊 [例](2025·山东卷)高光强环境下，植物光合系统 体组成的基粒，扩展了受光面积。 吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合 (2)据图分析，水在光下分解为O2和H,同时产 作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定 生的电子经传递，可用于NADP+与H结合形成 程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生 NADPH,即生成NADPH所需的电子源自于水的 长，其部分光合过程如图所示。 光解。3H,O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成 H' *H202→H,0 ATPADP+Pi C。3H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C。3H12O。在 NADP'+H' NADPH ATP怡酶)基质 细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少 类囊体腔 H200+H 量的[3H门，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二 注：一表示电子的传递路径Y、Z表示光合色素分子 阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解 (1)叶绿体膜的基本支架是 ;叶绿体 生成CO2和[H],释放少量的能量；在线粒体内膜 中含有许多由类囊体组成的 ,扩展了 上完成的有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生 受光面积。 成H2O,并释放大量的能量。可见，用含3H2O的 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质 。 采用同位素示踪法可追踪物质的 被3H标记的物质有H2O、丙酮酸。培养液中 去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以 H21⑧O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被 其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入 分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段，H218O与 线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、 丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H],即产生的带 离心收集绿藻并重新放入含H,8O的培养液中，在 18O标记的气体有O2和CO2。 适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带8()标记的 (3)据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧 气体有 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光 气，生成超氧化物（如H2O2),进而这些超氧化物被 能减轻光合系统损伤的机制分别为 活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止 活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的 [关键信息点] 过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生 的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 ① 叶绿体的结构（膜的基本支架，基粒的组成） 答案：(1)磷脂双分子层基粒 (2)水的光解丙酮酸、[H]氧气（或O2)和二氧 ② 采用同位素示踪法可追踪物质的去向 化碳(CO2) 途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合 (3)途径①光能以电能耗散；途径②光能以热能 ③ 系统损伤的机制 耗散 81 高考总复习生物学 [真题品悟]一 厚积素养 进行水的光解生成O2,线粒体内膜上进行有氧呼 吸第三阶段，消耗O,和NADH生成水，C正确；叶 [考向1]光合作用的探索历程 绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线 1.(福建高考真题)生物科学史蕴含科学研究的思路 粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物 和方法，下列科学史实验与结论不相符的叙述是 (丙酮酸)，生成CO2和NADH,D正确。] 3.(2024·湖南高考)钾是植物生长发育的必需元素， 选项 科学史实验 结论 主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及 促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导 伞藻的帽形 致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的 用伞形帽和菊花形帽伞藻 A 阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反 进行嫁接和核移植实验 建成主要与 细胞核有关 应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下 列问题： 绿叶暗处理后，一半遮光， (1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作 另一半曝光，碘蒸气处理 淀粉是光合 B 用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转 后观察叶片颜色变化 作用的产物 化为电能，再转化为 中储存的化学能，用 于暗反应的过程。 不同颜色荧光染料标记人 (2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 和小鼠的细胞膜蛋白进行 细胞膜具有 从叶绿素的合成角度分析，原因是 细胞融合实验 流动性 (答出两点即可)。 (3)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条 将狗的小肠黏膜和稀盐酸 胰液分泌是 件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合 混合磨碎后制成的提取液 神经调节的 作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的 D 注入狗的静脉，检测胰液 结果 编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包 分泌情况 括1个核基因和1个叶绿体基因)编码，这两个基 解析：D[用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和 因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶 核移植实验说明伞藻的帽形建成主要与细胞核有 片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。 写出关键实验步骤：① 关，A正确；萨克斯的实验中设置了对照试验，遮光 ;② ；③ ;④基因测序：⑤ 和不遮光的叶片形成对照试验，碘蒸气是要排除叶 解析：(1)植物光反应过程中水的光解会产生O2和 片中原来的淀粉的影响，实验结果遮光部分不变 H,H+和NADP+结合产生NADPH。该过程中 蓝，曝光部分变蓝，说明淀粉是光合作用的产物，B 光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和 正确：不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋 NADPH中的化学能。 白进行细胞融合实验，荧光染料与细胞膜组成成分 (2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原 蛋白质结合，随着该组成成分的移动而移动，细胞 因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成 膜上荧光物质的移动表明了细胞膜组成成分的移 相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞 动，可推知膜上的蛋白质分子具有流动性，C正确； 渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg 将狗的小肠黏膜和稀盐酸混合磨碎后制成的提取 和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿 液注入狗的静脉，检测胰液分泌情况，因本实验中 素的合成。 小肠黏膜神经被彻底排除，最终有胰液的分泌，故 (3)Rubisce0由两个基因编码，这两个基因及两端的 可说明胰液分泌不是神经调节的结果，D错误。] DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路 [考向2]光合作用的原理 是利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后 2.(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作 和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取 用过程进行比较，下列叙述错误的是 该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA;②根据 A.类囊体膜上消耗H,O,而线粒体基质中生 编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相 成H2O 应引物；③利用提取的DNA和设计的引物分别进 B.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生 行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序 成CO2 列进行比较。 C.类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2 答案：(1)O2和HATP和NADPH D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分 (2)减少缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降 解有机物 低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对 解析：A[类囊体膜上进行水的光解消耗H2O,而 Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O, (3)分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体 线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段消耗H2O,A DNA(取突变体叶片，提取DNA)根据编码 错误；叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二 Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引 氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶 物利用提取的DNA和设计的引物分别进行 段，丙酮酸和水反应生成CO2,B正确；类囊体膜上 PCR扩增并电泳和已知基因序列进行比较 ·82·