第3单元 第5课时 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理-【优化探究】2027年高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（广东专版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“捕获光能的色素和结构及光合作用的原理”单元，依据课标要求覆盖色素提取分离实验、色素与叶绿体结构、光合作用原理三大核心考点。通过广东卷等近年真题统计，明确实验分析、过程理解等高频考查方向，梳理必备知识、错漏诊断及常考题型，对接高考评价体系，提升备考针对性。 课件亮点在于高考真题深度融入与科学思维培养，如结合2024广东卷“银杏叶片色素层析”真题，解析实验操作规范与异常现象分析，运用“过程法”归纳光照、CO₂变化对C₃/C₅含量的影响规律。通过错漏诊断与精练迁移，帮助学生掌握实验设计与原理应用技巧，教师可依托此课件实现考点精准突破，助力学生高效冲刺高考。

细胞的能量供应和利用 第三单元 1 1.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。 2.活动：绿叶中色素的提取和分离 课标要求 第5课时　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 2 2024·广东卷，3　2024·广东卷，2　2024·广东卷，4　2024·广东卷，20　2023·广东卷，18　2021·广东卷，12 真题统计 3 内容索引 NEIRONGSUOYIN 演练感悟 考点三 考点三 考点二 真题 绿叶中色素的提取和分离 考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构 光合作用的原理 4 绿叶中色素的提取和分离 考点一 5 1.实验原理 [点拨]　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。 有机溶剂　 无水乙醇　 溶解度　 高　 层析液 梳理 必备知识 6 2.实验步骤 防止色素被破坏　 扩散均匀 梳理 必备知识 3.实验结果及分析 橙黄色　 叶黄素　 黄色 叶绿素a　 蓝绿色 黄绿色　 色素种类　 色素含量　 溶解度 梳理 必备知识 1.(2024·广东卷)研磨时用水补充损失的提取液。(　　) 2.(2025·河北卷)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。(　　) 3.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。(　　) 4.纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。 (　　) 5.依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(　　) 6.提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(　　) 错漏诊断 × × × √ × × 考向　绿叶中色素的提取和分离实验的分析 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 精练 迁移应用 C 解析：本实验的目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，应选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；光合色素溶于有机溶剂，不溶于水，提取液为无水乙醇，B错误；由于滤纸条不会相互影响，层析液成分相同，故两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液中含有石油醚、丙酮和苯等，不能直接倒入下水道，D错误。 (必修1 P98“探究·实践”)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。 溯源教材 2.某同学用如图1所示的方法分离 叶绿体中的光合色素：在圆心a处 滴加适量滤液，待干燥后向培养 皿中倒入层析液(一定比例的石油 醚、丙酮、苯混合液)进行层析， 结果会出现不同颜色的4个同心圆(如图2)。下列叙述正确的是(　　) A.研磨时若未加碳酸钙，一定导致①②两圈色素带缺失 B.也可以用上述层析液分离枫叶液泡中的色素 C.提取叶绿体中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D.层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带久置颜色会变浅 D 解析：若研磨时未加碳酸钙，导致叶绿素被破坏，可能导致③④两圈色素带缺失，A错误；枫叶液泡中的色素不溶于有机溶剂，不能用此方法分离，B错误；提取叶绿体中色素的原理是四种色素能溶解在有机溶剂中，在层析液中的溶解度不同可分离色素，C错误；层析完毕后应迅速记录结果，由于色素会被分解，色素带久置颜色会变浅，D正确。 绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析 题后归纳 捕获光能的色素和叶绿体的结构 考点二 16 1.叶绿体中色素的吸收光谱分析 叶绿素b　 叶绿素a　 可见光　 红光和蓝紫光　 蓝紫光 梳理 必备知识 17 拾遗•挖掘 (必修1 P97“问题探讨”)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝紫色和白色的光源，选择这些光源的原因是红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光，光合色素对红光、蓝紫光吸收最多；白光是复合光，含有不同波长的光，光合色素能吸收更多的光。 梳理 必备知识 2.塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择 (1)为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色光透过时各种颜色的光均可被作物吸收(对黄绿色吸收较少)。 (2)阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄绿光”利用率极低，从节省能源(节电、节省成本)的角度讲，用红灯泡、蓝紫灯泡效率最高。 梳理 必备知识 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 叶绿体基质　 暗　 类囊体　 光 梳理 必备知识 (2)恩格尔曼对叶绿体功能的实验验证 ①第一个实验 实验结论：O2 是由____________在____________条件下释放出来的，____________是光合作用的场所。 叶绿体 光照 叶绿体 梳理 必备知识 ②第二个实验 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在__________________区域。 实验结论 a.叶绿体能吸收光能用于光合作用放____________。 b.叶绿体主要吸收__________________。 (3)总结：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的______ ______，在__________________________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。__________是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 红光和蓝紫光 氧 红光和蓝紫光 色素 分子 类囊体膜上和叶绿体基质 色素和酶 梳理 必备知识 1.叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，对其他波段的可见光并非不吸收，只 是吸收量较少。(　　) 2.生物光合作用的场所不一定是叶绿体，没有叶绿体的生物也可以是自 养型生物。(　　) 3.叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内膜上，酶分布于类囊体膜上和叶 绿体基质中。(　　) 4.恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体是光合作用的场所。(　　) 错漏诊断 √ √ × × 考向　捕获光能的色素和结构 1.如图表示叶绿体中色素吸收光 能的情况。据图判断，以下说法 不正确的是(　　) A.由图可知，类胡萝卜素主要吸 收400~500 nm波长的光 B.曲线3对应的色素叶绿素a的颜 色为蓝绿色 C.由550 nm波长的光转为670 nm 波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少 D.土壤中缺乏镁时，植物对420~470 nm波长的光的利用量显著减少 精练 迁移应用 C 解析：从题图中可以看出，曲线1 在400~500 nm波长处有吸收峰， 代表类胡萝卜素，A正确；曲线3 主要吸收红光和蓝紫光，是叶绿 素a的吸收光谱，颜色为蓝绿色， B正确；由题图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，C错误；叶绿素吸收420~470 nm波长的光较多，缺镁时叶绿素的合成受到影响，吸收420~470 nm波长的光变少，植物对420~470 nm波长的光的利用量显著减少，D正确。 2.如图为叶绿体亚显微结构模式图，下列关于 其结构与功能的叙述，正确的是(　　) A.叶绿体普遍分布在植物体的所有细胞中 B.叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色 C.同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积 D.吸收光能的色素都分布在①外膜上 B 解析：植物的根尖细胞等不含有叶绿体，A错误；叶绿素在高等植物体内有叶绿素a和叶绿素b两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，B正确；叶绿体的内膜没有扩大受光面积，而类囊体堆叠形成基粒极大地扩展了受光面积，C错误；吸收光能的色素分布在③类囊体的薄膜上，D错误。 3.1881年，恩格尔曼利用水绵和好氧性细菌做了证明叶绿体是光合作用 的场所及光合作用主要吸收红光和蓝紫光两个实验。对这两个实验的分 析，错误的是(　　) A.都是在已知光合作用需要光的前提下进行 B.都要用极细的光束对水绵临时装片进行照射 C.都要以好氧性细菌聚集的部位作为实验指标 D.都要将临时装片放在没有空气的小室中进行实验 B 解析：实验目的为证明叶绿体是光合作用的场所及光合作用主要吸收红光和蓝紫光，在此之前已经知道光合作用需要光，A正确；证明叶绿体是光合作用的场所，需要将极细的光束照射水绵，B错误；两个实验都要以好氧性细菌聚集的部位作为实验指标，为排除环境氧气的干扰，要将临时装片放在没有空气的小室中进行实验，C、D正确。 恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处 (1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 (2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。 (3)观测指标设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。 (4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。 题后归纳 光合作用的原理 考点三 31 1.探索光合作用原理的部分实验(连线) 梳理 必备知识 32 [点拨]　①希尔的实验说明水的光解与糖的合成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，而糖的合成需要碳的参与。 ②鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验都用到了同位素标记法。 ③同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。 梳理 必备知识 2.光合作用过程 (1)光合作用的基本过程 图中序号代表的物质：①____________，②____________， ③____________，④____________，⑤____________。 NADPH C3 ADP＋Pi O2 (CH2O) 梳理 必备知识 拾遗•挖掘 (1)(必修1 P103“相关信息”)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用是作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 (2)(必修1 P104“相关信息”)C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1，5－二磷酸(RuBP)。 (3)(必修1 P104“相关信息”)光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 梳理 必备知识 (2)比较光反应与暗反应 类囊体薄膜　 叶绿体基质 色素　 NADPH (CH2O)+C5　 ATP和NADPH ATP和NADPH 有机 物中的化学能 梳理 必备知识 (3)元素的转移途径 ①H：3H2O ____________ ②C：14CO2____________ ③O：O C18O2____________ 梳理 必备知识 3.光合作用和化能合成作用的比较 光能 无机物氧化释放 的能量　 硝化细菌　 CO2和H2O 梳理 必备知识 1.鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用的产物是淀粉。(　　) 2.(2023·湖北卷)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减 少。(　　) 3.(2025·河北卷)绿色植物的光合作用类囊体膜上消耗H2O、叶绿体基质 中消耗CO2。(　　) 4.光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。(　　) 5.在光合作用中C从CO2开始先后经C3、C5最后形成糖类。(　　) 6.蓝细菌没有叶绿体也能进行光合作用。(　　) 错漏诊断 × × √ × × √ 探究1　如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。回答下列问题。 深研 重难问题 (1)在光能的驱动下产生的电子是怎样通过有序传递完成能量转换的? 提示： 先是由光能转化为电能，再由电能转化为NADPH和ATP中的化学能。 探究1　如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。回答下列问题。 深研 重难问题 (2)光反应产生的ATP仅用于暗反应吗? 提示： 由图可知，光反应产生的ATP可用于暗反应、核酸代谢和色素合成等其他消耗能量的反应。 探究1　如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。回答下列问题。 深研 重难问题 (3)水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过几层膜?判断的依据是什么? 提示： 5层。水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜，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，穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜。 探究2　在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓 度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩 尔浓度的变化趋势如图所示。回答下列问题。 深研 重难问题 (1)图中物质A是____________(填“C3”或“C5”)。  C3 探究2　在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓 度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩 尔浓度的变化趋势如图所示。回答下列问题。 深研 重难问题 (2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比物质A的低，原因是______ ________________________________________________________________________________________； 将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是__________________________________________。  速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍 暗反应 C5的合成速率不变，消耗速率减慢，导致C5积累 探究2　在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓 度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩 尔浓度的变化趋势如图所示。回答下列问题。 深研 重难问题 (3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比物质B的____________(填“低”或“高”)。  高 1.光系统及电子传递链 光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。 归纳提升 注：图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程。 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生。 (2)电子传递过程是由高电势到低电势(光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用，从而逆电势传递，这是一个吸能的过程)进行的，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌(PQ)利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。当然，光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。 (3)类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，ATP合酶利用质子顺浓度梯度流出的能量合成ATP。 2.“过程法”分析光合作用过程中各物质的变化 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： 考向1　光合作用原理的探究 1.(2026·广东东莞模拟)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，光照条件下可以释放出O2，该反应称为希 尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　) A.提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件也可能产生O2 B.希尔反应可以证明水光解产生的O2全部来自水 C.希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似 D.希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关 精练 迁移应用 C 解析：提供水、光合色素和酶，没有加入NADP＋等氧化剂或叶绿体等完整结构，适宜光照条件下不能产生O2，A错误；希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生O2，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的O2全部来自水，B错误；希尔反应悬浮液中铁盐的作用与光反应中NADP＋的作用相似，都能与水光解产生的H＋反应，C正确；希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，若要证明有机物的最终合成和水的光解无关，还需要进一步实验，D错误。 2.20世纪40年代，卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间，然后用甲醇(可杀死小球藻)分别处理并取样，最后根据标记化合物出现情况，确定生成物质的先后次序。下列有关说法正确的是 (　　) A.在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗氧气 B.该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰 C.若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长 D.含有14C的物质，主要存在于叶绿体基质中 D 解析：小球藻通过叶绿体进行光合作用，光反应阶段会产生氧气，线粒体进行有氧呼吸的过程会消耗氧气，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干扰，不需要设置无氧环境，B错误；若要确定第一个生成的物质，应不断缩短光照时间，C错误；暗反应的场所在叶绿体基质，以14CO2为原料生成的含有14C的物质主要存在于叶绿体基质中，D正确。 考向2　光合作用过程的原理 3.(2026·广东深圳模拟)光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后，使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP＋的还原；另一方面建立跨膜的H＋浓度梯度，启动光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所 示。下列叙述错误的是(　　) A.光反应的能量转换有光能转化成电能 的过程 B.光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上 C.ATP合酶有物质运输和催化作用 D.图中H＋通过主动运输进入叶绿体基质 D 解析：原初反应中光能经色素的吸收和 传递后，使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产 生高能电子，这一过程实现了光能转化 成电能，A正确；光合作用光反应的场 所是叶绿体的类囊体薄膜，B正确；从 图中可以看到，ATP合酶可以催化ADP和Pi合成ATP，同时还能运输H＋，所以ATP合酶有物质运输和催化作用，C正确；由题图可知，H＋通过ATP合酶进入叶绿体基质是以电化学梯度由高到低的方向进行的，即通过协助扩散进入叶绿体基质，D错误。 4.(2021·广东卷，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 D 解析：Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所是叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应不直接依赖光，故激活参与暗反应的酶Rubisco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。 5.光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改 变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是(　　) A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小 B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 B 解析：突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，叶绿体基质中ATP/ADP的值暂时增大，D错误。 真题　演练感悟 60 1.(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 2 3 1 B 61 解析：实验要求使用干燥的定性滤纸制备滤纸条，以保证层析效果，A正确；实验明确要求使用新鲜绿叶(如菠菜)，烘干会破坏色素分子，正确操作是剪碎鲜叶研磨，B错误；画滤液细线需待滤液干后，再重画一到两次，避免色素扩散导致条带重叠，C正确；95%乙醇加无水碳酸钠可替代无水乙醇，用于提取色素，D正确。 2 3 1 2.(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。  解析：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，才能获得类囊体。为保持其活性，还需加入等渗缓冲溶液重新悬浮，并保存备用。 2 3 1 叶绿体　 等渗缓冲 63 (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，则类囊体的浓度为____________μg/mL。  2 3 1 无水乙醇　 600 解析：根据叶绿素能溶于无水乙醇等有机溶剂的特点，可将5 μL类囊体悬液溶于995 μL的无水乙醇溶液中。由于1 mL＝1 000 μL，所以5 μL的类囊体悬液中含有叶绿素3 μg/mL×1 mL＝3(μg)，则1 μL的类囊体悬液中含有叶绿素3 μg÷5＝0.6(μg)，类囊体的浓度为0.6 μg/μL＝600 μg/mL。 (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__________________。  2 3 1 H＋、NADPH、ATP 解析：类囊体膜是光合作用中发生光反应的场所，类囊体薄膜上可发生水的光解，产生H＋、释放O2、合成NADPH和ATP，其中H＋、NADPH、ATP可能对后续实验产生影响。 (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___________________________。  2 3 1 变弱　 吸收和转化光能、裂解水分子 解析：已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。类囊体膜上分布着光合色素(如叶绿素)，在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能，在类囊体膜上裂解水分子，产生O2、质子(H＋)和电子，其中O2释放到胞外，质子在类囊体腔内累积形成pH梯度，pH降低，荧光强度变弱。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有_______________________________。  2 3 1 碳(暗)反应相关的酶、C5、CO2等 解析：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。 3.(2025·黑吉辽蒙卷，21) Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如图)和产量潜力。回答下列问题。 2 3 1 68 (1)Rubisco在叶绿体的____________中催化____________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是__________ __________________________________________________。  2 3 1 基质　 C5　 ATP和 NADPH中的化学能转化为有机物(CH2O)中的化学能 解析：Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。暗反应过程中的能量转换是ATP和NADPH中的化学能转化为有机物(CH2O)中的化学能。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于____________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是_______________。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是_______________________________________ _________________________________________________。  2 3 1 光照强度　 胞间CO2浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高 解析：①②曲线的自变量是有无补光(光照强 度)，②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基 因(Rubisco的含量)。据题图分析，当胞间CO2 浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中 Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞 间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说 明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素， 而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线① 有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要限制因素是胞间CO2浓度。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。 2 3 1 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路：________________________________________________ _____________________________________________________________________________________。  2 3 1 用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3的放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率 解析：研究发现，在饱和光照和适宜CO2 浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速 率比WT更快。要验证此结论，实验思路 为用14C标记CO2，分别将S植株与WT植 株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度 条件下，定时检测C3的放射性强度，比 较S植株与WT的C3生成速率。 2 3 1 $