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（江苏专版）

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”核心考点，依据新课标要求明确叶绿体能量转换、色素提取分离实验两大考查维度，通过近五年江苏卷等真题统计，凸显“光合作用原理分析”“实验异常现象判断”等高频考点，构建知识梳理、错漏诊断、真题精练的完整备考体系。 课件亮点在于“真题情境+核心素养”融合策略，如以2025江苏卷类囊体人工细胞实验为载体，运用“过程法”分析光合作用物质变化，培养结构与功能观、科学思维素养。特设“实验异常分析模板”“物质变化速判技巧”，助力学生掌握答题逻辑，教师可据此精准突破考点，提升复习效率。

细胞的能量供应和利用 第三单元 第5课时　捕获光能的色素和结构及 光合作用的原理 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 2024·江苏卷,20　2023·江苏卷,12　2022·江苏卷,20　 2021·江苏卷,20　2025·江苏卷,21　2023·江苏卷,19 真题统计 内容索引 NEIRONGSUOYIN 演练感悟 考点二 捕获光能的色素和叶绿体的结构 真题 绿叶中色素的提取和分离 考点一 考点三 光合作用的原理 绿叶中色素的提取和分离 考点一 梳理 必备知识 1.实验原理 [点拨]　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。 有机溶剂 无水乙醇 溶解度 高 层析液 2.实验步骤 防止色素被破坏 扩散均匀 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 【错漏诊断】 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。 ( ) × × × × × √ 精练 迁移应用 考向　绿叶中色素的提取和分离实验的分析 1.(2026·江苏南通模拟)某同学用红色苋菜叶进行色素的提取与分离实验,下列相关叙述错误的是(　　) A.研磨叶片时,加入碳酸钙是为了防止色素被破坏 B.提取色素之前可以适当将红色苋菜进行烘干以提高提取液中色素的浓度 C.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 D.滤纸条上可出现5条色素带,花青素离点样线最近 C 解析:碳酸钙的作用是中和细胞液中的有机酸,防止色素被破坏,A正确;烘干叶片可去除水分,使研磨更充分,提高提取液中色素浓度,B正确;色素在滤纸条上的分离原理是不同色素在层析液中的溶解度不同,而非无水乙醇,C错误;用红色苋菜叶进行色素的提取与分离实验,除了提取到光合色素外,还可能有花青素残留,花青素在层析液中溶解度最低,所以滤纸条上可出现5条色素带,花青素离点样线最近,D正确。 2.(2023·江苏卷,12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述,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 B 解析:用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止色素(叶绿素)被破坏,A错误;若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但会使滤液细线过宽,分离后滤纸上易出现色素带重叠,B正确;该实验分离色素后,滤纸条上色素带的宽窄只能比较各种色素相对含量的多少,不能测定各种色素的具体含量,C错误;花青素易溶于水而不易溶于层析液(石油醚等有机溶剂),若得到5条色素带,距离滤液细线最近的应为花青素,即在叶绿素b的下方,D错误。 题后归纳 绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析 考点二 捕获光能的色素和叶绿体的结构 梳理 必备知识 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 拾遗•挖掘 (人教必修1 P99图5-12、“旁栏思考”)(1)由叶绿素吸收光谱图可知,叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面,且吸收光谱带比叶绿素b宽,叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽。 (2)研究表明,在遮光条件下,以蓝紫光为主的散射光占比增加。请预测:在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b的值降低,弱光下的吸光能力增强,有利于提高植物的捕光能力,是对弱光环境的一种适应。 2.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 (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。 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。 叶绿体 光照 叶绿体 红光和蓝紫光 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。 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 拾遗•挖掘 (人教必修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。 【错漏诊断】 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。 ( ) √ √ × × 精练 迁移应用 考向　捕获光能的色素和结构 1.(2026·泗阳高级中学模拟)研究发现,不同环境条件下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。在适当遮光条件下,叶绿素a与叶绿素b的比值会降低,以适应环境。如图表示绿叶中色素的吸收光谱,其中②表示叶绿素b,③表示叶绿素a。下列叙述错误的是 (　　) A.叶片在640~660 nm波长光下释放氧气 主要是由叶绿素参与光合作用引起的 B.利用纸层析法分离色素时,②对应的条 带离画线处最近 C.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,短时间内叶绿体中C3的量增加 D.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 答案:C 解析:只有叶绿素能吸收640~660 nm波长光,此波长下,释放氧气是叶绿素吸收、传递、转化光能引起的,A正确;叶绿素b的溶解度最低,扩散速度最慢,利用纸层析法分离色素时,②叶绿素b对应的条带离画线处最近,B正确;由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,光照增强,色素吸收的光能增多,光反应增强,ATP和NADPH增多,短时间内C3的还原加快,含量减少,C错误;弱光下②叶绿素b含量增高,可能有利于植物对弱光的利用,D正确。 2.(多选)(2026·江苏盐城模拟)研究发现,在低光照强度胁迫下水稻叶绿体变厚增大,基粒变厚,类囊体片层数增多,光合作用效率得到有效提高。下列相关分析正确的有 (　 　) A.叶绿体与线粒体增大内部膜面积的方式存在差异 B.叶黄素与胡萝卜素捕获蓝紫光的效率得到提高 C.基粒变厚,类囊体片层数增多有利于增大接触与吸收CO2的面积 D.可用纸层析法分离叶绿体中的色素并分析其相对含量 ABD 解析:叶绿体通过类囊体的堆叠增大内部膜的表面积,线粒体的内部向内折叠增大内部膜面积,A正确;低光照强度胁迫下水稻叶绿体变厚增大,基粒变厚,类囊体片层数增多,含有的叶黄素与胡萝卜素增多,因此叶黄素与胡萝卜素捕获蓝紫光的效率得到提高,B正确;光合作用过程中,CO2被叶绿体吸收后参与暗反应,该过程发生在叶绿体基质中,C错误;各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素,溶解度大,扩散速度快,溶解度小,扩散速度慢,色素相对含量高,条带较宽,色素相对含量低,条带较窄,可用纸层析法分离叶绿体中的色素并分析其相对含量,D正确。 3.(多选)(2026·江苏吴江中学模拟)恩格尔曼利用需氧细菌和水绵为材料,探究叶绿体的功能。下列有关恩格尔曼实验的叙述,正确的是 (　　 ) A.水绵具有螺旋带状叶绿体,便于实验观察 B.恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧 C.将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在充满空气的小室内,进行实验 D.用透过三棱镜的光照射临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 ABD 解析:水绵具有螺旋带状叶绿体,用极细的光束可将叶绿体分为实验组和对照组,便于实验观察,A正确;用极细的光线束照射水绵的叶绿体,发现需氧细菌集中分布在照光部位,所以恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧,B正确;为排除空气中氧气的干扰,将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的小室内,进行实验,C错误;用透过三棱镜的光照射临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光,D正确。 题后归纳 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。 光合作用的原理 考点三 梳理 必备知识 1.探索光合作用原理的部分实验(连线) [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。 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) 拾遗•挖掘 (1)(人教必修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)(人教必修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)(人教必修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。 (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 (3)元素的转移途径 NADP3H (C3H2O) 14C3 (14CH2O) 18O2 C3   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 【错漏诊断】 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。 ( ) × × × × √ √ 深研 重难问题 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。据图分析,回答下列问题。 (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: 先由光能转化为电能,再由电能转化为NADPH和ATP中的化学能。 (2)光反应产生的ATP仅用于暗反应吗? 提示: 由图可知,产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢,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。据图分析,回答下列问题。 (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。水光解产生的O2场所是叶绿体的类囊体膜的内侧,而O2被有氧呼吸利用的场所是线粒体内膜,O2从叶绿体类囊体膜开始,再穿过叶绿体2层膜,然后进入同一细胞中的线粒体,穿过线粒体的两层膜,所以至少要穿过5层膜。 深研 重难问题 探究2　某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 (1)小球藻合成C3的过程是否需要NADPH的参与? 提示: 小球藻合成C3的过程是CO2的固定,该过程不需要NADPH的参与。 深研 重难问题 探究2　某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 (2)提高温度,可能10 s内会检测到多种放射性磷酸化糖类吗?说明理由。 提示: 不可能。本实验在最适温度下进行,若提高温度,则检测到多种放射性磷酸化糖类的时间可能会大于15 s。 深研 重难问题 探究2　某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 (3)提高CO2浓度,获得放射性氨基酸的间隔时间可能缩短吗?为什么? 提示: 可能。提高CO2浓度,暗反应加快,获得放射性氨基酸的间隔时间可能缩短。 深研 重难问题 探究2　某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 (4)本实验的目的是  　。  研究暗反应阶段CO2中碳元素的转移途径 深研 重难问题 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 (1)光系统Ⅱ进行水的光解,产生氧气、H+和自由电子(e-),光系统Ⅰ主要是介导NADPH 的产生。 (2)电子的传递使质子(H+) 逆浓度梯度从叶绿体的基质侧泵入类囊体膜内侧,从而建立了质子浓度(电化学)梯度。 (3)类囊体内的高浓度质子通过ATP 合成酶顺浓度梯度流出,而ATP 合成酶利用质子顺浓度梯度流出产生的能量来合成ATP。 (4)水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上,需要光,电子供体是H2O,电子受体是NADP+。 精练 迁移应用 考向1　光合作用原理的探究 1.(2026·江苏扬州中学模拟)英国植物学家希尔发现,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),在光照下可以释放出O2。离体叶绿体在适当条件下发生H2O的光解,产生O2的化学反应称为“希尔反应”。下列说法错误的是(　　) A.希尔反应不能说明植物光合作用产生的O2中的氧元素全部来自H2O B.可用放射性同位素标记法追踪水中氧原子的去路 C.希尔反应模拟了叶绿体光反应阶段的部分变化 D.希尔反应说明H2O的光解和糖的合成不是同一个化学反应 B 解析:希尔反应证明了光合作用产生O2,但不能证明植物光合作用产生的O2中的氧元素全部来自水,也可能来自其他有机物,A正确;氧原子的同位素18O是稳定同位素,无放射性,B错误;希尔反应模拟的是光合作用光反应阶段的部分变化,发生在叶绿体中,C正确;希尔反应的悬浮液中只有H2O,没有CO2,不能合成糖类,说明H2O的光解和糖的合成不是同一个化学反应,D正确。 2.(2026·安徽合肥模拟)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·江苏常州三中模拟)1937年,科学家希尔将植物细胞破碎,获得离体叶绿体。他发现即使不提供CO2,只要在光照条件下给离体叶绿体提供足量铁盐溶液(作氧化剂),离体叶绿体虽然不能合成有机物,但能够放出O2。1941年,几位科学家制备了少量含18O的水和含18O的碳酸氢盐,在适宜光照条件下,对3组小球藻进行相应处理,一 段时间后检测光合产物O2中含18O的比例,实验 结果如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.希尔的实验中,将叶绿体离体可排除呼吸作用对实验的干扰 B.美国几位科学家的实验中碳酸氢盐的作用是为小球藻提供CO2 C.希尔实验的结果说明光合作用释放的O2中的氧原子仅来自水 D.美国几位科学家的实验证明O2来自水,而不是CO2 答案:C 解析:希尔的实验中将叶绿体离体进行实验,可排除呼吸作用对实验的干扰,A正确;美国几位科学家用水和碳酸氢盐进行光合作用的实验,其中碳酸氢盐可为小球藻提供CO2,B正确;希尔的实验说明光合作用释放的O2中的氧原子不来自CO2,但不能证明仅来自水,C错误;题图中三组释放的O2中18O比例与水中O比例接近,而与碳酸氢 盐中18O比例明显不同,可证明光合作用产生的 O2来自H2O,而不是CO2,D正确。 4.(2023·湖北卷,8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是 (　　) A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下 降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 C 解析:叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,LHCⅡ与PSⅡ分离减少,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强,A正确;Mg2+是叶绿素的组成成分,其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少,对光能的捕获减弱,B正确;弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,可以增强对光能的捕获,C错误;PSⅡ光复合体能吸收光能,并分解水产生H+、电子和O2,D正确。 考向3　光合作用过程中的物质变化分析 5.(多选)(2026·江苏宿迁模拟)如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势,该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析错误的是 ( 　　) A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C.图中Ⅱ阶段物质甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D.图中Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 ABC 解析:由题图可知,Ⅰ阶段时物质甲相对浓度低于物质乙,说明物质甲是C5,物质乙是C3,物质甲C5与CO2结合形成乙C3,该过程只需要酶的催化,不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH,A错误;植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,如果Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度,则ATP和NADPH产生量减少,那么C3增加,C5减少,与题图的走势不符合,B错误;图中Ⅱ阶段物质甲C5上升,物质乙C3下降,则改变的条件可能是降低CO2浓度,进而导致C5消耗减少而表现为含量上升,同时C3生成减少而表现为含量下降,C错误;Ⅱ阶段改变的条件主要影响暗反应的进行,即Ⅱ阶段的变化是CO2浓度下降导致的,所以Ⅱ阶段 光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低,D正确。 题后归纳 “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: 真题　演练感悟 2 3 1 4 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)分别测定各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以使用蓝紫光波段 D 2 3 1 4 解析:绿叶中色素的提取与分离过程中叶片研磨时加入碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏,A正确;绿叶中的色素不止一种,不同的色素在层析液中的溶解度不同,它们在滤纸条上扩散的速度也不同,故可以采用纸层析法分离提取液中的色素,B正确;绿叶中不同色素呈现不同颜色,叶绿素a为蓝绿色,叶绿素b为黄绿色,胡萝卜素为橙黄色,叶黄素为黄色,光合色素相对含量不同可使叶色出现差异,如叶绿素含量/类胡萝卜素含量的值高时,叶片呈绿色,该值低时叶片发黄,C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,因此使用蓝紫光波段测定的为叶绿素和类胡萝卜素的总含量,D错误。 2 3 1 4 2.(多选)(2025·山东卷,16)在低氧条件下,某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件,将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份,1份形成松散菌—藻体,另1份形成致密菌—藻体,在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量,两种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同,结果如图所示。培养过程中,任意时刻两体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是 (　　 ) A.菌—藻体不能同时产生O2和H2 B.菌—藻体的致密程度可影响H2生成量 C.H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D.培养至72 h,致密菌—藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体 ACD 2 3 1 4 解析:单细胞藻光反应可以产生NADPH、O2和ATP,蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2,因此菌—藻体能同时产生O2和H2,A错误;对比松散菌—藻体和致密菌—藻体,相同时间产生的H2含量相对值不同,说明菌—藻体的致密程度可影响H2生成量,B正确;某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2,说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中,C错误;任意时刻两体系之间的光反应速率无差异,说明光反应产生的NADPH相同,致密菌—藻体产生的H2多,说明消耗的NADPH多,则 用于暗反应的NADPH少,因此培养至72 h,致密菌—藻 体暗反应产生的有机物少于松散菌—藻体,D错误。 2 3 1 4 3.(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。 叶绿体 等渗缓冲 2 3 1 4 (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。  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。 无水乙醇 600 2 3 1 4 (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 __________________________________。  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。 H+、NADPH、ATP 2 3 1 4 (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____________________________。  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。 变弱 吸收和转化光能、裂解水分子 2 3 1 4 (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　 。 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。 碳(暗)反应相关的酶、C5、CO2等 2 3 1 4 4.(2024·江苏卷,20)科研人员对蓝细菌光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图,图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题。 2 3 1 4 (1)图1中H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶,而O2能自由通过类囊体膜,说明类囊体膜具有的特性是　　　　　　。暗反应中C3在 　　　　　　　的作用下转变为(CH2O),此过程发生的区域位于蓝细菌的　　　 　中。  解析:类囊体膜允许某些物质通过,也会限制另一些物质通过,这体现了类囊体膜具有选择透过性。暗反应中,在有关酶的催化下,C3在光反应产生的ATP和NADPH的作用下,经过一系列生物化学反应,部分转变为糖类,部分形成C5,蓝细菌是原核生物,此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。 选择透过性 ATP、NADPH 细胞质基质 2 3 1 4 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是　　 (填“甲”或“乙”);据图判断,总光合速率最高时对应的温度是　　　　(填“20 ℃”“25 ℃”或“30 ℃”),理由为 ___________________________________________________。  解析:蓝细菌光合放氧、呼吸耗氧,一定温度范围内蓝细菌的光合作用和呼吸作用随着温度的升高而增强,但为了保证正常的生命活动,其通常光合作用产生O2的量大于呼吸作用消耗O2的量,因此图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,结合图2曲线分析, 30 ℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率之和最高。 乙 30 ℃ 30 ℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率之和最高 2 3 1 4 (3)在一定条件下,测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量,建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线,用于估算水体中蓝细菌密度。请完成表格。 实验目的 简要操作步骤 测定样液蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液,分别用血细胞计数板计数,取样前需①　　　   浓缩蓝细菌 ②____________________________ ③　　　　 　  将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮 ④　　　　　   用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管,避光存放 建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量,计算 摇匀 将稀释样液离心,取下层沉淀物 提取叶绿素(溶解蓝细菌) 防止叶绿素降解 2 3 1 4 解析:①用血球计数板对蓝细菌计数时,取样前需振荡摇匀,以保证计数的准确性。②为了浓缩蓝细菌,需将稀释样液离心,取下层沉淀物。③依据无水乙醇等有机溶剂能溶解光合色素推测,将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮,是为了提取叶绿素a。④用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管,避光存放,以防止叶绿素降解。 $