第3单元 课时作业12 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（人教版 单选）
2026-09-10
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教辅
摘要：
该高中生物学高考复习课件聚焦光合作用专题，依据高考评价体系梳理了光合色素提取分离、光暗反应过程、影响因素及实验探究等核心考点，通过近五年模拟题与真题分析，明确色素功能、C3/C5转化等高频考点占比超60%，归纳出选择、实验设计、综合分析等常考题型，体现备考针对性。
课件亮点在于“真题情境+考点拆解+素养落地”，如以2024河北卷覆膜实验题为例，结合色素含量测定数据，运用科学思维分析光强对光合速率的影响，培养探究实践能力。包含色素分离异常原因等易错点解析及C3含量变化答题模板，助力学生掌握得分技巧，教师可据此高效开展专题复习。
内容正文：
课时 巩固提高
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1.提取光合色素,进行纸层析分离,对该实验中各种现象的解释,正确的是 ( )
A.未见色素带,说明材料可能为黄化叶片
B.色素始终在滤纸上,是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D.胡萝卜素距离画线处最远,是因为其在提取液中的溶解度最高
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解析:未见色素带,应该是操作失误,如果是黄化叶片,可见胡萝卜素和叶黄素的色素带,A错误;叶绿体中的色素是有机物,能够溶解在有机溶剂层析液中,B错误;由于叶绿素(包括叶绿素a和叶绿素b)含量比类胡萝卜素多,所以提取液呈绿色,C正确;因为胡萝卜素在层析液中的溶解度最高,在层析液中扩散得最快,所以胡萝卜素距离画线处最远,D错误。
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2.某生物兴趣小组选择新鲜菠菜的绿叶和嫩黄叶进行“色素提取和分离”实验,色素层析结果如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.可用无水乙醇来分离菠菜叶肉细胞中的光合色素
B.图中A、B分别为嫩黄叶、绿叶的色素层析结果
C.色素1、2主要吸收蓝紫光,其分布在叶绿体内膜上
D.研磨时加入碳酸钙,可以防止研磨过程中色素被破坏
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解析: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,A错误;滤纸条上,1为胡萝卜素、2为叶黄素、3为叶绿素a、4为叶绿素b,色素带的宽窄与色素含量相关,绿色菠菜叶所含叶绿素a和叶绿素b较多,即3、4色素带较宽,所以A为新鲜菠菜的“绿叶”,B为“嫩黄叶”,B错误;色素1、2主要吸收蓝紫光,色素3、4主要吸收蓝紫光和红光,光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,C错误;加入碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏,D正确。
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3.如图表示光合色素甲、乙、丙的吸收光谱。某同
学使用纸层析法对上述几种色素进行分离,并分别
计算Rf值(Rf值=),
Rf值由大到小排序为 ( )
A.甲、乙、丙 B.甲、丙、乙
C.丙、乙、甲 D.乙、丙、甲
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解析:甲、乙、丙分别为叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a。类胡萝卜素在层析液中溶解度最大,因而在滤纸上升的距离最大,Rf值最大;其次为叶绿素a,再次为叶绿素b,所以Rf值由大到小依次为乙、丙、甲,D正确。
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4.(2026·贵州贵阳模拟)下列关于光合作用探究历程中几位科学家研究方法及结论的叙述,正确的是 ( )
A.希尔利用离体叶绿体的实验探明了光合作用中氧气的来源
B.鲁宾和卡门采用放射性同位素标记法证明氧气中的氧全部来自水
C.阿尔农发现叶绿体在光照下可以合成ATP,该过程与CO2的固定相伴随
D.卡尔文向小球藻提供14CO2,光照一段时间后,14C3先于14C5出现
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解析:希尔利用离体叶绿体在无CO2条件下进行实验,证明水的光解可以产生氧气,但未明确氧气中的氧全部来自水(鲁宾和卡门实验才最终确定),A错误;鲁宾和卡门使用同位素标记法(O和C18O2)研究光合作用中氧气的来源,但18O是稳定同位素,而非放射性同位素,B错误;阿尔农发现叶绿体在光照下合成ATP,该过程总是与水的光解相伴随,C错误;卡尔文实验中,14CO2首先与C5结合生成C3(CO2的固定),因此14C会先出现在C3中,随后在C5再生时才会出现,D正确。
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5.(2026·广东汕头模拟)某同学将从菠菜叶中分离得到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液自然光照射后产生了糖。下列相关叙述错误的是 ( )
A.可以用差速离心法将叶肉细胞中的叶绿体与其他细胞器分离
B.若将缓冲液置于密闭环境中,一段时间后,糖类生成量会减少
C.将叶绿体的内膜和外膜破坏后,其他条件不变,一段时间后不能产生糖
D.若改用绿光照射该缓冲液,短时间内C3含量会增加
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解析:差速离心法通过不同离心速度分离细胞器,A正确;密闭环境中CO2供应逐渐不足,导致C3还原减少,糖类生成量减少,B正确;破坏叶绿体内膜和外膜后,若类囊体膜完整,光反应仍可进行;基质中的酶释放到缓冲液中仍能催化暗反应,糖类仍可生成,C错误;绿叶中的色素对绿光吸收少,光反应减弱,ATP和NADPH生成减少,C3因还原受阻而积累,含量增加,D正确。
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6.如图为某绿色植物光合作用的过程简图,其中①②表示相关过程,A、B、C、D表示光合作用中的某些物质。下列说法不正确的是 ( )
A.光合作用的产物只有淀粉
B.物质A表示氧气,物质B表示二氧化碳
C.物质C是光反应为暗反应提供的ATP和NADPH
D.①过程表示光反应,场所在叶绿体的类囊体薄膜上
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解析:光合作用的产物除了淀粉等糖类外,还有氧气等,A错误;①表示光反应阶段,完成水的光解产生氧气(A),②表示暗反应阶段,B表示二氧化碳,B正确;①光反应阶段产生的ATP和NADPH(C)用于②暗反应阶段中三碳化合物的还原,C正确;①表示光反应阶段,光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行,D正确。
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7.(2026·广东广州模拟)在光合作用的光反应中,叶绿素吸收的光能会被转化成电子进行传递。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)转移到光系统Ⅰ(PSⅠ),最终生成NADPH。除此之外,PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,过程如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.PSⅡ具有吸收利用光能,并进行电子传递的
作用
B.破坏PSⅡ会影响光反应中O2的释放和ATP的合成
C.若降低B侧的H+浓度,则有利于光反应过程中产生ATP
D.通过光合电子传递链,光能可转化到NADPH和ATP中
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解析:据题图可知,类囊体薄膜上的PSⅡ具有吸收利用光能,并进行电子传递的作用,A正确;由题意可知,PSⅡ负责光合作用过程中H2O的光解,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,因此破坏PSⅡ会影响该过程中O2的释放和ATP的合成,B正确;降低B侧的H+浓度会减小类囊体薄膜两侧H+浓度差,不利于H+顺浓度运输到膜外,不利于ATP的合成,C错误;叶绿素接受光的照射后被激发,在PSⅡ发生H2O的光解,释放势能高的e-,e-的最终供体是H2O,通过光合电子传递链,光能转化为ATP和NADPH中的化学能,D正确。
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8.(2026·江苏镇江模拟)科学家在深海热液残骸的缺氧环境中发现一种产锈细菌,该菌能氧化Fe2+获取能量。下列叙述正确的是 ( )
A.铁元素是组成该菌的核心元素
B.该菌可能和硝化细菌一样能进行化能合成作用
C.合成氧化酶的基因位于该菌的染色体上
D.该菌没有线粒体,但能进行有氧呼吸
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解析:铁元素是该菌代谢所需,组成该菌的核心元素是碳,铁属于微量元素,A错误;该菌通过氧化Fe2+获取能量,类似硝化细菌的化能合成作用(利用无机物氧化释放的能量合成有机物),B正确;产锈细菌为原核生物,无染色体,基因位于拟核区或质粒中,C错误;该菌无线粒体,且题干明确环境为“缺氧”,其能量获取可能依赖无氧呼吸或其他电子传递链,D错误。
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9.(2026·山西太原模拟)CAM植物白天气孔关闭,夜晚打开,以适应干旱环境。如图表示其部分代谢途径,下列相关叙述不正确的是 ( )
A.卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜
B.白天气孔关闭可减少水分散失
C.催化过程①和过程②所需的酶不同
D.夜晚气孔开放以便储存更多CO2
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解析:据题图可知,卡尔文循环即光合作用的暗反应阶段,CAM植物进行暗反应的场所是叶绿体基质,A错误;CAM植物白天关闭气孔,能减少水分散失以适应干旱环境,B正确;过程①是将CO2转化为C4,②是CO2固定,酶具有专一性,因此催化过程①和过程②所需的酶不同,C正确;在夜晚气孔开放可吸收CO2,合成苹果酸储存在液泡中,D正确。
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10.(2026·江西南昌模拟)经甲基磺酸乙酯诱变籼稻,获得黄绿叶突变体y。研究者提取野生型及突变体y的光合色素并测定其含量,结果如图所示,下列叙述错误的是 ( )
A.突变体y叶片颜色变化与叶绿素含量变化有关
B.实验时常用无水乙醇提取绿叶中的各种光合色素
C.将籼稻幼苗遮阴处理后可得到类似突变体y的结果
D.光合色素所吸收的光能可直接转化成有机物中的化学能
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解析:据题图分析,黄绿叶突变体y的叶绿素含量降低,A正确;各种光合色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中,B正确;光是合成叶绿素的必要条件,将籼稻幼苗遮阴处理,叶绿素合成减少,类胡萝卜素含量比重增多,可得到类似突变体y的表型,C正确;光合色素所吸收的光能不能直接转化为有机物中的化学能,D错误。
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11.科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适
应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照
的过程中CO2吸收速率(μmol·m-2·s-1)和光反应相
对速率(μmol·m-2·s-1)的变化,结果如图。下列叙述正确的是 ( )
A.黑暗时植物的CO2吸收速率为-0.1 μmol·m-2·s-1,与线粒体内膜产生CO2有关
B.由黑暗转变为光照条件后,叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加
C.光照0~0.5 min光反应相对速率下降,与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关
D.光照2 min后,光反应和暗反应速率均稳定,暗反应速率大于光反应速率
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解析:黑暗时植株的CO2吸收速率为-0.1 μmol·m-2·s-1,
说明植株的呼吸速率为0.1 μmol·m-2·s-1,与线粒体
基质中产生CO2有关,A错误;光反应为暗反应提
供NADPH和ATP,正常情况下如果0~0.5 min暗反
应被激活,CO2吸收速率会增加,而题图中0~0.5 min光反应相对速率下降,
CO2吸收速率变化不显著,说明暗反应未被立即激活,出现该现象的原因是暗反应激活延迟,造成光反应产生的NADPH和ATP积累,导致光反应被抑制,后续暗反应被激活,光反应产生的NADPH和ATP被消耗,故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加,B错误,C正确;光照2 min后,光反应和暗反应速率均稳定,暗反应速率与光反应速率基本相同(二者相互提供原料,慢的牵制快的),D错误。
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12.(2026·湖北武汉模拟)卡尔文等研究发现,当植物所处环境由光照转为黑暗时,RuBP(C5)含量急剧下降,PGA(C3)含量迅速上升;当骤然降低CO2浓度时,PGA含量迅速下降,而RuBP含量上升。下列叙述错误的是 ( )
A.CO2的固定过程在叶绿体的基质中进行
B.RuBP可以与CO2反应并消耗ATP
C.CO2的还原阶段消耗NADPH并合成蔗糖或淀粉等有机物
D.叶绿体中RuBP含量不多,因为RuBP消耗后会再生
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解析:CO2的固定过程是暗反应过程的一部分,在叶绿体的基质中进行,A正确;RuBP可以与CO2反应但是不消耗ATP,B错误;CO2的还原阶段利用光反应产生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有机物,C正确;在光合作用的卡尔文循环中,当CO2与RuBP结合后,经过一系列反应,RuBP被消耗,但同时会发生一系列酶促反应不断地再生出新的RuBP,使其能持续参与CO2的固定过程,D正确。
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13.(2026·辽宁大连模拟)磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖,也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是( )
A.a可以表示的物质是ATP,它也可以在叶绿体基质
中合成
B.叶绿体基质中的CO2能直接被NADPH还原
C.磷酸丙糖是暗反应产物,在细胞质基质中合
成淀粉
D.若图中表示的磷酸转运器活性受抑制,会导致光合速率下降
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解析:题图中a表示的物质是光反应为暗反应提供的NADPH和ATP,在叶绿体类囊体薄膜上合成,A错误;叶绿体基质中的CO2先与C5结合形成C3,再被NADPH还原,B错误;由题图可知,磷酸丙糖合成淀粉的过程在叶绿体基质中进行,C错误;若磷酸转运器活性受抑制,则不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体,造成叶绿体中光合作用产物积累和缺少磷酸,导致光合作用速率降低,D正确。
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14.(2024·河北卷,19)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
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覆膜处理 叶绿素含量/(mg/g) 类胡萝卜素含量/(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题。
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可以更好地减弱幼苗受到的辐射。
解析:吸收光能的4种色素分布在叶绿体类囊体薄膜上,其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这4种色素吸收的光波长有差别,但是都可以用于光反应,光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应中C3的还原转化为糖类和C5;另一些接受能量并被还原的C3,经过一系列变化,又形成C5。据题图可知,与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的紫外光较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
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蓝
类囊体薄膜
C5
紫外光
糖类
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是_______________
________________________________________________________________________________________。
解析: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。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,为了排除类胡萝卜素的干扰,测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光。
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无水乙醇
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,原因是_____________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_________________(答出2点即可)。
解析:据题图可知,与覆盖白膜和绿膜相比,覆盖蓝膜的紫外光透过率低,蓝光透过率高,在降低紫外光对幼苗的辐射伤害的同时不影响其光合作用;根据表中数据分析,与覆盖白膜和绿膜相比,覆盖蓝膜的幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量都更高,有利于幼苗进行光合作用。
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覆盖蓝膜紫外光透过率低,蓝光透过率高,在降低紫外光对幼苗的辐射伤害的同时不影响其光合作用;与覆盖白膜和绿膜比,覆盖蓝膜的幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量都更高,有利于幼苗进行光合作用
15.(2026·广东广州模拟)中国科学家通过耦合化学催化和生物催化模块体系,成功构建了人工合成淀粉的反应器:在无细胞系统中,以CO2和电解产生的氢气为原料,通过11步催化反应合成淀粉。理论上1 m3体积的人工合成淀粉反应器相当于5亩土地种植玉米的淀粉产量。该突破性成果为推进“碳达峰”和“碳中和”目标的实现,提供了一种新的技术路线。回答下列问题。
(1)构建人工光合系统时,加入从菠菜中分离的类囊体膜,并加入足量NADP+、ADP等物质。其中,类囊体膜的作用是_____________________
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类囊体膜上有捕获光能的色素和参与光反应的酶
解析:类囊体膜上有捕获光能的色素和参与光反应的酶,是进行光反应阶段的场所。
(2)从光合作用速率角度分析,该系统与叶肉细胞相比能够更有效积累有机物的原因是________________________________。
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无细胞系统,不存在呼吸作用消耗
解析:分析题意,该系统在无细胞系统中,以CO2和电解产生的氢气为原料,通过11步催化反应合成淀粉,由此可知该系统与叶肉细胞相比能够更有效积累有机物的原因是无细胞系统,不存在呼吸作用消耗。
(3)NO是生物体内一种重要的信号调节分子,在植物响应逆境胁迫的应答中能发挥重要的作用。研究者以玉米幼苗为实验材料进行了如图所示实验并测定相关数据。
注:D1蛋白与光合色素结合形成复合体,用于吸收、传递和转换光能。
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本实验的目的是______________________________________________。对比A和B两组实验可知,干旱胁迫下玉米幼苗的净光合速率会下降,原因可能是________________________________________________________
__________________________________________________________。
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探究NO对干旱胁迫条件下玉米幼苗光合作用的影响
叶片气孔导度降低,CO2的吸收量减少,暗反应速率下降;D1蛋白含量下降,吸收、传递和转换光能受阻,光反应速率下降
人工合成途径由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广 阔的应用前景,由此推测该技术对我国农业生产的重要意义是_________
______________________________________________________________(答出1点即可)。
节约耕地和淡水;解决粮食危机,提高粮食安全水平;避免农药、化肥等对环境的污染
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解析:分析题意和题图可知,本实验的自变量为是否进行干旱处理和干旱条件是否施加NO,因变量为气孔导度(相对值)、D1相对含量和CO2吸收速率(相对值),由此可知,本实验的目的是探究NO对干旱胁迫条件下玉米幼苗光合作用的影响。对比A和B两组实验结果可知,干旱胁迫下叶片气孔导度降低,CO2的吸收量减少,暗反应速率下降,并且D1蛋白含量下降,吸收、传递和转换光能受阻,光反应速率下降,所以干旱胁迫下玉米幼苗的净光合速率会下降。人工合成途径对环境中水的依赖程度较低,故该技术对我国农业生产的重要意义是节约耕地和淡水;解决粮食危机,提高粮食安全水平;避免农药、化肥等对环境的污染等。
16.(2026·云南昭通模拟)国家一级保护植物金花茶是典型的阴生植物。科研人员采用人工遮光的方法,模拟不同的光照强度,研究金花茶对不同程度强光胁迫的耐受性,实验结果如图所示,不同程度强光胁迫下金花茶叶片光合色素含量及比例如表所示。回答下列问题。
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不同程度强光胁迫下金花茶叶片光合色素含量及比例
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相对
光强 叶绿素(a+b)
(mg·g-1 FW) 类胡萝卜素
(mg·g-1 FW)
8% 1.070 0.131
25% 0.625 0.136
50% 0.495 0.147
(1)光照条件下,植物吸收光能转化成_________________________,进而转化成有机物中的化学能。
解析:在光合作用的光反应阶段,植物通过光合色素吸收光能,将其转化为ATP和NADPH中的化学能,然后在暗反应阶段,这些化学能再转化为有机物中的化学能。
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NADPH和ATP中的化学能
(2)上述实验的自变量有 , 实验结果表明,随着胁迫程度的增强,对金花茶幼苗 的生物量影响程度最大。
解析:自变量是实验中人为控制改变的变量。由题目信息可知,科研人员通过人工遮光模拟不同光照强度(以透光率体现),并且研究了金花茶幼苗的不同部位(根、茎、叶),所以自变量有透光率(光照强度)和植物器官(根、茎、叶)。由题图可知,随着透光率升高(胁迫程度增强),叶的生物量下降幅度比根更明显,所以随着胁迫程度的增强,对金花茶幼苗叶的生物量影响程度最大。
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透光率(相对光强)和植物器官(部位)
叶
(3)为进一步研究不同程度强光胁迫对叶片中光合色素含量的影响,先用___________溶液提取色素,后测定出表中数据,据表可知:____________
__________________________________________。
解析:光合色素能溶解在有机溶剂中,常用无水乙醇溶液提取光合色素。从表格数据来看,随着相对光强的增加,叶绿素(a+b)的含量逐渐降低,类胡萝卜素含量略有增加。
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无水乙醇
随相对光强增加,叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量(略有)增加
(4)用显微镜观察长期处于强光下植物的细胞结构,发现叶绿体内部结构模糊不清,结合表中数据,分析强光胁迫使光合速率降低的原因可能是
__________________________________________________________________________________________________。
解析:由题干信息可知,长期处于强光下的叶绿体内部结构模糊不清,说明叶绿体结构受损。结合表格中强光下叶绿素含量降低,因为叶绿素在光反应中吸收、传递和转化光能,叶绿素含量降低会使光反应吸收的光能减少,导致光反应产生的ATP和NADPH减少,而暗反应需要光反应提供ATP和NADPH,所以暗反应速率也降低,最终使光合速率降低。即强光胁迫使光合速率降低的原因可能是强光破坏了叶绿体的结构,同时叶绿素含量降低,导致光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少,最终使光合速率降低。
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强光胁迫使叶绿体结构损伤,叶绿素含量降低,产生的NADPH和ATP减少,光反应速率降低,光合速率降低
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