2025年高考一輪總復(fù)習(xí)課件 第三單元　第9課　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)　光合作用原理

第9課捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用原理·學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求·1.利用比較與分類、模型與建模的方法分析光合作用的過(guò)程，建立生命的物質(zhì)與能量觀、結(jié)構(gòu)與功能觀。2.通過(guò)“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，提升物質(zhì)提取分離技術(shù)。捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1．綠葉中色素的提取和分離(1)實(shí)驗(yàn)原理(2)實(shí)驗(yàn)步驟(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果2．葉綠體中色素的吸收光譜(1)色素的吸收光譜圖(2)吸收光譜特點(diǎn)①葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。②色素吸收光的范圍：可見光的波長(zhǎng)范圍是400～760nm，葉綠體中的色素只吸收可見光，對(duì)紅外光和紫外光等不吸收。3．葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能(1)結(jié)構(gòu)模式圖(2)結(jié)構(gòu)外表：雙層膜(3)功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。(4)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)：需氧細(xì)菌只分布于葉綠體被光束照射的部位，直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。1．提取色素時(shí)加碳酸鈣的目的是使研磨更充分。(×)2．綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴(kuò)散得越快。(×)3．在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線2～3次。(×)4．實(shí)驗(yàn)中對(duì)研磨液過(guò)濾時(shí)，采用濾紙過(guò)濾，實(shí)驗(yàn)效果更好。(×)5．植物體內(nèi)含有的所有色素都參與光合作用。(×)6．光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。(×)7．葉綠體內(nèi)膜的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外膜的面積。(×)8．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用。(×)1．(必修1P99旁欄思考題)植物工廠里不用發(fā)綠光的光源，原因是這種波長(zhǎng)的光被光合色素吸收的最少，因此不能用于光合作用中合成有機(jī)物。2．(必修1P101拓展應(yīng)用)海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)，原因是不同顏色的藻類吸收不同波長(zhǎng)的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光，水對(duì)紅、橙光的吸收比對(duì)藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線主要是藍(lán)紫光。考向1|綠葉中色素的提取和分離1．(2023·江蘇卷)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實(shí)驗(yàn)敘述合理的是()A．用有機(jī)溶劑提取色素時(shí)，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞B．若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細(xì)線可累積更多的色素，但易出現(xiàn)色素帶重疊C．該實(shí)驗(yàn)提取和分離色素的方法可用于測(cè)定綠葉中各種色素含量D．用紅色莧菜葉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間B解析：用有機(jī)溶劑提取色素時(shí)，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯(cuò)誤；畫濾液細(xì)線時(shí)要間斷畫2～3次，即等上一次干了以后再畫下一次，若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細(xì)線雖可累積更多的色素，但會(huì)造成濾液細(xì)線過(guò)寬，易出現(xiàn)色素帶重疊，B正確；該實(shí)驗(yàn)中分離色素的方法是紙層析法，可根據(jù)各種色素在濾紙條上呈現(xiàn)的色素帶的寬窄來(lái)比較判斷各色素的含量，但該實(shí)驗(yàn)不能具體測(cè)定綠葉中各種色素含量，C錯(cuò)誤；花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有機(jī)溶劑，故若得到5條色素帶，距離濾液細(xì)線最近的色素帶為花青素，應(yīng)在葉綠素b的下方，D錯(cuò)誤。2．甲同學(xué)按如下步驟開展了“綠葉中色素的提取”實(shí)驗(yàn)：選用新鮮的菠菜葉作為實(shí)驗(yàn)材料，將其剪碎后置于研缽中，加入少許二氧化硅，再加入10mL無(wú)水乙醇后進(jìn)行研磨，之后將研磨液迅速倒入基部放有單層尼龍布的玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾，將過(guò)濾液收集到試管中。乙同學(xué)對(duì)新鮮菠菜葉片中的色素進(jìn)行提取和分離后得到如圖所示的結(jié)果(圖中的Ⅰ～Ⅳ表示四種色素)。下列對(duì)這兩名同學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)評(píng)價(jià)，合理的是()A．甲同學(xué)加入二氧化硅的目的是防止光合色素被破壞B．甲同學(xué)收集到的濾液還需加入無(wú)水乙醇中，以使色素在濾紙條上分離開來(lái)C．兩位同學(xué)在進(jìn)行綠葉中色素提取操作時(shí)可能均未添加碳酸鈣D．若乙同學(xué)按正確的操作提取色素并進(jìn)行紙層析后，則圖中Ⅳ表示的是葉綠素bC解析：在綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，加入二氧化硅的目的是讓研磨更充分，加入碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞，A錯(cuò)誤；甲同學(xué)收集到的濾液不應(yīng)加入無(wú)水乙醇中，而應(yīng)該在層析液中進(jìn)行層析分離色素，B錯(cuò)誤；甲同學(xué)在操作中沒(méi)有加入碳酸鈣，從乙同學(xué)的層析結(jié)果來(lái)看，葉綠素的含量少于類胡蘿卜素，說(shuō)明葉綠素被破壞，其在提取色素時(shí)可能也沒(méi)有加入碳酸鈣，C正確；若乙同學(xué)按正確的操作提取色素并進(jìn)行紙層析后，胡蘿卜素因溶解度最大而擴(kuò)散速度最快，色素帶距離劃線處最遠(yuǎn)，葉綠素b的色素帶距離劃線處最近，故圖中Ⅳ表示的是胡蘿卜素，D錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的原因分析異?，F(xiàn)象原因分析收集到的濾液綠色過(guò)淺①未加二氧化硅，研磨不充分；②使用放置數(shù)天的葉片，濾液色素(葉綠素)太少；③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取液濃度太低；④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞濾紙條色素帶重疊①濾液細(xì)線不直；②濾液細(xì)線過(guò)粗濾紙條無(wú)色素帶①忘記畫濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線觸及層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中濾紙條只呈現(xiàn)類胡蘿卜素的色素帶①忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞；②所用葉片為“黃葉”考向2|色素的種類及功能3．(2023·全國(guó)乙卷)植物葉片中的色素對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯(cuò)誤的是()A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C．用不同波長(zhǎng)的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越慢D解析：葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；光反應(yīng)的場(chǎng)所是類囊體的薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，用不同波長(zhǎng)的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰，C正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越快，D錯(cuò)誤。4．19世紀(jì)末，恩格爾曼用一個(gè)棱鏡將陽(yáng)光散射成七色光，并使之落在水綿上，再在系統(tǒng)里加入一群好氧性細(xì)菌，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖，下列敘述正確的是()A．水綿細(xì)胞的葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光，不吸收綠光B．好氧性細(xì)菌利用光合作用產(chǎn)生的氧氣最終在線粒體內(nèi)膜上產(chǎn)生水C．水綿的葉綠體中含有葉綠素和藻藍(lán)素D．吸收光能的色素存在于葉綠體的類囊體薄膜上D解析：水綿為低等植物，它含螺旋帶狀葉綠體，能進(jìn)行光合作用，而葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，吸收綠光最少，A錯(cuò)誤；好氧性細(xì)菌為原核生物，無(wú)線粒體，但可在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜上進(jìn)行有氧呼吸，B錯(cuò)誤；水綿細(xì)胞內(nèi)能吸收光能的色素有葉綠素和類胡蘿卜素，C錯(cuò)誤；光反應(yīng)階段需要光合色素的參與，類囊體薄膜上分布有許多吸收光能的色素分子，所以在此進(jìn)行光反應(yīng)，D正確。考向3|葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能5．(2024·江蘇南通模擬)下圖是陽(yáng)生植物蒲公英某細(xì)胞器的電鏡照片，相關(guān)敘述正確的是()A．結(jié)構(gòu)①有兩層生物膜，內(nèi)膜面積比外膜面積大B．結(jié)構(gòu)②上分布著吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能的光敏色素C．結(jié)構(gòu)③中含核糖體，能翻譯出與光合作用有關(guān)的酶D．適當(dāng)遮陰后，結(jié)構(gòu)②的數(shù)量和膜面積急劇減少C解析：葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，故結(jié)構(gòu)①有兩層生物膜，但葉綠體的內(nèi)、外膜面積幾乎相等，A錯(cuò)誤。結(jié)構(gòu)②是由類囊體薄膜堆疊而成的基粒，類囊體薄膜上分布著吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能的光合色素；而光敏色素分布于植物的各個(gè)器官中，是植物體本身合成的一種調(diào)節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育的蛋白質(zhì)，B錯(cuò)誤。葉綠體是半自主細(xì)胞器，其結(jié)構(gòu)③(葉綠體基質(zhì))中含核糖體(是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所)，能翻譯出與光合作用有關(guān)的酶(本質(zhì)為蛋白質(zhì))，C正確。適當(dāng)遮陰后，光照強(qiáng)度減弱，為適應(yīng)這一變化，結(jié)構(gòu)②基粒的數(shù)量和膜面積均會(huì)有所增加，D錯(cuò)誤。6．(2023·全國(guó)甲卷)某同學(xué)將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細(xì)胞中的葉綠體與線粒體等其他細(xì)胞器分離，可以采用的方法是__________(答出1種即可)。葉綠體中光合色素分布在________上，其中類胡蘿卜素主要吸收________(填“藍(lán)紫光”“紅光”或“綠光”)。(2)將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是____________________________________________________________。(3)葉片進(jìn)行光合作用時(shí)，葉綠體中會(huì)產(chǎn)生淀粉。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明葉綠體中有淀粉存在，簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)植物細(xì)胞器的分離方法可用差速離心法，葉綠體中的光合色素分布在類囊體膜上，光合色素中葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(2)光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，黑暗條件下無(wú)光，光反應(yīng)不能進(jìn)行，無(wú)法為暗反應(yīng)提供原料ATP和NADPH，暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，產(chǎn)物不能生成。(3)要驗(yàn)證葉綠體中有光合作用的產(chǎn)物淀粉，需要將葉綠體提取出來(lái)并檢測(cè)其中淀粉。因此將生長(zhǎng)狀況良好且相同的植物葉片分為甲、乙兩組，先進(jìn)行饑餓處理，排除原有淀粉的干擾。之后甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時(shí)間后，用差速離心法提取出甲、乙兩組的葉綠體，需要脫綠處理，制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。預(yù)期結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍(lán)色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)，無(wú)淀粉產(chǎn)生。答案：(1)差速離心類囊體(薄)膜藍(lán)紫光(2)懸液中具有類囊體膜以及葉綠體基質(zhì)暗反應(yīng)相關(guān)的酶，但黑暗條件下，光反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，暗反應(yīng)沒(méi)有光反應(yīng)提供的原料ATP和NADPH，所以無(wú)法形成糖類(3)實(shí)驗(yàn)思路：將生長(zhǎng)狀況良好且相同的植物葉片分為甲、乙兩組，兩組植物應(yīng)均進(jìn)行饑餓處理(置于黑暗中一段時(shí)間消耗有機(jī)物)，之后甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時(shí)間后，用差速離心法提取出甲、乙兩組的葉綠體，脫綠后制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。預(yù)期結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍(lán)色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)，無(wú)淀粉產(chǎn)生。光合作用的原理1．探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間、人物實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象觀點(diǎn)或成果19世紀(jì)末光合作用中CO2分子的C和O分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合C與H2O結(jié)合成甲醛進(jìn)而縮合成糖1928年甲醛對(duì)植物有毒害作用甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出O2離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生O21941年魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中氧氣的來(lái)源：H218O＋CO2→植物→釋放出18O2；H2O＋C18O2→植物→釋放出O2光合作用釋放的氧氣來(lái)自水1954、1957年阿爾農(nóng)在光照下葉綠體可合成ATP，這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨水的光解過(guò)程中合成ATP20世紀(jì)40年代卡爾文用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用：14CO2→14C3→(14CH2O)探明了CO2中的碳是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳的2.光合作用的概念與反應(yīng)式(1)概念：綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。(2)反應(yīng)式CO2＋H2O光能葉綠體(CH3．光合作用過(guò)程(1)過(guò)程模型①NADPH；②2C3；③ADP＋Pi；④O2；⑤(CH2O)。(2)光反應(yīng)與暗反應(yīng)項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)(碳反應(yīng))場(chǎng)所類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)條件需光有光、無(wú)光均可物質(zhì)變化H2O光能H＋＋e－＋ONADP＋＋H＋＋e－＋能量→NADPH；ADP＋Pi＋能量酶ATPCO2＋C5酶2C3；2C3NADPH、ATP酶(CH2能量變化光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能→(CH2O)中的化學(xué)能4.光合作用和化能合成作用項(xiàng)目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來(lái)源光能無(wú)機(jī)物氧化釋放的能量代表生物綠色植物硝化細(xì)菌相同點(diǎn)都能將CO2和H2O等無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物1．魯賓和卡門設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了光合作用釋放的氧氣來(lái)自水。(√)2．H2O在光下分解為H＋、e－和O2的過(guò)程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(×)3．光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的NADPH可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑和供能。(√)4．C是組成糖類的基本元素，在光合作用中C從CO2開始先后經(jīng)C3、C5，最后形成糖類。(×)5．進(jìn)入葉綠體的CO2不能被NADPH直接還原。(√)6．土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖類。(√)7．CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能。(×)1．(必修1P102思考·討論拓展)魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)中，不能對(duì)同一實(shí)驗(yàn)中的CO2和H2O同時(shí)進(jìn)行標(biāo)記，原因是若同時(shí)標(biāo)記CO2和H2O，則無(wú)法分辨氧氣的來(lái)源。2．(必修1P103圖5-14延伸)光照停止后暗反應(yīng)短時(shí)間仍然能夠持續(xù)，但無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間正常進(jìn)行，原因是暗反應(yīng)中C3還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH，停止光照后光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)將ATP和NADPH消耗盡后，因缺少ATP和NADPH而無(wú)法進(jìn)行。考向1|探索光合作用原理的實(shí)驗(yàn)1．(2024·廣東東莞模擬)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，光照條件下可以釋放出O2，該反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析下列說(shuō)法正確的是()A．提供水、光合色素和酶，適宜光照等條件下也可能產(chǎn)生O2B．希爾反應(yīng)可以證明水的光解產(chǎn)生的O2全部來(lái)自水C．希爾反應(yīng)懸浮液中鐵鹽的作用與NADP＋的作用相似D．希爾反應(yīng)說(shuō)明有機(jī)物的最終合成和水的光解無(wú)關(guān)C解析：在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，光照條件下可以釋放出O2，因此只提供水、光合色素和酶，適宜光照等條件下不能產(chǎn)生O2，A錯(cuò)誤；希爾反應(yīng)的結(jié)果僅說(shuō)明了離體的葉綠體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生O2，該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移，因此不能說(shuō)明所產(chǎn)生的O2全部來(lái)自水，B錯(cuò)誤；希爾反應(yīng)懸浮液中鐵鹽的作用與光反應(yīng)中NADP＋的作用相似，能與水光解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，C正確；希爾反應(yīng)說(shuō)明水的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，若要證明有機(jī)物的最終合成和水的光解無(wú)關(guān)，還需要對(duì)照實(shí)驗(yàn)，D錯(cuò)誤。2．某實(shí)驗(yàn)小組將葉綠體和相關(guān)化學(xué)物質(zhì)在抽去空氣的溶液中進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：組別甲組乙組丙組丁組葉綠體類型完整葉綠體葉綠體破裂后的勻漿完整葉綠體葉綠體破裂后的勻漿加入的物質(zhì)NADP＋溶液NADP＋溶液DCPIP溶液DCPIP溶液條件適宜溫度和光照等條件溶液中的物質(zhì)及顏色微量O2微量O2和NADPH微量O2，溶液為藍(lán)紫色微量O2，溶液變?yōu)闊o(wú)色注：DCPIP是一種可以接受H＋的化合物，氧化態(tài)為藍(lán)紫色，被還原后為無(wú)色。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析正確的是()A．對(duì)比丙組和丁組實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明DCPIP能穿過(guò)葉綠體的雙層膜B．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明產(chǎn)生的O2中的氧元素一定來(lái)源于H2O，而不來(lái)源于CO2C．向?qū)嶒?yàn)后的甲組通入CO2并黑暗處理，可證明光反應(yīng)和暗反應(yīng)不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)D．向?qū)嶒?yàn)后的乙組通入CO2并黑暗處理，檢測(cè)NADPH的含量可證明其參與暗反應(yīng)D解析：丙組實(shí)驗(yàn)利用完整的葉綠體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)無(wú)還原態(tài)DCPIP生成，最可能的原因是DCPIP不能穿過(guò)完整葉綠體的雙層膜，A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)在抽去空氣的溶液中發(fā)生，說(shuō)明水的光解產(chǎn)生了O2，但沒(méi)有直接研究氧元素的路徑，無(wú)法直接證明產(chǎn)生的O2中的氧元素的來(lái)源，B錯(cuò)誤；向?qū)嶒?yàn)后的甲組通入CO2并黑暗處理，由于沒(méi)有NADPH，不發(fā)生暗反應(yīng)，無(wú)法證明光反應(yīng)和暗反應(yīng)不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，C錯(cuò)誤；向?qū)嶒?yàn)后的乙組通入CO2并黑暗處理，檢測(cè)NADPH的含量，若因消耗而減少可證明其參與暗反應(yīng)，D正確?？枷?|光合作用的過(guò)程3．(2021·廣東卷)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是()A．Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合D解析：Rubisco參與植物光合作用過(guò)程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；暗反應(yīng)在有光和無(wú)光條件下都可以進(jìn)行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對(duì)光無(wú)要求，B錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過(guò)程，D正確。4．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過(guò)與PSⅡ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)B．Mg2+含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對(duì)光能的捕獲D．PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H＋、電子和O2C解析：分析題干信息可知，葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A正確；Mg2+是葉綠素的組成成分，其含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，對(duì)光能的捕獲減弱，B正確；由題圖可知，弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)光能的捕獲，C錯(cuò)誤；PSⅡ光復(fù)合體能吸收光能，并分解水，水的光解產(chǎn)生H＋、電子和O2，D正確。考向3|條件驟變時(shí)葉綠體中各物質(zhì)含量變化5．(2024·山東淄博模擬)研究發(fā)現(xiàn)，光照條件下，當(dāng)外界CO2濃度突然降至極低水平時(shí)，某植物葉肉細(xì)胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2濃度的同時(shí)停止光照，則不出現(xiàn)上述情況。下列說(shuō)法正確的是()A．葉肉細(xì)胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的產(chǎn)物B．在五碳化合物上升的同時(shí)，葉肉細(xì)胞中的NADP＋/NADPH上升C．光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP能促進(jìn)五碳化合物的形成D．五碳化合物和三碳化合物間的轉(zhuǎn)化需要光能的直接驅(qū)動(dòng)C解析：暗反應(yīng)過(guò)程中CO2的固定是CO2和五碳化合物結(jié)合形成兩分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的產(chǎn)物，A錯(cuò)誤；CO2濃度降低時(shí)，CO2的固定減弱，五碳化合物消耗減少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成減少，三碳化合物的還原減慢，NADPH消耗減少，NADPH積累增多，則葉肉細(xì)胞中的NADP＋/NADPH下降，B錯(cuò)誤；光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP參與三碳化合物的還原，促進(jìn)五碳化合物的形成，C正確；五碳化合物和三碳化合物間的轉(zhuǎn)化屬于暗反應(yīng)階段，被光反應(yīng)的產(chǎn)物NADPH和ATP所驅(qū)動(dòng)，而不是光能的直接驅(qū)動(dòng)，D錯(cuò)誤。6．淀粉和蔗糖均為小麥光合作用的產(chǎn)物，兩者合成過(guò)程中均需利用磷酸丙糖作為原料，磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器(TPT)能將卡爾文循環(huán)中產(chǎn)生的磷酸丙糖不斷運(yùn)出葉綠體，同時(shí)將等分子數(shù)的磷酸(Pi)反向運(yùn)回葉綠體基質(zhì)，具體過(guò)程如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．CO2的供應(yīng)量不變，突然降低光照強(qiáng)度，磷酸丙糖含量減少，C3含量增加B．NADPH和ATP分別為C3還原提供還原劑和能量C．若使用TPT專一抑制劑處理小麥葉片，則葉綠體中淀粉合成量持續(xù)增加D．若將離體葉綠體懸浮于Pi濃度較低的培養(yǎng)液中，則細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蔗糖合成量增加A解析：突然降低光照強(qiáng)度，光反應(yīng)提供的ATP和NADPH減少，C3還原減少，進(jìn)而導(dǎo)致磷酸丙糖合成量減少，而由于CO2的供應(yīng)量不變，故C3生成量不變，C3含量增加，A正確；ATP和NADPH均可以為C3還原提供能量，B錯(cuò)誤；TPT能將卡爾文循環(huán)中產(chǎn)生的磷酸丙糖不斷運(yùn)出葉綠體，若使用TPT專一抑制劑處理小麥葉片，則磷酸丙糖被留在葉綠體內(nèi)，合成淀粉，由于淀粉合成量增加，大量積累在葉綠體中不能及時(shí)運(yùn)出，抑制了光合作用的進(jìn)行，所以葉綠體中淀粉含量會(huì)增加，但是不會(huì)持續(xù)增加，C錯(cuò)誤；當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Pi濃度低時(shí)，會(huì)限制磷酸丙糖從葉綠體運(yùn)出，促使淀粉在葉綠體基質(zhì)中形成，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蔗糖合成量減少，D錯(cuò)誤。環(huán)境因素變化對(duì)C3和C5含量的影響(1)“過(guò)程法”分析各物質(zhì)變化下圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化：(2)“模型法”表示C3和C5含量的變化圖中各曲線表示的物質(zhì)名稱①圖1中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。②圖2中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。③圖3中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。④圖4中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。課時(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)(九)(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題1．(2024·山東濰坊模擬)光合作用的碳反應(yīng)(暗反應(yīng))是卡爾文應(yīng)用14C示蹤的方法發(fā)現(xiàn)的，也叫卡爾文循環(huán)，主要包括三個(gè)階段：羧化(CO2固定)、還原和RuBP(五碳化合物)再生。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．羧化階段參與固定CO2的是RuBP，產(chǎn)物是1分子3-磷酸甘油酸B．還原階段需要消耗光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH，并儲(chǔ)存能量C．再生階段產(chǎn)生RuBP，能夠保證卡爾文循環(huán)的持續(xù)進(jìn)行D．在還原階段產(chǎn)生的一部分儲(chǔ)能物質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)生成(CH2O)A解析：在羧化階段，RuBP與CO2結(jié)合，1分子RuBP(五碳化合物)能與1分子的CO2結(jié)合生成2分子3-磷酸甘油酸(三碳化合物)，A錯(cuò)誤；還原階段(C3的還原)需要消耗光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH，并儲(chǔ)存能量，B正確；RuBP(五碳化合物)再生可以保證RuBP含量的相對(duì)穩(wěn)定，繼續(xù)固定CO2，以保證卡爾文循環(huán)(羧化—還原—再生)持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，C正確；在還原階段接受能量并被還原的C3有兩種代謝途徑：一部分在酶的作用下經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為(CH2O)，另一部分又形成五碳化合物，D正確。2．(2024·廣東東莞模擬)羽衣甘藍(lán)因其耐寒性和葉色豐富多變的特點(diǎn)，成為冬季重要的觀葉植物。將其葉片色素提取液在濾紙上進(jìn)行點(diǎn)樣，先后置于層析液和蒸餾水中進(jìn)行層析，過(guò)程及結(jié)果如下圖所示。已知1、2、3、4、5代表不同類型的色素。下列分析錯(cuò)誤的是()A．色素1在層析液中的溶解度最大B．色素1、2、3、4難溶于蒸餾水C．色素5可能存在于植物的液泡中D．缺Mg會(huì)影響色素1和2的含量D解析：根據(jù)層析的結(jié)果，色素1距離起點(diǎn)最遠(yuǎn)，說(shuō)明其在層析液中的溶解度最大，A正確；根據(jù)在蒸餾水中的層析結(jié)果說(shuō)明色素1、2、3、4難溶于蒸餾水，因此用蒸餾水分離時(shí)，在濾紙上不進(jìn)行擴(kuò)散，B正確；根據(jù)在蒸餾水中的層析結(jié)果說(shuō)明，色素5可以溶解在蒸餾水中，推測(cè)其可能是存在于植物液泡中的色素，C正確；1、2、3、4在層析液中具有不同的溶解度，推測(cè)是光合色素，因此它們依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，鎂只參與構(gòu)成葉綠素，故缺Mg會(huì)影響色素3和4的含量，D錯(cuò)誤。3．光合作用是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的生理基礎(chǔ)，葉片是進(jìn)行光能轉(zhuǎn)化的主要組織，光合色素突變會(huì)改變光合速率而影響水稻產(chǎn)量。實(shí)驗(yàn)小組獲得了水稻光合色素突變體植株，并檢測(cè)突變體植株與野生型植株葉片光合色素的含量，結(jié)果如下表。下列分析錯(cuò)誤的是()項(xiàng)目野生型突變體葉綠素a含量/(mg·g-1)18.52.4葉綠素b含量/(mg·g-1)5.31.6類胡蘿卜素含量/(mg·g-1)2.60.8A．在葉肉細(xì)胞中，光合色素分布在類囊體膜上B．突變體植株進(jìn)行光合作用釋放O2的速率下降C．突變體植株葉片吸收的綠光量下降最為明顯D．突變體植株在葉綠體基質(zhì)中固定的CO2減少C解析：在葉肉細(xì)胞中，光合色素分布在基粒的類囊體膜上，A正確；突變體植株葉綠素、類胡蘿卜素含量都降低，吸收光能減少，進(jìn)行光合作用釋放O2的速率下降，B正確；光合色素對(duì)綠光吸收最少，突變體植株葉片吸收的紅光和藍(lán)紫光下降最為明顯，C錯(cuò)誤；突變體植株光反應(yīng)減弱，光反應(yīng)給暗反應(yīng)提供的ATP和NADPH減少，暗反應(yīng)減弱，在葉綠體基質(zhì)中固定的CO2減少，D正確。4．(2024·湖南名校聯(lián)考)實(shí)驗(yàn)中常用希爾反應(yīng)來(lái)測(cè)定除草劑對(duì)雜草光合作用的抑制效果。希爾反應(yīng)的基本過(guò)程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有氧化型DCIP(氧化劑)、蔗糖和緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解，產(chǎn)生氧氣等，溶液中的DCIP被還原，顏色由藍(lán)色變成無(wú)色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲和品種乙雜草的離體葉綠體并進(jìn)行希爾反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。下列敘述正確的是()除草劑相對(duì)濃度放氧速率相對(duì)值甲乙0555%3.74.410%2.23.715%1320%02.225%01.630%01A．希爾反應(yīng)中加入蔗糖溶液為該反應(yīng)提供能量B．希爾反應(yīng)中的DCIP，相當(dāng)于光反應(yīng)中的NADPHC．與品種乙相比，除草劑抑制品種甲葉綠體類囊體膜的功能較強(qiáng)D．除草劑濃度為20%時(shí)，若向品種乙的希爾反應(yīng)溶液中通入二氧化碳，在光照條件下就能檢測(cè)到糖的生成C解析：希爾反應(yīng)中加入蔗糖溶液是為了維持滲透壓，A錯(cuò)誤；希爾反應(yīng)模擬了光合作用中光反應(yīng)階段的部分變化，該階段在葉綠體的類囊體膜中進(jìn)行，溶液中的DCIP被還原，因此氧化劑DCIP在希爾反應(yīng)中的作用，相當(dāng)于NADP＋在光反應(yīng)中的作用，B錯(cuò)誤；據(jù)題表分析可知，抑制劑處理影響葉綠體放氧速率，說(shuō)明抑制劑主要抑制光合作用的光反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段發(fā)生在類囊體膜上，與品種乙相比，甲的放氧速率較慢，即除草劑抑制品種甲葉綠體類囊體膜的功能較強(qiáng)，C正確；除草劑濃度為20%時(shí)，若向品種乙的希爾反應(yīng)溶液中通入二氧化碳，由于該反應(yīng)中沒(méi)有NADPH的生成，所以C3不能被還原成糖，在光照條件下不能檢測(cè)到糖的生成，D錯(cuò)誤。5．(2024·廣東東莞模擬)研究發(fā)現(xiàn)，兔子吃的草中有葉黃素，但葉黃素僅在兔子的脂肪組織中積累而不在肌肉組織中積累。發(fā)生這種選擇性積累的原因是葉黃素易溶于脂溶性物質(zhì)，不溶于水。下列說(shuō)法正確的是()A．葉黃素不在肌肉中積累說(shuō)明肌細(xì)胞中不含有脂肪B．葉黃素屬于光合色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光C．脂肪是參與構(gòu)成動(dòng)物細(xì)胞膜的重要成分D．脂肪是良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，細(xì)胞可通過(guò)氧化分解脂肪獲能D解析：葉黃素不在肌肉中積累說(shuō)明肌細(xì)胞中含有的脂肪較少，因?yàn)槿~黃素屬于脂溶性物質(zhì)，A錯(cuò)誤；葉黃素屬于光合色素，為類胡蘿卜素，主要吸收藍(lán)紫光，B錯(cuò)誤；膽固醇是動(dòng)物細(xì)胞膜的重要成分，而脂肪是細(xì)胞中主要的儲(chǔ)能物質(zhì)，C錯(cuò)誤；脂肪是細(xì)胞中良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，細(xì)胞可通過(guò)分解脂肪獲取能量，供給生命活動(dòng)所需，D正確。6．科研人員以中華蚊母樹為試驗(yàn)材料，探究不同提取方法對(duì)葉片色素的提取效果，結(jié)果如下表。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()提取方法方法1(液氮法)方法2(研磨法)方法3(浸提法)葉綠素a/(mg·g-1)0.550.490.16葉綠素b/(mg·g-1)0.170.160.13總?cè)~綠素/(mg·g-1)0.720.650.29A．方法1提取率高與細(xì)胞破碎充分、操作時(shí)間短有關(guān)B．方法2提取率低是因?yàn)檠心ズ瓦^(guò)濾時(shí)會(huì)損失一定量的色素C．方法3中可通過(guò)適當(dāng)增強(qiáng)光照、延長(zhǎng)提取時(shí)間以充分提取色素D．三種方法都可用無(wú)水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素C解析：方法1(液氮法)液氮可以使葉片迅速冰凍，進(jìn)行研磨時(shí)可以使細(xì)胞破碎充分、操作時(shí)間短，有利于提高提取率，A正確；方法2(研磨法)通過(guò)研磨法提取色素，研磨不徹底、用尼龍布過(guò)濾等都會(huì)損失一定量的色素，B正確；方法3(浸提法)通過(guò)浸提法提取色素，主要是浸提液的種類和浸提時(shí)間影響色素的提取量，光照強(qiáng)度不影響，C錯(cuò)誤；色素可以溶解于有機(jī)溶劑中，所以三種方法都可以用無(wú)水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，D正確。7．(2024·廣東東莞模擬)卡爾文等科學(xué)家向小球藻“飼喂”一定量的14CO2，光照30s后檢測(cè)到多種帶14C標(biāo)記的化合物。將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。光照5s時(shí)發(fā)現(xiàn)，放射性同時(shí)出現(xiàn)在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中。僅據(jù)此實(shí)驗(yàn)，以下推測(cè)最合理的是()A．CO2固定的第一個(gè)產(chǎn)物是C3B．碳轉(zhuǎn)移的路徑是CO2＋C5→C3→C5C．碳轉(zhuǎn)移的路徑是C3＋光→C5→C6D．碳轉(zhuǎn)移的路徑是C3＋光→C6→C5A解析：卡爾文用14C標(biāo)記的CO2作為原料，探究暗反應(yīng)的過(guò)程，所以不斷縮短光照時(shí)間，是為了確定被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)的先后順序，由于光照5s時(shí)發(fā)現(xiàn)，放射性同時(shí)出現(xiàn)在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中，可推測(cè)最初形成的C3轉(zhuǎn)化成了C5和C6，CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑為CO2→C3→C5和C6，A正確。二、非選擇題8．(2024·湖南衡陽(yáng)模擬)作用光譜顯示的是不同波長(zhǎng)的光合作用效率；吸收光譜顯示的是一種給定物質(zhì)對(duì)于不同波長(zhǎng)光的吸收百分率。下圖表示光合作用的作用光譜與葉綠素a吸收光譜的關(guān)系。森林中陽(yáng)生植物多居上層，林下幾乎都是散射光(主要為藍(lán)紫光)，人參、三七等陰生植物適合在弱光條件下生存。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)陰生植物葉片具有的適應(yīng)弱光生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是________________________(至少答出2點(diǎn))。(2)陰生植物葉綠體中葉綠素b/葉綠素a含量________(填“大于”“等于”或“小于”)陽(yáng)生植物，推斷理由是________________________________________________。(3)葉綠體的類囊體膜上光合色素的作用是__________________________；從圖中可以看出，光合作用的作用光譜與葉綠素a的吸收光譜不完全相同，其原因是____________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)提供植物葉肉細(xì)胞勻漿、適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)、低滲溶液、離心機(jī)、充足的14CO2及ATP和NADPH等試劑，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光合作用的碳固定反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，而不在類囊體薄膜上，寫出實(shí)驗(yàn)思路。(提示：物質(zhì)檢測(cè)與提純等方法不做要求)解析：(1)陰生植物葉片具有的適應(yīng)弱光生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是葉薄，細(xì)胞壁薄，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，葉綠體顆粒大、呈深綠色。(2)陰生植物吸收的散射光主要為藍(lán)紫光，在藍(lán)紫光區(qū)，葉綠素b的吸收光譜大于葉綠素a，藍(lán)紫光對(duì)于葉綠素b更有效。故陰生植物葉綠體中葉綠素b/葉綠素a含量大于陽(yáng)生植物。(3)葉綠體的類囊體膜上光合色素的作用是吸收光能、傳遞光能和轉(zhuǎn)換光能。除葉綠素a外，類囊體膜上的其他光合色素可吸收光能、傳遞光能，擴(kuò)大了可進(jìn)行光合作用的光的波長(zhǎng)范圍，同時(shí)這些色素吸收的光能傳遞給(少數(shù)特殊狀態(tài)的)葉綠素a轉(zhuǎn)換光能，從而增大了光合作用的作用光譜。故從圖中可以看出，光合作用的作用光譜與葉綠素a的吸收