2024届人教版高中生物一轮复习光合作用与能量转化(Ⅰ)学案

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习光合作用与能量转化(Ⅰ)学案，共28页。学案主要包含了叶绿体中色素的种类和颜色，叶绿体中色素的吸收光谱及其分析，叶绿体的结构适于进行光合作用，光合作用的意义等内容，欢迎下载使用。

第4讲　光合作用与能量转化(Ⅰ)

考点1　捕获光能的色素和结构

一、叶绿体中色素的种类和颜色
色素的种类
色素的颜色
叶绿素
叶绿素a
蓝绿色
叶绿素b
黄绿色
类胡萝卜素
叶黄素
黄色
胡萝卜素
橙黄色
二、叶绿体中色素的吸收光谱及其分析

由图可以看出：

三、叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的结构模式图

2．叶绿体的功能


1．恩格尔曼实验在实验材料的选择和实验设计方面的巧妙之处有哪些？(必修1　P100“思考·讨论”)
提示：选材方面的巧妙之处：选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气的部位。
实验设计的巧妙之处：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验；极细光束照射与完全曝光再一次形成了对照实验。
2．海洋中绿藻、褐藻和红藻在海水中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层，从水层透光与植物光能捕获两个层面解释其中的原因。(必修1　P101“拓展应用”)
提示：藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。

1．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光。 (√)
2．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。 (×)
提示：叶绿体中色素吸收的光能用于光合作用。
3．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。 (×)
提示：叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。
4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。 (×)
提示：叶绿体基质中有酶分布，但没有色素。
5．没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。 (×)
提示：蓝细菌细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。

1．高等植物的叶片一般呈现绿色，原因是_______________________________
____________________________________________________________________。
提示：叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来
2．入秋后，叶片逐渐变黄，原因是_____________________________________
____________________________________________________________________。
提示：入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素相对含量增加


1．影响叶绿素合成的三大因素

2．光合色素的分布与功能
(1)色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。
(2)色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。


1．现有载有水绵和需氧型细菌的临时装片、红光源和绿光源，请设计实验验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率，简要写出实验方案和预期实验结果与结论。
实验方案：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
预期实验结果与结论：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：将临时装片置于没有空气的黑暗环境中，分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵。需氧型细菌更多聚集在红光束照射的部位，证明植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率。
2．研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请利用色素的提取和分离技术，以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
预期结果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：将一部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，另一部分韭菜幼苗置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带。　甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带。

考查光合色素的种类和作用
1．(2022·重庆巴蜀中学检测)生物兴趣小组为探究在适度补水条件下某叶片光合色素含量的变化，进行了相关实验，结果如下表(单位：mg/g)，下列说法错误的是(　　)
组别
实验条件
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
甲
自然条件
0.37
0.45
0.12
乙
适度补水
1.14
0.53
0.12
A．该实验为对照实验，其中甲组是对照组，乙组是实验组
B．叶绿素主要吸收蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光和红光
C．光合色素主要存在于绿色植物叶肉细胞，还可存在于其幼嫩的茎和果实的部分细胞
D．据表推测：其余条件相同且适宜，在适度补水条件下，植物能提高光合作用速率
B　[由实验处理情况可知，甲组为自然条件下的结果，乙组进行了适度补水的处理，则甲组为对照组，乙组为实验组，A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，B错误；光合色素位于叶绿体中，叶绿体主要存在于绿色植物叶肉细胞，还可存在于其幼嫩的茎和果实的部分细胞，C正确；由表格数据可知，在适度补水条件下，叶绿素的含量增加，能提高植物的光合作用速率，D正确。]
2．(2022·山东潍坊检测)如图表示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下面说法正确的是(　　)

A．土壤中缺乏镁时，植物新叶对420 nm～470 nm波长的光的利用量比老叶更少
B．用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在层析液中溶解度的大小
C．叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用，且在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化
D．用不同波长的光照射植物叶片，得到的光合作用产物完全相同
C　[土壤中缺乏镁时，由于镁是可以重复利用的元素，因此缺镁症状首先表现在老叶上，因此老叶对420 nm～470 nm波长的光(蓝紫光)的利用量比新叶更少，A错误；用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在绿叶中的含量，B错误；叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用的光反应过程，光反应过程中水分解产生氧和H＋，进而导致叶绿体基质中pH的变化，即在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化，C正确；用不同波长的光照射植物叶片，得到的光合作用产物不完全相同，蓝紫光照射下，植物合成的有机物以蛋白质为主，红光照射下，植物合成的有机物主要以糖类为主，D错误。]
考查叶绿体的结构和功能
3．(不定项)右图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述正确的是(　　)

A．①和②均为选择透过性膜
B．③上分布着与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最多
C．③上所含色素均含Mg2+，故缺Mg2+时这些色素都无法合成
D．在③上形成的产物NADPH和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量
AD　[①和②分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性，A正确；③为类囊体，其上分布着与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少，所以叶片一般为绿色，B错误；叶绿素中含Mg2+，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2+，C错误；在类囊体上形成的产物NADPH和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量，D正确。]
考点2　(探究·实践)绿叶中色素的提取和分离

1．实验原理

2．实验步骤

3．实验结果


绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
1．收集到的滤液绿色过浅的原因分析
(1)未加二氧化硅，研磨不充分。
(2)使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。
(3)一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
(4)未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
2．滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。
3．滤纸条看不到色素带
(1)忘记画滤液细线。
(2)滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
4．滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。

1．(2022·广东深圳检测)下列用新鲜菠菜进行色素提取和分离实验的叙述，正确的是(　　)
A．研磨叶片后立即加入CaCO3可防止破坏叶绿素
B．不加SiO2也可以提取出4种光合色素
C．加入大量无水乙醇会使色素条带数目变少
D．层析结果发现蓝绿色色素带位置高于橙黄色色素带
B　[CaCO3可防止叶绿素被破坏，所以可在研磨前加入少许CaCO3，A错误。即使研磨的不够充分，仍然能提取到4种光合色素，只是提取的色素含量减少，B正确。进行绿叶中色素的提取时，若一次加入大量的无水乙醇，会因溶剂过多而导致收集到的滤液绿色过浅，但不改变条带的数目，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，滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，因此蓝绿色色素带位置低于橙黄色色素带，D错误。]
2．采用新鲜菠菜叶片开展“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　)
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被破坏
C．研磨时添加二氧化硅有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
B　[叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏，B错误；加入二氧化硅是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。]
3．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　　)

A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深
B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成
C．四种色素在层析液中溶解度的大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ
D．如果滤液细线触及石油醚，会缩短分离得到四条色素带的时间
B　[由图可知，强光照时叶绿素含量下降，类胡萝卜素含量上升，因此正常光照下的绿色更深，A错误；强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；四种色素中溶解度大的，在滤纸上扩散速度快，因此四种色素在层析液中溶解度的大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，C错误；如果滤液细线触及石油醚，四种色素会溶解于层析液中，得不到四条色素带，D错误。]
考点3　光合作用的原理

一、探索光合作用原理的部分实验
时间/发现者
内容
19世纪末
科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
1928年
科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖
1937年希尔(英国)
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氧气
1941年鲁宾、卡门(美国)
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，HO＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水
1954年阿尔农(美国)
在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随
二、光合作用的概念和反应式
1．光合作用的概念
光合作用是指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，并且释放出氧气的过程。
2．光合作用的化学反应式
CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
三、光合作用的过程
1．图解光合作用的过程

2．比较光反应与暗反应阶段

光反应
暗反应
场所
类囊体的薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP＋
酶、CO2、C5、ATP、NADPH等
物质变化
①水的光解：
2H2OO2＋4H＋＋4e－
②ATP的合成：
ADP＋Pi＋能量ATP
③还原型辅酶Ⅱ的形成：
NADP＋＋H＋＋2e－NADPH
①CO2的固定：CO2＋C52C3
②C3的还原：
2C3(CH2O)＋C5
变化
光能―→ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi
四、光合作用的意义
1．光合作用产生的有机物除供植物体自身利用外，还为所有异养生物提供食物。
2．光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。

1．1937年，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，在无CO2的条件下给予光照，可以释放出氧气，由此实验你能得出什么结论？(必修1　P102“思考·讨论”)
提示：离体叶绿体在有铁盐或其他氧化剂的水溶液中，经光照可产生氧气。
2．光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖是如何运输到植物体的各处的？(必修1　P104“相关信息”)
提示：蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植物体的各处。
3．光合作用和化能合成作用的比较(必修1　P106“小字部分”)
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
________
____________________
代表生物
绿色植物
____________________
相同点
都能将________等无机物合成有机物
提示：光能　无机物氧化释放的能量　硝化细菌　CO2和H2O

1．植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应。 (×)
提示：没有光反应提供的NADPH和ATP，暗反应不能进行。
2．只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。 (×)
提示：在暗反应不能进行时，因缺少ADP、Pi和NADP＋，光反应也会停止。
3．光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体的薄膜。 (×)
提示：ATP在类囊体的薄膜上产生，移动方向是从类囊体的薄膜到叶绿体基质。
4．光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量。 (×)
提示：光合作用过程中产生的ATP只用于暗反应。
5．14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。 (×)
提示：转移途径为：14CO2→14C314C5(14CH2O)

1．研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2+的完全培养液中，其他条件相同且适宜。培养一段时间后，检测并比较两组菠菜幼苗的干物质的量，B组明显少于A组，原因是___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：Mg2+是合成叶绿素的原料，缺少Mg2+不利于叶绿素的合成，光反应产生的NADPH和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少
2．只给小球藻提供适宜的光照，不提供CO2，小球藻能否持续释放氧气？请说明原因？____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：不能持续释放氧气；因为没有CO2，小球藻不能进行暗反应，NADPH和ATP积累而NADP＋和ADP、Pi不足，小球藻不能持续进行光反应


1．环境改变时光合作用各物质含量的变化
(1)“来源—去路”法



(2)“模型法”

图1　　　　　　　　　　　 图2

图3　　　　　　　　　　　　图4
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。
③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。
④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
2．连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析
(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。


1．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。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，实验思路是什么？
提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。

2．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。

(1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？
(2)可以判断，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是什么？如何解释这一实验结果？
提示：(1)排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性)。
(2)B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%。随着光照和黑暗交替频率的增加，光下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。

考查光合作用探究历程的相关实验
1．为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的是(　　)

A．黑暗的目的是与光照作对照
B．pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境
C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内
D．类囊体薄膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力
D　[本题考查叶绿体中合成ATP的机制。黑暗处理的目的是避免光照对 ATP 的合成产生干扰，A错误；pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境，B错误；ADP与 Pi在类囊体薄膜上形成ATP，ATP形成后进入叶绿体基质，C错误；分析实验结果可知，转移类囊体至pH＝8的缓冲溶液中立即加入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿体中 ATP形成的动力来自类囊体薄膜两侧的pH差，D正确。]
2．(2022·广东汕头模拟)在光合作用研究过程中，陆续发现以下事实：
事实1：在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以反应式6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2表示光合作用。
事实2：1937年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液，若在试管中加入适当的“电子受体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。希尔反应式是H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。
事实3：在希尔反应的基础上，Amon又发现，处于光下的叶绿体在不供给CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累ATP；若撤去光照，供给CO2，则还原态电子受体和ATP被消耗，并有有机物(CH2O)产生。
根据以上事实，回答下列相关问题。
(1)基于以上三个事实推测，光合作用反应式中的C6H12O6中的O可能来自________。
(2)希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化，该阶段中电子受体由氧化态变成还原态的________(填物质名称)，希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是
____________________________________________________________________。
(3)Amon的实验说明(CH2O)的生成可以不需要光，但需要__________________(不考虑水)。
(4)若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2，则短时间内ATP和NADPH________(填“会”或“不会”)出现积累。
[解析]　(1)根据事实2和事实3可知，植物在没有CO2的条件下就能放出O2，参考化学式可知，H2O中的O全部转化成了O2中的O，则光合作用产物C6H12O6中的O来自CO2。(2)希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化，电子受体由氧化态变为还原态的NADPH；为维持叶绿体的正常形态和功能，需保持细胞液内外的渗透压平衡，即需要形成等渗溶液，故配制叶绿体悬浮液时应加入一定浓度的蔗糖溶液。(3)由事实3可以推测暗反应的进行可以不需要光，但需要有光反应阶段的产物NADPH和ATP以及外界提供的CO2。(4)因光反应产物NADPH和ATP可用于暗反应中C3的还原，故在提供了C3的前提下，NADPH和ATP不断被利用，短时间内不会出现积累。
[答案]　(1)CO2　(2)光反应　NADPH(或还原性氢)　形成等渗溶液，维持叶绿体的正常形态和功能　(3)CO2、ATP、NADPH　(4)不会
考查光合作用的过程
3．(2023·辽宁名校联考)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是(　　)

A．甲为叶绿体，乙为细胞质基质
B．a、b、c依次为O2、NADPH、ADP
C．该过程合成的ATP大部分运出叶绿体外，用于绿色植物的各种生命活动
D．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加
D　[据图分析，甲处进行了水的光解，为类囊体薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解的产物O2 ，b为类囊体薄膜上合成的NADPH，c为ATP分解形成的ADP和Pi，B错误；光合作用过程中合成的ATP，叶绿体自身消耗，用于光合作用的暗反应，还原三碳化合物，C错误；当外界CO2 含量升高时，暗反应速率加快，光反应速率也会加快， a(O2)的释放速率加快，D正确。]
4．已知蛋白核小球藻的光合作用过程表示如图，其中PSⅠ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统。在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下，蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损伤，电子传递速率降低，光化学反应速率降低，从而使光合作用减弱。下列分析错误的是(　　)

A．PSⅡ中的光合色素能利用吸收的光能，将H2O分解为O2和H＋
B．ATP合成酶具有催化功能，并协助H＋实现跨膜运输
C．蛋白核小球藻光反应产生的O2被细胞呼吸利用至少穿过四层生物膜
D．刚遭遇盐胁迫的蛋白核小球藻，叶肉细胞内C3含量上升、C5含量下降
C　[PSⅠ和PSⅡ为光合色素与蛋白质组成的复合光反应系统，光合作用的光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将H2O光解为O2和H＋，A正确；酶具有催化作用，同时据图可知，ATP合成酶可协助H＋实现跨膜运输，B正确；根据图示可知，蛋白核小球藻光反应产生的O2被细胞呼吸利用至少穿过五层生物膜，包括类囊体薄膜、叶绿体的双层膜及线粒体的双层膜，C错误；在盐胁迫(高浓度NaCl)条件下，蛋白核小球藻的光反应复合体PSⅠ和PSⅡ的结构会受到损伤，电子传递速率降低，光反应速率降低，使产生的ATP、NADPH减少，从而影响了暗反应，使C3含量上升、C5含量下降，D正确。]
考查环境条件变化对光合速率及各种物质变化的分析
5．如图是水生植物黑藻在光照强度等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，叶绿体基质中水光解加快、O2释放增多
B．t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是光反应速率不变、暗反应增强的结果
D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原速率降低
D　[水的光解、O2的释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A错误； t2→t3，光照充足，限制光合速率的因素为CO2浓度，若t2时刻增加光照，光合速率不会提高，B错误； t3→t4，CO2浓度增加，暗反应增强，一定程度上促进了光反应的进行，C错误；突然停止光照，光反应不再继续进行，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，C3还原速率降低，D正确。]

1．核心概念
(1)(必修1 P102)光合作用是指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，并且释放出氧气的过程。
(2)(必修1 P103)光反应阶段：光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。
(3)(必修1 P104)暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。
(4)(必修1 P105)光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。2．结论语句
(1)(必修1 P98)绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：叶绿素(含量约占3/4)和类胡萝卜素(含量约占1/4)，其中叶绿素包含叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)，类胡萝卜素包含胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。
(2)(必修1 P99)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。
(3)(必修1 P101)叶绿体是光合作用的场所。在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。


1．(2021·广东选择性考试)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　[由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的CO2的固定为Rubisco催化C5和CO2结合的反应，是在叶绿体基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A叙述错误，D叙述正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B叙述错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C叙述错误。]
2．(2022·湖北选择性考试)某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量(单位：μg·g-1)，结果如表。下列有关叙述正确的是(　　)
植林类型
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素/胡萝卜素
野生型
1 235
519
419
4.19
突变体1
512
75
370
1.59
突变体2
115
20
379
0.35
A．两种突变体的出现增加了物种多样性
B．突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C．两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致
D．叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
D　[两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只能体现遗传多样性(基因多样性)，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异，可能是同一个基因突变方向不同导致的，C错误；野生型的叶绿素与胡萝卜素的比值为4.19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，此时叶片呈黄色，D正确。]
3．(2021·江苏选择性考试)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。

(1)叶绿体在____________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是__________________。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了________个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是取培养10～14 d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmolO2·mg-1chl·h-1，chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组
①__________________________________________________________
②___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
[解析]　(1)光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝卜素。(2)据题意可知，在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个C原子，固定1个CO2合成2个C3，因为还要再生出C5，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。(4)设计实验应遵循单一变量原则、对照原则、等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
[答案]　(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素　(2)C5　12　(3)NADPH　ATP　(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮溶液　②减少叶片差异造成的误差　③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
4．(2021·湖南选择性考试)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题：

图a

图b
注：e－表示电子。
(1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
叶绿体类型
相对值

叶绿体A：双层膜结构完整
叶绿体B：双层膜局部受损，
类囊体略
有损伤
叶绿体C：双层膜瓦
解，类囊
体松散但
未断裂
叶绿体D：所有膜结
构解体破
裂成颗粒
或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量
100
167.0
425.1
281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量
100
106.7
471.1
109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于________________________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释。
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)图b显示的是光反应的过程，光反应的场所是类囊体的薄膜，由此可推测图b是图a中的类囊体膜。由图可知，电能最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。CO2浓度降低，暗反应速率减慢，进而使光反应速率减慢，所以推测图b电子传递速率会减慢。(2)①叶绿体的双层膜受损后，以Fecy为电子受体时的放氧量增加的比例比以DCIP为电子受体时的放氧量增加的比例大，所以叶绿体双层膜对Fecy为电子受体的光反应的阻碍作用更明显。②双层膜瓦解、类囊体松散但未断裂的条件下，更有利于类囊体膜上的色素吸收、传递和转化光能，提高水的光解速率，从而提高光反应速率。③叶绿体双层膜结构被破坏得越严重，H＋在膜两侧的浓度差越小，ATP的产生效率就越低。
[答案]　(1)类囊体膜　NADPH　减慢　(2)①Fecy　叶绿体的双层膜受损后，以Fecy为电子受体时的放氧量增加的比例比以DCIP为电子受体时的放氧量增加的比例大　②类囊体膜上的色素吸收、传递和转化光能　③膜结构破坏得越严重，H＋在膜两侧的浓度差越小，ATP的产生效率就越低