2020版新一线高考生物（苏教版）一轮复习教学案：必修1第3单元第1讲　ATP和酶



第1讲　ATP和酶
[考纲展示]　1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)　2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)　3.实验：探究影响酶活性的因素
考点一| ATP的结构和功能


1．ATP的结构

(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。
(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。
(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。
2．ATP和ADP的相互转化
(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。
(2)转化关系及过程比较：

项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量ATP
ATPADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
(3)ATP与ADP相互转化的反应式
。
3．ATP的主要来源和功能
(1)来源
(2)功能：细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的直接来源。
[判断与表述]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×)
提示：1个ATP分子中含有1个腺嘌呤，1个核糖和3个磷酸基团。
(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)
(3)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(×)
提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
(4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
提示：细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态。
(5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。(×)
提示：无氧呼吸也能产生ATP。
2．思考回答(规范表述)
(1)ATP由哪几个小分子组成？
提示：由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团组成。
(2)人的心肌细胞比口腔上皮细胞新陈代谢旺盛，那么心肌细胞比口腔上皮细胞含有的ATP多吗？
提示：ATP在细胞中的含量很少，心肌细胞含有的ATP并不比口腔上皮细胞多，只是ATP与ADP的相互转化迅速。

1．ATP的再生和功能

(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。
(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
2．ATP产生速率与O2供给量之间的关系

(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。
(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。

◎考法1　考查ATP的结构及其合成和利用
1．(2018·菏泽期中)下列关于ATP的叙述，正确的是(　　)
A．ATP分子由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
B．细胞缺氧时细胞质基质中不能合成ATP
C．细胞代谢加快时，ATP与ADP间的转化加快
D．线粒体和叶绿体合成的ATP均可用于物质跨膜运输
C　[ATP分子由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成，A错误；细胞缺氧时细胞质基质中进行无氧呼吸，能合成ATP，B错误；细胞代谢加快时，ATP与ADP间的转化也会加快，C正确；叶绿体合成的ATP只用于暗反应，D错误。]
2．(2018·福建师大附中期中)ATP是细胞的能量通货，是生命活动的直接能源物质，如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是(　　)

图1　　　　　　　　　图2
A．图1中的a可以成为RNA的组成单位之一，b、c为高能磷酸键
B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性
D．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
D　[a表示腺嘌呤核糖核苷酸，b、c为高能磷酸键，A正确；ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键易断裂并释放能量，B正确；酶的催化具有高效性，可催化ATP与ADP的快速转化，C正确；植物细胞中的ATP可通过光合作用产生，D项错误。]
[误区警示]
1．误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应
ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。
2．误认为细胞中含有大量ATP
生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满足生命活动的需要。
◎考法2　ATP和酶的综合考查
3．(2019·长春高三质检)下列有关酶和ATP的叙述中，正确的是(　　)
A．催化ATP合成和水解的酶相同
B．酶合成过程伴随ATP的合成
C．酶催化的化学反应都消耗ATP
D．ATP和某些酶都含有腺嘌呤
D　[酶具有专一性，催化ATP合成和水解的酶是不同的，A错误；酶合成过程伴随ATP的水解，B错误；酶催化的化学反应不一定需要消耗ATP，如催化的放能反应还能释放能量产生ATP，C错误；ATP和某些酶(RNA)都含有腺嘌呤，D正确。]
4．(2018·宁夏银川一中月考)ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断下列叙述正确的是(　　)

A．在主动运输过程中，乙的含量会明显增加
B．丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．甲―→乙和乙―→丙过程中，其催化作用的酶空间结构相同
C　[生物体内ATP、ADP的含量比较少，且处于动态平衡；丙中含有一个普通磷酸键；甲―→乙和乙―→丙是不同的酶促反应，酶种类不同，其空间结构不同。]
考点二| 酶的本质、作用和特性


1．酶的本质与作用
(1)本质与作用
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核(真核细胞)
来源
一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
(2)作用机理
①活化能：分子从常态转变为容易发生反应的活跃状态所需要能量。
②作用机理：降低化学反应的活化能。
2．酶的特性

(1)高效性
①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。(填字母)
②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，即酶的催化效率更高。
(2)专一性

①图形分析
a．写出图中所示的化学反应：BE＋F。
b．图中C、D表示不能(填“能”或“不能”)被该酶催化的物质。
②结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
[判断与表述]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)酶的基本组成单位是氨基酸。(×)
提示：酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。
(2)酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)
提示：酶的作用是降低活化能。
(3)酶活性的发挥离不开其特定的结构。(√)
(4)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)
提示：低温不破坏酶的结构。
(5)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×)
提示：酶适合保存在低温条件下。
2．思考回答(规范表述)
如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。

(1)图中ab段的含义是什么？
提示：ab段表示酶所降低的该化学反应所需的活化能。
(2)该反应是吸能反应还是放能反应？你判断的依据是什么？
提示：放能反应。终态产物P所含的能量低于初态反应物A所含的能量。

　影响酶促反应的因素
(1)温度和pH

图甲和图乙显示：
①在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱。
②在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
③过酸、过碱、高温都会破坏酶的空间结构使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子空间结构未被破坏，温度适当升高酶可恢复活性。从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变化不影响酶作用的最适温度或pH。
(2)底物浓度和酶浓度

甲　　　　　　乙
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

◎考法1　考查对酶的本质、作用和特性的理解
1．(2018·北京顺义区期末)下列有关生物体内的酶叙述，正确的是(　　)
A．酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸　
B．酶活性的变化与酶所处的环境的改变无关
C．酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丧失
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度均是37 ℃
C　[酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶活性与其所处的作用条件有关，B错误；酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丧失，C正确；唾液淀粉酶应低温保存，D错误。]
2．(2018·潍坊期中联考)下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．在人体的生命活动中，酶可起到催化和调节作用
B．与无机催化剂不同，酶能降低化学反应的活化能
C．酶都是由内分泌细胞合成的，具有高效性
D．酶的作用条件比较温和，高温可使酶失活
D　[在人体的生命活动中，酶起催化作用，不起调节作用，A项错误；与无机催化剂相比，酶降低化学反应的活化能更显著，B项错误；一般来说，活细胞都能产生酶，具有高效性，C项错误；酶的作用条件比较温和，高温会破坏酶分子的结构，使酶失活，D项正确。]
◎考法2　结合坐标图考查酶的作用和特性
[解题指导] “四步法”分析酶促反应曲线
1．识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
2．析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
3．明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
4．判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
3．(2018·龙岩高三期末)图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性，图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度影响的情况。下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙
A．若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐升高
B．植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同
C．a、b酶活性相同时，温度对酶的影响相同
D．c酶的最适温度应大于40 ℃
B　[据图分析可知，人的淀粉酶在pH略微偏碱性的环境中活性最高，若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐降低，A错误；植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同，如图中两条曲线的交点，B正确；a、b酶活性相同时，温度对酶的影响可能相同，也可能不同，C错误；c酶的最适温度可能等于或大于40 ℃，D错误。]
4．如图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝B时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是(　　)

A．pH＝A时，E点下降，D点左移
B．pH＝C时，E点为0
C．温度降低时，E点不移动，D点右移
D．H2O2量增加时，E点不移动，D点左移
C　[O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，与pH＝B时相比，pH＝A时酶的活性下降，E点不变，D点右移；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解；温度降低时酶的活性降低，E点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，D点右移；增加H2O2量，E点上移，D点右移。]
◎考法3　考查酶特性的相关实验探究
5．(2018·潍坊期中)取5支试管，编号1、2、3、4、5，分别加入1.0 mol/L的过氧化氢溶液2 mL，进行下列实验，据表分析下列叙述错误的是(　　)
试管编号
1
2
3
4
5
加入物质
蒸馏水
锈铁钉
肝脏研磨液
煮沸冷却的肝脏研磨液
肝脏研磨液＋NaOH
实验结果
无气泡
少量气泡
大量气泡
无气泡
无气泡
A．在1号、2号、3号组成的对照实验中，温度是重要的无关变量
B．2号和3号对照，说明酶有高效性
C．3号比1号反应速率快是因为酶为反应过程供能
D．3号和4号、5号对照，说明温度、pH会影响酶活性
C　[酶不能为化学反应提供能量，3号比1号反应速率快是因为酶降低了化学反应的活化能。]
6．(2019·湖北模拟)某同学进行了下列有关酶的实验：
甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀
乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀
丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？
下列叙述正确的是(　　)
A．丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”
B．三组实验都应始终在37 ℃条件下进行
C．该同学的实验目的是验证酶的专一性
D．可用碘液代替斐林试剂进行检测
C　[丙组的实验结果应是“出现砖红色沉淀”，A项错误；三组实验加入斐林试剂后还应进行水浴加热，B项错误；甲组和乙组对照，乙组和丙组对照验证了酶的专一性，C项正确；碘液只能检测淀粉是否分解，不能检测蔗糖是否分解，因此不能用碘液代替斐林试剂进行检测，D项错误。]
[方法总结] 对比法验证酶的高效性和专一性
1．验证酶的高效性
设计思路：将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行对照，验证酶的催化效率比无机催化剂高。
设计方案示例：

2．验证酶的专一性
设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)。
设计方案示例：

结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。
说明：若验证某种具体酶的专一性，设计思路应该是该种酶作用与不同种底物。
考点三| 探究影响酶活性的因素(实验)

1．实验原理
(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。
(2)探究温度对酶活性的影响
①反应原理

②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(3)探究pH对酶活性的影响
①反应原理：2H2O22H2O＋O2(反应式)。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
2．实验流程与结论
(1)探究温度对酶活性的影响
实验操作
试管编号
1
2
3
变量分析
加入α ­淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
无关变量
控制温度
60 ℃水浴
沸水浴
冰水浴
自变量
加入淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
无关变量
一段时间后
混合
混合
混合
无关变量
滴加碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
不变蓝
变蓝
变蓝
因变量
实验结论
高温、低温都影响酶的活性
(2)探究pH对酶活性的影响
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
注入等量的不同pH的溶液
1 mL蒸馏水
1 mL 5%的HCl
1 mL 5%的NaOH
注入等量的3%的过氧化氢溶液
2 mL
2 mL
2 mL
观察实验现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
将点燃的卫生香插入试管内液面的上方
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
实验结论
过酸、过碱都影响酶的活性

1．实验变量控制的三个原则
实验变量
控制原则
实　例
自变量
单一变量原则
探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量
无关变量
等量适宜原则
探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量，不但相同，还要适宜
因变量
可观测性原则
探究温度对酶活性的影响实验中，根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测地反应直观地显现出来，便于实验结果的观测
2.实验材料的选择
(1)若选择淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(2)在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(3)不选用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，因为强酸强碱催化淀粉水解，这样实验中就存在两个实验变量，使实验结果受到干扰。
3．实验操作过程
(1)影响酶活性的因素主要有温度、pH等。当考查其中一种因素对酶活性的影响时，其他因素是无关变量，要在实验过程中保持相同且适宜。
(2)在探究温度或pH对酶活性的影响时，一定要把酶和底物在各自的温度或pH下处理一段时间，然后再混合。

1．(2019·龙岩高三质检)某研究小组利用3%鸡肝匀浆、3% H2O2溶液、pH缓冲液等，在适宜温度下探究pH对过氧化氢酶活性的影响，实验结果如下表。该实验能得出的结论是(　　)
pH
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
酶活性(产生的气泡个数/30)
4
8
25
20
10
A．过氧化氢酶具有高效性
B．鸡肝匀浆中过氧化氢酶最适pH一定为7.0
C．pH为7.0时提高温度，酶活性会提高
D．过氧化氢酶对酸性环境的耐受性低
D　[此实验不涉及无机催化剂催化过氧化氢，无法说明过氧化氢酶具有高效性，A错误；表中设置的pH梯度不是足够小，因此过氧化氢酶的最适pH不一定是7，B错误；题目给定的为适宜温度，因此当温度提高时，酶的活性会降低，C错误。]
2．(2019·福建模拟)某生物兴趣小组为了探究pH对某种酶活性的影响，做了如下实验。
实验步骤：
一、取3支洁净的试管，编号为A、B、C，分别加入等量的酶溶液；
二、在每支试管中加入等量的底物溶液；
三、在A、B、C试管中加入等量的缓冲液，使pH分别稳定在5.0、7.0、9.0；
四、将3支试管置于不同的温度下，定时检测产物浓度。
请回答下列问题：
(1)上述实验步骤中存在两处明显错误，请更正。
______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)在实验操作正确的情况下，实验结果如图。

①该实验中酶促反应速率用________________________表示。实验开始1 min后A组产物浓度不再增加的原因是______________________________________________________。
②为进一步探究该酶作用的最适pH，应在pH为________范围开展实验。
解析：(1)实验步骤中，酶溶液和底物溶液混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定的pH之前酶就发挥了作用，实验结果不准确。实验研究的是pH对酶活性的影响，温度是无关变量，应适宜且相同。
(2)该酶促反应速率是用单位时间内产物的生成量来表示的。1 min后A组产物不再增加的原因是底物完全分解。该酶的最适宜pH在0～7之间。
答案：(1)应将步骤二、三顺序调换；步骤四更正为：将3支试管置于最适温度(或相同且适宜温度)下，定时检测产物浓度
(2)单位时间内产物的生成量(或单位时间内产物浓度的变化量)　底物的量有限(或底物浓度是一定的)　0～7.0(或大于0小于7)
真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2017·全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度都是37 ℃
C　[本题考查酶的种类、分布、特性与保存。在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参与DNA合成的酶，A错误；由活细胞产生的酶，在生物体外适宜的条件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在适宜条件下可催化试管中的淀粉水解，B错误；盐析可使蛋白质沉淀，但不会破坏蛋白质的空间结构，析出的蛋白质仍可以溶解在水中，其化学性质不会发生改变，C正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但保存时应在低温条件下，D错误。]

2．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C　[在测定酶活力的实验中，酶与底物混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定pH之前酶就发挥了作用，实验结果不准确，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。]
3．(2015·海南高考)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．酒精发酵过程中有ATP生成
B．ATP可为物质跨膜运输提供能量
C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
D　[ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。]
4．(2016·全国卷Ⅱ)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：

(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是______________________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是________________，其特性有______________________________________________________
______________________________________________________(答出两点即可)。
解析：(1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A组和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
答案：(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性
第2讲　光合作用(Ⅰ)
[考纲展示]　1.光合作用的基本过程(Ⅱ)　2.实验：叶绿体色素的提取和分离
考点一| 捕获光能的色素和叶绿体的结构


1．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
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析

由图可以看出：(1)色素的功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390～790 nm，一般叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。
3．叶绿体的结构与功能

(1)结构
↓决定
(2)功能：进行光合作用的场所。
↑证明
(3)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。
[判断与表述]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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：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：蓝藻细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素能进行光合作用。
2．思考回答(规范表述)
(1)为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？说出你的理由。
提示：因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，所以叶片一般呈现绿色。
(2)入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。
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，类胡萝卜素含量增加，导致叶片变黄。
(3)温室或大棚种植蔬菜时，最好选择什么颜色的玻璃或塑料薄膜？说明原因。
提示：无色透明　有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用；而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各种色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。

1．叶绿体中的色素与叶片的颜色
色素与叶片颜色
正常绿色
正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色

叶色变黄
寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄

叶色变红
秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色
2.影响叶绿素合成的三大因素

3．叶绿体的结构与其功能相适应的特点
(1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积。
(2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。
(3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。

◎考法1　考查叶绿体中色素的种类和作用
1．(2018·淄博模拟)下列关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述，错误的是(　　)
A．叶绿体色素与ATP的合成有关
B．叶绿体色素参与ATP的分解
C．叶绿体色素与O2和[H]的形成有关
D．叶绿体色素能吸收和传递光能
B　[叶绿体色素具有吸收、传递和转化光能的作用，并伴随着水的光解和ATP的合成过程，故A、C、D项正确，B项错误。]
2．将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为mm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是(　　)

A．类胡萝卜素　　　　 B．叶黄素
C．胡萝卜素 D．叶绿素a
D　[叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。]
◎考法2　考查叶绿体的结构和功能
3．(2019·重庆南开中学月考)下列关于叶绿体的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积
B．叶绿体基质中NADP＋能形成NADPH
C．类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光
D．类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原
C　[叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜而是类囊体薄膜，A项错误；NADP＋形成NADPH的场所是基粒，B项错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C项正确；催化CO2的固定和还原的酶存在叶绿体的基质中，D项错误。]
4．(2018·福建泉州模拟)在水稻叶肉细胞的叶绿体中，不会都发生的生理过程是(　　)
A．二氧化碳的生成与利用
B．遗传信息的转录与翻译
C．NADPH的生成与利用
D．ATP的合成与水解
A　[叶绿体的基质可以发生二氧化碳的利用，但叶绿体中不会有二氧化碳的生成，A符合题意。叶绿体中因为含有少量DNA和RNA，所以能进行遗传信息的转录和翻译，B不符合题意。叶绿体中进行光合作用的光反应会产生NADPH，然后在暗反应中会利用NADPH，C不符合题意。在光反应中能合成ATP，在暗反应中会利用ATP，D不符合题意。]
考点二| 光合作用过程


1．光合作用的总反应式
CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．光合作用的过程

(1)根据上图分析光反应与暗反应的区别
过程
Ⅰ.光反应
Ⅱ.暗反应
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素和酶
多种酶
原料
水、NADP＋、ADP、Pi
[H](NADPH)、ATP、CO2
产物
[H](NADPH)、ATP、O2
(CH2O)、ADP、Pi
物质变化
①水的光解：H2O[H]＋O2
②ATP的合成：
ADP＋PiATP
①CO2的固定：CO2＋C52C3
②C3的还原：2C3
(CH2O)＋C5
能量变化
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
(2)根据如图分析光反应与暗反应的联系

①光反应为暗反应提供ATP和NADPH。
②暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。
[判断与表述]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。(√)
(2)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。(×)
提示：H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
(3)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，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。
(4)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加。(×)
提示：突然停止光照后，C3增加，C5减少。
(5)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定立即停止。(×)
提示：光反应停止后，光反应产生的[H]和ATP仍可被暗反应利用一段时间。
(6)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。(√)
2．思考回答(规范表述)
(1)光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用有什么不同？
提示：光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。
(2)若突然停止对某正常植物的CO2供应，则该植物的叶绿体中C3的含量如何变化？尝试分析其变化原因。
提示：略微减少。当CO2供应停止时，叶肉细胞间隙CO2浓度降低，CO2的固定速率降低。而光照强度不变的情况下，[H]、ATP的供应速率不变，C3的还原速率几乎不变，这样，短时间内，C3的生成量减少，消耗量不变，故叶绿体中C3的含量会略有减少。

1．光合作用C、H、O的转移途径

(1)H：3H2O[3H](C3H2O)。
(2)C：14CO214C3(14CH2O)。
(3)O：HO18O2；C18O2C3(CHO)。
2．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。
示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化

(2)物质含量变化的比较
条件
光照由强到弱，CO2供应不变
光照由弱到强，CO2供应不变
CO2供应由充足到不足，光照不变
CO2供应由不足到充足，光照不变
C3含量
增加
减少
减少
增加
C5含量
减少
增加
增加
减少
[H]和ATP的含量
减少
增加
增加
减少
(CH2O)的合成量
减少
增加
减少
增加
(3)“模型法”表示C3和C5的含量变化

①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。
②以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量变化是一致的。

◎考法1　考查光合作用过程
1．(2018·临沂市期末)如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。有关分析错误的是(　　)

A．图中A为氧气，可部分释放到空气中
B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和C来自于叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
B　[水的光解产物是氧气和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气会部分释放到空气中，A正确；图中B是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低，B错误；叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中，D正确。]
2.如图为大豆叶片叶肉细胞光合作用暗反应阶段的示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5
D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
C　[1分子C5与1分子CO2结合，形成2分子C3的过程称为CO2的固定，由图可知，该过程没有消耗ATP，不会将ATP中的化学能转变为C3中的化学能，A错误。CO2需要先被固定为C3后才能被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类和C5，B错误。暗反应过程中，一些接受能量并被还原的C3经过一系列变化形成糖类，另一些接受能量并被还原的C3则经过一系列的化学变化形成C5，从而使暗反应阶段的化学反应持续地进行下去，C正确。光照强度由强变弱时，光反应阶段产生的ATP和[H]减少，导致C5的产生量下降，而CO2的固定在短时间内不受影响，故短时间内C5含量下降，D错误。]
[误区警示]
1．误认为光反应中产生的ATP，可用于各项生命活动
光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。
2．误认为没有暗反应，光反应能独立进行
光反应为暗反应提供[H]和ATP，因此没有光反应，暗反应不能进行。在暗反应不能进行时，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。
3．误认为光合作用只能在叶绿体中进行
蓝藻无叶绿体，但蓝藻细胞中含有吸收光能的色素和催化光合作用的酶，也可进行光合作用。
◎考法2　考查环境条件变化对光合作用中物质含量的影响
[解题指导] 三步法判断C3和C5含量的变化
第一步：明确光合作用过程中物质的来源与去路：

(1)ATP和[H]来源于Ⅰ过程，消耗于Ⅲ过程。
(2)C3来源于Ⅱ过程，消耗于Ⅲ过程。
(3)C5来源于Ⅲ过程，消耗于Ⅱ过程。
第二步：分析外界条件的变化对光合作用过程的影响：
(1)如果光照强度发生变化，则直接影响过程Ⅰ，依次影响过程Ⅲ、Ⅱ。
(2)如果CO2浓度变化，则直接影响过程Ⅱ，依次影响过程Ⅲ、Ⅰ。
第三步：根据外界条件的变化确定其影响C3和C5含量的变化：
(1)在CO2供应不变时，改变光照条件：
强→弱：ATP和[H]减少，C3还原减弱，C3消耗减少，C5产生减少，则C3含量增多，C5含量减少；反之则相反。
(2)在光照不变时，改变CO2供应：
充足→不足：CO2固定减弱，C3产生减少，C5消耗减少，则C3含量减少，C5含量增多；反之则相反。
3．(2019·菏泽检测)如图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变化、C5含量的变化分别相当于曲线中的(　　)

A．c→d段(X)，b→c段(Y)
B．d→e段(X)，d→e段(Y)
C．d→e段(Y)，c→d段(X)
D．b→c段(Y)，b→c段(X)
B　[光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量增多、C5含量减少。]
4．(2019·衡水中学月考)光合作用的暗反应阶段主要包括：C5和CO2结合生成C3，C3经一系列变化生成糖类和C5。为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间接依赖光，科学家利用小球藻进行实验，结果如图所示。请回答下列问题：

(1)利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应怎样处理？
______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)暗反应阶段间接依赖光照的反应是______________________，做出此判断的依据是______________
______________________________________________________。
(3)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，短时间内细胞中C3和C5含量的变化趋势分别是_______________________
______________________________________________________。
解析：(1)据题意可知：欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质。(2)分析图示可知：当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关，据此可判断：暗反应阶段间接依赖光照的反应是C3经一系列变化生成糖类和C5。
(3)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，导致CO2和C5结合形成C3和CO2固定过程减弱，新生成的C3减少，而原有的C3继续被还原为C5和糖类，所以短时间内细胞中C3含量降低，C5含量升高。
答案：(1)每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质
(2)C3经一系列变化生成糖类和C5　当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关
(3)C3含量降低，C5含量升高
考点三| 叶绿体中色素的提取和分离(实验)

1．实验原理

有机溶剂无水乙醇
溶解度

2．实验步骤

3．实验结果

色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢

1．实验注意事项
注意事项
操作目的
提取色素
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇
溶解色素
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨
防止乙醇过度挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要细、齐、直
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一两次
使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
2.绿叶中色素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未加石英砂(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．(2019·河北三市联考)下列有关绿叶中色素的提取和分离实验的叙述中，正确的是(　　)
A．叶绿素的提取需要加入层析液作为提取液
B．过滤时应使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口
C．分离色素时应将滤液细线置于层析液中
D．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同
B　[提取叶绿素使用无水乙醇，层析液用于分离色素；过滤时使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口，以防止挥发性强的无水乙醇挥发；分离色素时不能将滤液细线置于层析液中，否则色素会溶入层析液中；不同材料中四种色素在层析液中的溶解度相同，来自不同材料叶绿体中的四种色素含量可能不同，经过纸层析后，在滤纸上的排列顺序相同，色素带粗细可能不同。]
2.从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图。下列判断正确的是(　　)
A．室内植物叶片偏黄
B．室外植物叶片偏绿
C．室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量
D．室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量
D　[纸层析法从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。由图可知，室内植物叶绿素含量多于室外植物，因此室内植物偏绿，室外植物偏黄；室外植物胡萝卜素含量少于叶黄素含量；室内植物叶绿素a含量多于叶绿素b含量。]
3．(2018·河北冀州中学第二次段考)如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(　　)

A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨
B．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
C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照
D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多
B　[提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照，C正确；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。]
4．某生物小组以新鲜菠菜叶为材料进行叶绿素提取的探究实验，结果如下表：

实验一
实验二
二氧化硅
粒径/目
用量/g
20
50
100
200
1
3
5
7
9
叶绿素含量/mg·g－1
0.611
0.699
0.593
0.592
0.490
0.648
0.610
0.575
0.553

注：“目”表示颗粒大小的单位，且目数越大粒径越小；“叶绿素含量”表示每克叶中叶绿素的提取量。
回答下列问题：
(1)以上实验的目的是
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)提取叶绿素的实验原理是
________________________________________________________________
________________________________________________________________，
实验中二氧化硅的作用是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)依据实验一的结果，实验二最好选用________目的二氧化硅。在实验二中，粒径大小属于________变量。
(4)若实验使用的菠菜培养于缺镁培养液中，则提取到的叶绿素含量将________(填“上升”“下降”或“不变”)。
解析：(1)实验一的自变量是二氧化硅的粒径，实验二的自变量是二氧化硅的用量，两个实验的因变量是叶绿素含量，因此实验目的是探究二氧化硅粒径和用量对叶绿素提取量的影响。(2)叶绿素可以溶于无水乙醇等有机溶剂中，提取叶绿素时加入二氧化硅的作用是有助于研磨充分。(3)由实验一可知粒径为50目时提取叶绿素含量最多；实验二二氧化硅的用量是自变量，粒径大小是无关变量。(4)镁是合成叶绿素的必需元素，在缺镁的培养液中培养，提取到的叶绿素含量将下降。
答案：(1)探究二氧化硅粒径和用量对叶绿素提取量的影响　(2)叶绿素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中　有助于研磨得充分
(3)50　无关
(4)下降
真题体验| 感悟高考　淬炼考能
1．(2018·北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中(　　)
A．需要ATP提供能量
B．DCIP被氧化
C．不需要光合色素参与
D．会产生氧气
D　[光反应发生在叶绿体类囊体上，有光时，产生氧气、NADPH和ATP，A错误；DCIP照光后由蓝色逐渐变为无色，是因为DCIP被[H]还原成无色，B错误；光合作用光反应阶段需要光合色素吸收光能，C错误；光合作用光反应阶段会产生氧气，D正确，所以选D。]
2．(2017·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
A　[考查色素对光能的吸收、光合作用的过程。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A错误；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；题干中给出“光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的”，光合作用吸收CO2、释放O2，O2的释放意味着的CO2的吸收，C正确；640～660 nm波长光正好是叶绿素的吸收区，故叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。]
3．(2017·海南高考)将叶绿体悬浮液置于阳光下， 一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是(　　)
A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生
D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
A　[光合作用的场所是叶绿体，过程可以分为光反应和暗反应两个阶段，光反应是光合作用过程中需要光的阶段，包括水的光解和ATP的合成；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A正确，B、C、D错误。]
4．(2016·全国卷Ⅱ)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
C　[提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。]
5．(2015·全国卷Ⅰ)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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________________________________________________________________
(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是____________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着__________________的增加，使光下产生的__________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
解析：(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。
(2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高光合作用中CO2的同化量。
答案：(1)高于　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94%　光照　基质
(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ