第三章 課時(shí)4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化

第三章細(xì)胞代謝單擊添加副標(biāo)題課時(shí)4光合作用與能量轉(zhuǎn)化考點(diǎn)1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)高考幫研透高考明確方向考點(diǎn)2光合作用的過程高考幫研透高考明確方向情境幫關(guān)注情境遷移應(yīng)用練習(xí)幫練透好題精準(zhǔn)分層01單擊添加標(biāo)題單擊此處添加正文02單擊添加標(biāo)題單擊此處添加正文目錄Contents

課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接1.說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能；捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2023：江蘇T12、遼寧T21(1)(2)、海南T16(1)、全國乙T2、全國甲T29、浙江1月T23(1)；2022：湖北T12、遼寧T22Ⅰ、山東T21(1)、江蘇T5A；2021：天津T6C；2020：江蘇T6、浙江7月T27(2)、山東T3D；2019：浙江4月T30(2)、江蘇T17、海南T9BD1.生命觀念——

結(jié)構(gòu)與功能觀：

葉綠體的結(jié)構(gòu)與

功能相適應(yīng)；物

質(zhì)與能量觀：通

過光合作用過程

合成有機(jī)物，儲(chǔ)

存能量。課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接2.實(shí)驗(yàn)：提取和分離葉綠體色素光合作用的過程

2023：天津T9、湖南T17、湖北T8、全國甲T29(2)(3)、全國乙T29、浙江1月T23(2)；2022：江蘇T20(1)、全國甲T29(1)、山東T21(2)(3)；2021：天津T15、山東T16CD和T21、湖南T18、廣東T12、江蘇T20、遼寧T22、重慶T6；2020：北京T19(1)、天津T5、山東T21、江蘇T27；2019：全國ⅠT3、江蘇T282.科學(xué)思維——

分類與比較：比

較光反應(yīng)與暗反

應(yīng)，掌握光合作

用的過程；比較

光合作用與細(xì)胞

呼吸，形成知識(shí)

間的聯(lián)系續(xù)表課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接命題分析

預(yù)測1.光合作用是高考的必考點(diǎn)，在每年的高考中都占有較大的比重。主

要以光合作用相關(guān)實(shí)驗(yàn)、曲線等形式進(jìn)行考查，側(cè)重考查色素的組成

和功能、色素的提取和分離、光合作用中物質(zhì)和能量的變化等，還常

將光合作用與細(xì)胞呼吸的原理相結(jié)合，考查二者之間的聯(lián)系等。2.預(yù)計(jì)2025年高考命題仍將借助圖、表格等將光合作用與細(xì)胞呼吸相

結(jié)合，使試題實(shí)驗(yàn)化，考查考生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力續(xù)表

考點(diǎn)1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)原理及方法有機(jī)溶劑無水乙醇溶解度紙層析法(2)實(shí)驗(yàn)步驟CaCO3二氧化硅擴(kuò)散不觸及(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析色素種類色素含量溶解度(4)實(shí)驗(yàn)失敗的原因分析異?，F(xiàn)象原因分析收集到的濾液綠

色過淺①未加[12]

?，研磨不充分；②使用放置數(shù)天的綠色葉，濾液色素(葉綠素)太少；③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次

加入少量無水乙醇)；④未加[13]

?或加入過少，色素分子被破壞二氧化硅碳酸鈣異?，F(xiàn)象原因分析濾紙條色素帶重疊①濾液細(xì)線不直；②濾液細(xì)線過粗濾紙條無色素帶濾液細(xì)線接觸到[14]

?，且時(shí)間較長，色素全部溶解到層析液中層析液續(xù)表2.葉綠體中的色素及葉綠體的結(jié)構(gòu)(1)葉綠體中的色素類囊體薄膜可見吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光照(2)葉綠體的結(jié)構(gòu)基粒暗反應(yīng)光束照射所有受光紅光和藍(lán)紫光

基礎(chǔ)自測

1.提取綠葉中色素的溶劑也可用于提取紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞中的色素。

(

×

)2.研磨綠葉時(shí)加入少許CaCO3，能夠使研磨充分。

(

×

)3.綠葉中含量越多的色素，在濾紙條上擴(kuò)散得越快。

(

×

)4.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素。

(

√

)5.沒有葉綠體，細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用。

(

×

)6.光合作用需要的色素和酶分別分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。

(

×

)7.植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。

(

×

)×××√×××8.葉綠體內(nèi)膜上存在與水裂解有關(guān)的酶[2022浙江1月，T8C]。

(

×

)9.依據(jù)吸收光譜的差異對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離[2021北京，T13C]。

(

×

)××10.紙層析法分離葉綠體色素時(shí)，以多種有機(jī)溶劑的混合物作為層析液[2021河北，

T3C]。

(

√

)11.光合作用時(shí)，火龍果植株能同時(shí)吸收紅光和藍(lán)光的光合色素是

?

；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細(xì)線為

基準(zhǔn)，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第

條[2023海南，

T16(1)]?！倘~綠素(或葉綠

素a、葉綠素b)

一和二情境應(yīng)用

1.為什么有些蔬菜大棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)紫色光的燈管，并且在白天也開燈？為什

么不使用發(fā)綠色光的燈管作補(bǔ)充光源？提示因?yàn)楣夂仙貙?duì)紅光和藍(lán)紫光的吸收最多，補(bǔ)充這兩種類型的光，有利于提

高蔬菜的產(chǎn)量，而綠色光源發(fā)出的是綠光，這種波長的光幾乎不能被光合色素吸

收，因此無法用于光合作用中提高有機(jī)物產(chǎn)量。2.玉米田里的白化苗長出幾片葉子后會(huì)死亡，原因是什么？提示玉米白化苗中不含葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，待種子中儲(chǔ)存的營養(yǎng)物質(zhì)被

消耗盡后，無法產(chǎn)生新的有機(jī)物，因此玉米白化苗長出幾片葉子后會(huì)死亡。3.蒜黃和韭黃都是黃色的，秋后的綠葉會(huì)變黃，貧瘠土壤中生長的植物葉片一般也

偏黃，影響這些現(xiàn)象形成的因素分別是什么？提示韭黃和蒜黃是在無光的環(huán)境下培育的，沒有光照不合成葉綠素；秋后溫度降

低，葉綠素合成少，分解多；貧瘠土壤缺Mg等會(huì)影響葉綠素的合成，使葉片變黃。深度思考

1.在進(jìn)行紙層析時(shí)，若采用圓形濾紙，則結(jié)果是什么？提示在圓形濾紙上出現(xiàn)4個(gè)同心圓，最外面是胡蘿卜素，接下來依次是葉黃素、

葉綠素a、葉綠素b。2.葉綠體類囊體膜上的色素都能轉(zhuǎn)化光能嗎？提示不是。葉綠體類囊體膜上的色素分為兩類：一類具有吸收和傳遞光能的作

用，包括絕大多數(shù)的葉綠素a，以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素；另一類是

少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，其能夠捕獲(或轉(zhuǎn)化)光能。3.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一的方法有什么巧妙之處？提示

①實(shí)驗(yàn)材料選擇妙：用水綿作實(shí)驗(yàn)材料。水綿的葉綠體呈帶狀，便于觀察。

②排除干擾的方法妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確

保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。③觀測指標(biāo)設(shè)計(jì)妙：通過需氧細(xì)菌的分布，能夠準(zhǔn)確地判斷出水

綿細(xì)胞中釋放O2的部位。④實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)妙：進(jìn)行黑暗＋極細(xì)光束照射和置于光下

的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同完全是由光照引起的。

從“兩個(gè)角度”把握色素提取液的選取

命題點(diǎn)1

色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的原理和過程分析1.[2023江蘇改編]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(

B

)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定綠葉中各種色素含量D.研磨時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為70％的乙醇溶解色素B12345[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；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)的色素帶的寬窄來比較各色素的量，但該實(shí)驗(yàn)提取和分離色素的方法不能

用于測定綠葉中各種色素含量，C錯(cuò)誤；研磨時(shí)，應(yīng)用無水乙醇溶解色素，D錯(cuò)誤。123452.[2023福州模擬]某研究小組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進(jìn)行了紅

光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從下至上)。則與正常葉片相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果

是(

C

)A.光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B.光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C.光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條D.光吸收差異顯著，色素帶缺第3條C[解析]

葉黃素缺失突變體葉片不能合成葉黃素，葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，進(jìn)行紅

光照射時(shí)光吸收差異不顯著，而層析時(shí)缺葉黃素這個(gè)條帶，自下而上位于第3條，C

正確。12345命題點(diǎn)2

色素的種類和功能分析3.[2023全國乙改編]植物葉片中的色素對(duì)植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉

綠體中色素及其吸收光譜的敘述，錯(cuò)誤的是(

D

)A.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對(duì)不同波長光的吸收值來繪制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.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由類胡蘿卜素參與光合作用引起的D12345[解析]葉綠素的吸收光譜可通過測量其對(duì)不同波長光的吸收值來繪制，A正確；葉

綠體中吸收光能的色素(葉綠素和類胡蘿卜素)分布在類囊體薄膜上，B正確；類胡蘿

卜素主要吸收藍(lán)紫光，用不同波長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；波長為640～660nm的光是紅光，葉綠素可吸收紅光參與光合

作用，類胡蘿卜素不吸收紅光，D錯(cuò)誤。12345命題變式[題干拓展型]科學(xué)家在色素溶液與陽光之間放置一塊三棱鏡，分別讓不同顏色的光

照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光譜如圖所示，①②③代表不同色素。下列說

法正確的是(

C

)CA.①在紅光區(qū)吸收的光能可轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能B.②為藍(lán)綠色，③為黃綠色，二者均含有MgC.紙層析法分離色素時(shí)，②處于濾紙條最下端D.土壤缺鎂時(shí)，植物葉片對(duì)420～470nm波長光的利用量增加12345[解析]由圖可知，①是類胡蘿卜素，②是葉綠素b，③是葉綠素a。類胡蘿卜素在

紅光區(qū)的吸收值為0，即不吸收紅光，A錯(cuò)誤；葉綠素b為黃綠色，葉綠素a為藍(lán)綠

色，二者均含有Mg，B錯(cuò)誤；葉綠素b在層析液中的溶解度最低，隨層析液在濾紙

條上擴(kuò)散的速率最慢，故紙層析法分離色素時(shí)，處于濾紙條最下端的是葉綠素b，C正確；鎂是組成葉綠素的重要元素，土壤缺鎂時(shí)，葉綠素合成減少，植物葉片對(duì)

420～470nm波長光的利用量減少，D錯(cuò)誤。123454.圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙所示結(jié)構(gòu)是圖甲的部分放大圖。下列有關(guān)敘述正

確的是(

D

)A.圖乙所示結(jié)構(gòu)取自圖甲中的①或③B.與光合作用有關(guān)的酶全部分布在圖乙所示結(jié)構(gòu)上C.吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上D.葉綠體以圖甲中③的形式擴(kuò)大膜面積D命題點(diǎn)3

葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能12345[解析]圖甲表示葉綠體的結(jié)構(gòu)，①是葉綠體內(nèi)膜，②是葉綠體外膜，③是類囊

體，④是葉綠體基質(zhì)，吸收光能的色素分布在③(類囊體)的薄膜上，圖乙所示結(jié)構(gòu)

是類囊體的薄膜，來自③，A、C錯(cuò)誤。光合作用所需的酶分布在類囊體薄膜上和葉

綠體基質(zhì)中，B錯(cuò)誤。葉綠體內(nèi)含有大量基粒，一個(gè)基粒由很多類囊體堆疊而成，

以此擴(kuò)大膜面積，D正確。123455.將葉綠體懸浮液置于陽光下，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)有氧氣放出。下列相關(guān)說法正確的

是(

A

)A.離體葉綠體在自然光下能將水分解產(chǎn)生氧氣B.若將葉綠體置于紅光下，則不會(huì)有氧氣產(chǎn)生C.若將葉綠體置于藍(lán)紫光下，則不會(huì)有氧氣產(chǎn)生D.水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量A[解析]

葉綠體是光合作用的場所，在自然光下，葉綠體能進(jìn)行光合作用將水

分解產(chǎn)生氧氣，A正確；葉綠體中的光合色素能吸收紅光和藍(lán)紫光，因此會(huì)產(chǎn)

生氧氣，B、C錯(cuò)誤；水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要光能，但不需要ATP提供

能量，D錯(cuò)誤。12345考點(diǎn)2光合作用的過程

1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間結(jié)論1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化為糖1937年希爾反應(yīng)：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生[1]

、產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)1941年魯賓和卡門用同位素示蹤法，證明光合作用釋放的O2來自[2]

?1954年、1957年(1954年)美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成[3]

，隨后(1957年)他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨20世紀(jì)40年代美國科學(xué)家卡爾文用[4]

的方法，探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑水的光解水ATP

同位素示蹤2.光合作用的概念葉綠體光能CO2和H2O有機(jī)物和O23.光合作用的過程階段Ⅰ.光反應(yīng)階段Ⅱ.暗反應(yīng)階段過程圖解

場所[9]

?[10]

?條件[11]

、

葉綠體中的色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋等酶、[12]

?等類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光ATP、NADPH

階段Ⅰ.光反應(yīng)階段Ⅱ.暗反應(yīng)階段物質(zhì)變化①水的光解：H2O

H＋＋O2；②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋

2e－

NADPH；③ATP的合成：ADP＋Pi

ATP①CO2的固定：CO2＋C5

2C3；②C3的還原：2C3

C5＋(CH2O)能量變化

聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH；②暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP＋、Pi和ADP續(xù)表

1.真核細(xì)胞的光反應(yīng)2.原核細(xì)胞的光反應(yīng)教材補(bǔ)遺(1)[必修1P104“相關(guān)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)。(2)[必修1P104“相關(guān)信息”]光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?3)[必修1P106小字部分]光合作用和化能合成作用的比較：項(xiàng)目光合作用化能合成作用不同點(diǎn)生物類型綠色植物和光合細(xì)菌硝化細(xì)菌等能量來源光能

體外物質(zhì)氧化時(shí)釋放的化學(xué)能

相同點(diǎn)代謝類型自養(yǎng)型物質(zhì)變化將無機(jī)物(CO2和H2O等)轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存能量的有機(jī)物

4.環(huán)境因素驟變對(duì)光合作用過程的動(dòng)態(tài)影響借助光合作用過程圖解從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方面綜合分析：提醒C5、NADPH、ATP的變化一致，C3與C5、NADPH、ATP的變化相反；對(duì)光

合作用有利，(CH2O)合成增加，反之則減少。

基礎(chǔ)自測

1.H2O在光下分解為H＋和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。

(

×

)2.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。

(

√

)3.葉肉細(xì)胞在葉綠體外膜上合成淀粉。

(

×

)4.光合作用釋放的O2中的O來自CO2和H2O。

(

×

)5.光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP中

穩(wěn)定的化學(xué)能。

(

×

)6.光合作用過程中，ADP從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)移動(dòng)。

(

×

)7.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原[2021湖南，T7B]。

(

√

)8.在酶催化下直接參與CO2固定的化學(xué)物質(zhì)是CO2和

??！痢獭痢痢痢痢藽5

9.不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是相同的，光反應(yīng)階段

的產(chǎn)物是

(答出3點(diǎn)即可)[2022全國甲，T29(1)]。10.參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與

?離子參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉

綠素能夠吸收光能，用于驅(qū)動(dòng)

兩種物質(zhì)的合成以及

?的分

解；RuBP羧化酶將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥?/p>

?分子上，反應(yīng)形成的產(chǎn)物被還原為糖

類[2021河北，T19(2)]。ATP、NADPH、O2

鎂ATP和NADPH

水C5

情境應(yīng)用

1.1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化

劑，在無CO2的條件下給予光照，離體葉綠體可以發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣。希爾

實(shí)驗(yàn)說明水的光解與糖類等有機(jī)物的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，原因是

?

?

?

?。2.有關(guān)光合作用的兩組實(shí)驗(yàn)——甲組：連續(xù)光照5分鐘和黑暗5分鐘；乙組：間隔光

照(5秒光照、5秒黑暗交替進(jìn)行)，總光照5分鐘和黑暗5分鐘。10分鐘時(shí)間內(nèi)哪一組

有機(jī)物的合成量多？為什么？提示乙組有機(jī)物合成量多。因?yàn)楣庹蘸秃诎到惶嫣幚恚构夥磻?yīng)產(chǎn)生的ATP和

NADPH能夠及時(shí)利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。希爾反應(yīng)

是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，缺少合成糖的必需原料—

—CO2，說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的

反應(yīng)階段3.模擬魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)時(shí)，能否對(duì)同一實(shí)驗(yàn)中的CO2和H2O同時(shí)進(jìn)行標(biāo)記，

為什么？提示不能。因?yàn)橥凰厥聚櫡ㄖ荒軝z測同位素的存在，不能檢測是哪種同位素，

若同一實(shí)驗(yàn)中CO2和H2O中的O均被標(biāo)記，則無法分辨O2中的O到底是來自CO2還是

H2O。

1.解答有關(guān)光合作用過程的試題，要牢記“二二三四”法則2.根據(jù)化學(xué)平衡可知：底物濃度增加、產(chǎn)物濃度減少?使化學(xué)平衡向正方向移動(dòng)；

反之亦然。

命題點(diǎn)1

光合作用的探究歷程分析1.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)變量的敘述，錯(cuò)誤的是(

A

)A.用小球藻和CO2驗(yàn)證卡爾文循環(huán)的實(shí)驗(yàn)中，自變量是CO2中C是否被標(biāo)記B.利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的專一性實(shí)驗(yàn)，因變量是是否產(chǎn)生還原糖C.恩格爾曼利用水綿和需氧細(xì)菌研究光合作用的實(shí)驗(yàn)中，因變量觀測指標(biāo)是需氧細(xì)

菌的分布情況D.魯賓和卡門研究光合作用中O2來源的實(shí)驗(yàn)中，自變量是被18O標(biāo)記的原料A1234567[解析]用小球藻和CO2驗(yàn)證卡爾文循環(huán)的實(shí)驗(yàn)中，自變量是時(shí)間，A錯(cuò)誤；利用淀

粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的專一性實(shí)驗(yàn)中，需借助斐林試劑檢測是否產(chǎn)生了還原糖，即因變量是是否產(chǎn)生還原糖，B正確；恩格爾曼利用水綿和需氧細(xì)菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過觀察需氧細(xì)菌的分布來判斷O2產(chǎn)生的部位，最終證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，C正確；魯賓和卡門用同位素示蹤法證明光合作用釋放的O2來自水，自變量是被18O標(biāo)記的原料，D正確。12345672.1941年魯賓和卡門用同位素18O標(biāo)記水和碳酸氫鹽，加入三組小球藻培養(yǎng)液中。在

適宜光照下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(

C

)組別水中18O比率(％)碳酸氫鹽中18O比率(％)反應(yīng)時(shí)間(min)釋放的氧氣中18O比率(％)第1組0.850.61450.86第2組0.200.401100.20第3組0.200.572250.20CA.小球藻光合作用所需的二氧化碳可由碳酸氫鹽提供B.氧氣中18O比率不受光合作用反應(yīng)時(shí)間的影響C.魯賓和卡門進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證光合作用產(chǎn)物中有氧氣D.卡爾文也運(yùn)用相同的方法用14C標(biāo)記二氧化碳，研究暗反應(yīng)中物質(zhì)的變化1234567[解析]碳酸氫鹽能釋放二氧化碳，為光合作用提供二氧化碳，A正確；根據(jù)表格數(shù)

據(jù)，在45min、110min、225min釋放的氧氣中18O比率和水中18O起始比率基本一

致，說明氧氣中18O比率不受光合作用反應(yīng)時(shí)間影響，B正確；魯賓和卡門進(jìn)行該實(shí)

驗(yàn)的目的是探究光合作用中氧氣中氧的來源，C錯(cuò)誤；卡爾文也運(yùn)用同位素示蹤法

用14C標(biāo)記二氧化碳，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了

CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，D正確。12345673.[天津高考]研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)

分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條

件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是

(

A

)A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅有CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2

的固定與還原D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合色素A命題點(diǎn)2

光合作用的過程分析1234567[解析]由題干信息“該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不

斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸”，說明乙醇酸是在暗反應(yīng)中合成的，合成場所相當(dāng)于葉綠體

基質(zhì)，A正確；該反應(yīng)體系既能在類囊體上進(jìn)行光反應(yīng)，又能利用16種酶等物質(zhì)進(jìn)

行暗反應(yīng)，因此該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)有CO2、H2O等，B錯(cuò)誤；類囊體上進(jìn)行

的光反應(yīng)為暗反應(yīng)中C3的還原提供了NADPH和ATP，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2不參與暗反

應(yīng)，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)體系中有分離得到的類囊體，含有光合色素，D錯(cuò)誤。1234567命題變式[設(shè)問拓展型]題干條件不變，下列說法錯(cuò)誤的是(

A

)A.該反應(yīng)體系的結(jié)構(gòu)與葉綠體外膜的結(jié)構(gòu)相同B.該反應(yīng)體系會(huì)消耗CO2和H2OC.加入的16種物質(zhì)應(yīng)該包含ADP、NADP＋等物質(zhì)D.可以測定該反應(yīng)體系的凈光合速率A1234567[解析]

該反應(yīng)體系是由單層脂質(zhì)分子包裹形成的，而葉綠體的外膜是雙層脂質(zhì)分

子，且含蛋白質(zhì)，A錯(cuò)誤；該反應(yīng)體系能夠連續(xù)進(jìn)行CO2的固定和還原，會(huì)消耗CO2

和H2O，B正確；該反應(yīng)體系是人工構(gòu)建的光合作用反應(yīng)體系，且在光照條件下進(jìn)

行，故需要加入的物質(zhì)應(yīng)包含ADP和NADP＋等物質(zhì)，C正確；凈光合速率＝總光合

速率－呼吸速率，而該半人工光合作用反應(yīng)體系能夠進(jìn)行光合作用，不能進(jìn)行呼吸

作用，即呼吸速率為0，故該反應(yīng)體系測定的光合速率即為其凈光合速率，D正確。12345674.[2021廣東]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(

D

)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]據(jù)題意可知，Rubisco是唯一催化CO2固定形成C3的酶，則其存在于葉綠體

基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；有、無光照均可發(fā)生暗反應(yīng)，因此激活Rubisco不需要黑暗條件，

B錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2的固定不需要消耗ATP，C錯(cuò)誤；據(jù)題意，Rubisco是催化

CO2固定形成C3的酶，即其是催化C5和CO2結(jié)合形成C3的酶，D正確。12345675.[天津高考]在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然

改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，

組合正確的是(

C

)A.紅光，ATP下降B.紅光，未被還原的C3上升C.綠光，NADPH下降D.綠光，C5上升C命題點(diǎn)3

不同條件下光合作用過程中物質(zhì)含量變化的分析1234567[解析]

葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光等可見光，吸收的綠光很少。將白

光改為光照強(qiáng)度相同的紅光，光反應(yīng)增強(qiáng)，葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的ATP和NADPH增多，C3

的還原加快，短時(shí)間內(nèi)CO2的固定仍以原來的速率進(jìn)行，導(dǎo)致未被還原的C3減少，

A、B錯(cuò)誤；將白光改為光照強(qiáng)度相同的綠光，光反應(yīng)減弱，短時(shí)間內(nèi)葉綠體內(nèi)產(chǎn)生

的ATP和NADPH減少，C正確；NADPH和ATP的減少必然會(huì)導(dǎo)致C3還原生成C5減

慢，此時(shí)CO2的固定仍以原來的速率消耗C5，則短時(shí)間內(nèi)C5的含量會(huì)下降，D錯(cuò)誤。1234567命題變式[條件改變型]若突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的藍(lán)紫光，則短時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)會(huì)

?

，產(chǎn)生ATP的速率

，未被還原的C3

?。[解析]改用藍(lán)紫光，相當(dāng)于增加光照強(qiáng)度，導(dǎo)致光反應(yīng)增強(qiáng)，產(chǎn)生NADPH和

ATP的速率加快，C3的還原加快，而CO2的固定速率暫時(shí)不變，因此未被還原

的C3減少。增強(qiáng)

加快減少12345676.[山東高考，9分]人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如圖

所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程

相同。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是

，模塊3中

的甲可與CO2結(jié)合，甲為

?。模塊1和模塊2

五碳化合物(或C5)

1234567[解析]由題圖可知，模塊1利用太陽能發(fā)電裝置將吸收的光能轉(zhuǎn)化為電能，模塊

2利用電能電解水生成H＋和O2，并發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化。該系統(tǒng)中的模塊1和模塊2相當(dāng)

于執(zhí)行了葉綠體中光反應(yīng)的功能。模塊3將大氣中的CO2轉(zhuǎn)化為糖類，相當(dāng)于執(zhí)行了

光合作用的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)中CO2的固定指的是CO2和C5結(jié)合生成C3。C3在光反應(yīng)提

供的NADPH和ATP的作用下被還原，隨后經(jīng)過一系列反應(yīng)形成糖類和C5，故該系統(tǒng)

中模塊3中的甲為五碳化合物(C5)，乙為三碳化合物(C3)。1234567(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將

(填“增加”

或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變，原因

是

?。減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足1234567[解析]

若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則CO2濃度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的還原短時(shí)間內(nèi)仍正常進(jìn)行，因此短時(shí)間內(nèi)會(huì)導(dǎo)致C3含量減少。暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋，若該系統(tǒng)氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長，則模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，從而導(dǎo)致模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變。1234567(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量

(填

“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是

?

?。高于人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗

糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)

[解析]

植物中糖類的積累量＝光合作用合成糖類的量－細(xì)胞呼吸消耗糖類的量。與植物相比，該系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類，所以在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量高于植物。1234567(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是

?

?。人工光合作用系統(tǒng)由于對(duì)環(huán)境

中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。葉片氣孔開放程度降

低，CO2的吸收量減少，且植物體水分供應(yīng)不足[解析]

干旱條件下，為了減少水分散失，植物葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少，影響暗反應(yīng)過程，且植物體內(nèi)水分供應(yīng)不足，也會(huì)影響光反應(yīng)過程。因此，干旱條件下，很多植物光合作用速率降低。12345677.[7分]為探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種

植物為材料開展了下列實(shí)驗(yàn)，其他無關(guān)變量保持相同且適宜。請(qǐng)回答下列問題：組別AB處理光照時(shí)間為135秒先光照后黑暗，光暗交替，每次光照和黑暗時(shí)間

各為3.75毫秒，總時(shí)間為135秒光合產(chǎn)物相對(duì)含量100％94％(1)光合作用中包含需要光的階段和

?的階段，為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，可以對(duì)

進(jìn)行光合作用的植物短暫遮光，并提供

?，經(jīng)放射性檢測后發(fā)現(xiàn)植物在短暫

黑暗中會(huì)利用該物質(zhì)。不需要光14CO2

1234567[解析]

光合作用中包含需要光的階段和不需要光的階段，為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，可以對(duì)進(jìn)行光合作用的植物短暫遮光，并提供14CO2，經(jīng)放射性檢測后發(fā)現(xiàn)植物在短暫黑暗中會(huì)利用該物質(zhì)。1234567(2)分析表格可知，B組在單位光照時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)有機(jī)物的量較A組

，依據(jù)是

?

?。(3)科學(xué)家在給離體葉綠體照光時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向培養(yǎng)體系中提供NADP＋時(shí)，體系中會(huì)

有NADPH產(chǎn)生，說明葉綠體在光下會(huì)產(chǎn)生

?。高B

組的光照時(shí)間是A組的一半，其光合產(chǎn)物相對(duì)含量卻是A組的94％H＋和e－

[解析]

分析表格可知，B組只用了A組一半的光照時(shí)間，其光合產(chǎn)物相對(duì)含量卻是A組的94％，所以B組在單位光照時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)有機(jī)物的量較A組高。[解析]

科學(xué)家在給離體葉綠體照光時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向培養(yǎng)體系中提供NADP＋時(shí)，體系中會(huì)有NADPH產(chǎn)生，說明葉綠體在光下會(huì)產(chǎn)生H＋和e－。1234567

情境熱點(diǎn)3光系統(tǒng)與電子傳遞鏈、逆境下光合作用的特殊途徑熱點(diǎn)1光系統(tǒng)與電子傳遞鏈光系統(tǒng)是由蛋白質(zhì)和葉綠素等光合色素組成的復(fù)合物，具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能

的作用，包括光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)。注：圖中虛線表示該生理過程中電子(e－)的傳遞過程。(1)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解，產(chǎn)生O2、H＋和自由電子(e－)，光系統(tǒng)Ⅰ主要介導(dǎo)NADPH

的產(chǎn)生。(2)電子(e－)經(jīng)過的電子傳遞鏈：H2O→光系統(tǒng)Ⅱ→質(zhì)體醌(PQ)→細(xì)胞色素b6f復(fù)合

體→質(zhì)體藍(lán)素(PC)→光系統(tǒng)Ⅰ→鐵氧還蛋白(Fd)→NADPH。(3)電子傳遞過程是從高電勢到低電勢，因此，電子傳遞過程中釋放能量，質(zhì)體醌利

用這部分能量將質(zhì)子(H＋)逆濃度梯度從葉綠體的基質(zhì)側(cè)泵入類囊體腔側(cè)，從而建立

了質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度。(4)類囊體膜對(duì)質(zhì)子是高度不通透的，因此，類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合

成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用質(zhì)子梯度來合成ATP。

(1)PSⅠ和PSⅡ鑲嵌在葉綠體的

上，含有的光合色素主要包括

?

兩大類，這些色素的主要功能有

?。(2)圖示過程中，PSⅡ和PSⅠ以串聯(lián)的方式協(xié)同完成電子由

(物質(zhì))釋放、最終傳

遞給

(物質(zhì))生成NADPH的過程。(3)光照的驅(qū)動(dòng)既促使水分解產(chǎn)生H＋，又伴隨著電子的傳遞通過PQ將葉綠體基質(zhì)中

的H＋轉(zhuǎn)運(yùn)至

，同時(shí)還在形成NADPH的過程中

?葉綠體基質(zhì)中

部分H＋，造成類囊體膜內(nèi)外的H＋產(chǎn)生了濃度差。請(qǐng)結(jié)合圖示信息分析，類囊體膜

內(nèi)外的H＋濃度差在光合作用中的作用是

?。類囊體薄膜葉綠素

和類胡蘿卜素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能水NADP＋

類囊體腔消耗為光反應(yīng)中ATP的合成過程提供能量

1.[2023湖北]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，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強(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(

C

)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]據(jù)圖可知，在強(qiáng)光下，PSⅡ與LHCⅡ分離，減弱PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕

獲；在弱光下，PSⅡ與LHCⅡ結(jié)合，增強(qiáng)PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲。LHCⅡ和PSⅡ

的分離依賴LHC蛋白激酶的催化，葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，會(huì)導(dǎo)致類囊

體膜上PSⅡ光復(fù)合體與LHCⅡ結(jié)合增多，從而使PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A

正確。鎂是合成葉綠素的原料，葉綠素能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能，若Mg2＋含量減

少，PSⅡ光復(fù)合體中光合色素含量降低，導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱，B正

確。弱光下PSⅡ光復(fù)合體與LHCⅡ結(jié)合，有利于對(duì)光能的捕獲，C錯(cuò)誤。類囊體膜上

的PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，在光反應(yīng)中，其能吸收光能并分解水產(chǎn)生H＋、電子

和O2，D正確。2.[2021重慶]如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析，下

列敘述錯(cuò)誤的是(

A

)A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B.NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D.電子(e－)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)A[解析]分析圖示可知，水光解產(chǎn)生的O2在類囊體腔內(nèi)，葉綠體和線粒體均有雙層

膜，因此水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，至少需要穿過5層膜，A錯(cuò)誤；在光反

應(yīng)過程中，NADP＋與e－和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPH，B正確；由圖可知，光反應(yīng)

產(chǎn)生的ATP可以用于暗反應(yīng)、色素合成、核酸代謝等消耗能量的反應(yīng)，C正確；分析

可知，光反應(yīng)產(chǎn)生的電子(e－)通過一系列的有序傳遞，將光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在ATP中

的活躍的化學(xué)能，D正確。情境一

光呼吸的原理和作用1.原理：O2和CO2競爭Rubisco。在暗反應(yīng)中，Rubisco能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的

固定；在光下，當(dāng)O2濃度高、CO2濃度低時(shí)，O2會(huì)競爭Rubisco，在光的驅(qū)動(dòng)下將有

機(jī)物氧化分解，釋放CO2。2.光呼吸對(duì)生物體的影響：在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使C5氧化分解加強(qiáng)，一部分

碳以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。另外，光呼吸過程中消

耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。其實(shí)光呼吸和卡爾文循環(huán)是一種動(dòng)態(tài)平

衡，適當(dāng)?shù)墓夂粑鼘?duì)植物體有一定積極意義。熱點(diǎn)2逆境下光合作用的特殊途徑情境二：光合作用的C3途徑、C4途徑和CAM途徑1.C3途徑：也稱卡爾文循環(huán)，整個(gè)過程形成從RuBP(C5)與CO2的羧化生成C3，到C5

再生的循環(huán)，在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機(jī)物。常見的C3植

物有小麥、大豆、水稻等。2.C4途徑：在玉米的光合作用中，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個(gè)碳原子的有機(jī)物

(C4)中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學(xué)家將這類植物叫作C4植物，將其固定二氧化碳的

途徑叫作C4途徑(如圖所示)。C4植物比C3植物具有更強(qiáng)的固定CO2(特別是在高溫、

光照強(qiáng)烈、干旱條件下)的能力。常見的C4植物還有甘蔗、高粱、莧菜等。說明：PEP為磷酸烯醇式丙酮酸，屬于三碳化合物。3.CAM途徑：指生長在干旱及半干旱地區(qū)的一些肉質(zhì)植物(最早發(fā)現(xiàn)在景天科植物)

所具有的一種光合固定CO2的附加途徑。其特點(diǎn)是：CAM植物氣孔只在晚上開放，

將CO2固定生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中，白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸從液泡中釋放出來，

經(jīng)脫羧產(chǎn)生CO2，再通過卡爾文循環(huán)轉(zhuǎn)變成糖類。這是植物對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)。具

有這種途徑的植物稱為CAM植物，CAM植物兩次CO2的固定在時(shí)間上是分開的。

CAM途徑如圖所示，常見的CAM植物有菠蘿、蘆薈、蘭花、仙人掌等。

(1)光呼吸涉及的場所主要有

?。從能量角度分析，有氧呼吸和光

呼吸的主要區(qū)別是

?。(2)C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的

上，而CO2的固定發(fā)生在

?

?細(xì)胞中。(3)從進(jìn)化的角度看，景天科植物的這種氣孔開閉特點(diǎn)的形成是

?的結(jié)

果。夜間景天科植物吸收的CO2

(填“能”或“不能”)用于合成葡萄糖，原

因是

?。(4)C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑的特殊之處都是先有固定

的作用，最終還是通過C3途徑合成

?。葉綠體、線粒體光呼吸消耗能量，有氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生能量葉綠體葉肉細(xì)胞

和維管束鞘自然選擇不能沒有光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH

CO2

有機(jī)物

3.[2023廣東四校聯(lián)考]蘆薈是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的植物，可凈化空氣。蘆薈夜晚氣

孔開放，通過PEP羧化酶固定CO2形成草酰乙酸，再將其轉(zhuǎn)變成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡

中；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸從液泡中釋放出來，在相關(guān)酶的作用下釋放CO2，CO2進(jìn)

入葉綠體通過卡爾文循環(huán)合成糖類。下列說法錯(cuò)誤的是(

A

)A.夜晚氣孔開放，蘆薈能進(jìn)行暗反應(yīng)產(chǎn)生糖類B.蘆薈液泡中的pH會(huì)呈現(xiàn)白天升高、夜晚降低的周期性變化C.蘆薈葉片內(nèi)的CO2經(jīng)固定會(huì)產(chǎn)生兩種不同的初產(chǎn)物D.蘆薈可能原產(chǎn)于炎熱干旱地區(qū)，其氣孔在夜晚和白天開放度不同是對(duì)炎熱干旱環(huán)

境的適應(yīng)A[解析]蘆薈夜晚氣孔開放，通過PEP羧化酶固定CO2形成草酰乙酸，再將其轉(zhuǎn)變成

蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中，晚上不能進(jìn)行光反應(yīng)，無法產(chǎn)生ATP和NADPH，故夜晚蘆薈

不能進(jìn)行暗反應(yīng)，A錯(cuò)誤；蘆薈夜晚氣孔開放，通過PEP羧化酶固定CO2形成草酰乙

酸，再將其轉(zhuǎn)變成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中(pH降低)，白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸從液泡中

釋放出來(液泡中pH升高)，在相關(guān)酶的作用下釋放CO2，CO2進(jìn)入葉綠體通過卡爾文

循環(huán)合成糖類，因此液泡中的pH會(huì)呈現(xiàn)白天升高、夜晚降低的周期性變化，B正

確；蘆薈夜晚氣孔開放，通過PEP羧化酶固定CO2形成草酰乙酸，白天氣孔關(guān)閉，蘋

果酸從液泡中釋放出來，在相關(guān)酶的作用下釋放CO2，CO2經(jīng)固定形成C3，C正確；

白天氣孔關(guān)閉可防止蒸騰作用失水過多，蘆薈氣孔在夜晚和白天開放度不同可能是

對(duì)炎熱干旱環(huán)境的適應(yīng)，D正確。4.[2023湖南，12分]如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco對(duì)CO2的Km

為450μmol·L－1(Km

越小，酶對(duì)底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對(duì)濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC酶對(duì)CO2的Km

為7μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}：(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是

(填具體名稱)，該

產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成

(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過

?長距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。3－磷酸甘油醛蔗糖韌皮部[解析]

卡爾文循環(huán)是植物光合作用共有的途徑，分析題圖可知，水稻的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是3－磷酸甘油醛，因此玉米卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物也是3－磷酸甘油醛。(2)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度

(填“高于”或“低

于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是

?

?

?

?

?

(答出三點(diǎn)即可)。高于①在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境

下，水稻關(guān)閉大部分氣孔，CO2的吸收減少，而玉米的PEPC酶對(duì)CO2的親和力更

大，提高了玉米固定CO2的能力，可以為暗反應(yīng)提供更多的CO2；②水稻中的

Rubisco在CO2吸收減少時(shí)，催化RuBP與O2反應(yīng)進(jìn)行光呼吸，從而使水稻暗反應(yīng)固定

的CO2減少，而玉米的光呼吸較弱甚至沒有；③玉米的光合產(chǎn)物能夠及時(shí)轉(zhuǎn)移，從

而提高光合速率[解析]

在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，蒸騰作用過強(qiáng)，水稻關(guān)閉大部分氣孔，導(dǎo)致水稻吸收CO2的量減少，光合作用減弱，而玉米為C4植物，根據(jù)題中信息可知，PEPC酶對(duì)CO2的

Km

為7μmol·L－1，Rubisco對(duì)CO2的

Km

為450μmol·L－1，

Km

越小，酶對(duì)底物的親和力越大，則PEPC酶固定CO2的能力較強(qiáng)，在CO2濃度較低時(shí)，能夠固定較多的CO2，有利于光合作用的進(jìn)行；結(jié)合(1)中分析可知，玉米的光合產(chǎn)物能夠及時(shí)轉(zhuǎn)移，從而提高光合速率；又知水稻中的Rubisco在CO2吸收減少時(shí)，可催化RuBP與O2反應(yīng)進(jìn)行光呼吸，從而使水稻暗反應(yīng)固定的CO2減少，而玉米的光呼吸較弱甚至沒有。綜上可知，在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度高于水稻。(3)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其

他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化。其原因

可能是

?

(答出三點(diǎn)即可)。①光合色素含量的限制；②與光合作用有關(guān)的酶的含量和活性的限制；③

原核生物和真核生物光合作用機(jī)制不同[解析]將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻后，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下，水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化的原因可能是受光合色素含量的限制；受與光合作用有關(guān)的酶的含量和活性的限制以及原核生物和真核生物光合作用機(jī)制不同等。

1.[2022湖北]某植物的2種黃葉突變體表型相似，測定各類植株葉片的光合色素含量

(單位：μg·g－1)，結(jié)果如表。下列有關(guān)敘述正確的是(

D

)植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿

卜素野生型12355194194.19突變體1512753701.59突變體2115203790.36DA.兩種突變體的出現(xiàn)增加了物種多樣性B.突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強(qiáng)C.兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導(dǎo)致突變體的葉片呈黃色1234[解析]野生型、突變體1、突變體2屬于同一物種，兩種突變體的出現(xiàn)增加了遺傳

多樣性，未增加物種多樣性，A錯(cuò)誤；光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素

主要吸收紅光和藍(lán)紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，由表可知，突變體2的葉

綠素a和葉綠素b的含量比突變體1的少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B

錯(cuò)誤；兩種突變體的光合色素含量存在差異，有可能是不同基因突變所致，也有可

能是同一基因突變方向不同所致，C錯(cuò)誤；野生型的葉綠素與類胡蘿卜素的比值為

4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下

降，葉綠素含量較少，葉片呈黃色，D正確。12342.[2023全國乙，10分]植物的氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成。

保衛(wèi)細(xì)胞吸水體積膨大時(shí)氣孔打開，反之關(guān)閉。保衛(wèi)細(xì)胞含有葉綠體，在光下可進(jìn)

行光合作用。已知藍(lán)光可作為一種信號(hào)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋。有研究發(fā)

現(xiàn)，用飽和紅光(只用紅光照射時(shí)，植物達(dá)到最大光合速率所需的紅光強(qiáng)度)照射某

植物葉片時(shí)，氣孔開度可達(dá)最大開度的60％左右。回答下列問題。(1)氣孔的開閉會(huì)影響植物葉片的蒸騰作用、

(答出2點(diǎn)即可)

等生理過程。光合作用、呼吸作用[解析]氣孔的開閉會(huì)影響CO2的吸收(光合作用)、O2的吸收(有氧呼吸)、蒸騰作用等生理過程。1234(2)紅光可通過光合作用促進(jìn)氣孔開放，其原因是

?

?

?。在紅光照射下，保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光

合作用，產(chǎn)生有機(jī)物，保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓增加，發(fā)生滲透吸水，體積膨大，氣孔

開放[解析]

氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，保衛(wèi)細(xì)胞中含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用，在紅光照射下，保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物，保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓增加，發(fā)生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。1234(3)某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補(bǔ)加藍(lán)光照射葉片，氣孔開度可進(jìn)一步增大，因此他們認(rèn)為氣孔開度進(jìn)一步增大的原因是，藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞

逆濃度梯度吸收K＋。請(qǐng)推測該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是

?

?

?。飽和

紅光照射使葉片的光合速率已達(dá)到最大，排除了光合作用產(chǎn)物對(duì)氣孔開度進(jìn)一步

增大的影響[解析]

用飽和紅光照射某植物葉片時(shí)，其光合速率已達(dá)到最大，排除了光合作用產(chǎn)物對(duì)氣孔開度進(jìn)一步增大的影響。因此氣孔開度進(jìn)一步增大的原因是藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋。1234(4)已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下

氣孔

(填“能”或“不能”)維持一定的開度。能[解析]

已知某除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片不能進(jìn)行光合作用，從而不能產(chǎn)生有機(jī)物以維持氣孔開放，但陽光照射下保衛(wèi)細(xì)胞可逆濃度梯度吸收K＋，使氣孔維持一定的開度。12343.[2021天津，10分]Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2

與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活

性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如圖所示。注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。1234據(jù)圖分析，CO2依次以

和

?方式通過細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進(jìn)

和抑制

?提高光合效率。自由擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸CO2固定O2與C5結(jié)合[解析]由圖可知，CO2通過細(xì)胞膜不需要載體蛋白協(xié)助，也不需要消耗能量，故CO2通過細(xì)胞膜的方式為自由擴(kuò)散；CO2通過光合片層膜需要CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助，同時(shí)需要消耗能量，故CO2通過光合片層膜的方式為主動(dòng)運(yùn)輸。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，進(jìn)而促進(jìn)CO2固定，抑制O2與C5結(jié)合，從而提高光合效率。1234(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌

羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞

的

?中觀察到羧化體。葉綠體[解析]

煙草細(xì)胞進(jìn)行光合作用的場所是葉綠體，若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，說明藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白編碼基因可在煙草細(xì)胞的葉綠體中正常表達(dá)，形成羧化體。1234

提高提高

12344.[2021江蘇，11分]線粒體對(duì)維持旺盛的光合作用至關(guān)重要，如圖表示葉肉細(xì)胞中

部分代謝途徑，虛線框內(nèi)表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(1)葉綠體在

?上將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，參與這一過程的兩類色素

是