第9課　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用過程 ?學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求?1．通過比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)的關(guān)系與光合作用的元素去向分析，建立生命活動(dòng)對立統(tǒng)一的觀點(diǎn)。(生命觀念)2．通過分析C3、C5等物質(zhì)變化和影響光合作用的曲線，培養(yǎng)用文字、圖表及數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確描述生物學(xué)知識(shí)的能力。(科學(xué)思維)3．通過“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。(科學(xué)探究)考點(diǎn)一　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)(2)實(shí)驗(yàn)步驟。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2．葉綠體中的色素及色素的吸收光譜(1)葉綠體中的色素主要吸收可見光。(2)葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。吸收光譜如下：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)(3)功能：進(jìn)行光合作用的場所。(4)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)：需氧細(xì)菌只分布在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．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。 (　×　)2．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素。 (　√　)3．光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。 (　×　)4．葉綠體內(nèi)膜的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外膜的面積。 (　×　)5．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。 (　×　)6．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻。 (　√　)7．探究黑藻葉片中光合色素的種類時(shí)，可用無水乙醇作提取液。 (　√　)8．使用定性濾紙過濾研磨液。 (　×　)9．在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線2～3次。 (　×　)【教材細(xì)節(jié)命題】1．(必修1 P97“問題探討”)生產(chǎn)上，用無色(填顏色)的玻璃、塑料薄膜做溫室大棚的頂棚產(chǎn)量高。陰天時(shí)，在功率相同的情況下，應(yīng)該選擇紅色和藍(lán)紫色(填顏色)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源。2．(必修1 P98“探究·實(shí)踐”)提取葉綠體中的色素，也可用下圖所示的方法：即在圓心處滴加適量濾液，待干燥后再滴加適量層析液進(jìn)行層析，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)不同顏色的4個(gè)同心圓，則①～④依次對應(yīng)哪種色素及顏色？①—胡蘿卜素(橙黃色)，②—葉黃素(黃色)，③—葉綠素a(藍(lán)綠色)，④—葉綠素b(黃綠色)。1．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及原因分析過程注意事項(xiàng)操作目的提取色素選材選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高實(shí)驗(yàn)試劑研磨時(shí)加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保護(hù)色素實(shí)驗(yàn)操作迅速、充分研磨防止乙醇過度揮發(fā)盛放濾液的試管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化分離色素制備濾紙條濾紙預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散畫濾液細(xì)線濾液細(xì)線要直、細(xì)、齊使分離出的色素帶平整不重疊濾液細(xì)線干燥后再畫一到兩次使分離出的色素帶清晰分明分離濾液中色素濾液細(xì)線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中2．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淺①未加石英砂(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未加碳酸鈣或加入過少，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)線過粗濾紙條無色素帶①忘記畫濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長，色素全部溶解到層析液中濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素的色素帶①忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞；②所用葉片為黃葉3．恩格爾曼實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處(1)巧選實(shí)驗(yàn)材料：選擇水綿和需氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用需氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣的部位。(2)巧妙排除干擾因素：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。(3)巧妙設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)：①用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為有光照和無光照的部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)。②臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4．影響葉綠素合成的三大因素(1)光照：影響葉綠素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。(2)溫度：可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。(3)必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉片變黃。5．色素與葉片的顏色考向1| 綠葉中色素的提取和分離1．(2020·江蘇卷)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A．提取葉綠體色素時(shí)可用無水乙醇作為溶劑B．研磨時(shí)加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C．研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取D．畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散B　解析：葉綠體色素能溶解在無水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑中，所以可用無水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素，A正確；研磨時(shí)加入CaCO3可以防止葉綠素被氧化破壞，B錯(cuò)誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉綠體中的色素釋放出來，C正確；畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散，防止色素帶之間部分重疊，D正確。2．在做提取和分離葉綠體中的光合色素實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)依次為(　　)試劑甲乙丙丁無水乙醇－＋＋＋CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－A．①②③④ B．②④①③C．④②③① D．③②①④B　解析：甲同學(xué)由于沒有加入提取劑無水乙醇，所以提取液中不會(huì)出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是②；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到的色素帶有四條，與④情況相符；丙同學(xué)由于未加CaCO3，所以葉綠素含量減少，所得到的色素帶中兩條葉綠素帶比正常的色素帶要窄，對應(yīng)結(jié)果①；丁同學(xué)由于未加SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少，對應(yīng)結(jié)果③。故B正確。考向2| 色素的種類及功能3．(2021·山東臨沂模擬)高等植物的光合作用依賴光合色素。不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會(huì)降低，以適應(yīng)環(huán)境。下圖是①②兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述，正確的是(　　)A．圖中①和②主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上B．利用紙層析法分離色素時(shí)，②應(yīng)位于濾紙條的最下端C．植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②主要吸收綠光D．弱光下①的相對含量增高有利于植物對弱光的利用D　解析：題圖中①(葉綠素b)、②(葉綠素a)主要分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A錯(cuò)誤；利用紙層析法分離色素時(shí)，①(葉綠素b)應(yīng)位于濾紙條的最下端，B錯(cuò)誤；植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②吸收綠光最少，透射光下呈綠色，C錯(cuò)誤；在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會(huì)降低，以適應(yīng)環(huán)境，故弱光下①(葉綠素b)的相對含量增高有利于植物對弱光的利用，D正確。4．下列關(guān)于光合色素的敘述，正確的是(　　)A．葉綠體中的色素有四種，其中葉綠素b含量最多B．類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光和紅光C．大棚種植蔬菜時(shí)應(yīng)選擇紅色或藍(lán)色透明的塑料薄膜D．構(gòu)成葉綠素的鎂和氮可以由植物的根從土壤中吸收D　解析：葉綠體中的色素包括葉綠素a、葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素，其中葉綠素a含量最多，A錯(cuò)誤；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，B錯(cuò)誤；大棚種植蔬菜時(shí)應(yīng)選擇白色透明的塑料薄膜，C錯(cuò)誤；根是植物吸收水和礦質(zhì)元素的主要器官，構(gòu)成葉綠素的鎂和氮可以由植物的根從土壤中吸收，D正確。5．(2022·吉林長春外國語學(xué)校期末)恩格爾曼設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究光合作用的光譜。他將棱鏡產(chǎn)生的光譜投射到絲狀水綿體上，并在水綿懸液中放入需氧細(xì)菌，觀察細(xì)菌的聚集情況(如下圖)。他得出光合作用在紅光區(qū)和藍(lán)光區(qū)最強(qiáng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路是(　　)A．細(xì)菌對不同的光反應(yīng)不一樣，細(xì)菌聚集多的地方，細(xì)菌光合作用強(qiáng)B．需氧細(xì)菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強(qiáng)C．需氧細(xì)菌聚集多的地方，產(chǎn)生的有機(jī)物多，水綿光合作用強(qiáng)D．需氧細(xì)菌大量消耗O2，使水綿光合作用速率大幅度加快B　解析：需氧細(xì)菌不能進(jìn)行光合作用，該實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行光合作用的是水綿，A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是需氧細(xì)菌需要O2，水綿光合作用強(qiáng)的部位，產(chǎn)生的O2多，在O2含量多的地方需氧細(xì)菌的數(shù)量多，B正確；需氧細(xì)菌多說明光合作用產(chǎn)生的O2多，C錯(cuò)誤；聚集的需氧細(xì)菌是由于水綿在此區(qū)域進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2，有利于需氧細(xì)菌進(jìn)行呼吸作用，D錯(cuò)誤。考向3| 葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能6．(2022·廣東茂名月考)下列關(guān)于葉綠體的敘述，正確的是(　　)A．葉綠體的外膜、內(nèi)膜極大地?cái)U(kuò)展了受光面積B．葉綠體基質(zhì)中NADP＋能形成NADPHC．類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍(lán)紫光D．類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原C　解析：葉綠體擴(kuò)大受光面積的不是外膜和內(nèi)膜，而是類囊體薄膜，A錯(cuò)誤；NADP＋形成NADPH的場所是類囊體薄膜，B錯(cuò)誤；類囊體薄膜上的葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收藍(lán)紫光，C正確；催化CO2的固定和還原的酶存在于葉綠體的基質(zhì)中，D錯(cuò)誤。7．(2021·湖南永州三模)葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場所，下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是(　　)A．葉綠體中色素的合成都需要Mg2＋和光照B．H2O在光下分解為H＋和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)中C．CO2的固定過程發(fā)生在類囊體薄膜上D．光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在葉綠體基質(zhì)中合成的D　解析：只有葉綠素的合成才需要Mg2＋和光照，A錯(cuò)誤；水的光解是光反應(yīng)過程，發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，B錯(cuò)誤；CO2的固定發(fā)生在暗反應(yīng)過程中，場所為葉綠體基質(zhì)，C錯(cuò)誤；光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在葉綠體基質(zhì)中合成的，D正確。考點(diǎn)二　光合作用的原理1．光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)探索(1)19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為在光合作用中，糖是由甲醛分子縮合成的。(2)1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。(3)1937年，英國科學(xué)家希爾：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。(4)1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門：研究了光合作用中氧氣來源于水。(5)1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)：光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他還發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。2．光合作用(1)概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能將CO2和水轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放氧氣的過程。(2)光合作用的過程①反應(yīng)式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。②基本過程(據(jù)圖填空)。Ⅰ.NADPH；Ⅱ.2C3；Ⅲ.ADP＋Pi；Ⅳ.O2；Ⅴ.(CH2O)。(3)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較。項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)(碳反應(yīng))場所類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)條件需光有光無光均可物質(zhì)變化H2OH＋＋O2＋能量；NADP＋＋H＋＋能量→NADPH；ADP＋Pi＋能量ATPCO2＋C52C3；2C3(CH2O)＋C5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3．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區(qū)別能量來源光能無機(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等無機(jī)物合成有機(jī)物1．光反應(yīng)必須在光照下進(jìn)行，暗反應(yīng)必須在黑暗處進(jìn)行。 (　×　)2．H2O在光下分解為H＋和O2的過程發(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。(　√　)4．沒有葉綠體的生物無法進(jìn)行光合作用。 (　×　)5．在真核細(xì)胞內(nèi)，能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中。 (　×　)6．光合作用中ATP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。 (　×　)7．14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。 (　×　)8．土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖類。 (　√　)9．CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>C3中的化學(xué)能。 (　×　)【教材細(xì)節(jié)命題】1．(必修1 P104 正文)美國科學(xué)家卡爾文采用了放射性同位素標(biāo)記技術(shù)追蹤光合作用過程中CO2中的碳的去向。2．(必修1 P103“相關(guān)信息”)水分解為氧和H＋的同時(shí)，被葉綠體奪去兩個(gè)電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是作為暗反應(yīng)的還原劑；儲(chǔ)備部分能量供暗反應(yīng)利用。3．(必修1 P103正文)光合作用過程中產(chǎn)生的ATP與細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的ATP的利用的不同之處在于光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP用于暗反應(yīng)階段C3的還原；細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的ATP可用于除光合作用以外的生命活動(dòng)。1．明確光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH、ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋。(2)沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成。(3)C3還原消耗的能量不只來自ATP，還可由NADPH提供。2．光合作用反應(yīng)式及元素去向分析3．環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”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[起始值C3高于C5(約其2倍)]。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。考向1| 光合作用原理的探究歷程1．(2021·福建福州質(zhì)檢)魯賓和卡門向小球藻供給含不同比率18O的水和碳酸氫鹽，研究光合作用釋放氧氣的氧原子來源。預(yù)測下列各組光合作用釋放的氧氣中含18O的比率依次為(　　)組別第1組第2組第3組水中18O比率/%0.850.200.20碳酸氫鹽中18O比率/%0.610.400.57A．100%　0　0B．0.85%　0.85%　0.85%C．0.85%　0.20%　0.20%D．0.61%　0.40%　0.57%C　解析：光合作用產(chǎn)生的O2來自水，經(jīng)分析可知，C正確。2．科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照后檢測放射性物質(zhì)的分布情況，結(jié)果如表所示。實(shí)驗(yàn)組別光照時(shí)間/s放射性物質(zhì)分布12大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)220多種磷酸化糖類360除上述多種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機(jī)酸等根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A．本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段B．每組實(shí)驗(yàn)照光后需對小球藻進(jìn)行處理使酶失活，才能測定放射性物質(zhì)分布C．CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是多種磷酸化糖類D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等C　解析：提取表格中的關(guān)鍵詞“三碳化合物”“磷酸化糖類”“氨基酸、有機(jī)酸等”，據(jù)此推測本實(shí)驗(yàn)研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段，A正確；由于某一反應(yīng)的產(chǎn)物同時(shí)是下一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，要想準(zhǔn)確測定放射性物質(zhì)的分布，必須阻斷后續(xù)的反應(yīng)，B正確；CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的產(chǎn)物應(yīng)該是三碳化合物，C錯(cuò)誤；第3組實(shí)驗(yàn)中放射性物質(zhì)分布在氨基酸、有機(jī)酸等物質(zhì)中，表明光合作用產(chǎn)物中不僅有糖類，還有其他物質(zhì)，D正確。考向2| 光合作用的過程3．(2021·重慶?？?/span>)綠色植物的光合作用過程，可用如下化學(xué)反應(yīng)式來表示：CO2＋H2O(CH2O)＋O2下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A．在此過程中，CO2中的C被還原，H2O中的O被氧化B．光能的吸收發(fā)生在類囊體薄膜上，光能的直接轉(zhuǎn)化發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C．產(chǎn)物(CH2O)是地球上有機(jī)物的主要來源D．釋放出的O2有利于地球上好氧生物多樣性的提高B　解析：在光合作用過程中，CO2中的C被NADPH還原，H2O中的O被氧化，A正確；光能的吸收發(fā)生在類囊體薄膜上，光能在類囊體薄膜上轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，B錯(cuò)誤；綠色植物通過光合作用制造的有機(jī)物是地球上有機(jī)物的主要來源，C正確；好氧生物的生存需要O2，光合作用釋放出的O2有利于地球上好氧生物多樣性的提高，D正確。4．下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實(shí)線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中a～g為物質(zhì)，①～⑥為反應(yīng)過程)，下列判斷錯(cuò)誤的是(　　)A．綠色植物能利用a物質(zhì)將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能B．e中不儲(chǔ)存化學(xué)能，所以e只能充當(dāng)還原劑C．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解 D．圖中g物質(zhì)被14C標(biāo)記，在C3和(CH2O)中均可檢測到放射性B　解析：a為光合色素，c為ATP，a能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能到c和NADPH中，A正確；e為水光解產(chǎn)生的H＋與NADP＋結(jié)合生成的NADPH，也含有活躍的化學(xué)能，可參與暗反應(yīng)中C3的還原，B錯(cuò)誤；圖中①表示根從土壤中吸收水分，③表示水的光解，C正確；g為CO2，被14C標(biāo)記的14CO2，經(jīng)過固定會(huì)首先出現(xiàn)在C3中，隨后會(huì)出現(xiàn)在(CH2O)中，不會(huì)出現(xiàn)在C5中，D正確。【技法總結(jié)】巧記光合作用過程的“一、二、三、四”考向3| 條件驟變時(shí)葉綠體中各物質(zhì)含量變化5．(2021·海南?？谀M)在適宜光照和溫度條件下，植物葉綠體內(nèi)C3和C5的濃度能達(dá)到飽和并維持相對穩(wěn)定，通過改變實(shí)驗(yàn)條件可使葉綠體中的C3濃度在短時(shí)間內(nèi)上升。據(jù)此分析，改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是(　　)A．中斷CO2供應(yīng)B．突然停止光照C．降低環(huán)境溫度D．減少水分供應(yīng)B　解析：光合作用的暗反應(yīng)包括CO2的固定和C3的還原，C3的還原需要光反應(yīng)提供NADPH和ATP。若中斷CO2的供應(yīng)，則CO2的固定受阻，而C3的還原仍在進(jìn)行，將導(dǎo)致C3濃度降低，C5濃度上升，A不符合題意；若突然停止光照，則光反應(yīng)不能進(jìn)行，缺乏光反應(yīng)提供的NADPH和ATP，C3的還原受阻，而CO2的固定仍在進(jìn)行，將導(dǎo)致C3濃度上升，C5濃度下降，B符合題意；若降低環(huán)境溫度，則光反應(yīng)和暗反應(yīng)都會(huì)受到影響，暗反應(yīng)中CO2的固定和C3的還原都會(huì)受影響，總體結(jié)果是C3濃度和C5濃度都會(huì)下降，C不符合題意；若減少水分供應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，C3濃度降低，C5濃度上升，D不符合題意。6．(2021·吉林長春質(zhì)檢)光合作用通過密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。對于改變反應(yīng)條件而引起的變化，說法正確的是(　　)A．突然中斷CO2供應(yīng)，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值減小B．突然中斷CO2供應(yīng)，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大C．突然將紅光改變?yōu)榫G光，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值減小D．突然將綠光改變?yōu)榧t光，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小B　解析：突然中斷CO2供應(yīng)，導(dǎo)致CO2的固定速率降低，葉綠體中C5含量增加、C3含量減少，會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值增大，A錯(cuò)誤；突然中斷CO2供應(yīng)使C3含量減少，進(jìn)而使ATP和NADPH含量增多，所以ATP/ADP的值增加，B正確；突然將紅光改變?yōu)榫G光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量減少，進(jìn)而使C3含量增多、C5含量減少，C錯(cuò)誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，ATP/ADP的值增大，D錯(cuò)誤。【易錯(cuò)提醒】光反應(yīng)制約暗反應(yīng)，暗反應(yīng)也制約光反應(yīng)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，故光反應(yīng)停止時(shí)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行；然而光反應(yīng)也需暗反應(yīng)為之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反應(yīng)停止(如停止CO2供應(yīng))時(shí)，光反應(yīng)也將受制約，從而導(dǎo)致O2產(chǎn)生的速率下降。【命題動(dòng)態(tài)】本專題為高頻考點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)非常多，包括色素的種類與作用、葉綠體色素的提取與分離、光合作用的過程。本專題高考試題多為非選擇題，多結(jié)合曲線分析進(jìn)行考查。能力考查點(diǎn)多為模型分析、獲取信息、綜合運(yùn)用等，素養(yǎng)考查方面較多體現(xiàn)生命觀念中的物質(zhì)與能量觀，科學(xué)思維中的歸納與概括、演繹與推理，科學(xué)探究中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析。1．(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[思維培養(yǎng)]D　解析：Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)場所是葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；暗反應(yīng)在有光和無光條件下都可以進(jìn)行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對光無要求，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的過程，D正確。2．(2020·天津卷)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．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)僅是CO2C．類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D．與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素[思維培養(yǎng)]A　解析：乙醇酸是在光合作用暗反應(yīng)階段產(chǎn)生的，暗反應(yīng)場所是葉綠體基質(zhì)，所以產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A正確；該反應(yīng)體系中能進(jìn)行光合作用整個(gè)過程，不斷消耗的物質(zhì)有CO2和H2O，B錯(cuò)誤；類囊體產(chǎn)生的ATP參與C3的還原，產(chǎn)生的O2用于呼吸作用或釋放到周圍環(huán)境中，C錯(cuò)誤；該體系含有類囊體，而類囊體的薄膜上含有光合作用色素，D錯(cuò)誤。3．(2020·山東卷)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如下圖所示，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____________。(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__________________________。(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________________________。(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。解析：(1)葉綠體中光反應(yīng)階段是將光能轉(zhuǎn)化成電能，再轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學(xué)能，題圖中模塊1將光能轉(zhuǎn)化為電能，模塊2將電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能，兩個(gè)模塊加起來相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)的功能。在模塊3中，CO2和甲反應(yīng)生成乙的過程相當(dāng)于暗反應(yīng)中CO2的固定，因此甲為五碳化合物。(2)據(jù)以上分析可知，乙為C3，氣泵突然停轉(zhuǎn)，大氣中CO2無法進(jìn)入模塊3，相當(dāng)于暗反應(yīng)中CO2濃度降低，短時(shí)間內(nèi)CO2濃度降低，C3的合成減少，而C3仍在正常還原，因此C3的量會(huì)減少。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長，模塊3中CO2的量嚴(yán)重不足，導(dǎo)致暗反應(yīng)的產(chǎn)物ADP、Pi和NADP＋不足，無法正常供給光反應(yīng)的需要，因此模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變。(3)糖類的積累量＝產(chǎn)生量－消耗量，在植物中光合作用產(chǎn)生糖類，呼吸作用消耗糖類，而在人工光合作用系統(tǒng)中沒有呼吸作用進(jìn)行消耗，因此在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量要高于植物。(4)在干旱條件下，植物為了保住水分會(huì)將葉片氣孔開放程度降低，導(dǎo)致CO2的吸收量減少，因此光合作用速率降低。答案：(1)模塊1和模塊2　五碳化合物(或C5)　(2)減少　模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足　(3)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)　(4)葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少1．(生活、學(xué)習(xí)和實(shí)踐情境)我國北方地區(qū)冬季種植溫室大棚蔬菜時(shí)，每到晴朗的中午，農(nóng)民都要將塑料大棚開一道縫，以利于溫室通風(fēng)，農(nóng)民將其叫作開風(fēng)口。下列關(guān)于開風(fēng)口的說法中不正確的是(　　)A．開風(fēng)口可以使大棚內(nèi)的空氣流通，能提高大棚內(nèi)CO2的濃度B．開風(fēng)口是為了增加大棚內(nèi)的O2含量，以促進(jìn)蔬菜的有氧呼吸C．開風(fēng)口增加了溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度，有利于光合作用的進(jìn)行D．開風(fēng)口能夠降低棚內(nèi)的空氣濕度，有利于蔬菜對水分的吸收B　解析：開風(fēng)口增加大棚內(nèi)的空氣流通，能提高大棚內(nèi)CO2的濃度，利于提高光合作用效率，A正確；促進(jìn)蔬菜的有氧呼吸會(huì)減少蔬菜的有機(jī)物積累量，所以開風(fēng)口不是為了促進(jìn)蔬菜的有氧呼吸，B錯(cuò)誤；開風(fēng)口減少了塑料對光照的遮擋，增加了溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度，有利于光合作用的進(jìn)行，C正確；開風(fēng)口可以降低大棚內(nèi)的濕度，使得植物生活于適宜的環(huán)境中，利于植物吸收水分和運(yùn)輸?shù)V質(zhì)元素，D正確。2．(科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境)把一株?duì)颗；ㄔ诤诎抵蟹胖靡粫円?/span>，然后利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)不能用于驗(yàn)證(　　)A．光合作用需要CO2B．光合作用能產(chǎn)生O2C．光合作用需要光  D．光合作用需要葉綠體B　解析：題圖中NaOH的作用是吸收CO2，所以該裝置可以用于驗(yàn)證光合作用需要CO2，A不符合題意；圖中沒有檢驗(yàn)O2的裝置，B符合題意；圖中鋁箔的作用是遮光，從而證明光合作用需要光，C不符合題意；圖中白斑葉片分為綠色部分和白色部分，可以用于驗(yàn)證光合作用需要葉綠體，D不符合題意。3．(生命科學(xué)史情境)下列關(guān)于光合作用探究歷程中相關(guān)實(shí)驗(yàn)的描述，錯(cuò)誤的是(　　)A．饑餓處理后，天竺葵葉片曝光部位可向遮光部位運(yùn)輸小分子有機(jī)物B．受到均勻光照時(shí)，好氧細(xì)菌分布在水綿帶狀葉綠體所有受光照部位C．改變水中HO所占的比例，小球藻釋放的氧氣中18O2所占的比例也隨之變化D．供給小球藻14CO2，葉綠體內(nèi)含14C的三碳化合物會(huì)不斷積累D　解析：饑餓處理后，天竺葵葉片曝光部位合成的小分子有機(jī)物如葡萄糖可向遮光部位運(yùn)輸，A正確；葉綠體是光合作用產(chǎn)生氧氣的場所，受到均勻光照時(shí)，在水綿帶狀葉綠體周圍有氧氣釋放，所有受光照部位都有好氧細(xì)菌分布，B正確；光合作用釋放的氧氣來自水的光解，改變水中HO所占的比例，小球藻釋放的氧氣中18O2所占的比例也隨之改變，C正確；在暗反應(yīng)過程中CO2與C5反應(yīng)生成C3，C3進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為糖類和C5，葉綠體內(nèi)C3和C5保持動(dòng)態(tài)平衡，所以供給小球藻14CO2，葉綠體內(nèi)含14C的三碳化合物不會(huì)不斷積累，D錯(cuò)誤。 

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