（浙江選考）2019版高考生物一輪總復(fù)習(xí) 第二單元 細(xì)胞的代謝 第8講 光合作用(Ⅰ)學(xué)案

第8講光合作用()考試標(biāo)準(zhǔn)必考加試考試標(biāo)準(zhǔn)必考加試1.光合作用的概念、階段、場所和產(chǎn)物bb3.光反應(yīng)和碳反應(yīng)的過程bb2.色素的種類、顏色和吸收光譜aa4.活動：光合色素的提取與分離bb考點(diǎn)一光合色素、葉綠體的結(jié)構(gòu)1.葉綠體中的色素及色素的吸收光譜由圖可以看出：(1)葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。(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。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能(1)結(jié)構(gòu)模式圖(2)結(jié)構(gòu)決定(3)功能：進(jìn)行光合作用的場所。思考討論1.熱圖解讀：完善葉綠體的結(jié)構(gòu)與光合作用過程觀察上面的葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，完成下列問題：(1)為外膜，為內(nèi)膜。(2)為基粒，是由許多類囊體堆疊而成的，其膜可稱為光合膜。為液態(tài)的葉綠體基質(zhì)，含有許多酶。2.影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中不能合成葉綠素，因此呈現(xiàn)黃色。(2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。葉綠素形成的最低溫度為24 ，最適宜的溫度為30 ，最高溫度為40 。秋天葉片變黃，是由于低溫抑制了葉綠素的合成，同時原有的葉綠素遭破壞分解。(3)無機(jī)鹽：氮、鎂是構(gòu)成葉綠素的成分，缺氮、鎂時葉綠素合成受阻。3.為什么葉片一般呈現(xiàn)綠色？提示因為葉綠素對綠光吸收很少，綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色。題型一色素的種類、顏色和吸收光譜1.如圖表示葉綠體中色素的吸收光譜。據(jù)圖判斷，以下說法錯誤的是()A.由圖可知，類胡蘿卜素主要吸收400 nm500 nm波長的光B.進(jìn)入到秋季，植物對420 nm470 nm波長的光的利用量減少C.用450 nm波長的光比600 nm波長的光更有利于提高光合作用強(qiáng)度D.由550 nm波長的光轉(zhuǎn)為670 nm波長的光后，短時間內(nèi)葉綠體中RuBP的量減少答案D解析由圖可知，類胡蘿卜素主要吸收400 nm500 nm波長的光，A項正確；進(jìn)入秋季，葉子變黃，葉綠素含量減少，植物對420 nm470 nm波長的光的利用量減少，B項正確；由圖可知，葉綠體中色素吸收450 nm波長的光比吸收600 nm波長的光要多，因此用450 nm波長的光比600 nm波長的光更有利于提高光合作用強(qiáng)度，C項正確；由圖可知，由550 nm波長的光轉(zhuǎn)為670 nm波長的光后，葉綠體中色素吸收的光變多，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH變多，碳反應(yīng)中形成的RuBP的量增多，而二氧化碳的濃度不變，RuBP和二氧化碳形成三碳酸分子的速度不變，則葉綠體中RuBP的量增多，D項錯誤。2.下列關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C.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D.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造成的答案C解析提取葉綠體中的色素用的是95%的乙醇，因為葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中，A項正確；根是植物吸收水分和礦質(zhì)元素的主要器官，構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收，B項正確；植物進(jìn)行光合作用只能吸收可見光，不能吸收紅外光和紫外光，C項錯誤；葉綠素的形成需要光，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造成的，D項正確。題型二葉綠體的結(jié)構(gòu)3.如圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結(jié)構(gòu)放大圖。下列相關(guān)敘述正確的是()A.圖甲中生物膜的面積主要靠內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴而增大B.圖乙所示的結(jié)構(gòu)來自圖甲中的C.含有4種色素，其中葉綠素b的含量最多D.ATP的合成場所是，分解場所是答案B解析葉綠體通過形成大量的片層結(jié)構(gòu)類囊體增大膜面積，A項錯誤；甲圖是類囊體膜，乙圖含有光合色素，光合色素分布在類囊體膜上，所以乙圖也是類囊體膜，B項正確；中的色素是葉綠素和類胡蘿卜素，其中葉綠素a的含量最多，C項錯誤；光反應(yīng)的場所是類囊體膜，產(chǎn)物是ATP和NADPH，用于碳反應(yīng)，碳反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，D項錯誤。4.如圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能示意圖，請據(jù)圖判斷下列有關(guān)說法中不正確的是()A.葉片呈綠色是由于上含有大量葉綠素B.能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學(xué)能的過程是在上完成的C.中CO2被固定并還原成圖中的甲物質(zhì)D.、上酶的種類、功能不相同答案B解析葉片呈綠色是由于類囊體膜上含有大量葉綠素，A項正確；在類囊體膜上光能轉(zhuǎn)換為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，在葉綠體基質(zhì)中ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學(xué)能，B項錯誤；中CO2被固定并還原成圖中的甲(糖類)物質(zhì)，C項正確；上的酶是光反應(yīng)的酶，參與光反應(yīng)；上的酶是碳反應(yīng)的酶，參與碳反應(yīng)，、上酶的種類、功能不相同，D項正確。考點(diǎn)二光合作用的概念及其過程1.光合作用概述(1)概念指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成貯存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。(2)總反應(yīng)式6CO212H2OC6H12O66H2O6O2。2.光合作用的過程.光反應(yīng)(1)條件：葉綠體色素、酶、光和水。(2)場所：葉綠體類囊體膜。(3)產(chǎn)物：NADPH、ATP、O2。(4)物質(zhì)轉(zhuǎn)變水在光下裂解為H、O2和電子。水中的氫(He)在光下將NADP還原為NADPH。(5)能量轉(zhuǎn)變：光能被吸收并轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能。.碳反應(yīng)(1)條件：CO2、多種酶、ATP、NADPH。(2)場所：葉綠體基質(zhì)。(3)產(chǎn)物：三碳糖。(4)主要變化CO2的固定：3CO23RuBP6三碳酸分子。三碳酸分子的還原：三碳酸分子接受NADPH中的氫和ATP中的磷酸基團(tuán)及能量，被還原成三碳糖，這是碳反應(yīng)形成的產(chǎn)物。RuBP的再生每3個CO2分子進(jìn)入卡爾文循環(huán)就形成6分子的三碳酸分子，后者都被還原為三碳糖，其中5個三碳糖分子在卡爾文循環(huán)中再生為RuBP，另一個三碳糖分子則離開卡爾文循環(huán)，或在葉綠體內(nèi)合成淀粉、蛋白質(zhì)或脂質(zhì)，或運(yùn)出葉綠體，轉(zhuǎn)變成蔗糖。思考討論1.寫出光合作用過程中的八種產(chǎn)物(1)六種主要的中間產(chǎn)物：NADPH、ATP、ADP、Pi、三碳酸分子、RuBP。(2)二種最終產(chǎn)物：O2和三碳糖。2.光反應(yīng)與碳反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系比較項目光反應(yīng)碳反應(yīng)場所葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)條件必須在光下有光、無光都可以能量轉(zhuǎn)換光能活躍的化學(xué)能，并貯存在ATP和NADPH中NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，并放出O2同化CO2形成有機(jī)物3.光照和CO2濃度變化對光合作用物質(zhì)變化的影響變化條件三碳酸分子RuBPNADPH和ATP三碳糖CO2供應(yīng)不變光照強(qiáng)弱增加減少減少減少光照弱強(qiáng)減少增加增加增加光照不變CO2充足不足減少增加增加減少CO2不足充足增加減少減少增加題型一光反應(yīng)和碳反應(yīng)的過程1.如圖是碳反應(yīng)及光合產(chǎn)物在植物細(xì)胞中的利用示意圖，其中阿拉伯?dāng)?shù)字表示生理過程，羅馬數(shù)字表示反應(yīng)場所，字母表示物質(zhì)。據(jù)圖分析下列敘述，正確的是()A.是光合作用的場所，是細(xì)胞溶膠B.生成一分子c，需要各循環(huán)1次C.若過程受阻，則的過程都會受阻D.過程都直接與光反應(yīng)相關(guān)，d最可能是蔗糖答案C解析光反應(yīng)發(fā)生在類囊體膜上，而代表葉綠體基質(zhì)，是進(jìn)行碳反應(yīng)的場所；c代表三碳糖，需要各循環(huán)3次；過程代表糖類物質(zhì)運(yùn)往細(xì)胞外，若該過程受阻，由于產(chǎn)物的積累會抑制光合作用的進(jìn)行；過程與光反應(yīng)無直接關(guān)系，糖類在植物體內(nèi)以蔗糖的形式進(jìn)行運(yùn)輸。2.(2017·溫州選考模擬)植物光合作用的部分反應(yīng)及光合產(chǎn)物在葉綠體外利用的示意圖如下，圖中A、B均為糖類。請回答：(1)虛線方框內(nèi)的一系列反應(yīng)稱為 循環(huán)，A物質(zhì)是 ，CO2進(jìn)入循環(huán)后形成的第一個糖是 。(2)圖中NADPH和ATP在 反應(yīng)中生成，它們參與碳反應(yīng)中三碳酸的 反應(yīng)。(3)B物質(zhì)是 ，可以供植物體所有細(xì)胞利用。植物在穩(wěn)定環(huán)境中，合成一分子B物質(zhì)至少需要發(fā)生 輪上述循環(huán)。答案(1)卡爾文RuBP(或五碳糖或核酮糖二磷酸)三碳糖(或三碳糖磷酸)(2)光還原(3)蔗糖12解析(1)虛線方框內(nèi)的反應(yīng)為卡爾文循環(huán)，CO2進(jìn)入循環(huán)后生成三碳糖。(2)ATP和NADPH在光反應(yīng)中生成，在碳反應(yīng)中將三碳酸分子還原。(3)B為蔗糖。題型二條件驟變對光合作用物質(zhì)含量變化的影響3.(2017·寧波模擬)離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時，如果突然中斷CO2氣體的供應(yīng)，短時間內(nèi)葉綠體中3磷酸甘油酸、RuBP及ATP相對含量的變化是()A.上升、下降、上升 B.上升、下降、下降C.下降、上升、下降 D.下降、上升、上升答案D解析二氧化碳含量的改變直接影響的是碳反應(yīng)中二氧化碳的固定過程，當(dāng)二氧化碳含量由高到低時，二氧化碳的固定過程變?nèi)酰摲磻?yīng)的反應(yīng)物RuBP消耗減少，剩余的RuBP相對增多；生成物3磷酸甘油酸減少，使得3磷酸甘油酸的還原反應(yīng)減弱，則消耗的NADPH和ATP量減少，所以NADPH和ATP剩余的量增多。故突然中斷CO2氣體的供應(yīng)，短時間內(nèi)葉綠體中3磷酸甘油酸的含量減少、RuBP的含量增多、ATP的含量增多。4.離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用，如果突然停止光照，短時間內(nèi)葉綠體中三碳酸與RuBP相對含量的變化是()A.三碳酸增多，RuBP減少B.三碳酸增多，RuBP增多C.三碳酸減少，RuBP增多D.三碳酸減少，RuBP減少答案A解析離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定光合作用時，如果突然中斷光照，光反應(yīng)停止，導(dǎo)致NADPH和ATP減少，三碳酸的消耗減少，三碳酸的剩余量增多；RuBP在短時間內(nèi)消耗量不變，但是生成量減少，所以總量減少。分析三碳酸分子和RuBP含量變化的方法在限定條件下，根據(jù)三碳酸分子和RuBP的來源與去路，分析三碳酸分子和RuBP的含量變化，一般分為以下兩種情況：(1)當(dāng)CO2供應(yīng)不變、光照發(fā)生變化時，主要通過圖中和過程分析，如表：光照分析結(jié)果強(qiáng)弱光反應(yīng)減弱，NADPH和ATP減少，三碳酸分子還原減弱三碳酸分子含量增多，RuBP含量減少弱強(qiáng)光反應(yīng)增強(qiáng)，NADPH和ATP增多，三碳酸分子還原增強(qiáng)三碳酸分子含量減少，RuBP含量增多(2)當(dāng)光照不變、CO2供應(yīng)發(fā)生變化時，主要通過圖中過程分析，如表：CO2供應(yīng)分析結(jié)果充足不足CO2固定減弱，三碳酸分子產(chǎn)生減少，RuBP消耗減少三碳酸分子含量減少，RuBP含量增多不足充足CO2固定增強(qiáng)，三碳酸分子產(chǎn)生增多，RuBP消耗增多三碳酸分子含量增多，RuBP含量減少(3)當(dāng)環(huán)境中某一因素，如光照或CO2供應(yīng)發(fā)生變化時，三碳酸分子和RuBP含量變化趨勢總是相反的，如圖所示：考點(diǎn)三活動：光合色素的提取與分離1.實(shí)驗原理2.實(shí)驗步驟思考討論1.分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因。提示不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬，反之色素帶窄。2.收集到的濾液綠色過淺的原因有哪些？提示(1)未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。(2)使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液中色素(葉綠素)太少。(3)一次加入大量的95%的乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量95%的乙醇提取色素)。(4)未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。3.濾紙條色素帶重疊的原因是什么？提示濾紙條上的濾液細(xì)線未畫成一條細(xì)線(或重復(fù)次數(shù)少)。4.濾紙條上得不到色素帶的原因是什么？提示濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。1.實(shí)驗中的注意事項及操作目的實(shí)驗過程操作過程操作目的提取色素選取新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高將新鮮的菠菜葉烘干、粉碎成干粉，研磨時加入23 mL 95%的乙醇溶解葉片中的色素研磨時加入少許的二氧化硅和碳酸鈣研磨充分和保護(hù)葉綠素迅速充分研磨防止溶劑揮發(fā)并充分溶解色素盛放濾液的小試管口加棉塞防止色素分子被氧化分離色素濾紙條預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度快濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過快濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直使分離的色素帶平齊，不重疊濾液細(xì)線干燥后重復(fù)畫34次使分離的色素帶清晰便于觀察濾液細(xì)線不能觸及層析液防止色素直接溶解到燒杯內(nèi)的層析液中2.實(shí)驗結(jié)果：紙層析后在濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，通過色素帶的分布、寬窄程度、色素顏色可以分析出色素的種類、含量和溶解度大小。具體結(jié)果如下：題型一實(shí)驗基礎(chǔ)1.(2017·杭州七校聯(lián)考)關(guān)于如圖所示光合色素的提取與分離的實(shí)驗結(jié)果，敘述正確的是()A.距濾液細(xì)線最近的色素帶中不含鎂元素B.距濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的色素帶，主要吸收紅光和藍(lán)紫光C.若實(shí)驗過程中未添加碳酸鈣，則離濾液細(xì)線較遠(yuǎn)的兩條色素帶會變窄D.顏色為橙黃色的色素帶中的色素在層析液中的溶解度最大答案D解析距濾液細(xì)線最近的色素帶為葉綠素b，它與葉綠素a均含Mg2；距濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的色素帶為胡蘿卜素，它主要吸收藍(lán)紫光；碳酸鈣主要保護(hù)的是葉綠素，故研磨時未加碳酸鈣時可導(dǎo)致葉綠素含量變小，其相應(yīng)色素帶距濾液細(xì)線較近。2.如圖表示新葉中光合色素含量及其在濾紙上擴(kuò)散的情況，以下說法正確的是()A.溶解度最大的是色素甲B.色素乙顏色為藍(lán)綠色C.色素丙主要吸收紅光D.色素丁是葉黃素答案B解析溶解度最大的是色素丁，因為擴(kuò)散距離最遠(yuǎn)，A項錯誤；色素乙為葉綠素a，顏色為藍(lán)綠色，B項正確；色素丙為葉黃素，主要吸收藍(lán)紫光，C項錯誤；色素丁為胡蘿卜素，D項錯誤。題型二實(shí)驗應(yīng)用3.(2017·浙江模擬)為研究強(qiáng)光照對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進(jìn)行紙層析，如圖為濾紙層析的結(jié)果(、為色素條帶)。下列敘述正確的是()A.強(qiáng)光下的幼苗相比正常光照下的綠色更深B.強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成，促進(jìn)類胡蘿卜素的合成C.四種色素在層析液中溶解度大小是D.色素分離過程中如果濾液線觸及石油醚，會縮短得到四條色素帶的時間答案B解析根據(jù)題圖來看，強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低，綠色變淺，A項錯誤；強(qiáng)光照和正常光照相比，葉綠素含量明顯降低，類胡蘿卜素含量增加，可見強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成，促進(jìn)類胡蘿卜素的合成，B項正確；四種色素在層析液中溶解度大小是，C項錯誤；色素分離過程中如果濾液線觸及石油醚，色素會溶解在層析液中，無法得到色素帶，D項錯誤。4.某班學(xué)生完成對新鮮菠菜葉進(jìn)行光合色素的提取與分離實(shí)驗時，由于各組操作不同出現(xiàn)了以下四種不同的層析結(jié)果。下列分析錯誤的是()A.甲可能是因為研磨時未加入SiO2B.乙可能是因為研磨時未加入CaCO3C.丙可能誤用蒸餾水做提取液和層析液D.丁是正確操作得到的理想結(jié)果答案D解析在光合色素的提取和分離實(shí)驗中，SiO2可使菠菜葉研磨充分，CaCO3可防止葉綠素受到破壞，未加入SiO2和CaCO3時，會發(fā)生甲、乙圖示的現(xiàn)象，A、B項正確；丙圖中色素含量基本為零，可能是誤用蒸餾水做提取液和層析液的結(jié)果，C項正確；丁圖顯示含量最高的是葉黃素，實(shí)際上正常綠色葉片中葉綠素a和葉綠素b含量多，D項錯誤。模擬演練1.(2017·慈溪期中)光合作用包括光反應(yīng)和碳反應(yīng)兩個階段，下列參與碳反應(yīng)必需的物質(zhì)是()A.H2O、CO2、ADP B.CO2、NADPH、ATPC.H2O、CO2、ATP D.NADPH、H2O、ADP答案B解析H2O和ADP是光反應(yīng)所需要的物質(zhì)，A、D項錯誤；二氧化碳用于碳反應(yīng)二氧化碳的固定，NADPH和ATP用于三碳酸的還原，B項正確；水是光反應(yīng)所需要的物質(zhì)，C項錯誤。2.植物葉肉細(xì)胞的部分代謝過程如圖所示。下列敘述正確的是()A.圖中H通過主動轉(zhuǎn)運(yùn)從類囊體膜內(nèi)運(yùn)到膜外B.通常，在光強(qiáng)度達(dá)到全日照之前，物質(zhì)A的釋放速率已達(dá)到最大值C.每個三碳酸分子接受來自物質(zhì)N的氫和來自ATP的磷酸基團(tuán)D.葉綠素呈綠色，是因為它大量吸收綠光，而幾乎不吸收其他顏色的光答案B解析圖中H從類囊體膜內(nèi)運(yùn)到膜外為易化擴(kuò)散，A項錯誤；通常在光強(qiáng)度達(dá)到全日照之前，物質(zhì)A(O2)的釋放速率已達(dá)到最大值，B項正確；每個三碳酸分子接受來自物質(zhì)NADPH的氫和來自ATP的磷酸基團(tuán)，C項錯誤；葉綠素呈綠色，是因為它大量吸收紅光和藍(lán)紫光，幾乎不吸收綠光，D項錯誤。3.(2017·南通模擬)在做“光合色素的提取與分離”實(shí)驗時，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，他們所得到的實(shí)驗結(jié)果依次應(yīng)為()試劑甲乙丙丁95%的乙醇水CaCO3SiO2A. B.C. D.答案B解析解答本題首先要知道表格中各種試劑的作用，然后再分析每位同學(xué)所加的試劑。其中乙同學(xué)操作完全正確，其他同學(xué)與該同學(xué)進(jìn)行對比，分析缺少的試劑并根據(jù)該試劑的作用分析可能出現(xiàn)的實(shí)驗結(jié)果。95%的乙醇為提取劑，色素提取過程不需要水，若加入水會使色素提取液顏色變淺；SiO2的作用是使研磨更充分；CaCO3能保護(hù)葉綠素分子。甲同學(xué)由于沒有加入提取劑95%的乙醇，所以提取液中不會出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到四條正常的色素帶，與情況相符；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)；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)。4.(2017·紹興一中月考)卡爾文等人在小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2，再給予不同的光照時間后，從小球藻中提取并分析放射性物質(zhì)。預(yù)測實(shí)驗結(jié)果是()A.光照時間越長，三碳酸的積累越多B.光照時間越長，RuBP的積累越多C.光照時間越長，產(chǎn)生的放射性物質(zhì)的種類越多D.無論光照時間長短，放射性物質(zhì)都會集中分布在類囊體膜上答案C解析光合作用過程中，由碳元素的轉(zhuǎn)移途徑可知，由RuBP與三碳酸分子參與的卡爾文循環(huán)是一個動態(tài)平衡系統(tǒng)，正常情況下會保持相對平衡的狀態(tài)，光照時間延長不會使三碳酸和RuBP積累更多，A、B項錯誤；類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)，二氧化碳的固定和還原是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的，如果光照時間短，類囊體膜上無放射性，D項錯誤。5.(2017·臺州選考教學(xué)質(zhì)量評估)美國科學(xué)家卡爾文利用同位素標(biāo)記法對小球藻的光合作用進(jìn)行研究，最終探明了光合作用中碳的轉(zhuǎn)化途徑，因此獲得了1961年的諾貝爾化學(xué)獎。下圖為簡化的卡爾文循環(huán)示意圖，表示相關(guān)物質(zhì)，請回答問題：(1)卡爾文循環(huán)中，3磷酸甘油酸在和ATP的作用下被還原為 ，其中的為3磷酸甘油酸的還原提供了 和能量，在 (場所)重新形成，所以卡爾文循環(huán)只有在 條件下才能一輪一輪循環(huán)不已。(2)對培養(yǎng)小球藻的試管，先進(jìn)行一定強(qiáng)度的光照后，再黑暗處理，暗處理后短時間內(nèi)3磷酸甘油酸的含量會 。如果加入18O標(biāo)記的CO2，則會形成 ，進(jìn)而產(chǎn)生18O2。(3)提取并分離小球藻中的光合色素，濾紙條上從上至下第二個色素帶的顏色是 。答案(1)三碳糖氫類囊體(基粒)有光(2)增加HO(3)黃色解析(1)3磷酸甘油酸在NADPH和ATP作用下被還原為三碳糖()，在此過程中NADPH既提供氫，又提供能量。光反應(yīng)只有在有光的條件下才能進(jìn)行。(2)暗處理后，NADPH和ATP減少，3磷酸甘油酸消耗減少，其含量會增加。加入C18O2，先生成HO，進(jìn)而生成18O2。課時訓(xùn)練一、學(xué)考選擇題1.植物缺少哪一種無機(jī)鹽，會明顯影響光合作用對紅光的吸收()A.碘 B.鎂 C.鈣 D.氯答案B解析鎂是合成葉綠素的原料，葉綠素的主要吸收光譜為藍(lán)紫光和紅光。2.下列關(guān)于光合膜與光合色素的說法，正確的是()A.原核生物細(xì)胞中沒有光合膜B.含有光合色素的生物膜有類囊體膜、質(zhì)膜和液泡膜C.Mg是組成光合色素的必需元素D.葉綠體中含有多種黃色、橙色和紅色的色素，合稱類胡蘿卜素答案D解析原核生物細(xì)胞中也有光合膜，如藍(lán)藻有光合膜能進(jìn)行光合作用；液泡膜中不含光合色素；Mg是葉綠素的必需元素，胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg。3.在“光合色素的提取與分離”實(shí)驗中，正確的操作順序應(yīng)該是()A.進(jìn)行紙層析制取濾液在濾紙條上畫線將實(shí)驗材料研磨B.制取濾液進(jìn)行紙層析在濾紙條上畫線取濾液再畫線C.將實(shí)驗材料剪碎、研磨在濾紙條上畫線制取濾液進(jìn)行紙層析D.將實(shí)驗材料剪碎、研磨制取濾液在濾紙條上畫線進(jìn)行紙層析答案D解析首先應(yīng)是提取色素，排除A項；制備濾液時，需要先將實(shí)驗材料剪碎、研磨，故答案為D。4.(2017·全國，3)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是()A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的答案A解析類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，在紅光區(qū)不吸收光能，A項錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，其吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，B項正確；由于光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP能用于碳反應(yīng)，所以光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示，C項正確；根據(jù)吸收光譜可知，葉片在640660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的，D項正確。5.(改編)如圖為大豆葉片光合作用碳反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是()A.CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槿妓岱肿又械幕瘜W(xué)能B.CO2可直接被NADPH還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類C.被還原的三碳酸分子在相關(guān)酶的催化作用下，可再形成RuBPD.光強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)RuBP含量會升高答案C解析ATP中的能量轉(zhuǎn)化到有機(jī)物中成為穩(wěn)定的化學(xué)能，不參與CO2的固定，A項錯誤；在碳反應(yīng)中，綠葉通過氣孔從外界吸收進(jìn)來的二氧化碳不能直接被還原，它首先與RuBP結(jié)合形成三碳酸分子，三碳酸分子接受ATP釋放的能量并被NADPH還原，再經(jīng)一系列變化形成糖類，在該過程中一部分三碳糖形成RuBP，B項錯誤；三碳酸分子被NADPH還原后可再形成RuBP，此過程中需要酶參與，C項正確；光強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r，會造成NADPH和ATP在短時間內(nèi)減少，RuBP的合成速率下降，而其分解速率不變，所以RuBP的含量會下降，D項錯誤。二、加試選擇題6.科學(xué)家將離體葉綠體浸泡在pH4的酸性溶液中不能產(chǎn)生ATP(見圖1)，當(dāng)葉綠體基質(zhì)和類囊體均達(dá)到pH4時(見圖2)，將其轉(zhuǎn)移到pH8的堿性溶液中(見圖3)發(fā)現(xiàn)有ATP合成。下列敘述不合理的是()A.光可為該實(shí)驗提供能量，是該實(shí)驗進(jìn)行的必要條件B.該實(shí)驗中葉綠體完整，保證反應(yīng)過程高效、有序地進(jìn)行C.產(chǎn)生ATP的條件是類囊體腔中的H濃度高于葉綠體基質(zhì)D.葉肉細(xì)胞中的葉綠體依靠水的光解產(chǎn)生類似于圖3的條件答案A解析該實(shí)驗將葉綠體放入不同pH的溶液中進(jìn)行，不需要光照，A項錯誤；該實(shí)驗中葉綠體完整，保證反應(yīng)過程高效、有序地進(jìn)行，B項正確；由題圖可知，將葉綠體轉(zhuǎn)移到pH8的堿性溶液中有ATP合成，此時類囊體腔中的H濃度高于葉綠體基質(zhì)，C項正確；葉肉細(xì)胞中的葉綠體依靠水的光解產(chǎn)生H，產(chǎn)生類似于圖3的條件，D項正確。7.某研究小組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。如將其葉片進(jìn)行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從上至下)，與正常葉片相比，推測其實(shí)驗結(jié)果是()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.光吸收差異顯著，色素帶缺第3條D.光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條答案B解析葉綠體色素有四種，經(jīng)紙層析法得到的色素帶從上至下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，而葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。所以將葉黃素缺失突變體葉片，進(jìn)行紅光照射測定光吸收差異不顯著，而色素帶缺葉黃素這個條帶，位于第2條。8.下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述，正確的是()A.破壞葉綠體外膜后，O2不能產(chǎn)生B.植物生長過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變C.與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短D.離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反應(yīng)答案D解析植物光合作用的光反應(yīng)在葉綠體類囊體膜上進(jìn)行，因此破壞葉綠體外膜不影響O2的產(chǎn)生，A項錯誤；植物生長過程中，葉綠體中色素的比例會隨植物生長期、光照、溫度等的變化而變化，B項錯誤；與夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是溫度降低和光照減弱，C項錯誤；離體的葉綠體基質(zhì)中含有與碳反應(yīng)有關(guān)的酶，添加ATP、NADPH和CO2后可完成碳反應(yīng)，故D項正確。9.(2017·閔行區(qū)一模)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間的光照，結(jié)果如下表。實(shí)驗組別光照時間(s)放射性物質(zhì)分布12大量3磷酸甘油酸22012種磷酸化糖類360除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機(jī)酸等根據(jù)上述實(shí)驗結(jié)果分析，下列敘述不正確的是()A.本實(shí)驗利用小球藻研究的是光合作用的碳反應(yīng)階段B.每組照光后需將小球藻進(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12種磷酸化糖類D.實(shí)驗結(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)酸等答案C解析題表結(jié)果表明二氧化碳主要參與光合作用的碳反應(yīng)過程，A項正確；每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活，防止細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行使碳元素轉(zhuǎn)移干擾實(shí)驗結(jié)果，所以要先使酶失活才能測定放射性物質(zhì)分布，B項正確；CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是3磷酸甘油酸，C項錯誤；表中實(shí)驗結(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，D項正確。三、非選擇題10.(2016·浙江4月選考)葉綠體中的色素、蛋白質(zhì)等在某種膜上的分布及部分反應(yīng)的示意圖如下。請回答下列問題：(1)該膜是 膜，其上含有色素和催化光反應(yīng)的 。光反應(yīng)中，色素吸收的光能轉(zhuǎn)換為ATP等物質(zhì)中的 。(2)光反應(yīng)的產(chǎn)物除圖中所示的物質(zhì)外，還有電子和 。ATP為碳反應(yīng)提供了能量和 。(3)分離新鮮菠菜葉片中的光合色素時，應(yīng)注意濾紙條上的濾液細(xì)線要高于 的液面。濾紙條上最寬色素帶中所含的色素是 。答案(1)類囊體酶化學(xué)能(2)NADPH磷酸基團(tuán)(3)層析液葉綠素a解析(1)光反應(yīng)的場所為葉綠體的類囊體膜，類囊體膜上含有各種光合色素和光反應(yīng)所需的酶；色素吸收的光能通過光反應(yīng)過程轉(zhuǎn)移至ATP、NADPH等物質(zhì)中以化學(xué)能形式貯存。(2)光反應(yīng)的產(chǎn)物包括O2、H、電子、ATP和NADPH等；ATP除為碳反應(yīng)供能外，還可以在三碳酸分子被還原生成三碳糖的過程中提供磷酸基團(tuán)。(3)濾液細(xì)線不能浸沒在層析液中，以免細(xì)線上所含的色素溶解在層析液中而無法沿著濾紙條向上擴(kuò)散，從而無法分離形成不同的色素帶；色素含量越多則色素帶越寬，葉綠體中含量最多的色素為葉綠素a。11.(2017·浙江4月選考)為探究不同環(huán)境因素對某植物葉片中葉綠素含量的影響，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)本實(shí)驗的因變量是 ，由圖中曲線對比可知，經(jīng) 處理的該植物葉片中葉綠素含量下降最為明顯，這將直接導(dǎo)致光反應(yīng)中葉綠素吸收的 光減少從而降低了光合速率。由此推知，若遇到較低溫天氣，除升溫方法外，可對植物進(jìn)行 處理以減少葉綠素的損失。(2)提取上述四組該植物葉片中的色素時，為防止色素被破壞，研磨時可加入適量的 ，對上述四組色素提取液分別進(jìn)行紙層析分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第4組得到的色素帶中，從上到下的第 條色素帶均明顯變窄。(3)若用不同波長的光照射葉綠素a提取液并測定 ，可得到葉綠素a的吸收光譜。答案(1)葉綠素相對含量低溫和光照藍(lán)紫光和紅遮光(2)碳酸鈣3、4(3)吸光率解析(1)根據(jù)曲線圖分析可知：自變量為光強(qiáng)度、溫度，因變量為葉綠素相對含量，由圖中曲線對比可知，4曲線(經(jīng)低溫和光照處理)的植物葉片中葉綠素含量下降最為明顯，葉綠素吸收藍(lán)紫光和紅光。由此推知，若遇到較低溫天氣，除升溫方法外，可對植物進(jìn)行遮光處理以減少葉綠素的損失。(2)為防止色素被破壞，研磨時可加入適量的碳酸鈣，第4組得到的色素帶中，葉綠素含量較少，因此從上到下的第3、4條色素帶均明顯變窄。(3)若用不同波長的光照射葉綠素a提取液并測定吸光率，可得到葉綠素a的吸收光譜。12.(2017·浙江名校協(xié)作體高三試題)下圖為葉肉細(xì)胞中部分代謝途徑示意圖。請回答以下問題：(1)上圖所示的生理過程為 循環(huán)，該循環(huán)的關(guān)鍵步驟是 ，NADPH在該循環(huán)中的作用為 。(2)淀粉運(yùn)出葉綠體時先水解成TP或葡萄糖，后者通過葉綠體膜上的載體運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)中，然后與 一起合成蔗糖，再運(yùn)出葉肉細(xì)胞。(3)若將光照撤離，短時間內(nèi)葉綠體中RuBP的含量 (填“下降”“上升”或“不變”)，此時葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所是 。(4)在供給C18O2較長時間后，光合產(chǎn)物中含18O的除糖類外，還有 。答案(1)卡爾文三碳酸分子的還原(CO2的還原、每個三碳酸分子接受來自NADPH的氫和來自ATP的磷酸基團(tuán)，形成三碳糖亦可)供氫(作還原劑)和供能(缺一不可)(2)果糖(3)下降線粒體和細(xì)胞溶膠(缺一不可)(4)H2O、O2(或HO、18O2，缺一不可)解析(1)題圖生理過程為卡爾文循環(huán)，該循環(huán)的關(guān)鍵步驟是三碳酸分子的還原，NADPH既供氫又供能。(3)若將光照撤離，NADPH和ATP無法生成，短時間內(nèi)RuBP的含量會下降，此時葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所是線粒體和細(xì)胞溶膠。(4)供給CO較長時間后，會生成HO和含18O的蔗糖。HO在光反應(yīng)中生成18O2。13.(加試)(2017·紹興適應(yīng)性考試)下圖表示某高等綠色植物的部分生理過程，字母表示物質(zhì)，表示具體物質(zhì)變化過程，請回答：(1)是 上進(jìn)行的 過程，其產(chǎn)生的物質(zhì)A除了為三碳糖的生成提供氫外，還能提供 。(2)檸檬酸循環(huán)發(fā)生于 (用標(biāo)號回答)過程中，場所是 。(3)過程產(chǎn)生的三碳糖大部分是運(yùn)至 外，并且轉(zhuǎn)變?yōu)?，供植物體所有細(xì)胞利用。答案(1)光合膜(或類囊體膜)光反應(yīng)能量(2)線粒體基質(zhì)和嵴(3)葉綠體蔗糖解析(1)A為NADPH，在碳反應(yīng)中既提供氫又提供能量。(2)檸檬酸循環(huán)是需氧呼吸第二階段，發(fā)生于線粒體基質(zhì)和嵴中。(3)在高等植物細(xì)胞中，在葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的三碳糖被運(yùn)輸出來，大部分合成蔗糖。14.下圖表示某生物興趣小組利用韭菜宿根進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗流程，請分析回答：(1)提取色素時為了研磨充分應(yīng)加入 ，紙層析法分離色素的原理是 。(2)紙層析法分離色素的“結(jié)果”如圖所示，其中共有的色素帶的顏色是 ，據(jù)此能得出的結(jié)論是 。(3)將等量剛制備的韭菜和韭黃色素濾液分別放在陽光與三棱鏡之間，“結(jié)果”吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在 光區(qū)域。將制得的韭菜濾液在強(qiáng)光下曝光12 h，再重復(fù)上述實(shí)驗，其結(jié)果與韭黃濾液的實(shí)驗結(jié)果基本一致，其原因是 。(4)每分子葉綠素含有一個Mg2，可被H、Cu2等置換。韭菜濾液用5%的HCl處理一段時間后，其顏色與研磨時未加 的顏色相似，呈黃褐色。實(shí)驗室常用含Cu2的試劑處理葉片，可形成銅代葉綠素，能長時間保持葉片標(biāo)本的綠色，其原因是 。答案(1)二氧化硅(SiO2)色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散快，反之則慢(2)橙黃色、黃色葉綠素的形成需要光(3)紅葉綠素不穩(wěn)定，在強(qiáng)光下易分解(4)碳酸鈣(CaCO3) 銅代葉綠素比葉綠素穩(wěn)定解析(1)在提取綠色葉片中的色素時要在研缽中加95%的乙醇、碳酸鈣、二氧化硅，各色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度不同，從而分離色素：溶解度高，擴(kuò)散速度快；溶解度低，擴(kuò)散速度慢。(2)濾紙條從上到下依次是胡蘿卜素(最窄)、葉黃素、葉綠素a(最寬)、葉綠素b，據(jù)圖可知，共有的色素帶的顏色是橙黃色、黃色；根據(jù)實(shí)驗流程圖可知，韭黃和韭菜的區(qū)別是生長過程中是否有光照，根據(jù)實(shí)驗結(jié)果可以看出，韭黃的色素帶缺少葉綠素，故可推斷葉綠素的形成需要光照。(3)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，所以韭菜和韭黃色素濾液的吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在紅光區(qū)域；韭菜濾液在強(qiáng)光下曝光12 h后，再重復(fù)上述實(shí)驗，其結(jié)果與韭黃濾液的實(shí)驗結(jié)果基本一致，說明葉綠素不穩(wěn)定，在強(qiáng)光下易分解。(4)葉綠素能被酸性物質(zhì)破壞，所以加入5%HCl后，其顏色與研磨時未加碳酸鈣的顏色相似。通過銅代葉綠素能長時間保持葉片標(biāo)本的綠色可推測，銅代葉綠素比葉綠素穩(wěn)定。22