資源簡介

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第5課時
捕獲光能的色素和結構及光合作用的原理
課標要求
1.說明植物細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變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。
2.活動：提取和分離綠葉中的色素。
考點一　捕獲光能的色素
考點二　葉綠體的結構和功能
考點三　光合作用的原理
內容索引
重溫高考 真題演練
課時精練
考點一
捕獲光能的色素
試劑 原理
提取 ________ 綠葉中的色素溶于 ，而不溶于水
分離 _______ 各種色素在 中的 不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得 ，反之則慢
1.綠葉中色素的提取和分離
(1)實驗原理
歸納 夯實必備知識
無水乙醇
層析液
有機溶劑
層析液
溶解度
快
(2)實驗步驟
二氧化硅
碳酸鈣
擴散均勻
色素種類 顏色 吸收光譜
________ 類胡蘿卜素(含量約占1/4) 橙黃色 主要吸收___
_____
葉黃素 _____
________ 葉綠素(含量約占3/4) 藍綠色 主要吸收___
___________
葉綠素b ______
(3)實驗結果分析
胡蘿卜素
藍
紫光
葉綠素a
藍
紫光和紅光
黃色
黃綠色
結果分析：
①色素帶的條數與色素種類有關，四條色素帶說明有
_____色素。
②色素帶的寬窄與色素含量有關，色素帶越寬說明此
種色素含量 。色素帶最寬的是 ，最窄的
是 ，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬。
③色素帶擴散速度與 有關，擴散速度越快說明溶解度越 。
④相鄰兩條色素帶之間距離最遠的是 ，最近的是____
_____________。
四種
越多
葉綠素a
胡蘿卜素
溶解度
高
胡蘿卜素和葉黃素
葉綠
素a和葉綠素b
2.葉綠體中的色素及色素的吸收光譜
葉綠素b
葉綠素a
由圖可以看出：
(1)葉綠體中的色素只吸收_______，而對紅外光和紫外光等不吸收。
(2)葉綠素對_____________
的吸收量大，類胡蘿卜素對________的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。
可見光
紅光和藍紫光
藍紫光
源于必修1 P99“圖5－12”“旁欄思考”
(1)從葉綠素吸收光譜圖可知：葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a (填“寬”或“窄”)。
(2)研究表明：在遮光條件下，以藍紫光為主的散光占比增加。請預測：在適當遮光的條件下葉片(比如同一植物底層葉片)中葉綠素a/b ，弱光下的吸光能力 ，有利于提高植物的捕光能力，是對弱光環境的一種適應。
寬
降低
增強
(3)植物工廠里為什么不用發綠光的光源？
提示　這種波長的光被光合色素吸收的最少，因此不能用于光合作用中合成有機物。
1.海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關嗎？
提示　這與光能的捕獲有關，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。
2.溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充什么顏色的光源？
提示　最好選用無色透明的玻璃或塑料薄膜，因為它可以使各種顏色的光通過；補充光源可選擇紅光或藍紫光，因為這種顏色的光植物光合作用吸收利用較多，更有利于植物進行光合作用。
拓展 提升科學思維
1.下列關于植物細胞中光合色素的說法，正確的是
A.光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上
B.Mg是構成葉綠素所必需的微量元素
C.葉綠素對綠光吸收最多，所以葉片呈綠色
D.用紙層析法分離色素時，含量多的色素在濾紙上擴散快
√
突破 強化關鍵能力
Mg是構成葉綠素所必需的大量元素，B錯誤；
葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色，C錯誤；
用紙層析法分離色素時，溶解度高的色素在濾紙上擴散快，D錯誤。
2.(2020·江蘇，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是
A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞
C.研磨時添加石英砂有助于色素提取
D.畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散
√
無水乙醇常作為提取葉綠體色素的溶劑，A項正確；
研磨時要加入碳酸鈣(CaCO3)，可防止葉綠素被破壞，B項錯誤；
研磨時添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C項正確；
畫濾液細線時要做到細、直、齊，減少樣液擴散，以保證濾紙條上形成的色素帶清晰、整齊，D項正確。
實驗出現異常現象的原因分析
歸納總結
異常現象 原因分析
收集到的濾液綠色過淺 ①未加二氧化硅，研磨不充分；
②使用放置數天的菠菜葉，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未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞
實驗出現異常現象的原因分析
歸納總結
濾紙條色素帶重疊 ①濾液細線不直；
②濾液細線過粗
濾紙條無色素帶 ①忘記畫濾液細線；
②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
考點二
葉綠體的結構和功能
1.葉綠體的結構和功能
(1)葉綠體立體結構
光合色素分布于 上。光合作
用的酶分布于______________________
________。
(2)葉綠體的功能：進行光合作用的場所。
(3)葉綠體中色素的功能： 、 、 光能。
歸納 夯實必備知識
外膜
內膜
類囊體
基質
基粒
類囊體薄膜
葉綠體基質、基粒(或類
囊體膜)
吸收
傳遞
轉化
2.葉綠體功能的實驗驗證
(1)資料1：(必修1 P100)
①實驗者：德國科學家 。
②實驗結論
a.葉綠體能 用于光合作用放 。
b.葉綠體主要吸收 。
恩格爾曼
吸收光能
氧
紅光和藍紫光
(2)資料2(必修1 P101)：在葉綠體的類囊體膜上和基質中，含有多種進行光合作用所必需的酶。
該資料說明光合作用的有關生化反應在 中進行。
(3)總結：在葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的______
___，在 中，還有許多進行光合作用所必需的酶。 是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎。
葉綠體
色素分
子
類囊體膜上和葉綠體基質
色素和酶
1.恩格爾曼實驗設計的巧妙之處
(1)實驗材料用 ，水綿的葉綠體呈 分布，便于觀察，用需氧細菌可確定 的部位。
(2)沒有空氣的黑暗環境排除了 的干擾。
(3)用極細的光束照射，葉綠體上可分為 和 的部位，相當于一組對比實驗。
(4)臨時裝片局部曝光與完全暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。
拓展 提升科學思維
水綿和需氧細菌
螺旋帶狀
釋放氧氣
氧氣和光
有光照
無光照
2.一般植物的葉片在春夏季節為綠色，而在秋季呈現黃色。出現這一現象的原因是什么？
提示　春夏季節葉片中的葉綠素含量較多，葉綠素對綠光吸收較少，綠光大部分被反射出來，所以葉片會呈現綠色。而到了秋季，葉片中主要是類胡蘿卜素，故而呈現黃色。
3.下列關于葉綠體的敘述，正確的是
A.葉綠體的外膜、內膜極大地擴展了受光面積
B.類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原
C.類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光
D.葉綠體基質中NADP＋能形成NADPH
√
突破 強化關鍵能力
葉綠體中眾多的基粒和類囊體，極大地擴展了受光面積，A錯誤；
CO2分子的固定和還原屬于暗反應，發生在葉綠體基質中，相關酶分布在葉綠體基質中，B錯誤；
類囊體薄膜上的類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，因此類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光，C正確；
NADP＋與H＋結合形成NADPH發生在光反應過程中，場所是葉綠體的類囊體薄膜，D錯誤。
4.光合作用的原理是很多科學家通過實驗發現的，光合作用探索歷程中的部分經典實驗的分析及拓展如圖1、2所示。下列相關敘述正確的是
A.圖1所示實驗的目的是探究光合產物中O2的來源，其中乙組為對照組
B.卡爾文探究暗反應的過程與圖1所示的實驗均采用了同位素示蹤法
C.圖2所示實驗中需氧細菌
主要分布于接受光照的
水綿細胞各個部位
D.圖2所示實驗需要把載有
水綿和需氧細菌的臨時
裝片放在含有空氣的黑暗環境中
√
圖1所示的兩組實驗均
為實驗組，對照方法
為相互對照，為對比
實驗，A錯誤；
圖2所示實驗中需氧細
菌主要分布于水綿細胞接受光照的葉綠體部分，C錯誤；
圖2所示實驗需要把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環境中，這樣才能顯示需氧細菌的移動情況，D錯誤。
考點三
光合作用的原理
年份 科學家 發現
19世紀末 — 普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖
1928 — 發現 對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過_________轉化成糖
1.探索光合作用原理的部分實驗
歸納 夯實必備知識
甲醛
光合作用
1937 英國植物學家希爾 發現 ，即離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應
1941 美國科學家魯賓和卡門 用 的方法，研究了光合作用中氧氣來源于H2O：
H218O＋CO2→植物→18O2；
H2O＋C18O2→植物→O2
1954 美國科學家______ 發現在光照下，葉綠體可合成 。1957年，他發現該過程總是與 相伴隨
希爾反應
同位素示蹤
阿爾農
ATP
水的光解
2.光合作用的概念及反應式
(1)光合作用的概念：綠色植物通過 ，利用 ，將____________
轉化成儲存著能量的 ，并且釋放出 的過程。
葉綠體
光能
二氧化碳和水
有機物
氧氣
項目 光反應 暗反應
過程模型
實質 光能轉換為化學能，并放出O2 同化CO2形成有機物
時間 ，以微秒計 較_____
3.光合作用的過程
短促
緩慢
條件 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必須有光 多種酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有無光均可
場所 在葉綠體內的 上進行 在葉綠體 中進行
物質轉化 ①水的光解：___________________； ②ATP的合成：__________________ ___________； ③NADPH的合成： ①CO2的固定：
__________________；
②C3的還原：
注：NADPH為C3還原提供還原劑和能量。
類囊體薄膜
基質
ADP＋Pi＋能量
能量轉化 光能→___________________________ ATP和NADPH中活躍的化學能→________________
_______
關系 在光反應階段，光能被葉綠體內類囊體薄膜上的色素捕獲后，將水分解為________等，形成 ，于是光能轉化成________________________；______________驅動在葉綠體基質中進行的暗反應，將CO2轉化為儲存化學能的糖類。可見光反應和暗反應緊密聯系，能量轉化與物質變化密不可分
ATP和NADPH中活躍的化學能
有機物中穩定的
化學能
O2和H＋
ATP和NADPH
ATP和NADPH中的化學能
ATP和NADPH
(1)源于必修1 P104“相關信息”：___是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，___是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。
(2)源于必修1 P104“相關信息”：光合作用的產物有一部分是_____，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入 ，再通過韌皮部運輸到植株各處。
C3
C5
淀粉
篩管
(3)源于必修1 P104正文拓展：光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析。實驗發現，僅僅30 s的時間，放射性代謝產物多達幾十種。縮短時間到7 s，發現放射性代謝產物減少到12種，想要探究CO2轉化成的第一個產物，可能的實驗思路是___________________________
__________________________________________________________________________________________________。
不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產物，該物質即為CO2轉化成的第一個產物
項目 光合作用 化能合成作用
條件 光、色素、酶 酶
原料 CO2和H2O等無機物
產物 等有機物
能量來源 _____ 某些無機物氧化時釋放的能量
生物種類 綠色植物、藍細菌等 、硫細菌等
(4)源于必修1 P106“小字部分”：光合作用和化能合成作用的比較
糖類
光能
硝化細菌
4.環境改變時光合作用各物質含量的變化
(1)“過程法”分析各物質變化
右圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：
(2)模型法表示C3和C5等物質含量變化
5.光合作用的意義
太陽光能的輸入、捕獲和轉化，是生物圈得以維持運轉的基礎。_______
___是唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑。
光合作
用
“二氧化碳人工合成淀粉”入選2021年度中國生命科學十大進展，中科院研究人員受到了自然光合作用的啟發，在太陽能分解水的技術上，開發出了高效的化學催化劑，再利用“光能→電能→化學能”的能量轉變方式，將二氧化碳固定還原成了更容易溶于水的甲醇等一碳化合物(C1)。在這個步驟中，光能的能量轉化效率超過10%，遠超自然光合作用的能量利用效率(2%)。完整的人造淀粉合成代謝路線(ASAP)如圖所示：
拓展 提升科學思維
1.圖示模擬的是光合作用的什么過程？人工合成淀粉過程和自然光合作用下關于二氧化碳的固定是否相同，為什么？
提示　暗反應；不相同；人工合成淀粉過程中二氧化碳固定還原成了更容易溶于水的甲醇等一碳化合物，而自然光合作用下二氧化碳固定合成的是三碳化合物。
2.圖中顯示CO2還原需要人工提供的能量來自__________。植物葉肉細胞中碳的還原所需要能量由______________提供。
3.在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，人工合成淀粉過程中糖類的積累量等于植物嗎？為什么？
提示　不等于；因為人工合成淀粉過程中沒有呼吸作用消耗糖類。
H2、ATP
NADPH、ATP
4.從生態環境的角度闡述人工合成淀粉的意義。
提示　有助于避免使用農藥和化肥對環境等負面影響；從實現碳中和角度來說可以直接減少空氣中的CO2等。
5.(不定項)(2023·湖南張家界高三模擬)1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中產生的氧氣的來源，實驗部分過程及結果如圖所示。下列敘述正確的是
A.18O不具有放射性，是穩定的同位素，可用于
示蹤物質運行和變化規律
B.另一組實驗及結果圖應為：將H218O換成H2O，
CO2換成C18O2，其余不變
C.該實驗的預期結論是光合作用產生的O2中的氧全部來自水
D.實驗中小球藻的細胞內含有藻藍素和葉綠素，沒有完整的葉綠體
√
突破 強化關鍵能力
√
另一組實驗及結果圖應為：將H218O換成H2O、CO2換成C18O2、18O2換成O2，其余不變，B錯誤；
小球藻是真核生物，不同于藍細菌，具有完整的葉綠體，含有葉綠素和類胡蘿卜素，D錯誤。
6.科學家在我國騰沖熱泉中分離得到硫細菌，這些細菌通過氧化硫化物和還原CO2來制造有機物。下列關于硫細菌的敘述，錯誤的是
A.硫細菌和硝化細菌的同化作用類型均為自養型
B.硫細菌能利用化學能將CO2和水合成糖類
C.硫細菌擬核中含有環狀DNA
D.硫細菌的生物膜系統實現細胞的區室化和功能專一化
√
硫細菌和硝化細菌都能通過氧化無機物釋放的能量來制造有機物，同化作用類型均為自養型，A正確；
據題意可知，硫細菌通過氧化硫化物產生化學能將CO2和水合成糖類，B正確；
硫細菌是原核生物，原核細胞沒有以核膜為界限的細胞核，在擬核中含有環狀DNA，C正確；
硫細菌是原核生物，不具有生物膜系統，D錯誤。
四
重溫高考 真題演練
1.(2019·江蘇，17)如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌經液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是
A.研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C.在敞開的燒杯中進行層析時，需通風操作
D.實驗驗證了該種藍細菌沒有葉綠素b
1
2
3
4
√
研磨時加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時加入CaCO3過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取液的純度，A錯誤；
光合作用色素易溶于有機溶劑不溶于水，故層析液由
有機溶劑配制而成，B錯誤；
層析液易揮發，故層析分離時燒杯上要加蓋，C錯誤；
對照圖示結果分析可知，該種藍細菌中沒有葉黃素和
葉綠素b，D正確。
1
2
3
4
2.(2019·海南，9)下列關于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是
A.光合作用的暗反應階段不能直接利用光能
B.紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C.光反應中，將光能轉變為化學能需要有ADP的參與
D.紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
√
1
2
3
4
光合作用的暗反應階段不能直接利用光能，但需要利用光反應階段形成的NADPH和ATP，A正確；
胡蘿卜素不能吸收紅光，B錯誤；
光反應中，將光能轉變為ATP中活躍的化學能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的參與，C正確。
1
2
3
4
3.(2022·遼寧，22)滸苔是形成綠潮的主要藻類。綠潮時滸苔堆積在一起，形成大量的“藻席”，造成生態災害。為研究滸苔瘋長與光合作用的關系，進行如下實驗：
Ⅰ.光合色素的提取、分離和含量測定
(1)在“藻席”的上、中、下層分別選取滸苔甲為實驗材料，提取、分離色素，發現滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，包括葉綠素和____________。在細胞中，這些光合色素分布在____________________。
類胡蘿卜素
葉綠體的類囊體薄膜
1
2
3
4
1
2
3
4
滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，高等植物的光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素。葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b；類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素。在細胞中，這些光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上。
(2)測定三個樣品的葉綠素含量，結果見下表。
1
2
3
4
樣品 葉綠素a/(mg·g－1) 葉綠素b/(mg·g－1)
上層 0.199 0.123
中層 0.228 0.123
下層 0.684 0.453
下層陽光少，需要大量葉綠素來捕獲少量的陽光
數據表明，取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高，這是因為_____________________________________________。
1
2
3
4
由于下層陽光少，需要大量葉綠素來捕獲少量的陽光，故取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高。
Ⅱ.光合作用關鍵酶Y的粗酶液制備和活性測定
(3)研究發現，滸苔細胞質基質中存在酶Y，參與CO2的轉運過程，利于對碳的固定。
酶Y粗酶液制備：定時測定光照強度并取一定量的滸苔甲和滸苔乙，制備不同光照強度下樣品的粗酶液，流程如圖1。
1
2
3
4
C5
粗酶液制備過程保持低溫，目的是防止酶降解和_______。研磨時加入緩沖液的主要作用是__________穩定。離心后的__________為粗酶液。
變性
維持pH
上清液
1
2
3
4
粗酶液制備過程保持低溫，目的是防止酶降解和變性。緩沖液是一種能在加入少量酸或堿時抵抗pH改變的溶液，故研磨時加入緩沖液的主要作用是維持pH的穩定。由于含有不溶性的細胞碎片，故離心后的上清液為粗酶液。
(4)酶Y活性測定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性測試反應液中進行檢測，結果如圖2。
1
2
3
4
1 800
在圖2中，不考慮其他因素的影響，滸苔甲酶Y活性最高時的光照強度為______ μmol·m－2·s－1(填具體數字)，強光照會________滸苔乙酶Y的活性。
抑制
1
2
3
4
分析題圖數據，在圖2中，不考慮其他因素的影響，滸苔甲酶Y活性最高時的光照強度為1 800 μmol·m－2·s－1，中午時滸苔乙酶Y活性最低，說明強光照會抑制滸苔乙酶Y的活性。
4.(2020·江蘇·27)大豆與根瘤菌是互利共生關系，下圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質的代謝、運輸途徑，請據圖回答下列問題：
(1)在葉綠體中，光合色
素分布在____________
上；在酶催化下直接參
與CO2固定的化學物質
是H2O和____。
1
2
3
4
類囊體薄膜
C5
在葉綠體中，吸收光能的光合色素分布在光反應的場所——類囊體的薄膜上；CO2的固定是CO2＋C5 2C3，故直接參與CO2固定的化學物質有H2O和C5。
1
2
3
4
(2)題圖所示的代謝途徑中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在____________中，PGA還原成磷酸丙糖(TP)運出葉綠體后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于___________。
1
2
3
4
葉綠體基質
細胞質基質
CO2的固定發生在暗反應過程中，所以催化固定CO2形成PGA的酶應存在于暗反應的場所——葉綠體基質中。PGA還原成TP運出葉綠體后合成蔗糖，所以催化TP合成蔗糖的酶存在于細胞質基質中。
1
2
3
4
氨基酸之間通過脫水縮合形成肽鍵的方式合成蛋白質。
(3)根瘤菌固氮產生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白質時，通過脫水縮合形成_____鍵。
肽
1
2
3
4
葉綠體中光反應合成ATP的能量來自光能。根瘤中合成ATP的能量主要來源于呼吸作用中糖類的分解。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。葉綠體中合成ATP的能量來自______；根瘤中合成ATP的能量主要源于______的分解。
光能
1
2
3
4
糖類
與葡萄糖相比，蔗糖為二糖，對滲透壓的影響相對較小，而且為非還原糖，性質較穩定，所以蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物。
(5)蔗糖是大多數植物長距
離運輸的主要有機物，與
葡萄糖相比，以蔗糖作為
運輸物質的優點是______
______________________
___________________________。
1
2
3
4
非還原
糖較穩定(或蔗糖分子為
二糖，對滲透壓的影響相對小)
1.判斷關于捕獲光能的色素和結構的敘述
(1)葉片在640～660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的
(　　)
(2)用紙層析法分離色素后得到的色素帶的寬度，反映了色素在層析液中溶解度的大小(　　)
(3)實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好(　　)
(4)葉綠體中類囊體堆疊可以增大CO2固定和C3還原場所的面積(　　)
(5)散布在細胞質基質中的葉綠體，其形態和分布是靜止不動的(　　)
√
五分鐘　查落實
×
×
×
×
2.判斷關于光合作用的過程的敘述
(1)植物細胞產生的O2只能來自光合作用(　　)
(2)希爾反應與CO2合成有機物的過程是兩個過程(　　)
(3)魯賓和卡門設計對比實驗證明了光合作用釋放的氧氣來自水(　　)
(4)阿爾農發現光合作用中葉綠體合成ATP總是與水的光解相伴隨(　　)
(5)C是組成糖類的基本元素，在光合作用中C從CO2開始先后經C3、C5最后形成糖類(　　)
(6)光合作用暗反應階段既不消耗H2О也不產生H2O (　　)
(7)硝化細菌可將環境中的NH3氧化釋放的能量直接用于自身各項生命活動(　　)
√
×
√
√
×
×
×
3.填空默寫
(1)(必修1 P98)綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類： (含量約占3/4)和 (含量約占1/4)，其中前者包含 (藍綠色)和________(黃綠色)。后者包含 (橙黃色)和 (黃色)。
(2)(必修1 P99)葉綠素a和葉綠素b主要吸收 ，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收 。
(3)(必修1 P101)葉綠體是 的場所。在它內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的 ，在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的 。
葉綠素
類胡蘿卜素
葉綠素a
葉綠素b
胡蘿卜素
葉黃素
藍紫光和紅光
藍紫光
進行光合作用
色素分子
酶
(5)請寫出光合作用的反應式(產物為C6H12O6)：______________________
____________________。
(4)請根據光合作用的基本過程，填充下圖：
C6H12O6＋6O2＋6H2O
O2
ATP
NADPH
NADP＋
C5
五
課時精練
一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1.如圖是對菠菜葉片葉綠體色素分離的結果示意圖。
下列相關分析正確的是
A.a的操作目的是方便層析液的吸附
B.b選用鉛筆細線能夠促進色素的層析
C.如果c、d帶寬減小，一定是忘記添加碳酸鈣
D.色素f在層析液中的溶解度最大
√
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14
圖中a的操作即剪去濾紙條的兩角，其目的是防止層析液在濾紙條兩邊擴散過快，導致得到的色素帶不整齊，A錯誤；
b選用鉛筆細線能夠使濾液細線畫得細而直，得
到的色素帶比較整齊，便于觀察，B錯誤；
c、d帶對應的色素分別為葉綠素b、葉綠素a，二
者帶寬減小說明濾液中葉綠素含量減少，原因可
能是忘記添加碳酸鈣，也可能是材料不新鮮，葉
綠素含量少，C錯誤；
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色素f是胡蘿卜素，在層析液中的溶解度最大，擴散最快，位于濾紙條的最上方，D正確。
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14
2.下列關于光合作用探究歷程的敘述，錯誤的是
A.希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，且氧氣中的氧元素完全來自水
B.在恩格爾曼的實驗中，受到均勻光照，好氧菌分布在水綿帶狀葉綠體
所有受光的部位
C.魯賓和卡門的實驗中，改變水中H218O的所占比例，植物釋放的18O2的
所占比例也隨之改變
D.供給小球藻14CO2，葉綠體內的三碳化合物首先出現14C
√
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希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，但沒探究CO2的相關實驗，故不能說明植物光合作用產生的氧氣全部來自水，A錯誤。
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3.(2023·湖南邵陽高三模擬)如圖所示的實驗中，試管中色素若是分別來自水稻的葉黃素缺失突變體葉片和缺鎂條件下生長的水稻葉片，則在光屏上形成較明顯暗帶的條數分別是
A.1、1 B.1、2
C.2、2 D.2、1
√
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葉黃素缺失的突變體水稻不能合成葉黃素，而試管中胡蘿卜素和葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，則在光屏上形成2條較明顯暗帶；缺鎂條件下生長的水稻，葉綠素合成受阻，則試管中的類胡蘿卜素吸收藍紫光，則在光屏上形成1條較明顯暗帶，D正確。
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4.亞硝酸細菌和硝酸細菌是土壤中普遍存在的化能自養型細菌，前者將氨氧化為亞硝酸，后者將亞硝酸氧化為硝酸，其過程如圖所示。下列相關敘述正確的是
A.氧化氨和亞硝酸
的過程都能釋放
出化學能，這兩
種細菌都能利用相應的能量合成有機物
B.細菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸鹽含量，有利于植物滲透吸水
C.亞硝酸細菌化能合成作用與植物光合作用的過程和發生場所均相同
D.由圖可知，亞硝酸細菌和硝酸細菌屬于分解者
√
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細菌化能合成作用可增加土壤中硝酸鹽含量，對植物吸收氮素營養有重要意義，B錯誤；
植物的光合作用是利
用光能將二氧化碳和
水合成有機物，其場
所在葉綠體，而亞硝酸細菌(屬于原核生物，沒有葉綠體)的化能合成作用是利用化學能將二氧化碳和水合成有機物，因此亞硝酸細菌化能合成作用與植物光合作用的過程和場所都不同，C錯誤；
亞硝酸細菌和硝酸細菌屬于化能自養型細菌，屬于生產者，D錯誤。
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5.下列有關葉綠體和線粒體內部分代謝活動的敘述，正確的是
A.葉綠體內：CO2→C3→(CH2O)，線粒體內：C6H12O6→C3→CO2
B.兩種細胞器都與能量轉換有關，都能產生ATP
C.ATP和NADPH在葉綠體中隨水的分解而產生，ATP和[H]在線粒體中隨
水的生成而產生
D.兩種細胞器都具有較大的膜面積和相同的酶系統，有利于代謝高效地
進行
√
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葉綠體中可發生CO2→C3→(CH2O)，在線粒體分解的底物是丙酮酸，不是葡萄糖，線粒體中不會發生C6H12O6→C3→CO2，A錯誤；
ATP和NADPH在葉綠體中隨水的分解而產生，在線粒體中(有氧呼吸第三階段)，水的生成過程中生成了ATP，但是沒有[H](NADH)產生，C錯誤；
線粒體和葉綠體都具有較大的膜面積和復雜的酶系統，有利于新陳代謝高效而有序地進行，但酶系統不同，D錯誤。
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6.(2023·江蘇海安高級中學高三練習)卡爾文將14C標記的CO2通入正在進行光合作用的小球藻培養液中，然后在培養后不同時間(0.5 s、3 s、10 s等)將培養液迅速傾入熱乙醇中以殺死細胞，最后利用層析法和放射自顯影技術進行物質的分離和鑒定，實驗結果如圖。下列相關分析不正確的是
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A.用14C標記CO2可排除細胞中原有物質的干擾
B.熱乙醇處理的目的是停止光合作用的進行
C.推測暗反應的初產物可能是3－磷酸甘油酸
D.可依據放射性的強弱推測出暗反應的過程
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√
熱乙醇可以殺死細胞，用熱乙醇處理的目的是停止光合作用的進行，以檢測殺死細胞時，其光合作用進行的程度，B正確；
放射性最先在3－磷酸甘油酸出現，推測暗反應的初產物可能是3－磷酸甘油酸，C正確；
該實驗可通過放射性出現的先后順序來推測暗反應的過程，D錯誤。
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7.如圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢，該植物在Ⅰ階段處于適宜環境條件下，Ⅱ階段改變的環境條件是降低光照強度或者降低CO2濃度中的某一項。下列分析正確的是
A.圖中物質甲轉變成乙需要消耗光反應提供的ATP
B.圖中Ⅱ階段所改變的環境條件是降
低了光照強度
C.圖中Ⅱ階段甲上升是因為葉綠體中
NADPH和ATP的積累
D.圖中Ⅱ階段光合速率最大時所需光
照強度比Ⅰ階段低
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根據題意和題圖可知，物質甲是C5，物質乙是C3，圖中Ⅱ階段改變的條件是降低了CO2濃度。Ⅱ階段改變的條件影響暗反應的進行，所以Ⅱ階段光合速率最大時所需光照強度比Ⅰ階段低，D正確。
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8.為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動力，科學家在黑暗條件下進行了如下實驗，下列有關分析正確的是
A.黑暗的目的是為了與光照作對照
B.pH＝4的緩沖液模擬的是葉綠體
基質的環境
C.ADP和Pi形成ATP后進入類囊體
腔內
D.類囊體膜兩側的pH差是葉綠體
形成ATP的動力
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√
實驗在黑暗中進行的目的是避免光照對ATP合成的影響，A錯誤；
pH＝4的緩沖液模擬的是類囊體腔的環境，B錯誤；
ADP和Pi形成ATP后進入葉綠體基質，C錯誤；
從實驗結果看出，pH平衡前，加
入ADP和Pi能夠產生ATP，而平
衡后加入ADP和Pi后不能產生ATP，
說明葉綠體中ATP形成的原動力來
自類囊體膜兩側的氫離子濃度差，
D正確。
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二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9.(2023·湖南衡陽高三模擬)葉黃素是一種存在于人眼視網膜上的類胡蘿卜素，具有抗氧化活性和減少可見光損傷視網膜的功能。下列相關敘述不正確的是
A.葉黃素可減少光損傷視網膜與其主要吸收紅光有關
B.綠色植物葉肉細胞中的葉黃素主要分布在液泡中
C.在層析液中，葉黃素的溶解度大于葉綠素的
D.秋季葉片變黃主要與葉片不能合成葉綠素有關
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√
√
葉黃素是一種類胡蘿卜素，主要吸收可見光中的藍紫光，A錯誤；
綠色植物葉肉細胞中的葉黃素主要分布在類囊體薄膜上，B錯誤；
葉黃素在濾紙條上的擴散速度比葉綠素快，說明葉黃素在層析液中的溶解度大于葉綠素，C正確；
秋季葉片變黃主要與葉綠素的分解增多有關，D錯誤。
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10.(2023·遼寧鞍山高三檢測)淀粉和蔗糖是光合作用的主要終產物，其合成過程如下圖所示。細胞質內形成的蔗糖可以通過跨膜運輸進入液泡進行臨時性儲藏，該過程是由位于液泡膜上的蔗糖載體介導的逆蔗糖濃度梯度運輸。下列說法正確的是
A.參與蔗糖生物合成的酶位于葉綠體基質中
B.呼吸抑制劑不會抑制蔗糖進入液泡的過程
C.細胞質基質中Pi不會影響葉綠體中的淀粉
的合成量
D.磷酸丙糖的輸出量過多會影響C5的再生，
使暗反應速率下降
√
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細胞質內形成的蔗糖可以通過跨膜運輸進入液泡進行臨時性儲藏，故參與蔗糖生物合成的酶位于細胞質基質中，A錯誤；
結合題意“逆蔗糖濃度梯度運輸”可
知，蔗糖進入液泡的方式為主動運輸
過程，故呼吸抑制劑可以通過抑制呼
吸作用影響能量供應，進而抑制蔗糖
進入液泡的過程，B錯誤；
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結合題圖分析可知，當細胞質基質中Pi濃度降低時，會抑制磷酸丙糖從葉綠體中運出，從而促進淀粉的合成， C錯誤；
據圖可知，磷酸丙糖的輸出量增多會影響C5的再生，使暗反應速率下降，D正確。
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11.如圖為葉綠體結構與功能示意圖，字母表示葉綠體的結構(A為膜結構)，數字表示有關物質。下列敘述正確的是
A.參與光合作用的色素位于圖中的A部分
B.③進入葉綠體后，通過固定形成⑤物質
C.若突然停止光照，B中④的含量會升高
D.用18O標記①，可在②中檢測到18O
√
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√
√
③CO2進入葉綠體后，通過固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成還需要經過C3的還原，B錯誤；
若突然停止光照，光反應合成的NADPH
與ATP減少，參與還原反應的C3減少，B
葉綠體基質中④C3的含量會升高，C正確；
O2中的O來源于H2O，用18O標記①H2O，
可在②O2中檢測到18O，D正確。
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12.通常情況下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉化可見光，用于光合作用。研究發現某些藍細菌在近紅外光環境下生長時，含有葉綠素a的光合系統會失效，而含有葉綠素f的光合系統會啟動。進一步研究發現，葉綠素f能吸收、轉化紅外光，用于光合作用。下列有關敘述不正確的是
A.培養藍細菌研究光合作用時，需提供葡萄糖作為碳源
B.葉綠素f主要分布在藍細菌葉綠體類囊體薄膜上
C.葉綠素f能夠吸收、轉化紅外光，體現了藍細菌對環境的適應
D.在正常光照條件下，藍細菌會同時吸收可見光和紅外光進行光合作用
√
√
√
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藍細菌屬于自養生物，能夠自己合成有機物，故培養藍細菌研究光合作用時，不需要提供葡萄糖作為碳源，A錯誤；
藍細菌為原核生物，無葉綠體，B錯誤；
在正常光照條件下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉化可見光，而不利用紅外光，D錯誤。
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三、非選擇題
13.(2023·江蘇連云港高三模擬)下圖為光反應示意圖，PSⅠ和PSⅡ分別是光系統Ⅰ和光系統Ⅱ，是葉綠素和蛋白質構成的復合體，能吸收利用光能進行電子的傳遞，PQ、Cytbf、PC是相關蛋白質，其中PQ在傳遞電子的同時能將H＋運輸到類囊
體腔中。ATP合成酶由CF0
和CF1兩部分組成，在進行
H＋順濃度梯度運輸的同時
催化ATP的合成。據圖回答
下列問題：
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(1)題圖說明生物膜具有________________________________功能。與植物細胞膜上的蛋白質相比，類囊體薄膜上的蛋白質具有的獨特功能是________________________________。
控制物質進出、能量轉化、催化
傳遞電子，在光能轉換中發揮作用
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(2)O2是水光解的產物，其中需要的光能是通過_________(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)吸收利用的。在光系統Ⅰ中發生的物質變化是______________
_____________。NADPH和ATP中都有化學能，NADPH中的化學能來自____________(填光系統名稱)吸收和轉換的光能。
PSⅡ
→NADPH
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NADP＋＋H＋
PSⅠ和PSⅡ
(3)類囊體薄膜上的ATP合成酶是一種可逆性復合酶，既能利用_________
________________________(能量)合成ATP，又能水解ATP將質子從基質泵到膜間隙。線粒體和細菌中的ATP合成酶分布的場所分別是_________
___________。
H＋提供的
電化學勢能(質子動力勢)
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線粒體內
膜、細胞膜
(4)某種農藥與PQ競爭限制了電子傳遞的速率，若用該農藥處理破壞內外膜的葉綠體，會導致ATP的含量____________(填“顯著上升”“顯著下降”或“不變”)。
顯著下降
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14.甲醛是家裝的主要污染物，對動植物細胞均有毒害作用。科研人員為提高室內觀賞植物天竺葵吸收甲醛的能力，將酵母菌的DAS蛋白基因和DAK蛋白基因導入天竺葵的
葉綠體中，轉基因后甲醛同
化途徑如圖所示。請回答下
列問題：
(1)圖中物質①是_________
_________。
ADP、Pi、
NADP＋
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圖中物質①是參與暗反應三碳化合物(C3)還原過程的產物，則①是ADP、Pi、NADP＋，可被光反應重新利用。
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(2)轉基因天竺葵同化甲醛的兩條途徑：①甲醛→_______________→淀粉；②甲醛→_______________________→淀粉。
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3－磷酸甘油醛
二羥丙酮→磷酸二羥丙酮
(3)據圖分析，DAS基因和DAK基因轉化成功會對光合作用________過程產生直接影響。
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暗反應
(4)為了進一步測定轉基因天竺葵同化甲醛的能力，研究人員取生長良好、株齡和長勢一致的天竺葵，置于含相同濃度甲醛的玻璃容器中脅迫處理24 h，同時以未放入天竺葵的空容器和容器外的天竺葵為對照，測定容器內的甲醛濃度和葉片的氣孔導度，結果如下圖。
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①實驗結果表明轉基因天竺葵吸收甲醛的能力比非轉基因天竺葵______，其主要原因是________________基因成功表達，增加了甲醛的同化途徑。
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強
DAS基因和DAK
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由容器內剩余甲醛濃度曲線圖可知，隨著時間的延長，放置天竺葵的容器內甲醛濃度均下降，放置轉基因天竺葵的容器內甲醛濃度下降得更明顯，表明轉基因天竺葵吸收甲醛的能力比非轉基因天竺葵的更強。結合題干信息分析可知，轉基因天竺葵的葉綠體中導入了酵母菌的DAS基因和DAK基因，兩種基因成功表達可使轉基因天竺葵的葉綠體中存在DAS酶和DAK酶，增加了甲醛的同化途徑。
②轉基因天竺葵在18：00至次日8：00時段內吸收甲醛的能力明顯降低，結合甲醛轉化途徑，分析其原因可能是_____________________________
_____________________。
生的5－磷酸木酮糖少
此時段天竺葵光合作用弱，產
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在當日18：00至次日8：00時段內，天竺葵光合作用弱，產生的5－磷酸木酮糖少，轉基因天竺葵吸收甲醛的能力明顯降低。
③實驗結果表明天竺葵在有甲醛環境中氣孔導度會發生明顯變化，其意義是_________________________________________。
減少甲醛的吸收，降低甲醛對植物細胞的毒害
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結合兩曲線圖分析可知，甲醛濃度較高時，天竺葵氣孔導度較低，這樣可以減少空氣中甲醛進入植物體內，避免甲醛對植物細胞的傷害。第5課時　捕獲光能的色素和結構及光合作用的原理
課標要求　1.說明植物細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變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。2.活動：提取和分離綠葉中的色素。
考點一　捕獲光能的色素
1．綠葉中色素的提取和分離
(1)實驗原理
試劑 原理
提取 無水乙醇 綠葉中的色素溶于有機溶劑，而不溶于水
分離 層析液 各種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上擴散得快，反之則慢
(2)實驗步驟
(3)實驗結果分析
色素種類 顏色 吸收光譜
胡蘿卜素 類胡蘿卜素(含量約占1/4) 橙黃色 主要吸收藍紫光
葉黃素 黃色
葉綠素a 葉綠素(含量約占3/4) 藍綠色 主要吸收藍紫光和紅光
葉綠素b 黃綠色
結果分析：
①色素帶的條數與色素種類有關，四條色素帶說明有四種色素。
②色素帶的寬窄與色素含量有關，色素帶越寬說明此種色素含量越多。色素帶最寬的是葉綠素a，最窄的是胡蘿卜素，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬。
③色素帶擴散速度與溶解度有關，擴散速度越快說明溶解度越高。
④相鄰兩條色素帶之間距離最遠的是胡蘿卜素和葉黃素，最近的是葉綠素a和葉綠素b。
2．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)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。
源于必修1 P99“圖5－12”“旁欄思考”
(1)從葉綠素吸收光譜圖可知：葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a寬(填“寬”或“窄”)。
(2)研究表明：在遮光條件下，以藍紫光為主的散光占比增加。請預測：在適當遮光的條件下葉片(比如同一植物底層葉片)中葉綠素a/b降低，弱光下的吸光能力增強，有利于提高植物的捕光能力，是對弱光環境的一種適應。
(3)植物工廠里為什么不用發綠光的光源？
提示　這種波長的光被光合色素吸收的最少，因此不能用于光合作用中合成有機物。
1．海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關嗎？
提示　這與光能的捕獲有關，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。
2．溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充什么顏色的光源？
提示　最好選用無色透明的玻璃或塑料薄膜，因為它可以使各種顏色的光通過；補充光源可選擇紅光或藍紫光，因為這種顏色的光植物光合作用吸收利用較多，更有利于植物進行光合作用。
1．下列關于植物細胞中光合色素的說法，正確的是(　　)
A．光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上
B．Mg是構成葉綠素所必需的微量元素
C．葉綠素對綠光吸收最多，所以葉片呈綠色
D．用紙層析法分離色素時，含量多的色素在濾紙上擴散快
答案　A
解析　Mg是構成葉綠素所必需的大量元素，B錯誤；葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色，C錯誤；用紙層析法分離色素時，溶解度高的色素在濾紙上擴散快，D錯誤。
2．(2020·江蘇，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是(　　)
A．提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B．研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞
C．研磨時添加石英砂有助于色素提取
D．畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散
答案　B
解析　無水乙醇常作為提取葉綠體色素的溶劑，A項正確；研磨時要加入碳酸鈣(CaCO3)，可防止葉綠素被破壞，B項錯誤；研磨時添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C項正確；畫濾液細線時要做到細、直、齊，減少樣液擴散，以保證濾紙條上形成的色素帶清晰、整齊，D項正確。
歸納總結　實驗出現異常現象的原因分析
異常現象 原因分析
收集到的濾液綠色過淺 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②使用放置數天的菠菜葉，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濾液細線不直； ②濾液細線過粗
濾紙條無色素帶 ①忘記畫濾液細線； ②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
考點二　葉綠體的結構和功能
1．葉綠體的結構和功能
(1)葉綠體立體結構
光合色素分布于類囊體薄膜上。光合作用的酶分布于葉綠體基質、基粒(或類囊體膜)。
(2)葉綠體的功能：進行光合作用的場所。
(3)葉綠體中色素的功能：吸收、傳遞、轉化光能。
2．葉綠體功能的實驗驗證
(1)資料1：(必修1 P100)
①實驗者：德國科學家恩格爾曼。
②實驗結論
a．葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。
b．葉綠體主要吸收紅光和藍紫光。
(2)資料2(必修1 P101)：在葉綠體的類囊體膜上和基質中，含有多種進行光合作用所必需的酶。
該資料說明光合作用的有關生化反應在葉綠體中進行。
(3)總結：在葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素和酶是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎。
1．恩格爾曼實驗設計的巧妙之處
(1)實驗材料用水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察，用需氧細菌可確定釋放氧氣的部位。
(2)沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光的干擾。
(3)用極細的光束照射，葉綠體上可分為有光照和無光照的部位，相當于一組對比實驗。
(4)臨時裝片局部曝光與完全暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。
2．一般植物的葉片在春夏季節為綠色，而在秋季呈現黃色。出現這一現象的原因是什么？
提示　春夏季節葉片中的葉綠素含量較多，葉綠素對綠光吸收較少，綠光大部分被反射出來，所以葉片會呈現綠色。而到了秋季，葉片中主要是類胡蘿卜素，故而呈現黃色。
3．下列關于葉綠體的敘述，正確的是(　　)
A．葉綠體的外膜、內膜極大地擴展了受光面積
B．類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原
C．類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光
D．葉綠體基質中NADP＋能形成NADPH
答案　C
解析　葉綠體中眾多的基粒和類囊體，極大地擴展了受光面積，A錯誤；CO2分子的固定和還原屬于暗反應，發生在葉綠體基質中，相關酶分布在葉綠體基質中，B錯誤；類囊體薄膜上的類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，因此類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光，C正確；NADP＋與H＋結合形成NADPH發生在光反應過程中，場所是葉綠體的類囊體薄膜，D錯誤。
4．光合作用的原理是很多科學家通過實驗發現的，光合作用探索歷程中的部分經典實驗的分析及拓展如圖1、2所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖1所示實驗的目的是探究光合產物中O2的來源，其中乙組為對照組
B．卡爾文探究暗反應的過程與圖1所示的實驗均采用了同位素示蹤法
C．圖2所示實驗中需氧細菌主要分布于接受光照的水綿細胞各個部位
D．圖2所示實驗需要把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在含有空氣的黑暗環境中
答案　B
解析　圖1所示的兩組實驗均為實驗組，對照方法為相互對照，為對比實驗，A錯誤；圖2所示實驗中需氧細菌主要分布于水綿細胞接受光照的葉綠體部分，C錯誤；圖2所示實驗需要把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環境中，這樣才能顯示需氧細菌的移動情況，D錯誤。
考點三　光合作用的原理
1．探索光合作用原理的部分實驗
年份 科學家 發現
19世紀末 — 普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖
1928 — 發現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖
1937 英國植物學家希爾 發現希爾反應，即離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應
1941 美國科學家魯賓和卡門 用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣來源于H2O： H218O＋CO2→植物→18O2； H2O＋C18O2→植物→O2
1954 美國科學家阿爾農 發現在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發現該過程總是與水的光解相伴隨
2.光合作用的概念及反應式
(1)光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。
(2)反應式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2
3．光合作用的過程
項目 光反應 暗反應
過程模型
實質 光能轉換為化學能，并放出O2 同化CO2形成有機物
時間 短促，以微秒計 較緩慢
條件 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必須有光 多種酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有無光均可
場所 在葉綠體內的類囊體薄膜上進行 在葉綠體基質中進行
物質轉化 ①水的光解： 2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的還原： 注：NADPH為C3還原提供還原劑和能量。
能量轉化 光能→ATP和NADPH中活躍的化學能 ATP和NADPH中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能
關系 在光反應階段，光能被葉綠體內類囊體薄膜上的色素捕獲后，將水分解為O2和H＋等，形成ATP和NADPH，于是光能轉化成ATP和NADPH中的化學能；ATP和NADPH驅動在葉綠體基質中進行的暗反應，將CO2轉化為儲存化學能的糖類。可見光反應和暗反應緊密聯系，能量轉化與物質變化密不可分
(1)源于必修1 P104“相關信息”：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)源于必修1 P104“相關信息”：光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處。
(3)源于必修1 P104正文拓展：光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析。實驗發現，僅僅30 s的時間，放射性代謝產物多達幾十種。縮短時間到7 s，發現放射性代謝產物減少到12種，想要探究CO2轉化成的第一個產物，可能的實驗思路是不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產物，該物質即為CO2轉化成的第一個產物。
(4)源于必修1 P106“小字部分”：光合作用和化能合成作用的比較
項目 光合作用 化能合成作用
條件 光、色素、酶 酶
原料 CO2和H2O等無機物
產物 糖類等有機物
能量來源 光能 某些無機物氧化時釋放的能量
生物種類 綠色植物、藍細菌等 硝化細菌、硫細菌等
4.環境改變時光合作用各物質含量的變化
(1)“過程法”分析各物質變化
下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：
(2)模型法表示C3和C5等物質含量變化
5．光合作用的意義
太陽光能的輸入、捕獲和轉化，是生物圈得以維持運轉的基礎。光合作用是唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑。
“二氧化碳人工合成淀粉”入選2021年度中國生命科學十大進展，中科院研究人員受到了自然光合作用的啟發，在太陽能分解水的技術上，開發出了高效的化學催化劑，再利用“光能→電能→化學能”的能量轉變方式，將二氧化碳固定還原成了更容易溶于水的甲醇等一碳化合物(C1)。在這個步驟中，光能的能量轉化效率超過10%，遠超自然光合作用的能量利用效率(2%)。完整的人造淀粉合成代謝路線(ASAP)如圖所示：
1．圖示模擬的是光合作用的什么過程？人工合成淀粉過程和自然光合作用下關于二氧化碳的固定是否相同，為什么？
提示　暗反應；不相同；人工合成淀粉過程中二氧化碳固定還原成了更容易溶于水的甲醇等一碳化合物，而自然光合作用下二氧化碳固定合成的是三碳化合物。
2．圖中顯示CO2還原需要人工提供的能量來自H2、ATP。植物葉肉細胞中碳的還原所需要能量由NADPH、ATP提供。
3．在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，人工合成淀粉過程中糖類的積累量等于植物嗎？為什么？
提示　不等于；因為人工合成淀粉過程中沒有呼吸作用消耗糖類。
4．從生態環境的角度闡述人工合成淀粉的意義。
提示　有助于避免使用農藥和化肥對環境等負面影響；從實現碳中和角度來說可以直接減少空氣中的CO2等。
5．(不定項)(2023·湖南張家界高三模擬)1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中產生的氧氣的來源，實驗部分過程及結果如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．18O不具有放射性，是穩定的同位素，可用于示蹤物質運行和變化規律
B．另一組實驗及結果圖應為：將H218O換成H2O，CO2換成C18O2，其余不變
C．該實驗的預期結論是光合作用產生的O2中的氧全部來自水
D．實驗中小球藻的細胞內含有藻藍素和葉綠素，沒有完整的葉綠體
答案　AC
解析　另一組實驗及結果圖應為：將H218O換成H2O、CO2換成C18O2、18O2換成O2，其余不變，B錯誤；小球藻是真核生物，不同于藍細菌，具有完整的葉綠體，含有葉綠素和類胡蘿卜素，D錯誤。
6．科學家在我國騰沖熱泉中分離得到硫細菌，這些細菌通過氧化硫化物和還原CO2來制造有機物。下列關于硫細菌的敘述，錯誤的是(　　)
A．硫細菌和硝化細菌的同化作用類型均為自養型
B．硫細菌能利用化學能將CO2和水合成糖類
C．硫細菌擬核中含有環狀DNA
D．硫細菌的生物膜系統實現細胞的區室化和功能專一化
答案　D
解析　硫細菌和硝化細菌都能通過氧化無機物釋放的能量來制造有機物，同化作用類型均為自養型，A正確；據題意可知，硫細菌通過氧化硫化物產生化學能將CO2和水合成糖類，B正確；硫細菌是原核生物，原核細胞沒有以核膜為界限的細胞核，在擬核中含有環狀DNA，C正確；硫細菌是原核生物，不具有生物膜系統，D錯誤。
1．(2019·江蘇，17)如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌經液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是(　　)
A．研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C．在敞開的燒杯中進行層析時，需通風操作
D．實驗驗證了該種藍細菌沒有葉綠素b
答案　D
解析　研磨時加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時加入CaCO3過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取液的純度，A錯誤；光合作用色素易溶于有機溶劑不溶于水，故層析液由有機溶劑配制而成，B錯誤；層析液易揮發，故層析分離時燒杯上要加蓋，C錯誤；對照圖示結果分析可知，該種藍細菌中沒有葉黃素和葉綠素b，D正確。
2．(2019·海南，9)下列關于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．光合作用的暗反應階段不能直接利用光能
B．紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C．光反應中，將光能轉變為化學能需要有ADP的參與
D．紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
答案　B
解析　光合作用的暗反應階段不能直接利用光能，但需要利用光反應階段形成的NADPH和ATP，A正確；胡蘿卜素不能吸收紅光，B錯誤；光反應中，將光能轉變為ATP中活躍的化學能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的參與，C正確。
3．(2022·遼寧，22)滸苔是形成綠潮的主要藻類。綠潮時滸苔堆積在一起，形成大量的“藻席”，造成生態災害。為研究滸苔瘋長與光合作用的關系，進行如下實驗：
Ⅰ.光合色素的提取、分離和含量測定
(1)在“藻席”的上、中、下層分別選取滸苔甲為實驗材料，提取、分離色素，發現滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，包括葉綠素和______________。在細胞中，這些光合色素分布在____________________。
(2)測定三個樣品的葉綠素含量，結果見下表。
樣品 葉綠素a/(mg·g－1) 葉綠素b/(mg·g－1)
上層 0.199 0.123
中層 0.228 0.123
下層 0.684 0.453
數據表明，取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高，這是因為________________________。
Ⅱ.光合作用關鍵酶Y的粗酶液制備和活性測定
(3)研究發現，滸苔細胞質基質中存在酶Y，參與CO2的轉運過程，利于對碳的固定。
酶Y粗酶液制備：定時測定光照強度并取一定量的滸苔甲和滸苔乙，制備不同光照強度下樣品的粗酶液，流程如圖1。
粗酶液制備過程保持低溫，目的是防止酶降解和__________。研磨時加入緩沖液的主要作用是__________穩定。離心后的__________為粗酶液。
(4)酶Y活性測定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性測試反應液中進行檢測，結果如圖2。
在圖2中，不考慮其他因素的影響，滸苔甲酶Y活性最高時的光照強度為________ μmol·m－2·s－1(填具體數字)，強光照會__________滸苔乙酶Y的活性。
答案　(1)類胡蘿卜素　葉綠體的類囊體薄膜　(2)下層陽光少，需要大量葉綠素來捕獲少量的陽光　(3)變性　維持pH　上清液　(4)1 800　抑制
解析　(1)滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，高等植物的光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素。葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b；類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素。在細胞中，這些光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上。(2)由于下層陽光少，需要大量葉綠素來捕獲少量的陽光，故取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高。(3)粗酶液制備過程保持低溫，目的是防止酶降解和變性。緩沖液是一種能在加入少量酸或堿時抵抗pH改變的溶液，故研磨時加入緩沖液的主要作用是維持pH的穩定。由于含有不溶性的細胞碎片，故離心后的上清液為粗酶液。(4)分析題圖數據，在圖2中，不考慮其他因素的影響，滸苔甲酶Y活性最高時的光照強度為1 800 μmol·m－2·s－1，中午時滸苔乙酶Y活性最低，說明強光照會抑制滸苔乙酶Y的活性。
4．(2020·江蘇·27)大豆與根瘤菌是互利共生關系，下圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質的代謝、運輸途徑，請據圖回答下列問題：
(1)在葉綠體中，光合色素分布在____________上；在酶催化下直接參與CO2固定的化學物質是H2O和________。
(2)上圖所示的代謝途徑中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在____________中，PGA還原成磷酸丙糖(TP)運出葉綠體后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于_________。
(3)根瘤菌固氮產生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白質時，通過脫水縮合形成____________鍵。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。葉綠體中合成ATP的能量來自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
(5)蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運輸物質的優點是_____________________________________________________________________________。
答案　(1)類囊體薄膜　C5　(2)葉綠體基質　細胞質基質　(3)肽　(4)光能　糖類　(5)非還原糖較穩定(或蔗糖分子為二糖，對滲透壓的影響相對小)
解析　(1)在葉綠體中，吸收光能的光合色素分布在光反應的場所——類囊體的薄膜上；CO2的固定是CO2＋C52C3，故直接參與CO2固定的化學物質有H2O和C5。(2)CO2的固定發生在暗反應過程中，所以催化固定CO2形成PGA的酶應存在于暗反應的場所——葉綠體基質中。PGA還原成TP運出葉綠體后合成蔗糖，所以催化TP合成蔗糖的酶存在于細胞質基質中。(3)氨基酸之間通過脫水縮合形成肽鍵的方式合成蛋白質。(4)葉綠體中光反應合成ATP的能量來自光能。根瘤中合成ATP的能量主要來源于呼吸作用中糖類的分解。(5)與葡萄糖相比，蔗糖為二糖，對滲透壓的影響相對較小，而且為非還原糖，性質較穩定，所以蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物。
1．判斷關于捕獲光能的色素和結構的敘述
(1)葉片在640～660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的(　√　)
(2)用紙層析法分離色素后得到的色素帶的寬度，反映了色素在層析液中溶解度的大小
(　×　)
(3)實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好(　×　)
(4)葉綠體中類囊體堆疊可以增大CO2固定和C3還原場所的面積(　×　)
(5)散布在細胞質基質中的葉綠體，其形態和分布是靜止不動的(　×　)
2．判斷關于光合作用的過程的敘述
(1)植物細胞產生的O2只能來自光合作用(　×　)
(2)希爾反應與CO2合成有機物的過程是兩個過程(　√　)
(3)魯賓和卡門設計對比實驗證明了光合作用釋放的氧氣來自水(　√　)
(4)阿爾農發現光合作用中葉綠體合成ATP總是與水的光解相伴隨(　√　)
(5)C是組成糖類的基本元素，在光合作用中C從CO2開始先后經C3、C5最后形成糖類(　×　)
(6)光合作用暗反應階段既不消耗H2О也不產生H2O (　×　)
(7)硝化細菌可將環境中的NH3氧化釋放的能量直接用于自身各項生命活動(　×　)
3．填空默寫
(1)(必修1 P98)綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：葉綠素(含量約占3/4)和類胡蘿卜素(含量約占1/4)，其中前者包含葉綠素a(藍綠色)和葉綠素b(黃綠色)。后者包含胡蘿卜素(橙黃色)和葉黃素(黃色)。
(2)(必修1 P99)葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。
(3)(必修1 P101)葉綠體是進行光合作用的場所。在它內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的酶。
(4)請根據光合作用的基本過程，填充下圖：
(5)請寫出光合作用的反應式(產物為C6H12O6)：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。
課時精練
一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1.如圖是對菠菜葉片葉綠體色素分離的結果示意圖。下列相關分析正確的是(　　)
A．a的操作目的是方便層析液的吸附
B．b選用鉛筆細線能夠促進色素的層析
C．如果c、d帶寬減小，一定是忘記添加碳酸鈣
D．色素f在層析液中的溶解度最大
答案　D
解析　圖中a的操作即剪去濾紙條的兩角，其目的是防止層析液在濾紙條兩邊擴散過快，導致得到的色素帶不整齊，A錯誤；b選用鉛筆細線能夠使濾液細線畫得細而直，得到的色素帶比較整齊，便于觀察，B錯誤；c、d帶對應的色素分別為葉綠素b、葉綠素a，二者帶寬減小說明濾液中葉綠素含量減少，原因可能是忘記添加碳酸鈣，也可能是材料不新鮮，葉綠素含量少，C錯誤；色素f是胡蘿卜素，在層析液中的溶解度最大，擴散最快，位于濾紙條的最上方，D正確。
2．下列關于光合作用探究歷程的敘述，錯誤的是(　　)
A．希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，且氧氣中的氧元素完全來自水
B．在恩格爾曼的實驗中，受到均勻光照，好氧菌分布在水綿帶狀葉綠體所有受光的部位
C．魯賓和卡門的實驗中，改變水中H218O的所占比例，植物釋放的18O2的所占比例也隨之改變
D．供給小球藻14CO2，葉綠體內的三碳化合物首先出現14C
答案　A
解析　希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，但沒探究CO2的相關實驗，故不能說明植物光合作用產生的氧氣全部來自水，A錯誤。
3．(2023·湖南邵陽高三模擬)如圖所示的實驗中，試管中色素若是分別來自水稻的葉黃素缺失突變體葉片和缺鎂條件下生長的水稻葉片，則在光屏上形成較明顯暗帶的條數分別是(　　)
A．1、1 B．1、2
C．2、2 D．2、1
答案　D
解析　葉黃素缺失的突變體水稻不能合成葉黃素，而試管中胡蘿卜素和葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，則在光屏上形成2條較明顯暗帶；缺鎂條件下生長的水稻，葉綠素合成受阻，則試管中的類胡蘿卜素吸收藍紫光，則在光屏上形成1條較明顯暗帶，D正確。
4．亞硝酸細菌和硝酸細菌是土壤中普遍存在的化能自養型細菌，前者將氨氧化為亞硝酸，后者將亞硝酸氧化為硝酸，其過程如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．氧化氨和亞硝酸的過程都能釋放出化學能，這兩種細菌都能利用相應的能量合成有機物
B．細菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸鹽含量，有利于植物滲透吸水
C．亞硝酸細菌化能合成作用與植物光合作用的過程和發生場所均相同
D．由圖可知，亞硝酸細菌和硝酸細菌屬于分解者
答案　A
解析　細菌化能合成作用可增加土壤中硝酸鹽含量，對植物吸收氮素營養有重要意義，B錯誤；植物的光合作用是利用光能將二氧化碳和水合成有機物，其場所在葉綠體，而亞硝酸細菌(屬于原核生物，沒有葉綠體)的化能合成作用是利用化學能將二氧化碳和水合成有機物，因此亞硝酸細菌化能合成作用與植物光合作用的過程和場所都不同，C錯誤；亞硝酸細菌和硝酸細菌屬于化能自養型細菌，屬于生產者，D錯誤。
5．下列有關葉綠體和線粒體內部分代謝活動的敘述，正確的是(　　)
A．葉綠體內：CO2→C3→(CH2O)，線粒體內：C6H12O6→C3→CO2
B．兩種細胞器都與能量轉換有關，都能產生ATP
C．ATP和NADPH在葉綠體中隨水的分解而產生，ATP和[H]在線粒體中隨水的生成而產生
D．兩種細胞器都具有較大的膜面積和相同的酶系統，有利于代謝高效地進行
答案　B
解析　葉綠體中可發生CO2→C3→(CH2O)，在線粒體分解的底物是丙酮酸，不是葡萄糖，線粒體中不會發生C6H12O6→C3→CO2，A錯誤；ATP和NADPH在葉綠體中隨水的分解而產生，在線粒體中(有氧呼吸第三階段)，水的生成過程中生成了ATP，但是沒有[H](NADH)產生，C錯誤；線粒體和葉綠體都具有較大的膜面積和復雜的酶系統，有利于新陳代謝高效而有序地進行，但酶系統不同，D錯誤。
6．(2023·江蘇海安高級中學高三練習)卡爾文將14C標記的CO2通入正在進行光合作用的小球藻培養液中，然后在培養后不同時間(0.5 s、3 s、10 s等)將培養液迅速傾入熱乙醇中以殺死細胞，最后利用層析法和放射自顯影技術進行物質的分離和鑒定，實驗結果如圖。下列相關分析不正確的是(　　)
A．用14C標記CO2可排除細胞中原有物質的干擾
B．熱乙醇處理的目的是停止光合作用的進行
C．推測暗反應的初產物可能是3－磷酸甘油酸
D．可依據放射性的強弱推測出暗反應的過程
答案　D
解析　熱乙醇可以殺死細胞，用熱乙醇處理的目的是停止光合作用的進行，以檢測殺死細胞時，其光合作用進行的程度，B正確；放射性最先在3－磷酸甘油酸出現，推測暗反應的初產物可能是3－磷酸甘油酸，C正確；該實驗可通過放射性出現的先后順序來推測暗反應的過程，D錯誤。
7．如圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢，該植物在Ⅰ階段處于適宜環境條件下，Ⅱ階段改變的環境條件是降低光照強度或者降低CO2濃度中的某一項。下列分析正確的是(　　)
A．圖中物質甲轉變成乙需要消耗光反應提供的ATP
B．圖中Ⅱ階段所改變的環境條件是降低了光照強度
C．圖中Ⅱ階段甲上升是因為葉綠體中NADPH和ATP的積累
D．圖中Ⅱ階段光合速率最大時所需光照強度比Ⅰ階段低
答案　D
解析　根據題意和題圖可知，物質甲是C5，物質乙是C3，圖中Ⅱ階段改變的條件是降低了CO2濃度。Ⅱ階段改變的條件影響暗反應的進行，所以Ⅱ階段光合速率最大時所需光照強度比Ⅰ階段低，D正確。
8．為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動力，科學家在黑暗條件下進行了如下實驗，下列有關分析正確的是(　　)
A．黑暗的目的是為了與光照作對照
B．pH＝4的緩沖液模擬的是葉綠體基質的環境
C．ADP和Pi形成ATP后進入類囊體腔內
D．類囊體膜兩側的pH差是葉綠體形成ATP的動力
答案　D
解析　實驗在黑暗中進行的目的是避免光照對ATP合成的影響，A錯誤；pH＝4的緩沖液模擬的是類囊體腔的環境，B錯誤；ADP和Pi形成ATP后進入葉綠體基質，C錯誤；從實驗結果看出，pH平衡前，加入ADP和Pi能夠產生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能產生ATP，說明葉綠體中ATP形成的原動力來自類囊體膜兩側的氫離子濃度差，D正確。
二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9．(2023·湖南衡陽高三模擬)葉黃素是一種存在于人眼視網膜上的類胡蘿卜素，具有抗氧化活性和減少可見光損傷視網膜的功能。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．葉黃素可減少光損傷視網膜與其主要吸收紅光有關
B．綠色植物葉肉細胞中的葉黃素主要分布在液泡中
C．在層析液中，葉黃素的溶解度大于葉綠素的
D．秋季葉片變黃主要與葉片不能合成葉綠素有關
答案　ABD
解析　葉黃素是一種類胡蘿卜素，主要吸收可見光中的藍紫光，A錯誤；綠色植物葉肉細胞中的葉黃素主要分布在類囊體薄膜上，B錯誤；葉黃素在濾紙條上的擴散速度比葉綠素快，說明葉黃素在層析液中的溶解度大于葉綠素，C正確；秋季葉片變黃主要與葉綠素的分解增多有關，D錯誤。
10．(2023·遼寧鞍山高三檢測)淀粉和蔗糖是光合作用的主要終產物，其合成過程如下圖所示。細胞質內形成的蔗糖可以通過跨膜運輸進入液泡進行臨時性儲藏，該過程是由位于液泡膜上的蔗糖載體介導的逆蔗糖濃度梯度運輸。下列說法正確的是(　　)
A．參與蔗糖生物合成的酶位于葉綠體基質中
B．呼吸抑制劑不會抑制蔗糖進入液泡的過程
C．細胞質基質中Pi不會影響葉綠體中的淀粉的合成量
D．磷酸丙糖的輸出量過多會影響C5的再生，使暗反應速率下降
答案　D
解析　細胞質內形成的蔗糖可以通過跨膜運輸進入液泡進行臨時性儲藏，故參與蔗糖生物合成的酶位于細胞質基質中，A錯誤；結合題意“逆蔗糖濃度梯度運輸”可知，蔗糖進入液泡的方式為主動運輸過程，故呼吸抑制劑可以通過抑制呼吸作用影響能量供應，進而抑制蔗糖進入液泡的過程，B錯誤；結合題圖分析可知，當細胞質基質中Pi濃度降低時，會抑制磷酸丙糖從葉綠體中運出，從而促進淀粉的合成， C錯誤；據圖可知，磷酸丙糖的輸出量增多會影響C5的再生，使暗反應速率下降，D正確。
11．如圖為葉綠體結構與功能示意圖，字母表示葉綠體的結構(A為膜結構)，數字表示有關物質。下列敘述正確的是(　　)
A．參與光合作用的色素位于圖中的A部分
B．③進入葉綠體后，通過固定形成⑤物質
C．若突然停止光照，B中④的含量會升高
D．用18O標記①，可在②中檢測到18O
答案　ACD
解析　③CO2進入葉綠體后，通過固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成還需要經過C3的還原，B錯誤；若突然停止光照，光反應合成的NADPH與ATP減少，參與還原反應的C3減少，B葉綠體基質中④C3的含量會升高，C正確；O2中的O來源于H2O，用18O標記①H2O，可在②O2中檢測到18O，D正確。
12．通常情況下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉化可見光，用于光合作用。研究發現某些藍細菌在近紅外光環境下生長時，含有葉綠素a的光合系統會失效，而含有葉綠素f的光合系統會啟動。進一步研究發現，葉綠素f能吸收、轉化紅外光，用于光合作用。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．培養藍細菌研究光合作用時，需提供葡萄糖作為碳源
B．葉綠素f主要分布在藍細菌葉綠體類囊體薄膜上
C．葉綠素f能夠吸收、轉化紅外光，體現了藍細菌對環境的適應
D．在正常光照條件下，藍細菌會同時吸收可見光和紅外光進行光合作用
答案　ABD
解析　藍細菌屬于自養生物，能夠自己合成有機物，故培養藍細菌研究光合作用時，不需要提供葡萄糖作為碳源，A錯誤；藍細菌為原核生物，無葉綠體，B錯誤；在正常光照條件下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉化可見光，而不利用紅外光，D錯誤。
三、非選擇題
13．(2023·江蘇連云港高三模擬)下圖為光反應示意圖，PSⅠ和PSⅡ分別是光系統Ⅰ和光系統Ⅱ，是葉綠素和蛋白質構成的復合體，能吸收利用光能進行電子的傳遞，PQ、Cytbf、PC是相關蛋白質，其中PQ在傳遞電子的同時能將H＋運輸到類囊體腔中。ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成，在進行H＋順濃度梯度運輸的同時催化ATP的合成。據圖回答下列問題：
(1)上圖說明生物膜具有________________________________功能。與植物細胞膜上的蛋白質相比，類囊體薄膜上的蛋白質具有的獨特功能是________________________________。
(2)O2是水光解的產物，其中需要的光能是通過____________(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)吸收利用的。在光系統Ⅰ中發生的物質變化是__________________________。NADPH和ATP中都有化學能，NADPH中的化學能來自____________(填光系統名稱)吸收和轉換的光能。
(3)類囊體薄膜上的ATP合成酶是一種可逆性復合酶，既能利用__________________(能量)合成ATP，又能水解ATP將質子從基質泵到膜間隙。線粒體和細菌中的ATP合成酶分布的場所分別是__________________。
(4)某種農藥與PQ競爭限制了電子傳遞的速率，若用該農藥處理破壞內外膜的葉綠體，會導致ATP的含量____________(填“顯著上升”“顯著下降”或“不變”)。
答案　(1)控制物質進出、能量轉化、催化　傳遞電子，在光能轉換中發揮作用　(2)PSⅡ　NADP＋＋H＋→NADPH　PSⅠ和PSⅡ　(3)H＋提供的電化學勢能(質子動力勢)　線粒體內膜、細胞膜
(4)顯著下降
14．甲醛是家裝的主要污染物，對動植物細胞均有毒害作用。科研人員為提高室內觀賞植物天竺葵吸收甲醛的能力，將酵母菌的DAS蛋白基因和DAK蛋白基因導入天竺葵的葉綠體中，轉基因后甲醛同化途徑如下圖所示。請回答下列問題：
(1)圖中物質①是__________________。
(2)轉基因天竺葵同化甲醛的兩條途徑：①甲醛→________→淀粉；②甲醛→_______→淀粉。
(3)據圖分析，DAS基因和DAK基因轉化成功會對光合作用____________過程產生直接影響。
(4)為了進一步測定轉基因天竺葵同化甲醛的能力，研究人員取生長良好、株齡和長勢一致的天竺葵，置于含相同濃度甲醛的玻璃容器中脅迫處理24 h，同時以未放入天竺葵的空容器和容器外的天竺葵為對照，測定容器內的甲醛濃度和葉片的氣孔導度，結果如下圖。
①實驗結果表明轉基因天竺葵吸收甲醛的能力比非轉基因天竺葵__________，其主要原因是________________基因成功表達，增加了甲醛的同化途徑。
②轉基因天竺葵在18：00至次日8：00時段內吸收甲醛的能力明顯降低，結合甲醛轉化途徑，分析其原因可能是_____________________________________________。
③實驗結果表明天竺葵在有甲醛環境中氣孔導度會發生明顯變化，其意義是___________。
答案　(1)ADP、Pi、NADP＋　(2)3－磷酸甘油醛　二羥丙酮→磷酸二羥丙酮　(3)暗反應　(4)①強　DAS基因和DAK　②此時段天竺葵光合作用弱，產生的5－磷酸木酮糖少　③減少甲醛的吸收，降低甲醛對植物細胞的毒害
解析　(1)圖中物質①是參與暗反應三碳化合物(C3)還原過程的產物，則①是ADP、Pi、NADP＋，可被光反應重新利用。(4)①由容器內剩余甲醛濃度曲線圖可知，隨著時間的延長，放置天竺葵的容器內甲醛濃度均下降，放置轉基因天竺葵的容器內甲醛濃度下降得更明顯，表明轉基因天竺葵吸收甲醛的能力比非轉基因天竺葵的更強。結合題干信息分析可知，轉基因天竺葵的葉綠體中導入了酵母菌的DAS基因和DAK基因，兩種基因成功表達可使轉基因天竺葵的葉綠體中存在DAS酶和DAK酶，增加了甲醛的同化途徑。②在當日18：00至次日8：00時段內，天竺葵光合作用弱，產生的5－磷酸木酮糖少，轉基因天竺葵吸收甲醛的能力明顯降低。③結合兩曲線圖分析可知，甲醛濃度較高時，天竺葵氣孔導度較低，這樣可以減少空氣中甲醛進入植物體內，避免甲醛對植物細胞的傷害。第5課時　捕獲光能的色素和結構及光合作用的原理
課標要求　1.說明植物細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變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。2.活動：提取和分離綠葉中的色素。
考點一　捕獲光能的色素
1．綠葉中色素的提取和分離
(1)實驗原理
試劑 原理
提取 綠葉中的色素溶于 ，而不溶于水
分離 各種色素在 中的 不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得 ，反之則慢
(2)實驗步驟
(3)實驗結果分析
色素種類 顏色 吸收光譜
類胡蘿卜素(含量約占1/4) 橙黃色 主要吸收_______
葉黃素
葉綠素(含量約占3/4) 藍綠色 主要吸收________
葉綠素b
結果分析：
①色素帶的條數與色素種類有關，四條色素帶說明有________色素。
②色素帶的寬窄與色素含量有關，色素帶越寬說明此種色素含量________。色素帶最寬的是____________，最窄的是________________，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬。
③色素帶擴散速度與________有關，擴散速度越快說明溶解度越________。
④相鄰兩條色素帶之間距離最遠的是__________________，最近的是______________。
2．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________，而對紅外光和紫外光等不吸收。
(2)葉綠素對________________的吸收量大，類胡蘿卜素對________的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。
源于必修1 P99“圖5－12”“旁欄思考”
(1)從葉綠素吸收光譜圖可知：葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a________(填“寬”或“窄”)。
(2)研究表明：在遮光條件下，以藍紫光為主的散光占比增加。請預測：在適當遮光的條件下葉片(比如同一植物底層葉片)中葉綠素a/b________，弱光下的吸光能力________，有利于提高植物的捕光能力，是對弱光環境的一種適應。
(3)植物工廠里為什么不用發綠光的光源？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關嗎？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
2．溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充什么顏色的光源？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．下列關于植物細胞中光合色素的說法，正確的是(　　)
A．光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上
B．Mg是構成葉綠素所必需的微量元素
C．葉綠素對綠光吸收最多，所以葉片呈綠色
D．用紙層析法分離色素時，含量多的色素在濾紙上擴散快
2．(2020·江蘇，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是(　　)
A．提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B．研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞
C．研磨時添加石英砂有助于色素提取
D．畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散
歸納總結　實驗出現異常現象的原因分析
異常現象 原因分析
收集到的濾液綠色過淺 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②使用放置數天的菠菜葉，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濾液細線不直； ②濾液細線過粗
濾紙條無 色素帶 ①忘記畫濾液細線； ②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
考點二　葉綠體的結構和功能
1．葉綠體的結構和功能
(1)葉綠體立體結構
光合色素分布于________________上。光合作用的酶分布于________________________。
(2)葉綠體的功能：進行光合作用的場所。
(3)葉綠體中色素的功能：________、________、________光能。
2．葉綠體功能的實驗驗證
(1)資料1：(必修1 P100)
①實驗者：德國科學家________________。
②實驗結論
a．葉綠體能________用于光合作用放________。
b．葉綠體主要吸收______________________________________________。
(2)資料2(必修1 P101)：在葉綠體的類囊體膜上和基質中，含有多種進行光合作用所必需的酶。
該資料說明光合作用的有關生化反應在________中進行。
(3)總結：在葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的________________，在________________________________中，還有許多進行光合作用所必需的酶。______________是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎。
1．恩格爾曼實驗設計的巧妙之處
(1)實驗材料用__________________________，水綿的葉綠體呈________________分布，便于觀察，用需氧細菌可確定__________________的部位。
(2)沒有空氣的黑暗環境排除了____________的干擾。
(3)用極細的光束照射，葉綠體上可分為______和________的部位，相當于一組對比實驗。
(4)臨時裝片局部曝光與完全暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。
2．一般植物的葉片在春夏季節為綠色，而在秋季呈現黃色。出現這一現象的原因是什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3．下列關于葉綠體的敘述，正確的是(　　)
A．葉綠體的外膜、內膜極大地擴展了受光面積
B．類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原
C．類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光
D．葉綠體基質中NADP＋能形成NADPH
4．光合作用的原理是很多科學家通過實驗發現的，光合作用探索歷程中的部分經典實驗的分析及拓展如圖1、2所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖1所示實驗的目的是探究光合產物中O2的來源，其中乙組為對照組
B．卡爾文探究暗反應的過程與圖1所示的實驗均采用了同位素示蹤法
C．圖2所示實驗中需氧細菌主要分布于接受光照的水綿細胞各個部位
D．圖2所示實驗需要把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在含有空氣的黑暗環境中
考點三　光合作用的原理
1．探索光合作用原理的部分實驗
年份 科學家 發現
19世紀末 — 普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖
1928 — 發現 對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過________轉化成糖
1937 英國植物學家希爾 發現 ，即離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應
1941 美國科學家魯賓和卡門 用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣來源于H2O： H218O＋CO2→植物→18O2； H2O＋C18O2→植物→O2
1954 美國科學家______ 發現在光照下，葉綠體可合成 。1957年，他發現該過程總是與 相伴隨
2.光合作用的概念及反應式
(1)光合作用的概念：綠色植物通過________，利用________，將________________轉化成儲存著能量的________，并且釋放出________的過程。
(2)反應式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2
3．光合作用的過程
項目 光反應 暗反應
過程模型
實質 光能轉換為化學能，并放出O2 同化CO2形成有機物
時間 ，以微秒計 較_____
條件 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必須有光 多種酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有無光均可
場所 在葉綠體內的 上進行 在葉綠體 中進行
物質轉化 ①水的光解： _______________________； ②ATP的合成： ________________________； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： __________________； ②C3的還原： 注：NADPH為C3還原提供還原劑和能量。
能量轉化 光能→______________________ ATP和NADPH中活躍的化學能→_____________________
關系 在光反應階段，光能被葉綠體內類囊體薄膜上的色素捕獲后，將水分解為_________等，形成 ，于是光能轉化成__________________；____________驅動在葉綠體基質中進行的暗反應，將CO2轉化為儲存化學能的糖類。可見光反應和暗反應緊密聯系，能量轉化與物質變化密不可分
(1)源于必修1 P104“相關信息”：________是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，________是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。
(2)源于必修1 P104“相關信息”：光合作用的產物有一部分是________，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入________，再通過韌皮部運輸到植株各處。
(3)源于必修1 P104正文拓展：光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析。實驗發現，僅僅30 s的時間，放射性代謝產物多達幾十種。縮短時間到7 s，發現放射性代謝產物減少到12種，想要探究CO2轉化成的第一個產物，可能的實驗思路是___________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)源于必修1 P106“小字部分”：光合作用和化能合成作用的比較
項目 光合作用 化能合成作用
條件 光、色素、酶 酶
原料 CO2和H2O等無機物
產物 等有機物
能量來源 某些無機物氧化時釋放的能量
生物種類 綠色植物、藍細菌等 、硫細菌等
4.環境改變時光合作用各物質含量的變化
(1)“過程法”分析各物質變化
下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：
(2)模型法表示C3和C5等物質含量變化
5．光合作用的意義
太陽光能的輸入、捕獲和轉化，是生物圈得以維持運轉的基礎。________________是唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑。
“二氧化碳人工合成淀粉”入選2021年度中國生命科學十大進展，中科院研究人員受到了自然光合作用的啟發，在太陽能分解水的技術上，開發出了高效的化學催化劑，再利用“光能→電能→化學能”的能量轉變方式，將二氧化碳固定還原成了更容易溶于水的甲醇等一碳化合物(C1)。在這個步驟中，光能的能量轉化效率超過10%，遠超自然光合作用的能量利用效率(2%)。完整的人造淀粉合成代謝路線(ASAP)如圖所示：
1．圖示模擬的是光合作用的什么過程？人工合成淀粉過程和自然光合作用下關于二氧化碳的固定是否相同，為什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
2．圖中顯示CO2還原需要人工提供的能量來自________________。植物葉肉細胞中碳的還原所需要能量由________________提供。
3．在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，人工合成淀粉過程中糖類的積累量等于植物嗎？為什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
4．從生態環境的角度闡述人工合成淀粉的意義。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
5．(不定項)(2023·湖南張家界高三模擬)1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中產生的氧氣的來源，實驗部分過程及結果如右圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．18O不具有放射性，是穩定的同位素，可用于示蹤物質運行和變化規律
B．另一組實驗及結果圖應為：將H218O換成H2O，CO2換成C18O2，其余不變
C．該實驗的預期結論是光合作用產生的O2中的氧全部來自水
D．實驗中小球藻的細胞內含有藻藍素和葉綠素，沒有完整的葉綠體
6．科學家在我國騰沖熱泉中分離得到硫細菌，這些細菌通過氧化硫化物和還原CO2來制造有機物。下列關于硫細菌的敘述，錯誤的是(　　)
A．硫細菌和硝化細菌的同化作用類型均為自養型
B．硫細菌能利用化學能將CO2和水合成糖類
C．硫細菌擬核中含有環狀DNA
D．硫細菌的生物膜系統實現細胞的區室化和功能專一化
1．(2019·江蘇，17)如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌經液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是(　　)
A．研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C．在敞開的燒杯中進行層析時，需通風操作
D．實驗驗證了該種藍細菌沒有葉綠素b
2．(2019·海南，9)下列關于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．光合作用的暗反應階段不能直接利用光能
B．紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C．光反應中，將光能轉變為化學能需要有ADP的參與
D．紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
3．(2022·遼寧，22)滸苔是形成綠潮的主要藻類。綠潮時滸苔堆積在一起，形成大量的“藻席”，造成生態災害。為研究滸苔瘋長與光合作用的關系，進行如下實驗：
Ⅰ.光合色素的提取、分離和含量測定
(1)在“藻席”的上、中、下層分別選取滸苔甲為實驗材料，提取、分離色素，發現滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，包括葉綠素和______________。在細胞中，這些光合色素分布在____________________。
(2)測定三個樣品的葉綠素含量，結果見下表。
樣品 葉綠素a/(mg·g－1) 葉綠素b/(mg·g－1)
上層 0.199 0.123
中層 0.228 0.123
下層 0.684 0.453
數據表明，取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高，這是因為____________________。
Ⅱ.光合作用關鍵酶Y的粗酶液制備和活性測定
(3)研究發現，滸苔細胞質基質中存在酶Y，參與CO2的轉運過程，利于對碳的固定。
酶Y粗酶液制備：定時測定光照強度并取一定量的滸苔甲和滸苔乙，制備不同光照強度下樣品的粗酶液，流程如圖1。
粗酶液制備過程保持低溫，目的是防止酶降解和__________。研磨時加入緩沖液的主要作用是__________穩定。離心后的__________為粗酶液。
(4)酶Y活性測定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性測試反應液中進行檢測，結果如圖2。
在圖2中，不考慮其他因素的影響，滸苔甲酶Y活性最高時的光照強度為___ μmol·m－2·s－1(填具體數字)，強光照會__________滸苔乙酶Y的活性。
4.(2020·江蘇·27)大豆與根瘤菌是互利共生關系，下圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質的代謝、運輸途徑，請據圖回答下列問題：
(1)在葉綠體中，光合色素分布在____________上；在酶催化下直接參與CO2固定的化學物質是H2O和________。
(2)上圖所示的代謝途徑中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在________________中，PGA還原成磷酸丙糖(TP)運出葉綠體后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于____________。
(3)根瘤菌固氮產生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白質時，通過脫水縮合形成____________鍵。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。葉綠體中合成ATP的能量來自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
(5)蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運輸物質的優點是____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
1．判斷關于捕獲光能的色素和結構的敘述
(1)葉片在640～660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的(　　)
(2)用紙層析法分離色素后得到的色素帶的寬度，反映了色素在層析液中溶解度的大小(　　)
(3)實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好(　　)
(4)葉綠體中類囊體堆疊可以增大CO2固定和C3還原場所的面積(　　)
(5)散布在細胞質基質中的葉綠體，其形態和分布是靜止不動的(　　)
2．判斷關于光合作用的過程的敘述
(1)植物細胞產生的O2只能來自光合作用(　　)
(2)希爾反應與CO2合成有機物的過程是兩個過程(　　)
(3)魯賓和卡門設計對比實驗證明了光合作用釋放的氧氣來自水(　　)
(4)阿爾農發現光合作用中葉綠體合成ATP總是與水的光解相伴隨(　　)
(5)C是組成糖類的基本元素，在光合作用中C從CO2開始先后經C3、C5最后形成糖類(　　)
(6)光合作用暗反應階段既不消耗H2О也不產生H2O (　　)
(7)硝化細菌可將環境中的NH3氧化釋放的能量直接用于自身各項生命活動(　　)
3．填空默寫
(1)(必修1 P98)綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：________(含量約占3/4)和__________(含量約占1/4)，其中前者包含________________(藍綠色)和________________(黃綠色)。后者包含________________(橙黃色)和________(黃色)。
(2)(必修1 P99)葉綠素a和葉綠素b主要吸收________________，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收________。
(3)(必修1 P101)葉綠體是________________的場所。在它內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的________________，在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的________。
(4)請根據光合作用的基本過程，填充下圖：
(5)請寫出光合作用的反應式(產物為C6H12O6)：______________________________。

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