資源簡介

(共94張PPT)
第4課時
探索光合作用及其過程
課標要求
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?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。
時間/發(fā)現(xiàn)者 內容
1627～1632年海爾蒙特 光合作用需要水
1779年英格豪斯 光合作用產生O2
1864年薩克斯 光合作用產生淀粉
1937年希爾 在離體葉綠體的懸液中加入草酸鐵，在光照下______
__________
1.探索光合作用原理的部分實驗
歸納 夯實必備知識
可以釋
放出氧氣
1941年魯賓、卡門 用同位素標記法研究了光合作用中氧氣的來源：H218O＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用釋放的氧全部來自____
19世紀80年代恩格爾曼 光合作用的場所在葉綠體中，葉綠體中含有吸收紅光和藍光的物質，并在光下產生O2
水
2.光合作用過程
(1)光合作用過程圖解
項目 光反應 暗反應
場所 葉綠體__________ _____________
條件 ____、色素、酶 酶、______________等
物質變化 ①2H2O ______________ ②NADP＋＋H＋＋2e－ NADPH ③ADP＋Pi ATP　　　　　　　 ①CO2＋C5 ____
②2C3 (CH2O)＋C5
類囊體膜
葉綠體基質
光
NADPH、ATP
O2＋4H＋＋4e－
2C3
能量變化
聯(lián)系 光反應為暗反應提供NADPH和ATP，暗反應為光反應提供NADP＋、ADP和Pi。
源于必修1 P88正文：①葉綠體中的各種光合色素都能吸收光能，但只有某些基態(tài)葉綠素分子可以將光能轉化為_____。
②光反應過程包括_________、__________、ATP生成和NADP＋還原，能量轉換是把光能轉換為電能再轉換為活躍的化學能。暗反應是將CO2、ATP和NADPH轉變?yōu)榱姿岜堑膹碗s生化反應，在能量轉換方面把活躍的化學能轉化為穩(wěn)定的化學能儲存在______中。
水的裂解
電子傳遞
糖類
電能
(2)反應式
①產物為(CH2O)：___________________________。
②產物為C6H12O6：______________________________________。
③元素的轉移途徑
NADPH
(C3H2O)
14C3
(14CH2O)
18O2
C3
(CH218O)
源于必修1 P89“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
區(qū)別 能量來源 ______ _____________________
代表生物 綠色植物 __________
相同點 都能將__________等無機物合成有機物
光能
無機物氧化釋放的能量
硝化細菌
CO2和H2O
3.環(huán)境改變時光合作用各物質含量的變化
(1)“來源－去路”法
(2)“模型法”
①圖1中曲線甲表示____，曲線乙表示__________________。
②圖2中曲線甲表示__________________，曲線乙表示____。
C3
C5、NADPH、ATP
C5、NADPH、ATP
C3
③圖3中曲線甲表示__________________，曲線乙表示____。
④圖4中曲線甲表示____，曲線乙表示__________________。
C5、NADPH、ATP
C3
C3
C5、NADPH、ATP
考向一　光合作用過程的綜合考查
1.下圖是番茄植株的葉肉細胞中進行光合作用的示意圖，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白質和光合色素組成的復合物，是吸收、傳遞、轉化光能的光系統(tǒng)。下列敘述錯誤的是
A.自然界中能發(fā)生光合作用的生物，不一定具備PSⅡ和PSⅠ系統(tǒng)
B.光反應過程將吸收的光能轉換為活躍的
化學能全部儲存在ATP中
C.在ATP合酶的作用下，H＋順濃度梯度轉
運提供分子勢能，促進ADP和Pi合成ATP
D.PSⅡ中的色素吸收光能后，將H2O分解為
O2和H＋，產生電子傳遞給PSⅠ將NADP＋和H＋結合形成NADPH
√
突破 強化關鍵能力
分析圖示可知，光反應過程將吸收的一部分光能轉換為活躍的化學能儲存在ATP中，還有一部分儲存在NADPH中，B錯誤。
2.(多選)下圖為光合作用暗反應的產物磷酸丙糖的代謝途徑，研究表明，磷酸丙糖轉移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足時，TPT活性降低。下列有關敘述錯誤的是
A.Pi輸入葉綠體減少時，磷
酸丙糖從葉綠體輸出減少
B.暗反應中磷酸丙糖的合成
不需要消耗光反應產生的ATP
C.葉肉細胞的光合產物主要是以蔗糖形式運出細胞的
D.農業(yè)生產上可通過增加CO2濃度來提高作物中蔗糖的含量
√
√
據圖示信息，磷酸丙糖通過
TPT從葉綠體輸出的同時伴
隨著Pi進入葉綠體，因此Pi
輸入葉綠體減少，說明磷酸
丙糖從葉綠體中的輸出過程受阻，即輸出減少，A正確；
光反應產生的ATP能用于暗反應中C3的還原過程，由圖示可知，該過程能合成磷酸丙糖，B錯誤；
由圖示可知，葉肉細胞的光
合產物磷酸丙糖會在細胞質
基質中用于合成蔗糖，然后
以蔗糖形式運出細胞，C正確；
根據題意可知，CO2充足時，TPT活性降低，則磷酸丙糖運出葉綠體合成蔗糖的過程會受到影響，作物中淀粉含量會上升，而蔗糖含量下降，D錯誤。
考向二　不同條件下光合作用過程中物質含量的變化分析
3.正常生長的小球藻，照光培養(yǎng)一段時間后，改為在綠光下繼續(xù)培養(yǎng)，此后小球藻細胞的葉綠體內會發(fā)生的變化是
A.H2O在光下分解速率不變
B.卡爾文循環(huán)增強
C.ADP/ATP比值上升
D.C3/C5比值下降
√
改為在綠光下繼續(xù)培養(yǎng)，導致光反應減弱，H2O在光下分解速率下降，A錯誤；
光反應減弱，產生的NADPH和ATP減少，導致卡爾文循環(huán)減弱，ADP/ATP比值上升，B錯誤，C正確；
C3還原成C5的量減少，但C5的消耗量暫時不變，所以C5含量減少，C3/C5比值上升，D錯誤。
4.為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下：
A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產物的相對含量為50%。
B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產物的相對含量為70%。
C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產物的相對含量為94%。
D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：
(1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量_____(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據是______________________
______________________________________________；C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要______。
(2)比較A、B、C三組處理可以推知，隨著光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產生的_____________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中______________。
高于
C組只用了D組一半的光
照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%
光照
ATP和NADPH
CO2的同化量
光合作用過程有兩個階段：光反應階段和暗反應階段。光反應階段必須在光下進行，其將水分解，產生ATP和NADPH用于暗反應。A、B、C三組處理相比，隨著光照時間間隔的減少，光照頻率的增加，使光下產生的ATP和NADPH能夠及時被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。
連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析
方法技巧
(1)光反應為暗反應提供的NADPH和ATP在葉綠體基質中有少量的積累，在光反應停止時，暗反應仍可持續(xù)進行一段時間，有機物還能繼續(xù)合成。
(2)在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機物的積累量要多。
重溫高考 真題演練
1.(2021·廣東，12)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存在于細胞質基質中
B.激活Rubisco需要黑暗條件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2結合
1
2
3
4
√
1
2
3
4
Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應，暗反應場所在葉綠體基質，故Rubisco存在于葉綠體基質中，A錯誤；
暗反應在有光和無光條件下都可以進行，故參與暗反應的酶Rubisco的激活對光無要求，B錯誤；
Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯誤；
Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2結合生成C3的過程，D正確。
2.(2020·江蘇，27節(jié)選)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
類囊體膜
C5
1
2
3
4
(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____________。
1
2
3
4
葉綠體基質
細胞質基質
1
2
3
4
CO2的固定發(fā)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)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的能量主要來自______的分解。
1
2
3
4
光能
糖類
葉綠體中光反應合成ATP的能量來自光能。根瘤中合成ATP的能量主要來自呼吸作用中糖類的分解。
(4)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(yōu)點是______________
___________________________________________。
1
2
3
4
非還原糖較穩(wěn)定
透壓的影響相對小)
(或蔗糖分子為二糖，對滲
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(wěn)定，所以蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物。
3.(2020·山東，21)人工光合作用系
統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關裝
置及過程如圖所示，其中甲、乙表
示物質，模塊3中的反應過程與葉
綠體基質內糖類的合成過程相同。
(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是_______________，模塊3中的甲可與CO2結合，甲為________________。
1
2
3
4
模塊1和模塊2
五碳化合物(或C5)
1
2
3
4
分析題圖可知，模塊1將光能
轉換為電能，模塊2為電解水，
同時轉換能量供模塊3還原CO2
產生糖類，比較這一過程與光
合作用的全過程可知，模塊1和模塊2相當于光合作用的光反應階段，模塊3相當于光合作用的暗反應階段。
1
2
3
4
根據上面的分析可知，該系統(tǒng)
中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應
功能的模塊，即吸收和轉化光
能的模塊是模塊1和模塊2。光
合作用的暗反應包括兩步反應，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，與C5結合，形成C3。二是C3的還原：C3接受ATP和NADPH釋放的能量，在酶的作用下最終轉化為糖類和C5。比較該過程與模塊3的反應過程可知，甲與CO2反應產生乙，這一階段為CO2的固定，那么甲為C5，即五碳化合物，乙為C3，即三碳化合物。
(2)若正常運轉過程中氣泵突然停
轉，則短時間內乙的含量將_____
(填“增加”或“減少”)。若氣泵
停轉時間較長，模塊2中的能量轉
換效率也會發(fā)生改變，原因是_____________________________________
______。
1
2
3
4
減少
模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋
不足
1
2
3
4
若正常運轉過程中氣泵突然停
轉，相當于光合作用過程中突
然停止供應CO2，CO2的固定受
阻，進而導致乙(C3)的合成量
減少，短時間內C3的還原正常進行，消耗量不變，C3含量減少。光合作用的暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP＋，若氣泵停轉時間較長，相當于暗反應無法進行，就無法為模塊2提供ADP、Pi和NADP＋，從而影響了模塊2中的能量轉換效率。
(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__________
____________________________________________________。
1
2
3
4
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)
1
2
3
4
植物有機物的積累量稱為凈光
合作用量，即有機物的制造量
(真正光合作用量)減去呼吸作
用消耗的有機物量。這個人工
光合作用系統(tǒng)中只有有機物的制造，沒有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情況下，有機物(糖類)的積累量將高于植物。
(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)有廣闊的應用前景。
1
2
3
4
葉片氣孔開
放程度降低，CO2的吸收量減少
干旱條件下，植物為降低蒸騰作用對水分的過度散失，氣孔的開放程度降低，進而影響CO2的吸收，會間接影響光合作用速率。
4.(2021·江蘇，20)線粒體對
維持旺盛的光合作用至關重
要。如圖表示葉肉細胞中部
分代謝途徑，虛線框內表示
“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”，
請據圖回答下列問題：
(1)葉綠體在__________上將
光能轉變成化學能，參與這一過程的兩類色素是____________________。
1
2
3
4
類囊體膜
葉綠素、類胡蘿卜素
(2)光合作用時，CO2與C5結合產生三碳化合物，繼而還原成三碳糖(C3)，為維持光合作用持續(xù)進行，部分新合成的C3必須用于再生_____；運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了____個CO2分子。
1
2
3
4
C5
12
(3)在光照過強時，細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酸乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的__________中的還原能輸出葉綠體，并經線粒體轉化為_____中的化學能。
1
2
3
4
NADPH
ATP
NADPH起還原劑的作用，含有還原能，細胞呼吸過程中釋放的能量用于合成ATP中的化學能和產生熱能。
(4)為研究線粒體對光合作用的影響，用寡霉素(電子傳遞鏈抑制劑)處理大麥，實驗方法是：取培養(yǎng)10～14 d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養(yǎng)后，測定并計算光合放氧速率(單位為μmolO2·mg－1chl·h－1，chl為葉綠素)。
1
2
3
4
請完成下表。
1
2
3
4
實驗步驟的目的 簡要操作過程
配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，并用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中
設置寡霉素為單一變量的對照組 ①____________________________________
②__________________ _______ 對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片
光合放氧測定 用氧電極測定葉片放氧
③__________________ ________________ 稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定
在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮
減少葉片差異造成
的誤差
葉綠素定量測定(或
測定葉綠素含量)
1
2
3
4
設計實驗遵循單一變量原則、對照原則、等量原則，對照組為在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮溶液。對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片的原因是減少葉片差異造成的誤差。稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定葉綠素的含量。
一、易錯辨析
1.植物在夜晚不能進行光反應，只能進行暗反應(　 　)
2.光合作用中ATP的移動方向是從葉綠體基質到類囊體膜(　 　)
3.光合作用過程中產生的ATP可以為細胞內的各項生命活動提供能量
(　 　)
五分鐘　查落實
×
×
×
×
二、填空默寫
1.請根據光合作用的基本過程，填充下圖：
ATP
NADPH
ADP+Pi
2.請寫出光合作用的反應式(產物為C6H12O6)：
________________________________________。
課時精練
一、單項選擇題
1.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，好氧細菌分布在水綿帶狀葉綠
體所有受光照部位
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(xiàn)14C
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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2
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希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，但沒有探究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。
1
2
3
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13
2.(2023·泰州高三質檢)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(yǎng)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(huán)狀DNA
D.硫細菌的生物膜系統(tǒng)實現(xiàn)細胞的區(qū)室化和功能專一化
√
1
2
3
4
5
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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(yǎng)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(huán)狀DNA，C正確；
硫細菌是原核生物，不具有生物膜系統(tǒng)，D錯誤。
3.(2023·江蘇海安高級中學高三練習)卡爾文將 標記的CO2通入正在進行光合作用的小球藻培養(yǎng)液中，然后在培養(yǎng)后不同時間(0.5 s、3 s、10 s等)將培養(yǎng)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
√
1
2
3
4
5
6
7
8
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14C
1
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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(xiàn)，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(xiàn)的先后順序來推測暗反應的過程，D錯誤。
4.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(huán)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
√
1
2
3
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5
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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(huán)境，B錯誤；
ADP和Pi形成ATP后進入葉綠體
基質，C錯誤；
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。
1
2
3
4
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6
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13
5.如圖為某陸生植物體內碳流動示意圖。據圖分析，下列敘述不正確的是
A.過程①需要消耗光反應提供的
ATP和NADPH
B.葉肉細胞中的卡爾文循環(huán)發(fā)生
在葉綠體基質
C.在葉肉細胞中會發(fā)生由單糖合
成二糖或多糖的過程
D.④受阻時，②③的進行能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制
√
1
2
3
4
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6
7
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13
過程①二氧化碳的固定不需要消
耗光反應提供的ATP和NADPH，
三碳化合物的還原消耗光反應提
供的ATP和NADPH，A錯誤；
在葉肉細胞中會發(fā)生由單糖合成
二糖或多糖的過程，由圖可知，
葉綠體基質中會進行葡萄糖合成淀粉的過程，在細胞質基質中進行葡萄糖和果糖合成蔗糖的過程，C正確；
1
2
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13
圖中④蔗糖輸出受阻時，則進入葉綠體的Pi減少，磷酸丙糖大量積累，過多的磷酸丙糖將用于合成淀粉，即②③合成淀粉能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制，D正確。
1
2
3
4
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13
6.如圖為植物的葉肉細胞中葉綠體部分結構示意圖，其中PSⅡ和PSⅠ都是由蛋白質和光合色素組成的復合物，具有吸收、傳遞和轉化光能的作用。下列相關敘述正確的是
A.圖中表示了分布在葉綠體內膜上
的PSⅡ、PSⅠ和ATP合酶系統(tǒng)
B.自然界中能發(fā)生光合作用的生物，
不一定都具有圖中所示的結構
C.ATP合酶可將H＋逆濃度梯度跨膜轉運從而促進ADP和Pi合成ATP
D.圖示結構上發(fā)生的能量轉換是光能→活躍的化學能→穩(wěn)定的化學能
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3
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5
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13
√
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2
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6
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13
PSⅡ和PSⅠ都是由蛋白質和光
合色素組成的復合物，分布在
葉綠體類囊體膜上，A錯誤；
自然界中能發(fā)生光合作用的生
物，不一定具有葉綠體，如藍細菌，B正確；
H＋順濃度梯度轉運出類囊體并產生能量，促進ADP和Pi合成ATP，C錯誤；
圖示為光反應階段，其能量轉換是光能→活躍的化學能，D錯誤。
D.在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細胞中C3的含量短時間內不變
1
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7.景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開放，通過一系列反應將CO2固定于蘋果酸，并儲存在液泡中(甲)；白天氣孔關閉，蘋果酸運出液泡后放出CO2，供葉綠體的暗反應(乙)利用。下列關于這類植物的敘述錯誤的是
A.在夜晚，葉肉細胞能產生ATP的
細胞器有線粒體和葉綠體
B.景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與
植物適應干旱條件有關
√
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在夜晚，葉肉細胞只能通過細
胞呼吸產生ATP，即產生ATP的
細胞器是線粒體，A錯誤；
具有景天酸代謝途徑的植物，
氣孔白天關閉，可以減少蒸騰
作用，夜晚氣孔張開吸收二氧化碳，因此可以適應干旱的環(huán)境條件，B正確；
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由于該植物白天氣孔關閉，所以在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，對于該葉肉細胞來說，其暗反應不受影響，即C3的含量不受影響，D正確。
8.(2023·江蘇鎮(zhèn)江高三檢測)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(huán)境條件下，Ⅱ階段改變的環(huán)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(huán)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。
二、多項選擇題
9.光合作用的過程十分復雜，它包括一系列化學反應，這些化學反應可以概括地分為光反應和暗反應。如圖為某高等植物細胞光合作用過程示意圖，a、b、c、d、e、f分別表示光合作用不同階段中的物質。下列相關敘述正確的是
A.圖中的膜結構為葉綠體的內膜，膜上分布有吸收
光能的四種色素
B.物質b順濃度梯度跨膜運輸，并供給ADP和Pi反應
合成ATP所需的能量
C.d→f為暗反應中C3的還原過程，物質c為該過程的
進行提供的物質是氫
D.若將圖中的光照撤離，則短時間內d、e的含量將增加，f的含量將降低
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√
√
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由圖示信息可知，圖中為光合作用過程，所以膜結構為葉綠體的類囊體膜，膜上分布有吸收光能的四種色素，A錯誤；
物質b為H＋，其順濃度梯度跨膜運輸，供給ADP和Pi反應合成ATP所需的能量，B正確；
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d→f為暗反應中C3的還原過程，物質c(NADPH)為該過程的進行提供的物質是氫，C正確；
若將圖中的光照撤離，則短時間內光反應停止，使d→f過程減慢，而e→d過程繼續(xù)進行，所以d的含量將增加，e、f的含量將減少，D錯誤。
10.(2023·江蘇揚州高三檢測)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。下列說法不正確的是
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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√
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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。
11.陽光穿過森林中的空隙形成“光斑”，它會隨太陽的運動和枝葉的擺動而移動。如圖表示一株生長旺盛的植物在“光斑”照射前后的光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的有關曲線，此曲線說明
A.“光斑”照射前，光合作用已經進行
B.“光斑”照射開始后，光反應和暗反
應迅速同步增加
C.“光斑”照射后，O2釋放速率的變化
說明暗反應對光反應有抑制作用
D.CO2曲線ab段的變化說明進行暗反應與光照無關
√
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√
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“光斑”照射前，有O2釋放，說明
已經進行光合作用，A正確；
“光斑”照射開始后，O2釋放速率
急劇增大，CO2吸收速率相對較慢，
說明光反應和暗反應不是同步增加
的，B錯誤；
光斑照射后，氧氣的釋放量下降，說明暗反應對光反應有抑制作用，C正確；
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ab段“光斑”移開，光照減弱，二氧化碳的吸收速率下降，說明暗反應的進行與光照有關，D錯誤。
三、非選擇題
12.(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(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)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)上圖說明生物膜具有______________________________功能。與植物細胞質膜上的蛋白質相比，類囊體膜上的蛋白質具有的獨特功能是_____
___________________________。
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控制物質進出、能量轉化、催化
電子，在光能轉換中發(fā)揮作用
傳遞
(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(tǒng)Ⅰ中發(fā)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(tǒng)名稱)吸收和轉換的光能。
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PSⅡ
NADP＋＋H＋
→NADPH
PSⅠ和PSⅡ
(3)類囊體膜上的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_________
______________。
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H＋提供的
電化學勢能(質子動力勢)
線粒體內
膜、細胞質膜
(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”)。
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顯著下降
13.甲醛是家裝的主要污染物，對動植物細胞均有毒害作用?？蒲腥藛T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_________________。
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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。
(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。
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3－磷酸甘油醛
二羥丙酮→磷酸二羥丙酮
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_____________________________
___________________。
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此時段天竺葵光合作用弱，產生
的5－磷酸木酮糖少
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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(huán)境中氣孔導度會發(fā)生明顯變化，其意義是__________________________________________。
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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4課時　探索光合作用及其過程
課標要求　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?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。
1．探索光合作用原理的部分實驗
時間/發(fā)現(xiàn)者 內容
1627～1632年海爾蒙特 光合作用需要水
1779年英格豪斯 光合作用產生O2
1864年薩克斯 光合作用產生淀粉
1937年希爾 在離體葉綠體的懸液中加入草酸鐵，在光照下可以釋放出氧氣
1941年魯賓、卡門 用同位素標記法研究了光合作用中氧氣的來源：H218O＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用釋放的氧全部來自水
19世紀80年代恩格爾曼 光合作用的場所在葉綠體中，葉綠體中含有吸收紅光和藍光的物質，并在光下產生O2
2.光合作用過程
(1)光合作用過程圖解
項目 光反應 暗反應
場所 葉綠體類囊體膜 葉綠體基質
條件 光、色素、酶 酶、NADPH、ATP等
物質變化 ①2H2OO2＋4H＋＋4e－ ②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ADP＋PiATP　　　　　　　 ①CO2＋C52C3 ②2C3(CH2O)＋C5
能量變化
聯(lián)系 光反應為暗反應提供NADPH和ATP，暗反應為光反應提供NADP＋、ADP和Pi。
源于必修1 P88正文：①葉綠體中的各種光合色素都能吸收光能，但只有某些基態(tài)葉綠素分子可以將光能轉化為電能。
②光反應過程包括水的裂解、電子傳遞、ATP生成和NADP＋還原，能量轉換是把光能轉換為電能再轉換為活躍的化學能。暗反應是將CO2、ATP和NADPH轉變?yōu)榱姿岜堑膹碗s生化反應，在能量轉換方面把活躍的化學能轉化為穩(wěn)定的化學能儲存在糖類中。
(2)反應式
①產物為(CH2O)：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
②產物為C6H12O6：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。
③元素的轉移途徑
a．H：3H2ONADPH(C3H2O)。
b．C：14CO214C3(14CH2O)。
c．O：H218O18O2；C18O2C3(CH218O)。
源于必修1 P89“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
區(qū)別 能量來源 光能 無機物氧化釋放的能量
代表生物 綠色植物 硝化細菌
相同點 都能將CO2和H2O等無機物合成有機物
3.環(huán)境改變時光合作用各物質含量的變化
(1)“來源－去路”法
(2)“模型法”
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。
考向一　光合作用過程的綜合考查
1．下圖是番茄植株的葉肉細胞中進行光合作用的示意圖，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白質和光合色素組成的復合物，是吸收、傳遞、轉化光能的光系統(tǒng)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．自然界中能發(fā)生光合作用的生物，不一定具備PSⅡ和PSⅠ系統(tǒng)
B．光反應過程將吸收的光能轉換為活躍的化學能全部儲存在ATP中
C．在ATP合酶的作用下，H＋順濃度梯度轉運提供分子勢能，促進ADP和Pi合成ATP
D．PSⅡ中的色素吸收光能后，將H2O分解為O2和H＋，產生電子傳遞給PSⅠ將NADP＋和H＋結合形成NADPH
答案　B
解析　分析圖示可知，光反應過程將吸收的一部分光能轉換為活躍的化學能儲存在ATP中，還有一部分儲存在NADPH中，B錯誤。
2．(多選)下圖為光合作用暗反應的產物磷酸丙糖的代謝途徑，研究表明，磷酸丙糖轉移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足時，TPT活性降低。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．Pi輸入葉綠體減少時，磷酸丙糖從葉綠體輸出減少
B．暗反應中磷酸丙糖的合成不需要消耗光反應產生的ATP
C．葉肉細胞的光合產物主要是以蔗糖形式運出細胞的
D．農業(yè)生產上可通過增加CO2濃度來提高作物中蔗糖的含量
答案　BD
解析　據圖示信息，磷酸丙糖通過TPT從葉綠體輸出的同時伴隨著Pi進入葉綠體，因此Pi輸入葉綠體減少，說明磷酸丙糖從葉綠體中的輸出過程受阻，即輸出減少，A正確；光反應產生的ATP能用于暗反應中C3的還原過程，由圖示可知，該過程能合成磷酸丙糖，B錯誤；由圖示可知，葉肉細胞的光合產物磷酸丙糖會在細胞質基質中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式運出細胞，C正確；根據題意可知，CO2充足時，TPT活性降低，則磷酸丙糖運出葉綠體合成蔗糖的過程會受到影響，作物中淀粉含量會上升，而蔗糖含量下降，D錯誤。
考向二　不同條件下光合作用過程中物質含量的變化分析
3．正常生長的小球藻，照光培養(yǎng)一段時間后，改為在綠光下繼續(xù)培養(yǎng)，此后小球藻細胞的葉綠體內會發(fā)生的變化是(　　)
A．H2O在光下分解速率不變
B．卡爾文循環(huán)增強
C．ADP/ATP比值上升
D．C3/C5比值下降
答案　C
解析　改為在綠光下繼續(xù)培養(yǎng)，導致光反應減弱，H2O在光下分解速率下降，A錯誤；光反應減弱，產生的NADPH和ATP減少，導致卡爾文循環(huán)減弱，ADP/ATP比值上升，B錯誤，C正確；C3還原成C5的量減少，但C5的消耗量暫時不變，所以C5含量減少，C3/C5比值上升，D錯誤。
4．為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下：
A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產物的相對含量為50%。
B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產物的相對含量為70%。
C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產物的相對含量為94%。
D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：
(1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據是___________________________________________________；C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要________。
(2)比較A、B、C三組處理可以推知，隨著光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產生的__________________________________________________________________________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中__________________________________________。
答案　(1)高于　C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%　光照　(2)ATP和NADPH　CO2的同化量
解析　(2)光合作用過程有兩個階段：光反應階段和暗反應階段。光反應階段必須在光下進行，其將水分解，產生ATP和NADPH用于暗反應。A、B、C三組處理相比，隨著光照時間間隔的減少，光照頻率的增加，使光下產生的ATP和NADPH能夠及時被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。
方法技巧　連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析
(1)光反應為暗反應提供的NADPH和ATP在葉綠體基質中有少量的積累，在光反應停止時，暗反應仍可持續(xù)進行一段時間，有機物還能繼續(xù)合成。
(2)在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機物的積累量要多。
1．(2021·廣東，12)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存在于細胞質基質中
B．激活Rubisco需要黑暗條件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP
D．Rubisco催化C5和CO2結合
答案　D
解析　Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應，暗反應場所在葉綠體基質，故Rubisco存在于葉綠體基質中，A錯誤；暗反應在有光和無光條件下都可以進行，故參與暗反應的酶Rubisco的激活對光無要求，B錯誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯誤；Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2結合生成C3的過程，D正確。
2．(2020·江蘇，27節(jié)選)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)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的能量主要來自________的分解。
(4)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(yōu)點是_____________________________________________________________________________。
答案　(1)類囊體膜　C5　(2)葉綠體基質　細胞質基質　(3)光能　糖類　(4)非還原糖較穩(wěn)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(fā)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)葉綠體中光反應合成ATP的能量來自光能。根瘤中合成ATP的能量主要來自呼吸作用中糖類的分解。(4)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(wěn)定，所以蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物。
3．(2020·山東，21)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如下圖所示，其中甲、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。
(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是__________________，模塊3中的甲可與CO2結合，甲為________________。
(2)若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則短時間內乙的含量將________(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉時間較長，模塊2中的能量轉換效率也會發(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)有廣闊的應用前景。
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
解析　分析題圖可知，模塊1將光能轉換為電能，模塊2為電解水，同時轉換能量供模塊3還原CO2產生糖類，比較這一過程與光合作用的全過程可知，模塊1和模塊2相當于光合作用的光反應階段，模塊3相當于光合作用的暗反應階段。(1)根據上面的分析可知，該系統(tǒng)中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應功能的模塊，即吸收和轉化光能的模塊是模塊1和模塊2。光合作用的暗反應包括兩步反應，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，與C5結合，形成C3。二是C3的還原：C3接受ATP和NADPH釋放的能量，在酶的作用下最終轉化為糖類和C5。比較該過程與模塊3的反應過程可知，甲與CO2反應產生乙，這一階段為CO2的固定，那么甲為C5，即五碳化合物，乙為C3，即三碳化合物。(2)若正常運轉過程中氣泵突然停轉，相當于光合作用過程中突然停止供應CO2，CO2的固定受阻，進而導致乙(C3)的合成量減少，短時間內C3的還原正常進行，消耗量不變，C3含量減少。光合作用的暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP＋，若氣泵停轉時間較長，相當于暗反應無法進行，就無法為模塊2提供ADP、Pi和NADP＋，從而影響了模塊2中的能量轉換效率。(3)植物有機物的積累量稱為凈光合作用量，即有機物的制造量(真正光合作用量)減去呼吸作用消耗的有機物量。這個人工光合作用系統(tǒng)中只有有機物的制造，沒有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情況下，有機物(糖類)的積累量將高于植物。(4)干旱條件下，植物為降低蒸騰作用對水分的過度散失，氣孔的開放程度降低，進而影響CO2的吸收，會間接影響光合作用速率。
4．(2021·江蘇，20)線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要。如圖表示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”，請據圖回答下列問題：
(1)葉綠體在______________上將光能轉變成化學能，參與這一過程的兩類色素是____________________。
(2)光合作用時，CO2與C5結合產生三碳化合物，繼而還原成三碳糖(C3)，為維持光合作用持續(xù)進行，部分新合成的C3必須用于再生________；運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了__________個CO2分子。
(3)在光照過強時，細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酸乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的__________中的還原能輸出葉綠體，并經線粒體轉化為__________中的化學能。
(4)為研究線粒體對光合作用的影響，用寡霉素(電子傳遞鏈抑制劑)處理大麥，實驗方法是：取培養(yǎng)10～14 d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養(yǎng)后，測定并計算光合放氧速率(單位為μmolO2·mg－1chl·h－1，chl為葉綠素)。請完成下表。
實驗步驟的目的 簡要操作過程
配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，并用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中
設置寡霉素為單一變量的對照組 ①____________________________________
②_____________________________ 對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片
光合放氧測定 用氧電極測定葉片放氧
③_____________________________ 稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定
答案　(1)類囊體膜　葉綠素、類胡蘿卜素
(2)C5　12　(3)NADPH　ATP　(4)①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮?、跍p少葉片差異造成的誤差?、廴~綠素定量測定(或測定葉綠素含量)
解析　(3)NADPH起還原劑的作用，含有還原能，細胞呼吸過程中釋放的能量用于合成ATP中的化學能和產生熱能。(4)設計實驗遵循單一變量原則、對照原則、等量原則，對照組為在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮溶液。對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片的原因是減少葉片差異造成的誤差。稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定葉綠素的含量。
一、易錯辨析
1．植物在夜晚不能進行光反應，只能進行暗反應(　×　)
2．光合作用中ATP的移動方向是從葉綠體基質到類囊體膜(　×　)
3．光合作用過程中產生的ATP可以為細胞內的各項生命活動提供能量(　×　)
4．14CO2中14C的轉移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　×　)
二、填空默寫
1．請根據光合作用的基本過程，填充下圖：
2．請寫出光合作用的反應式(產物為C6H12O6)：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。
課時精練
一、單項選擇題
1．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，好氧細菌分布在水綿帶狀葉綠體所有受光照部位
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(xiàn)14C
答案　A
解析　希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，但沒有探究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。
2．(2023·泰州高三質檢)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(yǎng)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(huán)狀DNA
D．硫細菌的生物膜系統(tǒng)實現(xiàn)細胞的區(qū)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(yǎng)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(huán)狀DNA，C正確；硫細菌是原核生物，不具有生物膜系統(tǒng)，D錯誤。
3．(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(yǎng)液中，然后在培養(yǎng)后不同時間(0.5 s、3 s、10 s等)將培養(yǎng)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(xiàn)，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(xiàn)的先后順序來推測暗反應的過程，D錯誤。
4．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(huán)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(huán)境，B錯誤；ADP和Pi形成ATP后進入葉綠體基質，C錯誤；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。
5．下圖為某陸生植物體內碳流動示意圖。據圖分析，下列敘述不正確的是(　　)
A．過程①需要消耗光反應提供的ATP和NADPH
B．葉肉細胞中的卡爾文循環(huán)發(fā)生在葉綠體基質
C．在葉肉細胞中會發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程
D．④受阻時，②③的進行能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制
答案　A
解析　過程①二氧化碳的固定不需要消耗光反應提供的ATP和NADPH，三碳化合物的還原消耗光反應提供的ATP和NADPH，A錯誤；在葉肉細胞中會發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程，由圖可知，葉綠體基質中會進行葡萄糖合成淀粉的過程，在細胞質基質中進行葡萄糖和果糖合成蔗糖的過程，C正確；圖中④蔗糖輸出受阻時，則進入葉綠體的Pi減少，磷酸丙糖大量積累，過多的磷酸丙糖將用于合成淀粉，即②③合成淀粉能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制，D正確。
6．如圖為植物的葉肉細胞中葉綠體部分結構示意圖，其中PSⅡ和PSⅠ都是由蛋白質和光合色素組成的復合物，具有吸收、傳遞和轉化光能的作用。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖中表示了分布在葉綠體內膜上的PSⅡ、PSⅠ和ATP合酶系統(tǒng)
B．自然界中能發(fā)生光合作用的生物，不一定都具有圖中所示的結構
C．ATP合酶可將H＋逆濃度梯度跨膜轉運從而促進ADP和Pi合成ATP
D．圖示結構上發(fā)生的能量轉換是光能→活躍的化學能→穩(wěn)定的化學能
答案　B
解析　PSⅡ和PSⅠ都是由蛋白質和光合色素組成的復合物，分布在葉綠體類囊體膜上，A錯誤；自然界中能發(fā)生光合作用的生物，不一定具有葉綠體，如藍細菌，B正確；H＋順濃度梯度轉運出類囊體并產生能量，促進ADP和Pi合成ATP，C錯誤；圖示為光反應階段，其能量轉換是光能→活躍的化學能，D錯誤。
7．景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開放，通過一系列反應將CO2固定于蘋果酸，并儲存在液泡中(甲)；白天氣孔關閉，蘋果酸運出液泡后放出CO2，供葉綠體的暗反應(乙)利用。下列關于這類植物的敘述錯誤的是(　　)
A．在夜晚，葉肉細胞能產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體
B．景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應干旱條件有關
C．給植物提供14C標記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機物中
D．在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細胞中C3的含量短時間內不變
答案　A
解析　在夜晚，葉肉細胞只能通過細胞呼吸產生ATP，即產生ATP的細胞器是線粒體，A錯誤；具有景天酸代謝途徑的植物，氣孔白天關閉，可以減少蒸騰作用，夜晚氣孔張開吸收二氧化碳，因此可以適應干旱的環(huán)境條件，B正確；晚上氣孔開放，14CO2進入細胞后在細胞質基質中與PEP結合生成OAA，然后再轉化為蘋果酸而被固定。白天蘋果酸運出液泡后放出14CO2,14CO2首先與五碳化合物結合生成三碳化合物，隨后三碳化合物被還原生成有機物，即14CO2→14C3→(14CH2O)，C正確；由于該植物白天氣孔關閉，所以在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，對于該葉肉細胞來說，其暗反應不受影響，即C3的含量不受影響，D正確。
8．(2023·江蘇鎮(zhèn)江高三檢測)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(huán)境條件下，Ⅱ階段改變的環(huán)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(huán)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。
二、多項選擇題
9．光合作用的過程十分復雜，它包括一系列化學反應，這些化學反應可以概括地分為光反應和暗反應。如圖為某高等植物細胞光合作用過程示意圖，a、b、c、d、e、f分別表示光合作用不同階段中的物質。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖中的膜結構為葉綠體的內膜，膜上分布有吸收光能的四種色素
B．物質b順濃度梯度跨膜運輸，并供給ADP和Pi反應合成ATP所需的能量
C．d→f為暗反應中C3的還原過程，物質c為該過程的進行提供的物質是氫
D．若將圖中的光照撤離，則短時間內d、e的含量將增加，f的含量將降低
答案　BC
解析　由圖示信息可知，圖中為光合作用過程，所以膜結構為葉綠體的類囊體膜，膜上分布有吸收光能的四種色素，A錯誤；物質b為H＋，其順濃度梯度跨膜運輸，供給ADP和Pi反應合成ATP所需的能量，B正確；d→f為暗反應中C3的還原過程，物質c(NADPH)為該過程的進行提供的物質是氫，C正確；若將圖中的光照撤離，則短時間內光反應停止，使d→f過程減慢，而e→d過程繼續(xù)進行，所以d的含量將增加，e、f的含量將減少，D錯誤。
10．(2023·江蘇揚州高三檢測)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。下列說法不正確的是(　　)
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　ABC
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．陽光穿過森林中的空隙形成“光斑”，它會隨太陽的運動和枝葉的擺動而移動。如圖表示一株生長旺盛的植物在“光斑”照射前后的光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的有關曲線，此曲線說明(　　)
A．“光斑”照射前，光合作用已經進行
B．“光斑”照射開始后，光反應和暗反應迅速同步增加
C．“光斑”照射后，O2釋放速率的變化說明暗反應對光反應有抑制作用
D．CO2曲線ab段的變化說明進行暗反應與光照無關
答案　AC
解析　“光斑”照射前，有O2釋放，說明已經進行光合作用，A正確；“光斑”照射開始后，O2釋放速率急劇增大，CO2吸收速率相對較慢，說明光反應和暗反應不是同步增加的，B錯誤；光斑照射后，氧氣的釋放量下降，說明暗反應對光反應有抑制作用，C正確；ab段“光斑”移開，光照減弱，二氧化碳的吸收速率下降，說明暗反應的進行與光照有關，D錯誤。
三、非選擇題
12．(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(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)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。與植物細胞質膜上的蛋白質相比，類囊體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(tǒng)Ⅰ中發(fā)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(tǒng)名稱)吸收和轉換的光能。
(3)類囊體膜上的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(fā)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、細胞質膜
(4)顯著下降
13．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(huán)境中氣孔導度會發(fā)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?、诖藭r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。

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