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易錯(cuò)點(diǎn)07 關(guān)于光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)關(guān)系分析
光合作用相關(guān)知識(shí)是高考命題必考的內(nèi)容之一，光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的關(guān)系常常以選擇題或非選擇題形式考查。這類試題丟分的原因有對(duì)光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系不理解、對(duì)題目新情境有效信息獲取能力和分析能力薄弱、對(duì)原因依據(jù)類表達(dá)邏輯混亂等。在復(fù)習(xí)備考中，需要對(duì)比光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)區(qū)別與聯(lián)系，同時(shí)進(jìn)行專項(xiàng)練習(xí)鞏固，提高理解能力、獲取信息能力和表達(dá)能力，注意避開易錯(cuò)陷阱，才能從容應(yīng)對(duì)這類題。
易錯(cuò)陷阱1：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所。誤以為光合作用只能在葉綠體進(jìn)行；誤以為液泡和葉綠體的色素均參與光合作用；誤以為葉綠體內(nèi)膜和外膜參與光合作用。誤以為離體的葉綠體不能進(jìn)行光合作用。
易錯(cuò)陷阱2：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的條件。誤以為暗反應(yīng)在無光條件下可以長期進(jìn)行；誤以為暗反應(yīng)必須在暗處進(jìn)行。
易錯(cuò)陷阱3：驟然改變某個(gè)因素對(duì)光反應(yīng)和暗反應(yīng)產(chǎn)物的影響。忽視光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系，即光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH和ATP對(duì)C3還原中的作用、忽視暗反應(yīng)產(chǎn)物ADP和NADP+對(duì)ATP和NADPH形成的影響造成分析錯(cuò)誤。
例題1、（2021湖南省·T18）圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過程的簡化示意圖。回答下列問題：
（1）圖b表示圖a中的______結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過程將水分解成O2、H+和e-，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為______和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低．暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+減少，則圖b中電子傳遞速率會(huì)______（填“加快”或“減慢”）。
（2）為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP+為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
葉綠體A：雙層膜結(jié)構(gòu)完整 葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷 葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂 葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆粒或片段
實(shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。
據(jù)此分析：
①葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)以_________（填“Fecy”或“DCIP”）為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用，得出該結(jié)論的推理過程是_________。
②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于_________，從而提高光反應(yīng)速率。
③以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋_________。
【解析】圖a表示葉綠體的結(jié)構(gòu)，圖b中有水的光解和ATP的生成，表示光合作用的光反應(yīng)過程。
（1）光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，即圖b表示圖a的類囊體膜，光反應(yīng)過程中，色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，若二氧化碳濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會(huì)減慢。
（2）①比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果表可知：與葉綠體A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯更大，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量無明顯差異；結(jié)合所給信息：“Fecy具有親水性，而DCIP具有親脂性”，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。
②在無雙層膜阻礙、類囊體松散的條件下，更有利于類囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能，從而提高光反應(yīng)速率，所以該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C。
③根據(jù)圖b可知，ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體薄膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低。
【答案】
(1) 類囊體膜 NADPH 減慢
(2) ①Fecy
實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于葉綠體A雙層膜完整時(shí)，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量與葉綠體A雙層膜完整時(shí)無明顯差異；結(jié)合所給信息：“Fecy具有親水性，而DCIP具有親脂性”，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。
② 類囊體上的色素吸收光能、轉(zhuǎn)化光能
③ ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體薄膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低
例題2、(2020山東·T21)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(duì)環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。
【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（或C5）。
（2）據(jù)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)將氣孔部分關(guān)閉，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.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所。藍(lán)細(xì)菌等光合細(xì)菌沒有葉綠體，但能進(jìn)行光合作用。綠色植物中參與光合作用的色素只存在于葉綠體類囊體薄膜上，液泡中的色素不參與光合作用。綠色植物中參與光合作用的酶存在于葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中，葉綠體內(nèi)膜和外膜不直接參與光反應(yīng)和暗反應(yīng)。離體的葉綠體在適宜條件下也能進(jìn)行光合作用。
2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的條件。光合作用的過程可以分為兩個(gè)階段，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。前者在光下才能進(jìn)行，并在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)；后者在有光、無光的條件下都可以進(jìn)行，但需要光反應(yīng)的產(chǎn)物NADPH和ATP，因此暗反應(yīng)在無光條件下不可以長期進(jìn)行。光照主要影響光反應(yīng)，溫度和二氧化碳濃度主要影響暗反應(yīng)。
3.環(huán)境驟變對(duì)光合作用中間產(chǎn)物含量的影響
當(dāng)外界條件改變時(shí),光合作用中C3、C5、NADPH、ATP含量和（CH2O）合成量變化可以用以下圖解和模型進(jìn)行分析:
(1)以上分析只表示條件改變后短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)相對(duì)含量的變化。
(2)以上各物質(zhì)變化中,C3和C5含量的變化是相反的,NADPH（[H]）和ATP含量變化是一致的。
(3)具體分析時(shí)只有理清C3、C5的“來源”與“去路””(C3產(chǎn)生于CO2的固定，消耗于C3的還原；C5產(chǎn)生于C3的還原，消耗于CO2的固定)，才能避開試題陷阱。
4.類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素和葉綠素吸收綠光最少 。
1. 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)。下列關(guān)于改變反應(yīng)條件而引起的變化，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
1.【答案】B
【解析】
A、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，C5/C3的值增加，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B、突然中斷CO2供應(yīng)使C3含量減少，ATP和[H]（即NADPH）含量增多，所以ATP/ADP的值增大，B項(xiàng)正確；
C、葉綠體中色素對(duì)綠光吸收少，對(duì)紅光吸收多，突然將紅光改變?yōu)榫G光，光能利用率降低，ATP和[H]含量減少，進(jìn)而使C3含量增多、C5含量減少，C3/C5的值增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、突然將綠光改變?yōu)榧t光，能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP的值增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.(2020全國卷Ⅱ·T30)為了研究細(xì)胞器的功能，某同學(xué)將正常葉片置于適量的溶液B中，用組織搗碎機(jī)破碎細(xì)胞，再用差速離心法分離細(xì)胞器。回答下列問題：
(1)該實(shí)驗(yàn)所用溶液B應(yīng)滿足的條件是______________________(答出2點(diǎn)即可)。
(2)離心沉淀出細(xì)胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有_________________________________________________。
(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，________(填“有”或“沒有”)氧氣釋放，原因是_________________________________________________。
2.【答案】　
(1)pH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同，滲透壓應(yīng)與細(xì)胞內(nèi)的相同　
(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分和線粒體　
(3)有 　類囊體膜是H2O分解釋放O2的場(chǎng)所，葉綠體膜破裂不影響類囊體膜的功能
【解析】　
(1)為研究細(xì)胞器的功能，在分離細(xì)胞器時(shí)一定要保證細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的完整和功能的正常，因此本實(shí)驗(yàn)所用溶液B的pH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同，滲透壓應(yīng)與細(xì)胞內(nèi)的相同。
(2)離心沉淀出細(xì)胞核后，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分和線粒體均分布在上清液中，與有氧呼吸有關(guān)的酶在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，因此在適宜的條件下，上清液能將葡萄糖徹底分解。
(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，因?yàn)轭惸殷w膜是H2O分解釋放O2的場(chǎng)所，葉綠體膜破裂不影響類囊體膜的功能，所以仍有氧氣釋放。
3.（2022山東·T21）強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯（BR）對(duì)光抑制的影響機(jī)制，將長勢(shì)相同的蘋果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑 L 可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
（1）光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是____________。
（2）強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有_________________、
_______________（答出 2 種原因即可）；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是________________。
（3）據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入 BR 后光抑制_______________（填“增強(qiáng)”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說明 BR 可能通過____________________發(fā)揮作用。
3.【答案】
（1）藍(lán)紫光
（2）五碳化合物供應(yīng)不足 CO2 供應(yīng)不足
強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，光反應(yīng)速率增強(qiáng)，水光解產(chǎn)生的氧氣速率增強(qiáng)
（3） 減弱 促進(jìn)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成
【解析】
（1）蘋果幼苗葉肉細(xì)胞葉綠體中的色素，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍(lán)紫光。
（2）暗反應(yīng)有二氧化碳的固定和C3化合物的還原兩個(gè)階段，二氧化碳的固定是C5化合物和CO2結(jié)合形成C3的過程，C5化合物和CO2的供應(yīng)不足會(huì)影響暗反應(yīng)速率。因此強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供應(yīng)不足和CO2 供應(yīng)不足。強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，光反應(yīng)速率增強(qiáng)，水光解產(chǎn)生的氧氣速率增強(qiáng)。
（3）據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入 BR 后光合作用強(qiáng)度更大，說明光抑制減弱。乙組與丙組相比，丙組加入的試劑 L 可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成，圖中信息顯示乙組的光合作用強(qiáng)度比丙組更大，說明 BR 可能通過促進(jìn)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成發(fā)揮作用。
1.（2022湖南·T13不定項(xiàng)選擇）在夏季晴朗無云的白天，10 時(shí)左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值，12 時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因可能是（ ）
A．葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的 CO2 量減少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的 CO2 量大于光合固定的 CO2 量
C．葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低
D．光反應(yīng)產(chǎn)物積累，產(chǎn)生反饋抑制，葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降
1.【答案】AD
A、夏季晴朗無云的白天，12 時(shí)左右氣溫太高，葉片蒸騰作用強(qiáng)，植物體為減少水分散失，使
氣孔部分關(guān)閉，使得的進(jìn)入植物體內(nèi)的 CO2 量減少，導(dǎo)致 12 時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱，A 項(xiàng)正確；
B、植物體的溫度隨環(huán)境溫度的變化而變化，當(dāng)外界氣溫升高，植物細(xì)胞中光合酶與呼吸酶的活性均受影響，12 時(shí)左右光合作用仍強(qiáng)于呼吸作用，呼吸釋放的CO2 量小于光合固定的CO2量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C、光合色素位于葉綠體類囊體薄膜上，而不在葉綠體內(nèi)膜上，且一般情況下，不會(huì)引起光合色素的破壞，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
D、10 時(shí)左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值，從 10 時(shí)到 12 時(shí)左右，光合作用強(qiáng)于呼吸作用，積累有機(jī)物較多，可能會(huì)造成產(chǎn)物在葉片中大量積累，從而產(chǎn)生反饋抑制，導(dǎo)致光合作用減弱，D 項(xiàng)正確。
2.如圖表示綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝過程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生過程①時(shí)，會(huì)釋放少量能量
B.過程③和④都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中
C.過程③主要消耗過程①、②產(chǎn)生的[H]
D.突然增大光照強(qiáng)度，則短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量會(huì)減少
2.【答案】　C
【解析】　圖示表示細(xì)胞呼吸和光合作用的部分過程，其中①表示有氧呼吸或無氧呼吸的第一階段，②表示有氧呼吸或無氧呼吸的第二階段，③表示暗反應(yīng)中C3的還原，④表示暗反應(yīng)中CO2的固定。
A、有氧呼吸或無氧呼吸第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，其中（CH2O）分解為丙酮酸（C3），同時(shí)釋放少量的能量，A項(xiàng)正確；
B、過程③和④表示暗反應(yīng)的兩個(gè)階段，都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，B項(xiàng)正確；
C、光合作用與細(xì)胞呼吸所產(chǎn)生的[H]本質(zhì)不同，光合作用中的[H]為還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，細(xì)胞呼吸過程中的[H]為還原型輔酶Ⅰ(NADH)，細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的[H]不用于光合作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、突然增大光照強(qiáng)度，光反應(yīng)會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致NADPH和ATP生成增加，而短時(shí)間內(nèi)CO2濃度基本不變，暗反應(yīng)中CO2固定(C3的來源)速率基本不變，但C3的還原(C3的去路)速率增大，故短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量會(huì)減少，D項(xiàng)正確。
3. (2021廣東·T12)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ATP D.Rubisco催化C5和CO2結(jié)合
3.【答案】D
【解析】
A、Rubisco催化暗反應(yīng)中的C5和CO2結(jié)合，這一過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B、暗反應(yīng)在有光無光條件下均可進(jìn)行，激活Rubisco不需要黑暗條件，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C、Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C3還原需要ATP，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、Rubisco催化C5和CO2結(jié)合形成C3，D項(xiàng)正確。
4.（2019·海南卷） 下列關(guān)于高等植物光合作用的敘述，錯(cuò)誤的是 (　　)
A.光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能
B.紅光照射時(shí)，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C.光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與
D.紅光照射時(shí)，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
4. 【答案】B
【解析】
A、光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能，但需要利用光反應(yīng)階段形成的NADPH和ATP，A項(xiàng)正確；
B、胡蘿卜素只吸收藍(lán)紫光，不能吸收紅光，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C、光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的參與，C項(xiàng)正確；
D、紅光照射時(shí)，葉綠素b可以吸收紅光，吸收的光能可用于光合作用，光能可以轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能，D項(xiàng)正確。
5.（武漢市2022二月調(diào)研考·T4）我國科學(xué)家模擬植物光合作用，設(shè)計(jì)了一條利用二氧化碳合成淀粉的人工路線，流程如圖所示。下列相關(guān)分析正確的是
A.①、②、③過程是卡爾文循環(huán)的過程
B.②、③、④的縮合或聚合過程均有肽鍵形成
C.步驟③、④的順利進(jìn)行，需要多種酶的催化，但不需要消耗能量
D.在與植物光合作用固定的CO2量相等時(shí)，該體系淀粉的積累量較高
5.【答案】D
【解析】
A、①、②過程模擬CO2的固定，③、④過程模擬C3還原，所以①、②、③、④過程是卡爾文循環(huán)的過程，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B、氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)過程有肽鍵形成，②、③、④的縮合或聚合過程均沒有肽鍵形成，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C、③、④過程模擬C3還原， C3還原需要多種酶的催化，還需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和NADPH中的能量，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、該體系中沒有呼吸作用進(jìn)行消耗，因此在與植物光合作用固定的CO2量相等時(shí)，該體系淀粉的積累量較高，D項(xiàng)正確。
6.（2021湖南卷·T7）綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用
B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原
C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降
D.合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度
6.【答案】A
【解析】
A、弱光條件下，當(dāng)光合作用速率小于或等于呼吸作用速率時(shí)，光合作用O2的產(chǎn)生量小于或等于呼吸作用O2的消耗量，沒有O2的釋放，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B、在暗反應(yīng)階段，CO2先和C5結(jié)合形成C3，然后完成C3的還原過程，B項(xiàng)正確；
C、在禾谷類作物開花期，光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物主要供給花穗利用，剪掉部分花穗，有機(jī)物消耗減少，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降，C項(xiàng)正確；
D、合理密植可以充分提高單位面積農(nóng)作物光能利用率，從而提高光合作用強(qiáng)度，增施的有機(jī)肥被土壤微生物分解，產(chǎn)生的二氧化碳供給農(nóng)作物進(jìn)行光合作用，促進(jìn)農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度，D項(xiàng)正確。
7. 對(duì)下面圖解分析錯(cuò)誤的是(　　)
A．①將進(jìn)入線粒體或出細(xì)胞，②可為暗反應(yīng)提供能量
B．突然停止供應(yīng)CO2，短時(shí)間內(nèi)C3的含量將下降
C．圖示過程為葉綠素和藻藍(lán)素參與光合作用的過程
D．H2O中H元素的轉(zhuǎn)移途徑為H2O→[H]→糖類和C5
7.【答案】C
【解析】
A、H2O光解產(chǎn)生的①O2將進(jìn)入線粒體參與有氧呼吸或釋放到細(xì)胞外，②NADPH可為暗反應(yīng)提供能量，A項(xiàng)正確；
B、突然停止供應(yīng)CO2，暗反應(yīng)中C3的還原(C3的去路)速率基本不變，但CO2固定(C3的來源)速率變小，故短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量會(huì)減少，短時(shí)間內(nèi)C3的含量將下降，B項(xiàng)正確；
C、藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠體，沒有類囊體，含有葉綠素和藻藍(lán)素，圖示為葉綠體參與光合作用的過程，葉綠體中不含有藻藍(lán)素， C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、H2O中H元素的轉(zhuǎn)移途徑為水的光解產(chǎn)生NADPH，NADPH參與C3還原形成糖類和C5，即H2O→NADPH→糖類和C5，D項(xiàng)正確。
8.(2021遼寧·T22)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降。現(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定。回答下列問題：
(1)真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成___________，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在___________中。
（2）海水中的無機(jī)碳主要以CO2和HCO3-兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程，圖中HCO3-濃度最高的場(chǎng)所是__________（填“細(xì)胞外”或“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”），可為圖示過程提供ATP的生理過程有___________。
（3）某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可將HCO3-轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測(cè)，PEPC與無機(jī)碳的親和力__________（填“高于”或“低于”或“等于”）Rubisco。
②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是__________。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于__________（填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”）。
③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場(chǎng)所，可以使用__________技術(shù)。
（4）通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù)，可能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有__________。
A. 改造植物的HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCO3-的運(yùn)輸能力
B. 改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C. 改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力
D. 將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物
8.【答案】
（1）三碳化合物（C3） 葉綠體基質(zhì)
（2）葉綠體 呼吸作用和光合作用
（3）①高于 ② NADPH和ATP 吸能 ③同位素示蹤
（4）AC
【解析】
（1）光合作用的暗反應(yīng)中，CO2被固定形成三碳化合物，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。
（2）圖示可知，HCO3-運(yùn)輸需要消耗ATP，說明HCO3-離子是通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)模鲃?dòng)運(yùn)輸一般是逆濃度運(yùn)輸，由此推斷圖中HCO3-濃度最高的場(chǎng)所是葉綠體。該過程中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中需要的ATP由呼吸作用提供，葉綠體中的ATP由光合作用光反應(yīng)提供。
（3）①圖示可知，PEPC參與催化葉肉細(xì)胞中CO2濃縮過程的HCO3-+PEP階段，而且從題干信息可知“Rubisco是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低”， Rubisco是在 HCO3-濃度最高的場(chǎng)所發(fā)揮作用，說明PEPC與無機(jī)碳的親和力高于Rubisco。
②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是ATP和NADPH，圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程需要消耗ATP，說明圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于吸能反應(yīng)。
③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場(chǎng)所，可以使用同位素示蹤技術(shù)。
（4）
A、改造植物的HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCO3-的運(yùn)輸能力，可以提高植物光合作用的效率，A項(xiàng)合理；
B、改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最終二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效率，B項(xiàng)不合理；
C、改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C項(xiàng)合理；
D、將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物，不一定能提高植物光合作用的效率，D項(xiàng)不合理。
9.（華大新高考聯(lián)盟2022屆高三4月教學(xué)質(zhì)量·T21）全世界有一半的人口食用水稻，水稻總產(chǎn)量占世界糧食作物產(chǎn)量第三位，僅次于玉米和小麥，是人類重要的糧食作物之一。某科研小組利用水稻進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析并回答下列問題：
（1） 夏季晴朗的一天，將一盆水稻幼苗置于密閉透明裝置內(nèi)，測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)裝置中CO2濃度的變化如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：
① 光合作用中的暗反應(yīng)在__________中進(jìn)行，其中固定CO2用到的C5在__________階段實(shí)現(xiàn)再生，C5再生__________（填“需要”或“不需要”）光反應(yīng)提供的ATP和NADPH。
② A點(diǎn)________（填“是”或“不是”）水稻幼苗開始進(jìn)行光合作用的時(shí)刻，此時(shí)水稻葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度_________（填“大于”、“等于”或“小于”）呼吸作用的強(qiáng)度，原因是________________________。
③ 如果在B點(diǎn)時(shí)突然遮光，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量_____，原因是_______________。
④ 一天之內(nèi)，水稻幼苗積累的有機(jī)物最多的時(shí)刻是圖中__________點(diǎn)。
（2） 研究人員用1mmol/LNaHSO3溶液對(duì)乳熟期溫室水稻進(jìn)行處理，研究NaHSO3溶液對(duì)水稻光合作用速率和呼吸作用速率的影響，得到了如圖所示的結(jié)果。請(qǐng)分析并回答下列問題：
① 據(jù)圖分析，1mmol/LNaHSO3溶液對(duì)水稻的呼吸作用和凈光合作用速率的影響：
____________________________________________。
② 研究人員觀察水稻葉片后推測(cè)，1mmol/LNaHSO3溶液可能增加了葉片內(nèi)葉綠素的含量，請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
實(shí)驗(yàn)思路：______________。
預(yù)期結(jié)果：___________________________________________________。
9.【答案】
（1）①葉綠體基質(zhì) 暗反應(yīng) 需要
②不是 大于
水稻植株光合作用等于呼吸作用，但植株中只有部分細(xì)胞能進(jìn)行呼吸作用
③增加 短時(shí)間內(nèi)C3的消耗減少，但仍能正常合成
④E
（2）①對(duì)水稻的呼吸作用速率沒有影響；在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，能提高水稻凈光合速率
②實(shí)驗(yàn)思路：分別提取和分離對(duì)照組和NaHSO2 處理組綠葉中的色素，比較葉綠素色素帶的寬度
預(yù)期結(jié)果：NaHSO2 處理組葉綠素色素帶的寬度明顯高于對(duì)照組
【解析】
（1）①光合作用暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，光反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體類囊體膜。C5 在暗反應(yīng)階段能夠?qū)崿F(xiàn)再生，C5 的再生過程需要用到ATP和NADPH。
②A點(diǎn)是凈光合作用為0的點(diǎn)，此時(shí)植物光合作用強(qiáng)度等于植物呼吸作用強(qiáng)度，而題目中問水稻葉肉細(xì)胞中光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度的比較，可知葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度大于凈光合時(shí)植物的平均光合作用強(qiáng)度，因?yàn)樗局仓旯夂献饔玫扔诤粑饔茫~肉細(xì)胞進(jìn)行的光合作用還要補(bǔ)償根等不能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，也就是植株中只有部分細(xì)胞進(jìn)行光合作用。
③B點(diǎn)時(shí)進(jìn)行遮光處理會(huì)使得C3被消耗的更少，與此同時(shí)C3的生成又在繼續(xù)進(jìn)行，因此C3含量要增加。
④一天之內(nèi)，水稻幼苗積累有機(jī)物最多的時(shí)刻是由不斷地積累有機(jī)物到不再積累有機(jī)物為止，正好對(duì)應(yīng)的是E點(diǎn)。超過E點(diǎn)之后植物會(huì)消耗有機(jī)物。
（2）①據(jù)圖可知，加入NaHSO2溶液后凈光合速率的起點(diǎn)仍然和原來一樣，這說明對(duì)呼吸速率不影響。而后隨著光照強(qiáng)度的增加，NaHSO2 處理組的凈光合作用速率始終高于對(duì)照組，因此可以得出結(jié)論：NaHSO2溶液對(duì)水稻的呼吸作用速率沒有影響；在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，能提高水稻凈光合作用速率。
②研究人員推測(cè)，加入NaHSO2可能增加了葉片內(nèi)葉綠素的含量。那么只需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較兩個(gè)組中的葉綠素色素帶的寬度，只要測(cè)得加入NaHSO2組的葉綠素帶更寬，就能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
10. (2022屆長郡十八校聯(lián)盟高三第2次聯(lián)考·T17)生活在干旱沙漠中的仙人掌，其葉肉細(xì)胞中存在特殊的固碳模式，具體過程如圖所示，請(qǐng)分析并回答：
(1)仙人掌夜間能吸收來自大氣中的CO2，通過一系列反應(yīng)生成______，并儲(chǔ)存 于液泡中，達(dá)到固定 CO2目的。但該過程中葉綠體卻沒有合成糖類等有機(jī)物，其原因是__________________。
(2)白天氣溫升高，植物將氣孔關(guān)閉以減少蒸騰作用，此時(shí)葉肉細(xì)胞中固定CO2的場(chǎng)所是______________________。該段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光合作用的機(jī)制是___________________________。
(3)為了利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)將仙人掌的這種固碳模式引入農(nóng)作物，增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱能力，科學(xué)家對(duì)仙人掌的凈光合速率進(jìn)行進(jìn)一步研究。若白天仙人掌葉肉細(xì)胞中每小時(shí)呼吸作用產(chǎn)生CO2為a mol，同時(shí)蘋果酸每小時(shí)分解產(chǎn)生CO2為b mol，則白天該細(xì)胞每小時(shí)積累葡萄糖為________mol(光合作用產(chǎn)物和呼吸作用底物均為葡萄糖)。研究發(fā)現(xiàn)，通過圖示過程仙人掌積累的葡萄糖很少，則限制其光合作用的主要外界因素有___________________(答兩點(diǎn)即可)。
10.【答案】
（1）蘋果酸 夜間沒有光照，無法通過光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH
（2）葉綠體基質(zhì) 蘋果酸分解為丙酮酸和CO2，CO2可以參與光合作用的暗反應(yīng)
（3）b/6 溫度、空氣濕度（或水分、干旱程度）
【解析】
（1）據(jù)圖示可知，仙人掌夜間能吸收來自大氣中的CO2，通過一系列反應(yīng)生成蘋果酸，并儲(chǔ)存于液泡中，達(dá)到固定 CO2目的。夜間沒有光照，無法通過光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，不能進(jìn)行C3還原，無法合成糖類等有機(jī)物。
（2）據(jù)圖示可知，白天蘋果酸分解為丙酮酸和CO2，CO2進(jìn)入葉綠體基質(zhì)參與光合作用的暗反應(yīng)。
（3）白天該葉肉細(xì)胞積累葡萄糖就是液泡中蘋果酸分解產(chǎn)生CO2進(jìn)行光合作用所產(chǎn)生的。而呼吸作用每分解1 mol葡萄糖產(chǎn)生的CO2 ，通過光合作用只合成1 mol葡萄糖，不會(huì)影響光合作用葡萄糖的積累。根據(jù)光合作用總反應(yīng)式，蘋果酸每小時(shí)分解產(chǎn)生CO2為b mol，則白天該細(xì)胞每小時(shí)積累葡萄糖為b/6mol。仙人掌生活在干旱、高溫環(huán)境中，白天氣孔關(guān)閉，夜晚氣溫、空氣濕度都會(huì)影響氣孔開度，影響蘋果酸的積累，進(jìn)而影響CO2濃度，影響光合作用。易錯(cuò)點(diǎn)07 關(guān)于光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)關(guān)系分析
光合作用相關(guān)知識(shí)是高考命題必考的內(nèi)容之一，光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的關(guān)系常常以選擇題或非選擇題形式考查。這類試題丟分的原因有對(duì)光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系不理解、對(duì)題目新情境有效信息獲取能力和分析能力薄弱、對(duì)原因依據(jù)類表達(dá)邏輯混亂等。在復(fù)習(xí)備考中，需要對(duì)比光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)區(qū)別與聯(lián)系，同時(shí)進(jìn)行專項(xiàng)練習(xí)鞏固，提高理解能力、獲取信息能力和表達(dá)能力，注意避開易錯(cuò)陷阱，才能從容應(yīng)對(duì)這類題。
易錯(cuò)陷阱1：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所。誤以為光合作用只能在葉綠體進(jìn)行；誤以為液泡和葉綠體的色素均參與光合作用；誤以為葉綠體內(nèi)膜和外膜參與光合作用。誤以為離體的葉綠體不能進(jìn)行光合作用。
易錯(cuò)陷阱2：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的條件。誤以為暗反應(yīng)在無光條件下可以長期進(jìn)行；誤以為暗反應(yīng)必須在暗處進(jìn)行。
易錯(cuò)陷阱3：驟然改變某個(gè)因素對(duì)光反應(yīng)和暗反應(yīng)產(chǎn)物的影響。忽視光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系，即光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH和ATP對(duì)C3還原中的作用、忽視暗反應(yīng)產(chǎn)物ADP和NADP+對(duì)ATP和NADPH形成的影響造成分析錯(cuò)誤。
例題1、（2021湖南省·T18）圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過程的簡化示意圖。回答下列問題：
（1）圖b表示圖a中的______結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過程將水分解成O2、H+和e-，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為______和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低．暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+減少，則圖b中電子傳遞速率會(huì)______（填“加快”或“減慢”）。
（2）為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP+為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
葉綠體A：雙層膜結(jié)構(gòu)完整 葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷 葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂 葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆粒或片段
實(shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。
據(jù)此分析：
①葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)以_________（填“Fecy”或“DCIP”）為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用，得出該結(jié)論的推理過程是_________。
②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于_________，從而提高光反應(yīng)速率。
③以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋_________。
例題2、(2020山東·T21)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(duì)環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。
1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所。藍(lán)細(xì)菌等光合細(xì)菌沒有葉綠體，但能進(jìn)行光合作用。綠色植物中參與光合作用的色素只存在于葉綠體類囊體薄膜上，液泡中的色素不參與光合作用。綠色植物中參與光合作用的酶存在于葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中，葉綠體內(nèi)膜和外膜不直接參與光反應(yīng)和暗反應(yīng)。離體的葉綠體在適宜條件下也能進(jìn)行光合作用。
2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的條件。光合作用的過程可以分為兩個(gè)階段，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。前者在光下才能進(jìn)行，并在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)；后者在有光、無光的條件下都可以進(jìn)行，但需要光反應(yīng)的產(chǎn)物NADPH和ATP，因此暗反應(yīng)在無光條件下不可以長期進(jìn)行。光照主要影響光反應(yīng)，溫度和二氧化碳濃度主要影響暗反應(yīng)。
3.環(huán)境驟變對(duì)光合作用中間產(chǎn)物含量的影響
當(dāng)外界條件改變時(shí),光合作用中C3、C5、NADPH、ATP含量和（CH2O）合成量變化可以用以下圖解和模型進(jìn)行分析:
(1)以上分析只表示條件改變后短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)相對(duì)含量的變化。
(2)以上各物質(zhì)變化中,C3和C5含量的變化是相反的,NADPH（[H]）和ATP含量變化是一致的。
(3)具體分析時(shí)只有理清C3、C5的“來源”與“去路””(C3產(chǎn)生于CO2的固定，消耗于C3的還原；C5產(chǎn)生于C3的還原，消耗于CO2的固定)，才能避開試題陷阱。
4.類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素和葉綠素吸收綠光最少 。
1. 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)。下列關(guān)于改變反應(yīng)條件而引起的變化，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
2.(2020全國卷Ⅱ·T30)為了研究細(xì)胞器的功能，某同學(xué)將正常葉片置于適量的溶液B中，用組織搗碎機(jī)破碎細(xì)胞，再用差速離心法分離細(xì)胞器。回答下列問題：
(1)該實(shí)驗(yàn)所用溶液B應(yīng)滿足的條件是______________________(答出2點(diǎn)即可)。
(2)離心沉淀出細(xì)胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有_________________________________________________。
(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，________(填“有”或“沒有”)氧氣釋放，原因是_________________________________________________。
3.（2022山東·T21）強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯（BR）對(duì)光抑制的影響機(jī)制，將長勢(shì)相同的蘋果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑 L 可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
（1）光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是____________。
（2）強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有_________________、
_______________（答出 2 種原因即可）；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是________________。
（3）據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入 BR 后光抑制_______________（填“增強(qiáng)”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說明 BR 可能通過____________________發(fā)揮作用。
1.（2022湖南·T13不定項(xiàng)選擇）在夏季晴朗無云的白天，10 時(shí)左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值，12 時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因可能是（ ）
A．葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的 CO2 量減少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的 CO2 量大于光合固定的 CO2 量
C．葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低
D．光反應(yīng)產(chǎn)物積累，產(chǎn)生反饋抑制，葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降
2.如圖表示綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝過程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生過程①時(shí)，會(huì)釋放少量能量
B.過程③和④都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中
C.過程③主要消耗過程①、②產(chǎn)生的[H]
D.突然增大光照強(qiáng)度，則短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量會(huì)減少
3. (2021廣東·T12)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ATP D.Rubisco催化C5和CO2結(jié)合
4.（2019·海南卷） 下列關(guān)于高等植物光合作用的敘述，錯(cuò)誤的是 (　　)
A.光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能
B.紅光照射時(shí)，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C.光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與
D.紅光照射時(shí)，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
5.（武漢市2022二月調(diào)研考·T4）我國科學(xué)家模擬植物光合作用，設(shè)計(jì)了一條利用二氧化碳合成淀粉的人工路線，流程如圖所示。下列相關(guān)分析正確的是
A.①、②、③過程是卡爾文循環(huán)的過程
B.②、③、④的縮合或聚合過程均有肽鍵形成
C.步驟③、④的順利進(jìn)行，需要多種酶的催化，但不需要消耗能量
D.在與植物光合作用固定的CO2量相等時(shí)，該體系淀粉的積累量較高
6.（2021湖南卷·T7）綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用
B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原
C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降
D.合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度
7. 對(duì)下面圖解分析錯(cuò)誤的是(　　)
A．①將進(jìn)入線粒體或出細(xì)胞，②可為暗反應(yīng)提供能量
B．突然停止供應(yīng)CO2，短時(shí)間內(nèi)C3的含量將下降
C．圖示過程為葉綠素和藻藍(lán)素參與光合作用的過程
D．H2O中H元素的轉(zhuǎn)移途徑為H2O→[H]→糖類和C5
8.(2021遼寧·T22)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降。現(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定。回答下列問題：
(1)真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成___________，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在___________中。
（2）海水中的無機(jī)碳主要以CO2和HCO3-兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程，圖中HCO3-濃度最高的場(chǎng)所是__________（填“細(xì)胞外”或“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”），可為圖示過程提供ATP的生理過程有___________。
（3）某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可將HCO3-轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測(cè)，PEPC與無機(jī)碳的親和力__________（填“高于”或“低于”或“等于”）Rubisco。
②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是__________。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于__________（填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”）。
③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場(chǎng)所，可以使用__________技術(shù)。
（4）通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù)，可能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有__________。
A. 改造植物的HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCO3-的運(yùn)輸能力
B. 改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C. 改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力
D. 將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物
9.（華大新高考聯(lián)盟2022屆高三4月教學(xué)質(zhì)量·T21）全世界有一半的人口食用水稻，水稻總產(chǎn)量占世界糧食作物產(chǎn)量第三位，僅次于玉米和小麥，是人類重要的糧食作物之一。某科研小組利用水稻進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析并回答下列問題：
（1） 夏季晴朗的一天，將一盆水稻幼苗置于密閉透明裝置內(nèi)，測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)裝置中CO2濃度的變化如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：
① 光合作用中的暗反應(yīng)在__________中進(jìn)行，其中固定CO2用到的C5在__________階段實(shí)現(xiàn)再生，C5再生__________（填“需要”或“不需要”）光反應(yīng)提供的ATP和NADPH。
② A點(diǎn)________（填“是”或“不是”）水稻幼苗開始進(jìn)行光合作用的時(shí)刻，此時(shí)水稻葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度_________（填“大于”、“等于”或“小于”）呼吸作用的強(qiáng)度，原因是________________________。
③ 如果在B點(diǎn)時(shí)突然遮光，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量_____，原因是_______________。
④ 一天之內(nèi)，水稻幼苗積累的有機(jī)物最多的時(shí)刻是圖中__________點(diǎn)。
（2） 研究人員用1mmol/LNaHSO3溶液對(duì)乳熟期溫室水稻進(jìn)行處理，研究NaHSO3溶液對(duì)水稻光合作用速率和呼吸作用速率的影響，得到了如圖所示的結(jié)果。請(qǐng)分析并回答下列問題：
① 據(jù)圖分析，1mmol/LNaHSO3溶液對(duì)水稻的呼吸作用和凈光合作用速率的影響：
____________________________________________。
② 研究人員觀察水稻葉片后推測(cè)，1mmol/LNaHSO3溶液可能增加了葉片內(nèi)葉綠素的含量，請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
實(shí)驗(yàn)思路：______________。
預(yù)期結(jié)果：___________________________________________________。
10. (2022屆長郡十八校聯(lián)盟高三第2次聯(lián)考·T17)生活在干旱沙漠中的仙人掌，其葉肉細(xì)胞中存在特殊的固碳模式，具體過程如圖所示，請(qǐng)分析并回答：
(1)仙人掌夜間能吸收來自大氣中的CO2，通過一系列反應(yīng)生成______，并儲(chǔ)存 于液泡中，達(dá)到固定 CO2目的。但該過程中葉綠體卻沒有合成糖類等有機(jī)物，其原因是__________________。
(2)白天氣溫升高，植物將氣孔關(guān)閉以減少蒸騰作用，此時(shí)葉肉細(xì)胞中固定CO2的場(chǎng)所是______________________。該段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光合作用的機(jī)制是___________________________。
(3)為了利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)將仙人掌的這種固碳模式引入農(nóng)作物，增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱能力，科學(xué)家對(duì)仙人掌的凈光合速率進(jìn)行進(jìn)一步研究。若白天仙人掌葉肉細(xì)胞中每小時(shí)呼吸作用產(chǎn)生CO2為a mol，同時(shí)蘋果酸每小時(shí)分解產(chǎn)生CO2為b mol，則白天該細(xì)胞每小時(shí)積累葡萄糖為________mol(光合作用產(chǎn)物和呼吸作用底物均為葡萄糖)。研究發(fā)現(xiàn)，通過圖示過程仙人掌積累的葡萄糖很少，則限制其光合作用的主要外界因素有___________________(答兩點(diǎn)即可)。

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