1、第第9 9讲光合作用与能量转化讲光合作用与能量转化考点一捕获光能的色素、叶绿体的结构与功能1.叶绿体中色素的种类和颜色叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 黄色 橙黄色蓝绿色黄绿色叶黄素胡萝卜素 2.叶绿体中色素的吸收光谱分析叶绿体中色素的吸收光谱分析(1)色素的功能:叶绿素主要吸收 ;类胡萝卜素主要吸收 。(2)色素吸收光的范围:可见光的波长是400760 nm,一般叶绿体中的色素只吸收 ,对红外光和紫外光不吸收。红光和蓝紫光 蓝紫光 可见光3.叶绿体的结构适于进行光合作用的特点叶绿体的结构适于进行光合作用的特点(1) 和 使其内部结构与细胞质基质
2、分开,保证了叶绿体相对独立地进行代谢活动。(2)由 堆叠而成的 ,增大了膜面积。(3) 的薄膜上分布着能够吸收光能的色素。(4) 中还含有少量的DNA和RNA。(5)与光合作用有关的酶分布在 上和 中。外膜内膜类囊体 基粒类囊体叶绿体基质类囊体的薄膜 叶绿体基质4.叶绿体的功能叶绿体的功能(1)功能:叶绿体是绿色植物进行 的场所。(2)叶绿体功能的实验验证实验者:德国科学家恩格尔曼。第一个实验水绵需氧细菌光合作用 实验结论:O2是由 在 条件下释放出来的, 是光合作用的场所。第二个实验用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在 区域。实验结论a.叶绿体能 用于光合作用放 。b.
3、叶绿体主要吸收 。叶绿体光照叶绿体红光和蓝紫光 吸收光能氧红光和蓝紫光特别提醒特别提醒恩格尔曼实验的巧妙之处(1)实验材料选择巧妙:实验材料选择水绵,水绵不但具有细而长的带状叶绿体,而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布,便于观察实验结果和设置对照。(2)排除干扰的方法巧妙:没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。(3)观测指标设计巧妙:通过观测需氧细菌的分布,准确判断出释放氧气的部位。(4)实验对照设计巧妙:用极细的光束点状投射,使叶绿体上分为获得光照和无光照的部位,相当于一组对照实验;进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验,明确实验结果完全是由光照引起的。 1.阳光是由不同波长的光组
4、合成的复合光,在穿过三棱镜时形成的不同颜色的光带叫作光谱。(必修1 P98正文) ( )2.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(必修1 P99图5-12) ( )3.叶绿体中的色素一般只利用波长在400760 nm之间的可见光。(必修1 P99学科交叉) ( )4.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。(必修1 P100正文)( ) 5.光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。(必修1 P100正文) ( )6.夏天叶片呈绿色是叶片吸收绿光导致的,秋天叶片变黄,是叶黄素含量增多导致的。(必修1 P101概念检测1) ( ) 1.(必修1 P97问题探讨拓展)有的植物
5、工厂在种植蔬菜等植物时,完全依靠LED灯等人工光源,其中常见的是红色、蓝色和白色的光源,这是为什么?提示提示:红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光,光合色素对红光、蓝光吸收最多。白光是复合光,含有不同波长的光,光合色素能吸收更多的光。2.(必修1 P99旁栏思考)植物工厂里不用发绿光的光源,原因是 。3.(必修1 P101拓展应用1拓展)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海洋中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层,从水层透光与植物光能捕获两个层面进行解释,原因是 。绿色光源发出绿色的光,这种波长的光被光合色素吸收的最少,不适合用于植物工厂 藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的,即红藻反射出红光,绿藻
6、反射出绿光,褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是相对富含短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方1.影响叶绿素合成的三大因素影响叶绿素合成的三大因素(1)光照:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。(2)温度:温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,进而影响叶绿素的合成。低温时,叶绿素分子易被破坏,而使叶子变黄。(3)必需元素:叶绿素中含Mg等必需元素,缺乏Mg将导致叶绿素无法合成,叶子变黄。另外,Fe等是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致
7、叶绿素合成受阻,叶子变黄。2.光合色素和光合作用场所的三点提醒光合色素和光合作用场所的三点提醒(1)色素的功能特点:叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段,对其他波段的可见光并非不吸收,只是吸收量较少。(2)色素的分布位置:色素不只分布于叶绿体中,液泡中也含有色素如花青素,但是液泡中的色素不能用于光合作用。(3)光合作用的场所:叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所,如蓝细菌细胞中没有叶绿体,也能进行光合作用。考向一围绕捕获光能的色素与叶绿体的结构考向一围绕捕获光能的色素与叶绿体的结构,考查生命观念考查生命观念1.(2021辽宁沈阳36中高三期初测试)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件
8、下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现,在适当遮光条件下,叶绿素a/叶绿素b的值会降低,以适应环境。图中是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述,正确的是()A.图中和主要分布在叶绿体的内膜上B.利用纸层析法分离色素时,应位于滤纸条的最下端C.植物叶片呈现绿色是由于主要吸收绿光D.弱光下的相对含量增高有利于植物对弱光的利用答案答案 D图中叶绿素b、叶绿素a主要分布在叶绿体的类囊体膜上,A错误;利用纸层析法分离色素时,叶绿素b应位于滤纸条的最下端,B错误;植物叶片呈现绿色是由于光合色素吸收绿光最少,C错误。2.(不定项选择)如图是高等植物叶绿体结构模式图
9、,下列有关叙述错误的是()A.和均为选择透过性膜,分布着与光合作用有关的酶B.上分布有与光反应有关的色素和酶,这些色素对绿光吸收最少C.上所含色素均含Mg2+,故缺Mg2+时这些色素都无法合成D.在上形成的产物NADPH和ATP进入中为暗反应提供物质和能量AC解析解析 和分别为叶绿体的外膜和内膜,均具有选择透过性,但没有分布着与光合作用有关的酶,A错误;叶绿素中含Mg2+,胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2+,C错误。考向二围绕叶绿体的功能的实验探究考向二围绕叶绿体的功能的实验探究,考查科学探究能力考查科学探究能力3.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将通过三棱镜的光投射到丝状水
10、绵上,并在水绵悬液中放入需氧细菌,观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是()A.细菌对不同的光反应不一,细菌聚集多的地方,细菌光合作用强B.需氧细菌聚集多的地方,O2浓度高,水绵光合作用强C.需氧细菌聚集多的地方,产生的有机物多,水绵光合作用强D.需氧细菌大量消耗O2,使水绵的光合速率大幅度加快B解析解析 需氧细菌不能进行光合作用,该实验中进行光合作用的是水绵,A错误;需氧细菌聚集多的地方,说明光合作用产生的O2多,C错误;水绵光合速率的快慢与需氧细菌呼吸速率无明显关系,D错误。4.德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有螺旋状的叶
11、绿体)研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一张载有需氧细菌悬浮液的玻片上,这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况,结果如图所示:(1)B情况下细菌的分布情况为: ,如此分布是因为光合作用释放 。(2)该实验证实了光合作用的场所是 ,吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在 、 。(3)恩格尔曼进行装置C的实验,其目的是 ,在 区域的细菌特别多。答案答案(1)细菌集中分布在叶绿体周围O2(2)叶绿体类囊体薄膜上类囊体薄膜上和叶绿体基质中(3)找出不同颜色的光对光合作用的影响红光和蓝光实验绿叶中色素的提取和分离1.实验原理实验原理 快有机溶剂不溶于溶解度过滤:用 过滤。收
12、集滤液:试管口加棉塞,防止乙醇挥发和色素氧化。2.实验步骤实验步骤(1)提取色素研磨操作图解添加物质作用无水乙醇 二氧化硅 碳酸钙 溶解色素研磨充分 保护色素单层尼龙布 主要操作操作要点操作目的制备滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散一端剪去两角保证色素在滤纸上扩散 画滤液细线滤液细线要细、直、匀使 待滤液干后,再画一两次增加色素附着量,使分离出的色素带分明层析加盖防止层析液挥发层析液不能触及 防止色素溶解在层析液中(2)分离色素均匀、整齐各色素扩散的起点相同滤液细线色素种类 色素颜色色素含量 溶解度扩散速度胡萝卜素 橙黄色 叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色 较低较慢叶绿素b黄绿色较
13、多 3.实验结果实验结果最少最高 最快最多最低 最慢1.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(必修1 P98探究实践)( )2.未加入CaCO3,叶绿素会被破坏。(必修1 P98探究实践)( )3.滤纸条上扩散速度最快的是叶绿素a。(必修1 P98探究实践)( )(必修1 P98探究实践拓展)分离叶绿体中的色素,也可用如图所示的方法:即在圆心处滴加适量滤液,待干燥后再滴加适量层析液进行层析,结果会出现4个不同颜色的同心圆,则依次对应哪种色素及颜色?提示提示:胡萝卜素(橙黄色),叶黄素(黄色),叶绿素a(蓝绿色),叶绿素b(黄绿色)。四个常见异常现象及其原因分析四个常见异常现象及其原因分析
14、异常现象发生的原因滤纸条上色素带颜色过浅未加二氧化硅或研磨不充分,色素未充分提取出来使用放置数天的绿叶或绿叶用量少,滤液中的色素(叶绿素)含量太少一次性加入大量的无水乙醇,导致提取液浓度太低画滤液细线次数过少选用绿叶叶脉过多,叶肉细胞过少滤纸条色素带重叠滤纸条没经干燥处理滤液细线不能达到细、齐、直的要求,使色素扩散不一致滤纸条看不到色素带忘记画滤液细线滤液细线触及层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏所用叶片为“黄叶”考向一围绕绿叶中色素的提取和分离实验的基本原理和过程分析考向一围绕绿叶中色素的提取和分离实验的基本原理和过程分析
15、,考查科考查科学探究能力学探究能力1.(2021四川成都七中高三入学考)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,不正确的是()A.该实验结果表明,叶绿素a在层析液中溶解度最大B.用无水乙醇作溶剂,提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素C.若研磨时不加二氧化硅,则滤纸条上各色素带均变窄D.将滤液细线画粗些并不能增强实验效果A解析解析 纸层析法分离叶绿体色素的实验结果表明,胡萝卜素在层析液中溶解度最大,A错误。2.(不定项选择)下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是()A.甲、乙、丙、丁依次表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素bB.四种色素都能溶解在层析液中,丁色素的溶解度最
16、大C.水稻在收获时,叶片中色素量的变化是(甲+乙)(丙+丁)D.提取色素时加入碳酸钙是为了研磨充分,加入二氧化硅是为了保护色素BC解析解析 根据扩散的距离可判断,甲、乙、丙、丁依次表示叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,A错误;四种色素都能溶解在层析液中,丁色素(胡萝卜素)扩散最快,溶解度最大,B正确;水稻在收获时呈黄色,叶绿素含量小于类胡萝卜素含量,即(甲+乙)(丙+丁),C正确;提取色素时加入碳酸钙是为了保护色素,加入二氧化硅是为了研磨充分,D错误。考向二围绕绿叶中色素的提取和分离实验的拓展分析考向二围绕绿叶中色素的提取和分离实验的拓展分析,考查科学思维能力考查科学思维能力3.在做提取和
17、分离叶绿体中的光合色素实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实验结果依次应为()试剂甲乙丙丁无水乙醇-+CaCO3+-+SiO2+-A.B. C.D.B解析解析 甲同学没有加入提取剂无水乙醇,所以提取液中不会出现色素,色素分离的结果是;乙同学操作正确,色素分离后得到的色素带有四条,与情况相符;丙同学未加CaCO3,所以叶绿素含量减少,所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的叶绿素带要窄,对应;丁同学未加SiO2,叶片研磨不充分,最终导致各种色素的含量均减少,对应,B正确。4.(不定项选择)迁移率(Rf)是用纸层析
18、法分离混合色素中各种成分的重要指标,也可用于各色素的鉴定,迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据),相关叙述正确的是()项目溶剂移动距离色素1移动距离色素2移动距离色素3移动距离色素4移动距离实验组17.8 1.9 实验组28.2 1.5 实验组38.0 1.4 平均移动距离8.07.6 0.8迁移率 0.950.53 0.10A.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离B.色素3的迁移率为0.2,若植物体缺Mg2+,其含量会减少C.在层析液中溶解度最大的是色素1,在滤纸条上扩散速度最快的也是色素1D.不可用根尖细胞作为该实验的材料答案答案 BCD
19、无水乙醇和丙酮可用于提取色素,分离色素应用层析液,A错误。考点二光合作用的原理1.光合作用的概念与反应式光合作用的概念与反应式(1)概念:指绿色植物通过 ,利用光能,把 转化成储存着能量的有机物,并且释放出 的过程。(2)反应式: 。叶绿体 二氧化碳和水氧气CO2+H2O (CH2O)+O22.探索光合作用原理的部分实验探索光合作用原理的部分实验时间科学家发现19世纪末 普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C和H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖1928年发现 对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过 转化成糖1937年英国植物学家希尔发现 的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂
20、,在光照下可以释放出 。像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作 1941年美国科学家鲁宾和卡门用 的方法,研究了光合作用中氧气的来源 O+CO218O2H2O+C18O2 O21954年美国科学家阿尔农发现在光照下,叶绿体可合成 。1957年,他发现该过程总是与 相伴随182H甲醛光合作用O2 希尔反应 离体叶绿体 同位素示踪 ATP 水的光解3.光合作用的原理光合作用的原理(1)填写图中序号所代表的物质或结构 ； ； ；是 ；是 ；O2NADPADPPiC5光反应暗反应项目光反应阶段暗反应阶段区别条件 、色素、酶、水、ADP、Pi等多种酶、ATP、NADPH、CO
21、2等场所 类囊体薄膜 物质变化水的光解2H2O , NADPHATP的形成ADP+Pi+能量 ATPCO2的固定 C3的还原2C3 能量变化光能转变成 的能量ATP和NADPH中活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能联系光反应为暗反应提供 ,暗反应为光反应提供 。没有光反应,则暗反应无法进行,没有暗反应,则有机物无法合成(2)光反应与暗反应的比较光叶绿体基质 H+O2 H+NADP+CO2+C52C3(CH2O)+C5 ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPHADP、Pi、NADP+1.光反应必须在光照下进行,暗反应必须在暗处进行。(必修1 P103正文)( )2.叶绿
22、体中光合色素吸收的光能,一方面用于H2O分解产生氧和NADPH;一方面用于ATP的合成。(必修1 P103正文)( )3.水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经传递可用于NADP+与H+结合形成NADPH。(必修1 P103相关信息)( )4.NADPH既可作还原剂,又可为暗反应提供能量。(必修1 P103正文)( )5.光合作用制造的有机物中的氧来自水。(必修1 P104正文)( ) 6.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)。(必修1 P104相关信息) ( )7.光合作用的产物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以进入筛管,通过韧皮部运
23、输到植株各处。(必修1 P104相关信息)( )8.光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。(必修1 P104正文)( ) 1.(必修1 P102思考讨论拓展)希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应,理由是 。水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的,没有碳参与反应,而糖的合成需要碳的参与2.(必修1 P102思考讨论拓展)模拟鲁宾、卡门的实验时,能对同一实验中的CO2和H2O同时进行标记吗,为什么?提示提示:不能,因为若CO2和H2O中的氧均标记,则无法分辨氧气的来源。4.(必修1 P103图5-14拓展)下图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中ac表示相关物质,甲、乙为结构。
24、3.(必修1 P103图5-14拓展)假如白天突然中断了CO2的供应,叶绿体内首先积累起来的物质是 。突然停止光照,叶绿体内含量减少的物质是 。C5ATP、NADPH、C5(1)图中所示的过程属于光合作用的 阶段,甲为 。(2)图中a为 ,b为 。当外界CO2浓度升高时,b的含量会暂时 。(3)该过程将光能转化为化学能储存在 中。(4)乙为叶绿体基质,是 的场所。光反应 类囊体薄膜氧气NADPH下降b和ATP光合作用暗反应1.光合作用反应式中元素去向分析光合作用反应式中元素去向分析H:3H2O3H+(C3H2O)。C:14CO214C3(14CH2O)。O:O18O2;C18O2C3(CO)。
25、182H182H2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化如图中表示光反应,表示CO2的固定,表示C3的还原,当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化:(2)“模型法”表示C3和C5等的含量变化特别提醒特别提醒 (1)C5、NADPH、ATP的变化一致。C3与C5、NADPH、ATP的变化相反。(2)C3量高于C5量,一般C3量为C5量的2倍。(3)对光合作用有利,则(CH2O)合成增加,反之则减少。3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应
26、为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。(2)在总光照时间相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。(3)应用:人工补光时,可适当采用“光暗交替”策略,这样,在提高光合产量的情况下,可大量节省能源成本。考向一结合光合作用的探究历程考向一结合光合作用的探究历程,考查科学思维与科学探究能力考查科学思维与科学探究能力1.科学是在实验和争论中前进的,光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中,相关叙述正确的是()A.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量B.科学家发现
27、甲醛是光合作用的原料C.希尔发现离体叶绿体在适宜条件下可释放O2D.鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2OC解析解析 恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气,没有定量分析生成氧气的量,A错误;甲醛对植物有害,不能作为原料参与光合作用,B错误;鲁宾、卡门实验证明O2来自H2O,D错误。2.(2021安徽合肥调研)英国植物学家希尔发现:在光下,若给含叶绿体的叶片提取液(淡绿色)提供特定的可与氢离子结合的氢受体2,6-D(一种墨绿色染料,接受氢离子并被还原后呈无色),在无CO2时进行光照,可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色,并释放出O2;但
28、放在暗处,则试管中的液体仍为墨绿色,且无O2的释放,如图所示。下列有关该实验的叙述和推论,错误的是()A.该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自H2O的光解B.该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质C.若给A组提供14CO2等物质,可能会检测到(14CH2O)的生成D.该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所答案答案 A根据题干信息和图分析,A组光照和无二氧化碳条件下,叶绿体产生了氧气,且提取液的颜色由墨绿色变成了淡绿色,说明叶绿体在光照条件下产生了氢离子和氧气,且氢离子与氢受体2,6-D结合;B组黑暗条件下,没有氧气释放,溶液仍然为墨绿色,说明叶绿体在黑暗条件下不能产生氢离子和
29、氧气,A错误。考向二结合光合作用的原理考向二结合光合作用的原理,考查科学思维能力考查科学思维能力3.(不定项选择)植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是 ()A.NADP+在光反应过程与电子和质子结合,形成还原型的NADPHB.突然停止供应CO2，叶绿体内NADPH和ATP含量增加C.类囊体膜上的类胡萝卜素能吸收红光和蓝紫光用于光合作用D.图中H+通过主动运输从类囊体膜内运到膜外AB解析解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光,C错误;由图可知,H+从类囊体膜内运到膜外是顺浓度梯度,故为协助扩散,D错误。4.(不定项选择)(2021四川成都七中高三入学考)下图为光合作用暗反应的
30、产物磷酸丙糖的代谢途径,研究表明,磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素,CO2充足时,TPT活性降低。下列有关叙述正确的是()A.Pi输入叶绿体减少时,磷酸丙糖从叶绿体输出减少B暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATPC叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的D农业生产上可通过增加CO2来提高作物中蔗糖的含量答案答案 ABC根据题意可知,CO2充足时,TPT活性降低,则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响,作物中淀粉含量会上升,而蔗糖含量下降,D错误。考向三围绕不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析考向三围绕不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分
31、析,考查科学思考查科学思维能力维能力5.(2020福建厦门阶段检测)光合作用通过密切关联的两大阶段光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,下列说法正确的是()A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小B解析解析 突然中断CO2供应,导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增加,A错误;突然将红光改变为
32、绿光后,光能利用率降低,ATP和NADPH含量减少,进而使C3含量增加、C5含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大,C错误;突然将绿光改变为红光后,光能利用率提高,ATP和NADPH含量增加,ATP/ADP的值增加,D错误。高考真题再现1.(2020江苏单科,6,2分)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述错误的是()A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散B解析解析 叶绿体色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,故可以用无水乙醇提取叶绿体色素,A正确
33、;研磨时应加入CaCO3,其可以中和酸性物质,防止叶绿素被破坏,B错误;研磨时添加石英砂(SiO2)有助于对菠菜叶的充分研磨,易于提取色素,C正确;在滤纸条上画滤液细线时,要用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线,干后再重复画一到两次,画滤液细线时要细且齐,若滤液扩散会导致细线不齐,可能出现色素带重叠现象,D正确。2.(2019江苏单科,17,2分)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是()A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操
34、作D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素bD解析解析 光合色素提取过程中加入的CaCO3可保护叶绿素,CaCO3过量不会破坏叶绿素,A错误;光合色素溶于有机溶剂,层析液可用石油醚、丙酮和苯的混合物,不可用生理盐水或磷酸盐缓冲液,B错误;层析液中含有毒性的挥发性物质,层析时,应用培养皿盖住烧杯,并且在通风好的条件下进行,C错误;对比两条滤纸条,可知该种蓝藻(蓝细菌)无叶绿素b,D正确。3.(2019课标全国,3,6分)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时间后植株达到40 g,其增加的质量来自()A.水、矿质元素和空气B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤D.光、矿质元素和
35、空气解析解析 该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增加和含水量的增加,干重增加量来源于从土壤中吸收的矿质元素及利用CO2(空气)和H2O合成的有机物。故选A。A4.(2019海南单科,9,2分)下列关于高等植物光合作用的叙述,错误的是 ( )A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能B.红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素aC.光反应中,将光能转变为化学能需要有ADP的参与D.红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用B解析解析 光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能,但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP,A正确;胡萝卜素不能吸收红光,B错误;光反应中,将光能转变为ATP和NADP
36、H中活跃的化学能,需要有ADP和Pi等的参与,C正确;红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用,光能可以转变为ATP和NADPH中活跃的化学能,D正确。5.(2018北京理综,3,6分)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中()A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化C.不需要光合色素参与D.会产生氧气D解析解析 光反应过程中,光合色素利用光能,将水分解成H+和氧气,H+与NADP+结合形成NADPH,同时在有关酶的催化作用下,ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,A、C错误,D正确;光反应产生的N
37、ADPH将DCIP还原,使之由蓝色逐渐变为无色,B错误。6.(2017课标全国,3,6分)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是()A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的A解析解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光而不吸收红光,A错误;不同光合色素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确;光合作用光反应阶段色素对光
38、的吸收会影响暗反应阶段对CO2的利用,所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C正确;640660 nm波长的光属于红光区,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,所以叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,D正确。7.(2020山东,21,9分)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO2结合,甲为 。(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将
39、(填:“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是 。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是 。(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。答案答案(1)模块1和模块2五碳化合物(或:C5)(2)减少模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足(3)高于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类)(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少解析解析(1)该系统
40、中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段的光合色素对光能的吸收和水的光解。模块1和模块2可将光能转化为电能再转化为化学能储存在ATP和NADPH中。模块3的功能相当于光合作用的暗反应,甲与CO2结合完成CO2的固定,甲为五碳化合物(或:C5)。(2)正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO2突然减少,CO2的固定减弱,但短时间内C3的还原不变,则短时间内乙(C3)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固定CO2量相等的情况下,该系统只进行光合作用,不进行呼吸作用,只有糖类的积累,没有糖类的消耗,所以该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,很多植物为了减弱蒸腾作用、减少水分散失,会降低叶片气孔开放程度,从而减少对CO2的吸收,CO2的吸收量减少会使植物光合作用速率降低。
