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1、第4讲 光合作用与能量转化（I）课标要求说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧 化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的核心素养化学能实验：提取和别离叶绿体色素1 .比拟光合作用过程中光反响与暗反响之间的关系以及物质和 能量的转化，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的 观点。（生命观念）（教师用书独2 .构建ATP、NADPH、C3 C5等物质变化与光合作用的相关曲线模型，培养识图、建模及逻辑思维能力。（科学思维）3 .结合分析教材经典实验，掌握实验的基本原那么，并通过实验 结果得出相应实验结论。（科学探究）.利用光合作用的原理指导农业生产。（社会责任）考点
2、1捕获光能的色素和结构研读教材积累必备知识1 .叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色蓝绿色叶绿素叶绿素b黄绿色叶黄素类胡萝卜素胡萝卜素2 .叶绿体中色素的吸收光谱分析吸收光能的百分比/%吸收光能的百分比/%类胡萝卜素 叶绿素b叶绿素a400 450 500 550 600 650 700 波长(nm)由图可以看出：（1）色素的功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;类胡萝卜 素主要吸收蓝紫光。2.光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。2判断正误）.没有叶绿体的细胞无法进行光合作用。（X）提示：蓝细菌无叶绿体，能进行光合作用。1 .植物在夜晚不能进行光反响，只能进行暗反响。（X）提示：没有
3、光反响提供的NADPH和ATP,暗反响不能进行。2 .只提供光照，不提供CO2,植物可独立进行光反响。（X）提示：在暗反响不能进行时，因缺少ADP、Pi和NADP+,光反响也要停止。3 .光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。（X）提示：ATP在类囊体薄膜上产生，移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。4 .光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量。（X）提示：光合作用过程中产生的ATP只用于暗反响。(X)5 .14(302中14c的转移途径是14co2-1y3-1y5-(14CH2。)提示：转移途径为:14 C5 14co-14c32和HzO工程光合作用化能合
4、成作用区别能量 来源代表 生物绿色植物相同点都能将等无机物合成有机物I规范表述)1 .光反响和暗反响在物质变化和能量变化方面的联系是提示：物质联系：光反响为暗反响提供ATP和NADPH,而暗反响为光反 应提供ADP、Pi和NADP+;能量联系：光反响为暗反响提供了活跃的化学能， 暗反响将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能2 .研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究， A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2+的完全培养液中，其他条件相同 且适宜。培养一段时间后，检测并比拟两组菠菜幼苗的干物质的量，B组明显少 于A组，原因是提示：Mg2+是合成叶绿素的原料，缺少Mg2
5、+不利于叶绿素的合成，光反响 产生的NADPH和ATP缺乏，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少内化知识令提升素养能力揭示联系，深化理解1.光合作用的过程光合作用过程中光反响和暗反响的联系光能光能光反响ADP+PiNADP+暗反响(CH2O)NADPHATP一光反响为暗反响提供ATP和NADPH,暗反响为光反响提供ADP、Pi和 NADP+o没有光反响，暗反响无法进行，没有暗反响，有机物无法合成。光合作用中C、H、O的转移途径：H：* 光反响 *暗反响二3H2。, NADP3H ，(C3H20)。14CO2的固定14C3的还原1414co2A 14c3A (14CH2O) oO：光反响12H
6、l8o1802；c18o2c18o2CO2的固定 C3的还原 灯，C3 (CH18O) 02.环境改变时光合作用各物质含量的变化2 2) “模型法”3 2) “模型法”co2供应减少I有血nadph|,atp|G消耗减少，合成暂不变 in减弱n暂不变消耗暂不变，合成减少C3合成减少，消耗暂不变 n减弱 川暂未变C5消耗减少，合成暂不变:鳖磐“NADPHh ATPf1暂不变光照:光照弱 典一-、甲I IK一.乙时间C02 ! C02充足;缺乏B一1 乙时间响 甲乙时图2图3. 图4图1中曲线甲表示C3,曲线乙表示C5、NADPH、ATPo 图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP,曲线乙表示C3
7、。 图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP,曲线乙表示C3。 图4中曲线甲表示C3,曲线乙表示Cs、NADPH、ATPo4 .连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反响为暗反响提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累, 在光反响停止时，暗反响仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多o规范表述，严谨准确加科学探究对实验结果的交流与讨论i.某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组, 进行如下实验：组别加入物质条件实验现象A组DCPIP溶液适宜温度和 光照等条件产
8、生气泡，DCPIP溶液变为无色B组适量磷酸、NaHCO3(CH2O)/C3的值增高(注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。)(1)A组气泡中成分是什么？ DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是什么？(2)B组(CH2O)/C3的值增高原因是什么？提示：(1)02。光反响阶段产生的H+使DCPIP还原。(2)磷酸有利于光反响阶段中ATP的形成，进而促进暗反响中C3的还原形 成(CH2O)。2.为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了 A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s,光照与黑暗处理情况见如下图(A、B、C三组光照与黑暗处理时
9、间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%； B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%； D组光合作用产物的相对含量为100%。(1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的 目的是什么？(2)可以判断，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D 组植物合成有机物的量，判断依据是什么？如何解释这一实验结果？提示：（1）排除无关变量对实验结果的干扰（或保证自变量的唯一性）。（2）B组和C组只用了 D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却 是D组的70%和94%。因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP 和N
10、ADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。细研考题，落实运用考向1 考查光合作用探究历程的相关实验1.（2021 怀化期末）为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力,科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的选项是（A.叶绿体类囊体缓冲 溶液） 平衡后-） 二转移类囊体 H=4）至pH=8的缓 pH=8 溶液中 黑暗的目的是与光照作对照立即力口人ADP和Pi平衡后加I人ADP和Pi有ATP生成无ATP生成B. pH=4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境C. ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内D.类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力D 此题考查叶
11、绿体中合成ATP的机制。黑暗处理的目的是防止光照对ATP的合成产生干扰，A错误；pH=4的缓冲溶液模拟的是叶绿体类囊体内部 的环境，B错误；ADP与Pi在类囊体薄膜上形成ATP, ATP形成后进入叶绿体基质，C错误；分析实验结果可知，转移类囊体至pH=8缓冲溶液中立即加 入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿 体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的pH差，D正确。2 .（2021 潍坊质检）在光合作用研究过程中，陆续发现以下事实：事实1：在人们对光合作用的认识到达一定程度时，以反响式6co2+6H2O-C6Hl2O6+6O2表示光合作用。事实2： 1937
12、年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体别离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液，假设在试管中加入适当的“电子受 体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出02,同时电子受体 被还原。希尔反响式是H2O+氧化态电子受体f还原态电子受体+1/202事实3：在希尔反响的基础上，Amon又发现，处于光下的叶绿体在不供给 CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累ATP；假设撤去光照，供给CO2,那么还原态电子受体和ATP被消耗，并有有机物(CH2O)产生。根据以上事实，回答 以下相关问题。基于以上三个事实推测，光合作用反响式中的C6Hl2。6中的O可能来自(2)希尔反响模拟了叶
13、绿体光合作用中 阶段的局部变化，该阶段中 电子受体由氧化态变成还原态的(填物质名称)，希尔实验中配制叶 绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是(3)Amon的实验说明(CH2O)的生成可以不需要光，但需要 (不考虑水)O(4)假设向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2那么短时间内ATP 和NADPH(填会”或“不会”)出现积累。解析(1)根据事实2和事实3可知，植物在没有二氧化碳的条件下就能 放出氧气，参考化学式可知，水中的O全部转化成了氧气中的O,那么光合作用 产物C6Hl2。6中的O来自CO2o (2)希尔反响模拟了叶绿体光合作用中光反响阶 段的局部变化，电子受体由氧化态变为
14、还原态的NADPH;为维持叶绿体的正常 形态和功能，需保持细胞液内外的渗透压平衡，即需要形成等渗溶液，故配制叶 绿体悬浮液时应加入一定浓度的蔗糖溶液。(3)由事实3可以推测暗反响的进行 可以不需要光，但需要有光反响阶段的产物NADPH和ATP以及外界提供的 CO2o因光反响产物NADPH和ATP可用于暗反响中C3的还原，故在提供了 C3的前提下，NADPH和ATP不断被利用，短时间内不会出现积累。答案(1)CO2 (2)光反响NADPH形成等渗溶液，维持叶绿体的正常 形态和功能(3)CCh、ATP、还原性氢(4)不会考向2 考查光合作用的过程3 .(2021 潍坊五校联考)磷酸丙糖不仅是光合作
15、用中最先产生的糖，也是 光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图表示叶绿体膜结构上 磷酸转运器的运转机制(Pi和磷酸丙糖通过磷酸转运器的运输严格按照1:1的 反向交换方式进行)。以下相关说法错误的选项是()蔗糖4-磷酸丙糖蔗糖4-磷酸丙糖A. a表示ATP和NADPH,可为暗反响提供能量B.磷酸丙糖是暗反响的产物，可在叶绿体基质中合成蔗糖D.C.假设磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，那么更容易形成淀假设磷酸转运器的活性受到抑制，那么转运进叶绿体的Pi会减少，光合速率下降B 图中a是光反响为暗反响提供的物质，是NADPH和ATP,在叶绿体 类囊体薄膜上合成，二者可为暗反响
16、提供能量，A正确；由图示可知，磷酸丙糖 是暗反响的产物，不可以在叶绿体基质中合成蔗糖，合成蔗糖的场所在细胞质基 质，B错误；假设磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，那么会导致磷 酸丙糖在叶绿体中的含量上升，因而更容易形成淀粉，C正确；磷酸转运器活性 受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体。造成叶绿体中光合作 用产物积累和缺少磷酸，导致光合作用速率降低，D正确。4 . （2021 怀化模拟）图1和图2为植物光合作用过程（局部）示意图，其中 PSI和PSH是吸收、传递、转化光能的光能系统。请回答以下问题：图1图2(1)图1中的“？”与图2的 表示同一种物质，该物质从产生部位扩
17、散至细胞外需要经过 层磷脂分子。(2)图1中PS II中的光合色素吸收光能后，一方面将水分解，产生的电子经 一系列传递体的传递，参与 的结合，形成;另一方面，在ATP合成酶的作用下，浓度梯度提供电化学势能，促使ADP与Pi 反响形成ATPo(3)图2中表示的场所是 o假设图2膜两侧的H+浓度梯度突然消失，其他条件不变，短时间内暗反响中C3含量会 o解析(1)图1中的“？ ”与图2中的甲都是Ch,由图示产生部位扩散至 细胞外需经过类囊体膜(1层)、叶绿体膜(2层)、细胞膜(1层)，共计4层膜，8 层磷脂分子。(2)图1中PSII中的光合色素吸收光能后，一方面将水分解，产生的电子经 一系列传递体的
18、传递，参与NADP+和H+的结合，形成NADPH;另一方面，在 ATP合成酶的作用下，H+浓度梯度提供电化学势能，促使ADP与Pi反响形成 ATPo (3)分析图2可知，侧为叶绿体基质，假设膜两侧的H+浓度梯度突然消失 (其他条件不变)，ATP合成受影响导致C3的还原受阻，短时间内暗反响中C3 含量会上升。答案甲8 (2)NADP+和H+ NADPH H+ (3)叶绿体基质上升考向3 考查环境条件变化对光合作用速率及各物质变化的分析5 . (2021 福建重点中学期中)如图是水生植物黑藻在光照强度等环境因素 影响下光合速率变化的示意图。以下有关表达正确的选项是()A.人一包叶绿体类囊体薄膜上的
19、色素吸收光能增加，基质中水光解加快、 释放增多B.右一口，暗反响限制光合作用，假设在打时刻增加光照，光合速率将再提高C. 4,光照强度不变，光合速率的提高是光反响速率不变、暗反响增强 的结果D.启后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原速率降低D 水的光解、02的释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质 中，A错误；右一打，光照充足，限制光合速率的因素为CO2浓度，假设打时刻增 加光照，光合速率不会提高，B错误；七一孰CO2浓度增加，暗反响增强，- 定程度上促进了光反响的进行，C错误；突然停止光照，光反响不再继续进行, 类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi
20、含量升高，C3还原速 率降低，D正确。6 . （2021 江西三校联考）某植物的光合作用在条件1中到达稳定后，突然 改变影响光合作用的某种环境因素使其处于条件2中，测得其叶绿体内C3和C5 相对含量的变化趋势如下图。以下有关分析正确的选项是（）0100 200 300 400 时间/sA.条件1一条件2可能是突然降低了光照强度B.在光合作用过程中，物质a转变成物质b需要消耗NADPH和ATPC.当暗反响速率在条件2中到达稳定后，b的分子数依然大于a的分子数D.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体中b的量/a的量的值减小C 根据暗反响的特点，可判断a为C5, b为C3,根据两种物质的含量变化可推
21、知改变的条件不可能是突然降低了光照强度,A错误;在光合作用过程中，物质a转变成物质b的过程为CO2的固定，不需要消耗NADPH和ATP, B错误；分析可知，当暗反响速率在条件2中到达稳定后，b的分子数依然大于a的, C正确；突然将红光改变为绿光，叶绿体吸收的光能减少，生成的ATP和 NADPH减少，C3的还原速率降低，会暂时引起叶绿体中b的量/a的量的值增 大，D错误。网络构建网络构建色素、施、锦/双层膜、基质要语必背光合作用ADP、Pi能质/变化光能 TTP及NADPH 中活跃的化学能7 核心概念（1）（必修1P102）光合作用：是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化 碳和水转化成储存着
22、能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（2）（必修1 P103）光反响阶段：光合作用第一个阶段的化学反响，必须有光才 能进行，这个阶段叫作光反响阶段。（3）（必修1 P104）暗反响阶段：光合作用第二个阶段中的化学反响，有没有光 都能进行，这个阶段叫作暗反响阶段。（4）（必修1 P105）光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类 的数量。8 .结论语句（1）（必修1P98）绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：叶绿素（含量约 占3/4）和类胡萝卜素（含量约占1/4）,其中叶绿素包含叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素 b（黄绿色），类胡萝卜素包含胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色）。（2）（必
23、修1 P99）叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是400760 nm, 一般叶绿 体中的色素只吸收可见光,对红外光和紫外光不吸收。9 .叶绿体的结构与功能（1）结构外部：双层膜（基质：含有与暗反响有关的酶 内部基粒：由类囊体堆叠而成，分布有I色素和与光反响有关的酶功能：进行光合作用的场所。4.恩格尔曼实验方法的巧妙之处巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧包的部位。妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体
24、上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验;照的部位，相当于一组对照实验;临时装片:3露在光下的实验再一次验证实验结果。?判断正误）1 .叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光。（J）2 .液泡中色素吸收的光能用于光合作用。（X）提示：叶绿体中色素吸收的光能用于光合作用。3 .叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。（X）提示：叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。4 .光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。（X）提示：基质中有酶分布，但没有色素。5 .没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。（X）提示：蓝细菌细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。2教材挖掘（3）
25、（必修1 Pioi）叶绿体是进行光合作用的场所。在它内部巨大的膜外表上, 不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。I真题体验感悟高考镰沈谶a1L （2021 广东选择性考试）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2定形成C3的酶被称为Rubisco。以下表达正确的选项是（A. Rubisco存在于细胞质基质中B.B.激活Rubisco需要黑暗条件C. Rubisco催化CCh固定需要ATPD. Rubisco催化C5和CCh结合D 由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco 是与暗反响有关的酶，暗反响阶段的化学反响是在叶绿体的
26、基质中进行的，故 Rubisco存在于叶绿体的基质中，A表达错误、D表达正确；暗反响在有光、无 光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B表达错误；在暗 反响阶段，CCh的固定不消耗NADPH和ATP, C表达错误。2. （2021 -重庆选择性考试适应性测试）绿色植物的光合作用过程，可用如下化学反响式来表示:光照CO2+H2O （CH2O）+O2叶绿体以下有关表达错误的选项是（）A.在此过程中，CO2中的C被还原，H2O中的O被氧化B.光能的吸收发生在类囊体薄膜上，光能的直接转化发生在叶绿体基质中C.产物（CH2O）是地球上有机物的主要来源D.释放出的02有利于地球上好氧
27、生物多样性的提高B 绿色植物利用光能，在叶绿体中将无机物二氧化碳和水转化为有机物 并释放氧气。在此过程中，CO2中的C被NADPH还原，H2O中的O被氧化， A正确；光能的吸收发生在类囊体薄膜上，光能的直接转化是在类囊体薄膜上由 光能直接转化为ATP中活跃的化学能，B错误；绿色植物通过光合作用制造的 有机物是地球上有机物的主要来源，C正确；好氧生物的生存需要氧气，光合作用释放出的02有利于地球上好氧生物多样性的提高，D正确。3.（2020 天津等级考）研究人员从菠菜中别离类囊体，将其与16种酶等物 质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反响体系。该反响体系在光照条件下可实
28、现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。以下分析正确的选项是（）A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反响体系不断消耗的物质仅是CChC.类囊体产生的ATP和02参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比，该反响体系不含光合作用色素A 题干信息“该反响体系在光照条件下可实现连续的CCh固定与还原, 并不断产生有机物乙醇酸”说明，乙醇酸是在暗反响中合成的，合成场所相当于 叶绿体基质，A正确；该反响体系既能在类囊体上进行光反响，又能利用16种 酶等物质进行暗反响，因此该反响体系不断消耗的物质有CO2 H2O等，B错误；类囊体上进行的光反响为暗反响中C3的还原提供了 NADPH和ATP,光反
29、 应产生的Ch不参与暗反响，C错误；该反响体系中有类囊体，在光照条件下还 可实现连续的CO2固定与还原，说明该反响体系中有吸收、传递和转化光能的 光合作用色素，D错误。4.（2020 山东等级考）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装;及过程如下图，其中甲、乙表示物质，模块3中的反响过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。DO。Q2 块 模 O该系统中执行相当于叶绿体中光反响功能的模块是 模块3中的甲可与CO2结合，甲为 o（2）假设正常运转过程中气泵突然停转，那么短时间内乙的含量将（填“增加”或“减少” ）o假设气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是在与植物光合作用
30、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 O（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。解析（1）根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换 为电能，模块2利用电能电解水生成H+和02,并发生能量转换的过程。该系统 中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反响功能。模块3将大气中的CO2转换 为糖类，相当于光合作用的暗反响。暗反响中的CO2的固定为CO2和C5结合生 成C3, C3在光反响提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列
31、反响形成糖类和C5,故该系统中模块3中的甲为五碳化合物（C5）,乙为三碳化合 物（C3）。（2）假设正常运转过程中气泵突然停转，贝寸CO2浓度突然降低，CO2的固 定受阻，而三碳化合物（C3）的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三 碳化合物（C3）含量减少。暗反响为光反响提供ADP、Pi和NADP+,假设该系统气 泵停转时间较长，那么模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+缺乏，从而导致 模块2中的能量转换效率也会发生改变。（3）由于植物中糖类的积累量=光合作 用合成糖类的量一细胞呼吸作用消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作 用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等
32、的情况下，该系统糖类 的积累量高于植物。（4）干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程 度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。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+缺乏（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5.（2021 湖南选择性考试）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中 某种生物膜的局部结构及光反响过程的简化示意图。回答以下问题:基粒类囊体膜内膜外膜图a图a图b注：e-表示电子。图b表示图a中的 结
33、构,膜上发生的光反响过程将水分解成02、H+和e-,光能转化成电能，最终转化为H+和e-,光能转化成电能，最终转化为和ATP中活跃的化学能。假设CO2浓度降低，暗反响速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，那么图b中电子传递速率会（填“加快”或“减慢”为研究叶绿体的完整性与光反响的关系，研究人员用物理、化学方法制 备了 4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP 替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反响速率，实验结果如表所示。相叶绿体 对类型实验项占黄叶绿体A： 双层膜结 构完整叶绿体B： 双层膜局部 受损，类囊 体略有损伤叶绿体C： 双层膜瓦解， 类囊体
34、松散 但未断裂叶绿体D： 所有膜结构 解体破裂成 颗粒或片段实验一, ：以Fecy 为电子受体时的 放氧量100167.0425.1281.3实验二:以DCIP 为电子受体时 的放氧量100106.7471.1109.6注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。据此分析：叶绿体A和叶绿体B的实验结果说明，叶绿体双层膜对以（填“Fecy”或“DCIP”）为电子受体的光反响有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是该实验中，光反响速率最高的是叶绿体C,说明在无双层膜阻碍、类囊体 又松散的条件下，更有利于，从而提高光反 应速率。以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生 效率的
35、相对值分别为1、0.66、0. 58和0.41。结合图b对实验结果进行解释解析(1)题图b显示的是光反响的过程，光反响的场所是类囊体的薄膜, 由此可推测题图b是题图a中的类囊体膜。由题图可知，电能最终转化为NADPH 和ATP中活跃的化学能。CO2浓度降低，暗反响速率减慢，进而使光反响速率 减慢，所以推测题图b电子传递速率会减慢。(2)叶绿体的双层膜受损后，以 Fecy为电子受体时的放氧量增加的比例比以DCIP为电子受体时的放氧量增加 的比值大，所以叶绿体双层膜对Fecy为电子受体的光反响的阻碍作用更明显。 双层膜瓦解、类囊体松散但未断裂的条件下，更有利于类囊体膜上的色素吸收、 传递和转化光能
36、，提高水的光解速率，从而提高光反响速率。叶绿体双层膜结 构被破坏得越严重，H+在膜两侧的浓度差越小，ATP的产生效率就越低。答案(1)类囊体膜NADPH减慢Fecy叶绿体的双层膜受损 后，以Fecy为电子受体时的放氧量增加的比例比以DCIP为电子受体时的放氧 量增加的比值大类囊体膜上的色素吸收、传递和转化光能膜结构破坏得 越严重，H+在膜两侧的浓度差越小，ATP的产生效率就越低生产上，用何种颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高？阴天时, 在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？（必修1 P97 “问题探讨”）提示：无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。
37、阴天时, 应选择补红光和蓝紫光的照明灯。2规范表述）i.高等植物的叶片一般呈现绿色，原因是提示：叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来2.入秋后，叶片逐渐变黄，原因是提示：入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素相对含量增加内化知识提升素养能力揭示联系，深化理解1.影响叶绿素合成的三大因素光照一是影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中 不能合成叶绿素，因而叶片发黄温度一温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影 响叶绿素的合成必需兀素f叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将 导致叶绿素无法合成，叶片变黄2.光合色素的
38、分布与功能色素的分布位置：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。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。规范表述，严谨准确以科学探究实验设计以1.现有载有水绵和好氧型细菌的临时装片、红光源和绿光源，请设计实验验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率，简要写出实验方案和预期实验结果与结论。提示：将临时装片置于没有空气的黑暗环境中，分别用同等强度的红光束和 绿光束照射水绵。好氧型细菌更多聚集在红光束照射的部位，证明植物光合作用 对红光的利用率大于对绿光的利用率。2.研究说明，光照会影
39、响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合 成。请利用色素的提取和别离技术，以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计实验 以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。实验思路：预期结果：提示：将局部韭菜幼苗置于光照条件下培养（甲组），局部置于黑暗条件下培 养（乙组）。一段时间后，提取并用纸层析法别离两组韭菜中的色素，比拟滤纸条 上的色素带。甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的 色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有 蓝绿色和黄绿色的色素带。口苦向突破细研考题，落实运用考向1 考查光合色素的种类和作用1.植物光合作用的作用光谱是通过测量
40、光合作用对不同波长光的反响（如 02的释放）来绘制的。以下表达错误的选项是（）A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反响中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Ch是由叶绿素参与光合作用引起的A 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，所以在蓝紫光区吸收的光 能可用于光反响中ATP的合成；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可 通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制；CO2的吸收速率和O2的释放速率随 光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱;根据叶绿素和类胡萝
41、卜素的吸收光 谱可知，叶片在640660 nm波长光下释放。2是由叶绿素参与光合作用引起 的。2. （2021 潍坊检测）如图表示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下面说法 正确的选项是（）sc1吸收光能的百分比类胡萝卜索 叶绿素b / 叶绿素a ；, U 400 450 500 550 600 650 700A. 土壤中缺乏镁时，植物新叶对420 nm470 nm波长的光的利用量比老 叶更少B.用纸层析法别离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在层析液中溶 解度的大小C.叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用，且在转 化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化D.用不同波长的光照射
42、植物叶片，得到的光合作用产物完全相同C 土壤中缺乏镁时，由于镁是可以重复利用的元素，因此缺镁病症首先 表现在老叶上，因此老叶对420 nm470 nm波长的光（蓝紫光）的利用量比新叶 更少，A错误；用纸层析法别离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在绿叶 中的含量，B错误；叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作 用的光反响过程，光反响过程中水光解产生氧气和氢，进而导致叶绿体基质中 pH的变化，即在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化，C正确；用 不同波长的光照射植物叶片，得到的光合作用产物不完全相同，蓝紫光照射下, 植物合成的有机物以蛋白质为主，红光照射下，植物合成的有机物
43、主要以糖类为 主，D错误。考向2 考查叶绿体的结构和功能3.（不定项）右图是在电子显微镜下观察到的高等植 物叶绿体结构模式图，以下有关表达正确的选项是（）A.和均为选择透过性膜B.上分布着与光反响有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最多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进入中为暗反响提供物质和能量AD 和分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性；为 类囊体，其上分布着与光反响有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少，所以 叶片一般为绿色；叶绿素中含Mg2+,胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2+;在类囊 体上形成的产物NADPH和ATP
44、进入中为暗反响提供物质和能量。 考点2 （探究实践）绿叶中色素的提取和别离【实验基础】1.实验原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂（无水乙醇）中, 而不溶于水，可用无水乙醉提取色素I各种色素在层析液中溃解度不同，溶解度高的随百腐礴A 层析液在滤纸上扩散得快，反之那么慢，从而使各 7一 种色素相互别离2.实验步骤色素色素收集滤液绿叶剪碎二氧化硅:研磨充分碳酸钙:保护色素匚无水乙醇：溶解色素一端剪去两角：使扩散均匀一端剪去两角：使扩散均匀别离制备滤纸条画滤液细线H 细、齐、直（待干后重复一两次）别离绿叶中的色素别离绿叶中的色素滤纸条插入层析液中，层 析液不能触及滤液细线防止色素溶 析液中3.实验结果
45、h色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度J.胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低【关键点拔】绿叶中色素的提取和别离实验异常现象分析收集到的滤液绿色过浅的原因分析未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。使用放置数天的绿叶，滤液色素（叶绿素）太少。一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素）。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。（2）滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液细线不能到达细、齐、直的要 求，使色素扩散不一致造成的。（3）滤纸条看不到色素带：忘记画滤液细线；滤液细线接触到层析液， 且时间较长，色素全部溶解到层析液中。（4）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 坏或所用叶片为“黄叶”。【对应练习】L （2020 江苏高考）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和别离”实验，以下表达错误的选项是（）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