2018届高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用（课件+学案）（打包6套）.zip

1第 10 讲 光合作用的探究历程与基本过程[最新考纲] 1.光合作用的基本过程（Ⅱ） 。2.实验：叶绿体色素的提取和分离。考点一 实验：叶绿体中色素的提取和分离（5 年 6 考）1.实验原理2.实验流程2叶绿体中色素的提取和分离（2013·海南卷，8）关于叶绿素提取的叙述，错误的是（ ）A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B.加入少许 CaCO3能避免叶绿素被破坏C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分解析 菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A 正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B 正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，C 错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D 正确。答案 C叶绿体中色素提取分离异常现象分析收集到的滤液绿色过浅原因①未加石英砂（二氧化硅） ，研磨不充分②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇）④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏滤纸条色素带重叠原因 ①滤液细线不直；②滤液细线过粗滤纸条无色素带原因①忘记画滤液细线②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【即学即练】（2017·河北冀州中学第二次段考，41）如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是（ ）3A.提取色素时，要加入 SiO2和 CaCO3进行充分研磨B.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同C.实验结果①可说明叶绿素合成需要光照D.实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多解析 提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A 正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B 错误；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照，C 正确；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D 正确。答案 B考点二 捕获光能的色素和结构及光合作用探究历程1.叶绿体色素的种类和功能叶绿素 a（蓝绿色）叶绿素（约占3/4）叶绿素 b（黄绿色）主要吸收红光和蓝紫光胡萝卜素（橙黄色）色素种类及特点类胡萝卜素（约占1/4）叶黄素（黄色）主要吸收蓝紫光，且有保护叶绿素的作用功能 吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有少量叶绿素 a）4吸收光谱图示及说明 图示说明：①阳光经三棱镜折射后形成不同波长和颜色的光②折射光透过色素滤液时部分光被吸收③色素对红光和蓝紫光吸收较多，使两光区呈现暗带2.叶绿体的结构与功能（1）结构模式图（4）恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置 48 h 后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片，有的部位出现了蓝色，请思考：5（1）实验时预先对植物进行暗处理，其目的是消耗掉原有淀粉，排除其对实验结果的干扰。（2）实验中 a 与 b、d 对照可证明光合作用需叶绿体，e 与 b、d 对照可证明光合作用需要光。（3）本实验可证明光合作用的产物是淀粉。3.光合作用的探究历程（连线）答案 ①—A—b ②—C—a ③—E—f ④—D—c ⑤—F——e ⑥—B—d ⑦—G—g6（经典实验分析）下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：（1）恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？提示 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气的部位。（2）两实验如何设计对照实验？提示 恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。捕获光能的色素和结构1.（2017·全国卷Ⅲ，3）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 640～660 nm 波长光下释放 O2是由叶绿素参与光合作用引起的解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中 ATP 的合成，A 错误；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，B 正确；CO 2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，C 正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在 640～660 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。答案 A2.[2017·江淮十校联考（三）]下图表示光合作用时 ATP 形成的图解，图中 b6f 复合体能将叶绿体基质中的质子（H ＋ ）转移到类囊体腔内，该过程需要依赖水光解时产生的电子（e － ）的推动，下列有关分析错误的是（ ）7A.图示过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上B.质子从叶绿体基质转移到类囊体腔内的运输方式是协助扩散C.光合作用中 ATP 的合成会降低类囊体内外的质子浓度差D.物质 X 既具有催化功能又具有运输功能解析 由题干信息可知，质子从叶绿体基质转移到类囊体腔内的运输需要“依赖水光解时产生的电子（e － ）的推动” ，说明推动质子进入类囊体腔内的动力不是浓度差，而是能量（这个能量不一定是 ATP 水解释放的能量，也可能是电能或其他能量） ，同时需要载体（b 6f 复合体） ，应为主动运输，B 错误。答案 B影响叶绿素合成的三大因素光合作用的探究历程（2018·湖北鄂西部分优质高中联考，5）以下关于叶绿体和光合作用的几个实验，得不到相应实验结果的是（ ）A.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射 5 h，加碘液处理后溶液呈蓝色B.在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，变成蓝色C.将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗（暗带）的区域主要是红光和蓝紫光区域D.将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足 14CO2的密闭透明的照光小室内，3 小时后在叶内淀粉中可检验到 14C 的存在解析 叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素，不能完成光反应，也不能产生淀粉，A 错8误；光合作用产生淀粉，观察时需对叶片进行脱色处理，B 正确；叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，导致连续光谱相应区域变暗，C 正确；CO 2是光合作用的原料， 14CO2中的14C 元素可转移到淀粉中，故产物中可检测到 14C，D 正确。答案 A恩格尔曼实验方法的巧妙之处（1）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气多的部位。（2）巧妙排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。（3）巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 【即学即练】（2017·辽宁沈阳检测）1941 年，鲁宾和卡门用同位素标记法追踪光合作用中 O2的来源。（1）鲁宾和卡门用 H O 和普通的 CO2进行小球藻光合作用实验，见 A 图。实验结果，放182出的 O2 （填“具有”或“不具有” ）放射性。A 实验的结论是______________________________________________。（2）鲁宾和卡门用 C18O2和普通的 H2O 进行光合作用，见 B 图实验结果，产生的 O2 （填“具有”或“不具有” ）放射性。仅 B 实验的结论是什么？______________________________________________。（3）综合实验 A、B，结论是___________________________。答案 （1）具有 光合作用释放的 O2的氧来源于 H2O 中的氧（2）不具有 光合作用释放的 O2的氧，不来源于 CO2中的氧（3）光合作用释放的 O2的氧，来源于 H2O 中的氧，不来源于 CO2中的氧考点三 光合作用的过程（5 年 12 考）1.光合作用的过程92.光反应与暗反应的关系（1）光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。（2）光合作用反应式及元素去向分析：①光合作用过程中 O 元素的转移途径 H O O182 ― ― →光 反 应 182C18O2 C3 （CH O）＋H O――→CO2的 固 定 ― ― →C3的 还 原 182 182②光合作用过程中 C 元素的转移途径14CO2 14C3 （ 14CH2O）― ― →CO2的 固 定 ― ― →C3的 还 原 ③光合作用过程中 H 元素的转移途径：H 2O→[H]→（CH 2O）＋H 2O[巧学助记] 光合作用过程的“一、二、三、四”3.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响（1） “过程法”分析 C3和 C5的含量变化当外界条件改变时，光合作用中 C3、C 5及 ATP 和 ADP 含量变化可以采用如图分析：10Ⅰ.停止光照时：光停，ATP↓，ADP↑，C 3↑，C 5↓，分析如下：Ⅱ.CO 2供应停止时：CO 2停，C 5↑，C 3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：（2） “模型法”表示 C3和 C5的含量变化111.真题重组 判断正误（1）叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中（2017·全国卷Ⅲ，2B） （√）（2）某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的（2017·全国卷Ⅲ，6B） （√）（3）硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量（2017·海南卷，5D） （×）（4）叶绿体中可进行 CO2的固定但不能合成 ATP（2016·全国卷Ⅰ，1D） （×）（5）照光培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内 CO2的固定加快（2014·全国Ⅰ卷，2B） （×）（6）温度和光照会影响 CO2的同化速率（2016·海南卷，10A） （√）以上内容源自人教版必修一 P97～P104，有关光合作用的原理、过程相关的知识。2.（人教必修 1 P106 拓展题改编）课外活动小组同学在适宜的温度下，以葡萄为材料所做的几组实验（假设该植物在 24 h 内呼吸速率不变） ，结果记录如下，请回答：（1）据图一结果推测，栽培农作物时，密度是否越小越好？图中哪点对应的“密度”最合理？_________________________________________。（2）经检测，葡萄植株一昼夜的 CO2净吸收量为 250 mg，图二中阴影部分所表示的 CO2吸收量应 （填“大于” “小于”或“等于” ）250 mg。（3）图二曲线中能制造有机物的区段是 ，能积累有机物的时段是 。提示 （1）不是，要合理密植 B （2）大于 （3） BH CG光合作用过程分析1.（2015·安徽卷，2）下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是（ ）12A.CO2的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3中的化学能B.CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的 C3在相关酶的催化作用下，可再形成 C5D.光照强度由强变弱时，短时间内 C5含量会升高解析 由图解可知，光反应产生的 ATP 和[H]参与 C3的还原，而不参与 CO2的固定，A、B错误；被还原的 C3在有关酶的催化作用下一部分合成了（CH 2O） ，另一部分又形成了 C5，C正确；光照强度变弱时，光反应产生的 ATP 和[H]减少，C 3的还原过程减弱，故短时间内C5含量会降低，D 错误。答案 C2.如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B 代表物质。下列叙述错误的是（ ）A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中B.①上产生的 B 物质移动到②参与 C3的还原C.②中产生的 NADP＋ 移动到①上参与水的光解D.①上产生的 A 物质可用于 CO2的固定和 C3的还原解析 光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A 正确；①类囊体膜上产生的 B 物质[H]移动到②叶绿体基质中，参与 C3的还原，形成糖类等有机物，B 正确；②叶绿体基质中产生的 NADP＋ 移动到①类囊体膜上参与水的光解，C 正确；①类囊体膜上产生的 A 物质 ATP 可用于 C3的还原，而 CO2的固定不需要消耗能量，D 错误。答案 D13突破光合作用过程的 4 个误区（1）绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。（2）绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。（3）不要认为暗反应不需要光。光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和 ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。（4）叶绿体并不是进行光合作用的必要场所：进行光合作用的细胞不一定含叶绿体，如蓝藻、光合细菌能进行光合作用，但没有叶绿体。 环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响【典例】 （2011·全国卷Ⅰ）在光照等适宜条件下，将培养在 CO2浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到 CO2浓度为 0.003%环境中，其叶片暗反应中 C3和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。（1）图中物质 A 是 （C 3、C 5） 。（2）在 CO2浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因是_____________________________________；将 CO2浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质B 浓度升高的原因是________________________________________。（3）若使该植物继续处于 CO2浓度为 0.003%的环境中，暗反应中 C3和 C5浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的 （填“低”或“高” ） 。（4）CO 2浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2浓度为 1%时的 （填“低”或“高” ） ，其原因是____________________________________________。解析 （1）CO 2浓度降低后，直接影响暗反应中 CO2的固定，导致 C3的量减少，确定物质A 是 C3，物质 B 是 C5。 （2）CO 2浓度为 1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时 C3的分子数是 C5的 2 倍；当 CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致 C5积累。 （3）CO 2浓度为 0.003%时，C 3和 C5的14浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，此时根据暗反应中 CO2的固定的反应式确定，C 3分子数应是 C5分子数的 2 倍。 （4）CO 2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因库暗反应减弱，所需的 ATP 和[H]减少，光反应强度减弱。答案 （1）C 3 （2）暗反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3和 C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时 C3的分子数是 C5的 2 倍 当 CO2浓度突然降低时，C 5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致 C5积累 （3）高 （4）低 CO 2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP 和[H]少【即学即练】（2017·河北衡水中学二调，21）如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内 C3和 C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是（ ）A.突然停止光照 B.突然增加 CO2浓度C.降低环境温度 D.增加光照强度解析 突然停止光照，光反应产生的[H]和 ATP 减少，被还原的 C3减少，生成的 C5减少，而 CO2被 C5固定形成 C3的过程不变，故 C3的相对含量将增加、C 5的相对含量将减少，A 错误；突然增加 CO2浓度，CO 2被 C5固定形成 C3的量增加、消耗的 C5量增加、C 3还原速率不变，植物细胞内 C3相对含量增加、C 5相对含量减少，B 错误；降低环境温度，CO 2固定速率和 C3还原速率均下降，C 5的相对含量不会大幅度地增加，C 错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和 ATP 增多，被还原的 C3增多，生成的 C5增多，而 CO2被 C5固定形成 C3的过程不变，故 C3的相对含量将减少、C 5的相对含量将增加，D 正确。答案 D易错·防范清零[易错清零]易错点 1 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择点拨 为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色光透过时各种色的光均可被作物吸收（尽管黄绿色吸收量较小） ，而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。15因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄、绿光”利用率极低，从节省能源（节电、节省成本）角度讲，用红灯泡、紫灯泡效率最高。易错点 2 误认为只能是光反应制约暗反应，暗反应不会制约光反应，从而认为停止 CO2供应时，不影响 O2产生点拨 光反应为暗反应提供[H]和 ATP，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供 ADP、Pi 和 NADP＋ 等，故暗反应停止（如撤掉 CO2供应）时，光反应也将受制约，从而导致 O2产生速率下降。易错点 3 误认为温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高点拨 白天适当提高温度或增加 CO2浓度，可有利于提高光合产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产量。然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程，从而制约次日的光合作用，这对作物生长显然不利。[规范答题]甲图是生物兴趣小组在密闭的玻璃容器内进行的实验示意图（CO 2传感器用于测量装置内CO2的含量） ，乙图表示在夏季晴朗的一天甲图所示密闭玻璃容器内24 h 的 CO2浓度变化，请回答下列问题：（1）甲图所示实验中对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现，也可通过调节 来实现，装置中热屏障的作用是_________________________。（2）乙图中代表植物光合作用强度等于呼吸作用强度的点是__________________________________________________________。此时叶肉细胞内的代谢状况应为下列①～④中的 。（3）乙图中 FG 段相比 EF 段 CO2浓度下降趋缓的原因是16______________________________________________________________；推测此时段叶肉细胞内光反应速率应 （填“更强” “稍弱”或“不变” ） ，原因是 。（4）为提高光合效率农民采用玻璃温室栽培蔬菜，最好采用 玻璃（填“无色”“红色”或“蓝色” ） ，若遇到阴雨天气，室内常需补光，则最好选用（填“白炽” “红色与蓝紫色”或“绿色” ）灯泡用以室内照光答卷采样 错因分析混淆“植株全株”与“叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等”正确答案应为 ④ 。暗反应减弱后，产生的 NADP＋ 、ADP、Pi 不足，制约了光反应，光反应速率应为稍弱，故正确答案为稍弱；暗反应减弱，抑制光反应。“室内补光”应顾及温室照光的“成本与效率” ，正确答案为红色与蓝紫色。课堂小结思维导图 晨读必背1.用无水乙醇提取绿叶中的色素；用层析液将绿叶中的色素分离。色素在层析液中溶解度越高，在滤纸条上随层析液扩散得越快。2.叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，包括叶绿素和类胡萝卜素；叶绿素主要吸收波长较短的蓝紫光和波长较长的红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。3.暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括 CO2的固定和 C3的还原等过程。4.生物体中的能量转化：光能→电能→ATP 中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能→ATP 中活跃的化学能（被组织细胞利用） 。随堂·真题&预测171.（2017·海南卷，10）将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是（ ）A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B.若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C.若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D.水在叶绿体中分解产生氧气需要 ATP 提供能量解析 叶绿体中含有的光合色素主要吸收红光、蓝紫光，用来进行光反应；一方面光解水产生 O2、[H]，另一方面促使 ADP、Pi 合成 ATP。答案 A2.（2016·四川卷，5）三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率（P n，以 CO2吸收速率表示）与胞间 CO2浓度（Ci）的日变化曲线，以下分析正确的是（ ）A.与 11：00 时相比，13：00 时叶绿体中合成 C3的速率相对较高B.14：00 后叶片的 Pn 下降，导致植株积累有机物的量开始减少C.17：00 后叶片的 Ci 快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D.叶片的 Pn 先后两次下降，主要限制因素分别是 CO2浓度和光照强度解析 与 11：00 相比，13：00 时 Ci 低，CO 2固定减弱，C 3合成速率相对较低，A 错误；14：00 后 Pn 下降，有机物的合成速率下降，但有机物仍有积累，B 错误；17：00 后叶片的 Ci 快速上升是光合速率小于呼吸速率的原故，光反应与暗反应相互制约，不会形成速率差别很大，C 错误；叶片的 Pn 先后两次下降，第一次是气孔关闭，CO 2浓度下降引起，第二次是光照强度减弱引起光反应速率降低导致的，D 正确。答案 D3.（2017·天津卷，6）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定 CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的 CO2吸收速率。叙述错误的是18（ ）A.光照强度低于 P 时，突变型的光反应强度低于野生型B.光照强度高于 P 时，突变型的暗反应强度高于野生型C.光照强度低于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D.光照强度高于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是 CO2浓度解析 由于突变型水稻叶片的叶绿素较少，由图可知，光照强度低于 P 时，突变型的光合作用光反应强度低于野生型，A 正确；突变型水稻中固定 CO2酶的活性显著高于野生型，当光照强度高于 P 时，突变型的暗反应强度高于野生型，B 正确；光照强度低于 P 时，光照强度没有达到光饱和点，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度，C 正确；对于突变型个体而言， P 点光强未达到光饱和点，光照强度高于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是 CO2浓度、光照强度，D 错误。答案 D4.（2019·高考预测）某植物上有白斑和绿色两种叶片，在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程，如图 1，甲、乙中的叶片生长状况相同，丙、丁叶片生长状况相同，丙进行遮光处理，给丁提供一定浓度的 14CO2，回答下列相关问题：（1）要利用该植物做叶绿体中色素的提取和分离实验，选择图 1 中如（填“甲”或“丁” ）装置中的叶片比较合适，一般常用的提取色素的试剂是_________________________________________________。（2）在相同且适宜条件下，对甲、乙两装置中的叶片进行实验，用碘蒸汽处理叶片，结果只有乙装置内叶片上编号④的部位变成蓝色，此实验说明_________________________________________________。（3）图 2 是在适宜的光照条件下，改变通入的 14CO2浓度测定的叶片中葡萄糖、C 5和 C3三19种化合物的变化情况的实验结果。①图 2 中曲线 a、 b、 c 分别表示 的含量变化。②若在 1% CO2浓度条件下，某一时刻突然增加光照，则短时间内曲线 b 表示的物质在细胞中的变化情况是 ，产生这种变化的原因是_________________________________________________。③图 2 中在 0～5 分钟内，曲线 a、 b 中的 14C 量保持不变，形成两曲线平行的原因是_________________________________________________。解析 （1）提取分离叶绿体中的色素应选择四种色素都含有且色素含量比较高的叶片，因此应选择丁装置中的叶片，一般选用无水乙醇来提取绿叶中的色素。 （2）甲装置中有 NaOH溶液，因此该装置中的 CO2被 NaOH 溶液吸收，植物不能进行光合作用，而乙装置中，编号③的部位为叶子白色部分，该部位无叶绿体，编号④的部位为叶子绿色部分，该部位有叶绿体，且不对乙装置进行遮光处理，而在编号④的部位能检测到光合作用的产物——淀粉，故该实验说明叶片进行光合作用时需要 CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体。 （3）①由图可知，在适宜的光照条件下，CO 2浓度先降低后升高，由于二氧化碳浓度降低，暗反应固定二氧化碳的速率降低，所以 C3的含量会下降，而 C5消耗量降低，故 C5的含量会升高；由于光合作用一直进行，故其葡萄糖含量应一直增加，则曲线 a 表示的是 C3的含量变化，曲线 b 表示的是 C5的含量变化，曲线 c 表示的是葡萄糖的含量变化。②突然增加光照强度，光反应产生的[H]和 ATP 的量增加，C 3的还原速率增加，C 5的再生增多，而 CO2固定过程中 C5消耗速率不变，则短时间内叶肉细胞中 C5的含量上升。③由图 2 中可看出，在 0～5 分钟内，曲线 a、 b 中的 14C 量保持不变，形成两曲线平行的原因是光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡。答案 （1）丁 无水乙醇（2）叶片进行光合作用时需要 CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体（合理即可）（3）①C 3、C 5、葡萄糖 ②增加 光照强度增加，光反应产生的[H]和 ATP 增多，C 3还原速率增加，C 5再生增多，而 CO2固定过程中 C5消耗速率不变（合理即可） ③光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡教师独具201.（2014·全国卷Ⅰ，2）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP 比值下降D.NADPH/NADP＋ 比值下降解析 正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物 O2、ATP和[H]（即 NADPH）停止产生，所以 A、C、D 所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中 C3还原受影响，C 5减少，CO 2的固定减慢，B 所叙述现象不会发生。答案 B2.（2015·海南卷，9）植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是（ ）A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能B.叶温在 36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高C.叶温为 25 ℃时，植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的D.叶温为 35 ℃时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为 0解析 植物光合作用所需能量的最终源头是来自太阳能，A 正确；由题图可知：叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率始终比植物乙的高，B 正确；植物进行光合作用时，总光合速率—呼吸速率＝净光合速率，叶温为 25 ℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙的净光合速率，所以 C 正确；同理，叶温为 35 ℃时，植物甲与植物乙的净光合速率相同，但不为 0，D 错误。答案 D3.（2015·海南卷，24）将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为 0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内 CO2浓度表现出的变化趋势是（ ）21A.降低至一定水平时再升高B.降低至一定水平时保持不变C.持续保持相对稳定状态D.升高至一定水平时保持相对稳定解析 由题意可知，植物进行光合作用，其中净光合速率不断下降，说明密闭容器中 CO2的浓度逐渐下降，之后净光合速率降至为 0 且保持不变，说明 CO2的浓度保持在一定水平不变。答案 B4.（2015·重庆卷，4）将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的 CO2和 O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是（ ）注：适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图A.黑暗条件下，①增大、④减小B.光强低于光补偿点时，①③增大C.光强等于光补偿点时，②③保持不变D.光强等于光饱和点时，②减小、④增大解析 光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度，当光强低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，细胞吸收 O2，释放 CO2，故①增大、③减小，B 错误。答案 B5.（2014·海南卷，6）下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄绿色叶片的叙述，错误的是（ ）A.两种叶片都能吸收蓝紫光B.两种叶片均含有类胡萝卜素C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素 aD.黄绿色叶片在光反应中不会产生 ATP解析 叶片变黄的原因是叶绿素分解，显现出类胡萝卜素的颜色。两种叶片都能吸收蓝紫光，A 正确；生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片，都含有类胡萝卜素，B 正确；两种叶22片的叶绿体中都含有叶绿素，叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b，C 正确；黄绿叶片的叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，在光反应中也会产生 ATP，D 错误。答案 D6.（2017·黑龙江哈尔滨模拟）在深海中火山口周围的热泉的海水温度超过 300 ℃，其中的硫细菌通过氧化硫获取能量来还原 CO2，制造有机物。下列相关叙述错误的是（ ）A.硫细菌合成有机物的方式为化能合成作用B.能进行该过程的生物还有硝化细菌和蓝藻C.在该环境下的生物所需的能量来自化学能D.该环境中生物体内的酶具有耐高温的特点解析 硫细菌属于原核生物，根据化能合成作用的定义可知，硫细菌通过氧化硫获取能量来还原 CO2，制造有机物的方式为化能合成作用，A 正确；蓝藻细胞中含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的原核生物，B 错误；根据“硫细菌通过氧化硫获取能量来还原 CO2，制造有机物”可推测，在该环境下的生物所需的能量来自化学能，C 正确；由“热泉的海水温度超过 300 ℃”可知，该环境中生物体内的酶具有耐高温的特点，D 正确。答案 B课 后 ·分 层 训 练（时间：30 分钟 满分：100 分）1.（2017·吉林实验中学二模，22）在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。能证明这一假说的实验是（ ）A.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水解析 英格豪斯在实验中证明了植物在光照条件下可以改变空气成分，即氧气和二氧化碳，但是这两种气体中未涉及能量的转换，A 错误；恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光，但未能证明该光能是否转变成其他形式的能量，B 错误；萨克斯的实验可以证明光合作用过程中吸收的光能转化成了有机物（淀粉）中稳定的化学能，C 正确；鲁宾和卡23门的实验只是证明了氧气的来源，而未涉及能量的转换，D 错误。答案 C2.（2017·山东济南期中，13）下图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中 a～g 为物质，①～⑥为反应过程） ，下列判断错误的是（ ）A.绿色植物能利用 a 物质将光能转换成活跃的化学能储存在 c 中B.e 中不储存化学能，所以 e 只能充当还原剂C.图中①表示水分的吸收，③表示水的光解D.在 g 物质供应充足时，突然停止光照，C 3的含量将会上升解析 a 为光合色素，能吸收、传递、转换光能到 ATP 中，A 正确；e 为水光解生成的NADPH，也含有活跃的化学能，参加暗反应 C3的还原，B 错误；图中①表示根系从土壤中吸收水分，③表示水的光解生成 NADPH 和氧气，C 正确；g 为二氧化碳，供应充足时，突然停止光照，生成 NADPH 和 ATP 量下降，C 3的还原下降，C 3的含量上升，D 正确。答案 B3.（2017·吉林二模）为研究光反应中 ATP 产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于 pH 为 4 的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的 pH 下降为 4；然后把悬浮液的 pH 迅速上升为 8，此时类囊体内 pH 为 4，类囊体外 pH 为 8，在有 ADP 和 Pi 存在时类囊体生成 ATP，对实验条件和结论分析正确的是（ ）A.黑暗中进行，结果表明：H ＋ 能通过自由扩散进入类囊体膜B.光照下进行，结果支持：合成 ATP 的能量直接来自色素吸收的光能C.黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生 H＋ 浓度差，推动 ATP 合成D.光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原解析 H ＋ 能通过主动运输进入类囊体膜；光照下进行，题干信息无法得出合成 ATP 的能量24直接来自色素吸收的光能；黑暗中进行，类囊体内 pH 为 4，类囊体外 pH 为 8，合成 ATP，说明 ATP 的合成与 H＋ 浓度梯度有关；光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原，暗反应的场所是叶绿体基质，不是叶绿体类囊体。答案 C4.（2017·四川成都期中）百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是（ ）A.图中 B 物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生 CO2C.PEP、RuBP 均能与 CO2结合D.夜间细胞液 pH 可能会下降解析 在有氧呼吸过程中，进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖；由图可知，光合作用（叶绿体）中 CO2的来源有两个，一是来自线粒体，二是来自细胞质基质；由图可知，CO 2与 PEP 或 RuBP 结合分别形成 OAA 或 PGA；液泡内的液体称为细胞液，晚间时苹果酸进入细胞液中，使细胞液 pH 下降。答案 A5.（2017·福建质量检查）萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验中，与曝光部分相比，遮光部分的叶肉细胞中不会发生的生理过程是（ ）A.NADH 的产生 B.C3的还原C.ATP 的合成 D.CO2的产生解析 NADH 是细胞呼吸过程中产生的，遮光部分的细胞也能进行细胞呼吸，因此能产生NADH；遮光部位不能进行光反应产生 NADPH 和 ATP，因此不能发生暗反应中 C3的还原；细胞呼吸过程中可以合成 ATP；呼吸作用过程中有 CO2的产生。答案 B6.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是（ ）25A.实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中是为了设置自变量B.水绵光合作用产生的 O2能进入细菌的线粒体与[H]结合生成 H2OC.图中细菌分布的差异是水绵不同区域光合作用强度不同造成的D.水绵叶绿体产生的 ATP 直接为核 DNA 复制提供能量解析 实验过程中将临时装片放在黑暗、没有空气的环境中是为了排除环境中光线和氧的影响，从而确保实验的准确性，A 错误；细菌是原核生物，无线粒体，B 错误；照射水绵不同区域的光的波长不同，光合作用强度不同，产生的氧气量也不同，造成好氧菌的分布有差异，C 正确；水绵光