生物必修一課件第5章第4節(jié)二第1課時(shí)光合作用的原理

二光合作用的原理和應(yīng)用第1課時(shí)光合作用的原理概念認(rèn)知·自主學(xué)習(xí)一、光合作用的概念和反應(yīng)式1.概念:2.反應(yīng)式:_______________________。光能葉綠體CO2+H2O(CH2O)+O2【警示】光合作用反應(yīng)式的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)糖類應(yīng)該用(CH2O)表示,不能漏掉小括號(hào)。(2)反應(yīng)條件是光能和葉綠體。二、光合作用原理的探索歷程三、光合作用的過(guò)程【點(diǎn)撥】光反應(yīng)需要光照、色素和酶的參與,暗反應(yīng)不需要光照,但需要酶的催化?！举|(zhì)疑批判】某同學(xué)用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料,研究并分析光合作用的過(guò)程,得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論:①水綿產(chǎn)生的氧氣來(lái)自葉綠體基質(zhì)。②用O18標(biāo)記H2O,水綿產(chǎn)生的O2中含有O18。③光照條件下,水綿葉綠體吸收的光能最終儲(chǔ)存在有機(jī)物中。④水綿在沒(méi)有光照的條件下不能產(chǎn)生O2。⑤用O18標(biāo)記CO2,水綿產(chǎn)生的O2中也含有O18。你的判斷:正確的結(jié)論有_______。②③④【思維激活】假如你是一名科研人員,想研究CO2中的C元素如何轉(zhuǎn)移,你可以使用什么方法?提示:同位素標(biāo)記法?！窘滩拈_(kāi)發(fā)】——P102[思考·討論]問(wèn)題:希爾反應(yīng)能否說(shuō)明植物光合作用中的氧氣中的氧元素全部來(lái)自水?為什么?提示:不能。因?yàn)閼腋∫褐羞€有其他物質(zhì)也含有氧元素,希爾反應(yīng)未排除這一點(diǎn)。能力形成·合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)一:光合作用的過(guò)程【探究活動(dòng)】(科學(xué)思維——演繹與推理)1.光合作用中元素的轉(zhuǎn)移:探討:在下列反應(yīng)式中用箭頭標(biāo)出各種反應(yīng)物中O元素的去向。2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系:(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP等物質(zhì)和能量,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、Pi和ADP等物質(zhì)。(2)光反應(yīng)加快或減慢會(huì)影響暗反應(yīng)的速度,暗反應(yīng)速度反過(guò)來(lái)會(huì)影響光反應(yīng)的速度,它們之間是相輔相成,相互依存的。探討:(1)光照增強(qiáng),其他條件不變時(shí),短期內(nèi)植物體內(nèi)的NADPH、ATP、C3和C5含量如何變化?試解釋原因。提示:光照增強(qiáng)光反應(yīng)加快,產(chǎn)生的NADPH和ATP增加,C3的還原速度加快,由于CO2的供應(yīng)不變,CO2的固定不變,因此C3的含量減少,C5含量增加。(2)CO2濃度升高,其他條件不變時(shí),短期內(nèi)植物體內(nèi)的NADPH、ATP、C3和C5含量如何變化?試解釋原因。提示:CO2濃度升高,CO2的固定速度加快,C5消耗量增加,C3生成量增加,因此C3的含量增加,C5含量減少;暗反應(yīng)速度加快,消耗ATP和NADPH速度加快,導(dǎo)致ATP和NADPH的含量減少?！疽族e(cuò)陷阱】光合作用過(guò)程中的兩個(gè)誤區(qū)(1)誤認(rèn)為反應(yīng)不需要酶。光反應(yīng)過(guò)程也需要酶的催化。色素吸收、傳遞光能過(guò)程不需要酶的催化,但是水的光解和ATP的合成需要酶的催化。(2)誤認(rèn)為全程無(wú)光,也可以進(jìn)行暗反應(yīng)。暗反應(yīng)過(guò)程不需要光,若光反應(yīng)停止,暗反應(yīng)會(huì)因缺乏ATP和NADPH無(wú)法進(jìn)行而停止?！局R(shí)拓展】卡爾文循環(huán)C3途徑是所有植物進(jìn)行光合碳同化所共有的基本途徑,包括3個(gè)主要的階段:CO2的固定(羧化階段)、還原階段、RuBP再生階段?！舅仞B(yǎng)案例】光合作用是葉綠體吸收、轉(zhuǎn)化光能的過(guò)程,如圖為光合作用過(guò)程的示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是 ()A.①表示O2,③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH),④表示CO2B.暗反應(yīng)中,CO2首先與C5結(jié)合生成C3,然后被還原為(CH2O)C.黑暗條件下,光反應(yīng)停止,暗反應(yīng)將持續(xù)不斷地進(jìn)行下去2濃度,C3的含量都將減少【思維流程】【解析】選C。據(jù)圖分析,類囊體薄膜上的光合色素吸收光能,將水光解,產(chǎn)生NADPH與O2,①表示O2,③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH);光合作用的暗反應(yīng)階段,場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì),CO2被C5固定形成C3,④表示CO2,A正確;暗反應(yīng)中,CO2首先與C5結(jié)合生成C3,然后被還原為(CH2O),B正確;黑暗條件下,光反應(yīng)停止,NADPH和ATP不再產(chǎn)生,暗反應(yīng)將逐漸停止,C錯(cuò)誤;增加光照強(qiáng)度,短時(shí)間內(nèi)C3的生成速率不變,而光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH增多,C3被NADPH、ATP還原為(CH2O)速率加快,因此C3的含量減少;降低CO2濃度,CO2的固定減弱,生成的C3減少,短時(shí)間內(nèi)C3的還原速率基本不變,所以C3的含量將減少,D正確。【題后反思】光合作用中條件改變引起的物質(zhì)變化規(guī)律判斷思路:相對(duì)速率法。(1)C3和C5含量的變化取決于CO2固定和C3還原的相對(duì)速率。(2)NADPH和ATP的含量變化取決于光反應(yīng)和暗反應(yīng)的相對(duì)速率。(3)有利于光合作用的因素使有機(jī)物的合成增加,不利于光合作用的因素則使有機(jī)物的合成減少。【典題加練】1.如圖為某綠色植物細(xì)胞中部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程示意圖(a～g表示物質(zhì),①～③表示反應(yīng)過(guò)程)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ()A.b為ATP,d為NADPHB.①表示水光解,③表示CO2固定C.突然停止光照,c和g含量都會(huì)增多18O標(biāo)記,一段時(shí)間后在(CH2O)中能檢測(cè)到18O【解析】選C。b為Pi與c的產(chǎn)物,故c為ADP,b為ATP,d為NADPH,A項(xiàng)正確;①是H2O在光下的反應(yīng),故為水光解;③為CO2參與的過(guò)程,為CO2固定,B項(xiàng)正確;突然停止光照,光反應(yīng)停止,不再產(chǎn)生ATP和NADPH,ATP和NADPH的減少使C3的還原減少,產(chǎn)物C5減少,又由于二氧化碳固定繼續(xù)進(jìn)行,C5被消耗,故g(C5)的含量會(huì)減少,C項(xiàng)錯(cuò)誤;用18O標(biāo)記,會(huì)參與有氧呼吸的第二階段生成C18O2,C18O2參與光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程,故一段時(shí)間后在(CH2O)中能檢測(cè)到18O,D項(xiàng)正確。2.如圖表示光合作用過(guò)程的部分圖解,請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。

(1)圖示表示光合作用的______________過(guò)程,其中B表示_______________。(2)圖示過(guò)程中,能量變化是_______________________________________。(3)如果用含14C的CO2來(lái)追蹤小麥光合作用過(guò)程中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑,則14C首先出現(xiàn)在_____________中。

(4)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,在充足的光照條件下,ADP在葉綠體內(nèi)的移動(dòng)方向是________________;如果將此植物由光照充足的條件下移至陰暗處,則NADPH在葉綠體中的含量將________________?！窘馕觥款}圖表示光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程,B表示C3的還原。CO2進(jìn)入葉綠體后,先被C5固定成C3,隨后C3被NADPH還原生成糖類,因此,碳的轉(zhuǎn)移途徑應(yīng)是CO2→C3→糖類。ADP要到類囊體薄膜上參與光反應(yīng)轉(zhuǎn)化成ATP。光反應(yīng)需要光照,植物移至陰暗處后,光照強(qiáng)度降低,光反應(yīng)減弱,NADPH合成減少,但C3還原仍在進(jìn)行,NADPH仍在消耗,因此含量減少。答案:(1)暗反應(yīng)C3的還原(2)ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能(3)C3(4)從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜減少

學(xué)習(xí)任務(wù)二:光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系【情境探究】

請(qǐng)結(jié)合光合作用和細(xì)胞呼吸關(guān)系的模式圖探究:【探究活動(dòng)】(科學(xué)思維——?dú)w納與概括)1.區(qū)別:項(xiàng)目光合作用有氧呼吸部位葉綠體線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)條件光、酶、色素酶原料CO2和H2OO2、H2O和有機(jī)物產(chǎn)物有機(jī)物和O2CO2和H2O實(shí)質(zhì)CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存分解有機(jī)物產(chǎn)生CO2和H2O,同時(shí)釋放能量探討:光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程中都產(chǎn)生了ATP,兩個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的ATP作用有何不同?提示:光合作用產(chǎn)生的ATP主要用于暗反應(yīng),而細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。2.聯(lián)系:(1)光合作用為細(xì)胞呼吸提供O2和有機(jī)物。(2)細(xì)胞呼吸為光合作用提供CO2。探討:若給植物提供,一段時(shí)間后能否在植物體內(nèi)的有機(jī)物中發(fā)現(xiàn)18O?試說(shuō)明原因。提示:可發(fā)現(xiàn)參與有氧呼吸第二階段,可形成C18O2,C18O2參與光合作用,可形成含有18O的有機(jī)物?！疽族e(cuò)陷阱】光合作用和細(xì)胞呼吸場(chǎng)所的相關(guān)誤區(qū)(1)誤認(rèn)為光合作用一定在葉綠體中進(jìn)行。真核生物光合作用的場(chǎng)所是葉綠體,藍(lán)細(xì)菌等原核生物沒(méi)有葉綠體,也可以進(jìn)行光合作用。(2)誤認(rèn)為有氧呼吸的場(chǎng)所只有線粒體。真核生物細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,藍(lán)細(xì)菌等原核生物沒(méi)有線粒體,其細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜?！舅仞B(yǎng)案例】(2020·全國(guó)Ⅲ卷)參照表中內(nèi)容,圍繞真核細(xì)胞中ATP的合成來(lái)完成表格。反應(yīng)部位(1)______

葉綠體的類囊體薄膜線粒體反應(yīng)物葡萄糖H2O丙酮酸等反應(yīng)名稱(2)______

光合作用的光反應(yīng)有氧呼吸的部分過(guò)程合成ATP的能量來(lái)源化學(xué)能(3)____

化學(xué)能終產(chǎn)物(除ATP外)乙醇、CO2(4)____

(5)____

【思維流程】【解析】(1)(2)葡萄糖分解為酒精和CO2是無(wú)氧呼吸過(guò)程,發(fā)生的場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(3)(4)光合作用的光反應(yīng)階段包括水的光解和ATP的合成,產(chǎn)物有氧氣、NADPH和ATP,能量變化為光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能。(5)在線粒體中進(jìn)行有氧呼吸的第二和第三階段,最終的產(chǎn)物為CO2和H2O。答案:(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(2)無(wú)氧呼吸(3)光能(4)O2、NADPH(5)CO2、H2O【題后反思】ADP與ATP轉(zhuǎn)化發(fā)生的場(chǎng)所及相關(guān)生理過(guò)程轉(zhuǎn)化場(chǎng)所ADP→ATPATP→ADP主要生理過(guò)程細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP消耗ATP呼吸作用產(chǎn)生ATP,許多生化反應(yīng)的進(jìn)行消耗ATP葉綠體產(chǎn)生ATP消耗ATP光反應(yīng)產(chǎn)生ATP,暗反應(yīng)消耗ATP線粒體產(chǎn)生ATP消耗ATP有氧呼吸第二、三階段產(chǎn)生ATP,自身蛋白質(zhì)等物質(zhì)合成消耗ATP【典題加練】1.如圖表示真核生物體內(nèi)幾項(xiàng)生理活動(dòng)關(guān)系示意圖(①～④表示生理活動(dòng),A～D表示物質(zhì)),下列敘述錯(cuò)誤的是 ()A.生理過(guò)程①的進(jìn)行需要物質(zhì)B和C的共同參與B.生理過(guò)程①和④可能發(fā)生在同一種植物的不同細(xì)胞中C.短跑時(shí),人體肌肉細(xì)胞產(chǎn)生B物質(zhì)的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)和線粒體D.物質(zhì)D的產(chǎn)生會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用,有的微生物細(xì)胞沒(méi)有物質(zhì)A也可以生活【解析】選C。生理過(guò)程①光合作用的進(jìn)行需要B二氧化碳和C水的參與,兩者是光合作用的原料,A正確;過(guò)程①表示光合作用、過(guò)程④表示乳酸發(fā)酵,可能發(fā)生在同一株植物的細(xì)胞中,B正確;短跑時(shí),人體肌肉細(xì)胞在有氧呼吸第二階段產(chǎn)生B二氧化碳,場(chǎng)所是線粒體,C錯(cuò)誤;酒精的積累會(huì)對(duì)細(xì)胞有毒害作用,有的微生物屬于厭氧型的,沒(méi)有A氧氣也可以生活,D正確。2.如圖是細(xì)胞中糖類合成與分解過(guò)程示意圖。下列敘述正確的是 ()

A.過(guò)程①只在線粒體中進(jìn)行,過(guò)程②只在葉綠體中進(jìn)行B.過(guò)程①產(chǎn)生的能量全部?jī)?chǔ)存在ATP中C.過(guò)程①產(chǎn)生的H2O中的氧來(lái)自(CH2O)和O2D.過(guò)程①產(chǎn)生的ATP用途比過(guò)程②產(chǎn)生的ATP用途廣泛【解析】選D。過(guò)程①為有氧呼吸過(guò)程,真核細(xì)胞有氧呼吸的反應(yīng)場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,過(guò)程②為光合作用過(guò)程,真核生物的光合作用在葉綠體中進(jìn)行,原核生物在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,A錯(cuò)誤;過(guò)程①為有氧呼吸過(guò)程,有氧呼吸產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失,少部分儲(chǔ)存在ATP中,B錯(cuò)誤;過(guò)程①產(chǎn)生的H2O中的氧來(lái)自O(shè)2,C錯(cuò)誤;過(guò)程①產(chǎn)生的ATP用于各項(xiàng)生命活動(dòng),過(guò)程②產(chǎn)生的ATP用于暗反應(yīng)階段C3的還原,所以過(guò)程①產(chǎn)生的ATP用途比過(guò)程②產(chǎn)生的ATP用途廣泛,D正確。3.如圖是某綠色植物在適宜環(huán)境下進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程的示意圖,Ⅰ～Ⅵ代表物質(zhì),①～④代表過(guò)程。據(jù)圖回答下列問(wèn)題:(1)Ⅰ～Ⅵ中,表示同種物質(zhì)的有________,在光照條件下,葉肉細(xì)胞中消耗ADP的結(jié)構(gòu)有________________________________________。(2)①過(guò)程被稱為_(kāi)_______,若突然降低該植物所處環(huán)境中Ⅲ的濃度,其他條件不變,短時(shí)間內(nèi)細(xì)胞中C3的含量將________(填“增加”“減少”或“基本不變”),其原因是

。(3)②③④中產(chǎn)生能量最多的過(guò)程是________(填數(shù)字)。(4)若為該植物提供,光照一段時(shí)間后,可在該植物產(chǎn)生的________(多選)中檢測(cè)到18O。22 2 D.(CH2O)【解析】(1)Ⅰ～Ⅵ中,表示同種物質(zhì)的有Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅵ。消耗ADP即合成ATP,在光照條件下,葉肉細(xì)胞中光反應(yīng)和有氧呼吸三個(gè)階段均合成ATP,因此消耗ADP的結(jié)構(gòu)是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。(2)①過(guò)程被稱為CO2的固定,若突然降低該植物所處環(huán)境中Ⅲ(CO2)的濃度,其他條件不變,短時(shí)間內(nèi)細(xì)胞中C3的含量將減少,其原因是CO2濃度降低,CO2與C5結(jié)合形成C3的速率減慢,而短時(shí)間內(nèi)C3的還原繼續(xù)進(jìn)行,細(xì)胞中C3的含量減少。(3)②是有氧呼吸第一階段,③是有氧呼吸第二階段,④是有氧呼吸第三階段,產(chǎn)生能量最多的是④有氧呼吸第三階段。(4)18O標(biāo)記的H2O參與細(xì)胞呼吸能產(chǎn)生含有18O標(biāo)記的CO2,植物細(xì)胞利用18O標(biāo)記的CO2進(jìn)行光合作用能合成18O標(biāo)記的葡萄糖(CH2O),同時(shí)植物通過(guò)蒸騰作用釋放含有18O標(biāo)記的水,光合作用產(chǎn)生的O2全部來(lái)自H2O,所以O(shè)2也會(huì)帶上18O,因此A、B、C、D中的物質(zhì)能都監(jiān)測(cè)到18O。答案:(1)Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅵ細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體(2)CO2的固定減少CO2濃度降低,CO2與C5結(jié)合形成C3的速率減慢,而短時(shí)間內(nèi)C3的還原繼續(xù)進(jìn)行,細(xì)胞中C3的含量減少(3)④(4)A、B、C、D光合作用探索歷程物質(zhì)變化能量變化反應(yīng)場(chǎng)所19世紀(jì)末CO2→C+O2C+H20→甲醛→糖1928年甲醛對(duì)植物有毒害作用1937年希爾反應(yīng)1941年O2來(lái)自水1954年：葉綠體合成ATP與水光解同步光合作用過(guò)程光反應(yīng)暗反應(yīng)光能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能CO2+C5→C3C3→(CH2O)+C5葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體水→O2+NADPHADP+Pi→ATP光合作用反應(yīng)式歸納概括依據(jù)學(xué)情診斷·課堂測(cè)評(píng)1.(水平1·概念檢測(cè))地球上幾乎所有生物生命活動(dòng)所需的能量都是由光合作用固定的太陽(yáng)能提供的,基于光合作用原理的敘述合理的是________。

①綠色植物的光反應(yīng)需要光照和酶②暗反應(yīng)不需要光,因此夜間植物也長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行暗反應(yīng)③光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供能量,不提供物質(zhì)④光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH用于暗反應(yīng)中CO2的固定⑤光合作用中產(chǎn)生的O2中的氧元素來(lái)自H2O【解析】選①⑤。綠色植物光合作用的光反應(yīng)過(guò)程需要光照和酶,①正確;暗反應(yīng)不需要光,但需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH,夜間沒(méi)有光照無(wú)法進(jìn)行光反應(yīng),因此不能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行暗反應(yīng),②錯(cuò)誤;光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量,③錯(cuò)誤;光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH用于暗反應(yīng)中C3的還原,④錯(cuò)誤;光合作用中產(chǎn)生的O2中的氧元素來(lái)自H2O,⑤正確。2.(水平1)在光合作用過(guò)程中物質(zhì)分解與形成的過(guò)程中伴隨著能量的轉(zhuǎn)化,水的分解所需要的能量來(lái)自 ()【解析】選A。水的分解利用的能量來(lái)自光能?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段,下列參與暗反應(yīng)必需的物質(zhì)是 ()2O、CO2、ADP2、NADPH、ATP2O、CO2、ATPD.NADPH、H2O、ADP【解析】選B。光合作用暗反應(yīng)過(guò)程包括CO2的固定和C3的還原,需要NADPH作為還原劑和進(jìn)行酶的催化作用,并消耗能量。3.(水平1)(2019·全國(guó)卷Ⅰ)將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中,一段時(shí)間后植株達(dá)到40g,其增加的質(zhì)量來(lái)自 ()A.水、礦質(zhì)元素和空氣B.光、礦質(zhì)元素和水C.水、礦質(zhì)元素和土壤D.光、礦質(zhì)元素和空氣【解析】選A。本題考查光合作用的影響因素。植物生長(zhǎng)過(guò)程中增重主要通過(guò)光合作用制造有機(jī)物,其主要過(guò)程是利用光能,將CO2和水合成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物,其中CO2來(lái)自空氣。另外,植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)物的合成還需要礦質(zhì)元素,故A項(xiàng)正確。4.(水平2·教材“思考·討論”改編)很多科學(xué)家為探索光合作用原理做了多次實(shí)驗(yàn),下列關(guān)于部分科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)敘述錯(cuò)誤的是 ()A.希爾發(fā)現(xiàn),在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑,在光照下可以釋放出氧氣【解析】選B。阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn),在光照下,葉綠體可合成ATP。他還發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。5.(水平2)如圖所示為葉綠體中的某種結(jié)構(gòu)及其上發(fā)生的物質(zhì)和能量變化。下列敘述錯(cuò)誤的是 ()A.圖中的①是水分子B.光合色素分布在結(jié)構(gòu)②上D.NADPH、O2和ATP都能用于暗反應(yīng)【解析】選D。光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP用于暗反應(yīng),O2釋放出去或被線粒體利用。6.(水平1、2)(2020·山東合格考)如圖是小麥葉肉細(xì)胞中光合作用過(guò)程示意圖,其中①～④表示物質(zhì)?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)反應(yīng)Ⅰ是光合作用的________階段,物質(zhì)①是____。反應(yīng)Ⅱ發(fā)生的場(chǎng)所是________,反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)物①～③中,能為反應(yīng)Ⅱ提供能量且作為還原劑的物質(zhì)是______________(填序號(hào))。

(2)若土壤中缺乏鎂元素,則小麥葉肉細(xì)胞的葉綠體中合成量減少的色素是______________。在提取葉綠體中的色素時(shí),向研缽中加入適量二氧化硅的目的是__________________________。

(3)反應(yīng)Ⅱ中,④與C5結(jié)合生成C3的過(guò)程稱為_(kāi)___________,如果突然停止④的供應(yīng),短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3的含量將會(huì)________(填“增多”或“減少”),原因是__________________________________________。

【解析】(1)據(jù)圖可知,反應(yīng)Ⅰ是光合作用的光反應(yīng)階段,物質(zhì)①是O2,②是NADPH,③是ATP,④是CO2。反應(yīng)Ⅱ是暗反應(yīng)階段,其場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì),能為暗反應(yīng)提供能量且作為還原劑的物質(zhì)是②NADPH。(2)鎂是葉綠素的重要組成元素,缺鎂植物體葉綠素的含量減少,加入二氧化硅的作用是有助于研磨充分。(3)反應(yīng)Ⅱ是暗反應(yīng),④與C5結(jié)合生成C3的過(guò)程稱為CO2的固定,突然停止④CO2的供應(yīng),CO2的固定減少,而短時(shí)間內(nèi)C3的消耗量不變,C3的含量降低。答案:(1)光反應(yīng)O2葉綠體基質(zhì)②(2)葉綠素使研磨充分(3)CO2的固定減少突然停止CO2的供應(yīng),C3的合成量減少,而短時(shí)間內(nèi)C3的消耗量不變【能力挑戰(zhàn)題組】1.葉綠體中的類囊體有兩種:基粒類囊體和基質(zhì)類囊體(如圖),基質(zhì)類囊體能將單個(gè)基粒類囊體連接起來(lái)。下列有關(guān)敘述正確的是 ()2O在光下分解的過(guò)程只發(fā)生在基質(zhì)類囊體上2的固定過(guò)程發(fā)生在基粒類囊體上【解析】選D。葉綠體中的色素分布于類囊體薄膜上,A錯(cuò)誤;H2O的光解在兩種類囊體上都能發(fā)生,因?yàn)槠渖暇信c光反應(yīng)有關(guān)的酶和色素,B錯(cuò)誤,D正確;CO2的固定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,C錯(cuò)誤。2.科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn),有一種叫RSTWS的物質(zhì)可破壞細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu),尤其對(duì)細(xì)胞內(nèi)的雙層膜結(jié)構(gòu)破壞更為明顯。若用RSTWS處理高等植物的葉肉細(xì)胞,則下列敘述正確的是 ()A.有氧呼吸第一階段減弱,導(dǎo)致第二、三階段減弱B.有氧呼吸第二階段減弱,第一、三階段不受影響C.與正常細(xì)胞相比,光照條件下該葉肉細(xì)胞中C3含量上升D.與正常細(xì)胞相比,光照條件下該葉肉細(xì)胞中C5含量上升【解析】選C。RSTWS可破壞細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu),對(duì)雙層膜結(jié)構(gòu)的線粒體膜、葉綠體膜和類囊體膜的破壞更為明顯,由于有氧呼吸第一階段的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),第二和第三階段的場(chǎng)所是線粒體,因此用RSTWS處理高等植物的葉肉細(xì)胞,有氧呼吸第一階段不受影響,第二、三階段減弱,A、B錯(cuò)誤;類囊體薄膜是光合作用光反應(yīng)的場(chǎng)所,光反應(yīng)能為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH,因此用RSTWS處理高等植物的葉肉細(xì)胞,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少,影響C3的還原,導(dǎo)致C3含量上升,C5含量下降,C正確,D錯(cuò)誤。3.(2020·江蘇高考)大豆與根瘤菌是互利共生關(guān)系,如圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質(zhì)的代謝、運(yùn)輸途徑,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)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(xué)物質(zhì)是H2O和____

。(2)如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(yùn)出葉綠體后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于____________。(3)根瘤菌固氮產(chǎn)生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白質(zhì)時(shí),通過(guò)脫水縮合形成______________鍵。(4)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(lái)自____________;根瘤中合成ATP的能量主要源于______________的分解。(5)蔗糖是大多數(shù)植物長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕袡C(jī)物,與葡萄糖相比,以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是__________________________?！窘馕觥勘绢}主要考查光合作用、蛋白質(zhì)合成及ATP的有關(guān)知識(shí)。(1)在葉綠體中,光反應(yīng)在類囊體薄膜上進(jìn)行,色素吸收光能,光合色素分布在類囊體薄膜上;暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行,在酶催化下從外界吸收的CO2和基質(zhì)中的C5結(jié)合形成兩分子C3。(2)據(jù)圖所示可知,CO2進(jìn)入葉綠體基質(zhì)形成PGA,推知催化該過(guò)程的酶位于葉綠體基質(zhì);然后PGA被還原,形成TP,TP被運(yùn)出葉綠體,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中TP合成蔗糖,可推知催化該過(guò)程的酶存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。(3)NH3中含有N,可以組成氨基酸中的氨基,氨基酸合成蛋白質(zhì)時(shí),通過(guò)脫水縮合形成肽鍵。(4)光合作用的光反應(yīng)中,葉綠體的色素吸收光能,將ADP和Pi合成為ATP;根瘤菌與植物共生,從植物根細(xì)胞中吸收有機(jī)物,主要利用糖類作原料進(jìn)行細(xì)胞呼吸,釋放能量,合成ATP。(5)葡萄糖是單糖,而蔗糖是二糖,以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì),其溶液中溶質(zhì)分子個(gè)數(shù)相對(duì)較少,滲透壓相對(duì)穩(wěn)定,而且蔗糖為非還原糖,性質(zhì)較穩(wěn)定。答案:(1)類囊體薄膜C5(2)葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3)肽(4)光能糖類(5)非還原糖較穩(wěn)定素養(yǎng)發(fā)展·創(chuàng)新應(yīng)用素材光呼吸與光合作用植物的葉肉細(xì)胞在光照下吸收O2,釋放CO2。由于這種反應(yīng)需葉綠體參與,并與光合作用同時(shí)發(fā)生,故稱光呼吸。Rubisco是參與光呼吸的酶,催化方向取決于CO2和O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí),RuBP(C5)與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合,經(jīng)此酶催化生成PGA(C3