2023年高考生物一輪復(fù)習(xí)（全國版） 第3單元 第6課時(shí)　光合作用的原理

第6課時(shí)光合作用的原理目標(biāo)要求光合作用的基本過程。1．光合作用的探究歷程(連線)2．光合作用的過程源于必修1P103“相關(guān)信息”：光合作用過程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同：光合作用中的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)的簡(jiǎn)化表示方法；呼吸作用中的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)的簡(jiǎn)化表示方法。3．反應(yīng)式(1)產(chǎn)物為(CH2O)：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2。(2)產(chǎn)物為C6H12O6：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))C6H12O6＋6O2＋6H2O。(3)元素的轉(zhuǎn)移途徑①H：3H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))[3H]eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(C3H2O)。②C：14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))14C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(14CH2O)。③O：H218Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))18O2；C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(CH218O)。4．光合作用和化能合成作用的比較項(xiàng)目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源光能無機(jī)物氧化釋放的能量代表生物綠色植物硝化細(xì)菌相同點(diǎn)都能將CO2和H2O等無機(jī)物合成有機(jī)物5.環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化(1)“過程法”(2)“模型法”①圖1中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、[H]、ATP。②圖2中曲線甲表示C5、[H]、ATP，曲線乙表示C3。③圖3中曲線甲表示C5、[H]、ATP，曲線乙表示C3。④圖4中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、[H]、ATP?？枷蛞还夂献饔糜绊懸蛩氐木C合考查1．如圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖，下列敘述不正確的是()A．CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為C3中的化學(xué)能B．C3可被[H]還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類C．被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5D．光照強(qiáng)度由弱變強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)升高答案A解析ATP中的能量轉(zhuǎn)化到有機(jī)物中，成為穩(wěn)定的化學(xué)能，不參與CO2的固定，A錯(cuò)誤。2．下圖為光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物磷酸丙糖的代謝途徑，研究表明，磷酸丙糖轉(zhuǎn)移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足時(shí)，TPT活性降低。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．Pi輸入葉綠體減少時(shí)，磷酸丙糖從葉綠體輸出減少B．暗反應(yīng)中磷酸丙糖的合成需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATPC．葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以蔗糖形式運(yùn)出細(xì)胞的D．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可通過增加CO2濃度來提高作物中蔗糖的含量答案D解析據(jù)圖示信息，磷酸丙糖通過TPT從葉綠體輸出的同時(shí)伴隨著Pi進(jìn)入葉綠體，因此Pi輸入葉綠體減少，說明磷酸丙糖從葉綠體中的輸出過程受阻，即輸出減少，A正確；光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP能用于暗反應(yīng)中C3的還原過程，由圖示可知，該過程能合成磷酸丙糖，B正確；由圖示可知，葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物磷酸丙糖會(huì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式運(yùn)出細(xì)胞，C正確；根據(jù)題意可知，CO2充足時(shí)，TPT活性降低，則磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體合成蔗糖的過程會(huì)受到影響，作物中淀粉含量會(huì)上升，而蔗糖含量下降，D錯(cuò)誤?？枷蚨煌瑮l件下光合作用過程中物質(zhì)含量的變化分析3．(2022·天津河?xùn)|高三模擬)正常生長(zhǎng)的小球藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，改為在綠光下繼續(xù)培養(yǎng)，此后小球藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)會(huì)發(fā)生的變化是()A．H2O在光下分解速率不變B．卡爾文循環(huán)增強(qiáng)C．ADP/ATP比值上升D．C3/C5比值下降答案C解析改為在綠光下繼續(xù)培養(yǎng)，導(dǎo)致光反應(yīng)減弱，H2O在光下分解速率下降，A錯(cuò)誤；光反應(yīng)減弱，產(chǎn)生的[H]和ATP減少，導(dǎo)致卡爾文循環(huán)減弱，ADP/ATP比值上升，B錯(cuò)誤、C正確；C3還原成C5的量減少，但C5的消耗量暫時(shí)不變，所以C5含量減少，C3/C5比值上升，D錯(cuò)誤。4．為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。每組處理的總時(shí)間均為135s，處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時(shí)間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%。B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為3.75ms(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%。D組(對(duì)照組)：光照時(shí)間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。回答下列問題：(1)單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是______________________________________________________________________________________________________________________；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要________。(2)比較A、B、C三組處理可以推知，隨著光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的________________________________________________________________________________能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生，從而提高了光合作用中________________________。答案(1)高于C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%光照(2)ATP和[H]CO2的同化量解析(2)光合作用過程有兩個(gè)階段：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段必須在光下進(jìn)行，其將水分解，產(chǎn)生ATP和[H]用于暗反應(yīng)。A、B、C三組處理相比，隨著光照時(shí)間間隔的減少，光照頻率的增加，使光下產(chǎn)生的ATP和[H]能夠及時(shí)被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。歸納總結(jié)連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時(shí)，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時(shí)間、總黑暗時(shí)間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物的積累量要多。重溫高考真題演練1．(2021·廣東，12)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ATPD．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合答案D解析Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)場(chǎng)所在葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；暗反應(yīng)在有光和無光條件下都可以進(jìn)行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對(duì)光無要求，B錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯(cuò)誤；Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過程，D正確。2．(2021·湖南，18)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(jiǎn)化示意圖?；卮鹣铝袉栴}：(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。葉綠體類型相對(duì)值實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目葉綠體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100167.0425.1281.3實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量100106.7471.1109.6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：_______________________________________________________________________________________________。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雙層膜完整時(shí)無明顯差異，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、轉(zhuǎn)化光能③ATP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膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低解析(1)光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體的薄膜上，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)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類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低。3．(2021·全國乙，29)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有____________________________，光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和____________釋放的CO2。(2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止________________________________________________，又能保證____________正常進(jìn)行。(3)若以pH作為檢測(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。(簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)答案(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜)、葉綠體類囊體的薄膜細(xì)胞呼吸(2)蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致水分散失過多光合作用(3)實(shí)驗(yàn)思路：取生長(zhǎng)狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機(jī)均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，分別檢測(cè)兩組植株夜晚同一時(shí)間液泡中的pH，并求平均值。預(yù)期結(jié)果：A組pH平均值高于B組。解析(1)白天有光照，葉肉細(xì)胞能利用液泡中儲(chǔ)存的蘋果酸脫羧釋放的CO2進(jìn)行光合作用，也能利用光合作用產(chǎn)生的氧氣和有機(jī)物進(jìn)行有氧呼吸，光合作用光反應(yīng)階段能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和[H]中，有氧呼吸三階段都能產(chǎn)生能量合成ATP，因此葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜)、葉綠體類囊體的薄膜。光合作用為有氧呼吸提供有機(jī)物和氧氣，反之，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳也能用于光合作用暗反應(yīng)，故光合作用所需的CO2可來源于蘋果酸脫羧和細(xì)胞呼吸釋放的CO2。(2)由于環(huán)境干旱，植物吸收的水分較少，為了維持機(jī)體的平衡適應(yīng)這一環(huán)境，氣孔白天關(guān)閉能防止白天因溫度較高、蒸騰作用較強(qiáng)導(dǎo)致植物體水分散失過多，晚上氣孔打開吸收二氧化碳儲(chǔ)存固定以保證光合作用等生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。(3)該實(shí)驗(yàn)自變量是植物甲所處的生存環(huán)境是否干旱，由于夜間氣孔打開吸收二氧化碳，生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中，導(dǎo)致液泡pH降低，故可通過檢測(cè)液泡的pH驗(yàn)證植物甲存在該特殊方式，即因變量檢測(cè)指標(biāo)是液泡中的pH。實(shí)驗(yàn)思路及預(yù)期結(jié)果見答案。4．(2020·山東，21)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(zhǎng)，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。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的吸收量減少解析分析題圖可知，模塊1將光能轉(zhuǎn)換為電能，模塊2電解水，同時(shí)轉(zhuǎn)換能量供模塊3還原CO2產(chǎn)生糖類，比較這一過程與光合作用的全過程可知，模塊1和模塊2相當(dāng)于光合作用的光反應(yīng)階段，模塊3相當(dāng)于光合作用的暗反應(yīng)階段。(1)根據(jù)上面的分析可知，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，即吸收和轉(zhuǎn)化光能的模塊是模塊1和模塊2。光合作用的暗反應(yīng)包括兩步反應(yīng)，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，與C5結(jié)合，形成C3。二是C3的還原：C3接受ATP和NADPH釋放的能量，在酶的作用下最終轉(zhuǎn)化為糖類和C5。比較該過程與模塊3的反應(yīng)過程可知，甲與CO2反應(yīng)產(chǎn)生乙，這一階段為CO2的固定，那么甲為C5，即五碳化合物，乙為C3，即三碳化合物。(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，相當(dāng)于光合作用過程中突然停止供應(yīng)CO2，CO2的固定受阻，進(jìn)而導(dǎo)致乙(C3)的合成量減少，短時(shí)間內(nèi)C3的還原正常進(jìn)行，消耗量不變，C3含量減少。光合作用的暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋，若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，相當(dāng)于暗反應(yīng)無法進(jìn)行，就無法為模塊2提供ADP、Pi和NADP＋，從而影響了模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率。(3)植物有機(jī)物的積累量稱為凈光合作用量，即有機(jī)物的制造量(真正光合作用量)減去呼吸作用消耗的有機(jī)物量。這個(gè)人工光合作用系統(tǒng)中只有有機(jī)物的制造，沒有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情況下，有機(jī)物(糖類)的積累量將高于植物。5．(2021·遼寧，22)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?，F(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390μmol·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?；卮鹣铝袉栴}：(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HCOeq\o\al(－,3)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HCOeq\o\al(－,3)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HCOeq\o\al(－,3)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”“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HCOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCOeq\o\al(－,3)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)制的植物答案(1)三碳化合物葉綠體基質(zhì)(2)葉綠體呼吸作用和光合作用(3)①高于②NADPH和ATP吸能反應(yīng)③同位素標(biāo)記(4)AC解析(2)由題圖1可知，HCOeq\o\al(－,3)運(yùn)輸需要消耗ATP，說明HCOeq\o\al(－,3)是通過主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入葉綠體的，主動(dòng)運(yùn)輸一般是逆濃度運(yùn)輸，由此推斷圖中HCOeq\o\al(－,3)濃度最高的場(chǎng)所是葉綠體。該過程中細(xì)胞質(zhì)中需要的ATP由呼吸作用提供，葉綠體中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC參與催化HCOeq\o\al(－,3)＋PEP過程，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，關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物，不一定提高植物光合作用的效率，D不符合題意。一、易錯(cuò)辨析1．植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng)，只能進(jìn)行暗反應(yīng)(×)2．光合作用中ATP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜(×)3．光合作用過程中產(chǎn)生的ATP可以為細(xì)胞內(nèi)的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量(×)4．14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(×)二、填空默寫1．(必修1P102)同位素標(biāo)記法：用物理性質(zhì)特殊的同位素來標(biāo)記化學(xué)反應(yīng)中原子的去向，可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。2．請(qǐng)根據(jù)光合作用的基本過程，填充下圖：3．請(qǐng)寫出光合作用的反應(yīng)式(產(chǎn)物為C6H12O6)：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))C6H12O6＋6O2＋6H2O。課時(shí)精練一、選擇題1．(2022·河南高三開學(xué)考試)科學(xué)研究要以前人的研究成果作為基礎(chǔ)，與技術(shù)手段的進(jìn)步也密不可分。下列與光合作用探究歷程相關(guān)的說法中，錯(cuò)誤的是()A．明確空氣的組成之后，人們才得出綠葉在光下放出的氣體是氧氣B．已知光合作用能產(chǎn)生淀粉的前提下，薩克斯證明了光合作用需要光C．依靠同位素標(biāo)記技術(shù)，魯賓和卡門證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水D．光合作用能產(chǎn)生氧氣是恩格爾曼選擇好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料的依據(jù)答案B解析已知光合作用需要光的前提下，薩克斯證明了綠色植物在光下合成了淀粉，B錯(cuò)誤。2．光合作用的原理是很多科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，光合作用探索歷程中的部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的分析及拓展如圖1、2所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．圖1所示實(shí)驗(yàn)的目的是探究光合產(chǎn)物中O2的來源，其中乙組為對(duì)照組B．卡爾文探究暗反應(yīng)的過程與圖1所示的實(shí)驗(yàn)均采用了同位素標(biāo)記法C．圖2所示實(shí)驗(yàn)中好氧細(xì)菌主要分布于接受光照的水綿細(xì)胞各個(gè)部位D．圖2所示實(shí)驗(yàn)需要把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在含有空氣的黑暗環(huán)境中答案B解析圖1所示的兩組實(shí)驗(yàn)均為實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照方法為相互對(duì)照，為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，A錯(cuò)誤；卡爾文探究暗反應(yīng)的過程所采用的方法是將CO2用14C標(biāo)記，通過跟蹤14C的去向探究暗反應(yīng)的過程；而圖1所示的實(shí)驗(yàn)也采用了同位素標(biāo)記法，B正確；圖2所示實(shí)驗(yàn)中好氧細(xì)菌主要分布于水綿細(xì)胞接受光照的葉綠體部分，C錯(cuò)誤；圖2所示實(shí)驗(yàn)需要把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，這樣才能顯示好氧細(xì)菌的移動(dòng)情況，D錯(cuò)誤。3．如圖為某植物光合作用示意圖。下列說法正確的是()A．①表示O2，②表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2B．增加光照強(qiáng)度或升高溫度，C3的含量都一定減少C．突然停止光照，光反應(yīng)和暗反應(yīng)立即停止D．葉綠素呈綠色，是因?yàn)樗罅课占t光和藍(lán)紫光，而幾乎不吸收綠光答案D解析據(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([H])與氧氣，①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，②表示ATP；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；如果在最適溫度時(shí)升高溫度，則C3的含量不一定減少，B錯(cuò)誤。突然停止光照，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。4．如圖為某植物葉肉細(xì)胞光合作用示意圖，圖中①②③④表示相關(guān)物質(zhì)。現(xiàn)有甲、乙兩植株，甲葉色正常，乙為葉色黃化的突變植株，葉綠素含量明顯少于甲。將甲、乙植株置于正常光照、溫度、CO2濃度等條件相同的環(huán)境中，下列相關(guān)分析正確的是()A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB．只有接受ATP釋放的能量，C3才可被[H]還原C．如果突然增加光照強(qiáng)度，則短時(shí)間內(nèi)②含量減少，③的含量增加D．如果突然增加光照強(qiáng)度，甲的葉肉細(xì)胞C3減少，乙的葉肉細(xì)胞④含量減少答案B解析光合作用過程中色素吸收的光能有兩方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面參與ATP合成，A錯(cuò)誤；在光合作用暗反應(yīng)階段，C3的還原只有接受ATP釋放的能量才可完誤。5．(2022·江西高三期末)在電鏡下可觀察到藍(lán)藻細(xì)胞質(zhì)中有很多光合膜，其光合作用過程與高等植物的光合作用過程基本相同。下列相關(guān)敘述正確的是()A．藍(lán)藻的光合色素主要吸收紅外光B．藍(lán)藻能夠在生物膜上合成[H]C．藍(lán)藻可在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng)D．藍(lán)藻過量繁殖能夠促進(jìn)水體O2增多答案B解析藍(lán)藻的光合色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，A錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，藍(lán)藻在電鏡下可見細(xì)胞質(zhì)中有很多光合膜，B正確；藍(lán)藻無葉綠體，C錯(cuò)誤；藍(lán)藻過量繁殖將減少水體中的O2，D錯(cuò)誤。6．厭氧型綠硫細(xì)菌以硫化物為氫供體進(jìn)行光合作用，是最古老的光合細(xì)菌之一。如圖表示綠硫細(xì)菌的光復(fù)合系統(tǒng)參與的代謝過程簡(jiǎn)圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．綠硫細(xì)菌的光復(fù)合系統(tǒng)含有色素和蛋白質(zhì)B．綠硫細(xì)菌能為生態(tài)系統(tǒng)中其他生物提供氧氣和有機(jī)物C．培養(yǎng)綠硫細(xì)菌時(shí)不需要通入氧氣也無需提供有機(jī)碳源D．圖示過程實(shí)現(xiàn)了光能到有機(jī)物中的化學(xué)能的轉(zhuǎn)化答案B解析厭氧型綠硫細(xì)菌以硫化物為氫供體進(jìn)行光合作用，由圖可知，綠硫細(xì)菌光反應(yīng)不產(chǎn)生氧氣，因此不能為其他生物提供氧氣，B錯(cuò)誤。7．(2022·夏津高三模擬)為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動(dòng)力，科學(xué)家在黑暗條件下進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)分析正確的是()A．黑暗的目的是為了與光照作對(duì)照B．pH＝4的緩沖液模擬的是葉綠體基質(zhì)的環(huán)境C．ADP和Pi形成ATP后進(jìn)入類囊體腔內(nèi)D．類囊體膜兩側(cè)的pH差是葉綠體形成ATP的動(dòng)力答案D解析實(shí)驗(yàn)在黑暗中進(jìn)行的目的是避免光照對(duì)ATP合成的影響，A錯(cuò)誤；pH＝4的緩沖液模擬的是類囊體腔的環(huán)境，B錯(cuò)誤；ADP和Pi形成ATP后進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，pH平衡前，加入ADP和Pi能夠產(chǎn)生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能產(chǎn)生ATP，說明葉綠體中ATP形成的原動(dòng)力來自類囊體膜兩側(cè)的氫離子濃度差，D正確。8．(2022·北京東城高三期末)下圖為某陸生植物體內(nèi)碳流動(dòng)示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述不正確的是()A．過程①需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和[H]B．葉肉細(xì)胞中的卡爾文循環(huán)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)C．在葉肉細(xì)胞中會(huì)發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程D．④受阻時(shí)，②③的進(jìn)行能緩解C3積累對(duì)卡爾文循環(huán)的抑制答案A解析過程①二氧化碳的固定不需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和[H]，三碳化合物的還原消耗光反應(yīng)提供的ATP和[H]，A錯(cuò)誤；在葉肉細(xì)胞中會(huì)發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程，由圖可知，葉綠體基質(zhì)中會(huì)進(jìn)行葡萄糖合成淀粉的過程，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行葡萄糖和果糖合成蔗糖的過程，C正確；圖中④蔗糖輸出受阻時(shí)，則進(jìn)入葉綠體的Pi減少，磷酸丙糖大量積累，過多的磷酸丙糖將用于合成淀粉，即②③合成淀粉能緩解C3積累對(duì)卡爾文循環(huán)的抑制，D正確。9．(2021·陜西禮泉縣第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè))光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞為適應(yīng)O2/CO2氣體環(huán)境變化，提高抗逆性而形成的一條代謝途徑。該過程是葉肉細(xì)胞在Rubisco的催化下，消耗O2生成CO2，消耗能量的反應(yīng)，過程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．環(huán)境中O2/CO2的比值升高，有利于有機(jī)物的積累B．光呼吸與有氧呼吸相似，都能消耗O2產(chǎn)生CO2C．從能量利用角度看，光呼吸與暗反應(yīng)都消耗ATPD．光呼吸是植物在不利條件下，對(duì)細(xì)胞的一種保護(hù)措施答案A解析據(jù)圖可知，環(huán)境中O2/CO2的比值升高時(shí)，C5的主要反應(yīng)去向是光呼吸，因而有利于光呼吸而不利于光合作用，即不利于有機(jī)物的積累，A錯(cuò)誤。10．(2022·南陽高三期中)擬南芥的葉肉細(xì)胞中，含有PSⅡ和PSⅠ是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復(fù)合物，具有吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能的作用。下列敘述不正確的是()A．PSⅡ中的色素吸收光能后，可將H2O分解為O2和H＋，并產(chǎn)生電子傳遞給PSⅠ用于將NADP＋和H＋結(jié)合形成NADPHB．在ATP合成酶的作用下，H＋逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)提供能量，促進(jìn)ADP和Pi合成ATPC．光反應(yīng)過程實(shí)現(xiàn)了能量由光能轉(zhuǎn)換為ATP中活躍化學(xué)能的過程D．自然界中能夠自養(yǎng)的生物，一定可以將無機(jī)物合成有機(jī)物，但不一定具備PSⅡ和PSⅠ答案B解析在ATP合成酶的作用下，H＋順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)提供分子勢(shì)能，促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP，B錯(cuò)誤。11．植物A葉片上的氣孔夜間開放吸收CO2，生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．植物A夜晚能吸收CO2，卻不能合成(CH2O)B．若對(duì)植物A白天突然停止光照，短時(shí)間內(nèi)，葉肉細(xì)胞中C3的含量將上升C．植物A白天進(jìn)行光合作用所需的CO2來源有從外界吸收的和呼吸作用產(chǎn)生的D．植物A氣孔開閉的特點(diǎn)與其生活環(huán)境是相適應(yīng)的，推測(cè)其生活環(huán)境最可能是炎熱干旱答案C解析植物A白天進(jìn)行光合作用所需的CO2來源有從蘋果酸分解的和呼吸作用產(chǎn)生的，C錯(cuò)誤。12．小麥體內(nèi)只有一條固定CO2的途徑——卡爾文循環(huán)，也稱為C3途徑；甘蔗除了具有C3途徑外，還有另外一條途徑，即C4途徑。比較甘蔗和小麥的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小麥的維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體，光合作用的全過程在葉肉細(xì)胞葉綠體中完成。而甘蔗的葉肉細(xì)胞的葉綠體中基粒發(fā)達(dá)，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中無基粒。甘蔗細(xì)胞暗反應(yīng)中CO2固定過程如下圖所示，能有效利用較低濃度的CO2。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．干旱環(huán)境小麥光合作用速率比甘蔗大B．甘蔗葉肉細(xì)胞不能通過卡爾文循環(huán)產(chǎn)生有機(jī)物C．甘蔗、小麥光反應(yīng)的場(chǎng)所發(fā)生在葉肉細(xì)胞中D．甘蔗、小麥暗反應(yīng)過程中CO2的受體不完全相同答案A解析小麥體內(nèi)只有一條固定CO2的途徑，即卡爾文循環(huán)；甘蔗除了具有C3途徑外，還有C4途徑，能有效利用較低濃度的CO2，因此在干旱環(huán)境中，小麥葉片氣孔關(guān)閉，吸收CO2較少，小麥光合作用速率比甘蔗小，A錯(cuò)誤；由圖可知：甘蔗有機(jī)物的生成是在維管束鞘細(xì)胞中經(jīng)過卡爾文循環(huán)合成的，而葉肉細(xì)胞只進(jìn)行C4途徑，不形成有機(jī)物，故甘蔗葉肉細(xì)胞不能通過卡爾文循環(huán)產(chǎn)生有機(jī)物，B正確；甘蔗的葉肉細(xì)胞的葉綠體中基粒發(fā)達(dá)，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中無基粒；小麥光合作用的全過程在葉肉細(xì)胞葉綠體中完成，故甘蔗、小麥光反應(yīng)的場(chǎng)所都發(fā)生在葉肉細(xì)胞中，C正確；由圖可知，甘蔗暗反應(yīng)過程中CO2可以與PEP結(jié)合生成C4，也可與C5結(jié)合生成C3，故暗反應(yīng)過程中CO2的受體是PEP和C5，小麥暗反應(yīng)過程中CO2的受體是C5，故兩個(gè)過程中CO2的受體不完全相同，D正確。二、非選擇題13．人們對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索歷程?；卮鹣铝嘘P(guān)于光合產(chǎn)物O2中氧的來源的問題。(1)20世紀(jì)30年代，凡涅爾比較了不同生物的光合作用過程，發(fā)現(xiàn)它們有共同之處，例如：綠色植物：CO2＋2H2O→(CH2O)＋O2＋H