第三單元　第16課時(shí)　光合作用的原理-2025年高中生物大一輪復(fù)習(xí)講義人教版

第16課時(shí)光合作用的原理課標(biāo)要求說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。考情分析1.光合作用的原理2023·湖北·T82023·江蘇·T192022·重慶·T232021·廣東·T122021·湖南·T182021·河北·T192021·重慶·T62020·天津·T52.光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系2023·天津·T92022·天津·T162021·江蘇·T202021·山東·T16考點(diǎn)一光合作用的原理1．光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。2．光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2。3．光合作用的過程項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)過程模型實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并放出O2同化CO2形成有機(jī)物與光的關(guān)系必須在光下進(jìn)行有光、沒有光都能進(jìn)行場(chǎng)所在葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上進(jìn)行在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量轉(zhuǎn)化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能關(guān)系4.化能合成作用與光合作用的對(duì)比項(xiàng)目光合作用化能合成作用條件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等無(wú)機(jī)物產(chǎn)物糖類等有機(jī)物能量來(lái)源光能某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)釋放的能量生物種類綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等歸納總結(jié)環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化：(2)“模型法”表示C3和C5等物質(zhì)含量變化判斷正誤(1)光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中(×)提示光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能。(2)暗反應(yīng)中CO2可接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原(×)提示暗反應(yīng)中，CO2不能直接被NADPH還原，必須經(jīng)過CO2的固定形成C3，再在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。(3)暗反應(yīng)中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(×)提示在暗反應(yīng)階段中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)。光合作用涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應(yīng)步驟，對(duì)實(shí)現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳—氧平衡具有重要意義，請(qǐng)結(jié)合以下信息深度認(rèn)知光合作用相關(guān)原理。1．如圖為類囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖，其中PSⅠ和PSⅡ分別是光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ，是葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體，能吸收利用光能進(jìn)行電子的傳遞。其中PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì)，PQ在傳遞電子的同時(shí)能將H＋運(yùn)輸?shù)筋惸殷w腔中，圖中實(shí)線為電子的傳遞過程，虛線為H＋的運(yùn)輸過程，ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成，則：(1)少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素分子在光能激發(fā)下失去高能e－，失去e－的葉綠素分子，能夠從水分子中奪取e－，使水分解為氧和H＋；電子(e－)由水釋放出來(lái)后，經(jīng)過一系列的傳遞體形成電子流，最終傳遞給NADP＋(電子的最終受體)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能儲(chǔ)存在NADPH和ATP中。(2)據(jù)圖分析，使類囊體膜兩側(cè)H＋濃度差增加的過程有水的光解產(chǎn)生H＋；PQ運(yùn)輸H＋；合成NADPH消耗H＋。(3)由圖可知，圖中ATP合成酶的作用有運(yùn)輸H＋和催化ATP的合成。合成ATP依賴于類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差形成的電化學(xué)勢(shì)能。2．如圖1為番茄葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用的過程及磷酸丙糖的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸情況。(1)其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器發(fā)揮作用時(shí)，并不會(huì)直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量，由此推測(cè)磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器維持葉綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量不變的原因是Pi與磷酸丙糖通過磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器嚴(yán)格按照1∶1反向交換進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。(2)將離體的葉綠體置于磷酸濃度低的外界懸浮液中，葉綠體CO2的固定速率會(huì)減慢，請(qǐng)結(jié)合上述(1)中信息推測(cè)原因?yàn)橥饨缌姿釢舛鹊偷牟焕诹姿岜堑妮敵觯~綠體中淀粉等光合產(chǎn)物積累，導(dǎo)致暗反應(yīng)過程受阻，從而影響CO2的固定。(3)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)是非還原糖較穩(wěn)定。(4)如圖2中T0～T1表示的是適宜條件下生長(zhǎng)的番茄葉綠體(NADPH、ADP、C3或C5)中某兩種化合物的含量，T1～T3則表示改變其生長(zhǎng)條件后兩種化合物的含量變化。若T1時(shí)刻降低了培養(yǎng)液中NaHCO3的濃度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是C5、NADPH。若T1時(shí)刻降低了光照強(qiáng)度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是ADP、C3。(5)科研人員利用“間隙光”來(lái)測(cè)定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替進(jìn)行12小時(shí)，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中氧氣和二氧化碳的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分記錄如圖3所示。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分記錄圖分析，與連續(xù)光照6小時(shí)，再連續(xù)黑暗6小時(shí)相比，“間隙光”處理的光合作用效率大于(填“大于”“等于”或“小于”)連續(xù)光照下的光合作用效率，原因是“間隙光”處理時(shí)能充分利用光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP。圖3中曲線出現(xiàn)的原因是光合作用光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)的速率更快(填“更快”或“更慢”)。圖3中兩條曲線所圍成的面積S1等于(填“大于”“等于”或“小于”)S2。考向一光合作用的原理1．(2021·重慶，6)類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖如下。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B．NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPHC．產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D．電子(e－)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)答案A解析水光解產(chǎn)生O2的場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜的內(nèi)側(cè)，若被有氧呼吸利用，則O2在線粒體內(nèi)膜上被利用，O2從葉綠體類囊體薄膜開始，穿過葉綠體2層膜，然后進(jìn)入同一細(xì)胞中的線粒體，再穿過線粒體的2層膜，所以至少要穿過5層膜，A錯(cuò)誤；光反應(yīng)中NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPH，然后在暗反應(yīng)過程中被消耗，B正確；由圖可知，產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)以及核酸代謝、色素合成等其他消耗能量的反應(yīng)，C正確；電子(e－)在類囊體薄膜上的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，D正確。2．(2022·重慶，23)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會(huì)被類囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開展了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。(1)制備類囊體時(shí)，提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結(jié)構(gòu)完整，原因是___________________________；為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)保持______________(填“低溫”或“常溫”)。(2)在圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實(shí)驗(yàn)不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差，原因是_________________________。(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差的原因，對(duì)無(wú)緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，結(jié)果如圖Ⅲ所示，懸液的pH在光照處理時(shí)升高，原因是___________________。類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差是通過光合電子傳遞和H＋轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來(lái)源物質(zhì)是________________。(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物。若要實(shí)現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn)，需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有________________________。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加，若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有____________________________________________________________________________________________(答兩點(diǎn))。答案(1)保持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂低溫(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照條件下對(duì)類囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無(wú)法證明某種能量是來(lái)自光能還是來(lái)自膜內(nèi)外H＋濃度差(3)類囊體膜外H＋被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi)，造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加CO2濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度考點(diǎn)二光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系(1)物質(zhì)方面(2)能量方面判斷正誤(1)提取完整的線粒體和葉綠體懸浮液，可以獨(dú)立完成有氧呼吸和光合作用過程(×)提示線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，其中有氧呼吸的第一階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的，因此提取完整的線粒體懸浮液，不可以獨(dú)立完成有氧呼吸，而提取葉綠體懸浮液可以獨(dú)立完成光合作用過程，但前提是保證葉綠體的活性。(2)用H218O澆灌植物，周圍空氣中的H2O、O2、CO2都能檢測(cè)到18O(√)提示用H218O澆灌植物，植物通過蒸騰作用使H218O出現(xiàn)在周圍空氣中，經(jīng)過光合作用光反應(yīng)階段，H218O中的18O進(jìn)入氧氣中，經(jīng)過細(xì)胞呼吸，H218O進(jìn)入CO2中。(3)植物細(xì)胞都能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)(×)提示只有能進(jìn)行光合作用的植物細(xì)胞才能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)。考向二光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系3．(2023·天津，9)如圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關(guān)于此圖說法錯(cuò)誤的是()A．HCOeq\o\al(－,3)經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B．HCOeq\o\al(－,3)通過通道蛋白進(jìn)入葉綠體基質(zhì)C．光反應(yīng)生成的H＋促進(jìn)了HCOeq\o\al(－,3)進(jìn)入類囊體D．光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)答案B解析據(jù)圖可知，HCOeq\o\al(－,3)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或葉綠體基質(zhì)需要線粒體產(chǎn)生的ATP供能，都屬于主動(dòng)運(yùn)輸，通道蛋白只參與協(xié)助擴(kuò)散，A正確，B錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，光反應(yīng)中水光解產(chǎn)生的H＋促進(jìn)HCOeq\o\al(－,3)進(jìn)入類囊體，C正確；據(jù)圖可知，光反應(yīng)生成的物質(zhì)X(O2)促進(jìn)線粒體的有氧呼吸，產(chǎn)生更多的ATP，有利于HCOeq\o\al(－,3)進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)生CO2，保證了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)，D正確。4．(2022·天津，16)利用藍(lán)細(xì)菌將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。(1)藍(lán)細(xì)菌是原核生物，細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)含有ATP、NADPH、NADH(呼吸過程中產(chǎn)生的[H])和丙酮酸等中間代謝物。ATP來(lái)源于__________和__________等生理過程，為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。(2)藍(lán)細(xì)菌可通過D－乳酸脫氫酶(Ldh)，利用NADH將丙酮酸還原為D－乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構(gòu)建了大量表達(dá)外源Ldh基因的工程藍(lán)細(xì)菌，以期提高D－乳酸產(chǎn)量，但結(jié)果并不理想。分析發(fā)現(xiàn)，是由于細(xì)胞質(zhì)中的NADH被大量用于_______________產(chǎn)生ATP，無(wú)法為L(zhǎng)dh提供充足的NADH。(3)藍(lán)細(xì)菌還存在一種只產(chǎn)生ATP不參與水光解的光合作用途徑。研究者構(gòu)建了該途徑被強(qiáng)化的工程菌K，以補(bǔ)充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D－乳酸。測(cè)定初始藍(lán)細(xì)菌、工程菌K中細(xì)胞質(zhì)ATP、NADH和NADPH含量，結(jié)果如表。注：數(shù)據(jù)單位為pmol/OD730。菌株ATPNADHNADPH初始藍(lán)細(xì)菌6263249工程菌K8296249由表可知，與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三階段________(填“被抑制”“被促進(jìn)”或“不受影響”)，光反應(yīng)中的水光解__________(填“被抑制”“被促進(jìn)”或“不受影響”)。(4)研究人員進(jìn)一步把Ldh基因引入工程菌K中，構(gòu)建工程菌L。與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌L能積累更多D－乳酸，是因?yàn)槠鋉_______(雙選)。A．光合作用產(chǎn)生了更多ATPB．光合作用產(chǎn)生了更多NADPHC．有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATPD．有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH答案(1)光合作用細(xì)胞呼吸(2)有氧呼吸(3)被抑制不受影響(4)AD1．＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是可作為暗反應(yīng)階段的還原劑；儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。2．(必修1P104)光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?．(必修1P106)請(qǐng)根據(jù)光合作用的基本過程，填充下圖：4．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。5．(2022·全國(guó)甲，29節(jié)選)正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课?，原因是自身呼吸消耗或建造植物體結(jié)構(gòu)(答出1點(diǎn)即可)。課時(shí)精練一、選擇題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(wú)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(wú)要求，B錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯(cuò)誤；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過程，D正確。2．(2023·湖北，8)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)B．Mg2＋含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對(duì)光能的捕獲D．PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H＋、電子和O2答案C解析葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A正確；Mg2＋是葉綠素的組成成分，其含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，導(dǎo)致對(duì)光能的捕獲減弱，B正確；弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)光能的捕獲，C錯(cuò)誤；PSⅡ光復(fù)合體能吸收光能，并分解水，水的光解產(chǎn)生H＋、電子和O2，D正確。3．(2020·天津，5)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是()A．產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B．該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C．類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D．與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素答案A解析綠色植物光反應(yīng)的場(chǎng)所是類囊體薄膜，產(chǎn)物有O2、NADPH、ATP，暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等有機(jī)物，據(jù)此推斷該半人工光合作用反應(yīng)體系中產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A項(xiàng)正確；該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)不僅是CO2，還有水等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；類囊體產(chǎn)生的NADPH、ATP參與C3的還原，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2不參與暗反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)體系含有從菠菜中分離的類囊體，類囊體上含有光合作用色素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2024·揚(yáng)州高三期中)如圖所示生理過程中，PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì)，CF0、CF1構(gòu)成ATP合成酶。下列說法錯(cuò)誤的是()A．PSⅡ、PSⅠ內(nèi)含易溶于有機(jī)溶劑的色素B．PQ轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的過程需要消耗電子中的能量C．線粒體中存在類似于ATP合成酶的膜是線粒體內(nèi)膜D．小麥光合作用產(chǎn)生的O2被細(xì)胞呼吸利用至少需要經(jīng)過4層磷脂雙分子層答案D解析光反應(yīng)中水的光解產(chǎn)生的O2是發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜內(nèi)，O2擴(kuò)散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過類囊體膜、葉綠體和線粒體各兩層膜，共5層膜，即5層磷脂雙分子層，D錯(cuò)誤。5．(2024·鄭州高三質(zhì)檢)如圖表示光合作用和細(xì)胞呼吸之間的能量轉(zhuǎn)變過程，下列說法錯(cuò)誤的是()A．只有含葉綠素的細(xì)胞才能進(jìn)行過程①和③B．過程③④發(fā)生的場(chǎng)所分別為葉綠體基質(zhì)和線粒體基質(zhì)C．過程①中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中D．有氧呼吸過程中產(chǎn)生的NADH主要來(lái)自第二階段答案B解析過程①表示光反應(yīng)中水的光解，過程③表示暗反應(yīng)，則①和③是光合作用過程，光反應(yīng)中需要色素吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能，其中葉綠素是轉(zhuǎn)化光能必不可少的色素，A正確；過程③表示暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過程④包括有氧呼吸的第一、第二階段，第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，B錯(cuò)誤；過程①光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中，二者可被暗反應(yīng)利用，C正確。6．(2024·武漢高三期中)如圖為真核細(xì)胞中兩種傳遞電子并產(chǎn)生ATP的生物膜結(jié)構(gòu)示意圖。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是()A．圖甲為葉綠體內(nèi)膜，圖乙為線粒體內(nèi)膜B．兩種膜產(chǎn)生ATP的能量直接來(lái)源均為H＋的跨膜運(yùn)輸C．自養(yǎng)需氧型生物的細(xì)胞中都既有圖甲結(jié)構(gòu)又有圖乙結(jié)構(gòu)D．圖甲中NADPH為電子最終受體，圖乙中O2為電子最終受體答案B解析圖甲中利用光能分解水，為光合作用的光反應(yīng)階段，所以圖甲為葉綠體中的類囊體薄膜，存在于有葉綠體的生物體內(nèi)，圖乙中利用NADH生成水和ATP，應(yīng)為有氧呼吸第三階段，所以圖乙為線粒體內(nèi)膜，存在于含線粒體的生物中；自養(yǎng)需氧型生物，如硝化細(xì)菌為原核生物，不存在圖甲結(jié)構(gòu)和圖乙結(jié)構(gòu)，A、C錯(cuò)誤；由圖可知，這兩種膜結(jié)構(gòu)上的ATP合成酶在合成ATP時(shí)，都需要利用膜兩側(cè)的H＋跨膜運(yùn)輸，即H＋的梯度勢(shì)能轉(zhuǎn)移到ATP中，B正確；圖甲中的NADP＋接受電子變成NADPH，NADP＋為電子最終受體，圖乙中O2接受電子變成水，O2為電子最終受體，D錯(cuò)誤。7．(2024·黃石高三期中)光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ都是由光合色素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體，其在光反應(yīng)中的機(jī)制如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收紅光和藍(lán)紫光B．水的光解發(fā)生在類囊體薄膜，需要酶的參與C．植物缺鎂對(duì)光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ都有影響D．光能先轉(zhuǎn)變成電能再轉(zhuǎn)變成ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能答案A解析葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，A錯(cuò)誤。8．“光斑”是陽(yáng)光穿過樹冠枝葉投射到地面的光點(diǎn)，它會(huì)隨太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)和枝葉擺動(dòng)而移動(dòng)。如圖表示某一生長(zhǎng)旺盛的植物在“光斑”照射前后O2釋放速率和CO2吸收速率的變化曲線。下列敘述不正確的是()A．“光斑”照射前，植物進(jìn)行著較弱的光合作用B．“光斑”照射后，短時(shí)間內(nèi)C3含量增多C．圖示O2釋放速率的變化說明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)D．CO2吸收曲線ab段的變化說明暗反應(yīng)與光照有關(guān)答案B解析“光斑”照射開始，O2釋放速率急劇增大，CO2吸收速率增大相對(duì)較慢，短時(shí)間內(nèi)C3的還原強(qiáng)于CO2的固定，故短時(shí)間內(nèi)C3含量減少，B錯(cuò)誤；“光斑”照射后，CO2吸收速率增加的同時(shí)，O2釋放速率下降，說明暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)，C正確；ab段“光斑”移開，光照減弱，光反應(yīng)減弱，O2釋放速率下降的同時(shí)，CO2吸收速率也下降，說明暗反應(yīng)的進(jìn)行與光照有關(guān)，D正確。9．(2024·武漢高三聯(lián)考)如圖為光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物磷酸丙糖的代謝途徑，其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素。已知：CO2充足時(shí)，TPT活性降低；磷酸丙糖與Pi通過TPT的運(yùn)輸嚴(yán)格按1∶1的比例進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是()A．葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以淀粉形式運(yùn)出細(xì)胞的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．若磷酸丙糖的合成速率超過Pi轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)葉綠體的速率，則利于蔗糖的合成D．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過增加CO2來(lái)提高作物中淀粉和蔗糖的含量答案B解析由題圖可知，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，A錯(cuò)誤；若磷酸丙糖的合成速率超過Pi轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)葉綠體的速率，則有利于淀粉的合成，C錯(cuò)誤；由于CO2充足時(shí)，TPT活性降低，導(dǎo)致磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體合成蔗糖的過程受到影響，所以增加CO2，能提高作物中淀粉的含量，但蔗糖的含量會(huì)下降，D錯(cuò)誤。二、非選擇題10．(2024·宜昌高三聯(lián)考)光合作用過程十分復(fù)雜，包括一系列化學(xué)反應(yīng)。以下是科學(xué)家探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)。回答下列問題：(1)20世紀(jì)初英國(guó)的布萊克曼把化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法引入到對(duì)光合作用的研究中：①光照強(qiáng)度保持恒定，持續(xù)增加CO2濃度，發(fā)現(xiàn)光合速率先增大，達(dá)到一定程度后保持不變，此時(shí)增大光照強(qiáng)度，光合速率會(huì)隨之增大，這說明__________________________。菠菜植株中能固定CO2的物質(zhì)是__________。②CO2濃度保持恒定，持續(xù)增大光照強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)光合速率先增大，達(dá)到一定程度后不再增加，此時(shí)增大CO2濃度，光合速率會(huì)隨之增大，這說明______________________。綠色植物吸收和轉(zhuǎn)化光能的具體場(chǎng)所是________________。(2)大約20年后，德國(guó)的瓦伯格等用藻類進(jìn)行閃光實(shí)驗(yàn)。在光能量相同的前提下設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，第1組連續(xù)照光，第2組用閃光照射，中間間隔一定暗期；發(fā)現(xiàn)第2組光合效率是第1組的200%～400%。該實(shí)驗(yàn)闡明了光合作用中存在兩個(gè)反應(yīng)，請(qǐng)從光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋：__________________________________________________。(3)后來(lái)科學(xué)家為驗(yàn)證瓦伯格的發(fā)現(xiàn)，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)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等相同且適宜并穩(wěn)定，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，請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：A組：____________________，時(shí)間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%；B組：__________________________________，每次光照和黑暗的時(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；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%；D組(對(duì)照組)：____________________，光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。答案(1)①光照強(qiáng)度是光合作用的限制因子C5(五碳化合物)②CO2濃度是光合作用的限制因子(葉綠體的)類囊體薄膜(2)在光能量相同的前提下，閃光照射時(shí)使光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用與再生，提高了暗反應(yīng)中C3的還原，進(jìn)而提高了藻類的光合作用效率(3)先光照后黑暗處理先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理光照時(shí)間為135s11．(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。回答下列問題：(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?；蚱螌?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(wú)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(wú)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(wú)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。12．(2023·江蘇，19)氣孔對(duì)植物的氣體交換和水分代謝至關(guān)重要，氣孔運(yùn)動(dòng)具有復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。圖1所示為葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞和相鄰葉肉細(xì)胞中部分的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)代謝途徑。①～④表示場(chǎng)所。請(qǐng)回答下列問題：(1)光照下，光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在________(從①～④中選填)；NADPH可用于CO2固定產(chǎn)物的還原，其場(chǎng)所有________(從①～④中選填)。液泡中與氣孔開閉相關(guān)的主要成分有H2O、________________(填寫2種)等。(2)研究證實(shí)氣孔運(yùn)動(dòng)需要ATP，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有________(從①～④中選填)。保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP，PEP再轉(zhuǎn)化為________進(jìn)入線粒體，經(jīng)過TCA循環(huán)產(chǎn)生的________最終通