【江蘇專版】2025屆高考生物一輪復(fù)習(xí)課件：大單元3 細(xì)胞的代謝 第16講 光合作用的原理（人教版2019）

大單元3細(xì)胞的代謝第16講

光合作用的原理【課標(biāo)內(nèi)容】說(shuō)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(guò)程中，轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能?？键c(diǎn)1對(duì)光合作用的探究歷程1.

探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)落實(shí)葉綠體

葉綠體O2

水ATP

二氧化碳

2.

光合作用經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照和變量的分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)變量分析自變量相關(guān)設(shè)置因變量觀察指標(biāo)無(wú)關(guān)變量恩格爾曼水綿和好氧細(xì)菌實(shí)驗(yàn)對(duì)照組：完全暴露在光下；實(shí)驗(yàn)組：黑暗環(huán)境下極細(xì)光束照射好氧細(xì)菌分布情況水綿與好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片處于密閉環(huán)境中恩格爾曼三棱鏡照射水綿和好氧細(xì)菌實(shí)驗(yàn)對(duì)照組：正常光源照射；實(shí)驗(yàn)組：黑暗環(huán)境下光線經(jīng)三棱鏡后照射1.

判斷下列說(shuō)法的正誤：(1)薩克斯將暗處理過(guò)的葉片部分遮光后放在光下，然后用碘蒸汽檢測(cè)發(fā)現(xiàn)曝光部分葉片呈藍(lán)色，說(shuō)明光合產(chǎn)物有淀粉。

(

)(2)魯賓和卡門運(yùn)用放射性同位素標(biāo)記法，得出O2來(lái)自H2O的分解。 (

)提示：魯賓和卡門運(yùn)用穩(wěn)定性同位素標(biāo)記法，得出O2來(lái)自H2O的分解，18O無(wú)放射性?！?/p>

概念思辨

×

(3)希爾的實(shí)驗(yàn)只研究了水的光解，不能說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)。 (

)提示：希爾的實(shí)驗(yàn)中，離體葉綠體的懸浮液中有H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料CO2，該反應(yīng)不能產(chǎn)生含碳的糖類，所以能說(shuō)明水的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?！?/p>

2.

下面是驗(yàn)證葉綠體功能實(shí)驗(yàn)中恩格爾曼所做的實(shí)驗(yàn)示意圖，請(qǐng)分析：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)示意圖恩格爾曼第二個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖(1)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)要在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中進(jìn)行，原因是什么？提示：排除氧氣和極細(xì)光束外的其他光的干擾。(2)在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？提示：因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長(zhǎng)光的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣，適于需氧細(xì)菌在此區(qū)域分布?？枷蛱骄抗夂献饔玫慕?jīng)典實(shí)驗(yàn)典題說(shuō)法 (2023·南通期末)1937年，英國(guó)植物生理學(xué)家希爾首次獲得了葉片研磨后的離體葉綠體懸浮液，將此懸浮液(含水，不含CO2)與黃色的高鐵(Fe3+)鹽混合，照光后發(fā)現(xiàn)葉綠體有氣泡放出，溶液由黃色變?yōu)闇\綠色(Fe2+)。上述過(guò)程 (

)A．需要ATP提供能量B．不需要光合色素參與C．產(chǎn)生了氧氣和還原物質(zhì)D．在遮光條件下也能發(fā)生C

解析：照光后發(fā)現(xiàn)葉綠體有氣泡放出，說(shuō)明進(jìn)行光合作用的光反應(yīng)，合成了ATP，不需要分解ATP提供能量，A錯(cuò)誤；進(jìn)行光合作用需要光合色素參與，B錯(cuò)誤；照光后發(fā)現(xiàn)葉綠體有氣泡放出，說(shuō)明進(jìn)行光合作用產(chǎn)生了O2，溶液由黃色(Fe3+)變?yōu)闇\綠色(Fe2+)，說(shuō)明產(chǎn)生了還原物質(zhì)，C正確；光反應(yīng)的發(fā)生需要光照，在遮光條件下不能發(fā)生，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2光合作用的原理光合作用指綠色植物通過(guò)_________，利用光能，把_______________轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出_______的過(guò)程?？键c(diǎn)落實(shí)知識(shí)1光合作用的概念葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

深

度

指

津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(lái)源______________________________代表生物綠色植物___________相同點(diǎn)都能將___________等無(wú)機(jī)物合成為有機(jī)物；都是自養(yǎng)生物光能

無(wú)機(jī)物氧化釋放的能量

硝化細(xì)菌

CO2和H2O

1.

光合作用分為密切相關(guān)的兩個(gè)階段。過(guò)程圖解如下：知識(shí)2光合作用的過(guò)程(1)圖中①②分別代表_________、_________兩個(gè)階段。A、B、C代表的生理過(guò)程依次是_________________________、__________、_________。光反應(yīng)

暗反應(yīng)

水在光下分解(水的光解)

CO2固定

C3還原

(2)a、b、c、d、e代表的物質(zhì)名稱依次是_________________、_________、________、______、_________。(3)聯(lián)系光合作用兩個(gè)階段的物質(zhì)是______和________。前者為暗反應(yīng)供_____，后者為暗反應(yīng)_____________。葉綠體中的色素

NADP＋

NADPH

CO2

(CH2O)

ATP

NADPH

能

供能、供氫

解

疑

釋

惑光反應(yīng)和暗反應(yīng)的關(guān)系過(guò)程光反應(yīng)暗反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機(jī)物中的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供兩種重要物質(zhì)：ATP和NADPH。NADPH既可作還原劑，又可提供能量；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供三種物質(zhì)：ADP、Pi以及NADP＋(注意產(chǎn)生位置和移動(dòng)方向)。二者關(guān)系如下圖所示：CO2＋H2O

(CH2O)＋O2

(C3H2O)

14C3

(14CH2O)

18O2

C3

1.

判斷下列說(shuō)法的正誤：(1)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)。 (

)提示：葉綠體是半自主性細(xì)胞器，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP也可用于葉綠體內(nèi)發(fā)生的其他耗能過(guò)程，如DNA復(fù)制、蛋白質(zhì)合成等。(2)14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。 (

)提示：14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)。(3)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反應(yīng)過(guò)程。

(

)(4)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，與對(duì)照組相比，其葉片光合作用強(qiáng)度下降的原因是光反應(yīng)強(qiáng)度和暗反應(yīng)強(qiáng)度都降低了。 (

)概念思辨

×

×

√

√

2.

卡爾文利用小球藻做了如下實(shí)驗(yàn)：如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3的量急劇減少而C5的量_______；突然停止光照，C3的量急劇升高而C5的濃度急劇_______。說(shuō)明C3和C5之間是相互循環(huán)的。3.

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_____(選填“多”或“少”)，因?yàn)橐恢惫庹諘?huì)_____________________________，暗反應(yīng)利用不充分。增加

降低

多

造成NADPH和ATP有少量的積累

考向1光合作用的過(guò)程典題說(shuō)法 (2023·湖北卷)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(guò)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O21C

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。

景天科植物(CAM)多為一年生或多年生肉質(zhì)草本，其光合作用過(guò)程如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (

)A．由圖推測(cè)，CAM植物葉肉細(xì)胞細(xì)胞液的pH夜晚比白天低B．與非CAM花卉相比，夜間CAM花卉更適于放置在臥室C．若白天適當(dāng)增加外界CO2濃度，該過(guò)程中C3生成量增加D．CAM代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)C

1變式CAM植物光合作用過(guò)程示意圖解析：CAM植物在晚上氣孔張開(kāi)，吸收CO2變成蘋果酸，蘋果酸進(jìn)入液泡儲(chǔ)存起來(lái)，白天蘋果酸分解釋放出CO2用于卡爾文循環(huán)，因此CAM植物葉肉細(xì)胞細(xì)胞液的pH夜晚比白天要低，A正確；與非CAM花卉相比，夜間CAM花卉一般在晚上氣孔開(kāi)放吸收CO2，更適于放置在臥室，B正確；CAM植物在白天氣孔關(guān)閉，白天適當(dāng)增加外界CO2濃度，C3生成量不變，C錯(cuò)誤；CAM植物白天氣孔關(guān)閉，可以減少蒸騰作用，夜晚氣孔張開(kāi)吸收CO2，因此可以適應(yīng)干旱的環(huán)境條件，D正確。 (2020·江蘇卷)大豆與根瘤菌是互利共生關(guān)系，下圖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：2變式(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_____。解析：(1)葉綠體中光合色素分布在類囊體(薄)膜上。在酶的催化作用下，CO2與C5固定生成C3。類囊體(薄)膜

C5

(2)上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_____________中。解析：(2)由圖可知，3－磷酸甘油酸(PGA)在葉綠體基質(zhì)中，所以催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在葉綠體基質(zhì)中。磷酸丙糖(TP)運(yùn)出葉綠體后在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖，所以催化TP合成蔗糖的酶存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。葉綠體基質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

(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。解析：(3)氨基酸合成蛋白質(zhì)時(shí)通過(guò)脫水縮合形成的化學(xué)鍵是肽鍵。肽

(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。解析：(4)葉綠體中合成ATP的能量來(lái)自光能；根瘤中合成ATP的能量主要來(lái)源于糖類經(jīng)細(xì)胞呼吸分解產(chǎn)生的化學(xué)能。光能

糖類

(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________________________________________________________。解析：(5)蔗糖是非還原糖，較穩(wěn)定，且蔗糖分子為二糖，對(duì)滲透壓的影響相對(duì)小，所以大多數(shù)植物長(zhǎng)距離運(yùn)輸以蔗糖為主要有機(jī)物。非還原糖較穩(wěn)定(或蔗糖分子為二糖，對(duì)滲透壓的影響相對(duì)小)

考向2條件驟變時(shí)光合作用中物質(zhì)含量變化

如果改變光合作用的反應(yīng)條件會(huì)引起相應(yīng)的變化，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值增加B．突然將紅光改變?yōu)榫G光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3比值增加C．突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3比值減少D．突然將綠光改變?yōu)榧t光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值減少2A

解析：突然中斷CO2供應(yīng)，C3減少，因此C3還原利用的ATP減少，導(dǎo)致ATP積累增多，而ADP含量減少，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值增加，A正確；由于色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對(duì)綠光吸收最少，突然將紅光改變?yōu)榫G光，會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少，這將抑制暗反應(yīng)中C3的還原，導(dǎo)致C5減少，C3增多，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3比值減少，B錯(cuò)誤；突然中斷CO2供應(yīng)，使暗反應(yīng)中CO2固定減少，而C3還原仍在進(jìn)行，因此導(dǎo)致C3減少，C5增多，因此會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3比值增加，C錯(cuò)誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)吸收的光能增加，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH增加，而ADP相對(duì)含量減少，因此暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值增加，D錯(cuò)誤。

深

度

指

津環(huán)境條件改變時(shí)，光合作用各物質(zhì)含量的變化(1)“來(lái)源—去路”法(2)“模型法”①圖1中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。②圖2中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。③圖3中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。④圖4中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。圖1圖2圖3圖4考點(diǎn)3光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程的關(guān)系考點(diǎn)落實(shí)1.

光合作用與細(xì)胞呼吸的物質(zhì)關(guān)系(1)物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖解(2)元素轉(zhuǎn)移途徑(3)NADH、NADPH和ATP的來(lái)源和去路比較光反應(yīng)水的光解還原C3

深

度

指

津光合磷酸化和氧化磷酸化項(xiàng)目電子傳遞鏈和光合磷酸化電子傳遞鏈和氧化磷酸化過(guò)程不同點(diǎn)發(fā)生在葉綠體的___________上發(fā)生在線粒體的_______上需要光不需要光電子供體是H2O，電子受體是NADP＋電子供體是NADH等，電子受體是O2相同點(diǎn)電子傳遞過(guò)程中所形成的______________作為動(dòng)力，在ATP合酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP類囊體膜

內(nèi)膜

H＋濃度梯度

2.

光合作用與細(xì)胞呼吸中能量轉(zhuǎn)換路徑判斷下列說(shuō)法的正誤：(1)細(xì)胞中ATP的主要來(lái)源是光合作用。 (

)(2)光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物可用于細(xì)胞呼吸。 (

)(3)光合作用過(guò)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)葉綠體中供能的ATP全部來(lái)自自身的光反應(yīng)。 (

)提示：當(dāng)代謝所需能量不足時(shí)，葉綠體也可吸收少量細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP?！?/p>

概念思辨

√

×

×

考向1光合作用與細(xì)胞呼吸中的磷酸化典題說(shuō)法 (2023·南京溧水高級(jí)中學(xué))下圖表示某高等植物葉肉細(xì)胞中光合作用部分過(guò)程示意圖，其中光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復(fù)合體，圖中虛線表示該生理過(guò)程中電子(e－)的傳遞過(guò)程。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

(

)1B

A．圖中的生物膜為類囊體膜B．利用紙層析法分離PSⅠ和PSⅡ中含有的光合色素，濾紙條上最寬的色素帶呈現(xiàn)黃綠色C．圖中H＋的跨膜運(yùn)輸方式有協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸D．圖中ATP合酶的功能有運(yùn)輸H＋和催化ATP合成解析：圖中發(fā)生了水的光解和ATP的合成，是光合作用的光反應(yīng)階段，故為類囊體膜，A正確；利用紙層析法分離PSⅠ和PSⅡ中含有的光合色素，濾紙條上最寬的色素帶是葉綠素a，呈現(xiàn)藍(lán)綠色，B錯(cuò)誤；圖中H＋通過(guò)ATP合酶的跨膜運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散，通過(guò)圖示中其他蛋白質(zhì)的運(yùn)輸屬于主動(dòng)運(yùn)輸，C正確；圖中ATP合酶的功能有運(yùn)輸H＋和催化ATP合成，即同時(shí)具有酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能，D正確。

在線粒體內(nèi)膜上存在傳遞電子的一組酶的復(fù)合體，由一系列能可逆地接受和釋放電子或H＋的化學(xué)物質(zhì)所組成，它們?cè)趦?nèi)膜上相互關(guān)聯(lián)地有序排列成傳遞鏈，稱為電子傳遞鏈或呼吸鏈，是典型的多酶體系。下圖展示的是有氧呼吸部分過(guò)程圖，下列相關(guān)敘述正確的是 (

)

A．在電子傳遞鏈復(fù)合體作用下，線粒體膜間隙呈堿性B．圖中線粒體內(nèi)膜上ATP的合成離不開(kāi)氫離子的跨膜運(yùn)輸C．丙酮酸從線粒體膜間隙進(jìn)入線粒體基質(zhì)的運(yùn)輸方式是協(xié)助擴(kuò)散D．有氧呼吸第三階段利用的NADH也可用于光合作用的暗反應(yīng)1變式B

解析：據(jù)題意可知，電子傳遞鏈或呼吸鏈主要分布于線粒體內(nèi)膜上，由一系列能可逆地接受和釋放電子或H＋的化學(xué)物質(zhì)所組成，參與有氧呼吸的第三階段。在電子傳遞鏈復(fù)合體作用下H＋進(jìn)入線粒體膜間隙，故線粒體膜間隙呈酸性，A錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，線粒體內(nèi)膜上由ADP和Pi合成ATP的過(guò)程中需要H＋運(yùn)輸時(shí)化學(xué)勢(shì)能的推動(dòng)，即圖中線粒體內(nèi)膜上ATP的合成離不開(kāi)H＋的跨膜運(yùn)輸，B正確；丙酮酸從線粒體膜間隙進(jìn)入線粒體基質(zhì)是一種協(xié)同運(yùn)輸，消耗了H＋的濃度梯度勢(shì)能，且需要載體蛋白的協(xié)助，故丙酮酸的運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸，C錯(cuò)誤；有氧呼吸中NADH是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中形成的，是還原型輔酶Ⅰ，光合作用中還原三碳化合物的NADPH是還原型輔酶Ⅱ，兩種物質(zhì)不同，參與的反應(yīng)不同，作用部位也不同，即有氧呼吸產(chǎn)生的NADH不能參與光合作用的暗反應(yīng)，D錯(cuò)誤?？枷?光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程關(guān)系 (2023·江蘇卷)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(wèn)題：2圖1(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)(2分)。液泡中與氣孔開(kāi)閉相關(guān)的主要成分有H2O、___________________(填寫2種)(2分)等。解析：圖中①～④分別表示細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、液泡和葉綠體。(1)光照下，光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的NADPH主要出現(xiàn)在葉綠體即④中。圖中CO2固定發(fā)生在葉綠體的暗反應(yīng)及PEP生成OAA的過(guò)程，后者發(fā)生場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)即①中；據(jù)圖可知，K＋和Mal進(jìn)入液泡中，其與氣孔開(kāi)閉相關(guān)。④

①④

K＋、蘋果酸/Mal

(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_(kāi)________進(jìn)入線粒體，經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)產(chǎn)生的________________最終通過(guò)電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP。解析：(2)光合作用的光反應(yīng)、有氧呼吸的三個(gè)階段均可產(chǎn)生ATP，即產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有①②④。保衛(wèi)細(xì)胞中的糖分解為PEP，PEP再轉(zhuǎn)化為丙酮酸，丙酮酸在線粒體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A參與TCA循環(huán)，產(chǎn)生的NADH最終通過(guò)電子傳遞鏈氧化產(chǎn)生ATP。①②④

丙酮酸

[H](或NADH)

(3)藍(lán)光可刺激氣孔張開(kāi)，其機(jī)理是藍(lán)光激活細(xì)胞(質(zhì))膜上的AHA，消耗ATP將H＋泵出膜外，形成跨膜的____________________________，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K＋等離子。電化學(xué)勢(shì)梯度(或H＋濃度差)

解析：(3)藍(lán)光激活細(xì)胞(質(zhì))膜上的AHA，消耗ATP將H＋泵出膜外，形成跨膜的氫離子濃度梯度，即形成的電化學(xué)勢(shì)能驅(qū)動(dòng)細(xì)胞吸收K＋等離子，提高細(xì)胞液濃度，促進(jìn)細(xì)胞吸水，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。(4)細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal，使細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)下降(溶質(zhì)濃度提高)，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞_________________，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。解析：(4)細(xì)胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mal，進(jìn)入細(xì)胞液中，使細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)下降，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞吸水，促進(jìn)氣孔張開(kāi)。吸收水分(吸水)

(5)保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體中的淀粉合成和分解與氣孔開(kāi)閉有關(guān)，為了研究淀粉合成與細(xì)胞質(zhì)中ATP的關(guān)系，對(duì)擬南芥野生型WT和NTT突變體ntt1(葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力)保衛(wèi)細(xì)胞的淀粉粒進(jìn)行了研究，其大小的變化如圖2。下列相關(guān)敘述合理的有______(2分)。A．淀粉大量合成需要依賴呼吸作用提供ATPB．光照誘導(dǎo)WT氣孔張開(kāi)與葉綠體淀粉的水解有關(guān)C．光照條件下突變體ntt1幾乎不能進(jìn)行光合作用D．長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT葉綠體積累較多的淀粉ABD

圖2解析：(5)結(jié)合圖示可知，突變體ntt1葉綠體失去運(yùn)入ATP的能力，黑暗時(shí)突變體ntt1淀粉粒面積遠(yuǎn)小于WT，表明保衛(wèi)細(xì)胞中淀粉大量合成需要依賴呼吸作用提供ATP，A正確；光照條件會(huì)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞淀粉粒的水解，表明光照誘導(dǎo)WT氣孔張開(kāi)與葉綠體淀粉的水解有關(guān)，B正確；光照條件下突變體ntt1的淀粉粒幾乎無(wú)變化，表明光合速率和呼吸速率基本相等，C錯(cuò)誤；較長(zhǎng)時(shí)間光照可使WT葉綠體中淀粉粒面積增大，即積累較多的淀粉，D正確。 (2022·江蘇卷)下列關(guān)于細(xì)胞代謝的敘述，正確的是 (

)A．光照下，葉肉細(xì)胞中的ATP均源于光能的直接轉(zhuǎn)化B．供氧不足時(shí)，酵母菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇C．藍(lán)細(xì)菌沒(méi)有線粒體，只能通過(guò)無(wú)氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATPD．供氧充足時(shí)，真核生物在線粒體外膜上氧化[H]產(chǎn)生大量ATP2變式B

解析：光照下，葉肉細(xì)胞中的ATP來(lái)自光合作用和細(xì)胞呼吸；藍(lán)細(xì)菌雖然沒(méi)有線粒體，但具有有氧呼吸所需的酶等，可以進(jìn)行有氧呼吸；供氧充足時(shí)，真核生物在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行有氧呼吸第三階段，氧化[H]產(chǎn)生大量ATP。大題考向1光呼吸、C4途徑、蘋果酸穿梭等新情境生化反應(yīng)催化CO2固定的Rubisco是一種雙功能酶，同時(shí)具有羧化和加氧兩種功能。光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過(guò)程稱為光呼吸，其過(guò)程如圖1所示：材料1光呼吸圖1光呼吸是在光照和高氧、低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過(guò)程，它是光合作用一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)，但其存在還是具有一定的生理意義。(1)圖2中催化②③過(guò)程的為同一種酶(Rubisco)，低氧、高二氧化碳條件下，該酶主要催化_____(填編號(hào))過(guò)程發(fā)生；在高氧、低二氧化碳的條件下，則主要催化_____(填編號(hào))過(guò)程發(fā)生。圖2②

③

(2)甘油酸進(jìn)入葉綠體中可以轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)____，參與卡爾文循環(huán)。葉肉細(xì)胞在高氧環(huán)境中，其線粒體產(chǎn)生的CO2可來(lái)自___________________(填生理過(guò)程)。(3)光呼吸會(huì)消耗能量，降低凈光合效率，但在進(jìn)化過(guò)程中得以長(zhǎng)期保留，其對(duì)植物的意義是光呼吸可消耗光反應(yīng)積累的______________，減少光反應(yīng)產(chǎn)物積累造成的損傷，且補(bǔ)充部分CO2，還能通過(guò)C2循環(huán)回收部分_____元素，避免損失過(guò)多。(4)下列因素中，與光呼吸強(qiáng)度呈正相關(guān)的因素有_______。A．O2濃度 B．CO2濃度C．光照強(qiáng)度 D．溫度E．干旱程度C3

有氧呼吸、光呼吸

ATP和NADPH

碳

ACDE

對(duì)于小麥、水稻等大多數(shù)綠色植物來(lái)說(shuō)，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2與C5反應(yīng)，固定產(chǎn)生的第一個(gè)產(chǎn)物為C3。此類植物稱為C3植物，其進(jìn)行的固定途徑稱為C3途徑。對(duì)于玉米、高粱等生活在高光照、高溫環(huán)境的植物來(lái)說(shuō)，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2首先與PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)反應(yīng)，固定產(chǎn)生的第一個(gè)產(chǎn)物為C4(草酰乙酸)，進(jìn)而進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞中分解產(chǎn)生CO2進(jìn)入卡爾文循環(huán)。因而將此類植物稱為C4植物，其進(jìn)行的固定途徑稱為C4途徑。C4植物的PEP羧化酶活性較強(qiáng)，對(duì)CO2的親和力強(qiáng)。且該酶起到“CO2泵”的作用，可在維管束鞘中產(chǎn)生CO2濃縮效應(yīng)，大大提高了光合作用效率；也改變了Rubisco的作用方向，使羧化大于加氧，使得C4植物的光呼吸消耗很少。材料2

C3途徑和C4途徑(1)C4植物光呼吸低的原因有________________________________________________________________________。C4植物具有的對(duì)低CO2濃度環(huán)境的適應(yīng)是___________的結(jié)果。(2)為提高C3植物在高光照和高溫條件下的光合效率，提出一條利用現(xiàn)代技術(shù)手段的措施：____________________________________________________________。C4植物代謝示意圖 PEP羧化酶活性較強(qiáng)，對(duì)CO2的親和力強(qiáng)；光呼吸的酶僅存在于維管束鞘細(xì)胞中

自然選擇

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將PEP酶基因等C4途徑中的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入C3植物中

景天科等植物的葉肉細(xì)胞有很大的液泡，具有兩套羧化固定CO2的系統(tǒng)，通過(guò)酶活性的晝夜調(diào)節(jié)，使羧化反應(yīng)與CO2再固定分別在夜間和白天完成。如圖表示仙人掌細(xì)胞中液泡、線粒體為葉綠體提供CO2的機(jī)理：材料3景天酸代謝(CAM)途徑(1)仙人掌葉肉細(xì)胞中能起到固定CO2作用的物質(zhì)是__________。(2)圖中，夜間仙人掌葉綠體中卡爾文循環(huán)_______(選填“能”或“不能”)進(jìn)行，這是因?yàn)開(kāi)______________________________________________________；白天，仙人掌葉綠體中卡爾文循環(huán)_____(選填“能”或“不能”)進(jìn)行，這是因?yàn)開(kāi)_________________________________________。PEP、C5

不能

沒(méi)有光照，不能進(jìn)行光反應(yīng)，缺少暗反應(yīng)所需的NADPH和ATP

能

呼吸作用和蘋果酸分解可以為暗反應(yīng)提供CO2

知

識(shí)

拓

展草酰乙酸/蘋果酸穿梭系統(tǒng)蘋果酸穿梭系統(tǒng)又稱蘋果酸-草酰乙酸穿梭系統(tǒng)，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有蘋果酸脫氫酶，可催化草酰乙酸還原為蘋果酸，后者可以進(jìn)入線粒體基質(zhì)。線粒體基質(zhì)內(nèi)則有另一種蘋果酸脫氫酶，可催化進(jìn)入的蘋果酸脫氫形成草酰乙酸和NADH，于是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)NADH上的還原氫便間接地被轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入線粒體基質(zhì)中。草酰乙酸則通過(guò)線粒體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)均含有的谷草轉(zhuǎn)氨酶的作用，從線粒體基質(zhì)返回到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。每1分子NADH進(jìn)入線粒體內(nèi)膜的呼吸鏈氧化可產(chǎn)生2.5分子ATP。葡萄糖經(jīng)糖酵解轉(zhuǎn)化成的丙酮酸通過(guò)位于線粒體內(nèi)膜的丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入線粒體，再經(jīng)丙酮酸脫氫酶系催化，氧化脫羧形成乙酰輔酶A(乙酰CoA)。乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán)，如下圖所示)，與草酰乙酸縮合成檸檬酸，然后經(jīng)過(guò)一系列氧化脫羧反應(yīng)徹底氧化成CO2，生成ATP、NADH、FADH2，并釋放能量。三羧酸循環(huán)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)三種主要有機(jī)物在體內(nèi)徹底氧化的共同代謝途徑，三羧酸循環(huán)的起始物乙酰CoA，不但是糖氧化分解的產(chǎn)物，也可來(lái)自脂肪的甘油、脂肪酸或蛋白質(zhì)的某些氨基酸代謝。材料4三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))(1)三羧酸循環(huán)發(fā)生的具體場(chǎng)所為_(kāi)____________，該過(guò)程中產(chǎn)生的能源物質(zhì)有_____________________。(2)三羧酸循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生CO2的反應(yīng)有____處，1分子葡萄糖經(jīng)三羧酸循環(huán)可產(chǎn)生____個(gè)NADH。(3)細(xì)胞中的能源物質(zhì)除了糖類外，還包括脂肪和蛋白質(zhì)，三者在細(xì)胞中的氧化分解的共同通路為_(kāi)____________。線粒體基質(zhì)

ATP、NADH、FADH2

2

8

三羧酸循環(huán)

(2022·江蘇卷)圖Ⅰ為光合作用過(guò)程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競(jìng)爭(zhēng)與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過(guò)氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：圖Ⅰ(1)圖Ⅰ中，類囊體膜直接參與的代謝途徑有_______(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是_____________________________。①⑥

葉綠素(或葉綠素a和葉綠素b)

解析：(1)類囊體薄膜是光反應(yīng)的場(chǎng)所，發(fā)生的反應(yīng)有①水光解產(chǎn)生氧氣以及⑥NADPH與ATP的形成。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，則用紅光照射，參與反應(yīng)的主要是葉綠素，葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b。(2)在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的_________________在過(guò)氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。解析：(2)過(guò)氧化氫酶能將過(guò)氧化氫分解為O2和H2O，所以在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的過(guò)氧化氫(H2O2)在過(guò)氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。H2O2(過(guò)氧化氫)

(3)將葉片置于一個(gè)密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測(cè)定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(見(jiàn)圖Ⅱ)。①曲線a，0～t1時(shí)段釋放的CO2源于___________；t1～t2時(shí)段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于___________________。②曲線b，當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2點(diǎn)后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是_______________________________________________。圖Ⅱ細(xì)胞呼吸

光呼吸和細(xì)胞呼吸

光合作用的速率等于呼吸作用的速率和光呼吸速率

解析：(3)曲線a的0～t1時(shí)段無(wú)光照，釋放的CO2源于細(xì)胞呼吸，t1～t2時(shí)段有光照，CO2由細(xì)胞呼吸和光呼吸共同產(chǎn)生。曲線b，有光照后t1～t2時(shí)段CO2下降最后達(dá)到平衡，說(shuō)明光呼吸、細(xì)胞呼吸和光合作用達(dá)到了平衡。(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達(dá)了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，通過(guò)_______________________降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的_______價(jià)值。解析：(4)圖Ⅲ代謝途徑將光呼吸的關(guān)鍵反應(yīng)物乙醇酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸，通過(guò)降低光呼吸提高植株生物量。這體現(xiàn)了遺傳多樣性的直接價(jià)值。圖Ⅲ將乙醇酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸

直接

審

答

指

導(dǎo)解題關(guān)鍵是結(jié)合已學(xué)知識(shí)，抓住題干關(guān)鍵信息，靈活進(jìn)行圖文轉(zhuǎn)化。首先，明確圖Ⅰ中各編號(hào)代表的生理過(guò)程：①～⑦分別代表水的光解、C5氧化、C5羧化(CO2的固定)、光呼吸、C3的還原、NADPH和ATP的合成、RuBP的再生。其次，靈活調(diào)用已學(xué)知識(shí)，如第(1)題中，類囊體膜是光反應(yīng)的場(chǎng)所，涉及水的光解和NADPH、ATP的合成，葉綠體色素吸收光能的情況；第(2)題中聯(lián)系題眼“過(guò)氧化氫酶”，結(jié)合酶的專一性和“探究過(guò)氧化氫分解實(shí)驗(yàn)”便可解答。最后，利用圖文轉(zhuǎn)化并綜合分析，注意利用題干新信息，如第(3)題中，t1～t2時(shí)段釋放的CO2不僅來(lái)自細(xì)胞呼吸，還不能忽略了光呼吸(圖Ⅰ中④途徑產(chǎn)生CO2)。驗(yàn)效果·隨堂演練1.

(2023·揚(yáng)州期初)將葉綠體破壞后離心，得到類囊體懸浮液、葉綠體基質(zhì)，分別加入下列試管中，相同溫度下，a、b、c、d四支試管中有氣泡產(chǎn)生的是 (

)A．a(chǎn)

B．b

C．c

D．dA

解析：光合作用產(chǎn)生氧氣的場(chǎng)所是類囊體薄膜，條件是光照，因此，只有光照下的類囊體懸浮液才有氣泡(氧氣)產(chǎn)生，A正確。a．類囊體懸浮液b．葉綠體基質(zhì)c．類囊體懸浮液d．葉綠體基質(zhì)2.

(2024·南京零模)下列關(guān)于光合作用的敘述，不正確的是 (

)A．真核細(xì)胞中，光反應(yīng)在葉綠體類囊體的薄膜上進(jìn)行，暗反應(yīng)在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行B．光反應(yīng)需要光，不需要酶，暗反應(yīng)不需要光，需要多種酶C．光反應(yīng)吸收光能形成ATP和NADPH，暗反應(yīng)將ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能并儲(chǔ)存在有機(jī)物中D．光反應(yīng)中，將水分解成H＋并釋放O2，暗反應(yīng)最終將C3還原成(CH2O)B

解析：光反應(yīng)需要光，也需要酶，如ATP的合成需要ATP合成酶；暗反應(yīng)不需要光，需要多種酶。3.

下圖表示植物葉肉細(xì)胞中光合作用和細(xì)胞呼吸的相關(guān)過(guò)程，字母代表有關(guān)物質(zhì)，數(shù)字代表代謝過(guò)程。下列敘述正確的是 (

)A．a(chǎn)、e和f中含有相同的物質(zhì)B．能合成ATP的過(guò)程包括①③④⑤C．①中的產(chǎn)物只有ATP能為②中反應(yīng)提供能量D．①和④過(guò)程分別發(fā)生在類囊體薄膜和線粒體內(nèi)膜B

解析：a表示NADPH和ATP，e表示[H](NADH)，f表示[H](NADH)，A錯(cuò)誤。①表示光反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體類囊體(薄)膜上；②表示暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)；③表示有氧呼吸第一階段，發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；④表示有氧呼吸第二階段，發(fā)生在線粒體基質(zhì)；⑤表示有氧呼吸第三階段，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，其中可以合成ATP的過(guò)程有光反應(yīng)、有氧呼吸整個(gè)過(guò)程，即①③④⑤，B正確，D錯(cuò)誤。光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP能為②光合作用暗反應(yīng)階段提供能量，其中光反應(yīng)階段中所產(chǎn)生的NADPH也儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用，C錯(cuò)誤。4.

(2024·南通海門區(qū)一調(diào))氣孔開(kāi)放與保衛(wèi)細(xì)胞中積累K＋密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)水稻葉片保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞膜上OSA1蛋白受光誘導(dǎo)后活性提高，泵出H＋，然后激活K＋內(nèi)流。此外，根部細(xì)胞膜上的OSA1蛋白可促進(jìn)水稻對(duì)銨(NH)的吸收與同化，如圖1所示，回答下列問(wèn)題：圖1(1)水稻保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)壁(靠氣孔側(cè))厚而外壁薄，較薄的外壁易于伸長(zhǎng)，向外擴(kuò)展，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，氣孔_______。該情況下，④的含量短時(shí)間內(nèi)將會(huì)_____________，進(jìn)而可將更多的_____________中的能量轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能。解析：(1)水稻保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)壁厚而外壁薄，較薄的外壁易于伸長(zhǎng)，向外擴(kuò)展，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，氣孔張開(kāi)，二氧化碳吸收增多。因此，該情況下，二氧化碳固定速度加快，④的含量，即C3的含量短時(shí)間內(nèi)將會(huì)升高，進(jìn)而使C3還原速率加快，可將更多的ATP和NADPH中的能量轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能。張開(kāi)

增加(升高)

ATP和NADPH

(2)據(jù)圖1可知，K＋進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞的方式是___________，其動(dòng)力是________________________。解析：(2)題中顯示，水稻葉片保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞膜上OSA1蛋白受光誘導(dǎo)后活性提高，泵出H＋，然后激活K＋內(nèi)流。據(jù)此推測(cè)，K＋進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，其動(dòng)力是H＋濃度差(電化學(xué)勢(shì)能)。主動(dòng)運(yùn)輸

H＋濃度差(電化學(xué)勢(shì)能)

(3)水稻保衛(wèi)細(xì)胞和根細(xì)胞的細(xì)胞膜上均有OSA1蛋白分布的根本原因是_________________________________。解析：(3)水稻保衛(wèi)細(xì)胞和根細(xì)胞的細(xì)胞膜上均有OSA1蛋白分布的根本原因是這些細(xì)胞中均有OSA1蛋白基因，并能正常表達(dá)，進(jìn)而可發(fā)揮其應(yīng)有的功能。均有OSA1蛋白基因，并能正常表達(dá)

(4)研究者構(gòu)建出OSA1基因超表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率高于野生型水稻和突變型水稻，為探究其機(jī)理，科研人員測(cè)定了轉(zhuǎn)基因水稻、野生型水稻和OSA1基因突變型水稻部分生理指標(biāo)，結(jié)果如圖2所示。

結(jié)合圖1、圖2中的信息，試分析轉(zhuǎn)基因水稻光合速率較高的機(jī)理：①轉(zhuǎn)基因水稻保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞膜上OSA1蛋白含量較多，光照后促使保衛(wèi)細(xì)胞________________________________________，從而進(jìn)入葉肉細(xì)胞的______增多，光合效率提高。②轉(zhuǎn)基因水稻根部細(xì)胞膜OSA1蛋白含量較多，有利于銨(NH4)的吸收，促進(jìn)______________的合成，大大提高暗反應(yīng)速率。圖2 K＋吸收增多(滲透壓升高)，氣孔開(kāi)度增大

CO2

谷氨酸、R酶

配套精練一、

單項(xiàng)選擇題1.

(2023·如皋三模)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)史的敘述，正確的是 (

)A．希爾反應(yīng)說(shuō)明水的光解與糖的合成是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程B．在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，控制無(wú)關(guān)變量可以采用“加法原理”或“減法原理”C．魯賓和卡門利用放射性同位素標(biāo)記法，證明了光合作用釋放的氧氣來(lái)自水D．葡萄糖、酒精具有氧化性，均可與酸性重鉻酸鉀發(fā)生顏色反應(yīng)A

解析：希爾反應(yīng)中葉綠體上只進(jìn)行了水的光解，可以說(shuō)明水的光解與糖的合成是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程，A正確；在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，“加法原理”或“減法原理”用于控制自變量，無(wú)關(guān)變量控制適宜且一致即可，B錯(cuò)誤；魯賓和卡門利用18O標(biāo)記水和二氧化碳，證明了光合作用釋放的氧氣來(lái)自水，但18O是穩(wěn)定同位素，C錯(cuò)誤；葡萄糖、酒精具有還原性，均可與酸性重鉻酸鉀發(fā)生顏色反應(yīng)，D錯(cuò)誤。2.

(2023·泗陽(yáng)中學(xué))如圖是生活在適宜環(huán)境中的某植物光合作用部分過(guò)程圖解，其中A、B、C、D表示四種化合物，a、b表示兩個(gè)生理過(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是

(

)A．突然增加CO2濃度，葉肉細(xì)胞內(nèi)化合物A將會(huì)減少B．突然增強(qiáng)光照，葉肉細(xì)胞內(nèi)化合物B將增加C．化合物C有較強(qiáng)的還原性D．化合物D是儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物B

解析：A表示C5，突然增加CO2濃度，CO2的固定加快，消耗的C5增多，但短時(shí)間內(nèi)C3還原不變，產(chǎn)生的C5速率不變，故葉肉細(xì)胞內(nèi)化合物A將會(huì)減少，A正確；B表示C3，突然增強(qiáng)光照，光反應(yīng)加快，C3的還原過(guò)程加快，短時(shí)間內(nèi)C3的來(lái)源不變，最終導(dǎo)致其含量減少，B錯(cuò)誤；C表示NADPH，具有較強(qiáng)的還原性，C正確；D為糖類，是儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，D正確。3.

(2023·南通期末)2021年中國(guó)科學(xué)家在人工合成淀粉上獲得重大突破。下圖表示人工合成淀粉的過(guò)程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (

)A．人工合成淀粉過(guò)程中應(yīng)加入各種相應(yīng)的酶，反應(yīng)才能高效完成B．人工合成淀粉可以先利用太陽(yáng)能發(fā)電，然后利用電能制氫，再用于合成反應(yīng)C．葉肉細(xì)胞內(nèi)類似CO2→有機(jī)C1→C3中間體的過(guò)程需要光反應(yīng)提供NADPH和ATPD．與植物光合作用固定CO2量相等的情況下，人工合成淀粉量大于植物積累淀粉量C

解析：光合作用的卡爾文循環(huán)需要多種酶的催化作用才能高效完成，圖中人工固定CO2合成糖類的反應(yīng)過(guò)程與卡爾文循環(huán)相似，因此人工合成淀粉過(guò)程中應(yīng)加入各種相應(yīng)的催化酶，A正確；從圖中可以看出，人工合成淀粉利用了太陽(yáng)能發(fā)電，然后利用電能將水分解成O2和氫，用于合成淀粉，B正確；人工合成淀粉新途徑中由CO2→有機(jī)C1→C3中間體的過(guò)程，與綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)二氧化碳的固定類似，不需要光反應(yīng)提供NADPH和ATP，C錯(cuò)誤；在與植物合成作用固定的CO2量相等的情況下，光合作用、人工合成淀粉兩種途徑合成糖類相等，而人工合成作用系統(tǒng)沒(méi)有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)，因此人工合成淀粉過(guò)程中積累的淀粉量更多，D正確。4.ATP合成酶是自然界中最小的生物分子馬達(dá)，在生物能的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化方面起著關(guān)鍵作用。生命活動(dòng)所必需的ATP可由ATP合成酶在跨膜質(zhì)子梯度勢(shì)的推動(dòng)下合成，如下圖所示。相關(guān)敘述正確的是 (

)A．ATP合成酶存在于葉綠體、線粒體等結(jié)構(gòu)B．ATP合成酶與ATP具有相同的元素組成C．ATP合成酶可為ATP的合成提供活化能D．ATP合成酶轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的動(dòng)力來(lái)自ATP的水解A

解析：葉綠體、線粒體內(nèi)均有ATP合成，ATP合成酶存在于葉綠體、線粒體等結(jié)構(gòu)，A正確；ATP合成酶為蛋白質(zhì)，主要組成元素有C、H、O、N，ATP的元素組成為C、H、O、N、P，B錯(cuò)誤；ATP合成酶可降低ATP合成過(guò)程所需的活化能，C錯(cuò)誤；ATP合成酶轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的動(dòng)力來(lái)自膜兩側(cè)的H＋濃度差，D錯(cuò)誤。5.

下圖表示菠菜葉肉細(xì)胞光合與呼吸過(guò)程中碳元素和氫元素的轉(zhuǎn)移途徑，其中①～⑥代表有關(guān)生理過(guò)程。相關(guān)敘述正確的是 (

)A．消耗水的是過(guò)程③和⑤B．在生物膜上進(jìn)行的是過(guò)程④和⑥C．過(guò)程③產(chǎn)生的[H]全都來(lái)自丙酮酸D．能產(chǎn)生ATP的過(guò)程有①②③④A

解析：③為有氧呼吸第二階段，丙酮酸和水反應(yīng)生成二氧化碳和還原氫，⑤為水的光解，過(guò)程③和⑤消耗水，A正確；過(guò)程④有氧呼吸第三階段發(fā)生的場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜，過(guò)程⑥發(fā)生在葉綠體基質(zhì)，B錯(cuò)誤；過(guò)程③產(chǎn)生的[H]來(lái)自丙酮酸和水，C錯(cuò)誤；過(guò)程②③④為有氧呼吸三個(gè)階段，都有ATP產(chǎn)生，而①為三碳化合物的還原，需消耗ATP，⑤水的光解也產(chǎn)生ATP，D錯(cuò)誤。6.

(2023·啟東中學(xué))光合作用是自然界有機(jī)物的主要來(lái)源，下圖表示光合作用的過(guò)程。若下圖所示過(guò)程均不是最適光照強(qiáng)度和最適CO2濃度條件下的反應(yīng)，當(dāng)外界環(huán)境變化導(dǎo)致細(xì)胞中物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，下列敘述正確的是 (

)A．CO2濃度增加，④含量增加B．光照強(qiáng)度增強(qiáng)，②和③含量增加C．CO2濃度降低，②和③含量減少D．光照強(qiáng)度減弱，④含量增加C

解析：CO2濃度增加，CO2固定過(guò)程加快，④C5消耗量增加，含量減少，A錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度增強(qiáng)，NADPH、ATP合成量增加，②NADP＋和③ADP、Pi含量減少，B錯(cuò)誤；CO2濃度降低，C3合成量減少，C3還原過(guò)程減慢，NADPH、ATP含量增加，②NADP＋和③ADP、Pi含量減少，C正確；光照強(qiáng)度減弱，NADPH、ATP含量減少，C3還原過(guò)程減慢，C5合成減少，CO2固定過(guò)程暫不變，C5消耗量暫不變，總體來(lái)說(shuō)，④C5含量減少，D錯(cuò)誤。7.

(2023·秦淮中學(xué))某研究組實(shí)驗(yàn)小組在適宜溫度、光照強(qiáng)度下向小球藻(一種單細(xì)胞綠藻)培養(yǎng)液中通入足量14CO2，在不同的時(shí)間間隔取出一定量的小球藻殺死，分析放射性物質(zhì)種類及含量，結(jié)果如下表。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)分析不合理的是 (

)

A．本實(shí)驗(yàn)可用于研究暗反應(yīng)階段CO2中碳的轉(zhuǎn)移途徑B．降低溫度，獲得12種磷酸化糖類的取樣間隔時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng)C．提高14CO2的濃度，獲得放射性氨基酸的間隔時(shí)間將會(huì)明顯縮短D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果可初步判斷光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸等取樣時(shí)間/s放射性物質(zhì)種類2大量3－磷酸甘油酸(三碳化合物)1512種磷酸化糖類50除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸等C

解析：本實(shí)驗(yàn)采用同位素示蹤法研究暗反應(yīng)階段CO2中的碳的轉(zhuǎn)移途徑，A正確；降低溫度，光合酶的活性降低，獲得12種磷酸化糖類的取樣間隔時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng)，B正確；培養(yǎng)液中14CO2的量是足夠的，提高14CO2的濃度，獲得放射性氨基酸的間隔時(shí)間不會(huì)有明顯變化，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)結(jié)果可初步判斷光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸等，D正確。8.

(2023·鹽城中學(xué))光合作用的卡爾文循環(huán)可分為羧化、還原和再生3個(gè)階段，如下圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．RuBP是一種五碳化合物B．圖中羧化表示CO2的固定過(guò)程C．CO2濃度突然降低，PGA/RuBP的值減小D．卡爾文循環(huán)的3個(gè)階段均直接受光反應(yīng)影響D

解析：在羧化階段，RuBP與CO2結(jié)合，而光合作用過(guò)程中CO2與五碳化合物結(jié)合生成三碳化合物，故RuBP為一種五碳化合物，A正確；在羧化階段，RuBP與CO2結(jié)合，表示CO2的固定過(guò)程，B正確；當(dāng)CO2濃度突然降低，CO2的固定過(guò)程受阻，RuBP的量會(huì)增加，PGA的量會(huì)減少，故PGA/RuBP的值減小，C正確；光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP用于暗反應(yīng)，即卡爾文循環(huán)中的還原和再生2個(gè)階段受光反應(yīng)的影響，而羧化不直接受光反應(yīng)的影響，D錯(cuò)誤。9.

(2023·南通模擬)下圖是某高等植物體內(nèi)有關(guān)的生理過(guò)程示意圖，①～⑤表示有關(guān)過(guò)程，X、Y、Z和W表示相關(guān)物質(zhì)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．當(dāng)光照強(qiáng)度突然降低，短時(shí)間內(nèi)X物質(zhì)會(huì)增加B．①～⑤過(guò)程中能產(chǎn)生ATP的有①②③④C．如果③過(guò)程是有氧呼吸的第一階段，Y物質(zhì)可能含有3個(gè)碳原子D．光合速率小于呼吸速率時(shí)，④過(guò)程產(chǎn)生的CO2會(huì)釋放到細(xì)胞外B

解析：X物質(zhì)是C3，如果光照強(qiáng)度突然降低，則由于ATP和NADPH含量減少而使物質(zhì)X的還原速率降低，所以其含量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)升高，A正確；光合作用的光反應(yīng)階段(①)和有氧呼吸的第一、二階段(③④)均能產(chǎn)生ATP，而光合作用暗反應(yīng)階段中的C3的還原過(guò)程(②)不能產(chǎn)生ATP，B錯(cuò)誤；如果③過(guò)程是有氧呼吸的第一階段，則Y物質(zhì)是丙酮酸，Y物質(zhì)含有3個(gè)碳原子，C正確；呼吸作用產(chǎn)生的CO2可以作為光合作用的原料，但是當(dāng)光合作用速率小于呼吸作用速率時(shí)，光合作用不需要利用那么多的CO2，④過(guò)程產(chǎn)生的CO2會(huì)釋放到細(xì)胞外，D正確。10.

蘆薈是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的植物，可凈化空氣。蘆薈夜晚氣孔開(kāi)放，通過(guò)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的PEP羧化酶固定CO2形成草酰乙酸，再將其轉(zhuǎn)變成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，可利用蘋果酸分解產(chǎn)生的CO2進(jìn)入葉綠體合成糖類。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．蘆薈液泡中的pH會(huì)呈現(xiàn)白天升高晚上降低的周期性變化B．蘆薈植物固定CO2的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)C．白天蘆薈葉片合成糖類所需的CO2均來(lái)自蘋果酸分解D．若對(duì)蘆薈突然停止光照，短時(shí)間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C3的含量將上升C

解析：蘆薈在晚上吸收CO2生成蘋果酸進(jìn)入液泡中(pH降低)，白天蘋果酸分解產(chǎn)生CO2用于暗反應(yīng)(pH升高)，因此蘆薈液泡中的pH會(huì)呈現(xiàn)白天升高晚上降低的周期性變化，A正確；蘆薈葉片夜晚氣孔開(kāi)放，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，通過(guò)PEP羧化酶固定CO2形成草酰乙酸，白天氣孔關(guān)閉，在葉綠體基質(zhì)中，CO2被C5固定，最終形成糖類，B正確；線粒體呼吸作用能產(chǎn)生CO2，蘆薈葉片白天氣孔關(guān)閉，液泡里的蘋果酸轉(zhuǎn)化并釋放出CO2，故白天蘆薈葉片合成糖類所需的CO2來(lái)自蘋果酸分解和線粒體呼吸釋放，C錯(cuò)誤；若對(duì)蘆薈突然停止光照，ATP和NADPH的生成減少，短時(shí)間內(nèi)，C3的還原減少，C3的生成不變，葉肉細(xì)胞中C3的含量將上升，D正確。二、

多項(xiàng)選擇題11.

(2023·海安高級(jí)中學(xué))下圖是植物光合作用過(guò)程(A)和人工合成淀粉過(guò)程(B)的示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是

(

)C．B過(guò)程可在實(shí)驗(yàn)室利用相應(yīng)的酶合成淀粉，突破了A過(guò)程中復(fù)雜調(diào)控的障礙D．在與植物體內(nèi)光合作用固定CO2量相等的前提下，B過(guò)程的淀粉積累量較大BCD

A．A過(guò)程通過(guò)葉綠體中的色素吸收光能，進(jìn)而將水分解為H2和O2等B．B過(guò)程首先需要將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而將水分解為H2和O2等解析：A過(guò)程通過(guò)葉綠體中的色素吸收光能，通過(guò)光反應(yīng)階段發(fā)生水的光解，進(jìn)而生成NADPH和O2等，A錯(cuò)誤；B過(guò)程首先需要將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)圖中可知，將水分解為H2和O2等，B正確；根據(jù)圖中可知，B過(guò)程可最終合成淀粉，突破了A過(guò)程中復(fù)雜調(diào)控的障礙，C正確；在與植物體內(nèi)光合作用固定CO2量相等的前提下，B過(guò)程的淀粉積累量較大，因?yàn)锽過(guò)程沒(méi)有植物細(xì)胞呼吸消耗糖類，D正確。12.

(2023·南通二調(diào))下圖是葉綠體淀粉合成的調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖，光下TPT活性受到限制。相關(guān)敘述正確的是 (

)A．TPT分布在葉綠體外膜中，具有專一性和飽和性B．白天光合速率快，葉綠體中[3－磷酸甘油酸]/[Pi]的比值低C．細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Pi濃度降低時(shí)，丙糖磷酸運(yùn)出葉綠體受抑制D．白天葉綠體基質(zhì)中有大量淀粉的合成CD

解析：葉綠體具有雙層膜結(jié)構(gòu)，據(jù)圖可知，TPT位于葉綠體內(nèi)膜上，A錯(cuò)誤；白天，光合作用形成較多3－磷酸甘油酸，促進(jìn)ADPG焦磷酸化酶催化反應(yīng)，但光下TPT活性受到限制，Pi不能由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入葉綠體，導(dǎo)致[3－磷酸甘油酸]/[Pi]的比值高，B錯(cuò)誤。13.

(2023·南通三調(diào))活化狀態(tài)的Rubisco能催化CO2固定。黑暗條件下，Rubisco與C5結(jié)合呈鈍化狀態(tài)。光照條件下，光激活Rubisco活化酶，使Rubisco構(gòu)象發(fā)生變化釋放C5，暴露出活性位點(diǎn)，然后Rubisco活性位點(diǎn)與CO2結(jié)合后再與類囊體排出的Mg2+結(jié)合，形成活化狀態(tài)的Rubisco，過(guò)程如下圖所示。相關(guān)敘述正確的是 (

)A．Rubisco活化酶吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能后被激活B．光能驅(qū)動(dòng)H＋從類囊體薄膜外向類囊體內(nèi)腔移動(dòng)C．類囊體內(nèi)腔中的pH下降有利于Mg2+釋放到基質(zhì)D．CO2和Mg2+既是Rubisco的活化劑，也是Rubisco的催化底物BC

解析：光合色素具有吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能的功能，Rubisco活化酶不能轉(zhuǎn)化光能，A錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，照光條件下，H＋從類囊體薄膜外向類囊體內(nèi)腔移動(dòng)，B正確；類囊體內(nèi)腔中H＋含量增加有利于Mg2+釋放到基質(zhì)，C正確；CO2和Mg2+與非活化狀態(tài)的Rubisco結(jié)合可形成活化狀態(tài)的Rubisco，二者均為Rubisco的活化劑，Rubisco可催化CO2的固定，但不能催化Mg2+的反應(yīng)，D錯(cuò)誤。三、

非選擇題14.

(2023·無(wú)錫期末)圖1表示綠色植物光合作用光反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)子(H＋)和電子(e－)的傳遞情況，實(shí)線代表H＋傳遞，虛線代表e－傳遞，PQ既可傳遞e－，又可傳遞H＋。請(qǐng)回答問(wèn)題：圖1(1)類囊體膜的主要成分有_______________，該生物膜具有流動(dòng)性，主要表現(xiàn)為_(kāi)__________________________和_____________________。解析：(1)類囊體膜屬于生物膜的一種，生物膜系統(tǒng)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜等，膜結(jié)構(gòu)和成分相似，因此類囊體膜的主要成分有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。生物膜具有流動(dòng)性主要表現(xiàn)為磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)以及蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)

蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)

(2)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_(kāi)_________。e－經(jīng)光系統(tǒng)Ⅱ→PQ→細(xì)胞色素b6f→PC→光系統(tǒng)Ⅰ等最終傳遞給_________，合成NADPH。伴隨著e－的傳遞，H＋通過(guò)___________方式從葉綠體基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至類囊體腔積累，形成一定的H＋梯度，驅(qū)動(dòng)ATP合成，最終實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換為_(kāi)________________。解析：(2)據(jù)圖可知，光系統(tǒng)Ⅱ中的葉綠素分子在光能激發(fā)下失去電子，電子的最終供體為水分子，水分子可分解為氧氣和H＋。e－經(jīng)光系統(tǒng)Ⅱ→PQ→細(xì)胞色素b6f→PC→光系統(tǒng)Ⅰ等最終傳遞給NADP＋，合成NADPH。H＋逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)筋惸殷w腔積累的運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸。光能最終轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能。氧和H＋

NADP＋

主動(dòng)運(yùn)輸

(活躍的)化學(xué)能

(3)當(dāng)植物處于NADP＋缺乏狀態(tài)時(shí)將啟動(dòng)循環(huán)電子轉(zhuǎn)運(yùn)，該狀態(tài)下葉綠體中_____(選填“能”或“不能”)合成ATP。能

解析：(3)當(dāng)植物處于NADP＋缺乏狀態(tài)時(shí)將啟動(dòng)循環(huán)電子轉(zhuǎn)運(yùn)，雖導(dǎo)