2025年新高考生物一輪復(fù)習(xí)第3單元細胞的能量供應(yīng)和利用第10講光合作用(第一課時)(講義)(學(xué)生版+解析)

第10講光合作用（第一課時）目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標導(dǎo)航 INET【歸納總結(jié)】實驗出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因分析異?，F(xiàn)象原因分析收集到的濾液綠色過淺①未加二氧化硅，研磨不充分；②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少；③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇)；④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞濾紙條色素帶重疊①濾液細線不直；②濾液細線過粗濾紙條無色素帶①忘記畫濾液細線；②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中知識點2光合色素有關(guān)的知識（拓展延伸）1.光合色素：葉綠素（含量約3/4）①組成元素：C、H、O、N、Mg②影響葉綠素合成的三大因素：光照、溫度、必需元素。例如：柑橘缺鎂，葉面黃化。2.光合色素與細包液色素：比較項目光合色素細包液色素存在部位葉綠體液泡溶解性脂溶性水溶性代表種類類胡蘿卜素和葉綠素花青素顏色橙黃、黃、綠紅、藍、紫顏色變化不隨pH改變變化顏色隨pH改變變化顏色紅莧菜：炒菜菜湯出色，因為是水溶性的花青素。胡蘿卜：炒菜菜湯不出色，因為是脂溶性的胡蘿卜素。【拓展延伸】1.一般植物的葉片在春夏季節(jié)為綠色，而在秋季呈現(xiàn)黃色。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是什么？提示：春夏季節(jié)葉片中的葉綠素含量較多，葉綠素對綠光吸收較少，綠光大部分被反射出來，所以葉片會呈現(xiàn)綠色。而到了秋季，葉片中主要是類胡蘿卜素，故而呈現(xiàn)黃色。2．海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？提示這與光能的捕獲有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。3．溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充什么顏色的光源？提示最好選用無色透明的玻璃或塑料薄膜，因為它可以使各種顏色的光通過；補充光源可選擇紅光或藍紫光，因為這種顏色的光植物光合作用吸收利用較多，更有利于植物進行光合作用?！久麕熃庾x】①植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。②植物幼嫩的莖和果實的細包以及氣孔保衛(wèi)細包中也含有吸收光能的色素，而根、葉片表皮等處的細包中觀察不到葉綠體，也不含吸收光能的色素。③植物細包的液泡中的色素(花青素，為水溶性色素)不參與光合作用?？枷?結(jié)合色素的提取與分離實驗，考查科學(xué)探究能力例1．如圖是某同學(xué)用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素，然后用層析液進行紙層析得到的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關(guān)敘述正確的是()A.實驗研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸鈣過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變深B.實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好C.色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液，會縮短四條色素帶間的距離D.與正常光照下相比，該植物強光照下葉片會發(fā)黃【答案】D【解析】實驗研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸鈣(保護葉綠素)過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變淺，A正確；實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，會使色素吸附在濾紙上，導(dǎo)致實驗失敗，B錯誤；色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液，會使色素溶解在層析液中，看不到四條色素帶，C錯誤?！舅季S建?！烤G葉中色素的提取與分離實驗異?，F(xiàn)象分析【變式訓(xùn)練】1.下列關(guān)于植物細包中光合色素的說法，正確的是()A．光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上B．Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的微量元素C．葉綠素對綠光吸收最多，所以葉片呈綠色D．用紙層析法分離色素時，含量多的色素在濾紙上擴散快【答案】A【解析】Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的大量元素，B錯誤；葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色，C錯誤；用紙層析法分離色素時，溶解度高的色素在濾紙上擴散快，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】2.某同學(xué)在進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，進行了以下操作：①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后直接進行研磨；②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫一條橫線；③為增強實驗效果，將濾液細線畫粗些；④將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細線浸入層析液中。該同學(xué)的操作有誤的是()A．① B．①②C．①②③ D．①②③④【答案】D【解析】將5g新鮮完整的菠菜葉，剪去主葉脈，剪碎，放入研缽中，加入無水乙醇、二氧化硅和碳酸鈣以后，迅速研磨，①錯誤；將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鉛筆畫一條橫線，不能用鋼筆畫線，②錯誤；用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線，為增強實驗效果，待濾液干后，可將濾液細線重復(fù)畫一到兩次，但是不能畫得太粗，③錯誤；將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，但是濾液細線不能浸入層析液中，④錯誤。因此，以上操作都是錯誤的，故選A?！咀兪接?xùn)練】3.某實驗小組利用新鮮的綠葉為材料，進行綠葉中色素的提取與分離實驗，實驗結(jié)果如圖所示。請回答下列問題：(1)分離綠葉中的色素常用紙層析法，該方法的原理是_________________________________________________________________________________________________________________。A、B是濾紙條上的標記，根據(jù)實驗現(xiàn)象可知層析液最先所處的位置是________(填“A”或“B”)處。(2)在色素的提取與分離過程中，偶然發(fā)現(xiàn)某植株缺失第Ⅲ條色素帶。缺失第Ⅲ條色素帶的植株不能合成________，導(dǎo)致對________光的吸收能力明顯減弱?！敬鸢浮?1)光合色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢A(2)葉黃素藍紫【解析】(2)圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素。葉黃素主要吸收藍紫光，缺失第Ⅲ條色素帶的植株不能合成葉黃素，導(dǎo)致對藍紫光的吸收能力明顯減弱?？键c二葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能知識點1葉綠體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)【問題1】葉綠體適于進行光合作用的結(jié)構(gòu)特點？①葉綠體內(nèi)含有大量的基粒和類囊體，極大地擴展了受光面積；②在類囊體膜上分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和基質(zhì)中含有進行光合作用所必需的酶。（1）結(jié)構(gòu)外表：①外膜、②內(nèi)膜。內(nèi)部：③葉綠體基質(zhì)：含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶；④基粒：由類囊體堆疊而成,分布有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶?！龥Q定（2）功能：進行光合作用的場所。（光合作用一定發(fā)生在葉綠體內(nèi)嗎？例如，光合細菌無葉綠體）↑證據(jù)（3）恩格爾曼的實驗：①極細光束照射水綿：需氧細菌只集中分布在葉綠體被光束照射到的部位。②完全曝光：需氧細菌分布在葉綠體所有受光的部位。實驗一結(jié)論：葉綠體光合作用釋放氧氣。③用透過三棱鏡的光照射水綿：大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。實驗二結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光。資料1：恩格爾曼實驗實驗結(jié)論1：葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放O2恩格爾曼實驗設(shè)計的巧妙之處：(1)實驗材料用水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察，用需氧細菌可確定釋放氧氣的部位。(2)沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。(3)用極細的光束照射，葉綠體上可分為有光照和無光照的部位，相當(dāng)于一組對比實驗。(4)臨時裝片局部曝光與完全暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結(jié)果。綜合兩個實驗可以得出：葉綠體主要吸收紅光與藍紫光用于光合作用放出O2。資料2:在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進行光合作用所必需的酶。實驗結(jié)論2：葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。【易錯辨析】(1)葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素。(√)(2)葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同。(√)(3)秋天葉片變黃，是葉黃素含量增多導(dǎo)致的。(×)提示：氣溫降低，葉綠素分子易被破壞，而使銀杏的葉子變黃，由于缺少葉綠素a和葉綠素b。(4)光合作用需要的光合色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。(×)提示：光合色素在類囊體薄膜上。(5)葉綠體內(nèi)膜的面積遠遠大于外膜的面積。(×)提示：幾乎相等?！久麕燑c撥】1.資料2(必修1P101)：在葉綠體的類囊體膜上和基質(zhì)中，含有多種進行光合作用所必需的酶。該資料說明光合作用的有關(guān)生化反應(yīng)在葉綠體中進行。2.總結(jié)：在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素和酶是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?？枷?圍繞葉綠體的結(jié)構(gòu)及捕獲光能的色素，考查結(jié)構(gòu)與功能觀例1．葉綠體是植物進行光合作用的場所，下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是()A.葉綠體中的色素的合成都需要Mg2＋和光照B.H2O在光下分解為NADPH和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C.CO2的固定過程發(fā)生在類囊體薄膜上D.光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在葉綠體基質(zhì)中合成的【答案】D【解析】只有葉綠素的合成才需要Mg2＋和光照，A正確；水的光解是光反應(yīng)過程，發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，B錯誤；CO2的固定發(fā)生在暗反應(yīng)過程中，場所為葉綠體基質(zhì)，C錯誤；光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在葉綠體基質(zhì)中合成的，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】1.高等植物的光合作用依賴光合色素。不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境。下圖是①②兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述，正確的是()A.圖中①和②主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上B.利用紙層析法分離色素時，②應(yīng)位于濾紙條的最下端C.植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②主要吸收綠光D.弱光下①的相對含量增高有利于植物對弱光的利用【答案】D【解析】圖中①(葉綠素b)、②(葉綠素a)主要分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A正確；利用紙層析法分離色素時，①(葉綠素b)應(yīng)位于濾紙條的最下端，B錯誤；植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②吸收綠光最少，反射綠光，C錯誤；在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境，故弱光下①(葉綠素b)的相對含量增高有利于植物對弱光的利用，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】2.德國科學(xué)家恩格爾曼設(shè)計了一個實驗研究光合作用的吸收光譜。他將三棱鏡產(chǎn)生的散射光投射到絲狀水綿體上，并在水綿懸液中放入需氧細菌，觀察細菌的聚集情況(如圖所示)。他由實驗結(jié)果得出光合作用在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)最強。這個實驗的思路是()A．細菌對不同的光反應(yīng)不一，細菌聚集多的地方，細菌光合作用強B．需氧細菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強C．需氧細菌聚集多的地方，產(chǎn)生的有機物多，水綿光合作用強D．需氧細菌大量消耗O2，使水綿的光合速率大幅度加快【答案】B【解析】細菌不能進行光合作用，該實驗中能進行光合作用的是水綿，A正確；該實驗的設(shè)計思路是需氧細菌需要O2，水綿光合作用強的部位，產(chǎn)生的O2多，在O2含量多的地方需氧細菌的數(shù)量多，B正確、C錯誤；水綿光合速率的快慢與需氧細菌大量消耗O2無明顯關(guān)系，D錯誤?！舅季S建?！俊咀兪接?xùn)練】3.如圖為葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，下列關(guān)于其結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是()A．葉綠體分布在植物體的所有細包中B．葉綠素在高等植物體內(nèi)主要有兩種，葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色C．同線粒體一樣，葉綠體的內(nèi)膜極大地擴展了受光面積D．吸收光能的色素都分布在①外膜上【答案】B【解析】植物細包不都含有葉綠體，如根尖細包不含葉綠體，A正確；同線粒體不一樣，葉綠體的內(nèi)膜沒有擴大受光面積，而是葉綠體通過類囊體堆疊形成基粒，極大地擴展了受光面積，C錯誤；吸收光能的色素都分布在③(類囊體薄膜)上，D錯誤?？键c三光合作用的原理知識點1光合作用的概念及反應(yīng)式1.概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。2.過程：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do7(葉綠體))(CH2O)＋O2。注意：(CH2O)表示糖類。3.實質(zhì)：合成有機物，儲存能量。注意：(呼吸作用實質(zhì)：分解有機物，釋放能量)知識點2探索光合作用原理的部分實驗1．探索光合作用原理的部分實驗?zāi)攴菘茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)19世紀末—普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928—發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)希爾反應(yīng)，即離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)1941美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣來源于H2O：H218O＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O2(注意：15N、18O無放射性)1954美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)該過程總是與水的光解相伴隨2.【教材隱性知識】①源于必修1P103“思考·討論”：嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。提示：如圖所示②必修1P102“思考·討論”(節(jié)選·改編)：希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？提示：能說明，希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種必需原料——CO2，因此，該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成直接關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對獨立的反應(yīng)階段。1941年美國科學(xué)家魯賓和卡門：同位素標記法。對比實驗，即相互對照，自變量為標記物質(zhì)，因變量為氧氣是否含18O?！久麕燑c撥】①希爾的實驗說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)，原因是水的光解實驗是在沒有CO2的情況下進行的，沒有碳參與反應(yīng)，而糖的合成需要碳的參與。②魯賓和卡門的實驗以及卡爾文的實驗都用到了同位素標記法。③同位素標記法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就沒有放射性，不能檢測其放射性；而14C有放射性，可被追蹤檢測。知識點3光合作用的過程根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)）兩個階段。1.光反應(yīng)（必須有光）（1）場所：類囊體薄膜。（2）物質(zhì)變化：①水的光解：2H2Oeq\o(→,\s\up7(光))4H＋＋O2；②NADPH的合成：NADP＋＋H＋eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH（氧化型輔酶Ⅱ）（還原型輔酶Ⅱ）③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP；（3）光反應(yīng)的條件：水、ADP、NADP＋、Pi、色素、光、酶。（4）能量變化：將光能轉(zhuǎn)化為儲存在ATP和NADPH中的化學(xué)能?！窘滩碾[性知識】源于必修1P103“相關(guān)信息”：水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是什么？提示：可作為暗反應(yīng)的還原劑；儲備部分能量供暗反應(yīng)利用。2.暗反應(yīng)（有無光均可）（1）場所：葉綠體基質(zhì)。（2）物質(zhì)變化：①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3；②C3的還原：注：NADPH為C3還原提供還原劑和能量。（3）能量變化：ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能（4）暗反應(yīng)的條件：ATP、NADPH、CO2、C5，多種酶（5）光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP＋?！窘滩碾[性知識】源于必修1P104“相關(guān)信息”：光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈?。淀粉——葉綠體基質(zhì)合成蔗糖——細包質(zhì)基質(zhì)合成暗反應(yīng)：光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進行，這個階段叫作暗反應(yīng)階段。CO2就如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?（同位素標記法）CO2→C3→（CH2O）20世紀40年代美國科學(xué)家卡爾文。①向小球藻類培養(yǎng)液中加入14CO2。②連續(xù)60s取樣，將藻類細包置于熱酒精中。③分離溶解物中的分子。④進行放射性顯影，以確定放射性的部位。3.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較比較項目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別反應(yīng)場所葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)中反應(yīng)速度較快較緩慢與光的關(guān)系必須在光下進行不需要葉綠素和光，需要多種酶物質(zhì)變化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＋＋2H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH＋H＋③ATP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－能量變化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能。ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→糖類等有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能。聯(lián)系①兩個反應(yīng)階段相輔相成，密切聯(lián)系：光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)推動光反應(yīng)，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋；②沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)因缺乏NADPH和ATP而無法進行；暗反應(yīng)受阻，光反應(yīng)因產(chǎn)物積累也不能正常進行?？梢?，二者相互制約?！窘滩碾[性知識】（1）源于必修1P104“相關(guān)信息”：C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。（2）源于必修1P104“相關(guān)信息”：光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯＃?）源于必修1P104正文拓展：光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析。實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30s的時間，放射性代謝產(chǎn)物多達幾十種?？s短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝產(chǎn)物減少到12種，想要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物，可能的實驗思路是不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物。知識點4環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化（?？键c）1.過程法（“來源－去路”法）：示例一：CO2供應(yīng)正常，光照停止時C3的含量變化。示例二：光照正常，CO2供應(yīng)停止時C3的含量變化。2.“模型法”表示C3和C5等的含量變化光合作用過程中相關(guān)物質(zhì)的變化規(guī)律知識點5化能合成作用能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌。注意區(qū)分硝化細菌和固氮型微生物：固氮菌將N2轉(zhuǎn)化為植物可利用的氮肥，提高土壤肥力?！窘滩碾[性知識】源于必修1P106“小字部分”：光合作用和化能合成作用的比較項目光合作用化能合成作用條件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等無機物產(chǎn)物糖類等有機物能量來源光能某些無機物氧化時釋放的能量生物種類綠色植物、藍細菌等硝化細菌、硫細菌等【易錯辨析】（1）葉綠體中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解產(chǎn)生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。(必修1P103正文)(√)（2）水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。(必修1P103相關(guān)信息)(√)（3）NADPH既可作還原劑，又可為暗反應(yīng)提供能量。(必修1P103正文)(√)（4）光合作用的產(chǎn)物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以進入篩管，通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯?必修1P104相關(guān)信息)(×)提示：蔗糖可以進入篩管，但淀粉不可以。考向1圍繞光合作用的過程，考查科學(xué)思維例1．羥基乙酸可作為合成多種有機物的原料。研究人員構(gòu)建了一種非天然的酶催化CO2固定新途徑(CETCH循環(huán))，高效地將CO2轉(zhuǎn)化為羥基乙酸，并利用該途徑研制出能合成羥基乙酸的人造葉綠體(如圖)。下列分析錯誤的是()A.人造葉綠體內(nèi)的水既作為多種物質(zhì)的溶劑，還參與相關(guān)代謝B.為了使人造葉綠體持續(xù)地運作，需要源源不斷地輸入光能C.圖中的CETCH循環(huán)需要NADP＋、ADP和Pi作為直接原料D.若人造葉綠體得到廣泛應(yīng)用，一定程度上可抵消碳排放的影響【答案】C【解析】人造葉綠體內(nèi)的水可以作為多種物質(zhì)的溶劑，同時水還參與光合作用的相關(guān)過程，A正確；為了使人造葉綠體持續(xù)地運作，需要源源不斷地輸入光能，保證光反應(yīng)的持續(xù)進行，B正確；圖中的CETCH循環(huán)需要利用NADPH、ATP作為直接原料，C錯誤；人造葉綠體可利用CO2，故若其得到廣泛應(yīng)用，一定程度上可抵消碳排放的影響，D錯誤。【變式訓(xùn)練】1.希爾從細包中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒有CO2時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應(yīng)是：H2O＋氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體＋1/2O2。在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時，既積累NADPH也積累ATP；進一步實驗，撤去光照，供給CO2，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并產(chǎn)生有機物。下列關(guān)于希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)的敘述，不正確的是()A．光合作用釋放的O2來自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上C．希爾反應(yīng)與CO2合成有機物的過程是兩個過程D．光合作用的光反應(yīng)過程為CO2合成有機物提供ATP和NADPH【答案】B【解析】從希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，得不到信息：NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上，B錯誤。【變式訓(xùn)練】2.如圖是光合作用過程的圖解，其中A～G代表物質(zhì)，a、b、c代表生理過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．圖中a過程發(fā)生在類囊體薄膜上B．若光照突然停止，短時間內(nèi)葉綠體中F的含量會增加C．c過程是CO2固定，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中D．E接受C和NADPH釋放的能量并被NADPH還原【答案】B【解析】F為C5，若光照突然停止，光反應(yīng)停止，ATP和NADPH減少，C3的還原減弱，形成的C5減少，CO2量不變，CO2固定過程消耗的C5不變，短時間內(nèi)葉綠體中C5的含量會減少，B錯誤?！舅季S建模】【變式訓(xùn)練】3.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，一段時間后植株達到40g，其增加的質(zhì)量來自()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【答案】A【解析】黃瓜幼苗可以吸收水，增加鮮重；也可以從土壤中吸收礦質(zhì)元素，合成相關(guān)的化合物；也可以利用大氣中的二氧化碳進行光合作用制造有機物增加細包干重。植物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化成了有機物中的化學(xué)能，并沒有增加黃瓜幼苗的質(zhì)量，故黃瓜幼苗在光照下增加的質(zhì)量來自水、礦質(zhì)元素、空氣。綜上所述，A項符合題意。考向2圍繞光合作用過程中物質(zhì)含量的變化分析，考查科學(xué)思維例2．植物的氣孔一般是指葉片表面的一對保衛(wèi)細包圍成的小孔，是植物體與外界環(huán)境進行水氣交換的重要結(jié)構(gòu)，其開閉多遵循晝開夜閉的節(jié)律，氣孔的分布與開閉對植物適應(yīng)干旱條件至關(guān)重要。下列推斷合理的是()A.夏季晴朗的中午，氣孔大量關(guān)閉，短時間內(nèi)葉肉細包中NADPH的含量將下降B.若某陸生植物平展生長的葉片氣孔分布不均勻，則其上表面的氣孔數(shù)量較多C.若氣孔晝開夜閉的節(jié)律與胞間CO2濃度有關(guān)，則胞間CO2濃度升高促進氣孔關(guān)閉D.沙漠地區(qū)的仙人掌氣孔遵循晝閉夜開的節(jié)律，推測其光合作用在夜晚進行【答案】C【解析】夏季晴朗的中午，由于光照過強，氣孔大量關(guān)閉，CO2吸收減少，生成的C3減少，故短時間內(nèi)C3的還原過程中消耗的NADPH減少，NADPH含量增多，A不合理；陸生植物葉片上表皮是陽光直射部位，為避免蒸騰作用使水分丟失過多，推測下表皮氣孔數(shù)量較多，B不合理；若氣孔晝開夜閉的節(jié)律與胞間CO2濃度有關(guān)，則白天光照條件下，細包吸收CO2用于光合作用，胞間CO2濃度降低，促進氣孔打開，夜間黑暗條件下，不進行光合作用，呼吸作用使胞間CO2濃度升高，促進氣孔關(guān)閉，C合理；光合作用的進行需要光照，夜間無光不能進行光合作用，D不合理?！咀兪接?xùn)練】光合作用過程包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)，如圖表示光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系，據(jù)圖判斷，下列敘述不正確的是()A．光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPHB．停止光照，葉綠體中ATP和NADPH含量下降C．ATP的移動方向是由類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)D．植物在暗處可大量合成(CH2O)【答案】D【解析】植物在暗處，由于沒有光照，產(chǎn)生的ATP和NADPH不足，導(dǎo)致暗反應(yīng)產(chǎn)生的(CH2O)減少，D錯誤。1．（2023·全國·高考真題）植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（

）A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢【答案】A【分析】1、葉綠體色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有機溶劑中，所以可用無水酒精等提取色素；分離色素原理是各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素，溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢。2、葉綠素主要吸收藍紫光和紅橙光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光?！驹斀狻緼、葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；B、光反應(yīng)的場所是類囊體的薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上，B正確；C、類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰，C正確；D、葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越快，D錯誤。故選A?！绢}后悟道·歸納】影響葉綠素合成的三大因素（1）光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。（2）溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。（3）必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉子變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉子變黃。2．（2023·湖北·高考真題）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)合或分離來增強或減弱對光能的捕獲（如圖所示）。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是（）

A．葉肉細包內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強B．Mg2+含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲減弱C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對光能的捕獲D．PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2【答案】B【分析】由題干信息可知，強光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ與PSⅡ的分離，弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，來改變對光能的捕獲強度。【詳解】A、葉肉細包內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSIⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強，A正確；B、Mg2+是葉綠素的組成成分，其含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，導(dǎo)致對光能的捕獲減弱，B正確；C、弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強對光能的捕獲，C錯誤；D、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錯誤。故選B。3．（2023·湖北·高考真題）高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%~8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯誤的是（）A．呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分B．光合作用強度減弱，有機物合成減少C．蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫D．葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少【答案】A【分析】溫度能影響呼吸作用，主要是影響呼吸酶的活性，一般而言，在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸強度隨著溫度的升高而增強?！驹斀狻緼、高溫使呼吸酶的活性增強，呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分，A正確；B、高溫往往使植物葉片變黃、變褐，使氣孔導(dǎo)度變小，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B正確；C、高溫使作物蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫，C正確；D、高溫使作物葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADPH和ATP減少，D錯誤。故選A。【題后悟道·歸納】有關(guān)光合作用的幾點提醒（1）光合作用產(chǎn)生的[H]不同于細包呼吸產(chǎn)生的[H]，且[H]既不是H＋，也不是H，其中前者是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，后者為還原型輔酶Ⅰ(NADH)。（2）光合作用水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。（3）在暗反應(yīng)中NADPH既作為還原劑，也能為C3的還原提供能量。（4）光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP用于C3的還原，不用于其他生命活動4．（2023·山西·高考真題）我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產(chǎn)、生活經(jīng)驗，并在實踐中應(yīng)用。生產(chǎn)和生活中常采取的一些措施如下。①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放②春化處理，即對某些作物萌發(fā)的種子或幼苗進行適度低溫處理③風(fēng)干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經(jīng)適當(dāng)風(fēng)干處理后儲藏④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當(dāng)，行距、株距合理⑥間作種植，即同一生長期內(nèi)，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物關(guān)于這些措施，下列說法合理的是（

）A．措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關(guān)系B．措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗C．措施②⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度【答案】A【分析】?？嫉募毎粑淼膽?yīng)用：1、用透氣紗布或“創(chuàng)可貼”包扎傷口：增加通氣量，抑制致病菌的無氧呼吸。2、釀酒時：早期通氣--促進酵母菌有氧呼吸，利于菌種繁殖，后期密封發(fā)酵罐--促進酵母菌無氧呼水蒸氣都是經(jīng)過氣孔進出植物葉肉細包的，故氣孔開閉影響植物的光合作用、呼吸作用和蒸騰作用等生理過程。（2）葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。紅光照射下保衛(wèi)細包進行光合作用制造的有機物，使細包的滲透壓，促進保衛(wèi)細包吸水，細包體積膨漲，氣孔開放。（3）題中顯示，藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細包逆濃度梯度吸收K+，提高了細包的滲透壓，保衛(wèi)細包吸水能力增強，體積膨大，氣孔開放，因此，在飽和紅光的基礎(chǔ)上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大。（4）保衛(wèi)細包滲透壓的調(diào)節(jié)有光合作用產(chǎn)生有機物的因素，還有非光合作用因素藍光照射引起鉀離子的吸收。所以當(dāng)光合作用被阻斷，鉀離子在藍光的調(diào)節(jié)下仍可以進入細包，提高細包的滲透壓，引起細包吸水，氣孔維