第三單元 第16講　光合作用的原理

第16講光合作用的原理[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?？键c(diǎn)一光合作用的原理1.光合作用的概念及反應(yīng)式(1)光合作用的概念:綠色植物通過,利用光能,將轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并且釋放出的過程。

(2)反應(yīng)式:

。

2.探索光合作用原理的部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)3.光合作用的過程(1)填寫圖中序號(hào)所代表的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)。①;②;③;④;Ⅰ。

(2)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較。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

代表生物綠色植物

相同點(diǎn)都能將等無機(jī)物合成有機(jī)物

1.判斷正誤(1)(必修1P103~104黑體字)光反應(yīng)必須在光照下進(jìn)行,暗反應(yīng)必須在暗處進(jìn)行。()(2)(必修1P103圖514)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后,在合適的條件下可完成暗反應(yīng)過程。()(3)(必修1P104正文)光能通過驅(qū)動(dòng)光合作用而驅(qū)動(dòng)生命世界的運(yùn)轉(zhuǎn)。()(4)(必修1P104相關(guān)信息)光合作用的產(chǎn)物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以進(jìn)入篩管,通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?)2.規(guī)范表達(dá)(1)(必修1P102思考·討論拓展)希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),理由是

。

(2)(必修1P103圖514拓展)光照停止后暗反應(yīng)短時(shí)間仍然能夠持續(xù),但無法長(zhǎng)時(shí)間正常進(jìn)行的原因是

。

1.光合作用反應(yīng)式中元素去向分析(1)H:3H2ONADP3H(C3H2O)(2)C:14CO214C3(14CH2O)(3)O:H218O18O2。2.分析環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化(1)“來源—去路”法分析各物質(zhì)含量的變化。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。注:“”表示下降,“”表示上升。(2)“模型法”表示C3、C5等物質(zhì)的量的變化。3.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NADPH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的頻率越高有機(jī)物積累量越多。原因分析如下:A組:先光照后黑暗B組:光暗交替B組暗處理頻度較高,在其全時(shí)段,暗反應(yīng)幾乎未停止且強(qiáng)度基本不變,B組處理相當(dāng)于A組光合作用時(shí)間的2倍(3)應(yīng)用:人工補(bǔ)光時(shí),可適當(dāng)采用“光暗交替”策略,這樣,在提高光合產(chǎn)量的情況下,可大量節(jié)省能源成本。能力1圍繞光合作用的過程,考查物質(zhì)與能量觀1.(2024·廣東廣州模擬)羥基乙酸可作為合成多種有機(jī)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(cuò)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(yùn)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2.(2024·廣東江門月考)磷酸丙糖不僅是光合作用中最先產(chǎn)生的糖,也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。如圖為某植物光合作用產(chǎn)物的合成與運(yùn)輸示意圖。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()[A]a表示的物質(zhì)是ATP,它也可以在葉綠體基質(zhì)中合成[B]在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中會(huì)發(fā)生合成蔗糖的過程[C]磷酸丙糖是暗反應(yīng)產(chǎn)物,在葉綠體基質(zhì)中合成淀粉[D]若圖中表示的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制,會(huì)導(dǎo)致光合速率下降能力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3.(2024·重慶質(zhì)檢)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)?，F(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]被光合色素吸收的光能全部用于③合成ATP[B]只有接受ATP釋放的能量,C3才可被NADPH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4.(2024·福建廈門模擬)光合作用通過密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于改變反應(yīng)條件而引起的變化,下列說法正確的是()[A]突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值減小[B]突然中斷CO2供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小[C]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C3/C5的值減小[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的值增大考點(diǎn)二光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系1.光合作用與細(xì)胞呼吸的區(qū)別2.光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系(1)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。(2)能量變化。3.光合作用與有氧呼吸中有關(guān)的NADPH、NADH、ATP的來源與去路1.判斷正誤(1)(必修1P103正文拓展)葉綠體產(chǎn)生的O2可進(jìn)入線粒體被直接利用,線粒體產(chǎn)生的H2O可進(jìn)入葉綠體被直接利用。()(2)(必修1P103正文)進(jìn)入葉綠體的CO2能被NADPH直接還原,植物體的凈光合速率長(zhǎng)期為零時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物體停止生長(zhǎng)。()(3)(必修1P105旁欄思考)光合作用與細(xì)胞呼吸總是同時(shí)進(jìn)行的。()(4)(必修1P106拓展應(yīng)用1)溫室大棚可以利用控制光照強(qiáng)度、溫度的方式,如補(bǔ)光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等提高綠色植物光合作用強(qiáng)度。()(5)(必修1P106拓展應(yīng)用2)給密閉玻璃瓶中的植物幼苗提供適宜的水、無機(jī)鹽、光照強(qiáng)度、溫度等條件,幼苗可以長(zhǎng)時(shí)間正常生長(zhǎng)發(fā)育。()2.規(guī)范表達(dá)(1)(必修1P105正文拓展)土壤板結(jié),會(huì)導(dǎo)致植物光合速率下降,其原因是

。

(2)(必修1P93圖59與P103圖514拓展)如圖表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。①圖中a、b、c、d代表的依次是哪種物質(zhì)?[H]代表的物質(zhì)是什么?②Ⅰ、Ⅱ代表反應(yīng)過程,Ⅲ代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),Ⅳ代表線粒體,則ATP合成發(fā)生在哪些過程或結(jié)構(gòu)中(用圖中字母表示)?③Ⅲ中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精,出現(xiàn)這種情況的原因是什么?能力3圍繞光合作用和細(xì)胞呼吸的過程關(guān)系,考查生命觀念5.(2024·湖北宜昌模擬)如圖是表示植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖,下列有關(guān)敘述正確的是()[A]圖中b、c、e、f代表的物質(zhì)依次是O2、ATP、NADH、C5[B]①~⑤代表的反應(yīng)過程中,②發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體內(nèi)膜[C]①~⑤代表的反應(yīng)過程中,ATP合成只發(fā)生在①過程和⑤過程中[D]③中產(chǎn)生的丙酮酸可以在根細(xì)胞缺氧條件下轉(zhuǎn)化成酒精6.(2024·山西大同模擬)如圖是葉肉細(xì)胞在不同光照強(qiáng)度下葉綠體與線粒體的代謝簡(jiǎn)圖,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()[A]細(xì)胞①處于黑暗環(huán)境中,該細(xì)胞單位時(shí)間釋放的CO2量即呼吸速率[B]細(xì)胞②沒有與外界發(fā)生O2和CO2的交換,可斷定此時(shí)葉肉細(xì)胞光合速率等于呼吸速率[C]細(xì)胞③處在較強(qiáng)光照條件下,細(xì)胞光合作用所利用的CO2量為N1與N2的和[D]分析細(xì)胞④可得出,此時(shí)的光照強(qiáng)度較弱且N1小于M2考向一從生命觀念和科學(xué)探究的角度,考查光合作用的過程1.(2023·湖北卷,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考向二從科學(xué)思維的角度,考查光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系2.(2023·湖北卷,11)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)3%~8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因,下列敘述錯(cuò)誤的是()[A]呼吸作用變強(qiáng),消耗大量養(yǎng)分[B]光合作用強(qiáng)度減弱,有機(jī)物合成減少[C]蒸騰作用增強(qiáng),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3.(2024·甘肅卷,17)類胡蘿卜素不僅參與光合作用,還是一些植物激素的合成前體。研究者發(fā)現(xiàn)了某作物的一種胎萌突變體,其種子大部分為黃色,少部分呈白色,白色種子未完全成熟即可在母體上萌發(fā)。經(jīng)鑒定,白色種子為某基因的純合突變體。在正常光照(400μmol·m-2·s-1)下,純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失。將野生型和純合突變體種子在黑暗中萌發(fā)后轉(zhuǎn)移到正常光和弱光(1μmol·m-2·s-1)下培養(yǎng)一周,提取并測(cè)定葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量,結(jié)果如圖所示。回答下列問題。(1)提取葉片中葉綠素和類胡蘿卜素常使用的溶劑是,加入少許碳酸鈣可以。

(2)野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高,其原因是

。

(3)正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子,因?yàn)?/p>

。

(4)現(xiàn)已知此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān),本研究中支持此結(jié)論的證據(jù)有:①純合突變體種子為白色;②

。

(5)純合突變體中可能存在某種植物激素X的合成缺陷,X最可能是。若以上推斷合理,則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量,但不影響純合突變體中X的含量。為檢驗(yàn)上述假設(shè),請(qǐng)完成下面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):

①植物培養(yǎng)和處理:取野生型和純合突變體種子,萌發(fā)后在

條件下培養(yǎng)一周,然后將野生型植株均分為A、B兩組,將突變體植株均分為C、D兩組,A、C組為對(duì)照,B、D組干旱處理4小時(shí)。②測(cè)量指標(biāo):每組取3~5株植物的葉片,在顯微鏡下觀察、測(cè)量并記錄各組的。

③預(yù)期結(jié)果:

。

熱點(diǎn)情境4光系統(tǒng)及電子傳遞鏈[情境鏈接]1.光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生氧氣、H+和電子(e-),光系統(tǒng)Ⅰ主要是介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。2.電子(e-)經(jīng)過電子傳遞鏈:質(zhì)體醌→細(xì)胞色素b6f復(fù)合體→質(zhì)體藍(lán)素→光系統(tǒng)Ⅰ→鐵氧還蛋白→NADPH。3.電子傳遞過程是高電勢(shì)到低電勢(shì),因此,電子傳遞過程中釋放能量,質(zhì)體醌利用這部分能量將質(zhì)子(H+)逆濃度從類囊體的基質(zhì)側(cè)泵入囊腔側(cè),從而建立了質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度。當(dāng)然,光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行的水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H+)以及在類囊體的基質(zhì)側(cè)H+和NADP+形成NADPH的過程,為建立質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度也有所貢獻(xiàn)。4.類囊體膜對(duì)質(zhì)子是高度不通透的,因此,類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出,而ATP合成酶利用質(zhì)子濃度梯度形成的勢(shì)能合成ATP。[典型例題](2024·河南許昌期末)如圖表示植物葉肉細(xì)胞葉綠體的類囊體膜上發(fā)生的部分代謝過程,其中運(yùn)輸H+的載體蛋白有兩種類型,從而實(shí)現(xiàn)H+在膜兩側(cè)間的穿梭。下列分析錯(cuò)誤的是()[A]圖中過程產(chǎn)生了O2、ATP和NADPH等[B]H+可由葉綠體基質(zhì)進(jìn)入類囊體腔,該過程屬于主動(dòng)運(yùn)輸,但消耗的能量不是由ATP提供的[C]通過類囊體膜轉(zhuǎn)運(yùn)H+的兩種機(jī)制不相同[D]據(jù)圖分析,O2產(chǎn)生后擴(kuò)散到細(xì)胞外共需要穿過3層生物膜圖示情境分析[遷移應(yīng)用]1.(2025·廣東深圳期中)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。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)值葉綠體類型實(shí)驗(yàn)一:以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量實(shí)驗(yàn)二:以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量葉綠體A:雙層膜結(jié)構(gòu)完整100100葉綠體B:雙層膜局部受損,類囊體略有損傷167.0106.7葉綠體C:雙層膜瓦解,類囊體松散但未斷裂425.1471.1葉綠體D:所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆粒或片段281.3109.6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

。

2.(2024·云南昭通模擬)如圖為類囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖,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。PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì),其中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合酶由CF0和CF1兩部分組成,在進(jìn)行H+順濃度梯度運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)催化ATP的合成。請(qǐng)回答下列問題。(1)分析圖中電子傳遞的整個(gè)過程可知,最初提供電子的物質(zhì)為,最終接受電子的物質(zhì)為。

(2)光反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣被用于有氧呼吸,且在(場(chǎng)所)被消耗。圖中用于暗反應(yīng)的物質(zhì)是。

(3)合成ATP依賴于類囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差,圖中使膜兩側(cè)H+濃度差增加的過程有

(答出三點(diǎn))。(4)由圖可見,光反應(yīng)是一個(gè)比較復(fù)雜的過程,完成了光能轉(zhuǎn)變成能,進(jìn)而轉(zhuǎn)變成能的過程。

第16講光合作用的原理考點(diǎn)一光合作用的原理必備知識(shí)·梳理1.(1)葉綠體二氧化碳和水氧氣(2)CO2+H2O(CH2O)+O22.葉綠體葉綠體O2H2OATPCO23.(1)O2ATPNADPHC5光反應(yīng)(2)有光、無光均可類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)水光解為O2和H+C3的還原ATPNADPH有機(jī)物中的化學(xué)能4.光能無機(jī)物氧化釋放的能量硝化細(xì)菌CO2和H2O深挖教材1.(1)×光反應(yīng)必須在光照下進(jìn)行,但暗反應(yīng)并非必須在黑暗中進(jìn)行。(2)√(3)√(4)×蔗糖可以進(jìn)入篩管,再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?淀粉不能進(jìn)入篩管。2.(1)水的光解實(shí)驗(yàn)是在沒有CO2的情況下進(jìn)行的,沒有碳參與反應(yīng),而糖的合成需要碳的參與(2)暗反應(yīng)中C3的還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH,光照停止使光反應(yīng)停止,葉綠體中仍有少量ATP和NADPH能使暗反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間;但隨后暗反應(yīng)因缺少ATP和NADPH而無法進(jìn)行關(guān)鍵能力·提升能力11.C人造葉綠體內(nèi)的水可以作為多種物質(zhì)的溶劑,同時(shí)水還參與光合作用的光反應(yīng)過程;為了使人造葉綠體持續(xù)地運(yùn)作,需要源源不斷地輸入光能,保證光反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行;題圖中的CETCH循環(huán)需要利用CO2、NADPH、ATP作為直接原料;人造葉綠體可利用CO2,若其得到廣泛應(yīng)用,則一定程度上可抵消碳排放的影響。2.A題圖中a是光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì),a表示NADPH和ATP,在葉綠體類囊體薄膜上合成;磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制,不能將磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體,也不能將磷酸運(yùn)入葉綠體,造成葉綠體中光合產(chǎn)物積累和缺少磷酸,導(dǎo)致光合速率降低。能力23.B光合作用過程中光合色素吸收的光能有兩方面的用途,一方面引起水的光解并促進(jìn)H+與NADP+結(jié)合形成NADPH,另一方面參與ATP合成;在光合作用暗反應(yīng)階段,C3的還原只有接受ATP釋放的能量才可完成;題圖中②表示NADP+,若突然增加光照強(qiáng)度,光反應(yīng)增強(qiáng),則短時(shí)間內(nèi)②含量減少,③為ADP和磷酸,增加光照強(qiáng)度后短時(shí)間內(nèi)③的含量也會(huì)減少;若突然增加光照強(qiáng)度,則甲、乙兩植株光合作用光反應(yīng)均增強(qiáng),所以C3均減少,題圖中④(C5)均增加。4.D突然中斷CO2供應(yīng)導(dǎo)致CO2的固定速率降低,葉綠體中C5含量增多、C3含量減少,進(jìn)而使ATP和NADPH含量增多,所以C5/C3的值增大,ATP/ADP的值增大;突然將紅光改變?yōu)榫G光后光能利用率降低,ATP和NADPH含量減少,進(jìn)而使C3含量增多、C5含量減少,C3/C5的值增大;突然將綠光改變?yōu)榧t光后光能利用率提高,ATP和NADPH含量增多,ATP/ADP的值增大?？键c(diǎn)二光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系必備知識(shí)·梳理1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)光下ATP深挖教材1.(1)√(2)×進(jìn)入葉綠體的CO2先要與C5結(jié)合形成C3,才能被NADPH還原,凈光合作用速率長(zhǎng)期為零,即植物沒有有機(jī)物積累,無法給植物提供營(yíng)養(yǎng),導(dǎo)致植物體停止生長(zhǎng)。(3)×光合作用在有光的條件下進(jìn)行,而呼吸作用每時(shí)每刻都在進(jìn)行。(4)√(5)×隨著植物的生長(zhǎng),土壤中的水分會(huì)減少,土壤中的無機(jī)鹽含量下降,玻璃瓶中CO2含量減少等,因此幼苗不可以長(zhǎng)時(shí)間正常生長(zhǎng)發(fā)育。2.(1)土壤板結(jié)缺氧,根細(xì)胞有氧呼吸受到抑制,供給根細(xì)胞用于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的能量減少,使光合色素和相關(guān)酶的合成減少,因此光合速率減弱(2)①O2、NADP+、ADP+Pi、C5。NADH。②Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ。③在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸。關(guān)鍵能力·提升能力35.D題圖中b、c、e、f代表的物質(zhì)依次是O2、ATP、NADPH、C5;②表示暗反應(yīng)過程,發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì);由題可知①②分別代表光合作用的光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段,③④⑤分別代表有氧呼吸的三個(gè)階段,光反應(yīng)階段和有氧呼吸的三個(gè)階段均能產(chǎn)生ATP,因此①~⑤代表的反應(yīng)過程中,ATP合成發(fā)生在①③④⑤過程中;根細(xì)胞無氧呼吸可產(chǎn)生酒精和CO2,因此③中產(chǎn)生的丙酮酸可以在根細(xì)胞缺氧條件下轉(zhuǎn)化成酒精。6.D結(jié)合題圖可知,細(xì)胞①中僅線粒體中有氣體的消耗和生成,故細(xì)胞①處于黑暗環(huán)境中,此時(shí)該細(xì)胞單位時(shí)間內(nèi)釋放的CO2量可表示呼吸速率;細(xì)胞②沒有與外界進(jìn)行氣體交換,可斷定此時(shí)葉肉細(xì)胞光合速率與呼吸速率相等;細(xì)胞③需要從外界環(huán)境吸收CO2,并向細(xì)胞外釋放O2,說明此時(shí)細(xì)胞處在較強(qiáng)光照條件下,細(xì)胞所利用的CO2包括細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的(N2)和從環(huán)境中吸收的(N1);細(xì)胞④中,線粒體利用的O2除來自葉綠體外,還要從細(xì)胞外吸收,說明此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度,此時(shí)光照強(qiáng)度可能較弱,細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸和光合作用的過程中,O2的凈消耗量(吸收量)M2與CO2的凈生成量N1相等。研練真題·感悟高考考向一1.C由題可知,LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化,葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降,LHCⅡ與PSⅡ分離減少,會(huì)使PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng);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;由題圖可知,弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合,有利于對(duì)光能的捕獲;PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素,在光反應(yīng)中能吸收光能,并分解水,水的光解產(chǎn)生H+、電子和O2。考向二2.D高溫使作物葉綠素降解,光反應(yīng)生成的NADPH和ATP減少,NADH是在呼吸作用中產(chǎn)生的。3.【答案】(1)無水乙醇防止研磨中色素被破壞(2)葉綠素的形成需要光照,正常光下更有利于葉綠素的形成(3)純合突變體葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素的相對(duì)含量都極低,光合作用極弱,無法滿足植株生長(zhǎng)對(duì)有機(jī)物的需求(4)與野生型相比,純合突變體葉片中類胡蘿卜素含量極低(幾乎為零)(5)脫落酸弱光及其他條件適宜且相同氣孔開度(或氣孔大小)B組氣孔開度小于A組,C、D組氣孔開度基本相同,且大于A、B組【解析】(1)葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素都能溶解在有機(jī)溶劑中,所以常使用無水乙醇提取。加入少許碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞。(2)葉綠素的形成需要光照,正常光下更有利于葉綠素的形成,所以野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高。(3)在正常光照(400μmol·m-2·s-1)下,純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失,葉綠素和類胡蘿卜素的相對(duì)含量都極低,分別為0.3和0.1,說明純合突變體的光合作用極弱,無法滿足植株生長(zhǎng)對(duì)有機(jī)物的需求,使得植株難以生長(zhǎng),因此正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子。(4)由題圖可知,與野生型相比,純合突變體葉片中類胡蘿卜素含量極低(幾乎為零),說明此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān)。(5)純合突變體中可能存在某種植物激素X的合成缺陷,白色種子未完全成熟即可在母體上萌發(fā),由于脫落酸具有抑制種子萌發(fā)的作用,據(jù)此可推知,X最可能是脫落酸。若以上推斷合理,則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量,但不影響純合突變體中X的含量。因此,該實(shí)驗(yàn)的自變量是植株的種類和培養(yǎng)條件,因變量是氣孔開度(或氣孔大小),而在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)植株的生長(zhǎng)有影響的無關(guān)變量應(yīng)控制相同且適宜;弱光下,純合突變體能產(chǎn)生葉綠素,且與野生型的葉綠素含量相近,應(yīng)選擇弱光培養(yǎng)。據(jù)此,依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的對(duì)照原則和單一變量原則以及題干中給出的不完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),可推知實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及預(yù)期結(jié)果(見答案)。熱點(diǎn)情境4光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【典型例題】D題圖所示過程為光合作用的光反應(yīng)階段,發(fā)生在類囊體薄膜上,該過程產(chǎn)生了O2、ATP和NADPH等;題圖中