第11課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的原理課標要求1.說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，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)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。2.活動：綠葉中色素的提取和分離?？记榉治?.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2024·廣東卷，3；2024·甘肅卷，17；2024·貴州卷，3；2024·河北卷，19；2023·全國乙卷，2；2023·海南卷，6；2023·江蘇卷，12；2023·浙江1月選考，23；2023·廣東卷，18；2023·全國甲卷，29；2022·山東卷，212.光合作用的原理2024·山東卷，21；2024·湖南卷，17；2023·江蘇卷，19；2023·湖北卷，8；2023·河北卷，19；2022·湖北卷，12；2022·重慶卷，23命題點一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.綠葉中色素的提取和分離實驗[認知覺醒]某實驗小組的同學(xué)為了探究菠菜葉中色素的種類與含量，將新鮮菠菜綠葉中的色素進行分離，提取光合色素，開展相關(guān)實驗，請據(jù)圖回答以下問題。(1)本實驗中提取色素所用試劑為__________________________________，所選該試劑的依據(jù)是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在用濾紙條分離綠葉中色素的實驗中，所用的分離方法稱為________法，選用此法的原理是________________________，實驗結(jié)果如圖所示，從下到上第三條色素帶的名字是________。(3)色素帶越寬或越深代表___________。色素帶越高代表_________________。(4)有同學(xué)查閱資料得知，植物體內(nèi)葉綠素含量的多少與不同的植物種類有關(guān)。現(xiàn)欲探究菠菜、芹菜、油菜三種不同蔬菜體內(nèi)的葉綠素含量的多少，請簡要寫出實驗的主要思路：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示(1)無水乙醇綠葉中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，因此，本實驗中提取色素所用試劑為無水乙醇(2)紙層析不同色素在層析液中溶解度不同葉黃素(3)色素含量越多色素在層析液的溶解度越大(4)取等量生長狀況良好且相似的菠菜、芹菜、油菜葉進行色素提取，利用紙層析法進行分離，重復(fù)多次實驗，觀察濾紙條上色素帶寬窄和顏色深淺，根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論判斷下列說法的正誤。(1)制備濾紙條時將濾紙條剪去兩角的目的是使色素在濾紙條上擴散時均勻整齊。(√)(2)用層析液可以提取并分離黑藻葉肉細胞中的光合色素。(×)(3)提取色素時，需要在研缽內(nèi)加二氧化硅、碳酸鈣和適量的水。(×)(4)正常情況下，色素分離后濾紙條上色素帶最寬的色素顏色為黃綠色。(×)(5)綠葉中含量越多的色素，其在濾紙上擴散得越快。(×)(6)層析時試管口加棉塞的目的是防止層析液揮發(fā)。(√)[思維提升]實驗改進(1)實驗時應(yīng)該將濾液滴在a處。(2)在定性濾紙上會出現(xiàn)4個不同顏色的同心圓，最大的圓圈①含有胡蘿卜素，呈現(xiàn)橙黃色；最小的圓圈④含有葉綠素b，呈現(xiàn)黃綠色。2.葉綠體中色素的吸收光譜分析由圖可以看出：[思維拓展]色素的作用除了吸收光能，還有傳遞、轉(zhuǎn)化光能。類胡蘿卜素不吸收紅光。影響葉綠素合成的因素有光照、溫度、無機鹽(N和Mg)等。3.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖圖示葉綠體的結(jié)構(gòu)，圖中標號①②表示外膜、內(nèi)膜，③④⑤依次為類囊體、基粒、葉綠體基質(zhì)。葉綠體基質(zhì)中含有水分、無機鹽和有機物(如糖類、ATP、蛋白質(zhì)、核酸等)。吸收光能的色素分布于③，與光合作用有關(guān)的酶分布在③⑤。(填標號)(2)葉綠體功能的實驗驗證恩格爾曼的實驗示意圖恩格爾曼第二個實驗的示意圖①恩格爾曼實驗在實驗材料的選取上的巧妙之處是____________________________________________________________________________________________。提示選擇水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用需氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位②恩格爾曼實驗要在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進行的原因是__________________。提示排除氧氣和極細光束外的其他光的干擾③在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區(qū)域分布(1)分離提取液中的光合色素可采用紙層析法。(2024·貴州卷，3B)(√)(2)研磨時用水補充損失的提取液。(2024·廣東卷，3B)(×)提示光合色素不溶于水，應(yīng)用無水乙醇。(3)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。(2023·全國乙卷，2D)(×)提示溶解度越高擴散得越快。(4)用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞。(2023·江蘇卷，12A)(×)提示防止葉綠素被破壞。(5)紙層析法分離葉綠體色素時，以多種有機溶劑的混合物作為層析液。(2021·河北卷，3C)(√)(6)依據(jù)吸收光譜的差異對光合色素進行紙層析分離。(2021·北京卷，13C)(×)提示依據(jù)在層析液中的溶解度不同。(7)提取光合色素的實驗中，研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素。(2019·江蘇卷，17A)(×)提示加入CaCO3防止葉綠素被破壞，過量時不會破壞葉綠素。題型1提取和分離葉綠體色素實驗(科學(xué)探究)[例1](2024·廣東卷，3)銀杏是我國特有的珍稀植物，其葉片變黃后極具觀賞價值。某同學(xué)用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別，下列實驗操作正確的是()A.選擇新鮮程度不同的葉片混合研磨B.研磨時用水補充損失的提取液C.將兩組濾紙條置于同一燒杯中層析D.用過的層析液直接倒入下水道答案C解析選擇新鮮程度不同的葉片分開研磨，A錯誤；提取液為無水乙醇，光合色素不溶于水，故不能用水補充損失的提取液，B錯誤；兩組濾紙條可以置于同一個燒杯中層析，C正確；用過的層析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D錯誤。[例2](2024·貴州卷，3)為探究不同光照強度對葉色的影響，取紫鴨跖草在不同光照強度下，其他條件相同且適宜，分組栽培，一段時間后獲取各組光合色素提取液，用分光光度法(一束單色光通過溶液時，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比)分別測定每組各種光合色素含量。下列敘述錯誤的是()A.葉片研磨時加入碳酸鈣可防止破壞色素B.分離提取液中的光合色素可采用紙層析法C.光合色素相對含量不同可使葉色出現(xiàn)差異D.測定葉綠素的含量時可使用藍紫光波段答案D解析因為類胡蘿卜素和葉綠素都可吸收藍紫光，而葉綠素可吸收紅光，因此測定葉綠素的含量時可使用紅光波段，D錯誤。[例3](2023·江蘇卷，12)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是()A.用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞B.若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線可累積更多的色素，但易出現(xiàn)色素帶重疊C.該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量D.用紅色莧菜葉進行實驗可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間答案B解析提取葉綠體中的色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線可累積更多的色素，但也會使濾液細線過粗，從而在分離中出現(xiàn)色素帶重疊的現(xiàn)象，B正確；該實驗只能定性分析色素的種類及溶解度等，無法準確測定濾液中各種色素的含量，C錯誤；花青素是水溶性色素，不可通過該實驗中的有機溶劑提取，D錯誤。綠葉中色素的提取和分離實驗中的誤差分析題型2葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(生命觀念)[例4](2025·河南安陽調(diào)研)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＋，A錯誤；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。[例5](不定項)(2025·黑龍江哈爾濱月考)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。如圖是①②兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述，錯誤的是()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，①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AC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錯誤；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正確；植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②吸收綠光最少，C錯誤；在適當遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境，可知弱光下①(葉綠素b)的相對含量增高有利于植物對弱光的利用，D正確。命題點二光合作用的原理1.探索光合作用原理的部分實驗(連線)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魯賓和卡門的實驗用到了同位素標記法，因18O沒有放射性，依據(jù)的是密度不同。③卡爾文的實驗用到了放射性同位素標記法，14C有放射性，可被追蹤檢測。[深度思考](1)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，縮短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝產(chǎn)物減少到12種。如果要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么，可能的實驗思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示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(2)希爾的實驗說明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？提示不能說明。希爾反應(yīng)僅說明了離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實驗沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.光合作用過程(1)基本過程①填充圖中字母代表的物質(zhì)：a.NADPH，b.3磷酸甘油酸(C3)，c.ADP＋Pi，d.O2，e.(CH2O)。②水分解為O2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＋和H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的中文名稱叫還原型輔酶Ⅱ，其作用有兩點：一是作為活潑的還原劑，參與暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)，二是儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。③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?2)比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)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。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，NADPH既可作還原劑，又可為暗反應(yīng)提供能量。③供氫：NADPH④供能：ATP和NADPH(3)光合作用中元素的去向分析H：eq\x(3H2O)eq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))eq\x(NADP3H)eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))eq\x(（C3H2O）)C：eq\x(14CO2)eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))eq\x(14C3)eq\o(→,\s\up7(C3的還原))eq\x(（14CH2O）)O：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\x(Heq\o\al(18,2)O)\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))\x(18O2),\x(C18O2)\o(→,\s\up7(CO2的固定))\x(C3)\o(→,\s\up7(C3的還原))\x(（CHeq\o\al(18,2)O）)))[深度思考]給小球藻提供18O2，在小球藻合成的有機物中檢測到了18O，其最可能的轉(zhuǎn)化途徑是________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示有氧呼吸第三階段18O2與[H]結(jié)合生成了Heq\o\al(18,2)O，有氧呼吸第二階段利用Heq\o\al(18,2)O生成C18O2，C18O2再參與光合作用的暗反應(yīng)生成含18O的有機物3.光合作用和化能合成作用的比較(1)高溫使作物葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少。(2023·湖北卷，11D)(×)提示光反應(yīng)中生成NADPH。(2)植物細胞產(chǎn)生的O2只能來自光合作用。(2021·山東卷，16C)(×)提示植物細胞中H2O2分解也能產(chǎn)生O2。(3)弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(×)提示可能此時光合作用等于或小于呼吸作用。(4)類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原。(2020·天津卷，5C)(×)提示類囊體產(chǎn)生的ATP參與C3的還原；O2釋放到葉綠體外，既不參與CO2固定，也不參與C3的還原。(5)藍細菌(藍藻)沒有葉綠體也能進行光合作用。(2019·海南卷，1D)(√)題型1光合作用的探究歷程(生命觀念)[例1](2025·湖南張家界模擬)1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中產(chǎn)生的氧氣的來源，實驗部分過程及結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是()A.18O具有放射性，是不穩(wěn)定的同位素，可用于示蹤物質(zhì)運行和變化規(guī)律B.另一組實驗及結(jié)果圖應(yīng)為：將Heq\o\al(18,2)O換成H2O，CO2換成C18O2，其余不變C.該實驗的預(yù)期結(jié)論是光合作用產(chǎn)生的O2中的氧全部來自水D.實驗中小球藻的細胞內(nèi)含有藻藍素和葉綠素，沒有完整的葉綠體答案C解析18O不具有放射性，是穩(wěn)定的同位素，A錯誤；另一組實驗及結(jié)果圖應(yīng)為：將Heq\o\al(18,2)O換成H2O、CO2換成C18O2、18O2換成O2，其余不變，B錯誤；小球藻是真核生物，具有完整的葉綠體，含有葉綠素和類胡蘿卜素，D錯誤。[例2](不定項)(2025·吉林長春模擬)如圖所示，將草酸鐵(含F(xiàn)e3＋)加入含有離體葉綠體的溶液中，除去空氣并給予適宜的光照后，溶液顏色發(fā)生變化并產(chǎn)生氧氣。在相同條件下，不添加草酸鐵時，則不產(chǎn)生氧氣。下列有關(guān)論述錯誤的是()A.可通過差速離心法提取葉綠體并置于蒸餾水中保存B.相較于藍紫光，綠光照射使葉綠體釋放氧氣量更大C.顏色變化是由于Fe3＋被還原，F(xiàn)e3＋相當于葉綠體基質(zhì)內(nèi)的NADHD.實驗說明離體葉綠體在適當條件下可發(fā)生水的光解并釋放氧氣答案ABC解析可通過差速離心法提取葉綠體但是不能置于蒸餾水中保存，否則會吸水漲破，A錯誤；相較于綠光，葉綠體對藍紫光吸收量大，用藍紫光照射使葉綠體釋放氧氣量更大，B錯誤；NADH是呼吸作用中的還原劑，顏色變化是由于Fe3＋被還原，F(xiàn)e3＋不是還原劑，C錯誤。題型2光合作用過程中的物質(zhì)變化分析(科學(xué)思維)[例3](2025·山東淄博模擬)研究發(fā)現(xiàn)，光照條件下，當外界CO2濃度突然降至極低水平時，某植物葉肉細胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2濃度的同時停止光照，則不出現(xiàn)上述情況。下列說法正確的是()A.葉肉細胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的產(chǎn)物B.在五碳化合物上升的同時，葉肉細胞中的NADP＋/NADPH上升C.光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP能促進五碳化合物的形成D.五碳化合物和三碳化合物間的轉(zhuǎn)化需要光能的直接驅(qū)動答案C解析暗反應(yīng)過程中CO2的固定是CO2和五碳化合物結(jié)合形成兩分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的產(chǎn)物，A錯誤；CO2濃度降低時，CO2的固定減弱，五碳化合物消耗減少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成減少，三碳化合物的還原減慢，NADPH消耗減少，NADPH積累增多，則葉肉細胞中的NADP＋/NADPH下降，B錯誤；光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP參與三碳化合物的還原，促進五碳化合物的形成，C正確；五碳化合物和三碳化合物間的轉(zhuǎn)化需要光反應(yīng)的產(chǎn)物NADPH和ATP的參與，不是光能的直接驅(qū)動，D錯誤。“過程法”分析光合作用過程中各物質(zhì)的變化當外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：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.葉肉細胞內(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C解析葉肉細胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強，A正確；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；弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，增強對光能的捕獲，C錯誤；PSⅡ光復(fù)合體能吸收光能，并分解水產(chǎn)生H＋、電子和O2，D正確。2.(2024·山東卷，21)從開花至籽粒成熟，小麥葉片逐漸變黃。與野生型相比，某突變體葉片變黃的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究發(fā)現(xiàn)，該突變體內(nèi)細胞分裂素合成異常，進而影響了類囊體膜蛋白穩(wěn)定性和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性，而呼吸代謝不受影響。類囊體膜蛋白穩(wěn)定性和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性檢測結(jié)果如圖所示，開花14天后植株的胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度如表所示，其中Lov為細胞分裂素合成抑制劑，KT為細胞分裂素類植物生長調(diào)節(jié)劑，氣孔導(dǎo)度表示氣孔張開的程度。已知蔗糖轉(zhuǎn)化酶催化蔗糖分解為單糖。檢測指標植株14天21天28天胞間CO2濃度/(μmolCO2·mol－1)野生型140151270突變體110140205氣孔導(dǎo)度/(molH2O·m－2·s－1)野生型1259541突變體14011278(1)光反應(yīng)在類囊體上進行，生成可供暗反應(yīng)利用的物質(zhì)有________。結(jié)合細胞分裂素的作用，據(jù)圖分析，與野生型相比，開花后突變體葉片變黃的速度慢的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)光飽和點是光合速率達到最大時的最低光照強度。據(jù)表分析，與野生型相比，開花14天后突變體的光飽和點________(填“高”或“低”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知葉片的光合產(chǎn)物主要以蔗糖的形式運輸?shù)街仓旮魈帯?jù)圖分析，突變體籽粒淀粉含量低的原因是_______________________________________________________________________________________________________________。答案(1)ATP、NADPH與野生型相比，突變體葉片合成的細胞分裂素較多，可促進葉綠素的合成(合理即可)(2)高與野生型相比，開花14天后突變體的胞間CO2濃度較低、氣孔導(dǎo)度較大(進入葉肉細胞的CO2較多)，CO2利用率較大(3)突變體蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性較高，能夠催化更多的蔗糖分解為單糖，導(dǎo)致運輸?shù)阶蚜５恼崽菧p少，籽粒合成的淀粉減少(合理即可)解析(1)光反應(yīng)階段生成的NADPH和ATP可供暗反應(yīng)利用。分析野生型和突變體的①組數(shù)據(jù)可知，與野生型相比，突變體類囊體膜蛋白穩(wěn)定性和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性均較高；分別對比野生型和突變體的②③組數(shù)據(jù)可知，細胞分裂素可以提高類囊體膜蛋白穩(wěn)定性和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性。結(jié)合題干信息“該突變體內(nèi)細胞分裂素合成異常，進而影響了類囊體膜蛋白穩(wěn)定性和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性”推測，與野生型相比，突變體葉片合成的細胞分裂素較多，促進了葉綠素合成，從而導(dǎo)致開花后突變體葉片變黃的速度較慢。(2)分析題表可知，與野生型相比，開花14天后突變體的胞間CO2濃度較低、氣孔導(dǎo)度較大(進入葉肉細胞的CO2較多)，說明其CO2利用率較大，光飽和點較高。(3)已知蔗糖轉(zhuǎn)化酶催化蔗糖分解為單糖，葉片的光合產(chǎn)物主要以蔗糖的形式運輸?shù)街仓旮魈帲蛔凅w蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性較高，能夠催化更多的蔗糖分解為單糖，導(dǎo)致運輸?shù)阶蚜５恼崽菧p少，進而導(dǎo)致籽粒合成的淀粉減少。限時練11捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的原理(時間：30分鐘)一、選擇題1.(2025·山東棗莊模擬)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錯誤；實驗中對研磨液過濾時，若采用濾紙過濾，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，則看不到四條色素帶，C錯誤。2.(2025·湖北武漢模擬)如圖為葉綠體的局部結(jié)構(gòu)示意圖，①②指示相應(yīng)結(jié)構(gòu)。下列相關(guān)說法正確的是()A.①上分布著多種光合色素，可用無水乙醇將它們分離開B.在有光的條件下，①可為②提供ATP和NADHC.光照突然增強，②中C5含量會上升，C3含量會下降D.①可以增大葉綠體的膜面積，用于附著固定CO2的酶答案C解析無水乙醇可提取光合色素，但不能分離色素，A錯誤；在有光的條件下，①可為②提供ATP和NADPH，不能提供NADH，B錯誤；光照突然增強，類囊體膜上產(chǎn)生更多的ATP和NADPH，用于還原C3，生成C5，②中C5含量會上升，C3含量會下降，C正確；①可以增大葉綠體的膜面積，但固定CO2的酶存在于葉綠體基質(zhì)中，不在類囊體膜上，D錯誤。3.(2025·河北張家口模擬)如圖是某植物細胞進行光合作用的過程，下列有關(guān)敘述正確的是()A.光合作用產(chǎn)物Ⅱ中的O部分來自水B.物質(zhì)Ⅰ在暗反應(yīng)中可充當還原劑，但不能供能C.若外界中物質(zhì)Ⅲ濃度適當升高，物質(zhì)Ⅰ的含量會暫時降低D.給植物提供Heq\o\al(18,2)O，一段時間后放射性會出現(xiàn)在O2中答案C解析光合作用產(chǎn)物Ⅱ為光反應(yīng)階段水光解產(chǎn)生的氧氣，其中的O全部來自水，A錯誤；物質(zhì)Ⅰ為NADPH，可以在暗反應(yīng)中充當還原劑，也能為暗反應(yīng)供能，B錯誤；若外界中物質(zhì)Ⅲ(CO2)濃度升高，C3合成增多，C3轉(zhuǎn)化成有機物時會消耗更多的物質(zhì)Ⅰ(NADPH)，因此物質(zhì)Ⅰ的含量會暫時下降，C正確；18O屬于穩(wěn)定同位素，不具有放射性，D錯誤。4.(2025·山東煙臺模考)科學(xué)家從菠菜中分離出類囊體，將其與多種輔因子和多樣化的還原酶一起包裹在油包水滴中，構(gòu)建出如圖所示能實現(xiàn)CO2的連續(xù)轉(zhuǎn)化且可編輯的人工光合細胞。下列說法錯誤的是()A.人工光合細胞膜應(yīng)該由單層磷脂分子組成B.需持續(xù)加入多種輔因子，為CO2轉(zhuǎn)化提供能量和還原劑C.通過改變還原酶的種類能實現(xiàn)可定制的CO2轉(zhuǎn)化D.與菠菜葉肉細胞相比，人工光合細胞更有利于有機物積累答案B解析人工光合細胞膜外面是油里面是水，磷脂分子的頭部親水，尾部疏水，排布為單層磷脂分子比較穩(wěn)定，A正確；ATP和NADPH可由光反應(yīng)提供，由圖可知，多種輔因子可循環(huán)再生，B錯誤；酶具有專一性，故通過改變還原酶的種類能實現(xiàn)可定制的CO2轉(zhuǎn)化，從而得到不同的有機物，C正確；菠菜葉肉細胞需要進行消耗有機物的細胞呼吸，而人工光合細胞能夠只進行光合作用，不進行呼吸作用，能夠更有效地積累有機物，D正確。5.(2025·河北承德模擬)2021年，我國科學(xué)家設(shè)計了一種下圖所示的人造淀粉合成代謝路線(ASAP)，在高密度氫能的作用下，成功將CO2和H2轉(zhuǎn)化為淀粉。ASAP由11個核心反應(yīng)組成，依賴許多不同生物來源的工程重組酶。下列說法錯誤的是()A.該反應(yīng)器的能量輸入需要人工提供高能氫和ATPB.人工合成淀粉同樣需要CO2的固定和C3的再生，最終將C6合成淀粉C.ASAP代謝路線有助于減少農(nóng)藥、化肥等對環(huán)境造成的負面影響D.大量工程重組酶的制備是該項技術(shù)走向工業(yè)化可能面臨的難題答案B解析該反應(yīng)器需要高能氫以及ATP還原C3，故該反應(yīng)器的能量輸入需要人工提供高能氫和ATP，A正確；人工合成淀粉同樣需要CO2的固定，但不需要C3的再生，B錯誤；由題意可知，ASAP代謝路線無需植物光合作用可直接合成淀粉，有助于減少農(nóng)藥、化肥等對環(huán)境造成的負面影響，C正確；由題可知，該反應(yīng)器需要不同生物來源的工程重組酶，大量工程重組酶的制備是該項技術(shù)走向工業(yè)化最可能面臨的難題，D正確。6.(2025·江西高三質(zhì)檢)光合作用光反應(yīng)可分為原初反應(yīng)、電子傳遞和光合磷酸化。原初反應(yīng)中光能經(jīng)色素的吸收和傳遞后使PSⅠ和PSⅡ上發(fā)生電荷分離產(chǎn)生高能電子，高能電子推動著類囊體膜上的電子傳遞。電子傳遞的結(jié)果是一方面引起水的裂解以及NADP＋的還原；另一方面建立跨膜的H＋濃度梯度，啟動光合磷酸化形成ATP。光反應(yīng)的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.原初反應(yīng)實現(xiàn)了光能到化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化過程B.類囊體膜內(nèi)外H＋濃度梯度的形成與水的裂解、質(zhì)體醌的轉(zhuǎn)運以及NADP＋的還原有關(guān)C.圖中H＋通過協(xié)助擴散進入葉綠體基質(zhì)D.光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP用于暗反應(yīng)中三碳化合物的還原答案A解析根據(jù)題干“原初反應(yīng)中光能經(jīng)色素的吸收和傳遞后使PSⅠ和PSⅡ上發(fā)生電荷分離產(chǎn)生高能電子”可知，原初反應(yīng)實現(xiàn)了光能到電能的能量轉(zhuǎn)化過程，A錯誤；類囊體膜內(nèi)外H＋濃度梯度的形成(即基質(zhì)中的H＋濃度低，類囊體腔中的H＋濃度高)與水的裂解、質(zhì)體醌的轉(zhuǎn)運以及NADP＋的還原有關(guān)，B正確；由圖可知，葉綠體基質(zhì)中的H＋濃度低，類囊體腔中的H＋濃度高，即H＋從類囊體腔進入葉綠體基質(zhì)屬于順濃度梯度運輸，且需要載體蛋白，故圖中H＋通過協(xié)助擴散進入葉綠體基質(zhì)，C正確。7.(不定項)(2025·山東聊城?？?實驗中常用希爾反應(yīng)來測定除草劑對雜草光合作用的抑制效果。希爾反應(yīng)基本過程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有DCIP(氧化劑)、蔗糖和緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解，產(chǎn)生氧氣等，溶液中的DCIP被還原，顏色由藍色變成無色，用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲雜草和品種乙雜草的離體葉綠體并進行希爾反應(yīng)，實驗結(jié)果如下表所示。下列說法錯誤的是()除草劑相對濃度/%051015202530品種甲放氧速率相對值5.03.72.21.0000品種乙放氧速率相對值5.04.43.73.02.21.61.0A.希爾反應(yīng)中加入蔗糖溶液為該反應(yīng)提供能量B.希爾反應(yīng)中的DCIP相當于NADP＋在光反應(yīng)中的作用C.與品種乙相比，除草劑抑制品種甲葉綠體的類囊體薄膜的功能較強D.除草劑濃度為20%時，若向品種甲的希爾反應(yīng)液中通入CO2，在適宜光照下能檢測到糖的生成答案AD解析希爾反應(yīng)中加入蔗糖溶液是為了維持滲透壓，A錯誤；希爾反應(yīng)模擬了光合作用中光反應(yīng)階段的部分變化，該階段在葉綠體的類囊體薄膜中進行，溶液中的DCIP被還原，因此氧化劑DCIP在希爾反應(yīng)中的作用，相當于NADP＋在光反應(yīng)中的作用，B正確；抑制劑處理影響葉綠體放氧速率，說明抑制劑主要抑制光合作用的光反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段發(fā)生在類囊體薄膜上，甲的放氧速率較乙品種慢，即除草劑抑制品種甲葉綠體的類囊體薄膜的功能較強，C正確；除草劑濃度為20%時，若向品種甲的希爾反應(yīng)溶液中通入CO2，由于該反應(yīng)中沒有NADPH的生成，所以C3不能被還原成糖，在適宜光照條件下不能檢測到糖的生成，D錯誤。二、非選擇題8.(2025·山東菏澤模擬)光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、Cb