第9讲 能量之源-光与光合作用【 知识构建+典例特训】 高考生物一轮复习考点精讲突破

第9讲能量之源——光与光合作用

内容考情——知考向内容要求1.说明光合作用过程及对它的认识过程2.活动：提取和分离叶绿体色素3.活动：探究不同环境因素对光合作用的影响近几年考情2020·江苏卷(6)、2020·江苏卷(27)2019·江苏卷(17)、2019·江苏卷(28)2018·江苏卷(18)、2018·江苏卷(29)核心素养——提考能生命观念通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一、结构决定功能的观点科学思维理解C3、C5等物质变化和光合作用的相关曲线科学探究探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响社会责任关注光合作用与农业生产及生活的联系叶绿体中的色素及其提取和分离光合作用的过程影响光合作用的因素及应用课后·分层训练目录CONTENTS重温真题

经典再现///////12356////////////////////////////光合作用与细胞呼吸的综合应用4///////叶绿体中的色素及其提取和分离1命题·规律探究考点·自主梳理重点·疑难突破1.色素的提取与分离实验可看作两个实验哦！(1)实验原理纸层析法层析液(2)实验流程防止色素被破坏单层尼龙布铅笔铅笔线层析液挥发

色素溶解在层析液中，而导致滤纸条上无色素带(3)实验结果及分析橙黄色色素种类色素含量溶解度方法拓展

(实验改进)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？2.叶绿体的结构及其中的色素(1)光合作用的结构——叶绿体并非光合作用的必要条件，蓝藻等光合细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体。外膜囊状结构光合色素光反应基质暗(2)色素的吸收光谱由图可以看出：①色素的功能：叶绿素主要吸收______________；类胡萝卜素主要吸收___________。②色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是390～760nm)，对红外光和紫外光不吸收。红光和蓝紫光蓝紫光参看必修1教材P99“学科交叉”提醒①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。②植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。(教材P100拓展题)(1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素(

)(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(

)(3)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的(

)提示

秋天叶片变黄是叶绿素被破坏的原因。(4)光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中(

)提示

光合作用需要的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而光合作用需要的酶分布在类囊体的薄膜和基质中。(5)光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与(

)√√××√1.色素提取分离三个常见异常现象原因分析(1)滤液颜色均过浅的原因

若只是最下面两条色素带较浅呢？①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)。(2)滤纸条色素带重叠的原因①滤液细线不直；②滤液细线过粗。(3)滤纸条无色素带的原因①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。2.影响叶绿素合成的三大因素3.色素与叶片的颜色考向1结合实验原理及过程，考查科学探究能力1.(2020·江苏卷，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(

) A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂 B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏 C.研磨时添加石英砂有助于色素提取 D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散

解析

叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。B2.(2020·江苏扬州中学高三5月质检)用新鲜菠菜叶进行色素提取和分离的实验。下列叙述正确的是(

) A.色素可溶解在有机溶剂中，可用无水酒精提取并分离色素 B.分离色素时，如发现色素带颜色过浅，应再多划几次滤液细线 C.滤纸条上4条色素带通常都是平齐的，且彼此之间的间距基本相同 D.滤纸条上距滤液细线较远的2种色素对蓝紫光有较大吸收值

解析

色素可溶解在有机溶剂中，可用无水酒精提取色素，分离色素用层析液，A错误；分离色素时，如发现色素带颜色过浅，应分析可能的原因，再采取对应的措施，B错误；滤纸条上4条色素带通常都是不平齐的，且彼此之间的间距也各不相同，C错误；滤纸条上距滤液细线较远的2种色素为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，D正确。D考向2围绕光合色素考查科学思维能力3.(2017·全国卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(

) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的

解析

类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。A光合作用的过程2命题·规律探究考点·自主梳理重点·疑难突破1.光合作用的探究历程阳光化学能

使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力

光合作用的产物有淀粉，还证明光是进行光合作用的必要条件叶绿体氧气光照好氧性细菌聚集的部位同位素标记光合作用释放的O2二氧化碳2.光合作用的过程光、色素、酶类囊体薄膜ATP中活跃的化学能酶、[H]、ATP叶绿体基质有机物中稳定的化学能3.光合作用和化能合成作用的比较项目光合作用化能合成作用区别能量来源____________________________________代表生物绿色植物___________相同点都能将_____________等无机物合成有机物光能氧化无机物释放的能量硝化细菌CO2和H2O提醒(1)同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。(2)光合作用过程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同，光合作用中[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的简化表示方法。(3)绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。(4)C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。(1)光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行(

)提示

暗反应在有光无光条件下都能进行。(2)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中(

)提示

水的光解发生在类囊体薄膜上。(3)光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂(

)(4)适宜条件下培养的叶绿体，突然将原来的白光改为绿光照射，则短时间内[H]含量会增多(

)提示

叶绿体几乎不吸收绿光，因此短时间内[H]含量会减少。(5)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉(

)提示

叶肉细胞在叶绿体基质中合成淀粉。(6)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应过程(

)(7)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类(

)××√××√√1.光合作用反应式及元素去向分析为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质变化

右图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化起始值C3高于C5(约其2倍)考向1结合光合作用的过程，考查科学思维能力和科学探究能力1.(2020·天津等级考，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(

) A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2 C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原 D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素A解析

题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸”说明，乙醇酸是在暗反应中合成的，合成场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等，B错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素，D错误。B解析

暗反应中CO2中的C被NADPH还原，水被分解成氧气和[H]，其中的O被氧化，A正确；光能的吸收和直接转化都发生在类囊体膜上，B错误；地球上的有机物主要是通过光合作用合成的，C正确；光合作用产生的氧气可以提高地球上好氧生物的多样性，D正确。考向2条件骤变时叶绿体中各物质含量变化，考查科学思维能力3.(2014·全国卷Ⅰ，2改编)在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化错误的是(

) A.ATP含量下降

B.C3的含量上升 C.合成C5的速率加快

D.NADPH的含量下降

解析

叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光，若由自然光突然改用光照强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的NADPH和ATP减少，A、D正确；由于NADPH和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而短时间内暗反应中CO2的固定仍在消耗C5，生成C3，故短时间内C3的含量会上升，合成C5的速率减慢，B正确，C错误。C4.(2021·长春市质检)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是(

) A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小 B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加 C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小 D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小

解析

突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，A错误；突然中断CO2供应使C3含量减少，进而使ATP和[H]含量增多，所以ATP/ADP比值增加，B正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ATP和[H]含量减少，进而使C3含量增多、C5含量减少，C错误；突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP比值增加，D错误。B

光反应制约暗反应，暗反应也制约光反应光反应为暗反应提供[H]和ATP，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反应停止(如停止CO2供应)时，光反应也将受制约，从而导致O2产生速率下降。影响光合作用的因素及应用3命题·规律探究考点·自主梳理1.内部因素 (1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶增大(3)叶面积指数2.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 ①光照强度ATP及NADPH的②CO2浓度③温度酶的活性④水分或矿质元素影响气孔的开闭超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。(2)多因子对光合速率的影响提高(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光反应(

)(2)延长光照时间能提高光合作用强度(

)提示

延长光照时间能提高能量利用率，但不能提高光合作用强度。(3)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用(

)提示

植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。(4)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质(

)√××√1.(生产实践)土壤板结，光合速率下降的原因是____________________________

________________________________________________________________________________________________________________________。2.(生产实践)北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是：___________________________________________________________________________________。3.(生产实践)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。

提示

有机肥在被微生物分解的时候会产生无机盐并释放CO2，增加了土壤中矿质元素含量和大棚中的CO2浓度，促进光合作用。土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱考向1单因子对光合作用的影响及应用1.(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题： (1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措

施，该栽培措施对作物的作用有____________________(答出2点即可)。 (2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_________________________________________________(答出1点即可)。(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。作物ABCD株高/cm1706559165光饱和点/(μmol·m－2·s－1)12001180560623答案

(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收(3)A和C作物A光饱和点高且长得高，可利用上层较强光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用解析

(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时应适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的浓度，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。考向2结合多因素对光合作用的影响，考查综合分析问题能力2.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_________________________________________________。(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑____________这一因素的影响，并采取相应措施。答案

(1)0

a、b、c

(2)光强(3)大于(4)光强[慧眼识图获取信息]考向3创新实验，考查科学探究能力3.(2020·江苏扬州中学模拟)图1是某植物叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸过程氧元素的变化示意图，其中甲、乙表示气体，①～④表示相关过程；图2是研究人员探究光照强度对该植物光合作用影响的实验装置以及得到的实验结果。请回答下列问题。(1)图1中，甲、乙代表的气体分别是________。④过程发生的场所是________________。(2)图2实验中选择长势良好的健康植物的目的是_______________________________________________________________。(3)图2中A点叶肉细胞中发生的生理过程包括图1中的________(填序号)过程。(4)有同学提出：在本研究中，随着时间的推移由于装置中CO2供应减少，植株幼苗的光合速率会受到限制，进而影响实验结果的准确性。请简要写出实验思路，探究该同学的想法是否正确。答案(1)CO2、O2叶绿体基质(2)防止除光照强度以外的其他因素(无关变量)对实验结果造成影响(3)①②③④

(4)可取图2所示的两个相同装置，其中一个装置内放一个加有一定量CO2缓冲液(保证装置内CO2浓度维持稳定)的小烧杯，另一个装置内放一个加有等量蒸馏水(或清水)的小烧杯，将两装置放在题干所述实验所处环境中，再每隔一定时间，测定并记录两装置内的光合速率，并进行比较。(答案合理即可)解析(1)由[H]和乙生成H2O可知，这是有氧呼吸第三阶段(②)，乙是O2，由H2O生成[H]和O2为光合作用的光反应阶段(③)，其中生成的[H]用于暗反应阶段。由甲是气体，且图1中C6H12O6―→[H]＋甲、[H]＋甲―→C6H12O6可知，甲是CO2，因为CO2既是有氧呼吸的产物，又是光合作用暗反应阶段的原料。(2)图2实验中选择长势良好的健康植物的目的是防止除光照强度以外的其他因素(无关变量)对实验结果造成影响。(3)图2中A点为光补偿点，B点为光饱和点，限制AB段光合速率的因素主要是光照强度，限制B点之后的光合速率的因素是除光照强度以外的温度、CO2浓度等。图2中A点净光合速率为0，此时光合速率等于呼吸速率，故A点叶肉细胞中发生的生理过程包括图1中的①②③④。(4)要探究随着时间的推移由于装置中CO2供应减少，植株幼苗的光合速率会受到限制的正确性，可取图2所示的两个相同装置，其中一个装置内放一个加有一定量CO2缓冲液(保证装置内CO2浓度维持稳定)的小烧杯，另一个装置内放一个加有等量蒸馏水(或清水)的小烧杯，将两装置放在题干所述实验所处环境中，再每隔一定时间，测定并记录两装置内的光合速率，并进行比较。光合作用与细胞呼吸的综合应用4命题·规律探究考点·自主梳理重点·疑难突破1.光合作用与有氧呼吸的区别ATP中活跃化学热叶绿体只在光下进行2.光合作用与细胞呼吸三个层面上的联系(1)过程联系(2)物质联系有氧呼吸有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ(3)能量联系光反应暗反应3.光合作用与有氧呼吸中[H]、ATP的来源与去路光反应水光解还原C31.辨析净光合速率与总光合速率(1)微观辨析(2)结合曲线辨析(3)从语言文字中辨析总(真正)光合速率净(表观)光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”的CO2的量“从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2的量黑暗中释放的CO2的量“产生”或“制造”的O2的量“释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2的量“产生”“合成”或“制造”的有机物的量“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量黑暗中消耗的有机物的量还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率

注

真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率

光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量

光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量2.光合作用曲线中的“关键点”移动(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)

B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(光照强度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移注意：

细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较考向1结合光合作用与呼吸作用相关曲线考查科学思维能力1.(2017·北京卷，2)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是(

)A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为25℃C.在0～25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D.适合该植物生长的温度范围是10～50℃D解析由图可知，呼吸作用的最适温度为50℃，光合作用的最适温度为30℃左右，A正确；由最上图可知，植物体净光合速率最高点是25℃时，此温度为净光合作用的最适温度，B正确；在0～25℃范围内，总光合曲线的上升幅度比呼吸曲线上升幅度大说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；由图可以看出，当温度超过45℃时，净光合速率小于0，植物不能正常生长，D错误。2.(2021·湖北黄冈第一次调研)如图所示，在适宜温度和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是(

)A.在CO2浓度低于b的环境中植物乙比植物甲生长得更好B.CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用C.适当增加光照强度，a点将右移D.CO2浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等A解析

据图分析，可知在CO2浓度低于b的环境中，植物乙比植物甲生长得更好，A正确；CO2浓度等于a时，甲的光合作用速率与呼吸作用速率相等，B错误；适当增加光照强度，光合作用增强，则a点将左移，C错误；CO2浓度为b时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是甲、乙的呼吸作用强度与实际光合作用强度不一定相等，D错误。考向2光合作用和细胞呼吸的综合运用，考查综合分析问题能力3.(2020·江苏淮安六校联考)(多选)如图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，字母代表有关物质，数字代表代谢过程，相关叙述正确的是(

)A.过程①③⑤在生物膜上进行B.过程①②③都需要ADP和PiC.物质C、D、E中都含有H元素D.物质A中的元素只来自于水BD解析分析题图，①表示有氧呼吸第三阶段，②表示有氧呼吸第一、第二阶段，③表示光反应阶段，④表示暗反应阶段三碳化合物的还原，⑤表示暗反应阶段二氧化碳的固定，发生在叶绿体基质中，A错误；过程①②③都有ATP的合成，因此都需要ADP和Pi，B正确；分析题图，A表示氧气，B表示水，C表示[H]，D表示二氧化碳，E表示ATP和[H]，F表示Pi和ADP，由于物质D为二氧化碳，不含H元素，C错误；物质A表示氧气，全部来自于光反应中水的光解，D正确。4.(2018·江苏卷，29)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为____________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在________(填场所)组装。(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。(4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括________(填序号)。①C3的还原②内外物质运输③H2O裂解释放O2④酶的合成答案

(1)叶绿素、类胡萝卜素叶绿素(2)类囊体膜上基质中(3)丙酮酸基质中内膜上(4)①②④解析

(1)由题图可知甲为叶绿体，乙为线粒体。植物通过光合作用将光能转变为化学能，参与光合作用的两类色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物的叶绿素需在光照条件下合成。(2)光反应的场所为类囊体膜，参与光反应中心的蛋白在类囊体膜上组装；Rubisco(催化CO2固定的酶)是参与暗反应的相关酶，在叶绿体基质中组装。(3)叶绿体输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2；NADPH可被线粒体内膜上发生的有氧呼吸第三阶段利用，NADPH中的能量最终被转移到ATP中。(4)线粒体产生的ATP被叶绿体利用时，可参与叶绿体内C3的还原、内外物质运输、有关酶的合成等代谢过程，水裂解释放O2利用的是光能。重温真题

经典再现51.经典重组判断正误 (1)蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用(2019·海南卷，1D)(

) (2)高等植物光合作用中光反应只发生在生物膜上(2018·海南卷，4A)(

) (3)叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中(2017·全国卷Ⅲ，2B)(

) (4)照光培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快(2014·全国卷Ⅰ，2B)(

) (5)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(2013·全国卷Ⅱ，2D)(

) (6)用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素(2013·海南卷，8C)(

)提示

(1)√

(2)√

(3)√(4)×用黑布迅速将培养瓶罩上，没有光照，导致[H]和ATP减少，暗反应减弱，CO2的固定减弱。(5)×植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色。(6)×用乙醇提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素。2.(2019·江苏卷，17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(

)A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素bD解析研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A错误；层析液由有机溶剂配制而成，B错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C错误；对照图示结果分析可知，该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b，D正确。3.(2018·江苏卷，18)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(

)A.横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B.横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D.横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度D解析

由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后又分开，A项所述条件不会出现图示结果，A项不符合题意；横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B项不符合题意；叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。若横坐标表示光波长，随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C项不符合题意；随着光照强度的增加，净光合速率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大，D项符合题意。4.(2020·江苏卷，27)大豆与根瘤菌是互利共生关系，如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：(1)在叶绿体中，光合色素分布在________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。(2)如图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在________中，PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于________________________。(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成________键。(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________________________________________________________________________________________________________________。答案

(1)类囊体(薄)膜C5

(2)叶绿体基质细胞质基质(3)肽(4)光能糖类(5)非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗透压的影响相对小)解析

(1)叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上；在暗反应过程中，一分子CO2和一分子C5在酶的催化下结合、反应，形成两分子C3。(2)光合作用的暗反应阶段发生在叶绿体基质中，固定CO2形成PGA发生在暗反应过程中，相关酶分布在叶绿体基质中。由题图可以看出，TP合成蔗糖的过程发生在细胞质基质中，相关酶也分布在细胞质基质中。(3)氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键。(4)光合作用的光反应阶段，叶绿体中的光合色素可将光能转变成ATP中的化学能。根瘤中没有叶绿体，不进行光合作用，故其中合成ATP的能量主要来自呼吸作用中糖类的氧化分解。(5)与葡萄糖相比，蔗糖是非还原性二糖，化学性质较稳定；质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，蔗糖溶液溶质分子数少，渗透压低，对植物细胞的渗透压影响相对小。课后·分层训练61.(2020·江苏盐城期中)如图是新鲜菠菜叶中的光合色素纸层析的结果，下列有关叙述正确的是(

)A.生存环境中缺镁，受影响的是色素带①②中的色素B.低温对色素带④中色素的破坏率最高C.纸层析法的原理是光合色素易溶于无水乙醇D.四条色素带中的色素都可以吸收红光A解析色素带①②是叶绿素，而镁元素是叶绿素的组成成分，所以镁元素缺乏影响色素带①②的含量，A正确；寒冷时，叶绿素容易被破坏而使叶片呈黄色，所以低温对色素带①和②中色素的破坏率最高，B错误；纸层析的原理是光合色素在层析液中的溶解度不同，导致其随层析液在滤纸上扩散速度不同；光合色素提取的原理是光合色素不溶于水易溶于无水乙醇，C错误；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，D错误。2.(2019·海南卷，9)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是(

) A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能 B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a C.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与 D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用

解析

光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的[H]和ATP，A正确；胡萝卜素不能吸收红光，B错误；光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与，C正确；红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以转变为ATP中活跃的化学能，D正确。B3.(2019·海南卷，12)下列关于绿色植物的叙述，错误的是(

) A.植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸 B.植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的 C.遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降 D.植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用

解析

有氧呼吸不需要光照，植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸，A正确；植物细胞中ATP不一定都是在膜上合成的，如细胞质基质和线粒体基质中也可以合成ATP，B错误；合成叶绿素需要光照，遮光培养会导致光照减弱，会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降，C正确；植物幼茎的绿色部分含有叶绿体，能进行光合作用，所有的活细胞都能进行呼吸作用，D正确。B4.(2020·江苏楚州中学第三次阶段考)下列有关光合作用探究历程的叙述，正确的是(

) A.英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气 B.萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶绿体在光下产生了淀粉 C.鲁宾和卡门只用18O标记H2O，证明了光合作用释放的氧气都来自于水 D.恩格尔曼的水绵实验利用了好氧细菌的生理特点作为因变量观测指标D5.(2020·江苏楚州中学第三次阶段考)(多选)如图表示菠菜叶肉细胞光合与呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①～⑥代表有关生理过程。相关叙述正确的是(

)A.过程①②③不在生物膜上进行B.参与过程②③⑤的酶种类相同C.过程②③④⑤都有ATP产生D.过程③产生的[H]不全都来自于丙酮酸ACD解析过程①光合作用暗反应发生在叶绿体基质；②有氧呼吸的第一阶段，发生的场所是细胞质基质；③有氧呼吸第二阶段，发生的场所是线粒体基质，不在生物膜上进行，A正确；过程②、③为有氧呼吸的过程，其催化酶类都为呼吸酶，⑤为光合作用光反应，它们的酶种类不相同，B错误；过程②、③、④为有氧呼吸三个过程，有ATP产生，⑤水的光解2H2O→4[H]＋O2＋能量，有ATP产生，C正确；过程③有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，释放少量能量，产生的[H]部分来自于丙酮酸，部分来自于水，D正确。6.(2020·江苏扬州期中)如图为探究绿色植物的相关生命活动过程的实验装置。对图示装置的分析错误的是(

)A.红色小液滴移动的距离表示装置内O2的变化量B.若要测呼吸速率，应将该装置置于黑暗中并设置相应的对照组C.若要测光合速率，应给予一定的光照，单位时间内小液滴移动的距离可代表总光合速率D.打开阀门并移除NaOH溶液后，此装置A、B对照可用于研究水分对光合作用的影响C解析据图分析可知，关闭阀门，装置内只有呼吸作用时气体压强不会变化，光照时光合作用释放氧气使气压增大，小液滴移动的距离表示装置内O2的变化量，A正确；测呼吸速率时，应将该装置置于黑暗中，同时对照组的植物应换成死的但大小等与实验组相同的幼苗，其他条件均相同，B正确；测光合速率时，应给予一定的光照，单位时间内小液滴移动的距离可代表净光合速率，C错误；打开阀门并移除NaOH溶液后，此装置中植物的光合作用来自于其根吸收的水，故可用来验证水是光合作用的原料，D正确。7.(2020·江苏如皋、徐州、宿迁三校联考)科学家将离体叶绿体浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能产生ATP(见图1)，当叶绿体基质和类囊体均达到pH＝4时(见图2)，将其转移到pH＝8的碱性溶液中(见图3)发现ATP合成。下列叙述不合理的是(

)A.光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件B.该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行C.产生ATP的条件是类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质D.叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件A解析由图3可知，当叶绿体外的pH高于叶绿体内时有ATP合成，所以本实验不需要光照，A错误；完整的叶绿体形成一个相对独立的系统，保障其内部环境的相对稳定，B正确；由图3与图1可知，当叶绿体外的pH高于叶绿体内时有ATP合成，C正确；水的光解可生成[H]，使pH下降，D正确。8.(2020·江苏淮安六校联考)一种突变体大豆，其叶绿素含量仅是野生型大豆的51%，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图1表示大豆叶肉细胞中相关物质变化过程，图2显示两种大豆在适宜温度、不同光照强度下的CO2吸收速率。请回答相关问题：9.(2020·江苏苏州期中)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如图所示(注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是(

)AA.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作B.与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率D.与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响解析

分析题图可知，大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作，A正确；与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点较大，而大豆的光饱和点小，B错误；由图可知，大豆在弱光时间作的光合速率间作比单作还是要高的，C错误；曲线显示大豆间作时呼吸作用比单作时变小，D错误。10.(2020·江苏泰州中学高三期中)(多选)分析下面有关光合作用和呼吸作用的曲线图，相关说法错误的是(

)A.甲图中显著提高CO2浓度，B点将大幅度右移B.乙图中温度提升到t4时，有机物积累速率达最大值C.丙图中20℃和45℃时，CO2同化速率相近的原因相同D.丁图中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少ABC解析甲图中B点表示光补偿点，即光合速率等于呼吸速率，此时的制约因子主要是光照强度，提高CO2浓度，对光补偿点没有影响，A错误；乙图中温度为t2时有机物积累速率达最大值，B错误；丙图中20℃时温度较低，酶活性较低，故光合速率较低，而45℃时温度过高，导致气孔关闭，导致CO2吸收减少，同化速率降低，二者原因不同，C错误；丁图中叶绿素吸收红光和蓝紫光最多，而对绿光吸收最少，D正确。11.(2020·山东等级考试二模，3)茶树是一年内多轮采摘的叶用植物，对氮元素需求较大，因此生产中施氮量往往偏多，造成了资源浪费和环境污染。为了科学施氮肥，科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标，结果见下表。表中氮肥农学效率＝(施氮肥的产量－不施氮肥的产量)/施氮肥的量，在茶叶收获后可通过计算得出；叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快速检测。下列说法错误的是(

)施氮量/(g·m－2)叶绿素含量/(mg·g－1)净光合速率/(μmol·m－2·s－1)氮肥农学效率/(g·g－1)01.289.96－251.4510.411.51401.5212.542.4255(生产中常用施氮量)1.5010.681.72BA.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关，科学施氮肥能够促进光反应B.在茶树体内，氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程C.净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥D.40g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步测定解析

叶绿素中含有N、Mg等元素，所以氮元素与叶绿素合成有关，叶绿素具有吸收、转化、传递光能的作用，科学施氮肥能够促进光反应，A正确；在茶树体内，二氧化碳转化为有机物需要[H]以及多种酶的参与，这些物质都含氮，氮元素参与该过程，B错误；从表格中可以看出，施氮量不同，净光合速率不同，净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥，C正确；40g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步在25g·m－2

～55g·m－2之间缩小梯度进行测定，D正确。12.(2020·江苏南通、泰州、扬州、徐州、淮安、连云港、宿迁二模)下列南通某中学生物研究性学习小组以芒草、韭菜叶片为材料，探究CO2浓度对植物光合速率的影响，主要实验步骤如下：

步骤1制备叶圆片取生长旺盛的2种植物叶片，用打孔器制备直径为1cm的叶圆片。

步骤2制备真空叶圆片向装有10mL蒸馏水的注射器中加入10片叶圆片(如图1)，在排除注射器前端空气后堵住前端小孔，再连续多次拉动活塞，直至叶圆片全部下