高考生物一轮复习 第3单元 第5课时 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

第5课时捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

【课标要求】1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为

糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.活动：提取和分离绿叶中的色素。

考点一捕获光能的色素

■归纳夯实必备知识

1.绿叶中色素的提取和分离

(1)实验原理

试剂原理

提取无水乙醉绿叶中的色素溶于有机溶剂,而不溶于水

各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸

分离层析液

上扩散得快，反之则慢

(2)实验步骤

绿一二轻化硅:研磨充分

叶

剪一碳酸钙：保护叶绿素

碎

提取绿叶

过滤一无水乙醉：溶解色索

中的色素

收集灌液

制备滤纸条-----端剪去两角：使犷散均匀

画流整细线[细、齐、直(待干后重复一到两次)]

分离绿叶准纸条插入层析液中，层防止色素溶

中的色素析液不能触及滤液细线于层析液中

(3)实验结果分析

皿一胡萝卜素

nn一叶黄索

mi一叶绿素a

mu一叶绿素b

色素种类颜色吸收光谱

胡萝卜素类胡萝卜素(含量约占1/4)橙黄色主要吸收蓝紫光

叶黄素黄色

叶绿素a蓝绿色

叶绿素(含量约占3/4).主要吸收蓝紫光和红光

叶绿素b黄绿色

结果分析：

①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四独色素。

②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿

>a,最窄的是胡萝卜素,叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。

③色素带扩散速度与溶解度有关,扩散速度越快说明溶解度越高。

④相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素,最近的是叶绿素a和叶绿素最

2.叶绿体中的色素及色素的吸收光谱

太阳光

三棱镜

紫蓝青绿t橙红

色索滤液

吸的一叶绿索b

收百

光分-叶绿-H

能比、一-_____卜类胡萝卜素

(%)比1____：,二_\»

o400450500550600650700波长(nm)

|暗带|黄绿光帧带|

430~470

由图可以看出：

(1)叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。

⑵叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大,类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并

非不吸收，只是吸收量较少。

-教材隐性知识

源于必修1P99”图5—12”“旁栏思考”

(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸

收光谱带比叫绿素b宽，叫绿素b在篮紫光部分的吸收光谱带比叫绿.索a室(填“宽”或

“窄”)。

(2)研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下

叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b生氐，弱光下的吸光能力增强，有利于提高植物的

捕光能力，是对弱光环境的一种适应。

(3)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？

提示这种波长的光被光合色素吸收的最少，因此不能月于光合作用中合成有机物。

■拓展提升科学思维

1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依

次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？

提示这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反

射”的光。

2.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么颜色的光源？

提示最好选用无色透明的玻璃或塑料薄膜，因为它可以使各种颜色的光通过；补充光源可

选择红光或蓝紫光，因为这种颜色的光植物光合作用吸收利用较多，更有利于植物进行光合

作用。

■突破强化关键能力

1.下列关于植物细胞中光合色素的说法，正确的是（

A.光合色素分布在叶2录体的类囊体薄膜上

B.Mg是构成叶绿素所必需的微量元素

C叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色

D.用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散快

答案A

解析Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B错误；叶绿素对绿光吸收最少，绿光板反射

出来，所以叶片呈绿色，C错误；用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上犷散快，

D错误。

2.（2020・江苏，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醉作为溶剂

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

答案B

解析无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；研磨时要加入碳酸钙（CaCOj）,可

防止叶绿素被破坏，B项错误：研磨时添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提

取，C项正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少杼液扩散，以保证滤纸条上形成的色

素带清晰、整齐，D项正确。

【归纳总结】实验出现异常现象的原因分析

异常现象原因分析

①未加二氧化硅，研磨不充分；

②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少；

收集到的滤

③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低（正确做法：分次加

液绿色过浅

入少量无水乙醇）；

④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏

滤纸条色素①滤液细线不直；

带重叠②滤液细线过粗

滤纸条无色①忘记画滤液细线；

素带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

考点二叶绿体的结构和功能

■归纳夯实必备知识

1.叶绿体的结构和功能

（1）叶绿体立体结构

a.外膜

b.内膜

c.类囊体

d.荏质

e.基粒

光合色素分布于类囊体薄膜上。光合作用的酶分布于叶绿体基质、基粒（或类囊体膜）。

（2）叶绿体的功能：进行光合作用的场所。

（3）叶绿体中色素的功能：吸收、传递、转化光能。

2.叶绿体功能的实验验证

⑴资料1：（必修1P100）

①实验者：德国科学家恩格尔曼。

②实验结论

a.叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。

b.叶绿体主要吸收红光和蓝紫光.

（2）资料2（必修1P10i）：在叶绿体的类囊体膜上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。

该资料说明光合作用的有关生化反应在叶绿体中进行。

(3)总结：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子,在类囊体膜上和

叶绿体基质中,还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合

作用的结构基础。

■柘展

1.恩格尔曼实验设计的巧妙之处

(1)实验材料用水绵和需氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋带状分布,便于观察，用需氧细菌可确

定释放氧气的部位。

(2)没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。

(3)用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位,相当于一组对比实验。

(4)临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再•次验证实验结果。

2.一般植物的叶片在春夏季节为绿色，而在秋季呈现黄色。出现这一现象的原因是什么？

提示春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对绿光吸收较少，绿光大部分被反射出来,

所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，叶片中主要是类胡萝卜素，故而呈现黄色。

■突破强化关键能力

3.下列关于叶绿体的叙述，正确的是()

A.叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积

B.类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原

C.类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光

D.叶绿体基质NADP’能形成NADPH

答案C

解析叶绿体中众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积，A错误；COz分子的固定和

还原属于暗反应，发生在叶绿体基质中，相关酶分布在叶绿体基质中，B错误：类囊体薄膜

上的类胡萝卜素主要吸收支紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此类囊体薄膜上的光合

色素都可以吸收蓝紫光，C正确；NADP+与H+结合形成NADPH发生在光反应过程中，场

所是叶绿体的类囊体薄膜，D错误。

4.光合作用的原理是很多科学家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分经典实验的分

析及拓展如图1、2所示。下列相关叙述正确的是()

光源

极细光束

需穿细菌

水细细胞

甲乙

图1图2

A.图1所示实验的目的是探究光合产物中O2的来源，其中乙组为对照组

B.卡尔文探究暗反应的过程与图1所示的实验均采用门司位素示踪法

C.图2所示实验中需氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位

D.图2所示实验需要把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在含有空气的黑暗环境中

答案B

解析图1所示的两组实脸均为实验组，对照方法为相互对照，为对比实脸，A错误；图2

所示实脸中需氧细菌主要分布于水绵细胞接受光照的叶绿体部分，C错误；图2所示实脸需

要把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，这样才能显示需氧细菌的

移动情况，D错误。

考点三光合作用的原理

■归纳夯实必备知识

1.探索光合作用原理的部分实验

年份科学家发现

普遍认为，在光合作用中，C02分子的C和。被

19世纪末—分开，02被释放，C与H20结合成甲醛，然后甲

醛分子缩合成糖

发现强对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过比

1928—

合作用转化成糖

发现希尔反应,即离体叶绿体在适当条件下发生水

1937英国植物学家希尔

的光解.、产生氧气的化学反应

用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气来源

于HzO：

1941美国科学家鲁宾和卡门

H2*0+C02f植物f18。2；

出0+(2小02一植物一。2

发现在光照下，叶绿体可合成迎。1957年，他

1954美国科学家阿尔农

发现该过程总是与水的光解相伴随

2.光合作用的概念及反应式

(1)光合作用的概念：绿色植物通过吐绿住，利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能最的

有机物,并且释放出氧气的过程。

(2)反应式：CO2+H2O诟京(CH2O)+Ch

3.光合作用的过程

项目光反应暗反应

魁住光下利壮号运丽h

过程模型7多抑的谛

光处"*C}ADP+%1AOSJ

光反应阶段略反应阶段

实质光能转换为化学能，并放出02同化C02形成有机物

时间短促,以微秒计较缓慢

色素、光、酶、水、ADP、NADP+、Pi,多种酶、ATP、NADPH、C02、

条件

必须有光C5,有无光均可

场所在叶绿体内的类囊体薄膜上进行在叶绿体基质中进行

①水的光解：①CO2的固定：

2H20」^^+02；CO2+C5――2c3；

②ATP的合成：②C3的还原：

物质转化

能量』一

ADP+Pi+ATP；2caN纥、酶.(CH20)+C..,

ATPADP+Pi

③NADPH的合成：

注：NADPH为C3还原提供还原

NADP++H+NADPH剂和能量。

ATP和NADPH中活跃的化学能

能豉转化光能一ATP和NADPH中活跃的化学能

一有机物中稳定的化学能

在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后，将水分解为

。2和H'等,，诊成ATP和NADPH,于是光能转化成ATP和NADPH中的化

关系学能;ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将C02转化为储

存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化有不

可分

■教材隐性知识・

(1)源于必修1PKM“相关唁息”：Q_是指三碳化合物——3—磷酸甘油酸，或是指五碳化合

物——核酮糖一1,5一二磷酸(RuBP)。

(2)源于必修1Pm“相关信息”：光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗掂。蔗

糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。

(3)源于必修1Pg正文拓展：光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14co2,一定时间后杀死小

球藻，同时提取产物并分析。实脸发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩

短时间到7s,发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO?转化成的第一个产物，可能

的实验思路是不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取初中只

有一种放射性代谢产物，该物质即为CO?转化成的第一个产物。

(4)源于必修1P]06“小字杂分”：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

条件光、色素、酶酶

原料CO2和H2O等无机物

产物糖类等有机物

能量来源光能某些无机物氧化时释放的能量

生物种类绿色植物、蓝细菌等硝化细菌、硫细菌等

4.环境改变时光合作用各物质含量的变化

(1)“过程法”分析各物质变化

下图中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、82)突

然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：

光

反

应

光

变

C,消耗减少.合成行不变

弱m减弱------------------------

n防火加-C消恁哲不变，合成流少

a合成减少,消耗诉不变

CO,

n减弱------------------------

供“把人变|G消精减少.合成行不变

应

减

:臀譬ANADPHtATPt

少I暂不变

(2)模型法表示C3和C5等物质含量变化

S优照光照弱光；光C.s、NADPH、

昭：H«ATP.(CH.O)

g强/,…-J献就合成出

卷|一；c$、NADPH、■■■、/

'.ATP、(CHO)

|:杳成此2

°时间时间

图1图2

Cd；C°2充足

co：co

22不感/…一%胃2。)

充足:不足Cs、NADPH、

■•一b./-------ATPI合成量

、……

_KC:I.(CH2O)------\QNADPH、

;A,lP

O㈤时间时间

图3图m4

5.光合作用的意义

太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础。光合作用是唯一能够捕获和

转化光能的生物学途径。

■柘展提升科学思维

“二氧化碳人工合成淀粉”入选2021年度中国生命科学十大进展，中科院研究人员受到

了自然光合作用的启发，在太阳能分解水的技术上，开发出了高效的化学催化剂，再利用“光

能一电能一化学能”的能量转变方式，将二氧化碳固定还原成了更容易溶于水的甲醇等•碳

化合物(G)。在这个步骤中，光能的能量转化效率超过10%,远超自然光合作用的能量利用

效率(2%)。完整的人造淀粉合成代谢路线(ASAP)如图所示:

3H2H2OATPADP

[CO2]-^^---------DHA^^•DHAP—GAP

(C,)(C3)

金蕊卜ADPG^fI-P-G-6-P-F-6-P-F-1.6-BP

(CJPPiATP

1.图示模拟的是光合作用的什么过程？人工合成淀粉过程和自然光合作用下关于二氧化碳的

固定是否相同，为什么？

提示暗反应；不相同；人工合成淀粉过程中二氧化碳回定还原成了更容易溶于水的甲醇等

一碳化合物，而自然光合作用下二氧化碳固定合成的是三碳化合物。

2.图中显示CO?还原需要人工提供的能量来自Ph、ATP。植物叶肉细胞中碳的还原所需要

能量由NADPH、ATP提供。

3.在与植物光合作用固定的CCh量相等的情况下，人工合成淀粉过程中糖类的积累量等卜

植物吗？为什么？

提示不等于；因为人工合成淀粉过程中没有呼吸作用消耗糖类。

4.从生态环境的角度阐述人工合成淀粉的意义。

提示有助于避免使用农药和化肥对环境等负面影响；从实现碳中和角度来说可以直接减少

空气中的CO?等。

■突破强化关键能力

5.(2023•河北张家口高三瑛拟)1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究

了光合作用中产生的氧气的来源，实验部分过程及结果如下图所示。下列叙述正确的是()

A.18。不具有放射性，是稳定的同位素，可用于示踪物质运行和变化规律

B.另一组实验及结果图应为：将HzixO换成H?O,CO2换成CI8O2,其余不变

C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧部分来自水

D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素，没有完整的叶绿体

答案A

解析另一组实脸及结果图应为：将H2*o换成H2O、C02换成。然）2、那。2换成02,其余

不变，B错误；该实险的预期结论是光合作用产生的02中的氧全部来自水，C错误：小球藻

是其核生物，不同于蓝细菌，具有完整的叶绿体，含有叶绿素和类胡萝卜素，D错误。

6.科学家在我国腾冲热泉中分离得到硫细菌，这些细菌通过氧化硫化物和还原C02来制造

有机物。下列关于硫细菌的叙述，错误的是（）

A.硫细菌和硝化细菌的同化作用类型均为自养型

B.硫细菌能利用化学能将C02和水合成糖类

C.硫细菌拟核中含有环状DNA

D.硫细菌的生物膜系统实现细胞的区室化和功能专一化

答案D

解析硫细菌和硝化细菌都能通过条.化无机物释放的能量来制造有机物，同化作用类型均为

自养型，A正确：据题意可知,硫细菌通过氧化硫化物产生化学能将CO2和水合成糖美，B

正确；硫细菌是原核生物，原核细胞没有以核膜为界限的细胞核，在拟核中含有环状DNA,

C正确；硫细菌是原核生物，不具有生物膜系统，D错误。

重温高考真题演练

1.（2019・江苏，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吐和一

种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙静提取液”下列叙述正确的是（）

菠菜蓝细菌

A.研磨时加入CaCCh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.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b

答案D

解析研磨时加入CaCCh的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCCh过量不会破坏叶

绿素，但会影响色素提取液的纯度，A错误；光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层

析液由有机溶剂配制而成，B错误；层析液易挥发，故层析分离时烧杯上要加盖，C错误；

对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b,D正确。

2.(2019・海南，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

答案B

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NADPH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。

3.(2021・江苏，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代谢途

径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题：

(1)叶绿体在___________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是。

(2)光合作用时，CO?与C5结合产生三碳化合物，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持

续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运

出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了个CO2分子。

(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/箪果酸

穿梭可有效地将光照产生的中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为

中的化学能。

(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是:

取培养10〜14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进

入叶片。光照培养后，测定并计算光合放僦速率(单位为iimoQmgich卜chi为叶绿素)。

请完成下表。

实验步骤的目的简要操作过程

寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高

配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，

用于加入水中

®

设置寡霉素为单i变量的对照组

—

②____________________________________

对照组和各实验组均测定多个大麦叶片

光合放氧测定用氧电极测定叶片放氧

③____________________________________称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取

上清液测定

答案(1)类囊体薄膜叶像素、类胡萝卜素

(2)C512⑶NADPHATP(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮②减少上片差

异造成的误差③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)

解析(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，细胞呼吸过程中释放的能量用于合成ATP

中的化学能和产生热能。(4)设计实验遵循单一变量原则、对照原则、等量原则，对照组为在

水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叫片的原因超

减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定叶绿素的含量。

4.(2020.江苏.27)大豆与根瘤菌是互利共生关系，卜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±；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质

是和。

H2O

(2)上图所示的代谢途径中，催化固定CO?形成3一磷酸甘油酸(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合成蔗糖的酣存在于o

⑶根瘤菌固氮产生的NH：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）CCh和N?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O

答案（I）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）在叶绿体中，吸收光能的光合色素分布在光反应的场所——类囊体的薄膜上；CO2

的固定是CO2+C5-^*2C力故直接参与CO2固定的化学物质有H2O和C5。（2）CO2的固定

发生在暗反应过程中，所以催化固定CO?形成PGA的酶应存在于暗反应的场所——。一绿体

基质中。PGA还原成TP运出叶绿体后合成蔗糖，所以催化TP合成蔗糖的酶存在于细胞质

基质中。（3）氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键的方式合成蛋白质。（4）叶绿体中光反应合成

ATP的能量来自光能。根疮中合成ATP的能量主要来源于呼吸作用中糖类的分解。（5）与箭萄

糖相比，蔗糖为二糖，对渗透压的影响相对较小，而且为非还原糖，性质较稳定，所以蔗糖

是大多数植物长距离运输的主要有机物。

五分钟查落实

1.判断关于捕获光能的色素和结构的叙述

（I）叶片在640〜660nm波长光下释放02是由叶绿素参与光合作用引起的（J）

（2）用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在层析液中溶解度的大小

（X）

（3）实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好（X）

（4）叶绿体中类囊体堆叠可以增大CO?固定和C3还原场所的面积（X）

（5）散布在细胞质基质中的叶绿体，其形态和分布是静止不动的（X）

2.判断关于光合作用的过程的叙述

（I）植物细胞产生的02只能来自光合作用（X）

（2）希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程（V）

（3）鲁宾和卡门设计对比实验证明了光合作用释放的氧气来自水（J）

（4）阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随（J）

（5）C是组成糖类的基本元素,在光合作用中C从CCh开始先后经C3、G最后形成糖类（X）

（6）光合作用暗反应阶段既不消耗H?O也不产生H?O（X）

⑺硝化细菌可将环境中的NK氧化释放的能量直接用于自身各项生命活动（X）

3.填空默写

（1）（必修1P98）绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：叶绿素（含量约占3/4）和类胡萝卜

素（含量约占1/4）,其中前者包含叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）。后者包含胡萝卜素（橙

黄色）和叶黄素（黄色）。

（2）（必修IP⑹叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收整

紫光。

（3）（必修1PM“）叶绿体是进行光合作用的场所。在它内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光

能的色素分子,在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的醛。

（4）请根据光合作用的基本过程，填充下图：

NADPH多种酶

参加催化

NADP*

ADP+Pi

(CH2O)

光反应阶段暗反应阶段

⑸请写出光合作用的反应式（产物为CM2。4682I12nq叶绿2m2。6I6O2I6H。

课时精练

一、选择题

1.如图是对菠菜叶片叶绿体色素分离的结果示意图。下列相关分析正确的是（）

------C

b铅笔细纹

A.a的操作目的是方便层析液的吸附

B.b选用铅笔细线能够促进色素的层析

C.如果c.d带宽减小，一定是忘记添加碳酸钙

D.色素f在层析液中的溶解度最大

答案D

解析图中a的操作即剪去滤纸条的两角，其目的是防止层析液在滤纸条两边扩散过快，导

致得到的色素带不整齐，A错误；b选用铅笔细线能够使滤液细线画得细而直，得到的色素

带比较整齐，便于观察，B错误；c、d带对应的色素分别为叶绿素b、叶绿素a,二者带宽

减小说明滤液中叶绿素含量减少，原因可能是忘记添加碳酸钙，也可能是材料不新鲜，叶绿

索含量少，C错误：色素f是胡萝卜素，在层析液中的溶解度最大，扩散最快，位于法纸条

的最上方，D正确。

2.下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是（）

A.希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素完全来自水

B.在恩格尔曼的实验中，受到均匀光照，好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光的部位

C.鲁宾和卡门的实验中，改变水中H2I8O的所占比例，植物释放的巾。2的所占比例也随之

改变

D.供给小球藻气02,叶绿体内的三碳化合物首先出现什

答案A

解析希尔的实脸说明水的光解产生氧气，但没探究CO?的相关实验，故不能说明植物光合

作用产生的氧气全部来自水，A错误。

3.（2023•江西抚州高三模拟）如图所示的实验中，试管中色素若是分别来自水稻的叶黄素缺失

突变体叶片和缺镁条件下生长的水稻叶片，则在光屏上形成较明显暗带的条数分别是（）

三棱镜

色素溶液

A.1、1B.1、2

C.2、2D.2、I

答案D

解析叶黄素块失的突变体水稻不能合成叶黄素，而试管中胡萝卜素和叶绿素主要吸收红光

和蓝紫光，则在光屏上形成2条较明显暗带；缺镁条件下生长的水稻，叶绿素合成受阻，则

试管中的类胡萝卜素吸收支紫光，则在光屏上形成1条较明显暗带，D正确。

4.亚硝酸细菌和硝酸细菌是土壤中普遍存在的化能自养型细菌，前者将氨氧化为亚硝酸，后

者将亚硝酸氧化为硝酸，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是（）

2NH+3O2亚硝酸细困♦2HNO2+2H2O+能量;

CO2+2H2O——J-(CH2O)+O,+H,O

硝酸细菌

2HNO2^O2>2HNO,+能量

A.氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物

B.细菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸盐含量，有利于植物渗透吸水

C.亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的过程和发生场所均相同

D.由图可知，亚硝酸细菌和硝酸细菌属r分解者

答案A

解析细菌化能合成作用可增加土壤中硝酸盐含量，对枝物吸收氮素营养有重要意义，B错

误；植物的光合作用是利用光能将二氧化碳和水合成有机物，其场所在叶绿体，而亚硝酸细

菌（属于原核生物，没有叶绿体）的化能合成作用是利用化学能将二氧化碳和水合成有机物，

因此亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的过程和场所都不同，C错误：亚硝酸细菌和

硝酸细菌属于化能自养型细菌，属于生产者，D错误。

5.下列有关叶绿体和线粒体内部分代谢活动的叙述，正确的是（）

A.叶绿体内：CO2-C3-*（CH2O）,线粒体内：C6Hi2O6-*C3-CO2

B.两种细胞器都与能量转换有关，都能产生ATP

C.ATP和NADPH在叶绿体中随水的分解而产生，ATP和［H］在线粒体中随水的生成而产生

D.两种细胞器都具有较大的膜面积和相同的酶系统，有利于代谢高效地进行

答案B

解析叶绿体中可发生CO2-C3-*（CH2O）,在线粒体分解的底物是丙酮酸，不是葡萄糖，线

粒体中不会发生C6Hl2。6一C3-C02,A错误；ATP和NADPH在叶绿体中随水的分解而产生，

在线粒体中（有氧呼吸第三阶段），水的生成过程中生成了ATP,但是没有［H］（NADH）产生，C

错误；线粒体和叶绿体都具有较大的膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地

进行，但酶系统不同，D错误。

6.（2023•江苏海安高级中学高三练习）卡尔文将文标记的CO?通入正在进行光合作用的小球

藻培养液中，然后在培养后不同时间（0.5s、3s、10s等）将培养液迅速倾入热乙醇中以杀死

细胞，最后利用层析法和放射自显影技术进行物质的分离和鉴定，实验结果如图。下歹J相关

分析不正确的是（）

3-磷酸甘油酸随若反应时间的延长

生成的放射性物质种类不断坨加7

培养0.5s

检洌到一种放射性物质培养60s

检测到多种放射性物质

A.用14c标记CO?可排除细胞中原有物质的干扰

B.热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行

C.推测暗反应的初产物可能是3一磷酸甘油酸

D.可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程

答案D

解析热乙醇可以杀死细胞，用热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行，以检测杀死细胞

时，其光合作用进行的程度，B正确；放射性最先在3一磷酸甘油酸出现，推测暗反应的初

产物可能是3一磷酸甘油酸，C正确；该实验可通过放射性出现的先后顺序来推测暗反应的

过程，D错误。

7.如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在I阶段处于适宜

环境条件下，II阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分

析正确的是（）

M

n

l阶段阶段

送

餐I

年甲

乙

-r

时间/

4()0

3(X)

2(X)

1(M)

0