考向06光合作用與能量轉換

1.（2020?江蘇卷，6）采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是（）

A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑

B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞

C.研磨時添加石英砂有助于色素提取

D.畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散

【答案】B

【解析】葉綠體色素能溶解在無水乙醇或丙酮等有機溶劑中，所以可用無水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素,

A正確；研磨時加入CaCO3可以防止葉綠素被破壞，B錯誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉

綠體中的色素釋放出來，C正確；畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散，防止色素帶之間部分重疊，D正確。

2.（2019?海南卷，9）下列關于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是（）

A.光合作用的暗反應階段不能直接利用光能

B.紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a

C.光反應中，將光能轉變為化學能需要有ADP的參與

D.紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用

【答案】B

【解析】光合作用的暗反應階段不能直接利用光能，但需要利用光反應階段形成的NADPH和ATP,A正

確；胡蘿卜素不能吸收紅光，B錯誤；光反應中，將光能轉變為ATP中活躍的化學能，需要有ADP和Pi

及ATP合成醐的參與，C正確；紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以轉變為ATP

和NADPH中活躍的化學能，D正確。

1.色素的提取與分離實驗

（1）實驗原理

也可用歌?的乙/加入遭號無水成畋鈾末代老

題圓）有機溶劑（如五之三避＞能溶解色素

不大荒奇色素在層析液中溶解度不同,在濾

與w義紙條上擴散的速度不同

（2）實驗裝置及操作

二

濾

氧

碳

干燥的液序棉塞

化

酸

定性二細

無fc::m濾紙條

線

水濾紙

硅

鈣-試管

f或

層

乙>鉛筆線"II?-濾液細線

醇

u剪兩角出析

提

取以層析液

液

過m制備濾紙條、

色

素e

畫濾液細線

鐵架臺

色素的提取色素的分離

①稱取綠葉、剪碎

二氧化硅：增大摩擦，使

’研磨更加充分

,②研磨-碳酸鈣：防止色素被破壞

提'無水乙醇：溶解色素不能用

③過濾用單層尼龍布過濾手〃

④收集濾液及時用棉塞將試管口塞嚴

一端剪去兩角，使擴散

⑤制備濾紙條均勻，防止出現弧形色

索帶檔加色才附看久

細、直、勾（風干后重復；

⑥畫濾液細線-一兩次）一^

不隹去用濾紙條插入層析液中，層

。L系力網一析液.鯉型及濾液細線

防立色壬溶的在懸竹海中

（3）實驗結果及分析

啥子晟九打算最怏

，濾紙條上

實斗胡蘿卜短橙黃色

呈現四條

驗

顏色、寬二一葉黃素：黃色色者用最

結

二一葉綠素a：藍綠色一＞玄哈子

果度不同的

身一葉綠素b：黃綠色最多

、色素帶

①色素帶的條數與色素種類有關,四條色

素帶說明有四種色素

②色素帶的寬窄與色素含量有關,色素帶

越寬說明此種色素含量越多

③色素帶擴散速度與溶解度有關,擴散速

度越快說明溶解度越高

1.葉綠素提取和分離實驗異常現象分析

異常現象原因分析

（1）未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分；（2）一次加入過量的

色素帶顏色較淺無水乙醇，提取液濃度太低（應分次加入少量無水乙醇，如10

mL）；（3）畫濾液細線時次數太少

濾紙條下面兩條色素帶較淺（1）未加碳酸鈣或加入過少，葉綠素被破壞；（2）實驗材料中葉

綠素的含量較少（如泛黃的葉片）

色素帶重疊（1）濾液細線不直；（2）濾液細線過粗

（1）忘記畫濾液細線；（2）濾液細線接觸或浸沒于層析液，色素

無色素帶

全部溶解到層析液中

【易錯點1]關于光合色素的4點提醒

點撥：（1）可進行光合作用的細胞不一定都含有葉綠體（如藍藻等），但是都含有光合色素。

（2）葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不

吸收，只是吸收量較少。

（3）植物葉片呈現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。

（4）植物的液泡中含有的色素不參與光合作用。

[易錯點2]誤認為用光照射葉綠體中提取的色素就能發生光反應

點撥：葉綠體中的色素具有吸收、傳遞、轉化光能的作用，發生光反應除色素、光照之外，還需ADP、

1.（2022?北京房山區期末）如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法正確的是（）

A.提取色素時加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發

B.若選用同種但失綠變黃的葉片，色素含量可能是（甲+乙）＜（丙+丁）

C.四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大

D.四種色素中，丙和丁主要吸收紅光

【答案】B

【解析】提取色素時加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞，A錯誤；由題圖可知，甲為葉綠素b,乙為葉綠素

a,丙為葉黃素，丁為胡蘿卜素，失綠變黃的葉片中葉綠素含量較低，所以色素含量可能是（甲+乙）〈（丙+

T），B正確；四種色素都能溶解在層析液中，丁擴散距離最遠，丁色素的溶解度最大，C錯誤：內（葉黃素）

和丁（胡蘿卜素）主要吸收藍紫光，D錯誤。

2.（2022.黑龍江哈三中一調）在綠葉中色素的提取與分離實驗中，在濾紙中央滴一滴色素濾液，然后進行分離

（如圖），得到四個不同顏色的同心圓。下列說法正確的是（）

定性濾紙

—培養皿

,燈芯（棉線）

A.可以用層析液提取綠葉中的光合色素

B.由外向內的第三圈呈藍綠色，主要吸收藍紫光和紅光

C.如實驗中未加CaCCh，會導致由外向內的第一、二圈顏色較淺

D.由外向內第一、二圈中的色素主要吸收紅光和藍紫光

【答案】B

【解析】根據葉綠體中色素的分離原理可知，可以用層析液分離綠葉中的光合色素，提取光合色素常用無

水乙醇，A錯誤；根據分析可知，由外向內的第三圈是葉綠素a,呈藍綠色，主要吸收藍紫光和紅光，B正

確；光合色素的提取實驗中加入CaCOa的作用是防止葉綠素被破壞，所以如果實驗中未加CaCO"葉綠素

a和葉綠素b含量較少，即由外向內的第三、四圈顏色較淺，C錯誤；由外向內第一、二圈中的色素是胡蘿

卜素和葉黃素，它們主要吸收藍紫光，D錯誤。

3.（2021?廣東卷，12）在高等植物光合作用的卡爾文循環中，唯一催化C02固定形成C3的酶被稱為Rubisco,

下列敘述正確的是（）

A.Rubisco存在于細胞質基質中

B.激活Rubisco需要黑暗條件

C.Rubisco催化CO2固定需要ATP

D.Rubisco催化C5和CO2結合

【答案】D

【解析】由“唯一催化C02固定形成C3的酶被稱為Rubisco”可知，Rubisco是與暗反應有關的酶，暗反應

階段的化學反應是在葉綠體的基質中進行的，故Rubisco存在于葉綠體的基質中，催化C5和CO?結合生成

C3,A錯誤，D正確；暗反應在有光、無光條件下都可以進行，故激活Rubisco不一定需要黑暗條件，B錯

誤；在暗反應階段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP,C錯誤。

4.（2017年全國卷2）下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。

ABCD

光能『（C^O）丁葡萄糖

@丙酮缸靛嬴

■、ATP/coJh4HO

?x2

H2O?NADPil2CJ2乙酰輔酶心

CO2

據圖回答下列問題：

（1）圖中①、②、③、④代表的物質依次是、、

、，［印代表的物質主要是。

（2）B代表一種反應過程，C代表細胞質基質，D代表線粒體，則ATP合成發生在A過程，還發生在

（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。

（3）C中的丙酮酸可以轉化成酒精，出現這種情況的原因是。

【答案】（或答：還原型輔酶和在缺氧條件

ChNADP+ADP+PiC5NADHI）CD

下進行無氧呼吸

【詳解】

光反應中物質變化：氏0—2H+l/2Ch（水的光解）；NADP++2e-+H+一NADPH能量變化：ADP+Pi+光

能一ATP

暗反應中物質變化：CO2+C5化合物—2C3化合物（二氧化碳的固定）2C3+4NADPH+ATP—（CH2O）+C5+H2O

（有機物的生成或稱為G的還原）

能量變化：ATP-ADP+Pi（耗能）

（1）由圖可知A、B過程分別為光合作用的光反應和暗反應，圖中類囊體膜上發生水的光解，產生NADPH

和①氧氣；暗反應階段消耗ATP和NADPH,產生②NADP+、③（ADP和Pi）；暗反應過程為卡爾文循環，

CO2+C5化合物-2c3化合物（二氧化碳的固定），所以④為C5。呼吸作用的第一階段的場所為C細胞質基

質，在第一階段中，各種能源物質循不同的分解代謝途徑轉變成乙酰輔酶A；呼吸作用的第二、三階段的

場所為D線粒體，在第二階段中，乙酰輔酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通過三竣酸循環轉變為CO?和

氫原子；在第三階段中，氫原子進入電子傳遞鏈（呼吸鏈），最后傳遞給氧，與之生成水。呼吸作用中的［H］

為還原型輔酶I（NADH）。（2）植物葉肉細胞能產生ATP的生理過程有：光合作用光反應階段（A）和有

氧呼吸的三個階段（C和D）。（3）酒精是植物細胞無氧呼吸的產物。

【點睛】易錯易混點為|川，注意呼吸作用中的|H|為還原型輔酶I（NADH）,光合作用中的［H］為還原型輔

酶II(NADPH)?

1.光合作用過程

(1)圖解光合作用的過程

H20A

[2￡3^—C0

ATP2

多種黯盛

JNADPH

光葉綠體中

參加催41

能\NADP+A

、ADP+Pi二’(CHQ)

光反應階段暗反應階段

(2)比較光反應與暗反應

:、光反應,：頃目)撕反應,：

Vvv

類囊體薄膜*?葉綠體基質

龍、色素、醐、HQ、?帚產C5、AIE、

ADP、Pi、NADP+NADPH、C篝

①水的光解：

+

2H2O^O2+4H+4e-\

①CO?的固定：

②ATP的合成:U-X/O.C,MC,

ADP+Pi+能量^^也;*C②G)+的還原2：

ATP/Y,\ATP.NADPH

③還原型輔幅II的形/2c3高.

成：NADP++H++2e-(CH2O)+C5

我NADPH

、ATP和NADPH

光能~ATP和NADPH(能量)中活躍的化學能

中活躍的化學能焚織一有機物中穩

ZL定的化學能

(O)

V

H,O/NADP+、CO,

j光能中(庠勺小

°2、ADP+Pi，(CH2O)

:①光反應為暗反應提供NADPH、ATP;暗反應

：為光反應提供NADP*、ADP和Pi;

[②沒仃光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應.

:光反應也會受到抑制

3.光合作用的概念及反應式

(1)概念：光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并

且釋放出氫篤的過程。

(2)反應式：

光能

。）+

CO2+H2011r^（CH202

（3）元素的轉移途徑

①H：米磐NADPH度雪（C3H2OC

②C：支。2c國蛆定心迎望（空出0）。

③0：H!8O^SI8OO：c802cs典典定QC您匹

邕）

1.環境改變時光合作用各物質含量的變化分析

（1）“過程法”分析各物質變化

下圖中I表示光反應，H表示CO2的固定，III表示C3的還原，當外界條件（如光照、CO2）突然發生變化時,

分析相關物質含量在短時間內的變化：

〃變那.（I變弱）-NADPHJATP|

COz供應W減弱）C；‘消耗減少，合成暫不變C』

、不變）n蒜變卜7消耗暫不變，合成減少CJ

C：,合成減少，消耗暫不變CJ

II減弱

/光不變、

川暫不變J'C消耗減少，合成暫不變C』

COz供應

隨后減弱

IDNADPHfATP]

1暫不變

（2）“模型法”表示C諭最的含量變化

起始值C3高于C5（約為其2倍）

光

光包光

蚪

照光照弱卻照

Cs、NADPH、

強

強--C則

-里[C；3、NADPH、：WATP、（CH。

-4ATP、（CH,0）5z-合成量

一

!一合成量一

時間時間

涮

co2

S品型區酬。）

C$、NADPH、

望

—ATP滓合成里

一、、

C3.(CH2O)—IGNADPH

合成量!ATP

[易錯點1]對光合作用過程的4點說明

點撥：（1）C3和C5并不是只含有3個或5個碳原子，還有H、0等原子，如丙酮酸（C3H4。3）就是一種三

碳化合物。

（2）暗反應不直接需要光，但是如果沒有光，光反應停止后，暗反應很快也會停止。

（3）光合作用的產物主要是糖類，還有一些類脂、有機酸、氨基酸和蛋白質等。

（4）葉綠體產生的ATP只能用于暗反應（C3的還原），不能用于細胞中其他部位的生命活動。

[易錯點2]誤認為l4C轉移途徑為氣。2一氣3-14c5T（WCH'O）

點撥：光合作用暗反應中的作用在于固定形成l4中的轉移途徑為

C5C02C3,CO214c

14co4cH2。），中間沒有C5參與。

3.（2022?東北師大附中質檢）如圖表示光合作用過程，a、b、c表示物質，甲、乙表示場所，下列有關分析錯

誤的是（）

H2OC

光一曬=4=[^]—（CHQ）

O2

A.物質b可能是ADP和Pi

物質直接被還原生成和

B.c（CFhO）C5

C.甲中色素不溶于水，能溶于有機溶劑

D.乙中含有多種催化反應的能

【答案】B

【解析】根據圖示可看出，甲是葉綠體的類囊體薄膜，是光合作用光反應的場所，乙為葉綠體基質，是暗

反應的場所，物質b可能是暗反應為光反應提供的ADP和Pi,A正確；物質c為CCh，CCh轉化成（CFhO）

和C5需經過CO2的固定和C3的還原兩個過程，B錯誤；類囊體薄膜上的色素不溶于水，能溶于有機溶劑,

C正確；葉綠體基質中含有多種催化反應的酶，D正確。

4.（2022?東北師大附中質檢）如圖表示光合作用過程，a、b、c表示物質，甲、乙表示場所，下列有關分析錯

誤的是（）

HQc

光（CH2O）

O2

A.物質b可能是ADP和Pi

B.物質c直接被還原生成（CH2O）和C5

C.甲中色素不溶于水，能溶于有機溶劑

D.乙中含有多種催化反應的醐

【答案】B

【解析】根據圖示可看出，甲是葉綠體的類囊體薄膜，是光合作用光反應的場所，乙為葉綠體基質，是暗

反應的場所，物質b可能是暗反應為光反應提供的ADP和Pi,A正確；物質c為CCh，CO?轉化成9比0）

和C5需經過CO2的固定和C3的還原兩個過程，B錯誤；類囊體薄膜上的色素不溶于水，能溶于有機溶劑,

C正確：葉綠體基質中含有多種催化反應的酶，D正確。

5.（2018?江蘇卷，18）如圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設條件中能使圖中結果成

立的是（）

A.橫坐標是CCh濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度

B.橫坐標是溫度，甲表示較高CO?濃度，乙表示較低CCh濃度

C.橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度

D.橫坐標是光照強度，甲表示較高CCh濃度，乙表示較低CCh濃度

【答案】D

【解析】由題圖可知，甲、乙兩曲線剛開始重疊，之后乂分開，A項所述條件不會出現圖示結果，A不符

合題意；橫坐標為溫度，則相應曲線應存在最適溫度下的最高凈光合速率，呈現先上升后下降趨勢，B不符

合題意；葉綠體中的葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。若橫坐標表示光波長，

隨著波長增大植物的凈光合速率不應是先增大后趨于穩定，C不符合題意；隨著光照強度的增加，凈光合速

率先增加后趨于穩定，在某一光照強度下，較高濃度的CO2條件下植物凈光合速率大，D符合題意。

6.(2022年1月?浙江?高考真題)不同光質及其組合會影響植物代謝過程。以某高等綠色植物為實驗材料,

研究不同光質對植物光合作用的影響，實驗結果如圖1,其中氣孔導度大表示氣孔開放程度大。該高等植物

葉片在持續紅光照射條件下，用不同單色光處理(30s/次)，實驗結果如圖2,圖中“藍光+綠光”表示先藍光

后綠光處理，“藍光+綠光+藍光''表示先藍光再綠光后藍光處理。

氣

口氣孔導度孔

臼胞間co,濃度開

。光合速率放

程

度

O

藍光紅光2030

圖1

回答下列問題：

(1)高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素，常用方法分離。光合色素吸收的光能轉化為ATP

和NADPH中的化學能、可用于碳反應中的還原。

(2)據分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CCh濃度低，其原因是。氣孔主要由保衛細胞構成、

保衛細胞吸收水分氣孔開放、反之關閉，由圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但

這種作用可被光逆轉。由圖1圖2可知藍光可刺激氣孔開放，其機理是藍光可使保衛細胞光

合產物增多，也可以促進K+、cr的吸收等，最終導致保衛細胞,細胞吸水，氣孔開放。

(3)生產上選用LED燈或濾光性薄膜獲得不同光質環境，用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光

以合理比例的或____________、合理的光照次序照射，利于次生代謝產物的合成。

【答案】(1)層析3-磷酸甘油酸

(2)光合速率大，消耗的二氧化碳多藍溶質濃度升高

(3)不同顏色光強度光照時間

【解析】

【分析】

分析圖1：藍光光照比紅光光照下光合速率大、氣孔導度大、胞間CO2濃度低。

分析圖2:表示該高等植物葉片在持續紅光照射條件下，用不同單色光處理對氣孔導度的影響：藍光刺激

可引起的氣孔開放程度增大，綠光刺激不影響氣孔開放程度，先藍光后綠光處理也基本不影響氣孔開放程

度，先藍光再綠光后藍光處理氣孔開放程度增大的最多。由此可知綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻

止作用，但這種作用又可被藍光逆轉。

⑴

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,

所以常用紙層析法分離光合色素。光合色素吸收的光能通過光反應過程轉化為ATP和NADPH中的化學能,

用于碳反應中3-磷酸甘油酸的還原，將能量轉移到有機物中。

(2)

據圖1分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CCh濃度低，其原因是藍光照射下盡管氣孔導度大，但光合速

率大，消耗的二氧化碳多。分析圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用又

可被藍光逆轉，并且先藍光再綠光后藍光處理的效果比只用藍光刺激更明顯。由圖1圖2可知藍光可刺激

氣孔開放，其機理是藍光可使保衛細胞光合產物增多，也可以促進K+、的吸收等，最終導致保衛細胞溶

質濃度升高，細胞吸水膨脹，內側膨脹的多，氣孔側內陷，氣孔開放。

(3)

生產上選用不同顏色的LED燈或濾光性薄膜可獲得不同光質環境，用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光

以合理比例的光強度或光照時間、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代謝產物的合成。

【點睛】

本題考查了不同光質對光作用過程中，氣孔導度(氣孔的開放程度)、胞間C02濃度、光合速率的影響，解

題關鍵是知道所學的光作用過程的相關知識，并結合題中的圖示信息做出準確判斷。

1.影響光合作用的內部因素

(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。

美&律光環境中生長反帝

譴壯，在甫嬴和筋先於件,-------------------

E下生長發甫不良的植物;陽生植物的細胞呼吸

h.-4:強度、光補償點、光飽

M

d9---------世生地物d和點、最大光合作用

。，'/'二蟹逍物：強度均高于陰生植物

O.,/上光補償點丁、--------------------

M手/光照強邇&應府而至一袤松揚馬麗

ffi美良牧弱的光照外件':生農作物間作或套種

oD'下生長良好的植物--------------------

(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶

foA會鹿注蔗的大石翥含量句;

:大,酶的含量和活性皂士光合速：

■率加快J

)A葉齡,;應甫永松揚巢樹曾施后麗，忠黨

E:摘除老葉

(3)葉面積指數

A點前:隨葉面積指數增大，光

合效率增大

物質量-一:

忠光合里」A點后:雖然總光合量上升，但

呼吸量二因呼吸量上升更快，導致干物

質量下降

「干物質量i

應而無話后搞嗓麻冒不彥奸；'

A葉而積

指數②合理密植.增加光合面積

2.影響光合作用的外部因素

(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析

①光照強度

*

光照大孑此點H植物方可生長

鼠

而

？T光補償

光總

O女光照強度影響光

光飽合

U

周反應，制約ATP及

O和點用

的產生,

調4B__強夕NADPH

輕A黑暗條件下呼吸進而制約暗反應

讖

Z所放出的CO?量一

O

。，應用:①溫室大棚陰天時補光

；可以提高光合速率;②適當延

:長光照時間;③合理密植，增加

［光合作用面積等,

②CO2濃度

A點與A，點意義不同.B點與夕點對應的

CO,濃度都表示CO?的飽和點

熙

行

光

令

,.?co/卜槽點-遂

用

作

si竹*

三B-

價

f8濃

世-

反

如,*,

區COz濃度f

果

度

JoC濃

OA0,,、

一

婪O圖2

圖1卜

應用:①農業生產上“正其行，通其風”；

②增施農家肥，增大C0?濃度

③溫度

先合作用與呼吸作用

獨的聶送溫層不同溫度通過影響酶的活性進

而影響光合作用（主要制約

光歹'筆、呼吸/

速暗反應）

率

；應用:①大用中適時播種;

號、V、:②溫室中,適當增加晝夜

__;:'，溫差，保證植物有機物的

^E溫度/過秋累...................

④水分或礦質元素影響氣孔的開閉

超過一定濃度后，植物會因土壤溶

液濃度過高而滲透失水，出現萎焉。

光合速率沃芬裒定谷松訶而算川獷版）

:元素影響葉綠素等有關化合：

?物的合成

°水分或礦質元素■彳應用:合理灌溉和施肥，:

（2）多因子對光合速率的影響

P點:限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因

子，隨著因子的不斷加強,光合速率不斷圜魚，

Q點:橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的

因素，影響因素主要為各曲線所表示的因子

自變量2溫度口變量2光照強度U變鼠2CO?濃度

施

箭

曲

度

高

光強旅

汽