第三章細胞代謝課時4光合作用與能量轉化課標要求核心考點五年考情核心素養對接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變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能；2.實驗：提取和分離葉綠體色素捕獲光能的色素和結構2023：江蘇T12、遼寧T21（1）（2）、海南T16（1）、全國乙T2、全國甲T29、浙江1月T23（1）；2022：湖北T12、遼寧T22Ⅰ、山東T21（1）、江蘇T5A；2021：天津T6C；2020：江蘇T6、浙江7月T27（2）、山東T3D；2019：浙江4月T30（2）、江蘇T17、海南T9BD1.生命觀念——結構與功能觀：葉綠體的結構與功能相適應；物質與能量觀：通過光合作用過程合成有機物，儲存能量。2.科學思維——分類與比較：比較光反應與暗反應，掌握光合作用的過程；比較光合作用與細胞呼吸，形成知識間的聯系光合作用的過程2023：天津T9、湖南T17、湖北T8、全國甲T29（2）（3）、全國乙T29、浙江1月T23（2）；2022：江蘇T20（1）、全國甲T29（1）、山東T21（2）（3）；2021：天津T15、山東T16CD和T21、湖南T18、廣東T12、江蘇T20、遼寧T22、重慶T6；2020：北京T19（1）、天津T5、山東T21、江蘇T27；2019：全國ⅠT3、江蘇T28命題分析預測1.光合作用是高考的必考點，在每年的高考中都占有較大的比重。主要以光合作用相關實驗、曲線等形式進行考查，側重考查色素的組成和功能、色素的提取和分離、光合作用中物質和能量的變化等，還常將光合作用與細胞呼吸的原理相結合，考查二者之間的聯系等。2.預計2025年高考命題仍將借助圖、表格等將光合作用與細胞呼吸相結合，使試題實驗化，考查考生運用所學知識解決實際問題的能力考點1捕獲光能的色素和結構1.綠葉中色素的提取和分離（1）實驗原理及方法（2）實驗步驟（3）實驗結果及分析（4）實驗失敗的原因分析異常現象原因分析收集到的濾液綠色過淺①未加[12]二氧化硅，研磨不充分；②使用放置數天的綠色葉，濾液色素（葉綠素）太少；③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低（正確做法：分次加入少量無水乙醇）；④未加[13]碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞濾紙條色素帶重疊①濾液細線不直；②濾液細線過粗濾紙條無色素帶濾液細線接觸到[14]層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中2.葉綠體中的色素及葉綠體的結構（1）葉綠體中的色素（2）葉綠體的結構基礎自測1.提取綠葉中色素的溶劑也可用于提取紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中的色素。（×）2.研磨綠葉時加入少許CaCO3，能夠使研磨充分。（×）3.綠葉中含量越多的色素，在濾紙條上擴散得越快。（×）4.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素。（√）5.沒有葉綠體，細胞不能進行光合作用。（×）6.光合作用需要的色素和酶分別分布在葉綠體基粒和基質中。（×）7.植物呈現綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。（×）8.葉綠體內膜上存在與水裂解有關的酶[2022浙江1月，T8C]。（×）9.依據吸收光譜的差異對光合色素進行紙層析分離[2021北京，T13C]。（×）10.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，T3C]。（√）11.光合作用時，火龍果植株能同時吸收紅光和藍光的光合色素是葉綠素（或葉綠素a、葉綠素b）；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細線為基準，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第一和二條[2023海南，T16（1）]。情境應用1.為什么有些蔬菜大棚內懸掛發紅色或藍紫色光的燈管，并且在白天也開燈？為什么不使用發綠色光的燈管作補充光源？提示因為光合色素對紅光和藍紫光的吸收最多，補充這兩種類型的光，有利于提高蔬菜的產量，而綠色光源發出的是綠光，這種波長的光幾乎不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中提高有機物產量。2.玉米田里的白化苗長出幾片葉子后會死亡，原因是什么？提示玉米白化苗中不含葉綠素，不能進行光合作用，待種子中儲存的營養物質被消耗盡后，無法產生新的有機物，因此玉米白化苗長出幾片葉子后會死亡。3.蒜黃和韭黃都是黃色的，秋后的綠葉會變黃，貧瘠土壤中生長的植物葉片一般也偏黃，影響這些現象形成的因素分別是什么？提示韭黃和蒜黃是在無光的環境下培育的，沒有光照不合成葉綠素；秋后溫度降低，葉綠素合成少，分解多；貧瘠土壤缺Mg等會影響葉綠素的合成，使葉片變黃。深度思考1.在進行紙層析時，若采用圓形濾紙，則結果是什么？提示在圓形濾紙上出現4個同心圓，最外面是胡蘿卜素，接下來依次是葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。2.葉綠體類囊體膜上的色素都能轉化光能嗎？提示不是。葉綠體類囊體膜上的色素分為兩類：一類具有吸收和傳遞光能的作用，包括絕大多數的葉綠素a，以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素；另一類是少數處于特殊狀態的葉綠素a，其能夠捕獲（或轉化）光能。3.恩格爾曼實驗一的方法有什么巧妙之處？提示①實驗材料選擇妙：用水綿作實驗材料。水綿的葉綠體呈帶狀，便于觀察。②排除干擾的方法妙：沒有空氣的黑暗環境排除了環境中光線和O2的影響，從而確保實驗的準確性。③觀測指標設計妙：通過需氧細菌的分布，能夠準確地判斷出水綿細胞中釋放O2的部位。④實驗對照設計妙：進行黑暗＋極細光束照射和置于光下的對比實驗，從而明確實驗結果不同完全是由光照引起的。從“兩個角度”把握色素提取液的選取命題點1色素的提取和分離實驗的原理和過程分析1.[2023江蘇改編]下列關于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是（B）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.若連續多次重復畫濾液細線可累積更多的色素，但易出現色素帶重疊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.研磨時，用體積分數為70％的乙醇溶解色素解析用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；連續多次重復畫濾液細線，雖可累積更多的色素，但會造成濾液細線過寬，易出現色素帶重疊，B正確；該實驗中分離色素的方法是紙層析法，可根據各種色素在濾紙條上呈現的色素帶的寬窄來比較各色素的量，但該實驗提取和分離色素的方法不能用于測定綠葉中各種色素含量，C錯誤；研磨時，應用無水乙醇溶解色素，D錯誤。2.[2023福州模擬]某研究小組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析（從下至上）。則與正常葉片相比，實驗結果是（C）A.光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B.光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C.光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條D.光吸收差異顯著，色素帶缺第3條解析葉黃素缺失突變體葉片不能合成葉黃素，葉黃素主要吸收藍紫光，進行紅光照射時光吸收差異不顯著，而層析時缺葉黃素這個條帶，自下而上位于第3條，C正確。命題點2色素的種類和功能分析3.[2023全國乙改編]植物葉片中的色素對植物的生長發育有重要作用。下列有關葉綠體中色素及其吸收光譜的敘述，錯誤的是（D）A.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區有吸收峰D.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由類胡蘿卜素參與光合作用引起的解析葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，A正確；葉綠體中吸收光能的色素（葉綠素和類胡蘿卜素）分布在類囊體薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區有吸收峰，C正確；波長為640～660nm的光是紅光，葉綠素可吸收紅光參與光合作用，類胡蘿卜素不吸收紅光，D錯誤。命題變式[題干拓展型]科學家在色素溶液與陽光之間放置一塊三棱鏡，分別讓不同顏色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光譜如圖所示，①②③代表不同色素。下列說法正確的是（C）A.①在紅光區吸收的光能可轉化為ATP中的化學能B.②為藍綠色，③為黃綠色，二者均含有MgC.紙層析法分離色素時，②處于濾紙條最下端D.土壤缺鎂時，植物葉片對420～470nm波長光的利用量增加解析由圖可知，①是類胡蘿卜素，②是葉綠素b，③是葉綠素a。類胡蘿卜素在紅光區的吸收值為0，即不吸收紅光，A錯誤；葉綠素b為黃綠色，葉綠素a為藍綠色，二者均含有Mg，B錯誤；葉綠素b在層析液中的溶解度最低，隨層析液在濾紙條上擴散的速率最慢，故紙層析法分離色素時，處于濾紙條最下端的是葉綠素b，C正確；鎂是組成葉綠素的重要元素，土壤缺鎂時，葉綠素合成減少，植物葉片對420～470nm波長光的利用量減少，D錯誤。命題點3葉綠體的結構和功能4.圖甲為葉綠體結構模式圖，圖乙所示結構是圖甲的部分放大圖。下列有關敘述正確的是（D）A.圖乙所示結構取自圖甲中的①或③B.與光合作用有關的酶全部分布在圖乙所示結構上C.吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上D.葉綠體以圖甲中③的形式擴大膜面積解析圖甲表示葉綠體的結構，①是葉綠體內膜，②是葉綠體外膜，③是類囊體，④是葉綠體基質，吸收光能的色素分布在③（類囊體）的薄膜上，圖乙所示結構是類囊體的薄膜，來自③，A、C錯誤。光合作用所需的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質中，B錯誤。葉綠體內含有大量基粒，一個基粒由很多類囊體堆疊而成，以此擴大膜面積，D正確。5.將葉綠體懸浮液置于陽光下，一段時間后發現有氧氣放出。下列相關說法正確的是（A）A.離體葉綠體在自然光下能將水分解產生氧氣B.若將葉綠體置于紅光下，則不會有氧氣產生C.若將葉綠體置于藍紫光下，則不會有氧氣產生D.水在葉綠體中分解產生氧氣需要ATP提供能量解析葉綠體是光合作用的場所，在自然光下，葉綠體能進行光合作用將水分解產生氧氣，A正確；葉綠體中的光合色素能吸收紅光和藍紫光，因此會產生氧氣，B、C錯誤；水在葉綠體中分解產生氧氣需要光能，但不需要ATP提供能量，D錯誤。考點2光合作用的過程1.探索光合作用原理的部分實驗時間結論1928年科學家發現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化為糖1937年希爾反應：離體葉綠體在適當條件下發生[1]水的光解、產生O2的化學反應1941年魯賓和卡門用同位素示蹤法，證明光合作用釋放的O2來自[2]水1954年、1957年（1954年）美國科學家阿爾農發現，在光照下，葉綠體可合成[3]ATP，隨后（1957年）他發現這一過程總是與水的光解相伴隨20世紀40年代美國科學家卡爾文用[4]同位素示蹤的方法，探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑2.光合作用的概念3.光合作用的過程階段Ⅰ.光反應階段Ⅱ.暗反應階段過程圖解場所[9]類囊體薄膜[10]葉綠體基質階段Ⅰ.光反應階段Ⅱ.暗反應階段條件[11]光、葉綠體中的色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋等酶、[12]ATP、NADPH等物質變化①水的光解：H2OH＋＋O2；②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH；③ATP的合成：ADP＋PiATP①CO2的固定：CO2＋C52C3；②C3的還原：2C3C5＋（CH2O）能量變化聯系①光反應為暗反應提供ATP和NADPH；②暗反應為光反應提供NADP＋、Pi和ADP1.真核細胞的光反應2.原核細胞的光反應教材補遺（1）[必修1P104“相關信息”]C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1，5－二磷酸（RuBP）。（2）[必修1P104“相關信息”]光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處。（3）[必修1P106小字部分]光合作用和化能合成作用的比較：項目光合作用化能合成作用不同點生物類型綠色植物和光合細菌硝化細菌等能量來源光能體外物質氧化時釋放的化學能相同點代謝類型自養型物質變化將無機物（CO2和H2O等）轉化為儲存能量的有機物4.環境因素驟變對光合作用過程的動態影響借助光合作用過程圖解從物質的生成和消耗兩個方面綜合分析：提醒C5、NADPH、ATP的變化一致，C3與C5、NADPH、ATP的變化相反；對光合作用有利，（CH2O）合成增加，反之則減少。1.解答有關光合作用過程的試題，要牢記“二二三四”法則2.根據化學平衡可知：底物濃度增加、產物濃度減少?使化學平衡向正方向移動；反之亦然。基礎自測1.H2O在光下分解為H＋和O2的過程發生在葉綠體基質中。（×）2.光合作用光反應階段產生的NADPH可在葉綠體基質中作為還原劑。（√）3.葉肉細胞在葉綠體外膜上合成淀粉。（×）4.光合作用釋放的O2中的O來自CO2和H2O。（×）5.光合作用過程中光能轉變為化學能，細胞呼吸過程中化學能轉變為熱能和ATP中穩定的化學能。（×）6.光合作用過程中，ADP從類囊體薄膜向葉綠體基質移動。（×）7.在暗反應階段，CO2不能直接被還原[2021湖南，T7B]。（√）8.在酶催化下直接參與CO2固定的化學物質是CO2和C5。9.不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反應階段的產物是相同的，光反應階段的產物是ATP、NADPH、O2（答出3點即可）[2022全國甲，T29（1）]。10.參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與鎂離子參與組成的環式結構使葉綠素能夠吸收光能，用于驅動ATP和NADPH兩種物質的合成以及水的分解；RuBP羧化酶將CO2轉變為羧基加到C5分子上，反應形成的產物被還原為糖類[2021河北，T19（2）]。情境應用1.1937年，英國植物學家希爾發現，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在無CO2的條件下給予光照，離體葉綠體可以發生水的光解、產生氧氣。希爾實驗說明水的光解與糖類等有機物的合成不是同一個化學反應，原因是希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，缺少合成糖的必需原料——CO2，說明水的光解并非必須與糖的合成相關聯，暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段。2.有關光合作用的兩組實驗——甲組：連續光照5分鐘和黑暗5分鐘；乙組：間隔光照（5秒光照、5秒黑暗交替進行），總光照5分鐘和黑暗5分鐘。10分鐘時間內哪一組有機物的合成量多？為什么？提示乙組有機物合成量多。因為光照和黑暗交替處理，使光反應產生的ATP和NADPH能夠及時利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。3.模擬魯賓和卡門的實驗時，能否對同一實驗中的CO2和H2O同時進行標記，為什么？提示不能。因為同位素示蹤法只能檢測同位素的存在，不能檢測是哪種同位素，若同一實驗中CO2和H2O中的O均被標記，則無法分辨O2中的O到底是來自CO2還是H2O。命題點1光合作用的探究歷程分析1.下列有關實驗變量的敘述，錯誤的是（A）A.用小球藻和CO2驗證卡爾文循環的實驗中，自變量是CO2中C是否被標記B.利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的專一性實驗，因變量是是否產生還原糖C.恩格爾曼利用水綿和需氧細菌研究光合作用的實驗中，因變量觀測指標是需氧細菌的分布情況D.魯賓和卡門研究光合作用中O2來源的實驗中，自變量是被18O標記的原料解析用小球藻和CO2驗證卡爾文循環的實驗中，自變量是時間，A錯誤；利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的專一性實驗中，需借助斐林試劑檢測是否產生了還原糖，即因變量是是否產生還原糖，B正確；恩格爾曼利用水綿和需氧細菌進行實驗，通過觀察需氧細菌的分布來判斷O2產生的部位，最終證明葉綠體是進行光合作用的場所，C正確；魯賓和卡門用同位素示蹤法證明光合作用釋放的O2來自水，自變量是被18O標記的原料，D正確。2.1941年魯賓和卡門用同位素18O標記水和碳酸氫鹽，加入三組小球藻培養液中。在適宜光照下進行實驗，結果如表所示。下列敘述錯誤的是（C）組別水中18O比率（％）碳酸氫鹽中18O比率（％）反應時間（min）釋放的氧氣中18O比率（％）第1組0.850.61450.86第2組0.200.401100.20第3組0.200.572250.20A.小球藻光合作用所需的二氧化碳可由碳酸氫鹽提供B.氧氣中18O比率不受光合作用反應時間的影響C.魯賓和卡門進行該實驗的目的是驗證光合作用產物中有氧氣D.卡爾文也運用相同的方法用14C標記二氧化碳，研究暗反應中物質的變化解析碳酸氫鹽能釋放二氧化碳，為光合作用提供二氧化碳，A正確；根據表格數據，在45min、110min、225min釋放的氧氣中18O比率和水中18O起始比率基本一致，說明氧氣中18O比率不受光合作用反應時間影響，B正確；魯賓和卡門進行該實驗的目的是探究光合作用中氧氣中氧的來源，C錯誤；卡爾文也運用同位素示蹤法用14C標記二氧化碳，供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，D正確。命題點2光合作用的過程分析3.[天津高考]研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質一起用單層脂質分子包裹成油包水液滴，從而構建半人工光合作用反應體系。該反應體系在光照條件下可實現連續的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸。下列分析正確的是（A）A.產生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質B.該反應體系不斷消耗的物質僅有CO2C.類囊體產生的ATP和O2參與CO2的固定與還原D.與葉綠體相比，該反應體系不含光合色素解析由題干信息“該反應體系在光照條件下可實現連續的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸”，說明乙醇酸是在暗反應中合成的，合成場所相當于葉綠體基質，A正確；該反應體系既能在類囊體上進行光反應，又能利用16種酶等物質進行暗反應，因此該反應體系不斷消耗的物質有CO2、H2O等，B錯誤；類囊體上進行的光反應為暗反應中C3的還原提供了NADPH和ATP，光反應產生的O2不參與暗反應，C錯誤；該反應體系中有分離得到的類囊體，含有光合色素，D錯誤。命題變式[設問拓展型]題干條件不變，下列說法錯誤的是（A）A.該反應體系的結構與葉綠體外膜的結構相同B.該反應體系會消耗CO2和H2OC.加入的16種物質應該包含ADP、NADP＋等物質D.可以測定該反應體系的凈光合速率解析該反應體系是由單層脂質分子包裹形成的，而葉綠體的外膜是雙層脂質分子，且含蛋白質，A錯誤；該反應體系能夠連續進行CO2的固定和還原，會消耗CO2和H2O，B正確；該反應體系是人工構建的光合作用反應體系，且在光照條件下進行，故需要加入的物質應包含ADP和NADP＋等物質，C正確；凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率，而該半人工光合作用反應體系能夠進行光合作用，不能進行呼吸作用，即呼吸速率為0，故該反應體系測定的光合速率即為其凈光合速率，D正確。4.[2021廣東]在高等植物光合作用的卡爾文循環中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是（D）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ATPD.Rubisco催化C5和CO2結合解析據題意可知，Rubisco是唯一催化CO2固定形成C3的酶，則其存在于葉綠體基質中，A錯誤；有、無光照均可發生暗反應，因此激活Rubisco不需要黑暗條件，B錯誤；Rubisco催化CO2的固定不需要消耗ATP，C錯誤；據題意，Rubisco是催化CO2固定形成C3的酶，即其是催化C5和CO2結合形成C3的酶，D正確。命題點3不同條件下光合作用過程中物質含量變化的分析5.[天津高考]在適宜反應條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發生變化的物質，組合正確的是（C）A.紅光，ATP下降B.紅光，未被還原的C3上升C.綠光，NADPH下降D.綠光，C5上升解析葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光等可見光，吸收的綠光很少。將白光改為光照強度相同的紅光，光反應增強，葉綠體內產生的ATP和NADPH增多，C3的還原加快，短時間內CO2的固定仍以原來的速率進行，導致未被還原的C3減少，A、B錯誤；將白光改為光照強度相同的綠光，光反應減弱，短時間內葉綠體內產生的ATP和NADPH減少，C正確；NADPH和ATP的減少必然會導致C3還原生成C5減慢，此時CO2的固定仍以原來的速率消耗C5，則短時間內C5的含量會下降，D錯誤。命題變式[條件改變型]若突然改用光照強度與白光相同的藍紫光，則短時間內光反應會增強，產生ATP的速率加快，未被還原的C3減少。解析改用藍紫光，相當于增加光照強度，導致光反應增強，產生NADPH和ATP的速率加快，C3的還原加快，而CO2的固定速率暫時不變，因此未被還原的C3減少。6.[山東高考，9分]人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如圖所示，其中甲、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。（1）該系統中執行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是模塊1和模塊2，模塊3中的甲可與CO2結合，甲為五碳化合物（或C5）。（2）若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則短時間內乙的含量將減少（填“增加”或“減少”）。若氣泵停轉時間較長，模塊2中的能量轉換效率也會發生改變，原因是模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足。（3）在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量高于（填“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是人工光合作用系統沒有呼吸作用消耗糖類（或植物呼吸作用消耗糖類）。（4）干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少，且植物體水分供應不足。人工光合作用系統由于對環境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區有廣闊的應用前景。解析（1）由題圖可知，模塊1利用太陽能發電裝置將吸收的光能轉化為電能，模塊2利用電能電解水生成H＋和O2，并發生能量的轉化。該系統中的模塊1和模塊2相當于執行了葉綠體中光反應的功能。模塊3將大氣中的CO2轉化為糖類，相當于執行了光合作用的暗反應，暗反應中CO2的固定指的是CO2和C5結合生成C3。C3在光反應提供的NADPH和ATP的作用下被還原，隨后經過一系列反應形成糖類和C5，故該系統中模塊3中的甲為五碳化合物（C5），乙為三碳化合物（C3）。（2）若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則CO2濃度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物（C3）的還原短時間內仍正常進行，因此短時間內會導致C3含量減少。暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP＋，若該系統氣泵停轉時間較長，則模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，從而導致模塊2中的能量轉換效率也會發生改變。（3）植物中糖類的積累量＝光合作用合成糖類的量－細胞呼吸消耗糖類的量。與植物相比，該系統沒有呼吸作用消耗糖類，所以在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量高于植物。（4）干旱條件下，為了減少水分散失，植物葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少，影響暗反應過程，且植物體內水分供應不足，也會影響光反應過程。因此，干旱條件下，很多植物光合作用速率降低。7.[7分]為探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態相同的某種植物為材料開展了下列實驗，其他無關變量保持相同且適宜。請回答下列問題：組別AB處理光照時間為135秒先光照后黑暗，光暗交替，每次光照和黑暗時間各為3.75毫秒，總時間為135秒光合產物相對含量100％94％（1）光合作用中包含需要光的階段和不需要光的階段，為驗證這一觀點，可以對進行光合作用的植物短暫遮光，并提供14CO2，經放射性檢測后發現植物在短暫黑暗中會利用該物質。（2）分析表格可知，B組在單位光照時間內生產有機物的量較A組高，依據是B組的光照時間是A組的一半，其光合產物相對含量卻是A組的94％。（3）科學家在給離體葉綠體照光時發現，當向培養體系中提供NADP＋時，體系中會有NADPH產生，說明葉綠體在光下會產生H＋和e－。解析（1）光合作用中包含需要光的階段和不需要光的階段，為驗證這一觀點，可以對進行光合作用的植物短暫遮光，并提供14CO2，經放射性檢測后發現植物在短暫黑暗中會利用該物質。（2）分析表格可知，B組只用了A組一半的光照時間，其光合產物相對含量卻是A組的94％，所以B組在單位光照時間內生產有機物的量較A組高。（3）科學家在給離體葉綠體照光時發現，當向培養體系中提供NADP＋時，體系中會有NADPH產生，說明葉綠體在光下會產生H＋和e－。1.[2022湖北]某植物的2種黃葉突變體表型相似，測定各類植株葉片的光合色素含量（單位：μg·g－1），結果如表。下列有關敘述正確的是（D）植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿卜素野生型12355194194.19突變體1512753701.59突變體2115203790.36A.兩種突變體的出現增加了物種多樣性B.突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強C.兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導致突變體的葉片呈黃色解析野生型、突變體1、突變體2屬于同一物種，兩種突變體的出現增加了遺傳多樣性，未增加物種多樣性，A錯誤；光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，由表可知，突變體2的葉綠素a和葉綠素b的含量比突變體1的少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B錯誤；兩種突變體的光合色素含量存在差異，有可能是不同基因突變所致，也有可能是同一基因突變方向不同所致，C錯誤；野生型的葉綠素與類胡蘿卜素的比值為4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量較少，葉片呈黃色，D正確。2.[2023全國乙，10分]植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛細胞構成。保衛細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關閉。保衛細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。有研究發現，用飽和紅光（只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度）照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60％左右。回答下列問題。（1）氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、光合作用、呼吸作用（答出2點即可）等生理過程。（2）紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是在紅光照射下，保衛細胞進行光合作用，產生有機物，保衛細胞的滲透壓增加，發生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。（3）某研究小組發現在飽和紅光的基礎上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是，藍光促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結論的依據是飽和紅光照射使葉片的光合速率已達到最大，排除了光合作用產物對氣孔開度進一步增大的影響。（4）已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔能（填“能”或“不能”）維持一定的開度。解析（1）氣孔的開閉會影響CO2的吸收（光合作用）、O2的吸收（有氧呼吸）、蒸騰作用等生理過程。（2）氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛細胞構成，保衛細胞中含有葉綠體，在光下可進行光合作用，在紅光照射下，保衛細胞進行光合作用，產生有機物，保衛細胞的滲透壓增加，發生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。（3）用飽和紅光照射某植物葉片時，其光合速率已達到最大，排除了光合作用產物對氣孔開度進一步增大的影響。因此氣孔開度進一步增大的原因是藍光促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。（4）已知某除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片不能進行光合作用，從而不能產生有機物以維持氣孔開放，但陽光照射下保衛細胞可逆濃度梯度吸收K＋，使氣孔維持一定的開度。3.[2021天津，10分]Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結合，形成C3和C2，導致光合效率下降。CO2與O2競爭性結合Rubisco的同一活性位點，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。（1）藍細菌具有CO2濃縮機制，如圖所示。注：羧化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散。據圖分析，CO2依次以自由擴散和主動運輸方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進CO2固定和抑制O2與C5結合提高光合效率。（2）向煙草內轉入藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，應能利用電子顯微鏡在轉基因煙草細胞的葉綠體中觀察到羧化體。（3）研究發現，轉基因煙草的光合速率并未提高。若再轉入HCO3－和CO2轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，理論上該轉基因植株暗反應水平應提高，光反應水平應解析（1）由圖可知，CO2通過細胞膜不需要載體蛋白協助，也不需要消耗能量，故CO2通過細胞膜的方式為自由擴散；CO2通過光合片層膜需要CO2轉運蛋白的協助，同時需要消耗能量，故CO2通過光合片層膜的方式為主動運輸。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，進而促進CO2固定，抑制O2與C5結合，從而提高光合效率。（2）煙草細胞進行光合作用的場所是葉綠體，若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，說明藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白編碼基因可在煙草細胞的葉綠體中正常表達，形成羧化體。（3）轉基因煙草的光合速率并未提高，可能是受CO2濃度的限制。若再轉入HCO3－和CO2轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，則可以提高葉綠體中的CO2濃度，理論上，該轉基因植株的暗反應水平應提高，暗反應為光反應提供更多的ADP和NADP4.[2021江蘇，11分]線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要，如圖表示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請據圖回答下列問題。（1）葉綠體在類囊體薄膜上將光能轉變成化學能，參與這一過程的兩類色素是葉綠素和類胡蘿卜素。（2）光合作用時，CO2與C5結合產生三碳酸，繼而還原成三碳糖（C3）。為維持光合作用持續進行，部分新合成的C3必須用于再生C5；運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了12個CO2分子。（3）在光照過強時，細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酰乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的[H]中的還原能輸出葉綠體，并經線粒體轉化為ATP中的化學能。（4）為研究線粒體對光合作用的影響，用寡霉素（電子傳遞鏈抑制劑）處理大麥，實驗方法是取培養10～14d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養后，測定、計算光合放氧速率（單位為μmolO2·mg－1chl·h－1，chl為葉綠素）。請完成下表。實驗步驟和目的簡要操作過程配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，再用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中設置寡霉素為單一變量的對照組①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮②減少葉片差異產生的誤差對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片光合放氧測定用氧電極測定葉片放氧③葉綠素定量測定（或測定葉綠素含量）稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定解析（2）C3在葉綠體基質中合成，一些C3必須用于再生C5以維持光合作用持續進行，另一部分被運到細胞質基質中，運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。蔗糖是二糖，一分子蔗糖是由兩分子六碳糖結合形成的，每運出一分子蔗糖需要固定12個CO2分子。（3）光反應的產物有ATP和NADPH，其中NADPH起還原劑的作用，含有還原能，草酰乙酸/蘋果酸穿梭可將還原能輸出葉綠體，經線粒體進行呼吸作用轉化為ATP中的化學能。（4）設計實驗應遵循單一變量原則和對照原則，①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮，即設置寡霉素為單一變量的對照組；②對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片，可減少葉片差異產生的誤差；③葉綠素定量測定、計算光合放氧速率以研究線粒體對光合作用的影響，故稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液進行葉綠素定量測定。一、選擇題1.[2024貴陽模擬]韭菜在黑暗中生長會變成黃色，稱之為韭黃。提取并分離韭黃葉片色素，與正常韭菜葉相比，濾紙條上只有上端兩條色素帶。下列相關敘述正確的是（D）A.可用無水乙醇進行色素的分離B.濾紙條上的色素主要吸收紅橙光C.處于濾紙條最上端的色素是葉黃素D.實驗結果說明葉綠素的合成需要光照解析提取葉片中的光合色素時，一般使用無水乙醇，分離光合色素時，一般使用層析液，A錯誤；由題干信息可知，韭黃中不含有葉綠素，濾紙條上的色素是胡蘿卜素和葉黃素，主要吸收藍紫光，B錯誤；處于濾紙條最上端的色素是胡蘿卜素（小技巧：以綠葉中色素的分離結果為例，濾紙條上由上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b），C錯誤；分析題干可知，韭黃是在黑暗條件下形成的，而正常情況下（有光照時）會形成綠色的韭菜，實驗結果說明葉綠素的合成需要光照，D正確。2.[2024深圳模擬]以新鮮菠菜葉為材料進行綠葉中色素的提取和分離實驗，某小組得到如圖所示結果。下列關于該結果的分析，正確的是（B）A.是正確操作后得到的理想結果B.可能研磨時未加入CaCO3導致C.可能研磨時未加入SiO2導致D.可能提取時加入過量的層析液解析圖中濾紙條上距離點樣處由近到遠的條帶分別代表葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，綠葉中葉綠素含量高于類胡蘿卜素，圖中顯示類胡蘿卜素含量高于葉綠素，不是正確操作后得到的理想結果，可能是研磨時未加入CaCO3導致葉綠素被破壞，也可能取的是發黃的葉片，A錯誤、B正確；研磨時未加入SiO2會導致研磨不充分，各種色素含量均下降，但葉綠素含量應始終高于類胡蘿卜素，C錯誤；提取時加入過量的層析液不會導致類胡蘿卜素含量高于葉綠素，D錯誤。3.[2023寧波模擬]下列關于高等植物細胞內色素的敘述，錯誤的是（A）A.所有植物細胞中都含有4種光合色素B.有些植物細胞的液泡中也含有色素C.葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩類解析高等植物體內沒有葉綠體的細胞就沒有光合色素，如根尖細胞，A錯誤；有些植物的液泡中也含有水溶性色素，但這些色素不參與光合作用，B正確；植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素，可以吸收光能，C、D正確。4.如圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。據圖判斷，下列說法錯誤的是（C）A.由圖可知，類胡蘿卜素主要吸收400～500nm波長的光B.用450nm波長的光比600nm波長的光更有利于提高光合作用強度C.由550nm波長的光轉為670nm波長的光后，葉綠體吸收利用的光能減少D.土壤中缺乏鎂時，植物對420～470nm波長的光的利用量明顯減少解析由題圖可知，類胡蘿卜素主要吸收400～500nm波長的光，A正確；由題圖可知，葉綠體中色素吸收450nm波長的光比吸收600nm波長的光要多，因此用450nm波長的光比600nm波長的光更有利于提高光合作用強度，B正確；分析題圖可知，由550nm波長的光轉為670nm波長的光后，葉綠體中色素吸收的光能變多，C錯誤；葉綠素吸收420～470nm波長的光較多，缺鎂時，葉綠素的合成受到影響，植物對420～470nm波長的光的利用量明顯減少，D正確。5.[2024武漢部分學校調研]葉綠體中緊密垛疊的類囊體稱為基粒類囊體，而與基粒相連的非垛疊的結構稱為基質類囊體。下列敘述錯誤的是（D）A.基粒類囊體膜和基質類囊體膜相互連接形成連續的膜系統B.垛疊區與非垛疊區的比例會影響葉綠體對光能的捕獲和利用C.類囊體垛疊形成基粒擴展了受光面積，可提高對光能的利用率D.基質類囊體中不含光合色素，是光合作用暗反應進行的場所解析基粒類囊體膜和基質類囊體膜相互連接形成連續的膜系統，類囊體膜上含有光合色素，光合色素與光能的捕獲和利用有關，類囊體垛疊形成基粒擴展了受光面積，可提高對光能的利用率，因此，垛疊區與非垛疊區的比例會影響葉綠體對光能的捕獲和利用，暗反應是在葉綠體基質中進行的，A、B、C正確，D錯誤。6.[結合前沿科技/2024天津耀華中學模擬]中科院天津工業生物技術研究所科研團隊歷時六年科研攻關，實現了世界上第一次二氧化碳到淀粉的人工合成，這是基礎研究領域的重大突破。技術路徑如圖所示，圖中①～⑥表示相關過程，以下分析錯誤的是（C）A.與葉肉細胞相比，該系統不進行細胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機物B.過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產生糖類的過程C.該過程實現了“光能→活躍的化學能→有機物中穩定的化學能”的能量轉化D.若該技術能推廣應用，將能夠緩解糧食短缺，同時能節約耕地解析該系統不進行細胞呼吸消耗糖類，與葉肉細胞相比，該系統能積累更多的有機物，A正確；④⑤⑥過程形成淀粉，類似于固定二氧化碳產生糖類的過程，B正確；該過程實現了“光能→有機物中穩定的化學能”的能量轉化，C錯誤；該研究成果的意義是有助于實現碳中和、緩解人類糧食短缺問題和節約耕地資源，D正確。7.正在進行光合作用的植物，若突然降低其周圍環境中的CO2濃度，則短時間內（A）A.葉綠體中C5/C3的值上升B.葉綠體中ATP/ADP的值下降C.NADPH/NADP＋的值下降D.光反應速率加快解析正常條件下進行光合作用的某植物，突然降低其環境中的CO2濃度，此時光照強度不變，光反應速率不變，產生ATP和NADPH的速度也不變，C3的還原速度短時間內不變，C5生成的速度也不變，而CO2濃度下降后，CO2固定為C3的速度減小，則C5的消耗速度減小，C3的生成速度減小，最終導致葉綠體中C5/C3的值上升，故A正確。二、非選擇題8.[2024浙江大聯考，10分]為了探究鋅對蘋果葉片光合作用及其產物分配的影響。在蘋果果實膨大期，用濃度為0、0.1％、0.2％、0.3％和0.4％的ZnSO4溶液分別涂抹葉片，記為A、B、C、D和E組，并在適宜條件下用定量的13CO2進行示蹤實驗，實驗結果如表，回答相關問題：組別葉綠素含量/（mg·g－1）Rubisco的活性/（μmol·min－1·g－1）凈光合速率/（μmol·m－2·s－1）葉片中的13C光合產物/（mg·g－1）果實中的13C光合產物/（mg·g－A1.597.3312.1842.43.4B1.877.6213.1536.54.8C1.938.3114.5833.25.3D2.028.5515.8730.36.2E1.858.1214.0234.64.9（1）為了測定葉片中的葉綠素含量，各組分別取等量烘干的葉片經剪碎和研磨處理，得到足量的色素提取液；再將色素提取液經紅光照射，測得光的吸收率，進而估測葉綠素含量。（2）本實驗要用透明塑料袋將實驗葉片密封，并充入定量的13CO2處理一定時間，經位于葉肉細胞葉綠體基質中酶Rubisco的催化，完成CO2的固定，然后經含活躍化學能的ATP和NADPH參與的吸能（填“吸能”或“放能”）反應完成C3的還原，最后產生蔗糖運輸到果實等部位。（3）為了測定葉片和果實中的13C光合產物的含量，先稱鮮重，用清水和洗滌劑清洗雜質，再先后用1％鹽酸和105℃處理，該操作的目的是使酶失去活性；然后在70℃的烘箱中烘干至質量不再減少為止，磨碎后裝袋待測。（4）結合表中數據分析，鋅影響蘋果葉片光合作用的主要途徑有一方面通過影響葉綠素含量來影響光反應速率；另一方面通過影響Rubisco的活性來影響暗反應速率。（5）根據實驗結果可得出“葉片合成的光合產物越多，向果實運輸的也越多”的結論，依據是與其他組相比，D組處理葉片的凈光合速率較高，但葉片中的13C光合產物較少，而果實中的13C光合產物較多。解析（1）為了測定葉片中的葉綠素含量，各組可取等量烘干的葉片經剪碎和研磨處理，得到足量的色素提取液；因為葉綠素吸收紅光，而類胡蘿卜素不能吸收紅光，因此再將色素提取液經紅光照射，測得光的吸收率，根據光的吸收率可估測葉綠素含量。（2）CO2的固定發生在葉綠體基質，故催化CO2固定的酶Rubisco位于葉綠體基質；ATP和NADPH參與C3的還原過程，C3的還原過程為吸能反應。（3）先后用1％鹽酸和105℃處理的目的是使酶失去活性，避免進行物質代謝過程。（4）結合表中數據分析可知，隨著鋅含量的增加，蘋果葉片凈光合速率先增加后下降，結合其他數據可發現，鋅影響蘋果葉片光合作用的主要途徑有影響葉綠素含量，進而影響光反應速率；影響Rubisco的活性，進而影響暗反應速率。（5）結合表中數據可以看出，與其他組相比，D組蘋果葉片的凈光合速率較高，但葉片中的13C光合產物較少，而果實中的13C光合產物較多，據此可推出葉片合成的光合產物越多，向果實運輸的也越多。9.[情境創新/2024安徽六校聯考，12分]植物吸收的光能超過光合作用所能利用的量時，引起光能轉化效率下降的現象稱為光抑制。光抑制主要發生在光合系統PSⅡ，PSⅡ是由蛋白質和光合色素組成的復合物，能將水分解為O2和H＋并釋放電子，如圖甲。電子積累過多會產生活性氧破壞PSⅡ，使光合速率下降。研究發現，某種真核微藻在低氧環境中，其葉綠體內產氫酶活性提高，部分NADPH會參與生成氫氣的代謝過程。中國科學院研究人員提出“非基因方式電子引流”的策略，利用能接收電子的人工電子梭（鐵氰化鉀）有效解除微藻的光抑制現象，實驗結果如圖乙所示。（1）光合色素吸收的光能經過轉換后，可以儲存到NADPH和ATP中，用于暗反應供能。（2）由圖甲可知，PSⅡ將水分解釋放的電子傳遞給NADP＋和H＋，該物質接收電子后形成NADPH。低氧環境中，生成氫氣的代謝過程會使該微藻生長不良，請根據題目信息從光合作用物質轉化的角度分析原因：低氧環境中，部分NADPH會參與生成氫氣的代謝過程，參與暗反應的NADPH減少，C3的還原減少，有機物生成量減少。（3）據圖乙分析，光照強度由I1增加到I2的過程中，對照組微藻的光能轉化效率下降（填“下降”“不變”或“上升”），理由是光照強度由I1增加到I2過程中，對照組微藻的光合放氧速率不變，光合作用利用的光能不變，但由于光照強度增加了，故光能轉化效率下降。（4）根據實驗結果可知，當光照強度過大時，加入鐵氰化鉀能夠有效解除光抑制，原因是鐵氰化鉀能將光合作用產生的電子及時消耗，使細胞內活性氧水平下降，可降低PSⅡ受損傷的程度。解析（1）光合色素分布在類囊體薄膜上，光合色素吸收的光能可儲存到NADPH和ATP中，用于暗反應過程中三碳化合物的還原。（2）光反應中，PSⅡ將水分解釋放的電子傳遞給H＋和NADP＋，該物質接收電子后形成NADPH。該微藻在低氧環境中，其葉綠體內產氫酶活性提高，部分NADPH會參與生成氫氣的代謝過程，這樣參與暗反應的NADPH減少，C3的還原減少，有機物生成量減少，進而導致該微藻生長不良。（3）由圖可知，光照強度從I1增加到I2的過程中，對照組微藻的光合放氧速率不變，光合作用利用的光能不變，但由于光照強度增加了，因此光能轉化效率下降。（4）由題干信息可知，電子積累過多會產生活性氧破壞PSⅡ，使光合速率下降，而鐵氰化鉀能將光合作用產生的電子及時消耗，使細胞內活性氧水平下降，降低PSⅡ受損傷的程度，因此，當光照強度過大時，加入鐵氰化鉀能夠有效解除光抑制。一、選擇題10.[2024宜春模擬]雨生紅球藻是一種淡水藻類，與水綿相同，屬于綠藻類的自養生物。該藻能大量積累蝦青素而呈現紅色。蝦青素是一種強大的抗氧化劑，具有脂溶性，不溶于水。下列有關紅球藻的說法錯誤的是（A）A.紅球藻吸收紅光和藍紫光，但不吸收綠光B.紅球藻中的葉綠素位于葉綠體的類囊體薄膜上C.紅球藻中的蝦青素可以用無水乙醇來提取D.將紅球藻置于海水中可能會發生質壁分離解析紅球藻屬于綠藻類自養生物，其細胞中含有葉綠體和光合色素，光合色素位于葉綠體的類囊體薄膜上，其主要吸收紅光和藍紫光，也能吸收少量的綠光，A錯誤、B正確；由題意可知，蝦青素具有脂溶性，能夠溶解在有機溶劑中，可用無水乙醇來提取，C正確；紅球藻為真核生物，生活在淡水中，若將紅球藻置于海水中，由于外界溶液濃度較高，紅球藻細胞可能會失水，發生質壁分離，D正確。11.[角度創新/2024重慶八中模擬]羽衣甘藍因其耐寒性和葉色豐富多變的特點，成為冬季重要的觀葉植物。將其葉片色素提取液在濾紙上進行點樣，先后置于層析液和蒸餾水中進行層析，過程及結果如圖所示。已知1、2、3、4、5代表不同類型的色素。下列分析錯誤的是（C）圖1圖2圖3A.羽衣甘藍的葉色豐富多變可能與色素在不同的溫度、pH下發生變化有關B.色素1在層析液中的溶解度最大，且在1、2、3、4四種色素中含量最少C.色素1、2、3、4存在于類囊體上，色素5存在于液泡中，均能轉換光能D.圖2和圖3實驗結果對照，說明色素1～4是脂溶性色素，色素5是水溶性色素解析根據題意“羽衣甘藍因其耐寒性和葉色豐富多變的特點，成為冬季重要的觀葉植物”，可知羽衣甘藍的葉色豐富多變可能與色素在不同的溫度、pH下發生變化有關，A正確。據圖2可知，色素1距離點樣點最遠，其隨層析液在濾紙上擴散的速度最快，故色素1在層析液中的溶解度最大，色素1是胡蘿卜素，它在1、2、3、4四種色素中含量最少，B正確。根據圖2可知，色素1、2、3、4可隨層析液在濾紙上擴散，是脂溶性的光合色素，位于類囊體上；根據圖3可知，色素5可隨蒸餾水在濾紙上擴散，是水溶性色素，存在于液泡中。只有光合色素才能轉換光能，C錯誤、D正確。12.卡爾文為了探明暗反應中碳原子的轉移途徑，給植物提供14CO2，當反應進行至第5s時，14C出現在一種C5和一種C6中，當時間縮短到0.5s時，14C出現在一種C3中，下列相關敘述錯誤的是（D）A.用14C標記CO2的目的是追蹤暗反應中的碳原子B.卡爾文通過控制反應時間來探究碳原子的轉移途徑C.若適當延長反應時間，則可能會檢測到更多種含14C的化合物D.該實驗研究暗反應，因此應該在黑暗環境中進行解析該實驗中用14C標記CO2的目的是追蹤暗反應中的碳原子，便于根據放射性檢測碳原子的轉移途徑，A正確；卡爾文通過控制反應時間來探究碳原子的轉移途徑，在不同的時間點檢測放射性，能探明碳原子的轉移途徑，B正確；若適當延長反應時間，則14C可能會轉移到更多的中間產物中，C正確；該實驗研究暗反應，但暗反應的進行需要光反應提供NADPH、ATP，因此該實驗要在光照條件下進行，D錯誤。13.為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動力，科學家在黑暗條件下進行了如下實驗，下列有關分析正確的是（D）A.黑暗的目的是與光照作對照B.pH＝4的緩沖溶液模擬的是葉綠體基質的環境C.ADP和Pi形成ATP后進入類囊體腔內D.類囊體膜兩側的氫離子濃度差是葉綠體中ATP形成的動力解析實驗在黑暗中進行的目的是避免光照對ATP合成的影響，A錯誤；pH＝4的緩沖溶液模擬的是類囊體腔的環境，B錯誤；ADP和Pi形成ATP后進入葉綠體基質，C錯誤；由實驗結果可以看出，pH平衡前加入ADP和Pi能夠產生ATP，而平衡后加入ADP和Pi不能產生ATP，說明葉綠體中ATP形成的動力來自類囊體膜兩側的氫離子濃度差，D正確。14.[2024江西部分學校聯考]氣孔保衛細胞的細胞膜中存在一種特殊的K＋轉運蛋白BLINK1，在光信號的誘導下，BLINK1可以促進K＋進入保衛細胞，從而使氣孔打開，實現對氣孔的調控，過程如圖所示。下列分析正確的是（A）A.BLINK1既有運輸作用又有催化作用B.光照越強，K＋進入保衛細胞越多，氣孔開度越大C.氣孔打開，短時間內會引起C3還原減少，C3含量增加D.該調節過程會使氣孔關閉，CO2吸收困難，不利于植物生命活動正常進行解析由題圖可知，BLINK1可以催化ATP形成ADP，同時還可以在光的驅動下將K＋運入細胞內，故BLINK1既有運輸作用又有催化作用，A正確；在一定范圍內，光照越強，進入保衛細胞的K＋越多，氣孔開度越大，超出該范圍，光照越強，進入保衛細胞的K＋可能減少，氣孔開度可能減小，B錯誤；氣孔打開，短時間內會引起固定的CO2增多，而C3的還原不受影響，故C3含量增加，C錯誤；該調節過程可以調控氣孔的開啟與關閉，有利于植物適應不同環境，有利于植物的生命活動正常進行，D錯誤。15.[融合新概念/2024湖南師大附中模擬，多選]大氣中的CO2需通過植物葉片內部結構最終擴散到葉綠體基質內進行光合作用，葉肉細胞可導致CO2傳遞受阻從而影響植物的光合作用，該現象稱為葉肉限制；葉肉限制的大小可用葉肉導度（CO2從氣孔到葉綠體內的擴散阻力的倒數）表示。下列說法錯誤的是（AD）A.植物細胞壁越厚，葉肉導度越大B.增加葉肉細胞生物膜的通透性，可以降低葉肉限制C.缺水條件下，葉肉限制可能會增大D.葉肉導度越大，光合速率越小解析細胞壁具有全透性，其厚度不影響二氧化碳從氣孔到葉綠體的擴散，A錯誤；增加葉肉細胞生物膜的通透性，葉肉導度變大，CO2從氣孔到葉綠體內的擴散阻力變小，可以降低葉肉限制，B正確；缺水條件下，氣孔關閉，葉肉細胞導致CO2傳遞受阻增大，葉肉限制可能會增大，C正確；葉肉導度越大，CO2從氣孔到葉綠體內的擴散阻力越小，CO2吸收量越大，光合速率越大，D錯誤。16.[2024宣城六校第一次聯考]某小組將葉綠體破壞后，將離心得到的類囊體懸浮液和葉綠體基質分別放入4支試管中，給予試管①、②光照，將試管③、④置于黑暗條件下，實驗如圖所示。下列有關敘述錯誤的是（B）A.試管①、②對照能說明光反應發生在類囊體上B.試管③、④對照能說明暗反應的場所是葉綠體基質C.4支試管中只有試管①能產生氧氣D.若向試管④中加入試管①的懸浮液，通入CO2后有有機物合成解析試管①、②的自變量為葉綠體的不同部位，其中試管①中可以發生光反應，試管②中不能發生，故兩者對照能說明光反應發生在類囊體上，A正確；試管③、④中均無法進行暗反應，故試管③、④對照不能說明暗反應的場所是葉綠體基質，B錯誤；4支試管中只有試管①中可以發生光反應產生氧氣，C正確；試管①中可進行光反應，產物有NADPH和ATP，若向試管④中加入試管①的懸浮液，通入CO2