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生物学高考备考教案
第三章 细胞代谢
课时4 光合作用的结构和过程
教师尊享·命题分析
课标要求 核心考点 五年考情 核心素养对接
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 光合色素和叶绿体 湖北T12、辽宁T22Ⅰ、山东 、江苏 ； 2021：天津 ； 2020：江苏T6、浙江7月 、山东 ； 2019：浙江4月 、江苏T17、海南T9； 2018：浙江4月T30 1.生命观念——结构与功能观:叶绿体的结构与功能相适应;物质与能量观:通过光合作用过程合成有机物,储存能量。 2.科学思维——分类与比较:比较光反应与暗反应,掌握光合作用的过程;比较光合作用与细胞呼吸,形成知识间的联系
光合作用的过程 2022：江苏 、全国卷甲 、山东 ； 2021：天津T15、山东 和T21、湖南 和T18、广东T12、江苏T20、辽宁T22、重庆T6； 2020：北京 、天津T5、山东T21、江苏T27； 2019：全国卷Ⅰ 、江苏T28； 2018：浙江11月 、北京T3、海南T4
命题分析预测 1.光合作用是高考的必考点,在每年的高考中都占有较大的比重。主要以光合作用相关实验、曲线等形式进行考查,侧重考查色素的组成和功能、光合作用中物质和能量的变化等,还常将光合作用与细胞呼吸的原理相结合,考查二者之间的联系等。 2.预计2024年高考命题仍将借助图、表格等将光合作用与细胞呼吸相结合,使试题实验化,考查考生运用所学知识解决实际问题的能力
知识导图 教材读薄
考点1 光合色素和叶绿体
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1.绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理及方法
（2）实验步骤
（3）实验结果及分析
（4）实验失败的原因分析
异常现象 原因分析
收集到的滤液绿色过浅 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； 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
滤纸条色素带重叠 ①滤液细线不直； ②滤液细线过粗
滤纸条无色素带 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
教师尊享·思维提升
从“两个角度”把握提取液的选取
2.叶绿体中的色素及叶绿体的结构
（1）叶绿体中色素的功能
功能 吸收、传递和转化光能
种类 叶绿素（含量约占 ） 叶绿素
叶绿素
类胡萝卜素（含量约占 ） 胡萝卜素
叶黄素
吸收光谱图示 由图可知：
（2）叶绿体的结构和功能
知识活用 教材读活
情境应用
1. 为什么有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝紫色光的灯管,并且在白天也开灯 为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源
提示 因为光合色素对红光和蓝紫光的吸收最多，补充这两种类型的光，有利于提高蔬菜的产量，而绿色光源发出的是绿光，这种波长的光几乎不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中提高有机物产量。
2. 玉米田里的白化苗长出几片叶子后会死亡,原因是什么
提示 玉米白化苗中不含叶绿素,不能进行光合作用,待种子中储存的营养物质被消耗尽后,无法产生新的有机物,因此玉米白化苗长出几片叶子后会死亡。
3. 蒜黄和韭黄都是黄色的，秋后的绿叶会变黄，贫瘠土壤中生长的植物叶片一般也偏黄，影响这些现象形成的因素分别是什么？
提示 韭黄和蒜黄是在无光的环境下培育的，没有光照不合成叶绿素；秋后温度降低,叶绿素合成少，分解多;贫瘠土壤缺 等会影响叶绿素的合成,使叶片变黄。
深度思考
1. 在进行纸层析时，若采用圆形滤纸，则结果是什么？
提示 在圆形滤纸上出现4个同心圆，最外面是胡萝卜素，接下来依次是叶黄素、叶绿素 、叶绿素 。
2. 叶绿体类囊体膜上的色素都能转化光能吗？
提示 不是。叶绿体类囊体膜上的色素分为两类：一类具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数的叶绿素 ，以及全部的叶绿素 、胡萝卜素和叶黄素；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素 ，其能够捕获（或转化）光能。
3. 恩格尔曼实验的方法有什么巧妙之处
提示 ①实验材料选择妙:用水绵作实验材料。水绵的叶绿体呈带状,便于观察。②排除干扰的方法妙:没有空气的黑暗环境排除了环境中光线和 的影响,从而确保实验的准确性。③观测指标设计妙:通过需氧细菌的分布,能够准确地判断出水绵细胞中释放 的部位。④实验对照设计妙:进行黑暗+极细光束照射和曝光的对比实验,从而明确实验结果不同完全是由光照引起的。
基础自测
1. 紫色洋葱外表皮细胞含有色素,可用于叶绿体色素的提取实验。( × )
2. 研磨绿叶时加入少许 ,能够使研磨充分。( × )
3. 绿叶中含量越多的色素，在滤纸条上扩散得越快。( × )
4. 叶绿素 和叶绿素 都含有镁元素。( √ )
5. 没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。 ( × )
6. 光合作用需要的色素和酶分别分布在叶绿体基粒和基质中。( × )
7. 植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( × )
8. [2021北京，T13C]依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。( × )
9. [2021河北，T3C]纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。( √ )
10. [2020浙江7月，T27（2）节选]取新鲜菠菜叶片烘干粉碎，提取光合色素时，若甲组未加入碳酸钙，与加入碳酸钙的乙组相比，甲组的提取液会偏黄色。若用不同波长的光照射叶绿素 提取液，测量并计算叶绿素 对不同波长光的吸收率，可绘制出该色素的吸收光谱。
11. [2019浙江4月，T30（2）节选]在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下前两条带中的色素合称为类胡萝卜素。
12. [2018全国卷Ⅲ，T29（1）节选]高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的类囊体膜上，该物质主要捕获可见光中的蓝紫光和红光。
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命题点1 色素的提取和分离实验的原理和过程分析
1. [2020江苏]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( B )
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 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 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。
命题拓展
[条件改变型]如图为某次光合色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌。下列叙述正确的是( D )
A. 蓝细菌可以通过叶绿体中的色素吸收光能
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,需通风操作
D. 实验说明了该种蓝细菌没有叶绿素
[解析]蓝细菌为原核生物，不含叶绿体，A错误；层析液应由有机溶剂配制而成，B错误；层析液易挥发，层析时烧杯上要加盖，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 ，D正确。
2. [2023福州模拟]某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从下至上）。则与正常叶片相比，实验结果是( C )
A. 光吸收差异显著，色素带缺第2条
B. 光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C. 光吸收差异不显著，色素带缺第3条
D. 光吸收差异显著，色素带缺第3条
[解析]叶黄素缺失突变体叶片不能合成叶黄素，叶黄素主要吸收蓝紫光，进行红光照射时光吸收差异不显著，而层析时缺叶黄素这个条带，自下而上位于第3条，C正确。
命题点2 色素的种类和功能分析
3. [全国卷Ⅲ]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 的释放）来绘制的。下列叙述错误的是( A )
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 的吸收速率随光波长的变化来表示
D. 叶片在 波长光下释放 是由叶绿素参与光合作用引起的
[解析]类胡萝卜素不吸收红光，A错误；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，B正确；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来绘制的，因此可用 吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；波长为 的光是红光，叶绿素可吸收红光参与光合作用，类胡萝卜素不吸收红光，D正确。
命题拓展
[题干拓展型] [多选]如图为正常绿叶的叶绿素 的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱（作用光谱代表不同波长下植物的光合作用速率）。由图中信息分析,下列叙述错误的是( CD )
A. 作用光谱可以通过测量不同波长下光合作用相应的 释放速率来绘制
B. 总吸收光谱与叶绿素 的吸收光谱曲线不吻合,说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素
C. 植物进行光合作用时， 释放速率的变化趋势与作用光谱不同
D. 总吸收光谱与作用光谱在 波长处出现差异,说明其他色素对能量的转化效率比叶绿素对能量的转化效率高
[解析]作用光谱代表不同波长下植物的光合作用速率,可以通过测量不同波长下光合作用相应的 释放速率来绘制，A正确;总吸收光谱与叶绿素 的吸收光谱曲线不吻合,说明绿叶中除了叶绿素 ,还含有其他色素,也能吸收光能，B正确;植物进行光合作用时， 释放速率的变化趋势与作用光谱相同，C错误；光合色素中具有转化光能作用的色素只有少数处于特殊状态的叶绿素 ，D错误。
命题点3 叶绿体的结构和功能
4. 图甲为叶绿体结构模式图，图乙所示结构是图甲的部分放大图。下列有关叙述正确的是( D )
A. 图乙所示结构取自图甲中的①或③
B. 与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上
C. 吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上
D. 叶绿体以图甲中③的形式扩大膜面积
[解析]图甲表示叶绿体的结构，①是叶绿体内膜，②是叶绿体外膜，③是类囊体，④是叶绿体基质，吸收光能的色素分布在③（类囊体）的薄膜上，图乙所示结构是类囊体的薄膜，来自③，A、C错误。光合作用所需的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，B错误。叶绿体内含有大量基粒，一个基粒由很多类囊体堆叠而成，以此扩大膜面积，D正确。
5. 将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是( A )
A. 离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B. 若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生
C. 若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生
D. 水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
[解析]叶绿体是光合作用的场所，在自然光下，叶绿体能进行光合作用将水分解产生氧气，A正确；叶绿体中的光合色素能吸收红光和蓝紫光，因此会产生氧气，B、C错误；水在叶绿体中分解产生氧气需要光能，但不需要ATP提供能量，D错误。
考点2 光合作用的过程
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1.探索光合作用原理的部分过程
时间 结论
1928年 科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化为糖
1937年 希尔反应：离体叶绿体在适当条件下发生[1] 水的光解 、产生 的化学反应
1941年 鲁宾和卡门用同位素示踪法，证明光合作用释放的 来自[2] 水
1954年、1957年 （1954年）美国科学家阿尔农发现，在光照下,叶绿体可合成[3] ATP ，随后（1957年）他发现这一过程总是与水的光解相伴随
20世纪40年代 美国科学家卡尔文用[4] 同位素示踪 的方法，探明了 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
2.光合作用的过程
阶段 Ⅰ.光反应阶段 Ⅱ. 暗反应阶段
过程图解
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 光 、 叶绿体中的色素、酶、水、ADP、 、 等 酶、 ATP、 等
物质变化 ①水的光解： ； ② 的合成： ； ③ATP的合成： ATP ① 的固定： ；② 的还原：
能量变化
联系 ①光反应为暗反应提供 ATP和 ；②暗反应为光反应提供 、 和ADP
教师尊享·备考教案
1.真核细胞的光反应
2.原核细胞的光反应
3.光合作用的总反应式及各元素的去向
（1）[必修1 P104“相关信息”] 是指三碳化合物—— 磷酸甘油酸， 是指五碳化合物——核酮糖 , 二磷酸 。
（2）[必修1 P104“相关信息”]光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。
（3）[必修1 P106小字部分]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
不同点 生物类型 绿色植物和光合细菌 硝化细菌等
能量来源 光能 体外物质氧化时释放的化学能
相同点 代谢类型 自养需氧型
物质变化 将无机物（ 和 等）转化为储存能量的有机物
4.环境因素骤变对光合作用过程的动态影响
借助光合作用过程图解从物质的生成和消耗两个方面综合分析：
、 、ATP的变化一致, 与 、 、ATP的变化相反；对光合作用有利, 合成增加,反之则减少。
5.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析
（1）光反应为暗反应提供的 和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止后,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。
（2）在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比连续光照后再连续黑暗处理有机物积累量要多。
教师尊享·思维提升
1.解答有关光合作用过程的试题，要牢记“二二三四”法则
2.根据化学平衡可知：底物浓度增加、产物浓度减少 使化学平衡向正方向移动；反之亦然。
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深度思考
1. 希尔实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是什么？
提示 希尔实验是在没有 的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。
2. 模拟鲁宾和卡门的实验时，能否对同一实验中的 和 同时进行标记，为什么？
提示 不能。因为同位素示踪法只能检测同位素的存在，不能检测是哪种同位素，若同一实验中 和 中的 均被标记，则无法分辨 中的 到底是来自 还是 。
3. 卡尔文的实验设计思路是什么？
提示 在光照、温度等适宜条件下培养小球藻，通入少量用同位素 标记的 ，每隔一小段时间取样（并快速杀死小球藻），提取并检测哪些种类的有机物中含有 ，最终推断出碳的转移途径以及其依次参与了哪些化合物的合成。
4. 若在离体的叶绿体基质中添加ATP、 和 ,理论上能否完成暗反应过程,为什么？
提示 能。因为在离体的叶绿体基质中已经含有暗反应需要的各种酶，加入ATP、 以及 后即可进行暗反应。
5. 给小球藻提供 ，在小球藻合成的有机物中检测到了 ，其最可能的转化途径是什么？
提示 有氧呼吸第三阶段 与 结合生成了 ,有氧呼吸第二阶段利用 生成了 ， 再参与光合作用的暗反应，生成含 的有机物。
基础自测
1. 在光下分解为 和 的过程发生在叶绿体基质中。( × )
2. 光合作用光反应阶段产生的 可在叶绿体基质中作为还原剂。( √ )
3. 叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉。( × )
4. 光合作用释放的 中的 来自 和 。( × )
5. 光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP。( × )
6. 光合作用过程中,ADP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动。( × )
7. [2021湖南，T7B]在暗反应阶段， 不能直接被还原。( √ )
8. [2021河北，T19（2）]参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动ATP和 两种物质的合成以及水的分解； 羧化酶将 转变为羧基加到 分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
9. [2020江苏，T27（1）节选]在酶催化下直接参与 固定的化学物质是 和 。
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命题点1 光合作用的探究历程分析
1. 下列有关实验变量的叙述，错误的是( A )
A. 用小球藻和 验证卡尔文循环的实验中,自变量是 中 是否被标记
B. 利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的专一性实验，因变量是是否产生还原糖
C. 恩格尔曼利用水绵和需氧细菌研究光合作用的实验中，因变量观测指标是需氧细菌的分布情况
D. 鲁宾和卡门研究光合作用中 来源的实验中，自变量是被 标记的原料
[解析]用小球藻和 验证卡尔文循环的实验中,自变量是时间，A错误；利用淀粉酶、蔗糖、淀粉探究酶的专一性实验中，需借助斐林试剂检测是否产生了还原糖，即因变量是是否产生还原糖，B正确；恩格尔曼利用水绵和需氧细菌进行实验，通过观察需氧细菌的分布来判断 产生的部位，最终证明叶绿体是进行光合作用的场所，C正确；鲁宾和卡门用同位素示踪法证明光合作用释放的 来自水，自变量是被 标记的原料，D正确。
2. 1941年鲁宾和卡门用同位素 标记水和碳酸氢盐，加入三组小球藻培养液中。在适宜光照下进行实验，结果如表所示。下列叙述错误的是( C )
组别 水中 比率（%） 碳酸氢盐中 比率（%） 反应时间 释放的氧气中 比率（%）
第1组 0.85 0.61 45 0.86
第2组 0.20 0.40 110 0.20
第3组 0.20 0.57 225 0.20
A. 小球藻光合作用所需的二氧化碳可由碳酸氢盐提供
B. 氧气中 比率不受光合作用反应时间的影响
C. 鲁宾和卡门研究该实验的目的是验证光合作用产物有氧气
D. 卡尔文也运用相同的方法用 标记二氧化碳，研究暗反应中物质的变化
[解析]碳酸氢盐能释放二氧化碳，为光合作用提供二氧化碳，A正确；根据表格数据，在 、 、 释放的氧气中 比率和水中 起始比率基本一致，说明氧气中 比率不受光合作用反应时间影响，B正确；鲁宾和卡门研究该实验的目的是探究光合作用中氧气中氧的来源，C错误；卡尔文也运用同位素示踪法用 标记二氧化碳，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，D正确。
命题点2 光合作用的过程分析
3. [2020天津]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 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 )
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有
C. 类囊体产生的ATP和 参与 的固定与还原
D. 与叶绿体相比，该反应体系不含光合色素
[解析]由题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的 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 、 等，B错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中 的还原提供了 和ATP，光反应产生的 不参与暗反应，C错误；该反应体系中有分离得到的类囊体，含有光合色素，D错误。
命题拓展
[设问拓展型]题干条件不变，下列说法错误的是( A )
A. 该反应体系的结构与叶绿体外膜的结构相同
B. 该反应体系会消耗 和
C. 加入的16种物质应该包含ADP、 等物质
D. 该反应体系不能测量净光合速率
[解析]该反应体系是由单层脂质分子包裹形成的，而叶绿体的外膜是双层脂质分子，且含蛋白质，A错误，该反应体系能够连续进行 的固定和还原，会消耗 和 ，B正确；该反应体系是人工构建的光合作用反应体系，且在光照条件下进行，故需要加入的物质应包含ADP和 等物质，C正确;净光合速率=总光合速率-呼吸速率，而该人工光合作用体系能够进行光合作用,不能进行呼吸作用，故该反应体系不可用于测量净光合速率，D正确。
4. [2021重庆]如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是( A )
A. 水光解产生的 若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜
B. 与电子 和质子 结合形成
C. 产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D. 电子 的有序传递是完成光能转换的重要环节
[解析]分析图示可知，水光解产生的 在类囊体腔内，叶绿体和线粒体均有双层膜，因此水光解产生的 若被有氧呼吸利用，至少需要穿过5层膜，A错误；在光反应过程中， 与 和质子 结合形成 ，B正确；由题图可知，光反应产生的ATP可以用于暗反应、色素合成、核酸代谢等消耗能量的反应，C正确；分析可知，光反应产生的电子 通过一系列的有序传递，完成光能的转化，D正确。
5. [2021广东]在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化 固定形成 的酶被称为 。下列叙述正确的是( D )
A. 存在于细胞质基质中 B. 激活 需要黑暗条件
C. 催化 固定需要ATP D. 催化 和 结合
[解析]据题意可知， 是唯一催化 固定形成 的酶，则其存在于叶绿体基质中，A错误；有、无光照均可以发生 的固定，因此激活 不需要黑暗条件，B错误； 催化 的固定不需要消耗ATP，C错误；据题意， 是催化 固定形成 的酶，即其是催化 和 结合形成 的酶，D正确。
命题点3 不同条件下光合作用过程中物质含量变化的分析
6. [天津高考]在适宜反应条件下,用白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白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是( C )
A. 红光,ATP下降 B. 红光,未被还原的 上升
C. 绿光, 下降 D. 绿光, 上升
[解析]叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光,吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光,光反应增强,叶绿体内产生的ATP和 增多, 的还原加快,短时间内 的固定仍以原来的速率进行,导致未被还原的 减少,A、B错误;将白光改为光照强度相同的绿光,光反应减弱,短时间内叶绿体内产生的ATP和 减少,而 的还原仍以原来的速率消耗 和ATP,则短时间内 含量会下降,C正确; 和ATP的减少必然会导致 还原生成 减慢,此时 的固定仍以原来的速率消耗 ,则短时间内 的含量会下降,D错误。
命题拓展
[条件改变型]若突然改用光照强度与白光相同的蓝紫光，则光反应会增强，产生ATP的速率加快，未被还原的 减少。
[解析]改用蓝紫光，相当于增加光照强度，导致光反应增强，产生 和ATP的速率加快， 的还原加快，而 的固定速率暂时不变，因此未被还原的 减少。
7. [2020山东，9分]人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1） 该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2，模块3中的甲可与 结合，甲为五碳化合物（或 ）。
[解析]由题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转化为电能，模块2利用电能电解水生成 和 ，并发生能量的转化过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的 转化为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中 的固定为 和 结合生成 ， 在光反应提供的 和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和 ，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物 ，乙为三碳化合物 。
（2） 若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将减少（填“增加”或“减少”）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是模块3为模块2提供的ADP、 和 不足。
[解析]若正常运转过程中气泵突然停转，则 浓度突然降低， 的固定受阻，而三碳化合物 的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致 含量减少。暗反应为光反应提供ADP、 和 ，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、 和 不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。
（3） 在与植物光合作用固定的 量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于（填“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类）。
[解析]植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的 量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。
（4） 干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是叶片气孔开放程度降低， 的吸收量减少。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
[解析]干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低， 的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。
8. [ 分]科学家以生长状态相同的某种植物在适宜且稳定的条件下开展下列实验。请回答下列问题：
组别
处理 光照时间为135秒 先光照后黑暗，光暗交替，每次光照和黑暗时间各为3.75毫秒，总时间为135秒
光合产物相对含量
（1） 上述实验表明，光合作用中包含需要光的阶段和不需要光的阶段，为验证这一观点，可以对进行光合作用的植物短暂遮光，并提供 ，经放射性检测后发现植物在短暂黑暗中会利用该物质。
[解析]光合作用中包含需要光的阶段和不需要光的阶段，为验证这一观点，可以对进行光合作用的植物短暂遮光，并提供 ，经放射性检测后发现植物在短暂黑暗中会利用该物质。
（2） 分析表格可知， 组在单位光照时间内生产有机物的量较 组高，依据是B组的光照时间是 组的一半，其光合产物相对含量却是 组的 。
[解析]分析表格可知， 组只用了 组一半的光照时间，其光合产物相对含量却是 组的 ，所以 组在单位光照时间内生产有机物的量较 组高。
（3） 科学家在给叶绿体照光时发现，当向体系中提供 时，体系中就会有 产生，说明叶绿体在光下会产生 和 。
[解析]科学家在给叶绿体照光时发现，当向体系中提供 时，体系中就会有 产生，说明叶绿体在光下会产生 和 。
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热点5 逆境下光合作用的特殊途径
情境导入
情境一：光呼吸的原理和作用
1.原理：光呼吸是指绿色植物在光照条件下吸收 ，放出 的呼吸过程。光呼吸的根本原因是 具有“两面性”。它既具有羧化酶的作用，又具有加氧酶的作用。当 浓度较高时，其催化 与 反应，完成光合作用；当 浓度较高时，其催化 与 反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生 ，完成光呼吸。
2.光呼吸对植物叶绿体具有保护作用：光反应阶段，叶绿体内会产生ATP和 ，植物一旦处于逆境，气孔关闭， 供应不足导致暗反应无法顺利进行，则光反应产生的高活性电子不能正常还原 ，便与 结合生成活性氧，对植物造成伤害,而光呼吸可消耗过多能量，减少自由基的产生。
情境二：光合作用的 途径、 途径和 途径
1. 途径：也称卡尔文循环，整个循环由 与 的羧化开始，到 再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见的 植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。
2. 途径：科学家在研究玉米的叶片结构时发现玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列（如图1所示），其中叶肉细胞中的叶绿体有类囊体，没有 ，能进行光反应，而维管束鞘细胞无类囊体，但有 ，能进行暗反应。因此，在玉米的光合作用中， 中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物 中，然后才转移到 中，科学家将这类植物叫作 植物，将其固定二氧化碳的途径叫作 途径（如图2所示）。 植物比 植物具有更强的固定 （特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）的能力，并且无光合午休现象。常见的 植物还有甘蔗、高粱、苋菜等。
图1
图2
说明： 称为磷酸烯醇式丙酮酸，属于三碳化合物。
3. 途径： 植物夜间吸进 ，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸 ，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下， 与 结合，生成草酰乙酸，草酰乙酸进一步被还原为苹果酸储存在液泡中，从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液 下降的现象。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出 ， 进入 途径合成淀粉；形成的丙酮酸在相关酶的作用下形成 ， 进一步用于合成淀粉或者转移到线粒体中被氧化释放 ， 又可进入 途径，从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液 上升的现象。 途径如图所示。常见的 植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。
（1） 光呼吸涉及的场所有哪些？从能量角度分析，暗呼吸（有氧呼吸）和光呼吸的主要区别是什么？它们的共同点是什么？
光呼吸涉及的场所有叶绿体、线粒体等。光呼吸消耗能量，暗呼吸分解有机物，产生能量；它们都消耗 ，产生 。
（2） 光呼吸能降低作物产量，其原因是什么？
光呼吸过程分解有机物,同时消耗能量（ATP和 ）,降低光合作用效率,从而降低作物产量。
（3） 分析情境二可知， 途径是碳同化的基本途径， 途径和 途径的特殊之处都是先有固定 的作用，最终还是通过 途径合成有机物。
强化训练
1. [2023扬州检测]如图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用部分过程的示意图,在 与 反应过程中, 能与 竞争相关酶的活性部位。下列相关叙述错误的是( A )
A. 在高 环境中植物不能进行光合作用
B. 光呼吸的存在会降低糖类的合成效率
C. 在大棚种植蔬菜时可通过增施有机肥,降低光呼吸作用
D. 光呼吸的作用可能是消耗低 环境下积累的有害物质
[解析]在高 环境中， 能与 竞争相关酶的活性部位,使 与 结合生成 的速率减小,植物光合作用减弱,在高 环境中植物也能进行光合作用，A错误;光呼吸的存在会使 与 结合生成 的速率减小,从而降低糖类的合成效率，B正确; 能与 竞争相关酶的活性部位,故在大棚种植蔬菜时可通过增施有机肥,从而增大 浓度,可抑制 与 结合,从而抑制光呼吸，C正确;低 、高 环境下，植物可能生成一些有害物质，光呼吸可能会消耗这些有害物质，D正确。
2. [2023广东四校联考]芦荟是一种经济价值很高的植物,可净化空气。芦荟夜晚气孔开放,通过 羧化酶固定 形成草酰乙酸,再将其转变成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡里的苹果酸在相关酶的作用下释放 , 进入叶绿体通过卡尔文循环合成糖类。下列说法错误的是( A )
A. 夜晚气孔开放,芦荟能进行暗反应产生糖类
B. 芦荟叶片进行光合作用所需 可来自液泡和线粒体
C. 芦荟叶片内 固定会产生两种不同的产物
D. 芦荟可能原产于炎热干旱地区,其气孔在夜晚和白天开放度不同是对炎热干旱环境的适应
[解析]夜晚气孔开放,芦荟通过 羧化酶固定 形成草酰乙酸,再将其转变成苹果酸储存在液泡中,晚上不能进行光反应，无法产生ATP和 ,故夜晚芦荟不能进行暗反应，A错误;有氧呼吸过程中线粒体能产生 ,芦荟叶片白天气孔关闭,液泡里的苹果酸在相关酶的作用下释放出 ,故光合作用所需 可来自液泡和线粒体，B正确;芦荟叶片夜晚气孔开放,通过 羧化酶固定 形成草酰乙酸,白天气孔关闭, 固定形成 ,再还原形成糖类，C正确;白天气孔关闭可防止蒸腾作用失水过多,芦荟气孔在夜晚和白天开放度不同可能是对炎热干旱环境的适应，D正确。
3. [2023哈尔滨质检，8分]不同植物的光合作用机制不完全相同，大豆是 植物，暗反应过程与图中②、③的过程相同； 而玉米是一类具有高光合作用效率的 植物，暗反应过程是图中的①、②、③。请阅读下面的资料，回答有关问题。
科学家用 标记 研究玉米光合作用，出乎意料地发现，放射性首先出现在叶肉细胞叶绿体的四碳化合物 中，然后含有放射性的 会从叶肉细胞的叶绿体进入维管束鞘细胞的叶绿体中，随后放射性出现在维管束鞘细胞叶绿体中的三碳化合物（丙酮酸）中，接着又出现在另一种三碳化合物（ 磷酸甘油酸）中，直至出现在淀粉中。
（1） 玉米叶肉细胞中 与 反应形成 （①过程）是在 的作用下完成的，该物质的作用特性是专一性、高效性、作用条件较温和。
[解析]由题图分析可知，玉米叶肉细胞中 与 反应形成 是在 的催化作用下完成的。酶具有专一性、高效性、作用条件比较温和等特性。
（2） 图中②过程是 的固定，发生的具体部位是玉米维管束鞘细胞的叶绿体基质。
[解析]由题图可知，②过程为 的固定，该过程发生在玉米维管束鞘细胞的叶绿体基质中。
（3） ③过程除了需要酶外，还需要的物质是 、ATP。
[解析]③过程指的是 的还原，该过程需要 、ATP和酶等物质的参与。
（4） 与大豆相比，玉米在农业生产、适应环境方面的优势是能适应干旱、高温环境（写出一点即可）。
[解析]根据上述分析，玉米可以将低浓度 吸收、利用，故与大豆相比，玉米在农业生产、适应环境方面的优势是适应低 浓度环境的能力更强，而干旱、高温条件下叶片气孔关闭，叶肉细胞间 浓度降低， 植物可通过 途径大大缓解低 浓度问题。
4. [2021山东，8分]光照条件下，叶肉细胞中 与 竞争性结合 ， 与 结合后经一系列反应释放 的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 量表示， 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
浓度 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸强度 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
（1） 光呼吸中 与 结合的反应发生在叶绿体的基质中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片 释放量先增加后降低， 释放量增加的原因是光照停止，产生的ATP、 减少，暗反应消耗的 减少， 与 结合增加，产生的 增多。
[解析]由题意“光照条件下，叶肉细胞中 与 竞争性结合 ”可知，光呼吸中 与 结合发生的场所和光合作用中 与 结合发生的场所相同，都发生在叶绿体的基质中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，则光反应产生的ATP、 减少，暗反应消耗的 减少， 与 结合增加，产生的 增多。
（2） 与未喷施 溶液相比，喷施 溶液的水稻叶片吸收和放出 量相等时所需的光照强度低（填“高”或“低”），据表分析，原因是喷施 溶液后，光合作用固定的 增加，光呼吸（及呼吸作用）释放的 减少，即叶片的 吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。
[解析]据表分析，与未喷施 溶液相比，喷施 溶液后，水稻叶片光合作用固定的 增加，光呼吸（及呼吸作用）释放的 却减少，即叶片的 吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。
（3） 光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在 之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
[解析]结合题中信息可知,可用净光合作用强度表示单位时间内单位面积作物的产量,本题可用表格中光合作用强度和光呼吸强度的差值代表单位时间单位面积的作物产量。根据表格分析可知,当 溶液浓度在 和 之间时，光合作用强度和光呼吸强度的差值较大,且大于未喷施 溶液的，说明利于作物增产的最适 浓度在 之间，可在该范围内再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
教师尊享·备课题组
1. [2022湖北]某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位： ），结果如表。下列有关叙述正确的是( D )
植株类型 叶绿素 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.36
A. 两种突变体的出现增加了物种多样性
B. 突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C. 两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致
D. 叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
[解析]野生型、突变体1、突变体2属于同一物种，两种突变体的出现增加了遗传多样性，未增加物种多样性，A错误；光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由表可知,突变体2的叶绿素 和叶绿素 的含量比突变体1的少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量存在差异，有可能是不同基因突变所致,也有可能是同一基因突变所致，C错误；野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4.19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量较少，叶片呈黄色，D正确。
2. [2021天津，10分] 是光合作用过程中催化 固定的酶。但其也能催化 与 结合，形成 和 ，导致光合效率下降。 与 竞争性结合 的同一活性位点,因此提高 浓度可以提高光合效率。
（1） 蓝细菌具有 浓缩机制，如图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。
据图分析, 依次以自由扩散和主动运输方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的 浓缩机制可提高羧化体中 周围的 浓度，从而通过促进 固定和抑制 与 结合提高光合效率。
[解析]由图可知， 通过细胞膜不需要载体蛋白协助，也不需要消耗能量，故 通过细胞膜的方式为自由扩散; 通过光合片层膜需要 转运蛋白的协助，同时需要消耗能量，故 通过光合片层膜的方式为主动运输。蓝细菌的 浓缩机制可提高羧化体中 周围的 浓度，进而促进 固定，抑制 与 结合,从而提高光合效率。
（2） 向烟草内转入蓝细菌 的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。
[解析]烟草细胞进行光合作用的场所是叶绿体，若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，说明蓝细菌 的编码基因和羧化体外壳蛋白编码基因可在烟草细胞的叶绿体中正常表达,形成羧化体。
（3） 研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入 和 转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应提高，光反应水平应提高，从而提高光合速率。
[解析]转基因烟草的光合速率并未提高，可能是受 浓度的限制。若再转入 和 转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，则可以提高叶绿体中的 浓度，理论上,该转基因植株的暗反应水平应提高，暗反应为光反应提供更多的ADP和 ，光反应水平也应提高，从而提高光合速率。
3. [2021江苏，11分]线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要，如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） 叶绿体在类囊体薄膜上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是叶绿素和类胡萝卜素。
（2） 光合作用时, 与 结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖 。为维持光合作用持续进行,部分新合成的 必须用于再生 ；运到细胞质基质中的 可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了12个 分子。
[解析] 在叶绿体基质中合成，一些 必须用于再生 以维持光合作用持续进行，另一部分被运到细胞质基质中，运到细胞质基质中的 可合成蔗糖，运出细胞。蔗糖是二糖，一分子蔗糖是由两分子单糖结合形成的，每运出一分子蔗糖需要固定12个 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。草酰乙酸/苹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ATP中的化学能。
[解析]光反应的产物有ATP和 ，其中 起还原剂的作用，含有还原能，草酰乙酸/苹果酸穿梭可将还原能输出叶绿体，经线粒体进行呼吸作用转化为ATP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 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、计算光合放氧速率（单位为 , 为叶绿素）。请完成下表。
实验步骤和目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮，配制高浓度母液，再用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮
②减少叶片差异产生的误差 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叶绿素定量测定（或测定叶绿素含量） 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
[解析]设计实验应遵循单一变量原则和对照原则，①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮，即设置寡霉素为单一变量的对照组；②对照组和各实验组均测定多个大麦叶片，可减少叶片差异产生的误差；③叶绿素定量测定、计算光合放氧速率以研究线粒体对光合作用的影响，故称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液进行叶绿素定量测定。
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基础过关
一、选择题
1. [2023周口一调]下列有关“光合色素的提取和分离”实验的叙述正确的是( B )
A. 研磨时加入少许 ，使研磨进行得更充分
B. 色素在滤纸条上的扩散速度不同与其在层析液中的溶解度不同有关
C. 实验结果一般能分离得到4种色素条带，颜色从上至下分别是橙黄色、黄色、黄绿色、蓝绿色
D. 加入 乙醇有利于色素的分离
[解析]在光合色素的提取和分离实验中，研磨时加入碳酸钙，可中和细胞中的有机酸，防止叶绿素被破坏，而加入二氧化硅有助于研磨得更充分，A错误；色素扩散速度与其在层析液中的溶解度有关，扩散速度越快说明其溶解度越高，B正确；实验结果：滤纸条上出现四条颜色、宽度不同的色素带，从上到下分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 和叶绿素 ，颜色依次为橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，C错误；加入 乙醇和无水碳酸钠，是因为绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，无水乙醇是用来提取色素而不是分离色素的，D错误。
2. 利用纸层析法分离从叶绿体中提取的色素，如图表示色素带的分布情况，下列选项对应关系正确的是( A )
选项 实验材料 实验操作 结果
放置几天的菠菜叶片 正常 ①
新鲜菠菜叶片 研磨不充分 ②
新鲜菠菜叶片 正常 ③
新鲜菠菜叶片 滤液线没入层析液 ④
[解析]放置几天的菠菜叶片中的叶绿素含量会下降，滤纸条上叶绿素对应的条带会窄一些，对应①，A正确；研磨不充分，叶片中的色素没有全部提取出来，每种色素的含量都要比正常的少，色素带均变窄，对应③，B错误；以新鲜菠菜叶片为材料，实验操作正常，滤纸条上的色素带对应④，C错误；滤液线没入层析液，色素溶入层析液，滤纸条上没有色素带，对应②，D错误。
3. [2023宁波模拟]下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是( A )
A. 所有植物细胞中都含有4种光合色素
B. 有些植物细胞的液泡中也含有色素
C. 叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D. 植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两类
[解析]高等植物体内没有叶绿体的细胞就没有光合色素，如根尖细胞，A错误；有些植物的液泡中也含有水溶性色素，但不参与光合作用，B正确；植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，可以吸收光能，C、D正确。
4. [2022银川检测]如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，下列说法错误的是( C )
A. 由图可知，类胡萝卜素主要吸收 波长的光
B. 用 波长的光比 波长的光更有利于提高光合作用强度
C. 由 波长的光转为 波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少
D. 土壤中缺乏镁时，植物对 波长的光的利用量明显减少
[解析]由题图可知，类胡萝卜素主要吸收 波长的光，A正确；由题图可知，叶绿体中色素吸收 波长的光比吸收 波长的光要多，因此用 波长的光比 波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；分析题图可知，由 波长的光转为 波长的光后，叶绿体中色素吸收的光能变多，C错误；叶绿素吸收 波长的光较多，缺镁时，叶绿素的合成受到影响，植物对 波长的光的利用量明显减少，D正确。
5. [2023南昌模拟]下列关于光合作用的叙述，正确的是( D )
A. 降低二氧化碳浓度，对光反应没有影响
B. 降低光照强度，短时间内三碳化合物减少
C. 硝化细菌可以通过光合作用将二氧化碳和水合成糖类
D. 农田中“正其行，通其风”可以增加二氧化碳浓度，提高光合速率
[解析] 浓度降低时，生成的 减少，导致光反应产生的 和ATP积累，光反应减慢，A错误；光照强度降低，光反应减弱，短时间内 的生成速率不变，而 被还原的速率减慢，故 含量增加，B错误；硝化细菌可利用化学反应释放的化学能，将二氧化碳和水合成糖类，C错误；一行行种植有利于农田中空气流动，从而增加植株周围的 浓度，提高植株的光合速率，D正确。
6. [2022北京检测]正在进行光合作用的植物，若突然降低其周围环境中的 浓度，则短时间内( A )
A. 叶绿体中 的值上升 B. 叶绿体中 的值下降
C. 的值下降 D. 光反应速率加快
[解析]正常条件下进行光合作用的某植物，突然降低其环境中的 浓度，此时光照强度不变，光反应不变，产生的ATP和 也不变， 的还原速度短时间内不变， 生成的速度也不变，而 浓度下降后， 固定为 的速度减小，则 的消耗减少， 的生成减少，最终导致 含量减少， 的含量增加，即叶绿体中 的值上升，故A正确。
7. [2023元氏模拟]如图为高等绿色植物光合作用过程图解，其中 、 、 、 、 、 、 、 代表光合作用中的各种物质， 和 代表光合作用的过程，以下说法正确的是( D )
A. 是光合色素，分布在叶绿体内膜和类囊体薄膜上
B. 是ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生
C. 是 ， 是
D. 光合作用的光反应和暗反应过程均有酶的参与
[解析]据图分析可知， 是光合色素，高等绿色植物细胞内光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误； 是ADP，是暗反应中ATP水解产生的，在叶绿体基质中产生，B错误； 是 ，与 反应生成 ，C错误；光合作用的光反应和暗反应过程均有酶的参与，D正确。
8. [2023石家庄模拟]下列关于植物光合作用暗反应的叙述，错误的是( B )
A. 暗反应要消耗光反应产生的ATP
B. 暗反应是只在暗处进行的反应
C. 的还原要消耗光反应产生的
D. 暗反应过程中有 的再生
[解析]暗反应中 还原过程需要消耗光反应产生的ATP，A正确；暗反应有光无光均可进行，B错误； 的还原要消耗光反应产生的 和ATP，C正确；暗反应过程中有 的再生和二氧化碳的固定，D正确。
9. 卡尔文为了探明暗反应中碳原子的转移途径，给植物提供 ，当反应进行至第 时， 出现在一种 和一种 中，当时间缩短到 时， 出现在一种 中,下列相关叙述错误的是( D )
A. 用 标记 的目的是追踪暗反应中的碳原子
B. 卡尔文通过控制反应时间来探究碳原子的转移途径
C. 若适当延长反应时间，则可能会检测到更多种含 的化合物
D. 该实验研究暗反应，因此应该在黑暗环境中进行
[解析]该实验中用 标记 的目的是追踪暗反应中的碳原子，便于根据放射性检测碳原子的转移途径，A正确；卡尔文通过控制反应时间来探究碳原子的转移途径，在不同的时间点检测放射性，能探明碳原子的转移途径，B正确；若适当延长反应时间，则 可能会转移到更多的中间产物中，C正确；该实验研究暗反应，但暗反应的进行需要光反应提供 、ATP，因此该实验要在光照条件下进行，D错误。
10. 为探究叶绿体在光下利用ADP和 合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，下列有关分析正确的是( D )
A. 黑暗的目的是与光照作对照
B. 的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境
C. ADP和 形成ATP后进入类囊体腔内
D. 类囊体膜两侧的氢离子浓度差是叶绿体中ATP形成的动力
[解析]实验在黑暗中进行的目的是避免光照对ATP合成的影响，A错误； 的缓冲溶液模拟的是类囊体腔的环境，B错误；ADP和 形成ATP后进入叶绿体基质，C错误；由实验结果可以看出， 平衡前，加入ADP和 能够产生ATP，而平衡后加入ADP和 不能产生ATP，说明叶绿体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的氢离子浓度差，D正确。
11. 绿色植物是主要的能量转换者,因为它们均含有叶绿体（图甲）这一完成能量转换的细胞器,图乙是图甲中的色素分离结果,图丙是在图甲④结构中进行的生化反应,①~④分别代表图甲中叶绿体的结构。下列相关叙述错误的是( D )
A. 图乙中的色素带2是叶绿素
B. 图甲中①和③的成分和结构相似
C. 光合作用过程中水的消耗发生在②, 的消耗发生在④
D. 如果突然降低 的浓度,图丙中的 含量短时间内会增加
[解析]图乙中的色素带2是叶绿素 ,A正确;图甲中①和③的成分和结构相似,都是生物膜系统的组成成分,基本支架是磷脂双分子层,B正确;光合作用过程中,水的消耗发生在光反应阶段,场所为②类囊体薄膜, 的消耗发生在④叶绿体基质中,C正确;如果突然降低 浓度,由于 生成速率减慢、还原速率不变,图丙中的 含量短时间内会下降,D错误。
二、非选择题
12. [2023湖北名校第一次联考，8分]研究发现，不同程度的干旱胁迫对栀子叶绿体的结构会造成影响。在与田间土壤持水量相同的情况下培养栀子植株，其叶绿体外膜结构较完整，囊状结构堆叠紧密，基粒排列整齐、规整。而在一定干旱胁迫下，其叶绿体囊状结构排列紊乱，基粒变形、弯曲、排列混乱。如图为光下栀子某生物膜的部分结构及相应反应示意图。回答下列问题：
（1） 该图表示的是在栀子的（叶绿体中）类囊体薄膜上发生的光反应过程：水分解成 、 和 ，光能转化成电能，最终转化为 和ATP中活跃的化学能。电子经传递可用于 与 结合形成 。
[解析]题图表示光反应，发生在植物叶绿体的类囊体薄膜上；光能先转变为电能（高能电子）再转变为ATP和 中活跃的化学能；电子用于 与 结合生成 。
（2） 为研究叶绿体的完整性与光合作用的关系，研究人员用物理、化学方法制备了结构完整性不同的叶绿体（ 组：叶绿体双层膜结构完整； 组：叶绿体双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂），在离体条件下进行实验，测定其相对放氧量，发现 组放氧量明显大于 组，请结合生物学结构与功能观推测其原因是在无双层膜阻碍、类囊体松散时可避免相互遮挡，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，放氧量增加。
[解析]在无双层膜阻碍、类囊体松散时可避免相互遮挡，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，放氧量增加，因此双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂的 组放氧量大于双层膜结构完整的 组。
（3） 为进一步研究干旱胁迫下栀子光合作用能力降低的原因，你还能提出哪些研究课题：干旱胁迫对叶肉细胞光合色素含量的影响；干旱胁迫对叶肉细胞气孔导度（或气孔开放程度）的影响等（答两点）。
[解析]光合色素可以吸收、传递、转化光能，光合色素含量影响光反应，从而影响光合作用；气孔导度（气孔开放程度）可以影响胞间 浓度，影响暗反应，从而影响光合作用。
13. [2023成都七中模拟，8分]图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线。据图完成下列问题：
（1） 图1中 表示的物质是 ，它由水在光下分解产生，其作用是还原 。
[解析] 表示光反应中水的光解产生的 ，用于暗反应中 的还原。
（2） 图1中ATP形成所需的能量最终来自太阳能（或光能），若用放射性同位素 标记 ，则 最终进入的物质是 。
[解析]ATP中能量的最终来源都是太阳能；用 标记 ，在暗反应中 与 结合形成 ，则 先被固定到 ， 被还原成有机物 ，即 最终再从 进入有机物 中。
（3） 图2中曲线 表示的化合物是 ，在无光照时，其含量短时间内迅速上升的原因是短时间内 与 结合形成 的过程正常进行，而 的还原减慢。
[解析]分析图2，由光照变为黑暗环境，光反应强度降低，ATP合成减少，影响 还原，即短时间内 消耗量减少， 固定生成 不受影响，即 生成量不变，则总的 量增多， 量减少，故 表示 。
能力提升
一、选择题
14. 雨生红球藻是一种淡水藻类，与水绵相同，属于绿藻类的自养生物。该藻能大量积累虾青素而呈现红色。虾青素是一种强大的抗氧化剂，具有脂溶性，不溶于水。下列有关红球藻的说法错误的是( A )
A. 红球藻吸收红光和蓝紫光，但不吸收绿光
B. 红球藻中的叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜上
C. 红球藻中的虾青素可以用无水乙醇来提取
D. 将红球藻置于海水中可能会发生质壁分离
[解析]红球藻属于绿藻类自养生物，其细胞中含有叶绿体和光合色素，光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上，其主要吸收红光和蓝紫光，也能吸收少量的绿光，A错误、B正确；由题意可知，虾青素具有脂溶性，能够溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇来提取，C正确；红球藻为真核生物，生活在淡水中，若将红球藻置于海水中，由于外界溶液浓度较高，红球藻细胞可能会失水，发生质壁分离，D正确。
15. 希尔从细胞中分离出叶绿体,并发现在没有 时,给予叶绿体光照,就能放出 ,同时使电子受体还原。希尔反应为: 氧化态电子受体→还原态电子受体 。在希尔反应的基础上,阿尔农又发现在光下的叶绿体,不供给 时,既积累 也积累ATP;进一步实验,撤去光照,供给 ,发现 和ATP被消耗,并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述正确的是( C )
A. 光合作用释放的 来自 而不是水
B. 和ATP的形成发生在叶绿体类囊体薄膜上
C. 即使没有 ,光反应过程依然可以进行一段时间
D. 光合作用不需光也可为有机物的合成提供ATP和
[解析]由题中信息（希尔反应）可知,光合作用过程中产生的氧气来自参加反应的水，A错误;从希尔反应和阿尔农发现的叙述中得不到 和ATP的形成发生在叶绿体类囊体薄膜上的结论，B错误;希尔反应和有机物的合成过程可以分别进行,在光下积累 和ATP,在暗处可以消耗光反应积累的 和ATP，进行有机物的合成，C正确;希尔反应只有在光下才能进行,在暗处是不能进行的,在光下积累 和ATP,在暗处可以利用光反应产生的 和ATP进行有机物的合成,所以没有光就不能为有机物的合成提供ATP和 ，D错误。
16. 厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,是最古老的光合细菌之一。如图表示绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。下列叙述错误的是( B )
A. 绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质
B. 绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物
C. 培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无需提供有机碳源
D. 图示过程实现了光能到化学能的转化
[解析]绿硫细菌的光复合系统能吸收光能,并发生ATP、ADP的相互转化（需要相关酶）,说明绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质，A正确;厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,由题图可知,绿硫细菌进行光反应不产生氧气,因此不能为其他生物提供氧气，B错误;厌氧型绿硫细菌能进行光合作用,且由题图可知，其光合作用不需 ，因此培养绿硫细菌时不需要通入 ,也无需提供有机碳源，C正确;图中光反应中绿硫细菌将光能转化为化学能,储存在ATP和 中，D正确。
17. [2022河北五校联考]植物接受过多光照会对叶绿体造成损害,因此植物需要“非光化学淬灭 ”的机制来保护自身,在 的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭过程如图所示。下列叙述错误的是( C )
A. 直接作用于光反应阶段
B. 状态②时通过 机制可避免叶绿体受损
C. 叶绿体中ATP的合成量下降可能导致 机制开启
D. 状态③ 机制缓慢关闭过程中ADP含量逐渐升高
[解析]由题中信息“在 的作用下多余的光能会以热能的形式散失”,可以得出 直接作用于光合作用中的光反应阶段,A正确;植物接受过多光照会对叶绿体造成损害,因此植物需要“非光化学淬灭 ”的机制来保护自身,状态②时, 机制迅速启动,在 的作用下多余的光能会以热能的形式散失,通过 机制可避免叶绿体受损,B正确; 叶绿体中ATP的合成量下降,光反应减弱，色素需要吸收的光能减少，可能导致 机制关闭,C错误;由于 机制关闭过程缓慢,部分光能仍以热能形式散失,光反应减弱,导致ADP合成ATP的速率下降,因此该过程中ADP含量逐渐升高,D正确。
18. 某小组将叶绿体破坏后，将离心得到的类囊体悬浮液和叶绿体基质分别放入4支试管中，给予试管①、②光照，将试管③、④置于黑暗条件下，实验如图所示。下列有关叙述错误的是( B )
A. 试管①、②对照能说明光反应发生在类囊体上
B. 试管③、④对照能说明暗反应的场所是叶绿体基质
C. 支试管中只有试管①能产生氧气
D. 若向试管④中加入试管①的悬浮液，通入 后有有机物合成
[解析]试管①、②的自变量为叶绿体的不同部位，其中试管①中可以发生光反应，试管②中不能发生，故两者对照能说明光反应发生在类囊体上，A正确；试管③、④中均无法进行暗反应，故试管③、④对照不能说明暗反应的场所是叶绿体基质，B错误；4支试管中只有试管①中可以发生光反应产生氧气，C正确；试管①中可进行光反应，产物有 和ATP，若向试管④中加入试管①的悬浮液，通入 后可进行暗反应过程，故有有机物合成，D正确。
19. [2023湖南九校联考，多选]正常生长的小球藻，照光培养一段时间后，改为在绿光下继续培养，此后小球藻细胞的叶绿体内不会发生的变化是( AC )
A. 的释放速率加快 B. 的还原速率降低
C. ATP从叶绿体基质向类囊体薄膜运输 D. 净光合速率降低
[解析]光合色素几乎不吸收绿光，所以从正常光照变为绿光， 的释放速率下降，A符合题意；由于改为绿光后光反应速率减慢，产生的ATP和 减少， 的还原速率也降低，B不符合题意；ATP是在类囊体薄膜上合成，运向叶绿体基质参加 的还原的，C符合题意；小球藻的呼吸速率基本不变，改为绿光后光合速率下降，净光合速率=光合速率-呼吸速率，故净光合速率降低，D不符合题意。
20. 在玻璃温室中,研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源（补光）实验,结果如图所示。补光的光强度为 ,补光时间为上午 ,温度适宜。
下列叙述正确的是( D )
A. 给植株补充 光源,对该植株的生长有促进作用
B. 若 补光后植株的光合色素增加,则光饱和点将下降
C. 若 补光组在 时突然停止补光,则植株释放的 量增大
D. 当对照组和 补光组 吸收速率都达到 时, 补光组从温室中吸收的 总量比对照组少
[解析]由题图可知，与对照组相比,给植株补充 光源时植株吸收 的速率降低,说明此光源对该植株的生长有抑制作用,A错误;若 补光后植株的光合色素增加,则植物吸收光能的能力增强,会使光饱和点增大,B错误;若 补光组在 时突然停止补光,会使光反应速率降低,则植株释放的 量减少,C错误;当对照组和 补光组 吸收速率都达到 时,二者从温室中吸收的 量可以用相应曲线与横轴围成的面积表示，把曲线都看作直线，对照组 吸收量相对值 , 补光组 吸收量相对值 ，故 补光组从温室中吸收的 总量比对照组少,D正确。
二、非选择题
21. [2023南京调研,11分]光合作用是地球上最重要的化学反应，图1为其部分反应过程。科研人员对某绿色植物光暗转换中的适应机制开展相关研究，测定绿色植物由暗到亮过程中 吸收速率的变化如图2所示。请据图回答下列问题：
（1） 图1中吸收光能的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，在提取和分离该植物光合色素的实验中，过滤研磨匀浆最好选用单层尼龙布。
[解析]图1中吸收光能的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，在提取和分离该植物光合色素的实验中，过滤研磨匀浆最好选用单层尼龙布。
（2） 图1反应过程的场所为类囊体薄膜。与质膜上的蛋白质相比，图中的 、 和P700等特殊蛋白质可以传递 裂解产生的电子并最终将光能转化为化学能；图中ATP合成酶由 和 两部分组成，其作用有运输 、催化ATP的合成。
[解析]图1反应过程是光反应阶段，场所为叶绿体类囊体薄膜。与质膜上的蛋白质相比，图中的 、 和P700等是光系统电子传递链中可以传递电子的一类特殊蛋白质，故可以传递 裂解产生的电子并最终将光能转化为化学能；图中ATP合成酶由 和 两部分组成，其作用有运输 、催化ATP的合成。
（3） 图2结果显示，未开始光照时， 吸收速率低于0，这是由于植物细胞进行细胞呼吸释放 。 后， 吸收速率才迅速升高，说明此时光合作用暗反应过程才被激活。
[解析]据图2分析，未开始光照时， 吸收速率低于0，说明植物细胞此时在释放 ，这是由于植物细胞进行细胞呼吸释放 。在光合作用的暗反应中消耗 ， 后， 吸收速率才迅速升高，说明此时光合作用暗反应过程才被激活。
（4） 科研人员进一步检测了上述时间段中光反应相对速率和热能散失比例（叶绿体中以热能形式散失的能量占光反应捕获光能的比例），结果如图3所示。
图3
① 图3中 ，两条曲线的变化趋势为：光反应相对速率下降，热能散失比例上升。
[解析]根据图3分析， ，光反应相对速率下降，热能散失比例上升。
② 结合图2及光合作用过程推测， ，光反应相对速率变化的原因是暗反应未被激活，光反应产生的 和ATP积累导致光反应被抑制。
[解析]根据图2，光合作用的暗反应在 后才开始加快，故 ，应该是暗反应的速率限制了光反应的速率，即暗反应未被激活，光反应产生的 和ATP积累导致光反应被抑制。
③ 请从物质与能量、结构与功能的角度分析，图3中 热能散失比例变化的生物学意义： ，吸收的光能大部分未被利用，以热能形式散失，进而可保护光合色素、相关蛋白和叶绿体结构等免受（光）损伤； ，吸收的光能可有效转化为化学能并减少以热能形式散失的比例，进而有利于积累更多的有机物。
[解析]根据图3分析， ，吸收的光能大部分未被利用，以热能形式散失，进而可保护光合色素、相关蛋白和叶绿体结构等免受（光）损伤； ，吸收的光能可有效转化为化学能并减少以热能形式散失的比例，进而有利于积累更多的有机物。
22. [2022山东，8分]强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯 对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂 可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
（1） 光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是蓝紫光。
[解析]苹果幼苗叶肉细胞中的色素主要有叶绿素 、叶绿素 、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，分离色素时，胡萝卜素随层析液在滤纸上扩散的速度最快，其主要吸收蓝紫光。
（2） 强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、 浓度有限（答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是光能的吸收速率继续增加，水的光解速率继续增加。
[解析]影响光合作用的因素有光照强度、 浓度、温度、酶活性、色素含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、与暗反应相关的酶有限、 供应不足；强光照射后短时间内，氧气的产生速率继续增加的原因是光反应速率增加，水光解产生氧气的速率增加。
（3） 据图分析，与甲组相比，乙组加入 后光抑制减弱（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明 可能通过促进光反应中关键蛋白（关键酶）的合成或提高了其活性发挥作用。
[解析]与甲组相比，乙组加入 后光合作用强度（相对值）较高，说明乙组加入 后光抑制减弱。乙组用 处理，丙组用 和试剂 处理，与乙组相比，丙组光合作用强度（相对值）较低，又知试剂 可抑制光反应关键蛋白的合成，说明 可能通过促进光反应关键蛋白的合成或提高光反应关键蛋白的活性发挥作用。
创新应用
一、选择题
23. [2022广州模拟]迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到如表所示结果。下列相关叙述错误的是( D )
注：迁移率=色素移动距离/层析液移动距离。
A. 可用体积分数为 的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B. 新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是因为存在色素 、
C. 种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素 、 、 、
D. 迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收红光和蓝紫光
[解析]可用体积分数为 的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇，A正确；由表可知，色素1为胡萝卜素，色素2为叶黄素，色素3为叶绿素 ，色素4为叶绿素 ，新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是因为存在色素3和 ，B正确；在层析液中溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散的速度越快，故4种色素在层析液中的溶解度从大到小依次是色素 、 、 、 ，C正确；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，D错误。
二、非选择题
24. [2022永州三模,9分][设计实验思路]某生物兴趣小组对光合作用的过程及其影响因素进行了相关研究。如图是某一年生的高等植物细胞中光合作用过程图解，图中英文字母代表相应物质。回答下列问题：
（1） 该兴趣小组在研究过程中突然增强光照强度，检测到图中 物质产生量迅速增多，但不久又恢复到一定水平。 物质无法维持在一个较高水平，最可能的外因是图中物质 （填字母）的供应量未能同步增加;在同一过程中 的变化规律是先迅速减少，不久后达到相对稳定的水平，原因是光照强度突然增强，短时间内ATP和 突然增多， 的还原加快，而 的固定基本不变，导致 含量迅速减少，因为 的供应量未同步增加，因此随后 含量达到相对稳定的水平。
[解析]图示分析：由光合作用过程需要吸收 ，释放 可知， 为 ， 为 ，结合光合作用的具体过程可知， 为 ， 为ATP， 为
。光反应和暗反应相互影响， 是暗反应的原料，因此若 供应未能同步增加，则增强光照强度光反应也不能持续增强，产生 的速率也会逐渐恢复到一定水平，无法维持在一个较高水平。该过程中光照强度突然增强，短时间内光反应产物ATP和 突然增多， 的还原加快（ 还原需要光反应提供ATP和 ），而 的固定基本不变，导致 含量迅速减少，因为 的供应量未同步增加，因此不久后 含量达到相对稳定的水平，因此 的变化规律是先迅速减少，不久后达到相对稳定的水平。
（2） 给该种高等植物施氮肥的同时补充水分，其光合速率会更大，试从水的角度分析其原因：水作为良好的溶剂，氮肥可以溶解在水中形成离子，有利于植物根细胞对氮元素的吸收；水是光合作用的原料；保证植物吸收充足水分，有利于增大其气孔导度，从而保证叶肉细胞中 的供应（答出两点即可）。
[解析]水作为良好的溶剂，氮肥可以溶解在水中形成离子，有利于植物根细胞对氮元素的吸收；水作为光合作用的原料，补充水分有利于光合作用的进行；保证植物吸收充足水分，有利于增大其气孔导度，气孔是 进出的通道，从而保证了叶肉细胞中 的供应。
（3） 卡尔文运用同位素标记法研究了光合作用过程中 中碳的转移途径，请你采用同位素标记法设计实验探究外源提供的 物质是否可以被光合作用的暗反应所利用。（要求：写出简单的实验设计思路）
将提供的 物质用放射性同位素标记，供植物进行光合作用，并将植物置于光照、温度等条件均适宜的环境中，一段时间后，采用一定的方法检测光合产物糖类中是否出现放射性。
[解析]同位素标记法可以用来追踪物质的去向，若要探究外源提供的 物质是否可以被光合作用的暗反应所利用，可将提供的 物质用放射性同位素标记，供植物进行光合作用，并将植物置于光照、温度等条件均适宜的环境中，一段时间后，采用一定的方法检测光合产物糖类中是否出现放射性。
25. [2023湖南九校联考，10分] 是影响植物光合作用的重要因素。不同植物在长期的自然选择中形成了不同的适应特征。图1是三种不同类型植物的 同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的 吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体中固定 的酶对 的亲和力高于水稻。回答下列问题：
（1） 如果水稻正在适宜条件下进行光合作用，外界 浓度突然降低，则短时间内叶绿体中的 与 含量的比值会减小。
[解析] 浓度突然降低，短时间内 固定的速率减慢，合成的 减少，消耗的 减少， 的还原速率不变，故 含量减少， 含量增加， 与 含量的比值下降。
（2） 从图1可以看出，玉米固碳作用的场所是叶肉细胞和维管束鞘细胞。玉米和景天科植物更适合在沙漠地区生长的是景天科植物。
[解析]从图1可以看出，玉米固定 的场所是叶肉细胞和维管束鞘细胞。玉米和景天科植物相比，更适合在沙漠地区生长的是景天科植物，因为该类植物白天因光照强度过大而气孔关闭，但夜晚能吸收并储存 ，不影响光合作用的进行。
（3） 图2中曲线 、 、 分别对应的植物种类是景天科植物、水稻、玉米。在环境 浓度都较低的情况下，玉米和水稻光合速率相对较大的是玉米。
[解析] 植物晚上也可以吸收二氧化碳，所以 代表景天科植物；玉米有 途径可以固定 ，可以利用低浓度 进行光合作用，所以 表示玉米， 表示水稻。在环境 浓度都较低的情况下，玉米的光合速率比水稻大。

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