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(共55张PPT)
第
15
讲
光合作用的原理
考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势
考点2 光合作用的过程及其影响因素 （5年5考） 2024·贵州、广东、北京、浙江、江西、全国、山东、湖北、甘肃、河北、安徽、湖南、广东、吉林2023·湖北、北京、全国、山东、浙江、广东、湖南2022·湖南、山东、广东、全国、浙江2021·北京、湖南、河北、全国、辽宁、江苏、海南、福建、浙江、山东、天津2020·江苏、全国、浙江、天津、山东 从近五年全国各地的高考试题来看，光合作用专题以一种或多种环境因素对光合作用过程影响的实验数据表或坐标曲线为情境，复杂程度较大，综合考查获取信息、分析问题的能力。该部分内容的命题选择题和非选择题均有出现，光合作用在非选择题中侧重分析不同环境条件下光合作用过程中物质和能量的变化、探究环境因素对光合作用速率的影响及光合作用速率和呼吸作用速率的测定。
光合作用的过程
考点一
光合作用过程十分复杂，包括一系列化学反应。阅读教材“思考 讨论”探索光合作用原理的部分实验回答下列问题：
考点情境
(1)甲醛对植物有____作用，而且甲醛____（能/不能)通过光合作用转化成糖。
毒害
不能
(2)希尔反应能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应吗 ____（能/不能），理由是____。
能
希尔反应时没有提供CO2,说明在没有CO2的情况下就能进行水的光解并释放O2,而糖的合成需要CO2作为原料
(3)希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水____（是/否），理由是____。
否
该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。
(4)希尔反应模拟了叶绿体光合作用中______阶段的部分变化，还原后的电子受体相当于光合作用中的______________。
NADPH【H】
光反应
考点情境
(5)材料2鲁宾、卡门实验的实验思路：用______________法来研究光合作用中氧气的来源。实验结论：光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自_____。
(6)鲁宾和卡门的实验说明植物释放的氧气来自水，水的光解还会产生氢离子(H)和电子(e)请写出水光解的反应式____。
H2O 2H＋＋1/2O2＋2e
色素
同位素示踪水
水
绿色植物通过________，利用______，将________________转化成储存着能量的_________，并且释放出________的过程。
叶绿体
光能
二氧化碳和水
有机物
氧气
CO2+H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+O2
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
(1)概念：
(2)反应式：
【任务1】
简述光合作用的概念及反应式
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
光反应
还 原
O2
H2O
NADPH
ATP
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
暗反应
固 定
多种酶参加催化
类囊体膜上的色素
光能
CO2
（CH2O）
完成下图，并根据表格总结光反应与暗反应阶段的物质及能量变化
【任务2】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
区别 反应场所
需要条件
反应速度
与光的关系
能量变化
叶绿体的类囊体薄膜上
叶绿体基质
较快
较缓慢
必须有光
光、光合色素、酶
多种酶
ATP中活跃的化学能、NADPH的能量
光能
ATP中活跃的化学能、NADPH的能量
有机物中稳定的化学能
有光无光均可
完成下图，并根据表格总结光反应与暗反应阶段的物质及能量变化
【任务2】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
区别 物质变化
H2O 2H＋＋1/2O2＋2e
①水的光解:
②NADPH的合成:
③ATP的合成:
光
色素
NADP++H++2e NADPH
①CO2的固定:
②C3的还原:
③ATP的水解:
④NADPH的分解：
CO2＋C5 2C3
2C3 C5＋(CH2O)
ATP ADP＋Pi＋能量
NADPH NADP＋＋H＋＋2e
ADP＋Pi＋能量 ATP
酶
酶
酶
酶
ATP、NADPH
酶
酶
完成下图，并根据表格总结光反应与暗反应阶段的物质及能量变化
【任务2】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
联系
①物质联系：
光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。
光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
②能量联系：
完成下图，并根据表格总结光反应与暗反应阶段的物质及能量变化
【任务2】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
(1)(必修1 P103图5－14，延伸)光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是
暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间；但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行
提示：
必备知识
细节拾遗
考向突破
归纳提示
细节拾遗
不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物
(2)(必修1 P104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。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是
提示：
细节拾遗
考向突破
归纳提示
细节拾遗
必备知识
1.（2024·甘肃张掖·模拟预测）英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称为“希尔反应”。下列说法错误的是（ ）
A．希尔反应不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水
B．可用放射性同位素标记法追踪水中氧原子的去路
C．希尔反应模拟了叶绿体反应阶段的部分变化
D．希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应
考向一：探究光合作用的历程
B
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
【详解】A、希尔反应证明了光合作用产生O2，但不能证明植物光合作用产生的O2中的氧元素全部来自H2O，也可能来自于其他有机物，A正确；
B、氧原子的同位素18O是稳定性同位素，无放射性，B错误；
C、希尔反应模拟的是光合作用光反应阶段的部分变化，发生在叶绿体中，C正确；
D、希尔反应的悬浮液中只有水，没有CO2，不能合成糖类，说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，D正确。
故选B。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
考向一：探究光合作用的历程
2.(2023·河北张家口高三模拟)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图所示。下列叙述正确的是( )
A.18O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H218O换成H2O，
CO2换成C18O2，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
A
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
【解析】　另一组实验及结果图应为：将H218O换成H2O、CO2换成
C18O2、18O2换成O2，其余不变，B错误；
该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧
全部来自水，C错误；
小球藻是真核生物，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。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
3.（[2023·天津耀华中学二模] 中科院天津工业生物所科研团队历时六年科研攻关,实现了世界上第一次二氧化碳到淀粉的人工合成,这是基础研究领域的重大突破。技术路径如下图所示,图中①~⑥表示相关过程。以下分析错误的是
考向二：光合作用过程的分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
C
必备知识
A.与叶肉细胞相比,该系统不进行细胞呼吸
消耗糖类,消耗等量的CO2能积累更多的有机物
B.该过程③④⑤类似于固定二氧化碳产生糖类的过程
C.该过程实现了“光能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能”的能量转化
D.该过程能更大幅度地缓解粮食短缺,同时能节约耕地和淡水资源
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
[解析]与叶肉细胞相比,该系统不进行细胞呼吸消耗糖类,消耗等量的CO2能积累更
多的有机物,A正确;
该过程③④⑤形成有机物,类似于固定二氧化碳产生糖类的过程,B正确;
该过程实现了“光能→电能→有机物中稳定的化学能”的能量转化,C错误;
该研究成果将来的意义在于有助于实现碳中和、缓解人类粮食短缺问题,同时可以节约耕地资源和淡水资源,D正确。
4.(2024·广东惠州·模拟预测)研究发现外源性甲醛（HCHO）可作为碳源参加常春藤的光合作用，具体过程如下图所示（Ru5P和Hu6P为中间产物），下列说法错误的是（ ）
考向二：光合作用过程的分析
A．甲醛通过气孔以自由扩散方式进入细胞
B．①过程称为暗反应，与基粒的功能无关
C．可用同位素标记法验证②过程
D．细胞同化甲醛的场所是叶绿体基质
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
B
【详解】A、甲醛是一种气体，可以通过气孔以自由扩散方式进入细胞，A正确；
B、①过程是暗反应，需要光反应提供NADPH和ATP，吸收光能的色素分布在叶绿体基粒上，因此暗反应与基粒的功能有关，B错误；
C、可采用同位素示踪法研究碳元素转移路径，比如用14C标记甲醛中的碳元素则可验证②过程，C正确；
D、细胞同化甲醛的过程是图中的②，场所是叶绿体基质，D正确。
故选B。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
光合作用的过程难点突破
考点二
分析光反应中的光系统和电子传递链
(1)镶嵌在类囊体膜上的光合色素分子有序地排列在一起，它们能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子。失去电子的色素分子有很强的夺电子能力，它们从水分子中夺取电子，使水分解成H＋和O2。
【任务3】
电子传递链
光系统Ⅱ
光系统Ⅰ
ATP合酶
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
(2)色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量将H＋从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP＋，NADP＋获得电子后与H＋结合，生成NADPH。
【任务3】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
分析光反应中的光系统和电子传递链
电子传递链
光系统Ⅱ
光系统Ⅰ
ATP合酶
(3)类囊体膜上镶嵌有ATP合酶，类囊体腔中的H＋顺浓度梯度经ATP合酶进入叶绿体基质，推动了ATP的生成。
【任务3】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
分析光反应中的光系统和电子传递链
电子传递链
光系统Ⅱ
光系统Ⅰ
ATP合酶
【典例1】(2024·湖北·二模)光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSI和PSII上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP+的还原；另一方面建立跨膜
的H+浓度梯度，启动光合磷
酸化形成ATP。光反应的部
分过程如图所示。下列说法
正确的是（ ）
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
A.原初反应实现了光能直接到化
学能的能量转化过程
B.类囊体膜内外H 浓度梯度的
形成与水的裂解、质体醌的转运
以及NADP+的还原有关
C.图中H+通过主动运输进入叶绿体基质
D.光反应产生的NADH和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原
下列说法正确的是（ ）
B
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
NADPH
NADP+
ATP
ADP+Pi
214C3
14C5
14C6H1218O6
H2180
H+ e-
14C18O2
暗反应
18O2
类囊体
类囊体
类囊体
类囊体
类囊体
辅酶ⅱ
还原型辅酶ⅱ
c3
的
还
原
co2
的
固
定
场所：
类囊体薄膜
场所：
叶绿体基质
光反应
分析光合作用过程中物质转移途径
【任务4】
光反应
暗反应
光反应
CO2的固定
C3的还原
CO2的固定
C3的还原
C
CO2
C3
(CH2O)
H2O
H2O
NADPH
(CH2O)
O
H
O2
CO2
C3
(CH2O)
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
B．c为ATP，f为NADPH
C．将b物质用18O标记，最终
在(CH2O)中能检测到放射性
D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
B　
【典例2】下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列有关叙述正确的是错误的是 (　　)
必备知识
【解析】
图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成，A项正确、B项错误；
C项正确；
光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D项正确。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变
C3含量
C5含量
增加
减少
减少
增加
减少
增加
增加
减少
2C3
C5
(CH2O)
CO2
ATP、NADPH
光照、H20
光反应
CO2的固定
C3的还原
根据表格分析环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
【任务5】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变
NADPH和ATP的含量
(CH2O) 的合成量
减少
减少
增加
增加
增加
减少
减少
增加
2C3
C5
(CH2O)
CO2
ATP、NADPH
光照、H20
光反应
CO2的固定
C3的还原
环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
【任务5】
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
教学分析
细节拾遗
考向突破
归纳提示
必备知识
“模型法”表示C3和C5等物质含量变化
【任务6】
B
【典例3】(2024·湖南长郡中学调研)如图为某植物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶色黄化的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中，下列相关分析正确的是(　　)
A.被色素吸收的光能全部用于③
合成ATP
B.只有接受ATP释放的能量，C3才
可被NADPH还原
C.如果突然增加光照强度，则短时间内②含量减少，③的含量增加
D.如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞C3减少,乙的叶肉细胞④含量减少
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
【解析】
光合作用过程中色素吸收的光能有两方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面参与ATP合成，A错误；
在光合作用暗反应阶段，C3的还原只有接受ATP释放的能量才可完成，B正确；
图中②表示NADP＋，若突然增加光照强度，光反应增强，则短时间内②含量减少，③为ADP和磷酸，增加光照强度后短时间内③的含量也会减少，C错误；
若突然增加光照强度，则甲、乙两植株光合作用光反应均增强，所以C3均减少，图中④(C5)均增加，D错误。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
【典例4】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(　　)
A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP
B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度
C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的
积累
D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低
D
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
【解析】
甲是五碳化合物，乙是三碳化合物，需要消耗二氧化碳，A错误；
Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低CO2浓度，B错误；
Ⅱ阶段甲上升不一定是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累，C错误；
Ⅱ阶段改变的调节使光合速率降低，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，D正确。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
【典例5】（2024高三·全国·专题练习）暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
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NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，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一直连续光照处理有机物的积累量要多。
原因是（广东高考题节选）： 。
随着光照和黑暗的交替进行，光照和黑暗间隔处理组在光下产生的NADPH和ATP能够及时的利用和再生，从而促进了暗反应的进行。
细节拾遗
考向突破
归纳提示
考向突破
必备知识
D
经典真题
1.（2024·广东·高考真题）2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是（ ）
A．ATP B．NADP+ C．NADH D．DNA
【详解】由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP，NADP+和H+转化为NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中，D正确，ABC错误。故选D。
经典真题
2．（2023·全国·统考高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是_____（答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布_____上，其中类胡萝卜素主要吸收_____（填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是_____。
(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。_____
经典真题
【答案】(1)差速离心 类囊体（薄）膜 蓝紫光
(2)悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类。
(3)思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段时间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
3.(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ光复合体，PS Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PS Ⅱ光复合体上的蛋白质LHC Ⅱ，通过与PS Ⅱ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHC Ⅱ与PS Ⅱ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　)
经典真题
D
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PS Ⅱ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2＋含量减少会导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，不利于对光能的捕获
D.PS Ⅱ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2
【解析】据图可知，在强光下，PS Ⅱ与LHC Ⅱ分离，减弱PS Ⅱ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PS Ⅱ与LHC Ⅱ结合，增强PS Ⅱ光复合体对光能的捕获。LHC Ⅱ和PS Ⅱ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PS Ⅱ光复合体与LHC Ⅱ结合增多，从而使PS Ⅱ光复合体对光能的捕获增强，A正确。
镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PS Ⅱ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。
弱光下PS Ⅱ光复合体与LHC Ⅱ结合，有利于对光能的捕获，C错误。
类囊体膜上的PS Ⅱ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。
经典真题
4.(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是(　　)
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
D
经典真题
【解析】 D　Rubisco参与高等植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。
5.(经典高考题)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
经典真题
【解析】 A　乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
6.[2024·安徽安庆一中月考] 卡尔文等以小球藻(一种单细胞绿藻)为实验材料,将经过14C
标记的14CO2通入盛有小球藻的玻璃器皿中,给予充足的光照。每隔一段时间取出部分小
球藻,将其立即加入煮沸的乙醇中。提取小球藻中带14C标记的化合物,再通过纸层析法
进行分离,阐明了光合作用暗反应阶段的反应过程。实验过程及结果如下图所示。回答
下列问题:
反应时间 带14C标记的化合物
30 s 多种
5 s 14C5、14C6
<1 s 90%14C3
(1)每隔一段时间取出部分小球藻,将其立即加入煮沸的乙醇中的目的是
　　 　　　　　　　　　　　

[解析]酶作用的发挥需要适宜的温度等条件,每隔一段时间取出部分小球藻,将其立即加入煮沸的乙醇中的目的是杀死小球藻细胞,使酶失活而稳定带14C标记的化合物。
杀死小球藻细胞,使酶失活而稳定带14C标记的化合物
(2)从检测结果看,14CO2最早转化形成的化合物是　　 　　,若在其他条件不变的
情况下突然减少14CO2的供应,重复上述实验,则短时间内该化合物的含量变化是　
　　;此时检测发现小球藻体内的另外一种化合物(简称RuBP)含量升高,由此推测
RuBP在光合作用暗反应中的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
典 型 例 题
C3(或14C3)　
减少　
与CO2结合(或固定CO2)生成C3
反应时间 带14C标记的化合物
30 s 多种
5 s 14C5、14C6
<1 s 90%14C3
典 型 例 题
[解析]从检测结果看,反应时间<1 s时有90%的C3带有14C标记,此后14C才陆续出现在C5、C6等化合物中,故14CO2最早转化形成的化合物是C3;假如突然减少CO2的供应,则C5被固定形成C3的量减少,短时间内C3还原不受影响,所以C3的含量短时间内将下降(减少);此时检测发现小球藻体内的另外一种化合物(简称RuBP)含量升高,则推测该物质应与C3的生成有关,作用是与CO2结合(或固定CO2)生成C3。
7.(2022·重庆卷，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图 Ⅰ )。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
　　　　图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ
经典真题
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。
保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂
低温
经典真题
　　　　图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ
(2)在图 Ⅰ 实验基础上进行图 Ⅱ 实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是
实验 Ⅱ 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差
经典真题
　　　　图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图 Ⅲ 所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是_________________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。
图 Ⅲ
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高
水
经典真题
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物,要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有_____________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有__________________________________________ (答两点)。
　　　　图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ
NADPH、ATP和CO2
增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度
经典真题
【解析】　(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。
(2)从图 Ⅱ 实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，因为实验 Ⅱ 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差。
(3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源物质是水。
(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。
经典真题
构建网络
概念
光合作用的原理的探索
光反应
暗反应
反应式
希尔
鲁宾和卡门
阿尔农
卡尔文
水的光解
NADPH合成
ATP合成
CO2 的固定
C3 的还原
CO2+H2O (CH2O)+O2
光能
叶绿体
光合作用的过程
光合作用

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