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第五节　光合作用将光能转化为化学能
第1课时　光合作用概述、光合色素的提取与分离
[学习目标]　1.说出叶绿体中色素的种类和作用。2.说出叶绿体的结构和功能。3.理解“光合色素的提取与分离”实验的原理，掌握实验步骤和操作方法。
1．光合作用与细胞呼吸的关系
(1)物质方面
①细胞呼吸：将葡萄糖中的碳氧化为__________，游离的O2则被还原为__________中的O。
②光合作用：将CO2还原为__________，将H2O中的O氧化为__________。
(2)能量方面
①细胞呼吸是一个__________反应，它将储存在__________中的化学能释放出来，供细胞利用。
②光合作用是一个__________反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量储存在糖分子内。也就是说，光合作用是一个将__________转化为__________的过程。
2．光合作用在叶绿体中进行
(1)叶绿体结构模式图
(2)结构
决定↓
(3)功能：进行__________的场所。
3．活动：光合色素的提取与分离
(1)实验原理
①色素的提取：绿叶中的光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来。
②色素的分离：不同色素随层析液(乙醚或石油醚等)在滤纸上的扩散速度不同，溶解度越大，扩散速度越快。
(2)方法步骤
烘干、研磨：将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎后，取2 g干粉放入研钵中，加入少许__________和__________，再加入2～3 mL 95%的酒精，充分、迅速研磨成匀浆
↓
过滤：在一小玻璃漏斗基部放一块单层__________，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一支试管中，及时用__________将试管口塞紧
↓
制备滤纸条
↓
点样
↓
__________
↓
观察实验结果：滤纸条上出现__________条色素带。
(3)光合色素
①种类
a．叶绿素：包括叶绿素a和叶绿素b，都是含__________的有机分子，它们分别呈现__________、__________。
b．类胡萝卜素：其中最多的是胡萝卜素和叶黄素，它们都是由__________组成的分子，胡萝卜素为__________，叶黄素为__________。
②作用：在光合作用中，光合色素的作用是吸收__________，将光能转化为__________，用于__________的合成。
判断正误
(1)所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用(　　)
(2)叶绿体中的四种光合色素都是含镁的有机分子(　　)
(3)可分别用HO和C18O2作对比研究光合作用的产物氧气的来源(　　)
(4)不具备叶绿体的生物不能进行光合作用(　　)
(5)色素提取过程中加入碳酸钙是为了防止色素被破坏(　　)
(6)叶绿素只吸收红光和蓝紫光而不吸收其他颜色的光(　　)
任务一：关于“光合作用释放的氧来自哪里”的研究
阅读教材P99的小资料，回答下列问题：
(1)该实验的自变量是__________。
(2)图示中“？”代表的物质：甲组__________，乙组__________。我们能得出的结论是__________。
任务二：“光合色素的提取与分离”实验操作的注意事项及结果分析
1．根据光合色素的提取实验，回答下列问题：
(1)研磨时加入二氧化硅、碳酸钙和95%的酒精的作用是什么？
(2)过滤时为什么用单层尼龙布，而不用定性滤纸？
2．根据光合色素的分离实验，回答下列问题：
(1)制备滤纸条时，一端为什么要剪去两角？
(2)画滤液细线时的要求是什么？为什么要重复画线？
(3)分离色素时，为什么不能让滤液细线触及层析液？
(4)滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？
任务三：结合光合色素吸收光谱分析实际问题
结合教材P102的小资料，回答下列问题：
(1)光合色素的作用是吸收可见光，试分析叶片呈绿色的原因。
(2)阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(选“蓝紫光或红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
1.在进行“光合色素的提取与分离”实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到如图近似同心的四个色素环。下列说法正确的是(　　)
A．④在层析液中的溶解度最高
B．提取色素时加入少许CaCO3和SiO2
C．若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡
D．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光和红光
2．(2023·浙江慈溪中学高一期末)某同学在做“光合色素的提取与分离”实验时，为了确定95%的酒精、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析，错误的是(　　)
A．①可能是未加CaCO3而得到的实验结果
B．②可能是用水取代了95%的酒精而得到的实验结果
C．③可能是未加SiO2而得到的实验结果
D．分离色素时，层析液应该要高于滤液细线
　　　　
答案精析
梳理教材新知
1．(1)①CO2　H2O　②糖　O2　(2)①放能　葡萄糖　②吸能　光能　化学能
2．(2)类囊体　类囊体的膜(光合膜)　叶绿素　光合色素　蛋白质　酶　(3)光合作用
3．(2)二氧化硅　碳酸钙　尼龙布　棉塞　细而直　滤液干后　分离色素　层析液　层析液　软木塞　四　(3)①a.镁　蓝绿色　黄绿色　b．碳氢链　橙色　黄色　②可见光　化学能　有机物
判断正误
(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
提示　(1)并不是所有的植物细胞都能进行光合作用。(2)光合色素中的叶绿素是含镁的有机分子，类胡萝卜素不是。(4)不含叶绿体的蓝细菌能进行光合作用。(6)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对其他波长的光吸收得少。
探究核心知识
任务一
(1)氧同位素标记的物质　(2)O2　18O2　光合作用释放的O2来自H2O中的O
任务二
1．(1)加入二氧化硅是为了使研磨更充分；加入碳酸钙能保护色素不被有机酸等物质破坏；95%的酒精可以溶解色素。
(2)定性滤纸会吸附色素，为了减少色素吸附用单层尼龙布。
2．(1)剪去滤纸条的两角可以防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快，层析液在滤纸条上的扩散速度均衡有利于得到清晰、整齐的色素带。
(2)要求是细、直、齐。重复画线可增加滤液细线中色素的含量，使分离的色素带清晰，便于观察。
(3)为了防止滤液细线上的色素溶解到层析液中。
(4)滤纸条上色素带的分布情况说明了绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的速度也不同，胡萝卜素的溶解度最大，扩散速度最快；同时由于4种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。
任务三
(1)叶绿体中的色素主要是叶绿素，叶绿素吸收蓝紫光和红光而几乎不吸收绿光，所以叶片呈绿色。
(2)应选择蓝紫光或红光的照明灯。因为在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率更高。
落实思维方法
1．B　[由图示分析可知，①(胡萝卜素)扩散得最快，其溶解度最高，A错误；提取色素时加入少许SiO2可使研磨更充分，加入少许CaCO3可保护色素，B正确；镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环颜色较淡，C错误；最外侧两圈色素环是胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，D错误。]
2．D　[分离色素时，层析液不能触及滤液细线，D错误。](共59张PPT)
第1课时
光合作用概述、光合色素的提取与分离
第三章 细胞的代谢
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学习目标
1.说出叶绿体中色素的种类和作用。
2.说出叶绿体的结构和功能。
3.理解“光合色素的提取与分离”实验的原理，掌握实验步骤和操作方法。
1.光合作用与细胞呼吸的关系
(1)物质方面
①细胞呼吸：将葡萄糖中的碳氧化为 ，游离的O2则被还原为_____
中的O。
梳理　教材新知
CO2
H2O
②光合作用：将CO2还原为 ，将H2O中的O氧化为 。
糖
O2
(2)能量方面
①细胞呼吸是一个 反应，它将储存在 中的化学能释放出来，供细胞利用。
②光合作用是一个 反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量储存在糖分子内。也就是说，光合作用是一个将 转化为______
的过程。
放能
葡萄糖
吸能
光能
化学能
2.光合作用在叶绿体中进行
(1)叶绿体结构模式图
(2)结构
透明，有利于光线的透过
c基粒
由 堆叠而成
上存在 和其他______
及可以将光能转化为化学能的多种________
b基质：含多种光合作用所必需的_____
决定
(3)功能：进行 的场所。
外膜
内膜
a
类囊体
类囊体的膜(光合膜)
叶绿素
光合
色素
蛋白质
酶
光合作用
3.活动：光合色素的提取与分离
(1)实验原理
①色素的提取：绿叶中的光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来。
②色素的分离：不同色素随层析液(乙醚或石油醚等)在滤纸上的扩散速度不同，溶解度越大，扩散速度越快。
(2)方法步骤
烘干、研磨：将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎后，取2 g干粉放入研钵中，加入少许 和 ，再加入2～3 mL 95%的酒精，充分、迅速研磨成匀浆
↓
过滤：在一小玻璃漏斗基部放一块单层 ，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一支试管中，及时用 将试管口塞紧
↓
二氧化硅
碳酸钙
尼龙布
棉塞
取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液
画线：沿铅笔画的横线均匀地画出一条 的滤液细线。
待 再画一次，共画3～4次
制备滤纸条
↓
细而直
剪滤纸条：将定性滤纸剪成长10 cm、宽1 cm的滤纸条，
再将滤纸条一端剪去两角
铅笔画线：在距滤纸条剪去两角这一端底部1 cm处用
铅笔画一条细的横线
点样
↓
滤液干后
a.将2 mL 倒入大试管中
b.将滤纸条有滤液细线的一端插入 中
c.用 塞住试管口
__________
↓
观察实验结果：滤纸条上出现 条色素带。
分离色素
层析液
层析液
软木塞
四
(3)光合色素
①种类
a.叶绿素：包括叶绿素a和叶绿素b，都是含 的有机分子，它们分别呈现 、 。
b.类胡萝卜素：其中最多的是胡萝卜素和叶黄素，它们都是由 组成的分子，胡萝卜素为 ，叶黄素为 。
②作用：在光合作用中，光合色素的作用是吸收 ，将光能转化为 ，用于 的合成。
镁
蓝绿色
黄绿色
碳氢链
橙色
黄色
可见光
化学能
有机物
(1)所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用(　　)
提示　并不是所有的植物细胞都能进行光合作用。
(2)叶绿体中的四种光合色素都是含镁的有机分子(　　)
(3)可分别用H218O和C18O2作对比研究光合作用的产物氧气的来源
(　　)
提示　光合色素中的叶绿素是含镁的有机分子，类胡萝卜素不是。
×
×
√
(4)不具备叶绿体的生物不能进行光合作用(　　)
提示　不含叶绿体的蓝细菌能进行光合作用。
(5)色素提取过程中加入碳酸钙是为了防止色素被破坏(　　)
(6)叶绿素只吸收红光和蓝紫光而不吸收其他颜色的光(　　)
提示　叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对其他波长的光吸收得少。
×
√
×
任务一：关于“光合作用释放的氧来自哪里”的研究
阅读教材P99的小资料，回答下列问题：
探究　核心知识
(1)该实验的自变量是 。
(2)图示中“？”代表的物质：甲组 ，乙组 。我们能得出的结论是 。
氧同位素标记的物质
O2
18O2
光合作用释放的O2来自H2O中的O
任务二：“光合色素的提取与分离”实验操作的注意事项及结果分析
1.根据光合色素的提取实验，回答下列问题：
(1)研磨时加入二氧化硅、碳酸钙和95%的酒精的作用是什么？
(2)过滤时为什么用单层尼龙布，而不用定性滤纸？
提示　加入二氧化硅是为了使研磨更充分；加入碳酸钙能保护色素不被有机酸等物质破坏；95%的酒精可以溶解色素。
提示　定性滤纸会吸附色素，为了减少色素吸附用单层尼龙布。
2.根据光合色素的分离实验，回答下列问题：
(1)制备滤纸条时，一端为什么要剪去两角？
(2)画滤液细线时的要求是什么？为什么要重复画线？
提示　剪去滤纸条的两角可以防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快，层析液在滤纸条上的扩散速度均衡有利于得到清晰、整齐的色素带。
提示　要求是细、直、齐。重复画线可增加滤液细线中色素的含量，使分离的色素带清晰，便于观察。
(3)分离色素时，为什么不能让滤液细线触及层析液？
(4)滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？
提示　为了防止滤液细线上的色素溶解到层析液中。
提示　滤纸条上色素带的分布情况说明了绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的速度也不同，胡萝卜素的溶解度最大，扩散速度最快；同时由于4种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。
任务三：结合光合色素吸收光谱分析实际问题
结合教材P102的小资料，回答下列问题：
(1)光合色素的作用是吸收可见光，试分析叶片呈绿色的原因。
提示　叶绿体中的色素主要是叶绿素，叶绿素吸收蓝紫光和红光而几乎不吸收绿光，所以叶片呈绿色。
(2)阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(选“蓝紫光或红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
提示　应选择蓝紫光或红光的照明灯。因为在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率更高。
1.在进行“光合色素的提取与分离”实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到如图近似同心的四个色素环。下列说法正确的是
A.④在层析液中的溶解度最高
B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2
C.若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色
素环颜色较淡
D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光和红光
落实　思维方法
√
由图示分析可知，①(胡萝卜素)扩散得最快，
其溶解度最高，A错误；
提取色素时加入少许SiO2可使研磨更充分，
加入少许CaCO3可保护色素，B正确；
镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环颜色较淡，C错误；
最外侧两圈色素环是胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，D错误。
2.(2023·浙江慈溪中学高一期末)某同学在做“光合色素的提取与分离”实验时，为了确定95%的酒精、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析，错误的是
A.①可能是未加CaCO3而得到的实验结果
B.②可能是用水取代了95%的酒精而得到的
实验结果
C.③可能是未加SiO2而得到的实验结果
D.分离色素时，层析液应该要高于滤液细线
√
分离色素时，层析液不能触及滤液细线，D错误。
网络构建
课时对点练
题组一　叶绿体的结构和功能
1.如图表示叶绿体的结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述，正确的是
A.①是全透性的，②是半透性的
B.所有细胞中的色素均分布在③上
C.③和④中都含有与光合作用有关的酶
D.有叶绿体的细胞才能进行光合作用
√
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叶绿体的两层膜(①②)均具有选择透过性，
A错误；
含有液泡的细胞中，色素可以分布在液泡
中，B错误；
叶绿体的类囊体(③)和基质(④)中都含有与光合作用有关的酶，C正确；
没有叶绿体的细胞也可以进行光合作用，如蓝细菌，D错误。
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2.下列有关叶绿体的说法，正确的是
A.叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同
B.叶绿体中的色素不都分布在光合膜上
C.叶绿体的功能不受细胞核调控
D.线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需穿过4层磷脂双分子层
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叶绿体内的类囊体堆叠形成基粒，增大了细胞内的膜面积，线粒体内膜向内凹陷形成嵴，增大了内膜的表面积，A错误；
叶绿体中的色素都分布在光合膜上，B错误；
叶绿体的功能受细胞核和叶绿体本身的调控，C错误；
线粒体产生的CO2被同一细胞的叶绿体利用时穿过的膜层数最少，只需穿过2层线粒体膜和2层叶绿体膜，共4层磷脂双分子层，D正确。
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题组二　光合色素的提取与分离
3.(2023·湖州高一期末)利用纸层析法可分离光合色素。下列分离装置示意图中正确的是
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层析液的成分是乙醚或石油醚，容易挥发，需要用软木塞塞住试管口，另外滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，滤纸条上得不到色素带，C正确。
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4.(2024·金华高一期中)下列关于“光合色素的提取与分离”实验的说法，错误的是
A.实验中需要加入SiO2进行研磨，有助于研磨得更充分
B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止色素被破坏
C.用单层尼龙布进行过滤
D.根据四种色素随提取液在滤纸条上的扩散速度不同而达到分离目的
√
根据四种色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同而达到分离目的，D错误。
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5.(2024·台州高一期末)在“光合色素的提取与分离”活动中，分离色素时滤纸的使用比较关键。下列叙述错误的是
A.滤纸应预先干燥
B.滤纸条一端要剪去两角
C.滤纸上的滤液细线要浸入层析液
D.待滤纸条干燥后观察滤纸条上的色素带
√
如果滤液细线浸入层析液中，可导致滤纸条上的色素溶解在层析液中，无法分离出色素，C错误。
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6.用95%的酒精提取新鲜菠菜绿叶中的色素，经层析液分离后，结果如图所示。下列叙述错误的是
A.色素带1为胡萝卜素
B.色素带2为蓝绿色
C.色素带3最宽，对应色素含量最高
D.色素带4中的色素在滤纸上的移动速度最慢
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色素带1扩散速度最快，为胡萝卜素，A正确；
色素带2为黄色的叶黄素，B错误；
色素带3为叶绿素a，其宽度最宽，代表对应色素含量最高，C正确；
色素带4为叶绿素b，扩散距离最近，代表色素在滤纸上的移动速度最慢，D正确。
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题组三　光合色素的种类和作用
7.如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中甲、乙的色素名称最可能为
A.类胡萝卜素、叶绿素b
B.叶绿素a、叶绿素b
C.类胡萝卜素、叶绿素a
D.叶绿素a、类胡萝卜素
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8.(2023·舟山高一期中)下列关于叶绿体内光合色素的叙述，正确的是
A.光合色素是一类水溶性物质
B.光合色素中含量最多的色素是叶绿素b
C.光合色素吸收的光能可转化为化学能
D.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例不变
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光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来，A错误；
光合色素中含量最多的色素是叶绿素a，B错误；
植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例是变化的，如叶片衰老后，叶绿素的含量降低，类胡萝卜素的含量升高，D错误。
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9.(2024·衢州高一期末)秋冬季节部分树种叶片由绿色逐渐变黄，这与光合色素的种类和相对含量有关。下列关于光合色素及其提取与分离实验的叙述，错误的是
A.叶绿体的类囊体膜上含有其自身光合作用所需的各种色素
B.分离光合色素的原理是不同色素在酒精中的溶解度不同
C.从新鲜绿色叶片中提取并分离出4种色素，其中呈蓝绿色的是叶绿素a
D.深秋叶片变黄可能是由于叶绿素合成速度变慢或停止
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分离色素时采用纸层析法，原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，B错误。
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10.(2023·绍兴高一期末)对菠菜绿叶中提取的色素进行分离，以色素扩散距离为横坐标，光合色素含量为纵坐标，绘制图形。下列叙述正确的是
A.色素甲呈黄绿色
B.滤纸条上色素带最宽的是色素丁
C.色素乙在层析液中的溶解度最大
D.菠菜绿叶的新鲜程度不影响四种色素的含量
√
色素甲为叶绿素b，呈黄绿色，A正确；
色素乙(叶绿素a)的含量最多，滤纸条上色素
带最宽的是色素乙，B错误；
相同时间内，扩散距离越远，色素在层析液
中的溶解度越大，色素扩散距离最远的是色素丁，即色素丁在层析液中的溶解度最大，C错误；
菠菜绿叶的新鲜程度会影响四种色素的含量，新鲜的叶片光合色素含量丰富，D错误。
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(2024·宁波高一期末)阅读下列材料，完成第11、12小题。
某科研团队探究高温对生菜光合色素含量的影响，实验结果如图所示。
11.在实验过程中，需要控制可能影响实验结果的变量，以保证实验结果的准确性和可靠性。下列操作不需要各组间保持一致的是
A.提取色素的绿叶质量
B.加入95%的酒精的体积
C.设定生菜生长的温度
D.密封光合色素提取液
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本实验探究高温对生菜光合色素含量
的影响，温度是自变量，光合色素的
含量是因变量，无关变量在实验中应
该相同且适宜，提取色素的绿叶质量、
加入95%的酒精的体积需要保持一致，并且都需要密封光合色素提取液；温度是自变量，所以设定生菜生长的温度不能一致，C符合题意。
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12.由实验结果图分析可知
A.高温会使生菜光合色素种类变少
B.高温对生菜光合色素含量没有影响
C.持续高温会减少对光的吸收
D.持续高温不影响生成糖的量
√
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与常温相比，高温条件下，叶绿素和类胡萝卜素含量较少，但仍然是这两类色素，因此高温不会使光合色素的种类变少，会使叶绿素含量、类胡萝卜素含量减少，A、B不符合题意；
高温使光合色素含量减少，因此持续高温的环境下，植物对光的吸收会减少，进而影响光合作用生成糖的量，C符合题意，D不符合题意。
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13.(2024·浙江宁波余姚中学高一期中)同学们进行了光合色素的分离实验。某兴趣小组测定了光合色素对不同颜色光的吸收能力，绘制了曲线图，以下说法错误的是
A.这些色素都是脂溶性的
B.分离四种主要光合色素的实验
原理是不同色素在层析液中的
溶解度不同
C.图中曲线①②代表叶绿素的吸收光谱
D.研磨时加入碳酸钙粉末主要是使研磨得更充分
√
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四种色素分布于叶绿体类囊体膜
上，都是脂溶性色素，A正确；
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫
光和红光，所以图中曲线①②代
表叶绿素的吸收光谱，C正确；
研磨时加入碳酸钙粉末主要是为了保护叶绿素不被破坏，D错误。
14.如图是“光合色素的提取与
分离”实验的部分材料和用具。
请据图回答下列问题：
(1)图中步骤①加入研钵内的物
质为：A____________2～3 mL，作用是__________；B__________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是_________________。
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95%的酒精
溶解色素
二氧化硅
碳酸钙
防止叶绿素被破坏
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在“光合色素的提取与分离”
实验中，研磨时需要加入3种
物质：2～3 mL 95%的酒精，
作用是溶解色素；二氧化硅
可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。
(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有____________。
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过滤研磨液时，漏斗基部通常放一块单层尼龙布。
单层尼龙布
(3)图中步骤④中加盖的目的是______________；色素带最宽的是_______，扩散速度最快的是_________。
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由于层析液有毒，且易挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由于各种色素的含量不同，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a的含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。
防止层析液挥发
叶绿素a
胡萝卜素
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15.如图1表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的相关实验流程。请分析回答下列问题：
111
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(1)纸层析法分离色素的原理是
___________________________
___________________________
_________。
根据各色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，从而分离色素。
色素在层析液中的溶解度不同，
溶解度大的随层析液在滤纸上
扩散得快
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(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是____________，据此能得出的结论是____________________。
滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b，据题图可知，图2中共有的色素带的颜色是橙色、黄色，说明叶绿素的形成需要光。
橙色、黄色
叶绿素的形成需要光
1
2
3
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(3)将等量刚制备的韭菜和韭黄
色素滤液放在阳光与三棱镜之
间，“结果②”吸收光谱最明
显的差异出现在_____光区域。
将制得的韭菜滤液在强光下曝光1～2 h，再重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是_____________________________。
红
叶绿素不稳定，在强光下易分解
1
2
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叶绿素主要吸收红光和蓝紫
光，类胡萝卜素主要吸收蓝
紫光，由于韭黄色素滤液中
缺少叶绿素，所以它们吸收
光谱最明显的差异出现在红光区域。韭菜滤液在强光下曝光1～2 h后，由于叶绿素不稳定，会被分解，所以重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致。
1
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(4)每分子叶绿素含有一个
Mg2＋，可被H＋、Cu2＋等
置换。韭菜滤液用5%的
HCl处理一段时间后，其
颜色与研磨时未加______________的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是________________________。
碳酸钙(CaCO3)
铜代叶绿素比叶绿素稳定第2课时　光反应和碳反应、环境因素对光合作用的影响
[学习目标]　1.阐明光合作用的原理及光反应与碳反应的关系。2.采用不同指标表示光合速率并解决实际问题。3.尝试探究环境因素对光合作用的影响。
一、光反应和碳反应
1．光反应将光能转化为化学能，并产生氧气
(1)场所：__________——光合膜。
(2)物质变化
①水的光解：水裂解为__________。
②NADPH和ATP的合成：H＋和e－将__________还原为NADPH，并产生ATP。
(3)能量变化：光能转化为__________和__________中的化学能。
(4)产物去向及作用
①光反应产生的__________被释放到细胞外。
②光反应产生的__________是碳反应中将二氧化碳还原为糖的__________，NADPH在碳反应中是__________。
2．碳反应将二氧化碳还原成糖
(1)场所：__________。
(2)卡尔文循环：二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环。
①CO2被固定：1个CO2分子与__________结合→1个六碳分子→2个__________分子。
②三碳酸被还原：三碳酸分子接受来自NADPH和__________的能量→被NADPH还原形成__________(卡尔文循环中形成的第一个糖)。
③再生五碳糖：三碳糖形成后，卡尔文循环中的许多反应，都是为了再生__________，以保证此循环不断进行。
(3)光合产物的利用：在叶绿体内，三碳糖能作为合成__________、__________和__________的原料。大部分三碳糖运至__________外，并且转变成__________，供植物体所有细胞利用。
判断正误
(1)蓝细菌水的光解发生在叶绿体的光合膜中(　　)
(2)光反应必须在有光的条件下进行，碳反应的持续进行不需要光(　　)
(3)卡尔文循环中碳的转移途径为CO2→三碳酸分子→五碳糖→三碳糖(　　)
(4)在叶肉细胞的叶绿体中，三碳糖转变为蔗糖并运输到植物体各处(　　)
(5)光合作用的碳反应受光反应的制约，但光反应不受碳反应的制约(　　)
任务一：光合作用过程的研究
请结合资料分析回答下列问题：
资料1　希尔反应：1937年，英国植物学家希尔发现，给离体叶绿体悬浮液充足光照并加入氧化剂，但不通入CO2，结果有氧气释放。
(1)通过希尔反应，我们可以得到什么结论？
(2)此实验是否能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？请说明原因。
资料2　阿尔农实验：黑暗条件下给离体叶绿体供给ATP、NADPH和CO2，结果叶绿体中有糖类生成。
(3)根据阿尔农的实验推测光反应为碳反应提供了什么条件？
资料3　卡尔文实验：将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。他向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到5 s时，14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中，将反应时间缩短到0.5 s时，14C出现在一种三碳化合物(C3)中。
(4)卡尔文实验的自变量是什么？
(5)如果给植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？
任务二：光合作用过程中五碳糖和三碳酸含量变化的分析
1．请分析突然停止对光下植物的光照后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？
2．请分析突然停止对光下植物的CO2的供应后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？
1．光反应与碳反应的比较
过程 光反应 碳反应
条件 必须在光下，需要色素、酶和水 需要酶、CO2、ATP和NADPH，只有在有光条件下才能循环
场所 叶绿体类囊体膜(光合膜) 叶绿体基质
物质转化 ①水的光解：H2O2H＋＋O2＋2e－； ②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ①三碳酸的形成：CO2＋五碳糖2三碳酸； ②三碳糖的形成： 2三碳酸2三碳糖； ③五碳糖的再生：三碳糖五碳糖
能量转化 光能→ATP、NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi，如图：
2.光合作用过程中元素的转移途径
(1)光合作用过程中O元素的转移途径：
H218O→18O2；C18O2→C3→(CH218O)。
(2)光合作用过程中C元素的转移途径：
14CO2→14C3→14C6H12O6＋14C5。
(3)光合作用过程中H元素的转移途径：
H2O→NADPH→C6H12O6＋H2O。
1．(2023·宁波高一期末)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。下列叙述正确的是(　　)
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体的类囊体膜
B．该反应体系需不断消耗CO2和水
C．类囊体产生的ATP和NADPH参与CO2的固定
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合色素
2．如图为大豆叶片叶肉细胞光合作用碳反应阶段的示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为三碳酸中的化学能
B．卡尔文循环产生的三碳糖大部分运输到叶绿体外合成蔗糖
C．光强度突然由强变弱导致光合速率下降，短时间内五碳糖含量升高
D．被还原的三碳酸在有关酶的催化作用下，可再形成五碳糖
二、影响光合速率的环境因素
1．光合速率(光合强度)
(1)含义：指一定量的植物(如一定的叶面积)在__________内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。
(2)表示方法：单位时间内释放的氧气量或__________。
2．影响光合速率的主要因素
(1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而__________；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率__________，此时的光强度称为__________。
(2)温度：植物光合作用都有一个__________温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率__________；超过该温度，酶的活性__________。
(3)CO2浓度：一定范围内，空气中CO2浓度的增加会使光合速率__________。
3．活动：探究光强度对光合作用的影响
(1)实验假设：一定范围内，光合速率随光强度的增加而__________。
(2)实验方案
①组装如图装置三套，分别编号为甲、乙、丙；
②分别向三支试管内加入__________的金鱼藻和5%的NaHCO3溶液；
③记录有色液滴的起始位置；
④取三只100 W灯泡，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，照射一段时间后，记录液滴的位置。
判断正误
(1)光合速率受光强度、温度、CO2浓度、水分和矿质元素等的影响(　　)
(2)在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加，在光强度达到全日照时，才刚达到光饱和点时的速率(　　)
(3)温度通过影响酶的活性来影响光合速率(　　)
(4)CO2浓度增加时，碳反应速率增加，而光反应速率不变(　　)
任务三：光合速率的影响因素及其应用
请结合光合速率与其影响因素的关系，分析回答下列问题：
(1)图2中A点和B点的含义分别是什么？
(2)请结合图1、图2总结在农业生产上提高作物产量的措施。
(3)在图3中，P点时，限制光合速率的因素是什么？光强度大于Q时，曲线B和C所表示的光合速率不再增加，此时限制因素是什么？
(4)水分能影响气孔的导度，从而影响CO2进入植物体内，另外水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。试解释图4曲线中E点光合强度暂时降低的原因。
　综合分析各种因素对光合速率的影响
(1)单因素对光合速率的影响
影响因素 曲线 曲线解读 在生产上的应用
光强度 A点：只进行细胞呼吸；AB段：随光强度增加，光合速率也逐渐增加；B点(光补偿点)：光合速率等于细胞呼吸速率；BC段：光强度不断加强，光合速率不断增加，C点对应的光强度为光饱和点 温室栽培时人工补光，延长光合作用时间；通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间
CO2浓度 ①图1和图2都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合速率不再增加； ②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1中的B点和图2中的B′点都表示CO2饱和点 施用有机肥；温室栽培植物时，可以适当提高室内CO2浓度；大田生产“正其行，通其风”，即提高CO2浓度，增加产量
温度 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合速率 增加昼夜温差，保证植物有机物的积累
(2)多因素对光合速率的影响
①曲线解读：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所示因素，随该因素的不断增加，光合速率不断增大；Q点时，横坐标所示因素不再是影响光合速率的主要因素，若要提高光合速率，可适当提高图示其他因素的强度。
②应用
a．温室栽培植物时，在光强度一定的条件下，白天适当升高温度，可提高与光合作用有关的酶的活性，提高光合速率，同时适当补充CO2浓度，进一步提高光合速率。
b．当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度，以提高光合速率。
3．(2024·杭州高一月考)用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体直至沉底，然后将等量的叶圆片分别转移至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所需时间平均值，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．上浮至液面所需的时间可反映净光合速率的相对大小
B．在ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小
C．叶片真正光合作用的最适温度一定位于bc段
D．在cd段，主要是NaHCO3浓度下降，CO2减少导致上浮所需时间延长
4．如图为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．若图1表示植物阴天时的光合速率，则晴天时，a点左移，b点右移
B．图2中，若CO2浓度适当增大，则a点左移，b点右移
C．图3中，CO2浓度由b点变为a点，短时间内叶绿体中三碳酸分子的含量增加
D．图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
　　　　
答案精析
一、梳理教材新知
1．(1)类囊体膜　(2)①H＋、电子(e－)和O2　②NADP＋　(3)NADPH　ATP　(4)①O2　②ATP和NADPH　能源物质　还原剂
2．(1)叶绿体基质　(2)①五碳糖　三碳酸　②ATP　三碳糖
③五碳糖　(3)淀粉　蛋白质　脂质　叶绿体　蔗糖
判断正误
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
提示　(1)蓝细菌是原核生物，没有叶绿体。(2)碳反应需要光反应产生的NADPH和ATP，碳反应持续进行需要光。(3)卡尔文循环中碳的转移途径为CO2→三碳酸分子→三碳糖。(4)三碳糖运至叶绿体外转变成蔗糖。(5)光合作用的碳反应受光反应的制约，光反应也受碳反应的制约，碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。
探究核心知识
任务一
(1)水的光解可以产生氧气。
(2)能说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着水的光解与糖的合成不是同一个化学反应。
(3)光反应为碳反应提供了ATP和NADPH。
(4)光照的时间。
(5)放射性依次出现在14CO2三碳酸分子三碳糖。
任务二
1．停止光照―→光反应停止―→―→三碳酸的还原受阻―→
2．CO2停止供应―→CO2的固定停止―→
落实思维方法
1．B　[乙醇酸是在光合作用碳反应中产生的，碳反应的场所在叶绿体基质，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A错误；该反应体系中进行光合作用的整个过程，光反应需要消耗水，碳反应需要不断消耗CO2，B正确；类囊体产生的ATP和NADPH参与三碳酸的还原，不参与CO2的固定，C错误；该体系含有类囊体，类囊体膜上有光合色素，D错误。]
2．D　[CO2的固定过程不消耗ATP，A错误；卡尔文循环过程中产生的三碳糖大部分用于再生五碳糖，而离开卡尔文循环的三碳糖大部分被运出了叶绿体用于合成蔗糖，B错误；光强度由强变弱，光反应速率减慢，NADPH和ATP的产生量减少，使碳反应阶段三碳酸的还原速率减慢，生成的五碳糖减少，而CO2的固定短时间内正常进行，消耗的五碳糖不变，导致五碳糖含量减少，C错误；在有关酶的催化作用下，三碳酸接受ATP水解释放的能量并且被NADPH还原，一些接受能量并被还原的三碳酸经过一系列变化形成糖类，另一些接受能量并被还原的三碳酸则经过一系列的化学变化又形成五碳糖，D正确。]
二、梳理教材新知
1．(1)单位时间　(2)消耗的二氧化碳量
2．(1)增加　也不会增加　光饱和点　(2)最适　加快　减弱或丧失　(3)加快
3．(1)增加　(2)②等量
判断正误
(1)√　(2)×　(3)√　(4)×
提示　(2)在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加，在光强度达到全日照之前就已达到光饱和点时的速率。(4)CO2浓度增加时，碳反应速率增加，而光反应受碳反应影响，速率也增加。
探究核心知识
(1)A点是进行光合作用所需CO2的最低浓度，B点是CO2饱和点，即植物光合速率不再随CO2浓度增加而提高时所对应的最低CO2浓度。
(2)合理密植(可以提高光能利用率)、合理通风、施用农家肥或有机肥等。
(3)P点时，限制光合速率的因素是光强度(横轴对应的变量)；光强度大于Q时，限制曲线B和C所表示的光合速率增加的因素是CO2浓度。
(4)温度过高，蒸腾作用过强，水分丢失过多，导致气孔导度降低，细胞中CO2的供应减少。
落实思维方法
3．A　[根据分析叶圆片上浮的原理可知，叶圆片上浮至液面所需时间长短可反映净光合速率的相对大小，A正确；ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮至液面所需时间缩短，说明氧气产生速率加快，净光合速率逐渐增大，B错误；叶圆片上浮至液面所需时间长短可反映净光合速率的相对大小，而真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率，由于温度变化也会影响与细胞呼吸有关酶的活性，所以叶片真正光合作用的最适温度不一定位于bc段，C错误；不同温度条件下的实验组中含有等浓度的NaHCO3溶液，所以在cd段是由于温度过高，光合作用相关酶的活性降低，导致叶圆片上浮所需时间延长，D错误。]
4．D　[阴天时植物的光合作用强度较低，晴天时光强度增加，光合作用强度增加，故图1中b点(CO2饱和点)右移，a点(CO2补偿点)左移，A正确；图2中a点为光补偿点，b点为光饱和点，若CO2浓度适当增大，则光合作用强度也随之增强，所以a点左移，b点右移，B正确；图3中，CO2浓度由b点变为a点后，CO2浓度增加，碳反应过程中CO2固定形成三碳酸分子增加，故三碳酸分子的含量相对增加，C正确；图4中光照下CO2的吸收量为植物净光合量(植物有机物积累量)，黑暗中CO2的释放量为植物细胞呼吸量，所以当温度高于25 ℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少，D错误。 ](共81张PPT)
第2课时
光反应和碳反应、环境因素对光合作用的影响
第三章 细胞的代谢
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学习目标
1.阐明光合作用的原理及光反应与碳反应的关系。
2.采用不同指标表示光合速率并解决实际问题。
3.尝试探究环境因素对光合作用的影响。
内容索引
一、光反应和碳反应
二、影响光合速率的环境因素
课时对点练
光反应和碳反应
一
1.光反应将光能转化为化学能，并产生氧气
(1)场所：类囊体膜——光合膜。
(2)物质变化
①水的光解：水裂解为H＋、电子(e－)和O2。
②NADPH和ATP的合成：H＋和e－将NADP＋还原为NADPH，并产生ATP。
梳理　教材新知
111
111
111
(3)能量变化：光能转化为 和 中的化学能。
(4)产物去向及作用
①光反应产生的 被释放到细胞外。
②光反应产生的 是碳反应中将二氧化碳还原为糖的_____
，NADPH在碳反应中是 。
NADPH
ATP
O2
ATP和NADPH
能源
物质
还原剂
2.碳反应将二氧化碳还原成糖
(1)场所： 。
(2)卡尔文循环：二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环。
①CO2被固定：1个CO2分子与 结合→1个六碳分子→2个_______
分子。
②三碳酸被还原：三碳酸分子接受来自NADPH和 的能量→被NADPH还原形成 (卡尔文循环中形成的第一个糖)。
③再生五碳糖：三碳糖形成后，卡尔文循环中的许多反应，都是为了再生 ，以保证此循环不断进行。
叶绿体基质
五碳糖
三碳酸
ATP
三碳糖
五碳糖
(3)光合产物的利用：在叶绿体内，三碳糖能作为合成 、 和
的原料。大部分三碳糖运至 外，并且转变成 ，供植物体所有细胞利用。
淀粉
蛋白质
脂质
叶绿体
蔗糖
(1)蓝细菌水的光解发生在叶绿体的光合膜中(　　)
提示　蓝细菌是原核生物，没有叶绿体。
(2)光反应必须在有光的条件下进行，碳反应的持续进行不需要光
(　　)
提示　碳反应需要光反应产生的NADPH和ATP，碳反应持续进行需要光。
×
×
(3)卡尔文循环中碳的转移途径为CO2→三碳酸分子→五碳糖→三碳糖
(　　)
提示　卡尔文循环中碳的转移途径为CO2→三碳酸分子→三碳糖。
(4)在叶肉细胞的叶绿体中，三碳糖转变为蔗糖并运输到植物体各处
(　　)
提示　三碳糖运至叶绿体外转变成蔗糖。
×
×
(5)光合作用的碳反应受光反应的制约，但光反应不受碳反应的制约
(　　)
提示　光合作用的碳反应受光反应的制约，光反应也受碳反应的制约，碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。
×
任务一：光合作用过程的研究
请结合资料分析回答下列问题：
资料1　希尔反应：1937年，英国植物学家希尔发现，给离体叶绿体悬浮液充足光照并加入氧化剂，但不通入CO2，结果有氧气释放。
(1)通过希尔反应，我们可以得到什么结论？
探究　核心知识
提示　水的光解可以产生氧气。
(2)此实验是否能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？请说明原因。
提示　能说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着水的光解与糖的合成不是同一个化学反应。
资料2　阿尔农实验：黑暗条件下给离体叶绿体供给ATP、NADPH和CO2，结果叶绿体中有糖类生成。
(3)根据阿尔农的实验推测光反应为碳反应提供了什么条件？
提示　光反应为碳反应提供了ATP和NADPH。
资料3　卡尔文实验：将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。他向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到5 s时，14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中，将反应时间缩短到0.5 s时，14C出现在一种三碳化合物(C3)中。
(4)卡尔文实验的自变量是什么？
提示　光照的时间。
(5)如果给植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？
任务二：光合作用过程中五碳糖和三碳酸含量变化的分析
1.请分析突然停止对光下植物的光照后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？
2.请分析突然停止对光下植物的CO2的供应后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？
核心归纳
1.光反应与碳反应的比较
过程 光反应 碳反应
条件 必须在光下，需要色素、酶和水 需要酶、CO2、ATP和NADPH，只有在有光条件下才能循环
场所 叶绿体类囊体膜(光合膜) 叶绿体基质
核心归纳
过程 光反应 碳反应
物质转化
核心归纳
过程 光反应 碳反应
能量转化 光能→ATP、NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi，如图：
核心归纳
2.光合作用过程中元素的转移途径
(1)光合作用过程中O元素的转移途径：
H218O→18O2；C18O2→C3→(CH218O)。
(2)光合作用过程中C元素的转移途径：
14CO2→14C3→14C6H12O6＋14C5。
(3)光合作用过程中H元素的转移途径：
H2O→NADPH→C6H12O6＋H2O。
1.(2023·宁波高一期末)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。下列叙述正确的是
A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体的类囊体膜
B.该反应体系需不断消耗CO2和水
C.类囊体产生的ATP和NADPH参与CO2的固定
D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合色素
落实　思维方法
√
乙醇酸是在光合作用碳反应中产生的，碳反应的场所在叶绿体基质，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A错误；
该反应体系中进行光合作用的整个过程，光反应需要消耗水，碳反应需要不断消耗CO2，B正确；
类囊体产生的ATP和NADPH参与三碳酸的还原，不参与CO2的固定，C错误；
该体系含有类囊体，类囊体膜上有光合色素，D错误。
2.如图为大豆叶片叶肉细胞光合作用碳反应阶段
的示意图，下列叙述正确的是
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为
三碳酸中的化学能
B.卡尔文循环产生的三碳糖大部分运输到叶绿体
外合成蔗糖
C.光强度突然由强变弱导致光合速率下降，短时间内五碳糖含量升高
D.被还原的三碳酸在有关酶的催化作用下，可再形成五碳糖
√
CO2的固定过程不消耗ATP，A错误；
卡尔文循环过程中产生的三碳糖大部分用于
再生五碳糖，而离开卡尔文循环的三碳糖大
部分被运出了叶绿体用于合成蔗糖，B错误；
光强度由强变弱，光反应速率减慢，NADPH
和ATP的产生量减少，使碳反应阶段三碳酸的
还原速率减慢，生成的五碳糖减少，而CO2的固定短时间内正常进行，消耗的五碳糖不变，导致五碳糖含量减少，C错误；
在有关酶的催化作用下，三碳酸接受ATP水解释放的能量并且被NADPH还原，一些接受能量并被还原的三碳酸经过一系列变化形成糖类，另一些接受能量并被还原的三碳酸则经过一系列的化学变化又形成五碳糖，D正确。
影响光合速率的环境因素
二
1.光合速率(光合强度)
(1)含义：指一定量的植物(如一定的叶面积)在 内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。
(2)表示方法：单位时间内释放的氧气量或 。
梳理　教材新知
单位时间
消耗的二氧化碳量
2.影响光合速率的主要因素
(1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而 ；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率 ，此时的光强度称为 。
(2)温度：植物光合作用都有一个 温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率 ；超过该温度，酶的活性 。
(3)CO2浓度：一定范围内，空气中CO2浓度的增加会使光合速率 。
增加
也不会增加
光饱和点
最适
加快
减弱或丧失
加快
3.活动：探究光强度对光合作用的影响
(1)实验假设：一定范围内，光合速率随光强度的增加而 。
(2)实验方案
①组装如图装置三套，分别编号为甲、乙、丙；
增加
②分别向三支试管内加入 的金鱼藻和5%的NaHCO3溶液；
③记录有色液滴的起始位置；
④取三只100 W灯泡，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，照射一段时间后，记录液滴的位置。
等量
(1)光合速率受光强度、温度、CO2浓度、水分和矿质元素等的影响
(　　)
(2)在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加，在光强度达到全日照时，才刚达到光饱和点时的速率(　　)
提示　在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加，在光强度达到全日照之前就已达到光饱和点时的速率。
√
×
(3)温度通过影响酶的活性来影响光合速率(　　)
(4)CO2浓度增加时，碳反应速率增加，而光反应速率不变(　　)
提示　CO2浓度增加时，碳反应速率增加，而光反应受碳反应影响，速率也增加。
√
×
任务三：光合速率的影响因素及其应用
请结合光合速率与其影响因素的关系，分析回答下列问题：
探究　核心知识
(1)图2中A点和B点的含义分别是什么？
提示　A点是进行光合作用所需CO2的最低浓度，B点是CO2饱和点，即植物光合速率不再随CO2浓度增加而提高时所对应的最低CO2浓度。
(2)请结合图1、图2总结在农业生产上提高作物产量的措施。
提示　合理密植(可以提高光能利用率)、合理通风、施用农家肥或有机肥等。
(3)在图3中，P点时，限制光合速率的因素是什么？光强度大于Q时，曲线B和C所表示的光合速率不再增加，此时限制因素是什么？
提示　P点时，限制光合速率的因素是光强度(横轴对应的变量)；光强度大于Q时，限制曲线B和C所表示的光合速率增加的因素是CO2浓度。
(4)水分能影响气孔的导度，从而影响CO2进入植物体内，另外水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。试解释图4曲线中E点光合强度暂时降低的原因。
提示　温度过高，蒸腾作用过强，水分丢失过多，导致气孔导度降低，细胞中CO2的供应减少。
核心归纳
综合分析各种因素对光合速率的影响
(1)单因素对光合速率的影响
影响因素 曲线 曲线解读 在生产上的应用
光强度 A点：只进行细胞呼吸；AB段：随光强度增加，光合速率也逐渐增加；B点(光补偿点)：光合速率等于细胞呼吸速率；BC段：光强度不断加强，光合速率不断增加，C点对应的光强度为光饱和点 温室栽培时人工补光，延长光合作用时间；通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间
核心归纳
影响因素 曲线 曲线解读 在生产上的应用
CO2浓度 ①图1和图2都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合速率不再增加； ②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1中的B点和图2中的B′点都表示CO2饱和点 施用有机肥；温室栽培植物时，可以适当提高室内CO2浓度；大田生产“正其行，通其风”，即提高CO2浓度，增加产量
核心归纳
影响因素 曲线 曲线解读 在生产上的应用
温度 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合速率 增加昼夜温差，保证植物有机物的积累
核心归纳
(2)多因素对光合速率的影响
①曲线解读：P点时，限
制光合速率的主要因素应
为横坐标所示因素，随该
因素的不断增加，光合速
率不断增大；Q点时，横坐标所示因素不再是影响光合速率的主要因素，若要提高光合速率，可适当提高图示其他因素的强度。
核心归纳
②应用
a.温室栽培植物时，在光强度一定的条件下，白天适当升高温度，可提高与光合作用有关的酶的活性，提高光合速率，同时适当补充CO2浓度，进一步提高光合速率。
b.当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度，以提高光合速率。
3.(2024·杭州高一月考)用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体直至沉底，然后将等量的叶圆片分别转移至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所需时间平均值，如图所示。下列说法正确的是
落实　思维方法
√
A.上浮至液面所需的时间可反映净光合速率的相对大小
B.在ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小
C.叶片真正光合作用的最适温度一定位于bc段
D.在cd段，主要是NaHCO3浓度下降，CO2减少导致上浮所需时间延长
√
根据分析叶圆片上浮的原理可知，叶圆片上浮至液面所需时间长短可反映净光合速率的相对大小，A正确；
ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮至液面所需时间缩短，说明氧气产生速率加快，净光合速率逐渐增大，B错误；
叶圆片上浮至液面所需时间长短可反映净光合速率的相对大小，而真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率，由于温度变化也会影响与细胞呼吸有关酶的活性，所以叶片真正光合作用的最适温度不一定位于bc段，C错误；
不同温度条件下的实验组中
含有等浓度的NaHCO3溶液，
所以在cd段是由于温度过高，
光合作用相关酶的活性降低，
导致叶圆片上浮所需时间延长，D错误。
4.如图为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，下列有关叙述错误的是
A.若图1表示植物阴天时的光合速率，则晴天时，a点左移，b点右移
B.图2中，若CO2浓度适当增大，则a点左移，b点右移
C.图3中，CO2浓度由b点变为a点，短时间内叶绿体中三碳酸分子的含量增加
D.图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
√
阴天时植物的光合作用强度较低，晴天时光强度增加，光合作用强度增加，故图1中b点(CO2饱和点)右移，a点(CO2补偿点)左移，A正确；
图2中a点为光补偿点，b点为
光饱和点，若CO2浓度适当增
大，则光合作用强度也随之增
强，所以a点左移，b点右移，
B正确；
图3中，CO2浓度由b点变为a点后，CO2浓度增加，碳反应过程中CO2固定形成三碳酸分子增加，故三碳酸分子的含量相对增加，C正确；
图4中光照下CO2的吸收量为植物
净光合量(植物有机物积累量)，黑暗中CO2的释放量为植物细胞呼吸量，所以当温度高于25 ℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少，D错误。
网络构建
课时对点练
三
题组一　光合作用的过程
1.(2024·温州高一期末)科学家们利用离体的叶绿体(结构如图甲)进行实验，逐渐发现了水的光解和NADPH的产生机制，其部分过程如图乙所示。下列叙述错误的是
A.图甲的结构④中存在核糖体
B.持续低温会改变图甲结构③
中色素含量和比例
C.图乙所示的过程在图甲的结构②上发生
D.图乙的过程①需要光能驱动
√
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图乙所示的过程为水的光解，在图甲的③类囊体膜上发生，C错误。
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2.(2024·宁波高一期末)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋RuBP(即C5)→2三碳酸(C3)。下列叙述错误的是
A.三碳酸(C3)经过一系列的变化能再形成RuBP
B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C.植物细胞RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
D.单位时间内CO2固定量越多，说明单位质量的该酶活性越高
√
RuBP羧化酶催化的上述反应为碳反应，有光、无光均可进行，B错误。
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3.(2023·绍兴高一期末)用14C标记参加光合作用的二氧化碳，可以发现14C转移途径是
A.二氧化碳→三碳酸→糖类
B.二氧化碳→ATP→糖类
C.二氧化碳→NADPH→糖类
D.二氧化碳→NADP＋→NADPH
√
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4.光合作用过程包括光反应和碳反应，如图表示光反应与碳反应的关系。据图判断，下列叙述不正确的是
A.光反应为碳反应提供ATP和NADPH
B.停止光照，叶绿体中ATP和NADPH
含量下降
C.ATP的移动方向是由类囊体膜到叶绿体基质
D.植物在暗处可大量合成三碳糖
√
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植物在暗处，由于没有光照，产生的ATP和NADPH不足，导致碳反应产生的有机物减少，不能大量合成三碳糖，D错误。
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题组二　环境因素对光合作用的影响
(2024·温州高一期中)阅读下列材料，完成第5、6小题。
如图为某同学设计的用于进行“探究环境因素
对光合作用的影响”活动的实验装置。实验过程中
由于黑藻进行光合作用释放出氧气导致装置内气压
上升，使得移液管内液面高度发生变化(不考虑黑藻
渗透吸水或失水导致的液面变化)。以移液管内液面
移动情况为观测指标，探究二氧化碳浓度对黑藻光
合速率的影响(二氧化碳可由NaHCO3溶液提供)。
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5.下列不是“探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率
的影响”的无关变量的是
A.NaHCO3浓度 B.光强度
C.黑藻成熟程度 D.溶液温度
√
该实验是“探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率的影响”，自变量为二氧化碳浓度(即NaHCO3浓度)，因变量为黑藻光合速率，因此光强度、黑藻成熟程度和溶液温度均为无关变量，A符合题意。
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6.用图示装置探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率的影响，将所得实验数据绘制成曲线图，其中能够正确表示自变量与因变量之间关系的是
A.① B.②
C.③ D.④
√
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黑藻进行光合作用释放出氧气导致装置内气压上升，因此移液管内的液面高度会下降，随着NaHCO3浓度的增加，光合速率增加，移液管内的液面高度下降速率增加；但当
NaHCO3浓度过高时，会导致细胞失水而代谢减慢，光合速率减慢，即移液管内的液面高度下降速率减小，因此能够正确表示自变量与因变量之间关系的是曲线③。
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7.(2024·台州高一期末)某蔬菜植株在不同
温度和不同光强度下的光合速率变化情况
如图所示(其他条件均相同且适宜)。据图
分析，下列叙述错误的是
A.a点绝对值可以反映蔬菜在25 ℃时的呼
吸速率
B.b点时某叶肉细胞光合作用所需CO2来自该细胞的线粒体及细胞外
C.c点为该植株在15 ℃条件下的光饱和点
D.光强度为12 klx时，将温度从15 ℃提高到25 ℃可增加该蔬菜产量
√
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a点无光照，植株只进行细胞呼吸，
a点对应的绝对值可以反映蔬菜在
25 ℃时的呼吸速率，A正确；
b点时整株植株光合速率等于呼吸
速率，叶肉细胞光合速率大于呼
吸速率，某叶肉细胞光合作用所
需CO2来自该细胞的线粒体及细胞外，B正确；
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c点对应的光强度(横坐标)为该植株
在15 ℃条件下的光饱和点，C错误；
光强度为12 klx时，将温度从15 ℃
提高到25 ℃，净光合速率增大，可
增加该蔬菜产量，D正确。
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8.阳台菜园逐渐成为城市生活的一种时尚，可为居民提供新鲜蔬菜。下列有关说法正确的是
A.阳台内的蔬菜进行光合作用主要利用自然光
B.为提高产量，在晚上可适当提高阳台蔬菜所处环境的温度
C.增施农家肥可提高二氧化碳浓度，促进夜间碳反应的持续进行
D.蔬菜中的叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关
√
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为提高产量，在晚上可适当降低阳台蔬菜所处环境的温度，以减少有机物的消耗，B错误；
夜间没有光照，不能为碳反应提供NADPH和ATP，因此碳反应不能持续进行，C错误；
叶绿素a与叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，而对绿光的吸收很少，因此叶绿素对光的吸收效率与光的波长不呈正相关，D错误。
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9.如图为光合作用部分过程，磷酸丙糖是光合作用碳反应的产物，它可在叶绿体内转化为淀粉。已知焦磷酸化酶可催化淀粉的合成，该酶活性受叶绿体内三碳酸(C3)的调节。叶绿体在白天会形成淀粉粒，黑暗夜间淀粉粒消失。据图推测错误的是
A.每固定1分子CO2，将生成2分子三碳酸(C3)
B.若突然增强光照，短时间内五碳糖(C5)含量
增加
C.饥饿处理会促进淀粉转化为麦芽糖和葡萄糖
D.三碳酸(C3)对焦磷酸化酶具有抑制作用
√
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CO2与五碳糖(C5)生成三碳酸(C3)，每
固定1分子CO2将生成2分子三碳酸(C3)，
A正确；
若突然增强光照，短时间内光反应产
生的NADPH和ATP增加，还原三碳酸
(C3)生成的五碳糖(C5)增加，由于消耗五碳糖(C5)生成三碳酸(C3)速率暂时不变，故五碳糖(C5)含量增加，B正确；
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由图可知，饥饿处理会促进淀粉转化
为麦芽糖和葡萄糖，葡萄糖氧化分解
为细胞的生命活动提供能量，C正确；
已知焦磷酸化酶催化淀粉的合成，叶
绿体在白天会形成淀粉粒，白天进行
光合作用生成的ATP、NADPH会促进三碳酸(C3)经过一系列反应转化为淀粉，因此三碳酸(C3)对焦磷酸化酶有活化作用，D错误。
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10.(2023·宁波高一期末)如图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H＋的转运蛋白有两种类型，从而实现H＋在膜两侧间的穿梭。下列叙述错误的是
A.光合色素吸收的光能将水裂解为氧、
H＋和电子
B.H＋由类囊体腔进入叶绿体基质的方
式是易化扩散
C.NADPH是活泼的还原剂，同时也储
存一部分能量
D.叶绿体基质的pH低于类囊体腔内的pH
√
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由题图分析可知，类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质，所以叶绿体基质的pH高于类囊体腔内的pH，D错误。
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11.如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适
范围。下列分析正确的是
A.图甲中a点的限制因素可能
是叶绿体中色素的含量
B.图乙中c点与d点相比，相同时间内c点叶肉细胞中三碳酸的消耗量多
C.图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度和光强度
D.图丙中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
√
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图甲中a点时光合速率不
再增大，限制因素可能
是叶绿体中色素的含量，
A正确；
图乙中c点与d点相比，相同时间内c点叶肉细胞中三碳酸的消耗量少，B错误；
图中M、N、P点的限制因素分别是光强度、光强度和温度，C错误；
图丙中，随着温度的升高，光合速率增大，超过一定范围，光合速率将减小，D错误。
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12.如图为某植物光合作用过程示意图。请回答下列问题：
(1)该反应生成的(CH2O)中的能量直接来源于________________。CO2经过五碳糖固定并被还原形成三碳糖后，其中一部分三碳糖再生成五碳糖的反应称为________循环。
ATP和NADPH
卡尔文
1
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(2)若突然停止光照，则短时间内④的含量将_______(填“增加”“减少”或“不变”)。利用纸层析法分离叶绿体中光合色素时，距离滤液细线最近的色素带名称是_________；若缺少该色素，则植株对______________
(颜色)光的吸收能力会减弱。
减少
叶绿素b
红光和蓝紫
1
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13
(3)研究发现，植物的Rubisco酶具有“两面性”，CO2浓度较高时，该酶催化五碳糖与CO2反应，完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化五碳糖与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，这种现象称为光呼吸。Rubisco酶的存在场所为____________，Rubisco酶既可催化五碳糖与CO2反应，也可催化五碳糖与O2反应，这与酶的专一性相矛盾，其“两面性”可能因为在不同环境中酶的_________发生变化导致其功能改变。
叶绿体基质
空间结构
1
2
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13.蔗糖和淀粉是植物最为普遍的光合终产物，马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏，如图是其
光合产物的形成及运输示意图，图
中①②表示相关过程。图中的磷酸
转运体能将磷酸丙糖不断运到叶绿
体外，同时将无机磷酸Pi等量运回
叶绿体。回答下列问题：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(1)图中过程②的进行需要光反应为其提供______________，离开卡尔文循环的磷酸丙糖________(填“大部分”或“小部分”)运至叶绿体外并转变成蔗糖。
ATP和NADPH
大部分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(2)据图分析，如果需要用叶片干重变化反映表观光合速率，需要选取______(填“离体”或“不离体”)叶片。为马铃薯植株的叶片提供H218O，后来在块茎的淀粉中检测到18O，请分析原因：______________________
___________________________________________。
离体
H218O通过需氧呼吸形成
C18O2，C18O2中的18O再通过光合作用进入淀粉
1
2
3
4
5
6
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9
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13
(3)若摘除马铃薯的一部分块茎，则会导致其下侧叶片的光合速率_______，叶肉细胞液泡中的蔗糖含量_____(填“上升”“基本不变”或“下降”)。
(4)当细胞溶胶中Pi缺乏时，磷酸丙糖从叶绿体中输出_______(填“增多”或“减少”)，在农业生产上可以采取
下降
上升
减少
__________措施增加蔗糖的合成，从而增加马铃薯的产量。
施加磷肥作业20　光合作用概述、光合色素的提取与分离
[分值：100分]
第1～13题，每题5分，共65分。
题组一　叶绿体的结构和功能
1.如图表示叶绿体的结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．①是全透性的，②是半透性的
B．所有细胞中的色素均分布在③上
C．③和④中都含有与光合作用有关的酶
D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用
2．下列有关叶绿体的说法，正确的是(　　)
A．叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同
B．叶绿体中的色素不都分布在光合膜上
C．叶绿体的功能不受细胞核调控
D．线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需穿过4层磷脂双分子层
题组二　光合色素的提取与分离
3．(2023·湖州高一期末)利用纸层析法可分离光合色素。下列分离装置示意图中正确的是(　　)
4．(2024·金华高一期中)下列关于“光合色素的提取与分离”实验的说法，错误的是(　　)
A．实验中需要加入SiO2进行研磨，有助于研磨得更充分
B．在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止色素被破坏
C．用单层尼龙布进行过滤
D．根据四种色素随提取液在滤纸条上的扩散速度不同而达到分离目的
5．(2024·台州高一期末)在“光合色素的提取与分离”活动中，分离色素时滤纸的使用比较关键。下列叙述错误的是(　　)
A．滤纸应预先干燥
B．滤纸条一端要剪去两角
C．滤纸上的滤液细线要浸入层析液
D．待滤纸条干燥后观察滤纸条上的色素带
6.用95%的酒精提取新鲜菠菜绿叶中的色素，经层析液分离后，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．色素带1为胡萝卜素
B．色素带2为蓝绿色
C．色素带3最宽，对应色素含量最高
D．色素带4中的色素在滤纸上的移动速度最慢
题组三　光合色素的种类和作用
7．如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中甲、乙的色素名称最可能为(　　)
A．类胡萝卜素、叶绿素b
B．叶绿素a、叶绿素b
C．类胡萝卜素、叶绿素a
D．叶绿素a、类胡萝卜素
8．(2023·舟山高一期中)下列关于叶绿体内光合色素的叙述，正确的是(　　)
A．光合色素是一类水溶性物质
B．光合色素中含量最多的色素是叶绿素b
C．光合色素吸收的光能可转化为化学能
D．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例不变
9．(2024·衢州高一期末)秋冬季节部分树种叶片由绿色逐渐变黄，这与光合色素的种类和相对含量有关。下列关于光合色素及其提取与分离实验的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体的类囊体膜上含有其自身光合作用所需的各种色素
B．分离光合色素的原理是不同色素在酒精中的溶解度不同
C．从新鲜绿色叶片中提取并分离出4种色素，其中呈蓝绿色的是叶绿素a
D．深秋叶片变黄可能是由于叶绿素合成速度变慢或停止
10.(2023·绍兴高一期末)对菠菜绿叶中提取的色素进行分离，以色素扩散距离为横坐标，光合色素含量为纵坐标，绘制图形。下列叙述正确的是(　　)
A．色素甲呈黄绿色
B．滤纸条上色素带最宽的是色素丁
C．色素乙在层析液中的溶解度最大
D．菠菜绿叶的新鲜程度不影响四种色素的含量
(2024·宁波高一期末)阅读下列材料，完成第11、12小题。
某科研团队探究高温对生菜光合色素含量的影响，实验结果如图所示。
11．在实验过程中，需要控制可能影响实验结果的变量，以保证实验结果的准确性和可靠性。下列操作不需要各组间保持一致的是(　　)
A．提取色素的绿叶质量
B．加入95%的酒精的体积
C．设定生菜生长的温度
D．密封光合色素提取液
12．由实验结果图分析可知(　　)
A．高温会使生菜光合色素种类变少
B．高温对生菜光合色素含量没有影响
C．持续高温会减少对光的吸收
D．持续高温不影响生成糖的量
13．(2024·浙江宁波余姚中学高一期中)同学们进行了光合色素的分离实验。某兴趣小组测定了光合色素对不同颜色光的吸收能力，绘制了曲线图，以下说法错误的是(　　)
A．这些色素都是脂溶性的
B．分离四种主要光合色素的实验原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．图中曲线①②代表叶绿素的吸收光谱
D．研磨时加入碳酸钙粉末主要是使研磨得更充分
14．(18分)如图是“光合色素的提取与分离”实验的部分材料和用具。请据图回答下列问题：
(1)图中步骤①加入研钵内的物质为：A_____________________2～3 mL，作用是________________；B__________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是____________________________。
(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有________________。
(3)图中步骤④中加盖的目的是____________________________；色素带最宽的是____________，扩散速度最快的是____________。
15．(17分)如图1表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的相关实验流程。请分析回答下列问题：
(1)(4分)纸层析法分离色素的原理是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是__________________，据此能得出的结论是_______________________________________。
(3)将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在________光区域。将制得的韭菜滤液在强光下曝光1～2 h，再重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是_________________________________
____________________________________________________________________________。
(4)(5分)每分子叶绿素含有一个Mg2＋，可被H＋、Cu2＋等置换。韭菜滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加____________的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是________________________________________________________________________。
答案精析
1．C　[叶绿体的两层膜(①②)均具有选择透过性，A错误；含有液泡的细胞中，色素可以分布在液泡中，B错误；叶绿体的类囊体(③)和基质(④)中都含有与光合作用有关的酶，C正确；没有叶绿体的细胞也可以进行光合作用，如蓝细菌，D错误。]
2．D　[叶绿体内的类囊体堆叠形成基粒，增大了细胞内的膜面积，线粒体内膜向内凹陷形成嵴，增大了内膜的表面积，A错误；叶绿体中的色素都分布在光合膜上，B错误；叶绿体的功能受细胞核和叶绿体本身的调控，C错误；线粒体产生的CO2被同一细胞的叶绿体利用时穿过的膜层数最少，只需穿过2层线粒体膜和2层叶绿体膜，共4层磷脂双分子层，D正确。]
3．C　[层析液的成分是乙醚或石油醚，容易挥发，需要用软木塞塞住试管口，另外滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，滤纸条上得不到色素带，C正确。]
4．D　[根据四种色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同而达到分离目的，D错误。]
5．C　[如果滤液细线浸入层析液中，可导致滤纸条上的色素溶解在层析液中，无法分离出色素，C错误。]
6．B　[色素带1扩散速度最快，为胡萝卜素，A正确；色素带2为黄色的叶黄素，B错误；色素带3为叶绿素a，其宽度最宽，代表对应色素含量最高，C正确；色素带4为叶绿素b，扩散距离最近，代表色素在滤纸上的移动速度最慢，D正确。]
7．D
8．C　[光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来，A错误；光合色素中含量最多的色素是叶绿素a，B错误；植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例是变化的，如叶片衰老后，叶绿素的含量降低，类胡萝卜素的含量升高，D错误。]
9．B　[分离色素时采用纸层析法，原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，B错误。]
10．A
11．C　[本实验探究高温对生菜光合色素含量的影响，温度是自变量，光合色素的含量是因变量，无关变量在实验中应该相同且适宜，提取色素的绿叶质量、加入95%的酒精的体积需要保持一致，并且都需要密封光合色素提取液；温度是自变量，所以设定生菜生长的温度不能一致，C符合题意。]
12．C
13．D　[四种色素分布于叶绿体类囊体膜上，都是脂溶性色素，A正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，所以图中曲线①②代表叶绿素的吸收光谱，C正确；研磨时加入碳酸钙粉末主要是为了保护叶绿素不被破坏，D错误。]
14．(1)95%的酒精　溶解色素　二氧化硅　碳酸钙　防止叶绿素被破坏　(2)单层尼龙布　(3)防止层析液挥发　叶绿素a　胡萝卜素
解析　(1)在“光合色素的提取与分离”实验中，研磨时需要加入3种物质：2～3 mL 95%的酒精，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部通常放一块单层尼龙布。(3)由于层析液有毒，且易挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由于各种色素的含量不同，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a的含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。
15．(1)色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快　(2)橙色、黄色　叶绿素的形成需要光　(3)红　叶绿素不稳定，在强光下易分解　(4)碳酸钙(CaCO3)　铜代叶绿素比叶绿素稳定
解析　(1)根据各色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，从而分离色素。(2)滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b，据题图可知，图2中共有的色素带的颜色是橙色、黄色，说明叶绿素的形成需要光。(3)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由于韭黄色素滤液中缺少叶绿素，所以它们吸收光谱最明显的差异出现在红光区域。韭菜滤液在强光下曝光1～2 h后，由于叶绿素不稳定，会被分解，所以重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致。作业21　光反应和碳反应、环境因素对光合作用的影响
[分值：100分]
第1～5题，每题5分；第6～11题，每题6分，共61分。
题组一　光合作用的过程
1．(2024·温州高一期末)科学家们利用离体的叶绿体(结构如图甲)进行实验，逐渐发现了水的光解和NADPH的产生机制，其部分过程如图乙所示。下列叙述错误的是(　　)
A．图甲的结构④中存在核糖体
B．持续低温会改变图甲结构③中色素含量和比例
C．图乙所示的过程在图甲的结构②上发生
D．图乙的过程①需要光能驱动
2．(2024·宁波高一期末)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋RuBP(即C5)→2三碳酸(C3)。下列叙述错误的是(　　)
A．三碳酸(C3)经过一系列的变化能再形成RuBP
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．植物细胞RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
D．单位时间内CO2固定量越多，说明单位质量的该酶活性越高
3．(2023·绍兴高一期末)用14C标记参加光合作用的二氧化碳，可以发现14C转移途径是(　　)
A．二氧化碳→三碳酸→糖类
B．二氧化碳→ATP→糖类
C．二氧化碳→NADPH→糖类
D．二氧化碳→NADP＋→NADPH
4．光合作用过程包括光反应和碳反应，如图表示光反应与碳反应的关系。据图判断，下列叙述不正确的是(　　)
A．光反应为碳反应提供ATP和NADPH
B．停止光照，叶绿体中ATP和NADPH含量下降
C．ATP的移动方向是由类囊体膜到叶绿体基质
D．植物在暗处可大量合成三碳糖
题组二　环境因素对光合作用的影响
(2024·温州高一期中)阅读下列材料，完成第5、6小题。
如图为某同学设计的用于进行“探究环境因素对光合作用的影响”活动的实验装置。实验过程中由于黑藻进行光合作用释放出氧气导致装置内气压上升，使得移液管内液面高度发生变化(不考虑黑藻渗透吸水或失水导致的液面变化)。以移液管内液面移动情况为观测指标，探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率的影响(二氧化碳可由NaHCO3溶液提供)。
5．下列不是“探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率的影响”的无关变量的是(　　)
A．NaHCO3浓度 B．光强度
C．黑藻成熟程度 D．溶液温度
6．用图示装置探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率的影响，将所得实验数据绘制成曲线图，其中能够正确表示自变量与因变量之间关系的是(　　)
A．① B．② C．③ D．④
7．(2024·台州高一期末)某蔬菜植株在不同温度和不同光强度下的光合速率变化情况如图所示(其他条件均相同且适宜)。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．a点绝对值可以反映蔬菜在25 ℃时的呼吸速率
B．b点时某叶肉细胞光合作用所需CO2来自该细胞的线粒体及细胞外
C．c点为该植株在15 ℃条件下的光饱和点
D．光强度为12 klx时，将温度从15 ℃提高到25 ℃可增加该蔬菜产量
8．阳台菜园逐渐成为城市生活的一种时尚，可为居民提供新鲜蔬菜。下列有关说法正确的是(　　)
A．阳台内的蔬菜进行光合作用主要利用自然光
B．为提高产量，在晚上可适当提高阳台蔬菜所处环境的温度
C．增施农家肥可提高二氧化碳浓度，促进夜间碳反应的持续进行
D．蔬菜中的叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关
9．如图为光合作用部分过程，磷酸丙糖是光合作用碳反应的产物，它可在叶绿体内转化为淀粉。已知焦磷酸化酶可催化淀粉的合成，该酶活性受叶绿体内三碳酸(C3)的调节。叶绿体在白天会形成淀粉粒，黑暗夜间淀粉粒消失。据图推测错误的是(　　)
A．每固定1分子CO2，将生成2分子三碳酸(C3)
B．若突然增强光照，短时间内五碳糖(C5)含量增加
C．饥饿处理会促进淀粉转化为麦芽糖和葡萄糖
D．三碳酸(C3)对焦磷酸化酶具有抑制作用
10．(2023·宁波高一期末)如图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H＋的转运蛋白有两种类型，从而实现H＋在膜两侧间的穿梭。下列叙述错误的是(　　)
A．光合色素吸收的光能将水裂解为氧、H＋和电子
B．H＋由类囊体腔进入叶绿体基质的方式是易化扩散
C．NADPH是活泼的还原剂，同时也储存一部分能量
D．叶绿体基质的pH低于类囊体腔内的pH
11．如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是(　　)
A．图甲中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
B．图乙中c点与d点相比，相同时间内c点叶肉细胞中三碳酸的消耗量多
C．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度和光强度
D．图丙中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
12．(每空3分，共21分)如图为某植物光合作用过程示意图。请回答下列问题：
(1)该反应生成的(CH2O)中的能量直接来源于____________________。CO2经过五碳糖固定并被还原形成三碳糖后，其中一部分三碳糖再生成五碳糖的反应称为____________循环。
(2)若突然停止光照，则短时间内④的含量将____________(填“增加”“减少”或“不变”)。利用纸层析法分离叶绿体中光合色素时，距离滤液细线最近的色素带名称是______________；若缺少该色素，则植株对___________________________________________________(颜色)光的吸收能力会减弱。
(3)研究发现，植物的Rubisco酶具有“两面性”，CO2浓度较高时，该酶催化五碳糖与CO2反应，完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化五碳糖与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，这种现象称为光呼吸。Rubisco酶的存在场所为__________________，Rubisco酶既可催化五碳糖与CO2反应，也可催化五碳糖与O2反应，这与酶的专一性相矛盾，其“两面性”可能因为在不同环境中酶的____________发生变化导致其功能改变。
13．(18分)蔗糖和淀粉是植物最为普遍的光合终产物，马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏，如图是其光合产物的形成及运输示意图，图中①②表示相关过程。图中的磷酸转运体能将磷酸丙糖不断运到叶绿体外，同时将无机磷酸Pi等量运回叶绿体。回答下列问题：
(1)图中过程②的进行需要光反应为其提供____________，离开卡尔文循环的磷酸丙糖____________(填“大部分”或“小部分”)运至叶绿体外并转变成蔗糖。
(2)(6分)据图分析，如果需要用叶片干重变化反映表观光合速率，需要选取____________(填“离体”或“不离体”)叶片。为马铃薯植株的叶片提供H218O，后来在块茎的淀粉中检测到18O，请分析原因：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若摘除马铃薯的一部分块茎，则会导致其下侧叶片的光合速率____________，叶肉细胞液泡中的蔗糖含量________(填“上升”“基本不变”或“下降”)。
(4)当细胞溶胶中Pi缺乏时，磷酸丙糖从叶绿体中输出____________(填“增多”或“减少”)，在农业生产上可以采取____________措施增加蔗糖的合成，从而增加马铃薯的产量。
答案精析
1．C　[图乙所示的过程为水的光解，在图甲的③类囊体膜上发生，C错误。]
2．B　[RuBP羧化酶催化的上述反应为碳反应，有光、无光均可进行，B错误。]
3．A
4．D　[植物在暗处，由于没有光照，产生的ATP和NADPH不足，导致碳反应产生的有机物减少，不能大量合成三碳糖，D错误。]
5．A 　[该实验是“探究二氧化碳浓度对黑藻光合速率的影响”，自变量为二氧化碳浓度(即NaHCO3浓度)，因变量为黑藻光合速率，因此光强度、黑藻成熟程度和溶液温度均为无关变量，A符合题意。]
6．C
7．C　[a点无光照，植株只进行细胞呼吸，a点对应的绝对值可以反映蔬菜在25 ℃时的呼吸速率，A正确；b点时整株植株光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，某叶肉细胞光合作用所需CO2来自该细胞的线粒体及细胞外，B正确；c点对应的光强度(横坐标)为该植株在15 ℃条件下的光饱和点，C错误；光强度为12 klx时，将温度从15 ℃提高到25 ℃，净光合速率增大，可增加该蔬菜产量，D正确。]
8．A
9．D　[CO2与五碳糖(C5)生成三碳酸(C3)，每固定1分子CO2将生成2分子三碳酸(C3)，A正确；若突然增强光照，短时间内光反应产生的NADPH和ATP增加，还原三碳酸(C3)生成的五碳糖(C5)增加，由于消耗五碳糖(C5)生成三碳酸(C3)速率暂时不变，故五碳糖(C5)含量增加，B正确；由图可知，饥饿处理会促进淀粉转化为麦芽糖和葡萄糖，葡萄糖氧化分解为细胞的生命活动提供能量，C正确；已知焦磷酸化酶催化淀粉的合成，叶绿体在白天会形成淀粉粒，白天进行光合作用生成的ATP、NADPH会促进三碳酸(C3)经过一系列反应转化为淀粉，因此三碳酸(C3)对焦磷酸化酶有活化作用，D错误。]
10．D　[由题图分析可知，类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质，所以叶绿体基质的pH高于类囊体腔内的pH，D错误。]
11．A　[图甲中a点时光合速率不再增大，限制因素可能是叶绿体中色素的含量，A正确；图乙中c点与d点相比，相同时间内c点叶肉细胞中三碳酸的消耗量少，B错误；图中M、N、P点的限制因素分别是光强度、光强度和温度，C错误；图丙中，随着温度的升高，光合速率增大，超过一定范围，光合速率将减小，D错误。]
12．(1)ATP和NADPH　卡尔文　(2)减少　叶绿素b　红光和蓝紫　(3)叶绿体基质　空间结构
13．(1)ATP和NADPH　大部分　(2)离体　H218O通过需氧呼吸形成C18O2，C18O2中的18O再通过光合作用进入淀粉
(3)下降　上升　(4)减少　施加磷肥

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