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第13课时　光合作用的原理
课标要求 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。
考情分析 光合作用的原理 2023·天津·T9　2023·湖北·T8　2023·全国甲·T29　2022·重庆·T23 2021·广东·T12　2021·湖南·T18　2021·河北·T19　2021·重庆·T6 2020·天津·T5
1．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用________，将________________转化成储存着能量的______________，并且释放出________的过程。
2．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
3．光合作用的过程
项目 光反应 暗反应
过程模型
实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物
与光的关系 必须在______下进行 不直接依赖光
场所 在叶绿体内的______________上进行 在叶绿体____________中进行
物质转化 ①水的光解：H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－
能量转化 光能→____________ ATP和NADPH中的化学能→______________
联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋
4.化能合成作用与光合作用的对比
项目 光合作用 化能合成作用
条件 光、色素、酶 酶
原料 CO2和H2O等无机物
产物 ________等有机物
能量来源
生物种类 绿色植物、蓝细菌等
(1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(2021·山东，16C)(　　)
(2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少(2023·湖北，11D)(　　)
(3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(2021·湖南，7B)(　　)
(4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(2021·湖南，7C)(　　)
(5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(2024·广东，4C)(　　)
光合作用原理的拓展
光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。
1．如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则：
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为__________；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给______________(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在________________中。
(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有_________________________。
(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有__________________________。合成ATP依赖于__________________________________形成的电化学势能。
2．如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。
(1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器对这两类物质的转运比例为________。
(2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为__________________________________________________。
(3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________________。
3.如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体中某两种化合物(NADPH、ADP、C3或C5)的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是____________。 若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是________________。
4．科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率____________(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能______________________________________________。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率________(填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1________(填“大于”“等于”或“小于”)S2。
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化
考向一　光合作用的原理
1．(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜
B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH
C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
2．(2022·重庆，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。
(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”)。
(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___________________。
(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____________。
(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。若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)。
考向二　光合作用中光反应和暗反应的关系
3．(2023·天津，9)如图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是(　　)
A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO进入细胞质基质
B．HCO利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
4．(2025·黑龙江省实验中学检测)如图是黑农5号大豆叶肉细胞光合作用过程示意图(字母代表物质)，PSBS是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，从而抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对叶肉细胞造成损伤，下列相关说法错误的是(　　)
A．H＋经过Z蛋白外流的同时，细胞利用C物质来合成B物质
B．叶绿素分子中被光激发的e－，经传递到达D结合H＋后生成NADPH
C．提高Z蛋白的活性不利于PSBS发挥功能
D．物质F浓度降低至原浓度一半时，短时间内C5化合物的含量将升高
一、过教材
下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　)
A．能进行光合作用的生物都含有叶绿体
B．光反应在叶绿体的类囊体上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行
C．水分解为氧和H＋ 的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋ 结合形成NADPH
D．光反应吸收光能形成ATP和NADPH，暗反应将ATP和NADPH中的化学能储存在有机物中
E．小麦CO2的固定需要消耗能量
F．光合作用的暗反应能为光反应提供Pi、ADP和NADP＋
G．生产者都通过光合作用固定CO2
H．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
二、过高考
1．(2022·全国甲，29节选)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是_____________________________________________________________(答出1点即可)。
2．(2023·全国甲，29节选)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)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____________________________________________________________。
(2)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。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(2021·河北，19节选)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与______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________________________两种物质的合成以及______的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到__________________________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
答案精析
整合
1．光能　二氧化碳和水　有机物　氧气
3．光　类囊体薄膜　基质　ATP和NADPH中的化学能　有机物中的化学能
4．糖类　光能　某些无机物氧化时释放的能量　硝化细菌
判断正误
(1)×　[光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2。]
(2)×　[光反应中生成NADPH。]
(3)√　(4)√
(5)×　[光合作用的解析主要是对植物的光合作用机制进行研究，而花期控制技术更多地涉及植物激素、环境因素等方面的知识，光合作用的解析与花期控制技术的成熟关系不大。]
提升
1．(1)氧和H＋　NADP＋　NADPH和ATP
(2)水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋
(3)运输H＋和催化ATP的合成　类囊体膜两侧的H＋浓度差
2．(1)1∶1　
(2)外界磷酸浓度低，不利于磷酸丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定
(3)非还原糖较稳定
3．C5、NADPH　ADP、C3
4．大于　充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP　更快　等于
[S1面积相当于光照时光反应积累的NADPH和ATP，而这些NADPH和ATP在后续的黑暗处理时被暗反应所消耗，所以S1与S2大致相等。]
评价
1．A　[水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，若被有氧呼吸利用，则O2在线粒体内膜上被利用，O2从叶绿体类囊体薄膜开始，穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，再穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误。]
2．(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂　低温　(2)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光能还是来自膜内外H＋浓度差　(3)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高　水　(4)NADPH、ATP和CO2　增加CO2浓度和适当提高环境温度
3．B　[HCO进入叶绿体基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误。]
4．A　[由图可知，C、E可用于C3的还原，故E是NADPH，B是ADP和Pi，C是ATP，当H＋顺浓度梯度经过Z蛋白运输时，利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP，即B物质被用来合成了C物质，A错误；叶绿素分子中被光激发的电子，经传递到达D(NADP＋)同时结合H＋合成NADPH，B正确；提高Z蛋白的活性会增加H＋向外运输，导致类囊体腔H＋浓度下降，PSBS能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，因此提高Z蛋白的活性不利于PSBS发挥功能，C正确；物质F是CO2，浓度降低至原浓度一半时，短时间内CO2的固定速率降低，但C3的还原速率基本不变，故C5化合物的含量将升高，D正确。]
查落实固基础
一、
AEG　[蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用，但没有叶绿体，A错误；CO2的固定不需要消耗能量，E错误；有通过化能合成作用固定CO2的生产者，G错误。]
二、
1．自身呼吸消耗或建造植物体结构
2．(1)黑暗条件下不能进行光反应，不能产生暗反应所需要的NADPH和ATP　(2)思路：分离叶绿体，用碘液进行显色反应。结果：反应结果显蓝色
3．镁　ATP和NADPH　水　C5(或RuBP)(共76张PPT)
光合作用的原理
生物
大
一
轮
复
习
第13课时
课标要求
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。
考情分析
光合作用的原理 2023·天津·T9　2023·湖北·T8　2023·全国甲·T29　2022·重庆·T23
2021·广东·T12　2021·湖南·T18　2021·河北·T19　2021·重庆·T6
2020·天津·T5
必备知识
整合
1.光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用 ，将_____________
转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。
光能
二氧化碳和水
有机物
氧气
3.光合作用的过程
项目 光反应 暗反应
过程模型
实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物
与光的关系 必须在 下进行 不直接依赖光
场所 在叶绿体内的 上进行 在叶绿体 中进行
光
类囊体薄膜
基质
项目 光反应 暗反应
物质转化
项目 光反应 暗反应
能量转化 光能→________________________ ATP和NADPH中的化学能→___________________
联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋
ATP和NADPH中的化学能
有机物中的化学能
4.化能合成作用与光合作用的对比
项目 光合作用 化能合成作用
条件 光、色素、酶 酶
原料 CO2和H2O等无机物
产物 等有机物
能量来源 _____ ___________________________
生物种类 绿色植物、蓝细菌等 __________、硫细菌等
糖类
光能
某些无机物氧化时释放的能量
硝化细菌
(1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(2021·山东，16C)(　　)
提示　光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2。
×
判断正误
(2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
(2023·湖北，11D)(　　)
提示　光反应中生成NADPH。
×
(3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(2021·湖南，7B)(　　)
(4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
(2021·湖南，7C)(　　)
(5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(2024·广东，4C)(　　)
√
判断正误
提示　光合作用的解析主要是对植物的光合作用机制进行研究，而花期控制技术更多地涉及植物激素、环境因素等方面的知识，光合作用的解析与花期控制技术的成熟关系不大。
√
×
光合作用原理的拓展
光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。
关键能力
提升
1.如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则：
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为 ；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给_______
(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在________
中。
氧和H＋
NADP＋
NADPH
和ATP
(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有________________
。
(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有 。合成ATP依赖于 形成的电化学势能。
水的光解产生H＋；
PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋
运输H＋和催化ATP的合成
类囊体膜两侧的H＋浓度差
2.如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。
(1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的
总含量，由此推测磷酸丙糖转运器对这两类物质的转运比例为 。
(2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为__________________________________
____________________________________________________________________。
(3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。
1∶1
外界磷酸浓度低，不利于磷酸丙糖的输
出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定
非还原糖较稳定
3.如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体中某两种化合物(NADPH、ADP、C3或C5)的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是 。若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是 。
C5、NADPH
ADP、C3
4.科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。据
实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率 (填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能 。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率 (填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1 (填“大于”“等于”或“小于”)S2。
大于
充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP
更快
等于
提示　S1面积相当于光照时光反应积累的NADPH和ATP，而这些NADPH和ATP在后续的黑暗处理时被暗反应所消耗，所以S1与S2大致相等。
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
归纳总结
(2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化
归纳总结
考向一　光合作用的原理
1.(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。据图分析，下列叙述错误的是
A.水光解产生的O2若被有氧呼吸
利用，最少要穿过4层膜
B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)
结合形成NADPH
C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
迁移应用
评价
√
水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，若被有氧呼吸利用，则O2在线粒体内膜上被利用，O2从叶绿体类囊体薄膜开始，穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，再穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误。
2.(2022·重庆，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。
(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
(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光能还是来自膜内外H＋浓度差
(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_____。
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高
水
(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。若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)。
NADPH、ATP和CO2
增加CO2浓度和适当提高环境温度
考向二　光合作用中光反应和暗反应的关系
3.(2023·天津，9)如图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是
C.水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D.光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
√
进入叶绿体基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误。
4.(2025·黑龙江省实验中学检测)如图是黑农5号大豆叶肉细胞光合作用过程示意图(字母代表物质)，PSBS是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，从而抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对叶肉细胞造成损伤，下列相关说法错误的是
A.H＋经过Z蛋白外流的同时，细胞利用
C物质来合成B物质
B.叶绿素分子中被光激发的e－，经传递
到达D结合H＋后生成NADPH
C.提高Z蛋白的活性不利于PSBS发挥功能
D.物质F浓度降低至原浓度一半时，短时间内C5化合物的含量将升高
√
由图可知，C、E可用于C3的还原，故E是NADPH，B是ADP和Pi，C是ATP，当H＋顺浓度梯度经过Z蛋白运输时，利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP，即B物质被用来合成了C物质，A错误；
叶绿素分子中被光激发的电子，经传递到达D(NADP＋)同时结合H＋合成NADPH，B正确；
提高Z蛋白的活性会增加H＋向外运输，导致类囊体腔H＋浓度下降，PSBS能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，因此提高Z蛋白的活性不利于PSBS发挥功能，C正确；
物质F是CO2，浓度降低至原浓度一半时，短时间内CO2的固定速率降低，但C3的还原速率基本不变，故C5化合物的含量将升高，D正确。
一、过教材
下列关于光合作用的叙述，错误的是
A.能进行光合作用的生物都含有叶绿体
B.光反应在叶绿体的类囊体上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行
C.水分解为氧和H＋ 的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋
结合形成NADPH
D.光反应吸收光能形成ATP和NADPH，暗反应将ATP和NADPH中的化学能储存在有机物中
E.小麦CO2的固定需要消耗能量
F.光合作用的暗反应能为光反应提供Pi、ADP和NADP＋
G.生产者都通过光合作用固定CO2
H.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
√
√
√
蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用，但没有叶绿体，A错误；
CO2的固定不需要消耗能量，E错误；
有通过化能合成作用固定CO2的生产者，G错误。
1.(2022·全国甲，29节选)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是 (答出1点即可)。
2.(2023·全国甲，29节选)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)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_________________________________
。
(2)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。_____________________
。
自身呼吸消耗或建造植物体结构
黑暗条件下不能进行光反应，不能产
生暗反应所需要的NADPH和ATP
思路：分离叶绿体，用
碘液进行显色反应。结果：反应结果显蓝色
3.(2021·河北，19节选)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 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 两种物质的合成以及 的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______
分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
镁
ATP和NADPH
C5(或
RuBP)
水
课时精练
对一对
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D A B C B C B
题号 9
答案 C
(1)卡尔文　蓝细菌、硝化细菌(硫细菌、铁细菌等)
(2)核酮糖-1,5-二磷酸　CO2的固定　②③⑤　③④⑥
(3)3和2　3和5
(4)提高CO2的浓度、适当提高温度从而提高酶的活性、补充矿质元素促进酶的合成、提高光照强度、提高ATP和NADPH的含量　给该过程提供14C标记的CO2，追踪14C的去向，从而弄清14C在有机物中出现的先后顺序
10.
2
3
4
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答案
1
12
(1)类囊体膜　NADPH　减慢
(2)①Fecy　实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DICP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用　②类囊体上的色素吸收光能、转化光能　③ATP合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
11.
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12
答案
1
(1)①NADP＋　降低　较小　②BD
(2)取等量强光照射相同时间的野生型和C37缺失突变体叶片，提取、分离色素，比较色素带上叶绿素条带的颜色的深浅(宽度)
12.
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12
答案
1
一、选择题
1.(2021·广东，12)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
√
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12
答案
Rubisco参与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；
暗反应不直接依赖光，但需要光照间接影响，B错误。
2.(2024·扬州期中)如图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质， CF0、CF1构成ATP合成酶。下列说法错误的是
A.PS Ⅱ、PS Ⅰ内含易溶于有机溶剂
的色素
B.PQ转运H＋的过程需要消耗电子中
的能量
C.线粒体中存在类似于ATP合酶的膜是线粒体内膜
D.小麦光合作用产生的O2被细胞呼吸利用至少需要经过4层磷脂双分子层
1
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答案
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12
答案
光反应中水的光解产生O2发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各2层膜，共5层膜，即5层磷脂双分子层，D错误。
3.(2020·天津，5)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
√
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12
答案
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12
绿色植物光反应的场所是类囊体薄膜，产物有O2、NADPH、ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；
该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B错误；
类囊体产生的NADPH、ATP参与C3的还原，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；
该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D错误。
答案
4.(2024·武汉联考)如图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，其中磷酸丙糖转运体(TPT) 的活性是限制光合速率大小的重要因素。已知：CO2充足时，TPT活性降低；磷酸丙糖与Pi通过TPT的运输严格按1∶1的比例进行转运。据图分析，下列有关叙述正确的是
A.叶肉细胞的光合产物主要是以淀
粉形式运出细胞的
B.暗反应中磷酸丙糖的合成需要消
耗光反应产生的ATP
C.若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则有利于蔗糖的合成
D.农业生产上可以通过增加CO2来提高作物中淀粉和蔗糖的含量
1
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12
答案
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答案
CO2充足时，TPT活性降低，导致磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程受到影响，所以增加CO2能提高作物中淀粉的含量，但蔗糖的含量会下降，D错误。
由题图可知，叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的，A错误；
若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则有利于淀粉的合成，C错误；
5.(2023·湖北，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2
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答案
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答案
叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；
Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，对光能的捕获减弱，B正确；
弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；
PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。
6.(2024·武汉期中)如图为真核细胞中两种传递电子并产生ATP的生物膜结构示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是
1
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12
答案
A.图甲为叶绿体内膜，图乙为线粒体内膜
B.两种膜产生 ATP 的能量直接来源均为 H＋的跨膜运输
C.自养需氧型生物的细胞中都既有图甲结构又有图乙结构
D.图甲中NADPH为电子最终受体，图乙中O2为电子最终受体
√
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答案
图甲中利用光能分解水，为光合作用的光反应阶段，所以图甲为叶绿体中的类囊体薄膜，图乙中利用NADH生成水和ATP，应为有氧呼吸第三阶段，所以图乙为线粒体内膜，自养需氧型生物，如硝化细菌为原核生物，不存在图甲结构和图乙结构，A、C错误；
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答案
由图可知，这两种膜结构上的ATP合成酶在合成ATP时，都需要利用膜两侧的H＋跨膜运输，即H＋的梯度势能转移到ATP中，B正确；
图甲中的NADP＋接受电子变成NADPH，NADP＋为电子最终受体，图乙中O2接受电子变成水，O2为电子最终受体，D错误。
7.(2024·菏泽期末)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μmol·m－2·s－1)和光反应相对速率(μmol·m－2·s－1)的变化，结果如图。下列叙述正确的是
A.黑暗时植株的CO2吸收速率为
－0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒
体内膜产生CO2有关
B.由黑暗转变为光照条件后，叶
肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加
C.光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP
积累有关
D.光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率
√
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12
答案
反应相对速率降低，出现该现象的原因是暗反应激活延迟造成光反应产生的NADPH和ATP积累，光反应被抑制，故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加，B错误，C正确；
光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率等于光反应速率(二者相互提供原料，慢的牵制快的)，D错误。
黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，说明植株的细胞呼吸速率为0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体基质中产生CO2有关，A错误；
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，据图可知，正常情况下0.5 min后暗反应被激活，CO2吸收增多，而图中0～0.5 min之间，光
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答案
8.(2025·江西部分高中联考)为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，实验人员对拟南芥野生型WT和突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒面积进行了研究，结果如图所示，其中黑暗结束是指将WT和ntt1置于黑暗中培养一段时间后，黑暗结束时检测淀粉粒面积。下列相关叙述不合理的是
A.黑暗状态下，WT和ntt1的叶绿体均
不能通过进行光合作用来合成淀粉
B.长时间光照有利于ntt1积累大量淀粉
C.叶绿体中淀粉的合成依赖于细胞质中
ATP的供应
D.根据图中信息不能推测nttl在光照条件下光合作用情况
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答案
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答案
黑暗状态下，叶绿体不能合成NADPH和ATP，C3还原缺少NADPH和ATP，光合作用不能进行，因此，黑暗状态下，WT和nttl的叶绿体均不能通过进行光合作用来合成淀粉，A正确；
结合图示可以看出，光照2 h条件和光照8 h条件相比，ntt1淀粉粒面积较小，变化不大，长时间光照，ntt1也不会积累大量淀粉，B错误；
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答案
ntt1的叶绿体失去运入ATP的能力，黑暗状态和光照条件下，突变体ntt1保卫细胞的淀粉粒面积几乎无变化(与细胞质中的ATP不能运入叶绿体有关)，但光合作用的初产物不是淀粉，因而不能推测该突变体进行光合作用的情况，D正确。
结合图示可知，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积远小于WT，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，据此推测保卫细胞淀粉大量合成需要依赖细胞质中ATP的供应，C正确；
9.研究者发现植物根系能够从环境中吸收葡萄糖。为提高苹果果实含糖量，研究者利用同位素标记技术进行实验，处理及结果如表。依据实验结果，下列说法错误的是
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12
答案
苹果树根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中 用13C标记的CO2处理苹果叶片，根系置于普通葡萄糖培养液中
根系13C含 量(mg) 非根系13C 含量(mg) 根系13C含量 占比(%) 非根系13C含量
占比(%)
野生型 4.7 含量极低 44.24 55.76
X基因高表达 6.2 30.89 69.11
X基因低表达 3.6 46.79 53.21
A.根系从环境中吸收葡萄糖，可减少叶片中的糖类向根系运输，从而提
高果实含糖量
B.该培养条件下，抑制X基因表达，会降低苹果果实含糖量
C.若阻断叶片通向根系的筛管，叶片CO2固定速率会上升
D.推测X基因表达出的X蛋白能促进根系吸收葡萄糖
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答案
该培养条件下，由表格数据可知，抑制X基因表达能抑制根系吸收葡萄糖，促进叶片光合产物向根系的运输，使更少的糖分配到果实，降低苹果果实中的糖含量，B正确；
叶片合成的有机物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部筛管运输到苹果根系，若阻断叶片通向根系的筛管，光合产物积累在叶片，叶片CO2固定速率会下降，C错误；
将苹果根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中，X基因高表达组根系13C含量显著高于野生型和M基因低表达组，说明X蛋白能促进根系从周围环境中吸收葡萄糖，D正确。
二、非选择题
10.(2024·济南期末)如图为某细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题：
1
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12
答案
(1)该生理过程被称为_______循环。能进行该过程的原核生物有_______
___________________________。
(2)RuBP(五碳化合物)是图中物质_________________的简称。过程①称作____________。题述过程中，消耗前一阶段提供的能量的过程有_______。脱磷酸化的过程有______。
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答案
卡尔文
蓝细菌、
硝化细菌(硫细菌、铁细菌等)
核酮糖-1,5-二磷酸
CO2的固定
②③⑤
③④⑥
(3)通过对该过程分析发现，固定一分子CO2平均会消耗ATP和NADPH的分子数目分别是_______。甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分别含有的碳原子数目是_________。
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答案
3和2
3和5
____________________________________________________________
_______________。
(4)据图分析，能提高葡萄糖含量的措施有_________________________
_____________________________________________________________________________________(答两条)。
若想验证图中各种有机物依次出现的先后顺序，实验设计思路是_____
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答案
提高CO2的浓度、适当提高温度从而提高酶的活性、补充矿质元素促进酶的合成、提高光照强度、提高ATP和NADPH的含量
过程提供14C标记的CO2，追踪14C的去向，从而弄清14C在有机物中出现的先后顺序
给该
11.(2021·湖南，18)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。请回答下列问题：
(1)图b表示图a中的___________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会______(填“加快”或“减慢”)。
类囊体膜
NADPH
减慢
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12
答案
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
叶绿体类型 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
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答案
据此分析：
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是___________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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答案
Fecy
实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DICP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用
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答案
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于___________________________________，从而提高光反应速率。
类囊体上的色素吸收光能、转化光能
叶绿体类型 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
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答案
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：_______________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________。
ATP合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
12.(2024·鄂州二模)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PSⅠ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径，两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率，提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下，C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧，活性氧积累使叶绿素降解增加，活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题：
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答案
(1)①光合色素吸收光能后，将水分解为O2和H＋，同时产生电子；电子经过电子传递链，最终与________结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，短时间内暗反应中C3含量______。环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值______
(填“较大”“较小”或“相等”)。
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答案
NADP＋
降低
较小
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答案
在叶绿体类囊体薄膜上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为O2和H＋，同时产生的电子经传递，最终与NADP＋结合形成NADPH；强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，C3的合成减少，消耗暂时不变，故短时间内C3含量降低；
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答案
线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值较小；
②根据题干信息，下列对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解，说法正确的有______(多选)。
A.强光下，C37仅调控光合电子传递链中的
线性电子传递过程
B.强光下，C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f
到PSⅠ的电子传递效率
C.C37缺失使电子传递受阻，进而降低活性
氧的含量，可导致植物叶片变黄
D.C37缺失突变体转入高表达的C37基因，
可降低强光下的细胞凋亡率
BD
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答案
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答案
强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误；
研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，因此C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确；
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答案
C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧，导致活性氧积累，活性氧积累到一定阶段可能会促进叶绿素分解，减少电子传递链中电子的来源，同时引发细胞凋亡，导致叶片枯萎发黄，C错误；
活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡，C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率，D正确。
(2)请参照“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，设计一个实验验证：在强光下，C37缺失会导致叶绿素降解增加，简要写出实验设计思路：_______
_________________________________________________________________________________________________________。
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答案
取等量
强光照射相同时间的野生型和C37缺失突变体叶片，提取、分离色素，比较色素带上叶绿素条带的颜色的深浅(宽度)第三单元　课时练13　光合作用的原理
选择题1～4题，每小题5分，5～9题，每小题6分，共50分。
一、选择题
1．(2021·广东，12)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
2．(2024·扬州期中)如图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质， CF0、CF1构成ATP合成酶。下列说法错误的是(　　)
A. PS Ⅱ、PS Ⅰ内含易溶于有机溶剂的色素
B．PQ转运H＋的过程需要消耗电子中的能量
C．线粒体中存在类似于ATP合酶的膜是线粒体内膜
D．小麦光合作用产生的O2被细胞呼吸利用至少需要经过4层磷脂双分子层
3．(2020·天津，5)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
4．(2024·武汉联考)如图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，其中磷酸丙糖转运体(TPT) 的活性是限制光合速率大小的重要因素。已知：CO2充足时，TPT活性降低；磷酸丙糖与Pi通过TPT的运输严格按1∶1的比例进行转运。据图分析，下列有关叙述正确的是(　　)
A．叶肉细胞的光合产物主要是以淀粉形式运出细胞的
B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP
C．若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则有利于蔗糖的合成
D．农业生产上可以通过增加CO2来提高作物中淀粉和蔗糖的含量
5．(2023·湖北，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　)
A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B．Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2
6．(2024·武汉期中)如图为真核细胞中两种传递电子并产生ATP的生物膜结构示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是(　　)
A．图甲为叶绿体内膜，图乙为线粒体内膜
B．两种膜产生 ATP 的能量直接来源均为 H＋的跨膜运输
C．自养需氧型生物的细胞中都既有图甲结构又有图乙结构
D．图甲中NADPH为电子最终受体，图乙中O2为电子最终受体
7．(2024·菏泽期末)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μmol·m－2·s－1)和光反应相对速率(μmol·m－2·s－1)的变化，结果如图。下列叙述正确的是(　　)
A．黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体内膜产生CO2有关
B．由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加
C．光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关
D．光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率
8.(2025·江西部分高中联考)为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，实验人员对拟南芥野生型WT和突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒面积进行了研究，结果如图所示，其中黑暗结束是指将WT和ntt1置于黑暗中培养一段时间后，黑暗结束时检测淀粉粒面积。下列相关叙述不合理的是(　　)
A．黑暗状态下，WT和ntt1的叶绿体均不能通过进行光合作用来合成淀粉
B．长时间光照有利于ntt1积累大量淀粉
C．叶绿体中淀粉的合成依赖于细胞质中ATP的供应
D．根据图中信息不能推测nttl在光照条件下光合作用情况
9．研究者发现植物根系能够从环境中吸收葡萄糖。为提高苹果果实含糖量，研究者利用同位素标记技术进行实验，处理及结果如表。依据实验结果，下列说法错误的是(　　)
苹果树根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中 用13C标记的CO2处理苹果叶片，根系置于普通葡萄糖培养液中
根系13C含量(mg) 非根系13C含量(mg) 根系13C含量占比(%) 非根系13C含量占比(%)
野生型 4.7 含量极低 44.24 55.76
X基因高表达 6.2 30.89 69.11
X基因低表达 3.6 46.79 53.21
A.根系从环境中吸收葡萄糖，可减少叶片中的糖类向根系运输，从而提高果实含糖量
B．该培养条件下，抑制X基因表达，会降低苹果果实含糖量
C．若阻断叶片通向根系的筛管，叶片CO2固定速率会上升
D．推测X基因表达出的X蛋白能促进根系吸收葡萄糖
二、非选择题
10．(20分)(2024·济南期末)如图为某细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题：
(1)该生理过程被称为______________循环。能进行该过程的原核生物有__________。
(2)RuBP(五碳化合物)是图中物质______________的简称。过程①称作____________。上述过程中，消耗前一阶段提供的能量的过程_____________________________________。脱磷酸化的过程有__________。
(3)通过对该过程分析发现，固定一分子CO2平均会消耗ATP和NADPH的分子数目分别是______。甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分别含有的碳原子数目是____________。
(4)据图分析，能提高葡萄糖含量的措施有____________________________________(答两条)。
若想验证图中各种有机物依次出现的先后顺序，实验设计思路是________________。
11．(18分)(2021·湖南，18)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。请回答下列问题：
　
(1)图b表示图a中的____________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。
(2)(12分)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
叶绿体类型 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是________________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于___________________________________________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：_____________________。
12．(12分)(2024·鄂州二模)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PSⅠ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径，两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率，提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下，C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧，活性氧积累使叶绿素降解增加，活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题：
(1)①光合色素吸收光能后，将水分解为O2和H＋，同时产生电子；电子经过电子传递链，最终与__________结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，短时间内暗反应中C3含量__________。环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值____________(填“较大”“较小”或“相等”)。
②根据题干信息，下列对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解，说法正确的有__________(多选)。
A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程
B．强光下，C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率
C．C37缺失使电子传递受阻，进而降低活性氧的含量，可导致植物叶片变黄
D．C37缺失突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率
(2)(4分)请参照“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，设计一个实验验证：在强光下，C37缺失会导致叶绿素降解增加，简要写出实验设计思路：____________________。
答案精析
1．D　[Rubisco参与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；暗反应不直接依赖光，但需要光照间接影响，B错误。]
2．D　[光反应中水的光解产生O2发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各2层膜，共5层膜，即5层磷脂双分子层，D错误。]
3．A　[绿色植物光反应的场所是类囊体薄膜，产物有O2、NADPH、ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B错误；类囊体产生的NADPH、ATP参与C3的还原，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D错误。]
4．B　[由题图可知，叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的，A错误；若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则有利于淀粉的合成，C错误；CO2充足时，TPT活性降低，导致磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程受到影响，所以增加CO2能提高作物中淀粉的含量，但蔗糖的含量会下降，D错误。]
5．C　[叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。]
6．B　[图甲中利用光能分解水，为光合作用的光反应阶段，所以图甲为叶绿体中的类囊体薄膜，图乙中利用NADH生成水和ATP，应为有氧呼吸第三阶段，所以图乙为线粒体内膜，自养需氧型生物，如硝化细菌为原核生物，不存在图甲结构和图乙结构，A、C错误；由图可知，这两种膜结构上的ATP合成酶在合成ATP时，都需要利用膜两侧的H＋跨膜运输，即H＋的梯度势能转移到ATP中，B正确；图甲中的NADP＋接受电子变成NADPH，NADP＋为电子最终受体，图乙中O2接受电子变成水，O2为电子最终受体，D错误。]
7．C　[黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，说明植株的细胞呼吸速率为0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体基质中产生CO2有关，A错误；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，据图可知，正常情况下0.5 min后暗反应被激活，CO2吸收增多，而图中0～0.5 min之间，光反应相对速率降低，出现该现象的原因是暗反应激活延迟造成光反应产生的NADPH和ATP积累，光反应被抑制，故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加，B错误，C正确；光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率等于光反应速率(二者相互提供原料，慢的牵制快的)，D错误。]
8．B　[黑暗状态下，叶绿体不能合成NADPH和ATP，C3还原缺少NADPH和ATP，光合作用不能进行，因此，黑暗状态下，WT和nttl的叶绿体均不能通过进行光合作用来合成淀粉，A正确；结合图示可以看出，光照2 h条件和光照8 h条件相比，ntt1淀粉粒面积较小，变化不大，长时间光照，ntt1也不会积累大量淀粉，B错误；结合图示可知，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积远小于WT，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，据此推测保卫细胞淀粉大量合成需要依赖细胞质中ATP的供应，C正确；ntt1的叶绿体失去运入ATP的能力，黑暗状态和光照条件下，突变体ntt1保卫细胞的淀粉粒面积几乎无变化(与细胞质中的ATP不能运入叶绿体有关)，但光合作用的初产物不是淀粉，因而不能推测该突变体进行光合作用的情况，D正确。]
9．C　[该培养条件下，由表格数据可知，抑制X基因表达能抑制根系吸收葡萄糖，促进叶片光合产物向根系的运输，使更少的糖分配到果实，降低苹果果实中的糖含量，B正确；叶片合成的有机物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部筛管运输到苹果根系，若阻断叶片通向根系的筛管，光合产物积累在叶片，叶片CO2固定速率会下降，C错误；将苹果根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中，X基因高表达组根系13C含量显著高于野生型和M基因低表达组，说明X蛋白能促进根系从周围环境中吸收葡萄糖，D正确。]
10．(1)卡尔文　蓝细菌、硝化细菌(硫细菌、铁细菌等)
(2)核酮糖-1,5-二磷酸　CO2的固定　②③⑤　③④⑥
(3)3和2　3和5　(4)提高CO2的浓度、适当提高温度从而提高酶的活性、补充矿质元素促进酶的合成、提高光照强度、提高ATP和NADPH的含量　给该过程提供14C标记的CO2，追踪14C的去向，从而弄清14C在有机物中出现的先后顺序
11．(1)类囊体膜　NADPH　减慢
(2)①Fecy　实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DICP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用
②类囊体上的色素吸收光能、转化光能
③ATP合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
12．(1)①NADP＋　降低　较小　②BD　(2)取等量强光照射相同时间的野生型和C37缺失突变体叶片，提取、分离色素，比较色素带上叶绿素条带的颜色的深浅(宽度)
解析　(1)①在叶绿体类囊体薄膜上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为O2和H＋，同时产生的电子经传递，最终与NADP＋结合形成NADPH；强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，C3的合成减少，消耗暂时不变，故短时间内C3含量降低；线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值较小；②强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误；研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，因此C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确；C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧，导致活性氧积累，活性氧积累到一定阶段可能会促进叶绿素分解，减少电子传递链中电子的来源，同时引发细胞凋亡，导致叶片枯萎发黄，C错误；活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡，C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率，D正确。

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