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第11讲　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
课标要求 1.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。2.活动：绿叶中色素的提取和分离。
考情分析 1.捕获光能的色素和结构 2024·广东卷，3；2024·甘肃卷，17；2024·贵州卷，3；2024·河北卷，19；2023·全国乙卷，2；2023·海南卷，6；2023·江苏卷，12；2023·浙江1月选考，23；2023·广东卷，18；2023·全国甲卷，29；2022·山东卷，21
2.光合作用的原理 2024·湖南卷，17；2023·江苏卷，19；2023·湖北卷，8；2023·河北卷，19；2022·湖北卷，12；2022·重庆卷，23
考点一　捕获光能的色素和结构
INCLUDEPICTURE"核心要点再研.tif"
1.绿叶中色素的提取和分离实验
(1)实验原理
INCLUDEPICTURE"+13A-.tif"
提醒　①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。
②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。
(2)实验步骤
INCLUDEPICTURE"SW205.tif"
INCLUDEPICTURE"SW206-A.tif"
INCLUDEPICTURE"SW206-B.tif"
2.实验结果及分析
(1)实验结果
INCLUDEPICTURE"SW207-.tif"
(2)结果分析
①色素带条数与色素种类有关，四条色素带说明有________色素。
②叶绿素a的含量________，所以该色素带最宽；而胡萝卜素含量________，所以其色素带最窄。
③胡萝卜素在层析液中____________，所以扩散最快。
3.叶绿体中色素的吸收光谱分析
INCLUDEPICTURE"SW208-.tif"
由图可以看出：
INCLUDEPICTURE"SW209-.tif"
4.叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构模式图
INCLUDEPICTURE"SY3-.TIF"
(2)叶绿体的功能——进行________的场所
(3)叶绿体功能的实验验证
INCLUDEPICTURE"W209.TIF"　INCLUDEPICTURE"W209A.TIF"
恩格尔曼的实验示意图　恩格尔曼第二个实验的示意图
①恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是
_________________________________________________________________。
③在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ _________________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE"考点速览.tif"
(1)分离提取液中的光合色素可采用纸层析法。(2024·贵州卷，3B)(　　)
(2)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)(　　)
(3)用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。(2023·江苏卷，12A)(　　)
(4)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。(2021·河北卷，3C)(　　)
(5)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷，13C)(　　)
(6)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(2019·江苏卷，17A)(　　)
INCLUDEPICTURE"典型例题深研.tif"
考向1　结合提取和分离叶绿体色素实验，考查科学探究
1.(2024·广东卷，3)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是(　　)
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
2.(2024·贵州卷，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　　)
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
3.(2023·江苏卷，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　)
A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
考向2　围绕叶绿体的结构和功能，考查生命观念
4.(2025·河南开封高中检测)叶绿体结构模式图如图甲所示，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW211.tif"
A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠内膜向内腔折叠成嵴
B.图乙来自甲中的③，上面只有色素分子而没有酶分子
C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能
D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
5.(2025·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"W223.TIF"
A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能
B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋
C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端
D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜
考点二　光合作用的原理
INCLUDEPICTURE"核心要点再研.tif"
1.光合作用的概念及反应式
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2.探索光合作用原理的部分实验(连线)
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[深度思考] (1)给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是
_____________________________________________________________。
(2)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
________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
①希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是水的光解实验是在没有CO2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鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验都用到了同位素标记法。
③同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。　　　
3.光合作用的过程
INCLUDEPICTURE"SW212.tif"
(1)填写图中序号所代表的物质或结构
①________；②________；③______；④______；Ⅰ.________。
(2)比较光反应与暗反应
INCLUDEPICTURE"W214-.TIF"
(3)元素的转移途径
①H：3H2O________________。
②C：14CO2________________。
③O：HO________；
C18O2________________。
INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
①叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。
②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，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。
③供氢：NADPH。
④供能：ATP和NADPH。　　　
4.光合作用和化能合成作用的比较
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INCLUDEPICTURE"考点速览.tif"
(1)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷，11D)(　　)
(2)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)(　　)
(3)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(　　)
(4)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)(　　)
(5)蓝细菌(蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用。(2019·海南卷，1D)(　　)
INCLUDEPICTURE"典型例题深研.tif"
考向1　围绕光合作用的探究历程，考查科学思维
1.(2025·福建福州统考)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。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿体中的(　　)
A.NADP＋ B.ATP
C.H＋ D.CO2
2.(2025·安徽安庆一中调研)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是(　　)
资料 推论
(1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3 ①
(2)经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ②
(3)在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加 ③
(4)当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降 ④
A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物
B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖
C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物
D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物
考向2　围绕光合作用过程的原理，考查科学思维
3.(2023·湖北卷，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(　　)
INCLUDEPICTURE"13KTS42.TIF"
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
4.(2025·沈阳二中检测)如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)。有关叙述错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW214.tif"
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18O
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
考向3　围绕光合作用过程中的物质变化分析，考查科学思维
5.(2025·河北石家庄调研)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是(　　)
A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小
B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
INCLUDEPICTURE"跳出题海.tif"
“过程法”分析光合作用过程中各物质的变化
INCLUDEPICTURE"W217.TIF"
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：
INCLUDEPICTURE"W218.TIF"　　　INCLUDEPICTURE"关键真题必刷.tif"1.(2023·全国乙卷，2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有
关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
2.(2024·河北卷，19)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如下图、表所示。
INCLUDEPICTURE"24GT60.tif"
覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题：
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中________光可被位于叶绿体________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为________和________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是_____________________________________
_________________________________________________________________。
(3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为________________________________________________________
_____________________________________________________________________(答出两点即可)。
INCLUDEPICTURE"情境·探究·长句.tif"
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：
INCLUDEPICTURE"SW215.tif"
(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。　　　
第11讲　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
考点一
核心要点·再研
1.(1)有机溶剂　溶解度　(2)防止色素被破坏　细、直、匀　滤液细线
2.(1)最少　最高　最快　最多　最低　最慢　(2)①四种　②最多　最少　③溶解度最大
3.叶绿素b　叶绿素a　可见光　红光和蓝紫光　蓝紫光
4.(1)叶绿体基质　暗　类囊体　色素　光　(2)光合作用
(3)①提示　选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位
②提示　排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰
③提示　这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布
考点速览
(1)√
(2)×　提示　溶解度越高扩散得越快。
(3)×　提示　防止叶绿素被破坏。
(4)√
(5)×　提示　依据各种光合色素在层析液中的溶解度不同。
(6)×　提示　加入CaCO3防止叶绿素被破坏。
典型例题·深研
1.C　[选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，故不能用水补充损失的提取液，B错误；两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。]
2.D　[因为类胡萝卜素和叶绿素都可吸收蓝紫光，而叶绿素可吸收红光，因此测定叶绿素的含量时可使用红光波段，D错误。]
3.B　[提取叶绿体中的色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线过粗，从而在分离中出现色素带重叠的现象，B正确；该实验只能定性分析色素的种类及溶解度等，无法准确测定滤液中各种色素的含量，C错误；花青素是水溶性色素，不可通过该实验中的有机溶剂提取，D错误。]
4.D　[图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体中类囊体堆叠形成基粒，增大了膜面积，A错误；图乙中含有光合色素，来自图甲中的③(基粒)，上面除了色素分子外，也有与光合作用有关的酶，B错误；图甲中，④为叶绿体基质，光合作用过程中CO2的固定在叶绿体基质中完成，该过程不需要消耗ATP中的能量，C错误；恩格尔曼利用需氧细菌和水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，D正确。]
5.C　[由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素不吸收红光，A错误；叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有Mg＋，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确；蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。]
考点二
核心要点·再研
1.叶绿体　二氧化碳和水　氧气
2.A—②—a　B—①—c　C—④—d　D—③—b
[深度思考]　(1)提示　有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物
(2)提示　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
3.(1)O2　ATP　NADPH　C5　光反应　(2)类囊体薄膜　叶绿体基质　光　色素　ATP　NADPH　(CH2O)＋C5　ATP和NADPH　有机物中稳定的化学能　(3)①NADP3H　(C3H2O)　②14C3　(14CH2O)　③18O　C3　(CHO)
4.光能　无机物氧化释放的能量　硝化细菌　CO2和H2O
考点速览
(1)×　提示　光反应中生成NADPH。
(2)×　提示　植物细胞中H2O2分解也能产生O2。
(3)×　提示　可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。
(4)×　提示　类囊体产生的ATP参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不参与CO2固定，也不参与C3的还原。
(5)√
典型例题·深研
1.A　[希尔反应为离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用反应阶段中的NADP＋，A正确；ATP是光合作用光反应阶段的产物，B错误；H＋是光合作用光反应阶段，水分子光解的产物，C错误；CO2是光合作用暗反应阶段的反应物，D错误。]
2.A　[根据将光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A符合题意；结合(1)(2)可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B不符合题意；根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C不符合题意；根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D不符合题意。]
3.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，导致对光能的捕获减弱，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，并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。]
4.B　[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正确，B错误；18O2HOC18O2
(CHO)，C正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D正确。]
5.B　[突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，叶绿体基质中ATP/ADP的值暂时增大，D错误。]
关键·真题必刷
1.D　[氮元素和镁元素都是构成叶绿素的必需元素，A正确；叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；叶绿体中的色素在层析液中溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。]
2.(1)蓝　类囊体薄膜　(CH2O)(或糖类)　C5　紫外光　(2)无水乙醇　叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰　(3)蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害
解析　(1)位于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应中的C3还原过程，使C3转化为(CH2O)和C5。分析题图，蓝膜与绿膜对紫外光的透过率低于白膜，减弱了紫外光对幼苗的辐射。(2)无水乙醇可作为提取光合色素的溶剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。(3)分析表格，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较强。分析柱形图，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害，有利于幼苗生长，故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。
情境·探究·长句
(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(共62张PPT)
SHENG WU XUE
捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
第11讲
课标要求 1.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。 2.活动：绿叶中色素的提取和分离。 考情分析 1.捕获光能的色素和结构 2024·广东卷，3；2024·甘肃卷，17；2024·贵州卷，3；2024·河北卷,19；2023·全国乙卷，2；2023·海南卷，6；2023·江苏卷，12；2023·浙江1月选考，23；2023·广东卷，18；2023·全国甲卷，29；2022·山东卷，21
2.光合作用的原理 2024·湖南卷，17；2023·江苏卷，19；2023·湖北卷,8；2023·河北卷，19；2022·湖北卷，12；2022·重庆卷，23
1
目 录
捕获光能的色素和结构
2
4
光合作用的原理
关键 · 真题必刷
3
情境 · 探究 · 长句
考点一
捕获光能的色素和结构
核心要点·再研
典型例题·深研
1.绿叶中色素的提取和分离实验
(1)实验原理
有机溶剂
提醒　①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。
②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。
溶解度
(2)实验步骤
防止色素被破坏
细、直、匀
滤液细线
2.实验结果及分析
(1)实验结果
最少
最高
最快
最多
最低
最慢
(2)结果分析
①色素带条数与色素种类有关，四条色素带说明有______色素。
②叶绿素a的含量______，所以该色素带最宽；而胡萝卜素含量______，所以其色素带最窄。
③胡萝卜素在层析液中____________，所以扩散最快。
四种
最多
最少
溶解度最大
3.叶绿体中色素的吸收光谱分析
叶绿素b
叶绿素a
由图可以看出：
可见光
红光和蓝紫光
蓝紫光
4.叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构模式图
叶绿体基质
暗
类囊体
色素
光
(2)叶绿体的功能——进行__________的场所
(3)叶绿体功能的实验验证
光合作用
恩格尔曼的实验示意图　 恩格尔曼第二个实验的示意图
①恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是___________________________________________________________________。
③在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位
排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰
这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布
(1)分离提取液中的光合色素可采用纸层析法。(2024·贵州卷，3B)( )
(2)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)( )
提示　溶解度越高扩散得越快。
(3)用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。(2023·江苏卷，12A)( )
提示　防止叶绿素被破坏。
√
×
×
(4)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。(2021·河北卷，3C)( )
(5)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷，13C)( )
提示　依据各种光合色素在层析液中的溶解度不同。
(6)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(2019·江苏卷，17A)( )
提示　加入CaCO3防止叶绿素被破坏。
√
×
×
考向1　结合提取和分离叶绿体色素实验，考查科学探究
1.(2024·广东卷，3)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是(　　)
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
C
解析　选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；
提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，故不能用水补充损失的提取液，B错误；
两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；
用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。
2.(2024·贵州卷，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　　)
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
解析　因为类胡萝卜素和叶绿素都可吸收蓝紫光，而叶绿素可吸收红光，因此测定叶绿素的含量时可使用红光波段，D错误。
D
3.(2023·江苏卷，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　)
A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
B
解析　提取叶绿体中的色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；
连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线过粗，从而在分离中出现色素带重叠的现象，B正确；
该实验只能定性分析色素的种类及溶解度等，无法准确测定滤液中各种色素的含量，C错误；
花青素是水溶性色素，不可通过该实验中的有机溶剂提取，D错误。
考向2　围绕叶绿体的结构和功能，考查生命观念
4.(2025·河南开封高中检测)叶绿体结构模式图如图甲所示，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述正确的是(　　)
D
A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠
内膜向内腔折叠成嵴
B.图乙来自甲中的③，上面只有色素
分子而没有酶分子
C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能
D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
解析　图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体中类囊体堆叠形成基粒，增大了膜面积，A错误；
图乙中含有光合色素，来自图甲中的③(基粒)，上面除了色素分子外，也有与光合作用有关的酶，B错误；
图甲中，④为叶绿体基质，光合作用过程中CO2的固定在叶绿体基质中完成，该过程不需要消耗ATP中的能量，C错误；
恩格尔曼利用需氧细菌和水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，D正确。
A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠内膜向内腔折叠成嵴
B.图乙来自甲中的③，上面只有色素分子而没有酶分子
C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能
D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
5.(2025·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　)
C
A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能
B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋
C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端
D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜
解析　由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素不吸收红光，A错误；
叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有Mg＋，B错误；
叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确；
蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。
A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能
B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋
C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端
D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜
考点二　
光合作用的原理
核心要点·再研
典型例题·深研
1.光合作用的概念及反应式
叶绿体
二氧
化碳和水
氧气
2.探索光合作用原理的部分实验(连线)
[深度思考] (1)给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是_____________________________________________________
________________________________________________________________________________。
(2)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_________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
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
①希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是水的光解实验是在没有CO2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鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验都用到了同位素标记法。
③同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。　　　
3.光合作用的过程
(1)填写图中序号所代表的物质或结构
①______；②________；③____________；④______；Ⅰ.________ 。
O2
ATP
NADPH
C5
光反应
(2)比较光反应与暗反应
类囊体薄膜
叶绿体基质
光
色素
ATP
NADPH
(CH2O)＋C5
ATP和NADPH
有机物中
稳定的化学能
NADP3H
(C3H2O)
14C3
(14CH2O)
18O
C3
①叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。
②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，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。
③供氢：NADPH。
④供能：ATP和NADPH。　　　
4.光合作用和化能合成作用的比较
光能
无机物氧化释放的
能量
硝化细菌
CO2和H2O
(1)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷，11D)( )
提示　光反应中生成NADPH。
(2)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)( )
提示　植物细胞中H2O2分解也能产生O2。
(3)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)( )
提示　可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。
×
×
×
(4)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)( )
提示　类囊体产生的ATP参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不参与CO2固定，也不参与C3的还原。
(5)蓝细菌(蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用。(2019·海南卷，1D)( )
×
√
考向1　围绕光合作用的探究历程，考查科学思维
1.(2025·福建福州统考)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。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿体中的(　　)
A.NADP＋ B.ATP C.H＋ D.CO2
解析　希尔反应为离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用反应阶段中的NADP＋，A正确；
ATP是光合作用光反应阶段的产物，B错误；
H＋是光合作用光反应阶段，水分子光解的产物，C错误；
CO2是光合作用暗反应阶段的反应物，D错误。
A
2.(2025·安徽安庆一中调研)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是(　　)
A
资料 推论
(1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3 ①
(2)经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ②
(3)在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加 ③
(4)当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降 ④
A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物
B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖
C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物
D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物
解析　根据将光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A符合题意；
结合(1)(2)可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B不符合题意；
根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C不符合题意；
根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D不符合题意。
考向2　围绕光合作用过程的原理，考查科学思维
3.(2023·湖北卷，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(　　)
C
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
解析　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，导致对光能的捕获减弱，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，并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。
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
4.(2025·沈阳二中检测)如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)。有关叙述错误的是(　　)
B
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18O
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
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正确，B错误；
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18O
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
光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D正确。
考向3　围绕光合作用过程中的物质变化分析，考查科学思维
5.(2025·河北石家庄调研)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是(　　)
A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小
B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
B
解析　突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误；
突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；
突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，叶绿体基质中ATP/ADP的值暂时增大，D错误。
“过程法”分析光合作用过程中各物质的变化
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：
关键 · 真题必刷
1.(2023·全国乙卷，2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
D
解析　氮元素和镁元素都是构成叶绿素的必需元素，A正确；
叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；
叶绿体中的色素在层析液中溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。
2.(2024·河北卷，19)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如下图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题：
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中________光可被位于叶绿体__________________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为_________________和________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
蓝
类囊体薄膜
(CH2O)(或糖类)
C5
紫外光
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用_________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是_______________________________________________________________________________________。
无水乙醇
叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰
(3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。
蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害
解析　(1)位于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应中的C3还原过程，使C3转化为(CH2O)和C5。分析题图，蓝膜与绿膜对紫外光的透过率低于白膜，减弱了紫外光对幼苗的辐射。
(2)无水乙醇可作为提取光合色素的溶剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。
(3)分析表格，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较强。分析柱形图，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害，有利于幼苗生长，故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。
情境 · 探究 · 长句
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。　　　
氧和H＋
NADP＋
NADPH和ATP
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＋浓度差限时练11　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
(时间：30分钟　分值：40分)
选择题1～6小题，每小题2分，共12分。
【对点强化】
考点一　捕获光能的色素和结构
1.(2025·广东深圳调研)以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验，某小组得到如图所示结果。下列关于该结果的分析，正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW216.tif"
A.是正确操作后得到的理想结果
B.可能是取用变黄的叶片导致
C.可能研磨时未加入SiO2导致
D.可能提取时加入过量的无水乙醇
2.(2025·辽宁锦州模拟)羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW217.tif"
A.色素1在层析液中的溶解度最大
B.色素1、2、3、4难溶于蒸馏水
C.色素5可能存在于植物的液泡中
D.缺Mg会影响色素1和2的含量
3.(2025·东北师大附中检测)苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用95%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，利用圆形滤纸法获得如图所示a、b、c、d和e五条色素带，其中e与滤液基本重合。下列叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW218.tif"
A.a色素带对应的色素是叶黄素
B.e色素带对应的色素是呈现红色的花青素
C.b色素带对应的色素主要吸收红光和蓝紫光
D.c和d色素带对应的色素约占绿叶中色素含量的1/4
考点二　光合作用的原理
4.(2025·湖北华师一附中模拟)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)，光照条件下可以释放出O2，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　)
A.提供水、光合色素和酶、适宜光照等条件下也可能产生O2
B.希尔反应可以证明水的光解产生的O2全部来自水
C.希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似
D.希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关
5.(2025·山东淄博模拟)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(　　)
A.叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物
B.在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升
C.光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成
D.五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动
6.(2025·山东烟台期末)我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条人工合成淀粉的流程。其中分析错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW219.tif"
A.①②过程模拟CO2的固定
B.②③④过程中由小分子聚合成大分子需要消耗能量
C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应
D.该过程与光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
【综合提升】
7.(16分)(2024·甘肃卷，17)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。
INCLUDEPICTURE"24GT108.tif"
(1)(4分)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是________，加入少许碳酸钙可以________________________________________________。
(2)(2分)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是___________________________________________________________________。
(3)(2分)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为
___________________________________________________________________。
(4)(2分)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：
①纯合突变体种子为白色；
②________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(5)(6分)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是________，若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在________条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的________。
③预期结果：____________________________________________________
__________________________________________________________________。
8.(12分)(2024·九省联考甘肃卷，17)我国西北地区干旱少雨，生长于此的植物形成了适应干旱环境的对策，为探究植物适应干旱的机理，某科研小组分别对植物甲、乙进行干旱处理，对照组正常浇水，测定两种植物叶片的光合生理指标，结果如下表所示。回答下列问题。
净光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1) 气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
处理 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙
正常浇水 19.34 9.36 0.45 0.42 5.56 3.25
干旱5天 10.26 7.38 0.42 0.29 2.36 3.08
干旱10天 3.23 6.25 0.38 0.11 1.22 2.91
注：气孔导度是度量植物气孔开度的指标，气孔导度越大，气孔开度越大。
(1)(2分)植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、________、________。
(2)(4分)根据表中数据判断，随干旱天数的增加，植物乙净光合速率的下降主要与________________________________________________________________
有关，植物甲净光合速率下降的主要原因是________________________。
(3)(4分)若给对照组植物提供HO和CO2，合成的(CH2O)中________(填“能”或“不能”)检测到18O，原因是_______________________________________
___________________________________________________________________。
(4)(2分)干旱环境下，一些植物叶片叶面积减小、气孔下陷，其适应环境的意义是______________________________________________________________
________________________________________________________________。
限时练11　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
1.B　[图中滤纸条上距离点样处由近到远的条带分别代表叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，绿叶中叶绿素含量应高于类胡萝卜素，图中显示类胡萝卜素含量高于叶绿素，不是操作后得到的理想结果，可能是研磨时未加入CaCO3导致叶绿素被分解，也可能取的是发黄的叶片，A错误，B正确；研磨时未加入SiO2导致研磨不充分，各种色素含量均下降，但叶绿素含量应高于类胡萝卜素，C错误；提取时加入过量的无水乙醇使色素浓度下降，但叶绿素含量应高于类胡萝卜素，D错误。]
2.D　[根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明其在层析液中溶解度最大，A正确；根据在蒸馏水中的层析结果说明色素1、2、3、4难溶于蒸馏水，因此在滤纸上不进行扩散，B正确；根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，C正确；1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，因此它们依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，Mg参与构成叶绿素，故缺Mg会影响色素3和4的含量，D错误。]
3.B　[a色素带距离滤液最远，a色素带对应的色素是胡萝卜素，A错误；液泡中含有的花青素能溶于水、不溶于有机溶剂，不会随层析液在滤纸上扩散，所以纸层析的结果是花青素的色素带与滤液基本重合，因此，e色素带对应的色素是呈现红色的花青素，B正确；b色素带对应的色素为叶黄素，主要吸收蓝紫光，C错误；c和d色素带对应的色素分别是叶绿素a和叶绿素b，约占绿叶中色素含量的3/4，D错误。]
4.C　[根据题意可知，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，光照条件下可以释放出O2，只提供水、光合色素和酶、适宜光照等条件不能产生O2，A错误；希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生O2，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的O2中的氧元素全部来自水，B错误；希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似，能与水光解产生的H＋反应，C正确；希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，但不能说证明有机物的最终合成和水的光解无关，D错误。]
5.C　[三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物，A错误；CO2浓度降低时，CO2的固定减弱，五碳化合物消耗减少，C5增加，C3的生成减少，C3的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与C3的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。]
6.C　[CO2与C5结合形成C3表示CO2的固定，据题意可知，①②过程表示CO2→甲醛→C3，模拟了CO2的固定，A正确；分析图示可知，图中②③④是由小分子聚合成大分子的反应，为吸能反应，需要消耗能量，B正确；由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，光合作用合成淀粉在常温常压下进行，是较温和的反应，C错误；植物光合作用的本质是利用光能将无机物、CO2和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程利用光能将CO2和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，D正确。]
7.(1)无水乙醇　防止研磨中色素被破坏　(2)适宜的光照强度有利于叶绿素合成　(3)正常光照下纯合突变体中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求　(4)②在正常光和弱光下，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量都极低　(5)脱落酸　①弱光　②气孔开度　③B组气孔开度明显小于A组，C、D两组气孔开度基本相同
解析　(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取，加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。(2)叶绿素的形成需要光照，适宜的光照强度有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。(3)在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。(4)由图可知：在正常光和弱光下，与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量都极低(几乎为零)，说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。(5)由题干信息白色种子未完全成熟即可在母体上萌发可知，纯合突变体中可能存在某种植物激素X(脱落酸)的合成缺陷。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X(脱落酸)的含量，而影响气孔的开闭，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，实验设计如下：①取野生型和纯合突变体种子，萌发后在弱光条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。②每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔开度。③预期结果：B组气孔开度明显小于A组，C、D两组气孔开度基本相同。
8.(1)ATP　NADPH　(2)叶绿素含量下降、气孔导度下降　叶绿素含量下降　(3)能　HO能参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2可参与光合作用暗反应形成(CHO)　(4)减少水分散失
解析　(1)光反应阶段可进行水的光解和NADPH、ATP的合成，因此植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、ATP和NADPH。(2)根据表格可知，随着干旱天数的增加，植物乙叶绿素的含量降低，吸收光能减少，光反应减弱，同时气孔导度也下降，使外界环境进入细胞的CO2减少，暗反应减弱，因此植物乙净光合速率下降。随着干旱天数的增加，植物甲叶绿素的含量明显降低，吸收光能减少，光反应减弱，但气孔导度下降不明显，因此植物甲净光合速率下降的主要原因是叶绿素含量降低。(3)由于HO可参与有氧呼吸产生C18O2，C18O2通过光合作用暗反应可形成(CH2O)，因此若给对照组植物提供HO和CO2，合成的(CH2O)中能检测到18O。(4)干旱环境下，一些植物叶片叶面积减小、气孔下陷，可减少叶片上气孔的数量和气孔的开度，进而减少水分的散失，从而使其适应干旱环境。(共27张PPT)
捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
限时练11　
(时间：30分钟　分值：40分)
考点一　捕获光能的色素和结构
1.(2025·广东深圳调研)以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验，某小组得到如图所示结果。下列关于该结果的分析，正确的是(　　)
B
A.是正确操作后得到的理想结果
B.可能是取用变黄的叶片导致
C .可能研磨时未加入SiO2导致
D.可能提取时加入过量的无水乙醇
解析　图中滤纸条上距离点样处由近到远的条带分别代表叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，绿叶中叶绿素含量应高于类胡萝卜素，图中显示类胡萝卜素含量高于叶绿素，不是操作后得到的理想结果，可能是研磨时未加入CaCO3导致叶绿素被分解，也可能取的是发黄的叶片，A错误，B正确；
研磨时未加入SiO2导致研磨不充分，各种色素含量均下降，但叶绿素含量应高于类胡萝卜素，C错误；
提取时加入过量的无水乙醇使色素浓度下降，但叶绿素含量应高于类胡萝卜素，D错误。
A.是正确操作后得到的理想结果
B.可能是取用变黄的叶片导致
C.可能研磨时未加入SiO2导致
D.可能提取时加入过量的无水乙醇
2.(2025·辽宁锦州模拟)羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是(　　)
D
A.色素1在层析液中的溶解度最大
B.色素1、2、3、4难溶于蒸馏水
C.色素5可能存在于植物的液泡中
D.缺Mg会影响色素1和2的含量
解析　根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明其在层析液中溶解度最大，A正确；
根据在蒸馏水中的层析结果说明色素1、2、3、4难溶于蒸馏水，因此在滤纸上不进行扩散，B正确；
根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，C正确；
1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，因此它们依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，Mg参与构成叶绿素，故缺Mg会影响色素3和4的含量，D错误。
A.色素1在层析液中的溶解度最大
B.色素1、2、3、4难溶于蒸馏水
C.色素5可能存在于植物的液泡中
D.缺Mg会影响色素1和2的含量
3.(2025·东北师大附中检测)苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用95%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，利用圆形滤纸法获得如图所示a、b、c、d和e五条色素带，其中e与滤液基本重合。下列叙述正确的是(　　)
B
A.a色素带对应的色素是叶黄素
B.e色素带对应的色素是呈现红色的花青素
C.b色素带对应的色素主要吸收红光和蓝紫光
D.c和d色素带对应的色素约占绿叶中色素含量的1/4
解析　a色素带距离滤液最远，a色素带对应的色素是胡萝卜素，A错误；
液泡中含有的花青素能溶于水、不溶于有机溶剂，不会随层析液在滤纸上扩散，所以纸层析的结果是花青素的色素带与滤液基本重合，因此，e色素带对应的色素是呈现红色的花青素，B正确；
b色素带对应的色素为叶黄素，主要吸收蓝紫光，C错误；
c和d色素带对应的色素分别是叶绿素a和叶绿素b，约占绿叶中色素含量的3/4，D错误。
A.a色素带对应的色素是叶黄素
B.e色素带对应的色素是呈现红色的花青素
C.b色素带对应的色素主要吸收红光和蓝紫光
D.c和d色素带对应的色素约占绿叶中色素含量的1/4
考点二　光合作用的原理
4.(2025·湖北华师一附中模拟)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)，光照条件下可以释放出O2，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　)
A.提供水、光合色素和酶、适宜光照等条件下也可能产生O2
B.希尔反应可以证明水的光解产生的O2全部来自水
C.希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似
D.希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关
C
解析　根据题意可知，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，光照条件下可以释放出O2，只提供水、光合色素和酶、适宜光照等条件不能产生O2，A错误；
希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生O2，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的O2中的氧元素全部来自水，B错误；
希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似，能与水光解产生的H＋反应，C正确；
希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，但不能说证明有机物的最终合成和水的光解无关，D错误。
5.(2025·山东淄博模拟)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(　　)
A.叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物
B.在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升
C.光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成
D.五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动
C
解析　三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物，A错误；
CO2浓度降低时，CO2的固定减弱，五碳化合物消耗减少，C5增加，C3的生成减少，C3的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；
光反应产生的NADPH和ATP参与C3的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；
五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。
6.(2025·山东烟台期末)我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条人工合成淀粉的流程。其中分析错误的是(　　)
C
A.①②过程模拟CO2的固定
B.②③④过程中由小分子聚
合成大分子需要消耗能量
C.该过程与光合作用合成淀
粉都是在常温常压下进行的较温和的反应
D.该过程与光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
解析　CO2与C5结合形成C3表示CO2的固定，据题意可知，①②过程表示CO2→甲醛→C3，模拟了CO2的固定，A正确；
分析图示可知，图中②③④是由小分子聚合成大分子的反应，为吸能反应，需要消耗能量，B正确；
A.①②过程模拟CO2的固定
B.②③④过程中由小分子聚合成大分子需要消耗能量
C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应
D.该过程与光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，光合作用合成淀粉在常温常压下进行，是较温和的反应，C错误；
植物光合作用的本质是利用光能将无机物、CO2和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程利用光能将CO2和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，D正确。
A.①②过程模拟CO2的固定
B.②③④过程中由小分子聚合成大分子需要消耗能量
C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应
D.该过程与光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
7.(2024·甘肃卷，17)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是____________，加入少许碳酸钙可以________________________________。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是____________________________________________________________________。
无水乙醇
防止研磨中色素被破坏
适宜的光照强度有利于叶绿素合成
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：
①纯合突变体种子为白色；
②_________________________________________________________________。
正常光照下纯合突变体中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求
在正常光和弱光下，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量都极低
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是________，若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在________条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
脱落酸
弱光
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的________。
③预期结果：_______________________________________________________。
气孔开度
B组气孔开度明显小于A组，C、D两组气孔开度基本相同
解析　(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取，加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。
(2)叶绿素的形成需要光照，适宜的光照强度有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。
(3)在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。
(4)由图可知：在正常光和弱光下，与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量都极低(几乎为零)，说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。
(5)由题干信息白色种子未完全成熟即可在母体上萌发可知，纯合突变体中可能存在某种植物激素X(脱落酸)的合成缺陷。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X(脱落酸)的含量，而影响气孔的开闭，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，实验设计如下：①取野生型和纯合突变体种子，萌发后在弱光条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。②每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔开度。③预期结果：B组气孔开度明显小于A组，C、D两组气孔开度基本相同。
8.(2024·九省联考甘肃卷，17)我国西北地区干旱少雨，生长于此的植物形成了适应干旱环境的对策，为探究植物适应干旱的机理，某科研小组分别对植物甲、乙进行干旱处理，对照组正常浇水，测定两种植物叶片的光合生理指标，结果如下表所示。回答下列问题。
净光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1) 气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 叶绿素含量/ (mg·g－1) 处理 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙
正常浇水 19.34 9.36 0.45 0.42 5.56 3.25
干旱5天 10.26 7.38 0.42 0.29 2.36 3.08
干旱10天 3.23 6.25 0.38 0.11 1.22 2.91
注：气孔导度是度量植物气孔开度的指标，气孔导度越大，气孔开度越大。
(1)植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、________、________。
(2)根据表中数据判断，随干旱天数的增加，植物乙净光合速率的下降主要与____________________________________________________________________
有关，植物甲净光合速率下降的主要原因是________________。
(4)干旱环境下，一些植物叶片叶面积减小、气孔下陷，其适应环境的意义是___________________________________________________________________。
ATP
NADPH
叶绿素含量下降、气孔导度下降　
叶绿素含量下降
能
减少水分散失
解析　(1)光反应阶段可进行水的光解和NADPH、ATP的合成，因此植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、ATP和NADPH。
(2)根据表格可知，随着干旱天数的增加，植物乙叶绿素的含量降低，吸收光能减少，光反应减弱，同时气孔导度也下降，使外界环境进入细胞的CO2减少，暗反应减弱，因此植物乙净光合速率下降。随着干旱天数的增加，植物甲叶绿素的含量明显降低，吸收光能减少，光反应减弱，但气孔导度下降不明显，因此植物甲净光合速率下降的主要原因是叶绿素含量降低。

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