新教材高考生物一輪復習第3單元細胞的能量供應和利用第3講光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件

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1.說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量,這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中,轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學能。2.提取和分離葉綠體色素。
1.利用光合作用圖解或表解理解光合作用過程中物質(zhì)和能量的變化以及光反應與暗反應的關系。2.結合同位素標記法理解光合作用產(chǎn)物中元素的來源問題。
第一環(huán)節(jié)　必備知識落實
第二環(huán)節(jié)　關鍵能力形成
第三環(huán)節(jié)　核心素養(yǎng)提升
知識篩查1.葉綠體中色素的種類和顏色
2.葉綠體中色素的吸收光譜(1)色素的功能:葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。(2)色素吸收光的范圍:可見光的波長是400~760 nm,一般情況下,光合作用所利用的光都是可見光。
3.葉綠體的結構與功能(1)結構模式圖
易錯易混影響葉綠素合成的三大因素(1)光照:光是影響葉綠素合成的主要因素。一般情況下,植物在黑暗環(huán)境中不能合成葉綠素,葉片會發(fā)黃。(2)溫度:溫度可影響與葉綠素合成有關的酶的活性,從而影響葉綠素的合成。低溫時葉綠素容易被破壞,葉片變黃。(3)礦質(zhì)元素:有些礦質(zhì)元素是葉綠素合成的必需元素,如N、Mg等;有些礦質(zhì)元素是葉綠素合成的輔助成分,如Fe等。
知識落實1.植物光合作用的光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是(　　)A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640~660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的
類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,A項錯誤。色素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制,B項正確。光合作用光反應階段色素對光的吸收會直接影響到暗反應階段對CO2的利用,所以光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示,C項正確。葉綠素可以吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,640~660 nm波長的光為紅光,葉片在該波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的,D項正確。
2.下圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。據(jù)圖判斷,下列說法錯誤的是(　　)A.由圖可知,類胡蘿卜素主要吸收波長為400~500 nm的光B.用波長為450 nm的光比用波長為600 nm的光更有利于提高光合作用強度C.由波長為550 nm的光轉(zhuǎn)為波長為670 nm的光后,葉綠體中C3的含量增加D.土壤中缺乏鎂時,植物對波長為420~470 nm的光的利用量顯著減少
由題圖可知,類胡蘿卜素主要吸收400~500 nm波長光,A項正確。葉綠體中的色素吸收波長為450 nm的光比吸收波長為600 nm 的光要多,B項正確。由波長為550 nm的光轉(zhuǎn)為波長為670 nm的光后,葉綠體中色素吸收的光增多,光反應產(chǎn)生的ATP和NADPH增多,暗反應中C3的還原量增多,則葉綠體中C3的含量減少,C項錯誤。葉綠素吸收波長為420~470 nm的光較多,當缺鎂時,葉綠素的合成受阻,葉綠素吸收波長為420~470 nm的光減少,D項正確。
3.右圖是在電子顯微鏡下觀察到的高等植物葉綠體結構模式圖。下列有關敘述錯誤的是(　　)A.①和②均為選擇透過性膜B.③上分布有與光反應有關的色素和酶,這些色素對綠光吸收最少C.③上所含色素均含Mg2+,故缺Mg2+時這些色素都無法合成D.在③上形成的產(chǎn)物NADPH和ATP進入④中為暗反應提供物質(zhì)和能量
①和②分別為葉綠體的外膜和內(nèi)膜,生物膜均具有選擇透過性,A項正確。③為類囊體,其上分布有與光反應有關的色素和酶,這些色素對綠光吸收最少,所以葉片一般為綠色,B項正確。③類囊體上含4種色素,葉綠素中含Mg2+,胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg2+,C項錯誤。在③類囊體上形成的產(chǎn)物NADPH和ATP進入④葉綠體基質(zhì)中為暗反應提供物質(zhì)和能量,D項正確。
知識篩查1.光合作用的概念和反應式(1)概念:綠色植物通過葉綠體,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧氣的過程。
2.光合作用的探究歷程
3.光合作用的過程(1)光反應階段①場所:葉綠體的類囊體薄膜。②條件:光、色素和有關的酶。③物質(zhì)變化Ⅰ.水的光解:水分解為O2+H+。Ⅱ.NADPH的合成:H++NADP++2e-→NADPH。
④能量變化:光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學能。
(2)暗反應階段①場所:葉綠體基質(zhì)。②條件:有關的酶等。③物質(zhì)變化
Ⅲ.ATP和NADPH的分解。④能量變化:ATP和NADPH中活躍的化學能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學能。
巧學助記光合作用過程的“一、二、三、四”
知識落實1.歷經(jīng)一個半世紀,科學家們通過許多實驗,才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物。下列關于幾個著名實驗的敘述,錯誤的是(　　)A.希爾的實驗說明了水的光解產(chǎn)生氧氣B.恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的O2量C.恩格爾曼的實驗證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧D.魯賓和卡門的實驗中,用18O分別標記H2O和CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的O2來自H2O而不是CO2
2.下圖表示光合作用的過程,其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個階段,a、b表示相關物質(zhì)。下列相關敘述正確的是(　　)A.階段Ⅰ表示暗反應　　　B.階段Ⅱ表示光反應C.物質(zhì)a表示NADPHD.物質(zhì)b表示C3
階段Ⅰ、Ⅱ分別表示光反應和暗反應。光反應為暗反應提供ATP和NADPH,所以題圖中物質(zhì)a表示NADPH,物質(zhì)b表示ATP。
易錯易混1.有關色素提取與分離的4點注意事項(1)應選取新鮮的綠色葉片,不能選用發(fā)黃的葉片。(2)迅速研磨是為了防止乙醇揮發(fā)過多;充分研磨是為了充分破壞葉綠體,使色素充分釋放。(3)無水乙醇只能用于色素的提取,而不能用于色素的分離。(4)可以選擇溶解性較好的有機溶劑如汽油或丙酮代替提取液或?qū)游鲆骸?br/>2.綠葉中色素提取和分離實驗的異常現(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺。①未加二氧化硅,研磨不充分。②使用放置數(shù)天的綠葉,濾液中色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無水乙醇,提取液中色素濃度太低(應分次加入少量無水乙醇提取色素)。④未加碳酸鈣或加入過少,色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊:未經(jīng)干燥處理,濾液細線不能達到細、直、勻的要求。(3)濾紙條看不到色素帶:①忘記畫濾液細線;②濾液細線接觸到層析液,且時間較長,色素全部溶解到層析液中。(4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶:忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。
知識落實1.(不定項選擇題)下列與“綠葉中色素的提取和分離”實驗有關的敘述,錯誤的是(　　 )A.提取綠葉中的色素時只能用無水乙醇溶解色素B.研磨葉片后立即加入碳酸鈣可防止色素被破壞C.葉綠素b在層析液中的溶解度小于類胡蘿卜素D.選用不同的綠葉進行色素的提取和分離實驗時,濾紙條上的色素帶順序不同
提取綠葉中的色素時,可以用無水乙醇、丙酮等有機溶劑,A項錯誤。綠葉中色素的提取實驗中,加入碳酸鈣的目的是防止色素被破壞,應該在研磨前加入,B項錯誤。類胡蘿卜素的溶解度大,擴散速度快,位于濾紙條的上面;而葉綠素b的溶解度小,擴散速度慢,位于濾紙條的下面,C項正確。選用不同的綠葉進行色素的提取和分離實驗時,濾紙條上的色素帶順序相同,從上到下都是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b,D項錯誤。
2.下圖表示用韭菜宿根進行的相關對照實驗流程。下列敘述錯誤的是(　　)A.提取色素時,要加入二氧化硅和碳酸鈣進行充分研磨B.色素在濾紙條上分離的原因是不同色素在無水乙醇中的溶解度不同C.實驗結果①可說明葉綠素合成需要光照D.實驗結果②表明韭菜中提取的色素吸收光的種類更多
提取色素時加入二氧化硅是為了使研磨充分,加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞,A項正確。色素在濾紙條上分離的原因是不同色素在層析液中的溶解度不同,B項錯誤。實驗結果①色素帶不同,可說明葉綠素合成需要光照,C項正確。實驗結果②可表明韭菜中提取的色素吸收光的種類更多, D項正確。
3.某同學用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素,然后用層析液進行紙層析,得到的結果如下圖所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關敘述正確的是(　　)A.研磨時若加入的二氧化硅過少,會導致色素帶顏色變深B.實驗中對研磨液進行過濾時,采用濾紙過濾,實驗效果會更好C.色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液,會縮短4條色素帶間的距離D.由圖可知,與在正常光照下相比,該植物在強光照下葉片會發(fā)黃
研磨時若加入的二氧化硅過少,會導致色素帶顏色變淺,A項錯誤。實驗中對研磨液進行過濾時,采用濾紙過濾,會使色素吸附在濾紙上,導致實驗失敗,B項錯誤。色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液,會使色素溶解在層析液中,看不到4條色素帶,C項錯誤。由題圖可知,與在正常光照下相比,該植物在強光照下類胡蘿卜素的含量偏高,而葉綠素的含量偏低,故葉片會發(fā)黃,D項正確。
4.遷移率是用紙層析法分離混合色素中各種成分的重要指標,也可用于各色素的鑒定。遷移率=色素移動距離/溶劑移動距離。下表是葉綠體中色素層析結果(部分數(shù)據(jù))。下列相關敘述正確的是(　　)A.可用無水乙醇、丙酮、石油醚等的混合試劑對色素進行分離B.色素3的遷移率為0.2,若植物體缺Mg2+,其含量會減少C.在層析液中的溶解度最高的是色素1,在濾紙條上擴散最快的是色素4D.可用根尖細胞作為該實驗的材料
無水乙醇和丙酮是提取色素時使用的試劑,分離色素應用層析液,A項錯誤。根據(jù)色素3的實驗組1、2、3三組數(shù)據(jù)可求出平均移動距離為1.6,即遷移率為0.2。根據(jù)公式得到的遷移率的大小可知,色素1是胡蘿卜素,色素2是葉黃素,色素3是葉綠素a,色素4是葉綠素b。Mg2+是合成葉綠素的原料,缺Mg2+時色素3(葉綠素a)的含量會減少,B項正確。溶解度越高,色素隨層析液在濾紙條上擴散得越快,遷移率越高,所以溶解度最高和擴散最快的都是色素1(胡蘿卜素),C項錯誤。根尖細胞沒有葉綠體,因此不含有進行光合作用的色素,不能用來作為提取和分離葉綠體中色素的實驗材料,D項錯誤。
典型例題下圖表示綠色植物光合作用的部分過程,圖中A~C表示相關物質(zhì)。下列有關分析錯誤的是(　　)A.圖中A為O2,可部分釋放到空氣中B.圖中B為NADPH,外界CO2含量增加時,B的含量暫時升高C.該過程消耗的NADP+和C來自葉綠體基質(zhì)D.該過程將光能轉(zhuǎn)化為化學能儲存在B和ATP中
水的光解產(chǎn)物是O2和H+,若光合作用強度大于細胞呼吸強度,O2會部分釋放到空氣中,A項正確。題圖中B是在NADP+、H+和電子參與下形成的,為NADPH;當外界CO2含量增加時,暗反應中生成的C3增多,則消耗的NADPH增多,導致NADPH的含量暫時降低,B項錯誤。ATP合成酶利用質(zhì)子梯度將ADP和Pi合成ATP,所以C為ADP;光反應過程消耗的NADP+和ADP來自葉綠體基質(zhì),C項正確。光合作用的光反應將光能轉(zhuǎn)化成化學能儲存在NADPH和ATP中,D項正確。
整合構建1.光反應與暗反應的比較(1)區(qū)別
(2)聯(lián)系①物質(zhì)聯(lián)系:光反應生成的ATP和NADPH供暗反應C3的還原,而暗反應為光反應提供了ADP、Pi和NADP+。②能量聯(lián)系:光反應為暗反應提供了活躍的化學能,暗反應將活躍的化學能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學能。
2.光合作用過程中的物質(zhì)變化(1)光合作用過程中C、O轉(zhuǎn)移途徑
(2)光合作用總反應式與C、H、O的去向
知識延伸有關光合作用過程的3個“誤認為”(1)誤認為光反應中產(chǎn)生的ATP只用于暗反應。光合作用光反應產(chǎn)生的ATP可用于暗反應以及核酸代謝、色素合成等其他消耗能量的反應。(2)誤認為沒有暗反應,光反應能獨立進行。光反應為暗反應提供NADPH和ATP,因此沒有光反應,暗反應不能進行。在暗反應不能進行時,光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP會不斷積累,最終光反應也會停止。(3)誤認為光合作用只能在葉綠體中進行。藍細菌無葉綠體,但藍細菌細胞中含有吸收光能的色素和催化光合作用的酶,也可進行光合作用。
訓練突破1.下圖為光合作用示意圖。下列說法錯誤的是(　　)A.①表示O2,④表示CO2B.暗反應中,CO2首先與C5結合生成C3,然后被還原為(CH2O)C.C3的還原過程中,需要光反應提供的物質(zhì)只有②D.增加光照強度,C3的含量將減少
在葉綠體類囊體薄膜上進行的是光反應,在這一階段產(chǎn)生NADPH、ATP和O2,因此,①表示O2,④表示暗反應階段與C5反應的CO2,A項正確。CO2首先與C5反應生成C3,然后C3在光反應階段提供的ATP和NADPH的參與下被還原成(CH2O),B項正確,C項錯誤。增加光照強度,則光反應階段產(chǎn)生的ATP和NADPH增多,在暗反應階段有更多的C3被還原,故增加光照強度,C3的含量將減少,D項正確。
2.植物進行光合作用需要多種化合物的參與。下列化合物與其主要生理作用對應正確的是(　　)
H2O參與O2的生成,同時也參與暗反應階段,A項錯誤。ATP參與C3的還原,不參與CO2的固定,B項錯誤。光反應、暗反應都需要相應的酶催化,C項錯誤。葉綠素捕獲、吸收光能,用于光合作用,D項正確。
典型例題(不定項選擇題)下圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5化合物相對含量的變化趨勢,該植物在階段Ⅰ處于適宜環(huán)境條件下,階段Ⅱ所改變的環(huán)境條件是降低光照強度或者降低CO2含量。下列分析錯誤的是(　 　)A.圖中物質(zhì)甲轉(zhuǎn)變成物質(zhì)乙需要消耗光反應提供的ATPB.圖中階段Ⅱ改變的環(huán)境條件是降低光照強度C.階段Ⅱ甲上升是因為葉綠體中NADPH和ATP的積累D.階段Ⅱ光合速率最大時所需光照強度比階段Ⅰ低
因為暗反應中1 ml C5和1 ml CO2生成2 ml C3,所以在適宜條件下,葉肉細胞內(nèi)C3含量是C5的2倍,因此題圖中甲是C5,乙是C3。題圖中物質(zhì)甲與CO2結合形成乙,該過程只需要酶的催化,不需要消耗ATP,A項錯誤。植物在階段Ⅰ處于適宜環(huán)境條件下,如果階段Ⅱ改變的環(huán)境條件是降低光照強度,那么C3的含量會增加,C5的含量會減少,與題圖不相符;而如果改變的條件是降低CO2含量,那么C3的含量會減少,C5的含量會增加,與題圖相符,所以本題改變的條件是降低CO2含量,B項錯誤。CO2含量降低,則C5的消耗量減少,而C3的還原正常進行,所以C5(甲)含量會上升,C項錯誤。低CO2含量條件下的光飽和點也低,D項正確。
整合構建環(huán)境條件改變時,光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化下頁左上圖中Ⅰ表示光反應,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的還原。分析當外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時,相關物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化。
(2)“模型法”表示C3、C5等的含量變化注起始值C3的含量約為C5的2倍。
訓練突破1.下圖表示在夏季晴朗的白天,植物細胞內(nèi)C3和C5的相對含量隨一種環(huán)境因素的改變的變化情況。下列關于這一環(huán)境因素改變的分析,正確的是(　　)A.突然停止光照B.突然增加CO2含量C.降低環(huán)境溫度D.增加光照強度
突然停止光照,光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP減少,被還原的C3減少,生成的C5減少,而CO2被C5固定形成C3的過程不被影響,故C3的相對含量將增加,C5的相對含量將減少,A項錯誤。突然增加CO2含量,CO2被C5固定形成的C3的量增加,消耗C5的量增加,C3還原速率不變,植物細胞內(nèi)C3的相對含量將增加,C5的相對含量將減少,B項錯誤。降低環(huán)境溫度,CO2固定速率和C3還原速率均下降,C5的相對含量不會大幅度地增加,C項錯誤。增加光照強度,光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP增多,被還原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的過程不被影響,故C3的相對含量將減少,C5的相對含量將增加,D項正確。
2.光合作用通過密切關聯(lián)的兩個階段——光反應和暗反應實現(xiàn)。關于改變反應條件而引起的變化,下列說法正確的是(　　)A.突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值減小B.突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大C.突然將紅光改變?yōu)榫G光會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值減小D.突然將綠光改變?yōu)榧t光會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小
突然中斷CO2供應會導致CO2的固定速率降低,葉綠體中C5含量增加、C3含量減少,C5/C3的值增大,A項錯誤。突然中斷CO2供應會使C3含量減少,進而使ATP和NADPH含量增多,所以ATP/ADP的值增大,B項正確。突然將紅光改變?yōu)榫G光后光能利用率降低,ATP和NADPH含量減少,進而使C3含量增多、C5含量減少,C3/C5的值增大,C項錯誤。突然將綠光改變?yōu)榧t光后光能利用率提高,ATP和NADPH含量增加,ATP/ADP的值增大,D項錯誤。
高考真題剖析【例題1】 (2023全國乙卷)植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關葉綠體中色素的敘述,錯誤的是(　　)A.氮元素和鎂元素是構成葉綠素分子的重要元素B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液,其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D.葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高,隨層析液在濾紙上擴散得越慢
核心素養(yǎng)考查點剖析:本題以葉綠體中的“色素”為載體,綜合考查了綠葉中色素的組成元素、作用及提取,較好地考查了“生命觀念、科學思維”等學科素養(yǎng)。答案:D解析:葉綠素中含有氮元素和鎂元素,所以氮元素和鎂元素是構成葉綠素分子的重要元素,A項正確。葉綠體中的色素分布在其類囊體薄膜上,B項正確。類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,所以其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰,C項正確。葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高,隨層析液在濾紙條上擴散得越快,D項錯誤。
【例題2】 (2020山東卷)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類,相關裝置及過程如下圖所示,其中甲、乙表示物質(zhì),模塊3中的反應過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同?；卮鹣铝袉栴}。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是　　　　　　　,模塊3中的甲可與CO2結合,甲為　　　　　　　　　　。?
(2)若正常運轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn),則短時間內(nèi)乙的含量將　　　　(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時間較長,模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,該系統(tǒng)糖類的積累量　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是　　　　　　　　　　　　。?(4)干旱條件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。人工光合作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低,在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應用前景。?
核心素養(yǎng)考查點剖析:本題以“人工光合作用系統(tǒng)”為載體,重點考查了光合作用的過程,較好地考查了“生命觀念、科學探究”等學科素養(yǎng)。答案:(1)模塊1和模塊2　五碳化合物(或C5)(2)減少　模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足(3)高于　人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)(4)葉片氣孔開放程度降低,CO2的吸收量減少
解析:(1)由題圖可知,模塊1為將光能轉(zhuǎn)化為電能的過程,模擬的是色素吸收光能的過程,模塊2模擬的是水分子氧化以產(chǎn)生氧分子和氫離子,并合成ATP的過程,因此兩個模塊模擬的是光反應過程。模塊3則模擬的是暗反應過程。(2)模塊3模擬暗反應過程,氣泵泵入的是CO2,其中甲表示C5,乙表示C3,若正常運轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn),則輸入到暗反應系統(tǒng)中的CO2濃度下降,CO2固定減少,則C3的含量會減少,若氣泵停轉(zhuǎn)的時間較長,則暗反應過程為光反應提供的ADP、Pi和NADP+不足,會導致模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率下降。
(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,該系統(tǒng)糖類的積累量與植物的總光合作用量相等,由于該系統(tǒng)未模擬細胞呼吸,不會通過呼吸作用消耗糖類,而植物會進行呼吸作用消耗糖類,因此該系統(tǒng)糖類的積累量高于植物。(4)干旱條件下,植物的光合作用速率降低的主要原因是干旱導致植物的蒸騰作用加強,植物為了防止水分散失會關閉氣孔,使葉片氣孔開放程度降低,導致CO2吸收量減少。
典題訓練1.研究人員從菠菜中分離類囊體,將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴,從而構建半人工光合作用反應體系。該反應體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原,并不斷產(chǎn)生有機物乙醇酸。下列分析正確的是(　　)A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質(zhì)B.該反應體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D.與葉綠體相比,該反應體系不含光合作用色素
CO2的固定和還原發(fā)生在暗反應過程中,暗反應的場所是葉綠體基質(zhì),A項正確。暗反應過程消耗的物質(zhì)除了CO2,還有NADPH和ATP等物質(zhì),B項錯誤。光反應的場所是類囊體薄膜,光反應產(chǎn)生的ATP可用于暗反應,光反應產(chǎn)生的O2可以用于細胞有氧呼吸,多余的O2釋放到空氣中,C項錯誤。該反應體系中含有類囊體,因此該反應體系含有光合作用色素,D項錯誤。
2.下圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結果,樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是(　　)A.研磨時加入碳酸鈣會破壞葉綠素B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液C.在敞開的燒杯中進行層析時,需通風操作D.該實驗驗證了該種藍細菌沒有葉綠素b
由題圖可知,菠菜含有四種色素,藍細菌(原核生物)只含有葉綠素a和胡蘿卜素。研磨時加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞,A項錯誤。層析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成,不能采用生理鹽水和磷酸鹽緩沖液,B項錯誤。層析時,為了防止層析液揮發(fā),需要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯,C項錯誤。由題圖可知,藍細菌只有兩條色素帶,不含有葉黃素和葉綠素b,D項正確。
3.(2021廣東卷)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisc,下列敘述正確的是(　　)A.Rubisc存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中B.激活Rubisc需要黑暗條件C.Rubisc催化CO2固定需要ATPD.Rubisc催化C5和CO2結合
CO2的固定發(fā)生于暗反應階段,場所是葉綠體基質(zhì),A項錯誤。CO2的固定過程在有光和無光條件下都能進行,但Rubisc需要光激活,B項錯誤。CO2的固定過程需要酶的參與,不需要消耗ATP,C項錯誤。由題干信息可知,催化CO2固定形成C3的酶是Rubisc,D項正確。
4.(2021湖南卷)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是(　　)A.弱光條件下植物沒有O2的釋放,說明未進行光合作用B.在暗反應階段,CO2不能直接被還原C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗,葉片的光合速率會暫時下降D.合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度
弱光條件下,若植物葉肉細胞的光合作用小于呼吸作用,則沒有O2的釋放,A項錯誤。在暗反應階段,CO2需要先固定形成C3,然后才能被還原,B項正確。在禾谷類作物開花期,植物光合作用合成有機物供應花穗,若剪掉部分花穗,則會導致葉片的光合速率暫時下降,C項正確。合理密植可使農(nóng)作物充分利用光照和CO2,從而提高光合作用強度,增施有機肥能提高CO2濃度,從而提高農(nóng)作物的光合作用強度,D項正確。
5.(2023全國甲卷)某同學將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中,給該葉綠體懸浮液照光后有糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉栴}。(1)葉片是分離制備葉綠體的常用材料,若要將葉肉細胞中的葉綠體與線粒體等其他細胞器分離,可以采用的方法是　　　　　　　(答出1種即可)。葉綠體中光合色素分布在　　　　　　　　上,其中類胡蘿卜素主要吸收　　　　　　(填“藍紫光”“紅光”或“綠光”)。?(2)將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后,加入緩沖液形成懸浮液,發(fā)現(xiàn)黑暗條件下在該懸浮液中不能產(chǎn)生糖,原因是? 　。?(3)葉片進行光合作用時,葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請設計實驗證明葉綠體中有淀粉存在,簡要寫出實驗思路和預期結果。