2024届人教版高中生物一轮复习光合作用的色素与基本过程学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习光合作用的色素与基本过程学案（不定项），共29页。
第1课时　光合作用的色素与基本过程
课标解读
核心素养
1.说明光合作用以及对它的认识过程
2.活动:叶绿体色素的提取与分离
生命观念
①通过分析叶绿体的结构与功能,形成结构与功能适应的观点
②通过阐述光合作用过程中的物质变化与能量变化,形成物质与能量观
科学思维
通过比较光反应与暗反应,形成归纳与概括的科学思维方法
科学探究
结合叶绿体中色素的提取,提高分析实验问题的能力

考点一　捕获光能的色素与结构

1.绿叶中色素的提取和分离。
(1)实验原理。

(2)实验步骤。
①提取色素。
a.研磨。
操作图解
添加物质
作用

无水乙醇
溶解色素
二氧化硅
研磨充分
碳酸钙
保护色素
b.过滤:用单层尼龙布过滤。
c.收集滤液:试管口加棉塞,防止乙醇挥发和色素氧化。
②分离色素。

(3)实验结果。

提醒　①胡萝卜素含量最少,所以其色素带最窄;在层析液中溶解度最大所以扩散最快。
②胡萝卜素和叶黄素之间的距离最远。
③叶绿素a的含量最多,所以该色素带最宽。
2.叶绿体的结构及其中的色素。
(1)光合作用的结构——叶绿体。

提醒　蓝细菌无此结构,但存在光合色素和酶,也能进行光合作用。
(2)叶绿体中色素的吸收光谱分析。

由图可以看出:①色素的功能: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。②色素吸收光的范围:可见光的波长范围大约是400~760 nm,一般叶绿体中的色素只吸收可见光,对红外光和紫外光不吸收。
提醒　①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素(叶绿素)对绿光吸收最少,绿光被反射出来。
②植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
正误判断
(1)在菠菜的叶肉细胞内,含量最多的光合色素是叶绿素a。(√)
(2)叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜和叶绿体内膜。(×)
(3)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。(×)
(4)绿叶中含量越多的色素,其在滤纸条上扩散得越快。(×)
(5)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光。(×)
(6)秋天叶片变黄,是叶黄素含量增多导致的。(×)
教材微点
1.(必修1 P97“问题探讨”)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时,完全依靠LED灯等人工光源,其中常见的是红色、蓝色和白色的光源,这是为什么?
提示　红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光,光合色素对红光、蓝光吸收最多。白光是复合光,含有不同波长的光,光合色素能吸收更多的光。
2.(必修1 P98“探究·实践”)分离叶绿体中的色素,也可用如图所示的方法:即在圆心处滴加适量滤液,待干燥后再滴加适量层析液进行层析,结果会出现4个不同颜色的同心圆,则①~④依次对应哪种色素及颜色?

提示　①胡萝卜素(橙黄色),②叶黄素(黄色),③叶绿素a(蓝绿色),④叶绿素b(黄绿色)。

1.分析绿叶中色素的提取和分离实验中的异常现象。
异常现象
原因分析
收集到的滤液绿色过浅
①未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分;
②使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)太少;
③一次加入大量的无水乙醇,提取液浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇);
④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏
滤纸条色素带重叠
①滤液细线不直;
②滤液细线过粗
滤纸条无色素带
①忘记画滤液细线;②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中
2.影响叶绿素合成的三大因素。


角度 结合实验原理及过程,考查科学探究能力
1.(2020·江苏卷)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述错误的是(　　)
A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
解析　叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中,所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素,A项正确;研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏,B项错误;加入石英砂是为了使研磨更充分,从而使叶绿体中的色素释放出来,C项正确;画滤液细线时应尽量减少样液扩散,防止色素带之间部分重叠,D项正确。
答案　B
2.(不定项)(2023·辽宁模拟)如图为正常绿叶的叶绿素 a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率)。由图中信息分析,下列叙述错误的是(　　)

A.色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制,作用光谱可以通过测量不同波长相应的O2吸收量来绘制
B.总吸收光谱与叶绿素 a吸收光谱曲线不吻合,说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素
C.总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性,说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用
D.总吸收光谱与作用光谱在 450~500 nm波长处出现较大差异,说明其他色素对能量的转换效率比叶绿素对能量的转换效率高
解析　色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制,作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率,可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制,A项错误;总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合,说明绿叶中除了叶绿素a,还含有其他色素,也能吸收光能,B项正确;总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性,说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用,C项正确;绿叶中的类胡萝卜素主要吸收450~500 nm(蓝紫光)波长的光,在可见光的其他波段,总吸收光谱与作用光谱几乎完全重叠,说明叶绿素吸收的光能几乎全部用于光合作用,450~500 nm波长处出现较大差异,说明类胡萝卜素吸收的光能有一部分不能转化成光合作用的能量,进而说明叶绿素比其他色素对能量的转换效率高,D项错误。
答案　AD
考点二　光合作用的基本过程

1.光合作用的探究历程。

提醒　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。
2.光合作用过程。
(1)光合作用过程图解。

项目
光反应
暗反应
场所
叶绿体类囊体的薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素、酶
酶、NADPH、ATP等
物质
变化
(1)H2OO2+H+
(2)NADP++H+NADPH
(3)ADP+PiATP
(1)CO2+C52C3
(2)2C3(CH2O)+C5
能量
变化
ATP和NADPH
中活跃的化学能(CH2O)
中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。
提醒　①暗反应有光、无光都能进行,若光反应停止,暗反应可持续进行一段时间,但时间不长。
②C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子,还有H、O等原子,如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。
(2)反应式。
①产物为(CH2O):CO2+H2O(CH2O)+O2。
②产物为C6H12O6:6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O。
③元素的转移途径。
a.H:3H2ONADPH(C3H2O)。
b.C:14CO214C3(14CH2O)。
c.O:H218O18O2;
C18O2C3(CH218O)。
3.光合作用和化能合成作用的比较。

提醒　绿色植物和化能合成菌为自养生物,人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。
正误判断
(1)植物在夜晚不能进行光反应,只能进行暗反应。(×)
(2)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。(×)
(3)光合作用只能发生在叶绿体中。(√)
(4)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类。(×)
(5)叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP。(×)
教材微点
1.(必修1 P104“相关信息”)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。
2.(必修1 P106“正文信息”)光合作用和化能合成作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
光能
无机物氧化释放的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
长句突破
1.叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量?
提示　暗反应CO2固定时,每消耗1分子C5,产生2分子C3;C3还原时,每还原2分子C3产生1分子C5,因此当暗反应速率达到稳定时,C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。
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,想要探究CO2转化成的第一个产物,可能的实验思路是什么?
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。

1.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的含量变化。


2.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析。
(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。
(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
(3)应用:人工补光时,可适当采用“光暗交替”策略,这样,在提高光合产量的情况下,可大量节省能源成本。

角度一 结合光合作用的过程,考查科学思维与科学探究能力
1.如图是某叶肉细胞进行光合作用的示意图,其中PSⅡ和PSⅠ由蛋白质和光合色素组成,Rubisco是催化C5固定CO2的酶。下列叙述错误的是(　　)

A.图示生物膜为叶绿体的类囊体薄膜
B.反应①产生的O2扩散进入线粒体要经过4层生物膜
C.合成ATP所需的能量直接来自于膜两侧H+的浓度差
D.PSⅡ和PSⅠ能够捕获光能并转化光能
解析　图示生物膜是光反应进行的场所,故为类囊体薄膜,A项正确;分析图示可知,反应①产生的O2释放到了类囊体腔中,所以扩散进入线粒体至少要依次经过类囊体膜、叶绿体内外膜、线粒体内外膜,共5层生物膜,B项错误;由图示可知,在ATP合成酶的作用下,H+顺浓度梯度转运出类囊体并将分子势能转化为化学能,储存在ATP中,C项正确;PSⅡ和PSⅠ中含有光合色素,可吸收光能,由图示可知,PSⅡ中的色素吸收光能后,将H2O分解为O2、H+和电子(e-),产生的电子传递给PSⅠ用于将NADP+和H+结合形成NADPH,因此其还能将光能转化为电能,D项正确。
答案　B
2.(2022·全国甲卷)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题:
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是　　　　　　　　　　　　　(答出3点即可)。
(2)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)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜,光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成,因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗,其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径,其主要的CO2固定酶是PEPC,Rubisco;而C3植物只有C3途径,其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小,CO2吸收减少;由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物,则C4植物能够利用较低浓度的CO2,因此受光合作用影响较小的植物是C4植物,所以干旱条件下C4植物比C3植物生长得好。
答案　(1)O2、NADPH和ATP
(2)自身呼吸消耗(或建造植物体结构)
(3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物,C4植物能够利用较低浓度的CO2
角度二 围绕光合作用过程中物质含量的变化分析,考查科学思维能力
3.(2023·福建厦门检测)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
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的值增加,同时C3的还原消耗ATP减少,使叶绿体基质中ATP/ADP的值增大,B项正确,A项错误;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项错误;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,ATP/ADP的值增加,D项错误。
答案　B
4.(不定项)用14CO2“饲喂”光照条件下的叶肉细胞,让叶肉细胞继续在相同光照下进行光合作用,一段时间后,关闭光源,将叶肉细胞置于黑暗环境中,含放射性的三碳化合物的浓度变化情况如图所示,下列相关叙述正确的是(　　)

A.AB段含放射性的三碳化合物的浓度不变的原因是其生成和被还原的速率相等
B.B时后短时间内曲线略有上升,是因为黑暗条件下叶肉细胞光反应停止,叶绿体内NADPH和ATP的供应减少
C.OA段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所上升
D.叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
解析　AB段CO2的固定速率与三碳化合物的还原速率相同,即三碳化合物的生成速率和消耗速率相等,三碳化合物的浓度不变,A项正确;关闭光源后短时间内,黑暗条件下,植物叶肉细胞的光反应停止,不能生成NADPH和ATP,三碳化合物的还原受阻,但其生成速率基本不变,故其浓度略有上升,B项正确;OA段含放射性的三碳化合物的浓度升高,此过程中光照不变,则光合速率基本不变,不会出现叶肉细胞中五碳化合物浓度上升的情况,C项错误;叶肉细胞中CO2的利用是在叶绿体基质中进行的,D项正确。
答案　ABD
5.(2021·辽宁卷)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成　　　　　,进而被还原生成糖类,此过程发生在　　　　　中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程,图中HCO3-浓度最高的场所是　　　　(填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。

图1
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。

PEP:磷酸烯醇式丙酮酸;OAA:草酰乙酸;Mal:苹果酸;Pyr:丙酮
图2
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是　　　　　　。图中由Pyr转变为PEP的过程属于　　　　(填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用　　　　　技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有　　　　。
A.改造植物的HCO3-转运蛋白基因,增强HCO3-的运输能力
B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力
D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
解析　光合作用的暗反应中,CO2被固定形成三碳化合物,此过程发生在叶绿体基质中。(2)由题图1可知,HCO3-运输需要消耗ATP,说明HCO3-是通过主动运输进入叶绿体的,主动运输一般是逆浓度运输,由此推断图中HCO3-浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸作用提供,叶绿体中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC参与催化HCO3-+PEP过程,说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH,图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP,说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。(4)改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成,不利于最终二氧化碳的生成,不能提高植物光合作用的效率,B项不符合题意;将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物,不一定提高植物光合作用的效率,D项不符合题意。
答案　(1)三碳化合物　叶绿体基质　(2)叶绿体　呼吸作用和光合作用
(3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反应　③同位素示踪　(4)AC

1.经典重组　判断正误
(1)蓝细菌没有叶绿体也能进行光合作用。(2019·海南卷,1D)(√)
(2)高等植物光合作用中光反应只发生在生物膜上。(2018·海南卷,4A)(√)
(3)叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中。(全国卷Ⅲ,2B)(√)
(4)照光培养一段时间的绿藻,用黑布迅速将培养瓶罩上,绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快。(全国卷Ⅰ)(×)
(5)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(全国卷Ⅱ)(×)
(6)用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素。(海南卷)(×)
2.(2020·天津卷)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
解析　题干信息“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”说明,乙醇酸是在暗反应中合成的,合成场所相当于叶绿体基质,A项正确;该反应体系既能在类囊体上进行光反应,又能利用16种酶等物质进行暗反应,因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等,B项错误;类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP,光反应产生的O2不参与暗反应,C项错误;该反应体系中有类囊体,在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原,说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素,D项错误。
答案　A
3.(2019·江苏卷) 如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　　)

A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作
D.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
解析　研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏,故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素,但会影响色素提取液的纯度,A项错误;光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水,故层析液由有机溶剂配制而成,B项错误;层析液易挥发,故层析分离时烧杯上要加盖,C项错误;对照图示结果分析可知,该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b,D项正确。
答案　D
4.(2021·湖南卷)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。

图a 图b
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中活跃的化学能。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)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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)图b所示生物膜吸收了光能,发生了水分解成e-、H+和O2的过程,因此该生物膜为图a中叶绿体的类囊体膜,是光合作用光反应的场所。光反应中,水分解为O2和H+,同时产生2个电子(e-),电子经电子传递链传递,可用于NADP+和H+结合形成NADPH;同时利用光能促使ADP与Pi反应形成ATP。这样,光能转化成电能,最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,ATP和NADPH消耗减慢,则光反应速率会减慢,水的分解减少,该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、H+结合形成的NADPH也减少,电子传递速率会减慢。(2)①从表格中可知,叶绿体A双层膜结构完整时,以Fecy或DCIP为电子受体时放氧量相等,而叶绿体B双层膜局部受损,类囊体略有损伤时,以Fecy为电子受体时,叶绿体B的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量,而以DCIP为电子受体时叶绿体B的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量,所以叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应阻碍作用更明显。②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,这是因为在无双层膜阻碍、类囊体又松散(但未断裂)的条件下,以Fecy或DCIP为电子受体,更容易与H+结合,消耗H+速率较快,更有利于水的分解,从而提高光反应速率。③图b中水光解产生的H+可通过类囊体膜结构中的载体蛋白运输至ATP合成的部位,参与ATP合成的反应,当类囊体膜结构受损时,无法完成H+的运输,ATP的合成因缺少H+而受阻,ATP产生效率降低。
答案　(1)类囊体膜　NADPH　减慢　(2)①Fecy　叶绿体B双层膜局部受损,类囊体略有损伤时,以Fecy为电子受体时的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时,而以DCIP为电子受体时的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时,差别不大　②水的分解　③类囊体膜结构的完整性可保证其能够运输H+参加ATP的合成反应,膜结构破裂无法提供ATP合成时所需的H+导致ATP产生效率降低
5.(2021·全国乙卷)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有　　　　　　　　　　　,光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和　　　　释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止　　　　　　　　　　　　　,又能保证　　　　正常进行。
(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
解析　(1)白天有光照,叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用,也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸,光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP和NADPH中,有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP,因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气,反之,细胞呼吸产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应,故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2。(2)由于环境干旱,植物吸收的水分较少,为了维持机体的平衡适应这一环境,气孔白天关闭能防止白天因温度较高、蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多,晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作用等生命活动的正常进行。(3)该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱,由于夜间气孔打开吸收二氧化碳,生成苹果酸储存在液泡中,导致液泡pH降低,故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式,即因变量检测指标是液泡中的pH。实验思路及预期结果见答案。
答案　(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜　细胞呼吸
(2)蒸腾作用过强导致水分散失过多　光合作用
(3)实验思路:取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组;A组在(湿度适宜的)正常环境中培养,B组在干旱环境中培养,其他条件相同且适宜,一段时间后,分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH,并求平均值。预期结果:A组pH平均值高于B组。