2021届高考生物苏教版一轮复习学案：第3单元细胞的能量供应和利用第2讲光合作用（Ⅰ）

 第2讲　光合作用(Ⅰ)

1.光合作用的基本过程(Ⅱ)
2.实验：叶绿体色素的提取和分离

1.叶绿体的结构与功能相适应；物质和能量观：通过光合作用合成有机物，储存能量（生命观念）
2.比较光反应和暗反应，掌握光合作用的过程（科学思维）
3.分析色素的提取与分离的结果（科学探究）
4.光合作用的原理在生产中的应用（社会责任）
光合色素与光能的捕获
1．叶绿体中色素的种类和颜色
色素的种类
色素的颜色
叶绿素
叶绿素a
蓝绿色
叶绿素b
黄绿色
类胡萝卜素
叶黄素
黄色
胡萝卜素
橙黄色
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390～760 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。
3．叶绿体的结构与功能

(1)结构

(2)功能：进行光合作用的场所。
4．恩吉尔曼实验方法的巧妙之处
(1)巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气的部位。
(2)妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
(3)巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。

(人教版教材必修1 P99“与社会的联系”)
温室或大棚种植蔬菜时，最好选择什么颜色的玻璃或塑料薄膜？说明原因。
[提示]　无色透明。有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用的进行；而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各种色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。

1．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光。(√)
2．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(×)
[提示]　叶绿体中色素吸收的光能用于光合作用。
3．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。(×)
[提示]　叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。
4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(×)
[提示]　基质中有酶分布，但没有色素。
5．没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。(×)
[提示]　蓝藻细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。

影响叶绿素合成的因素
(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。


1．叶绿体的结构与其功能相适应的特点有哪些？
[提示]　(1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积；(2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素；(3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。

2．为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？说出你的理由。
[提示]　因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，所以高等植物的叶片一般呈现绿色。
3．入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。
[提示]　入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量增加，导致叶片变黄。

4．下面是光合作用探索历程中恩吉尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：

恩吉尔曼的实验示意图　　　萨克斯的实验示意图
(1)恩吉尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
(2)恩吉尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？
(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？
(5)两实验设计中是如何形成对照的？
[提示]　(1)选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。
(3)消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。
(4)防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。
(5)恩吉尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。

考查色素的种类和作用
1．(2019·广州一模)下列关于植物细胞中光合色素的说法正确的是(　　)
A．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上
B．Mg是构成叶绿素所必需的微量元素
C．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色
D．用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散得快
A　[植物细胞中光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项正确；Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B项错误；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C项错误；用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散得快，D项错误。]
2．(2019·邢台市高三质检)下列关于植物细胞叶绿体内光合色素的叙述，正确的是(　　)
A．胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光
B．叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来
C．四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是胡萝卜素
D．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
B　[胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A项错误；叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来，B项正确；四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是叶绿素b，C项错误；植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会发生改变，D项错误。]
考查叶绿体的结构和功能
3．如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是(　　)

A．①和②均为选择透过性膜
B．③上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少
C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成
D．在③上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量
C　[①和②分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性，A项正确；③为类囊体，其上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少，所以叶片一般为绿色，B项正确；叶绿素分子中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋，C项错误；在类囊体上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量，D项正确。]
4．(2019·重庆南开中学月考)下列关于叶绿体的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积
B．叶绿体基质中NADP＋能形成NADPH
C．类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光
D．类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原
C　[叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A项错误；NADP＋形成NADPH的场所是基粒，B项错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C项正确；催化CO2的固定和还原的酶存在叶绿体的基质中，D项错误。]
叶绿体中色素的提取和分离(实验)

1．实验原理

2．实验步骤
(1)提取色素
①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
②过滤：用单层尼龙布过滤→收集滤液。
(2)分离色素
主要操作
操作要点
操作目的
制备滤纸条
一端剪去两角
保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐
画滤液
用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条滤液细线
滤液细线要细、直，使各色素扩散的起点相同
细线
待滤液干后，再画一两次
使滤液细线上有较多的色素
层析

层析液不能触及滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，而不会沿滤纸条向上扩散
3.实验结果分析
结合图示填写表格内容。

色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a
胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
b
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
c
叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
d
叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢

绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
②使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。
(3)滤纸条看不到色素带：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。
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。

1．(2019·石家庄模拟)下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是(　　)
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在画出一条滤液细线后紧接着重复划线2～3次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
B　[过滤的目的主要是将滤渣和滤液分开，要用尼龙布而不能用滤纸过滤研磨液，故A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快地上升，使色素更好地分离，故B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，故C错误；叶绿体中色素不溶于水，而溶于有机溶剂，可用无水乙醇溶解色素，故D错误。]
2．(2019·山西名校联考)下列关于绿叶中色素的提取和分离的叙述，不正确的是(　　)
A．用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同
B．色素在层析液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同
C．研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例相同
D．只画一次滤液细线会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄
C　[绿叶中各种光合色素的含量不同，故用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同，A正确；绿叶中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的，扩散速度快；溶解度小的，扩散速度慢，B正确；提取色素时加入CaCO3是为了防止色素被破坏，特别是防止叶绿素被破坏，因此研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同，C错误；只画一次滤液细线，滤纸上含有的色素含量减少，会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄，D正确。]
3．(2019·武汉模拟)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　　)

A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深
B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成
C．四种色素在层析液中溶解度的大小是ⅠⅣ，C错误；如果滤液细线触及石油醚，四种色素会溶解于层析液中，得不到四条色素带，D错误。]
4．(2019·攀枝花模拟)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容与结果见下表。
品种
光照处理
叶绿素a含量(mg/cm2)
叶绿素b含量(mg/cm2)
类胡萝卜素总含量(mg/cm2)
光合作用速率[μmol CO2/(m2·s)]
A
正常光照
1.81
0.42
1.02
4.59
A
弱光照
0.99
0.25
0.46
2.60
B
正常光照
1.39
0.27
0.78
3.97
B
弱光照
3.80
3.04
0.62
2.97
回答下列问题：
(1)据表推知，该实验的自变量是________________________，无关变量是__________(两个即可)。
(2)表中的光合色素位于叶绿体的____________膜上。用纸层析法将品种B绿叶光合色素分离的原理是____________________。
(3)据表分析，在弱光照处理时，品种A和品种B的光合作用速率都减慢，但品种B比品种A的光合作用速率减慢程度低，原因是________________________________________________。
[答案]　(1)光照强度和植物种类　温度、二氧化碳浓度(合理即可)
(2)类囊体的薄　光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢
(3)品种B在弱光照处理时叶绿素a和叶绿素b含量增加
光合作用的过程

1．光合作用的认识过程(连线)

2．光合作用的过程

(1)根据如图分析光反应与暗反应的区别
过程
Ⅰ.光反应
Ⅱ.暗反应
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素和酶
多种酶
原料
水、NADP＋、ADP、Pi
[H](NADPH)、ATP、CO2
产物
[H](NADPH)、ATP、O2
(CH2O)、ADP、Pi
物质变化
①水的光解：
H2O[H]＋O2
②ATP的合成：
ADP＋PiATP
①CO2的固定：
CO2＋C52C3
②C3的还原：
2C3
(CH2O)＋C5
能量变化
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
(2)根据如图分析光反应与暗反应的联系

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、NADP＋。
(3)写出光合作用总反应式，并用箭头标注反应物中H、O的去向：

3．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

(人教版教材必修1 P103“相关信息”)光合作用光反应阶段产生的[H]代表的物质是什么？与细胞呼吸过程中产生的[H]代表的物质相同吗？
[提示]　光合作用光反应阶段产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，细胞呼吸产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。因此，两者代表的物质不相同。

1．光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。(√)
2．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。(×)
[提示]　H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
3．只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。(×)
[提示]　在暗反应不能进行时，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。
4．在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5含量都迅速增加。(×)
[提示]　突然停止光照后，C3增加，C5减少。
5．正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定立即停止。(×)
[提示]　光反应停止后，光反应产生的[H]和ATP仍可被暗反应利用一段时间。
6．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。(√)

1．光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用有什么不同？
[提示]　光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。

2．探究光照和CO2供应的变化对光合作用中物质变化的影响
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：

(1)CO2供应不变，光照条件突然发生变化，可以分为两种情况：
光照
C3含量变化
C5含量变化
减弱
Ⅰ过程减弱→[H]和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C3消耗减少、合成暂时不变→C3含量增加
Ⅰ过程减弱→[H]和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C5消耗暂时不变、合成减少→C5含量减少
增强
与上述分析相反，结果是C3含量减少，C5含量增加
(2)光照条件不变，CO2供应突然发生变化，可以分为两种情况：
CO2


供应
C3含量变化
C5含量变化
减少
Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C3合成减少，消耗暂时不变→C3含量减少
Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C5消耗减少、合成暂时不变→C5含量增加
增加
与上述分析相反，结果是C3含量增加，C5含量减少

3．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况见如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。

(1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？
(2)可以判断，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是什么？如何解释这一实验结果？
[提示]　(1)排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性)。
(2)B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%。因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和[H]能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。

考查光合作用探究历程的相关实验
1．(2019·衡水金卷)下列有关光合作用探究历程的叙述正确的是(　　)
A．英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气
B．萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶绿体在光下产生了淀粉
C．鲁宾和卡门用18O只标记H2O，证明了光合作用释放的氧气都来自水
D．恩格尔曼的水绵实验利用了好氧细菌的生理特点作为因变量观测指标
D　[英格豪斯认为植物只有绿叶才能更新空气，A项错误；萨克斯实验证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉，B项错误；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气都来自水，C项错误。]
2．(2019·龙岩检测)下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是(　　)
A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所
B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用产物是O2时，利于收集气体
C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径
D．利用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色
D　[光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液，防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰，且银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉，D错误。]
考查光合作用的过程
3．(2019·惠州模拟)用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升，则NaHSO3溶液的作用可能是(　　)
A．促进叶绿体中CO2的固定
B．抑制叶绿体中C3的还原
C．促进叶绿体中ATP的合成
D．抑制叶绿体中有机物的输出
C　[若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，A项错误；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中C3的还原，则C3被还原生成的C5减少，消耗的C3减少，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，B项错误；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增加，生成的C5增加，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将增加，C3的含量将减少，C项正确；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，D项错误。]
4．如图为叶绿体的结构和功能示意图，请据图回答下列问题：

(1)光合作用中光反应产生的________可以被暗反应所利用；在光照条件下，ATP的移动方向是________(用图中字母和箭头表示)。
(2)若暗反应被抑制，可能的外部影响因素是__________、______________________。
(3)在电子显微镜下观察，可见到叶绿体基质中含量最多的物质是________颗粒(光合产物)。
(4)暗反应通过提供______________________________(物质)来影响光反应，从而影响光合作用速率。
[解析]　(1)光合作用光反应为暗反应提供[H]和ATP，用于三碳化合物的还原。光反应的场所是叶绿体的类囊体膜(A)，暗反应的场所是叶绿体基质(B)，所以光照下ATP从A移向B。(2)暗反应主要受外界环境中二氧化碳浓度和温度的影响。(3)光合作用的产物葡萄糖最终以淀粉的形式储存起来，且淀粉颗粒在电子显微镜下是可以观察到的，所以电子显微镜下叶绿体基质中含量最多的物质是淀粉颗粒。(4)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi以及NADP＋，而ADP、Pi以及NADP＋为光反应过程中ATP、NADPH合成的原料。
[答案]　(1)[H]和ATP　A→B　(2)二氧化碳供应不足　温度过高或过低　(3)淀粉　(4)ADP、Pi以及NADP＋


1.可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝藻等)，但是都有光合色素。
2．叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
3．植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
4．暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。
5．光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。
6．叶绿体产生的ATP只能用于自身的物质合成，不能直接用于细胞中其他部位的生命活动。
1.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
2．吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
3．叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
4．光合作用释放的O2来自H2O。
5．光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。
6．暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括CO2的固定和C3的还原等过程。

真题体验| 感悟高考　淬炼考能
1．(2019·全国卷Ⅰ)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于(　　)
A．水、矿质元素和空气 B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤 D．光、矿质元素和空气
A　[水是占细胞鲜重最多的化合物，矿质元素是构成细胞中主要化合物的基础，植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素使植株质量增加；另外，植物在光照条件下可进行光合作用，通过吸收空气中的CO2合成有机物使植株质量增加。故A符合题意。]
2．(2019·海南高考)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是(　　)
A．光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B．红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C．光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D．红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
B　[光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的[H]和ATP，A正确；胡萝卜素不能吸收红光，B错误；光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与，C正确；红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以转变为ATP中活跃的化学能，D正确。故选B。]
3．(2019·江苏高考)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藻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．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
D　[研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A项错误；层析液由有机溶剂配制而成，B项错误；层析液易挥发，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，该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。]
4．(2017·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
A　[本题考查色素对光能的吸收、光合作用的过程。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A错误；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；题干中给出“光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的”，光合作用吸收CO2、释放O2，O2的释放意味着CO2的吸收，C正确；640～660 nm波长光正好是叶绿素的吸收区，故叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。]
5．(2016·全国卷Ⅱ)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
C　[提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。]
6．(2016·天津高考)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　)
A．红光，ATP下降　 B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，[H]下降 D．绿光，C5上升
C　[叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少，因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时，光反应增强，ATP、[H]、C5含量上升，ADP、C3含量减少；当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时，光反应减弱，ATP、[H]、C5含量减少，ADP、C3含量增多。]
7．(2019·江苏高考)叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如图所示。请回答下列问题：

(1)合成酶R时，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息________到RNA上，RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA中，种类最多的是________。
(2)进行光合作用时，组装完成的酶R需ATP参与激活，
光能转化为ATP中的化学能是在________上(填场所)完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物(C3­Ⅰ)，C3­Ⅰ还原为三碳糖(C3­Ⅱ)，这一步骤需要________作为还原剂。在叶绿体中C3­Ⅱ除了进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X以维持卡尔文循环，X为________。
(3)作为光合作用的重要成分，X在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与X浓度相关的有________(填序号)。
①外界环境的CO2浓度
②叶绿体接受的光照强度
③受磷酸根离子浓度调节的C3­Ⅱ输出速度
④酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度
(4)光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体________。
[解析]　(1)遗传信息从DNA传递到RNA的过程叫转录。参与蛋白质合成的RNA有tRNA、mRNA和rRNA等，由于tRNA与特定的氨基酸相结合，其功能具有特异性，种类最多。(2)光合作用过程中，发生在类囊体薄膜上的光反应，将光能转化成ATP中的化学能。光反应为暗反应提供了[H]和ATP，其中[H]是将C3­Ⅰ还原形成C3­Ⅱ的还原剂。暗反应过程中，C5和CO2结合形成C3，其中一部分C3又会被还原成C5，从而使卡尔文循环持续地进行下去。(3)凡是影响光反应和暗反应的因素，都可以引起C3、C5相对含量的暂时变化。外界环境的CO2浓度改变，会暂时影响C5的消耗；叶绿体接受的光照强度变化，会暂时影响C5的生成；C3­Ⅱ的输出速度会影响C5的生成；酶R催化C5与O2结合产生C2化合物的强度会直接影响C5的浓度。(4)若叶绿体中存在大量可溶性糖，其渗透压会增大，造成叶绿体大量吸水而涨破。
[答案]　(1)转录　tRNA
(2)类囊体　[H]　C5(五碳化合物)
(3)①②③④
(4)吸水涨破