2025届高考 一轮复习 浙科版光合作用的过程 学案 浙江

第7课时光合作用的过程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。考点一光合作用的过程分析1．光反应(1)光反应的条件：光合色素、酶、光和水；场所：叶绿体类囊体膜(光合膜)；产物：NADPH、ATP、O2。(2)光反应的3个物质变化(用表达式书写)：①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(叶绿体))2H＋＋2e－＋eq\f(1,2)O2；②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH；③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP。(3)光反应的能量变化：光能→ATP、NADPH中活跃的化学能。2．碳反应(1)碳反应的条件：CO2、多种酶、ATP、NADPH；场所：叶绿体基质；产物：三碳糖。(2)碳反应的3个物质变化(用表达式书写)：①CO2的固定：CO2＋五碳糖eq\o(→,\s\up7(酶))三碳酸；②三碳酸的还原：三碳酸eq\o(→,\s\up7(ATP、NADPH),\s\do5(酶))三碳糖；③五碳糖的再生：三碳糖eq\o(→,\s\up7(酶))五碳糖。(3)碳反应的能量变化：活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。3．光反应与碳反应的关系光反应能为碳反应提供ATP、NADPH；碳反应能为光反应提供ADP、Pi、NADP＋，二者紧密联系，缺一不可。总结如下：提醒(1)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中为细胞膜或光合膜。(2)碳反应所需要的ATP仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。(3)光合作用中，ATP提供能量和磷酸基团；NADPH提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。(4)三碳糖和五碳糖的组成元素中均含有磷。(5)光反应停止，碳反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持短时间的碳反应。1．(2023·衢州高三十校联考)植物能吸收一定强度的光驱动光合作用，后者的基本过程如图所示。过度光照可能会导致DNA损伤甚至细胞死亡，但是植物能借助一种光保护机制防止这种损伤。近来研究发现，类囊体膜蛋白PSBS感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活，激活了的PSBS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，从而防止强光对植物造成损伤(即光保护效应)。下列有关说法正确的是()A．抑制a物质释放有利于PSBS发挥功能B．降低ATP合成酶活性和阻断反应Ⅱ都有利于PSBS发挥功能C．若该植株既不吸收也不释放CO2，则所产生的a物质全部用于图示细胞的细胞呼吸D．物质f可以在叶肉细胞的叶绿体基质中合成蔗糖答案B解析a物质是O2，O2释放越多，类囊体腔中的质子浓度就越高，越有利于PSBS发挥功能，A错误；b为ADP，c为ATP，降低ATP合成酶活性，不利于H＋从类囊体腔中外流，类囊体腔内的质子浓度高，阻断反应Ⅱ使ATP增加，H＋从类囊体腔中外流少，两者都有利于PSBS发挥功能，B正确；若该植株既不吸收也不释放CO2，则该细胞光合速率大于呼吸速率，所产生的a物质部分用于图示细胞的细胞呼吸，另一部分用于释放到细胞外，C错误；物质f是三碳糖，蔗糖在叶绿体外合成，D错误。2．(2023·台州高三期末)磷酸转运器是叶绿体膜上的重要结构，可将碳反应过程中产生的磷酸丙糖运出，同时将释放的Pi运回。Pi和磷酸丙糖通过磷酸转运器的运输，严格按照1∶1的反向交换方式进行，如图所示。下列叙述正确的是()A．a进入叶绿体的动力来自色素吸收的光能B．叶绿体基质中的CO2直接被光反应产生的NADPH还原C．磷酸转运器运输Pi会造成叶绿体基质中的Pi堆积D．磷酸转运器可通过促进蔗糖合成，从而提高CO2固定速率答案D解析a是H2O，可通过渗透作用进入叶绿体，不消耗能量，A错误；叶绿体基质中的CO2先与五碳糖结合形成三碳酸分子，三碳酸分子再被光反应产生的NADPH还原为三碳糖，B错误；叶绿体基质中Pi过多时，磷酸丙糖会转化为淀粉，减少磷酸丙糖的输出及Pi的输入，C错误；磷酸转运器可输出磷酸丙糖合成蔗糖，进而促进CO2的固定，D正确。考点二环境因素骤变对物质含量动态变化的判断当外界条件改变时，光合作用中三碳酸分子、五碳糖、NADPH、ATP的含量变化可以采用如图分析：1．图示2.分析条件过程变化三碳酸分子五碳糖NADPH和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供应不变①过程减弱；②③过程减弱；④过程正常进行增加减少减少光照由弱到强，CO2供应不变①过程增强；②③过程增强；④过程正常进行减少增加增加光照不变，CO2由充足到不足④过程减弱，①②③过程正常进行，随三碳酸分子减少，②③过程减弱，①过程正常减少增加增加光照不变，CO2由不足到充足④过程增强；①②③过程正常进行，随三碳酸分子增加，②③过程增强，①过程正常增加减少减少3．下列关于光合作用中改变反应条件而引起的变化的叙述，正确的是()A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中五碳糖/三碳酸分子比值减小B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小C．突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增大D．突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中五碳糖/三碳酸分子比值增大答案C解析突然中断CO2供应，三碳酸分子的量减少，五碳糖消耗减少，因此五碳糖含量增加，五碳糖/三碳酸分子比值增大，A错误；突然中断CO2供应，光反应产生的ATP的量不变，但消耗减少，因此ATP在叶绿体中含量增加，ADP含量减少，ATP/ADP比值增大，B错误；突然将绿光改为红光，光反应速率增强，产生的ATP的量增加，ADP含量减少，ATP/ADP比值增大，C正确；突然将红光改为绿光，光反应速率减弱，产生的ATP减少，三碳酸分子消耗减少，生成不变，故三碳酸分子的量增加，五碳糖含量减少，五碳糖/三碳酸分子比值减小，D错误。4．(2024·杭州高三联考)以小球藻为实验材料进行以下实验：给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间(从1秒到数分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅30秒的时间，CO2已经转化为许多种化合物。实验发现，在光照下三碳酸和五碳糖的浓度很快达到饱和并保持稳定。下列相关叙述错误的是()A．该实验是通过改变光照时间来探究碳转移途径的B．各种含14C物质出现的顺序可以说明碳反应产物出现的顺序C．要确定CO2转化成的第一个产物应尽可能延长光照时间D．实验条件下若突然中断CO2的供应，三碳酸的浓度将下降答案C解析该实验在不同的时间杀死小球藻，以此来控制光照时间探究碳转移途径，A正确；碳是有机物最基本的组成元素，14C可以标记碳反应产物出现的顺序，B正确；仅30秒的时间，CO2已经转化为许多种化合物，因此，要确定CO2转化成的第一个产物应尽可能缩短光照时间，C错误；实验条件下若突然中断CO2的供应，CO2与五碳糖生成的三碳酸减少，而三碳酸的还原不变，使得三碳酸的浓度下降，D正确。1．(2018·浙江11月选考，26)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如图所示。下列叙述正确的是()A．相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著B．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲类囊体膜的功能较强C．除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体能产生三碳糖D．不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲答案B解析相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种产生的氢多，说明受除草剂抑制效果低，A错误；与品种乙相比，除草剂对品种甲放氧速率抑制快，说明除草剂抑制品种甲类囊体膜的功能较强，B正确；除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体不能产生三碳糖，因为在希尔反应中，水被分解产生的氢使得溶液中的DCIP被还原，并没有生成NADPH，所以无法进行碳反应，C错误；从图中的起点看，不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率等于品种甲，D错误。2．(2017·浙江11月选考，26)在黑暗条件下，将分离得到的类囊体放在pH4的缓冲溶液中，使类囊体内外的pH相等，然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH8的缓冲溶液中，结果检测到有ATP的生成。根据实验分析，下列叙述正确的是()A．实验中溶液的H＋均来自水的裂解B．黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATPC．光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H＋浓度较高D．若使类囊体的磷脂双分子层对H＋的通透性增大，ATP生成量不变答案C解析由题意可知，本实验是在黑暗条件下完成的，故实验中不发生水的裂解，A错误；黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体不能产生ATP，B错误；光照条件下，植物细胞叶绿体中类囊体的腔内发生水的裂解产生H＋，使类囊体腔内的H＋浓度较高，C正确；根据实验结果分析，在类囊体内H＋浓度大于外界时会有ATP产生，H＋的浓度差和ATP的产生有关，若使类囊体的磷脂双分子层对H＋的通透性增大，ATP生成量会发生改变，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CO2C．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答案A解析绿色植物光反应的场所是类囊体膜，产物有O2、NADPH、ATP，碳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参与三碳酸的还原，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．(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答案C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光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水，水的裂解产生H＋、电子和O2，D正确。5．(2023·浙江1月选考，23)叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量比值表示)对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。表1项目甲组乙组丙组处理库源比1/21/41/6单位叶面积叶绿素相对含量78.775.575.0净光合速率(μmol·m－2·s－1)9.318.998.75果实中含13C光合产物(mg)21.9637.3866.06单果重(g)11.8112.2119.59注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间、单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。回答下列问题：(1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是_________________________________________________________。(2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的____________结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的_________________________中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有___________________________________________________________________________________(答出2点即可)。(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率____________(填“升高”或“降低”)、果实中含13C光合产物的量____________(填“增加”或“减少”)。库源比升高导致果实单果重变化的原因是_______