第9課捕獲光能的色素和結構光合作用原理·學業質量水平要求·1.利用比較與分類、模型與建模的方法分析光合作用的過程，建立生命的物質與能量觀、結構與功能觀。2.通過“綠葉中色素的提取和分離”實驗，提升物質提取分離技術。捕獲光能的色素和結構1．綠葉中色素的提取和分離(1)實驗原理(2)實驗步驟(3)實驗結果2．葉綠體中色素的吸收光譜(1)色素的吸收光譜圖(2)吸收光譜特點①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：可見光的波長范圍是400～760nm，葉綠體中的色素只吸收可見光，對紅外光和紫外光等不吸收。3．葉綠體的結構與功能(1)結構模式圖(2)結構外表：雙層膜(3)功能：進行光合作用的場所。(4)恩格爾曼的實驗：需氧細菌只分布于葉綠體被光束照射的部位，直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。1．提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分。(×)2．綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快。(×)3．在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線2～3次。(×)4．實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好。(×)5．植物體內含有的所有色素都參與光合作用。(×)6．光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質中。(×)7．葉綠體內膜的面積遠遠大于外膜的面積。(×)8．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用。(×)1．(必修1P99旁欄思考題)植物工廠里不用發綠光的光源，原因是這種波長的光被光合色素吸收的最少，因此不能用于光合作用中合成有機物。2．(必修1P101拓展應用)海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關，原因是不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光，水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多，即到達深水層的光線主要是藍紫光?？枷?|綠葉中色素的提取和分離1．(2023·江蘇卷)下列關于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是()A．用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞B．若連續多次重復畫濾液細線可累積更多的色素，但易出現色素帶重疊C．該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量D．用紅色莧菜葉進行實驗可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間B解析：用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；畫濾液細線時要間斷畫2～3次，即等上一次干了以后再畫下一次，若連續多次重復畫濾液細線雖可累積更多的色素，但會造成濾液細線過寬，易出現色素帶重疊，B正確；該實驗中分離色素的方法是紙層析法，可根據各種色素在濾紙條上呈現的色素帶的寬窄來比較判斷各色素的含量，但該實驗不能具體測定綠葉中各種色素含量，C錯誤；花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有機溶劑，故若得到5條色素帶，距離濾液細線最近的色素帶為花青素，應在葉綠素b的下方，D錯誤。2．甲同學按如下步驟開展了“綠葉中色素的提取”實驗：選用新鮮的菠菜葉作為實驗材料，將其剪碎后置于研缽中，加入少許二氧化硅，再加入10mL無水乙醇后進行研磨，之后將研磨液迅速倒入基部放有單層尼龍布的玻璃漏斗中進行過濾，將過濾液收集到試管中。乙同學對新鮮菠菜葉片中的色素進行提取和分離后得到如圖所示的結果(圖中的Ⅰ～Ⅳ表示四種色素)。下列對這兩名同學實驗的相關評價，合理的是()A．甲同學加入二氧化硅的目的是防止光合色素被破壞B．甲同學收集到的濾液還需加入無水乙醇中，以使色素在濾紙條上分離開來C．兩位同學在進行綠葉中色素提取操作時可能均未添加碳酸鈣D．若乙同學按正確的操作提取色素并進行紙層析后，則圖中Ⅳ表示的是葉綠素bC解析：在綠葉中色素的提取和分離實驗中，加入二氧化硅的目的是讓研磨更充分，加入碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞，A錯誤；甲同學收集到的濾液不應加入無水乙醇中，而應該在層析液中進行層析分離色素，B錯誤；甲同學在操作中沒有加入碳酸鈣，從乙同學的層析結果來看，葉綠素的含量少于類胡蘿卜素，說明葉綠素被破壞，其在提取色素時可能也沒有加入碳酸鈣，C正確；若乙同學按正確的操作提取色素并進行紙層析后，胡蘿卜素因溶解度最大而擴散速度最快，色素帶距離劃線處最遠，葉綠素b的色素帶距離劃線處最近，故圖中Ⅳ表示的是胡蘿卜素，D錯誤。實驗出現異?，F象的原因分析異常現象原因分析收集到的濾液綠色過淺①未加二氧化硅，研磨不充分；②使用放置數天的葉片，濾液色素(葉綠素)太少；③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低；④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞濾紙條色素帶重疊①濾液細線不直；②濾液細線過粗濾紙條無色素帶①忘記畫濾液細線；②濾液細線觸及層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中濾紙條只呈現類胡蘿卜素的色素帶①忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞；②所用葉片為“黃葉”考向2|色素的種類及功能3．(2023·全國乙卷)植物葉片中的色素對植物的生長發育有重要作用。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D解析：葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構成葉綠素分子的重要元素，A正確；光反應的場所是類囊體的薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，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有吸收峰，C正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越快，D錯誤。4．19世紀末，恩格爾曼用一個棱鏡將陽光散射成七色光，并使之落在水綿上，再在系統里加入一群好氧性細菌，實驗結果如下圖，下列敘述正確的是()A．水綿細胞的葉綠體主要吸收紅光和藍紫光，不吸收綠光B．好氧性細菌利用光合作用產生的氧氣最終在線粒體內膜上產生水C．水綿的葉綠體中含有葉綠素和藻藍素D．吸收光能的色素存在于葉綠體的類囊體薄膜上D解析：水綿為低等植物，它含螺旋帶狀葉綠體，能進行光合作用，而葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光，吸收綠光最少，A錯誤；好氧性細菌為原核生物，無線粒體，但可在細胞質和細胞膜上進行有氧呼吸，B錯誤；水綿細胞內能吸收光能的色素有葉綠素和類胡蘿卜素，C錯誤；光反應階段需要光合色素的參與，類囊體薄膜上分布有許多吸收光能的色素分子，所以在此進行光反應，D正確。考向3|葉綠體的結構和功能5．(2024·江蘇南通模擬)下圖是陽生植物蒲公英某細胞器的電鏡照片，相關敘述正確的是()A．結構①有兩層生物膜，內膜面積比外膜面積大B．結構②上分布著吸收、傳遞、轉換光能的光敏色素C．結構③中含核糖體，能翻譯出與光合作用有關的酶D．適當遮陰后，結構②的數量和膜面積急劇減少C解析：葉綠體是雙層膜結構的細胞器，故結構①有兩層生物膜，但葉綠體的內、外膜面積幾乎相等，A錯誤。結構②是由類囊體薄膜堆疊而成的基粒，類囊體薄膜上分布著吸收、傳遞、轉換光能的光合色素；而光敏色素分布于植物的各個器官中，是植物體本身合成的一種調節生長發育的蛋白質，B錯誤。葉綠體是半自主細胞器，其結構③(葉綠體基質)中含核糖體(是蛋白質合成的場所)，能翻譯出與光合作用有關的酶(本質為蛋白質)，C正確。適當遮陰后，光照強度減弱，為適應這一變化，結構②基粒的數量和膜面積均會有所增加，D錯誤。6．(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糖產生。回答下列問題。(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)將葉綠體的內膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發現黑暗條件下懸浮液中不能產生糖，原因是____________________________________________________________。(3)葉片進行光合作用時，葉綠體中會產生淀粉。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。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)植物細胞器的分離方法可用差速離心法，葉綠體中的光合色素分布在類囊體膜上，光合色素中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)光合作用光反應和暗反應同時進行，黑暗條件下無光，光反應不能進行，無法為暗反應提供原料ATP和NADPH，暗反應無法進行，產物不能生成。(3)要驗證葉綠體中有光合作用的產物淀粉，需要將葉綠體提取出來并檢測其中淀粉。因此將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲、乙兩組，先進行饑餓處理，排除原有淀粉的干擾。之后甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環境相同的黑暗狀態下，一段時間后，用差速離心法提取出甲、乙兩組的葉綠體，需要脫綠處理，制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。預期結果：甲組勻漿出現藍色，有淀粉產生；乙組無藍色出現，無淀粉產生。答案：(1)差速離心類囊體(薄)膜藍紫光(2)懸液中具有類囊體膜以及葉綠體基質暗反應相關的酶，但黑暗條件下，光反應無法進行，暗反應沒有光反應提供的原料ATP和NADPH，所以無法形成糖類(3)實驗思路：將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲、乙兩組，兩組植物應均進行饑餓處理(置于黑暗中一段時間消耗有機物)，之后甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環境相同的黑暗狀態下，一段時間后，用差速離心法提取出甲、乙兩組的葉綠體，脫綠后制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。預期結果：甲組勻漿出現藍色，有淀粉產生；乙組無藍色出現，無淀粉產生。光合作用的原理1．探索光合作用原理的部分實驗時間、人物實驗過程及現象觀點或成果19世紀末光合作用中CO2分子的C和O分開，O2被釋放，C與H2O結合C與H2O結合成甲醛進而縮合成糖1928年甲醛對植物有毒害作用甲醛不能通過光合作用轉化成糖1937年希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出O2離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生O21941年魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中氧氣的來源：H218O＋CO2→植物→釋放出18O2；H2O＋C18O2→植物→釋放出O2光合作用釋放的氧氣來自水1954、1957年阿爾農在光照下葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨水的光解過程中合成ATP20世紀40年代卡爾文用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用：14CO2→14C3→(14CH2O)探明了CO2中的碳是如何轉化為有機物中的碳的2.光合作用的概念與反應式(1)概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。(2)反應式CO2＋H2O光能葉綠體(CH3．光合作用過程(1)過程模型①NADPH；②2C3；③ADP＋Pi；④O2；⑤(CH2O)。(2)光反應與暗反應項目光反應暗反應(碳反應)場所類囊體的薄膜上葉綠體基質條件需光有光、無光均可物質變化H2O光能H＋＋e－＋ONADP＋＋H＋＋e－＋能量→NADPH；ADP＋Pi＋能量酶ATPCO2＋C5酶2C3；2C3NADPH、ATP酶(CH2能量變化光能→ATP和NADPH中的化學能ATP和NADPH中的化學能→(CH2O)中的化學能4.光合作用和化能合成作用項目光合作用化能合成作用區別能量來源光能無機物氧化釋放的能量代表生物綠色植物硝化細菌相同點都能將CO2和H2O等無機物合成有機物1．魯賓和卡門設計對比實驗證明了光合作用釋放的氧氣來自水。(√)2．H2O在光下分解為H＋、e－和O2的過程發生在葉綠體基質中。(×)3．光合作用光反應階段產生的NADPH可在葉綠體基質中作為還原劑和供能。(√)4．C是組成糖類的基本元素，在光合作用中C從CO2開始先后經C3、C5，最后形成糖類。(×)5．進入葉綠體的CO2不能被NADPH直接還原。(√)6．土壤中的硝化細菌可利用CO2和H2O合成糖類。(√)7．CO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變為C3中的化學能。(×)1．(必修1P102思考·討論拓展)魯賓、卡門實驗中，不能對同一實驗中的CO2和H2O同時進行標記，原因是若同時標記CO2和H2O，則無法分辨氧氣的來源。2．(必修1P103圖5-14延伸)光照停止后暗反應短時間仍然能夠持續，但無法長時間正常進行，原因是暗反應中C3還原需要光反應提供ATP和NADPH，停止光照后光反應停止，暗反應將ATP和NADPH消耗盡后，因缺少ATP和NADPH而無法進行?？枷?|探索光合作用原理的實驗1．(2024·廣東東莞模擬)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，光照條件下可以釋放出O2，該反應稱為希爾反應。結合所學知識，分析下列說法正確的是()A．提供水、光合色素和酶，適宜光照等條件下也可能產生O2B．希爾反應可以證明水的光解產生的O2全部來自水C．希爾反應懸浮液中鐵鹽的作用與NADP＋的作用相似D．希爾反應說明有機物的最終合成和水的光解無關C解析：在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，光照條件下可以釋放出O2，因此只提供水、光合色素和酶，適宜光照等條件下不能產生O2，A錯誤；希爾反應的結果僅說明了離體的葉綠體在適當的條件下可以發生水的光解，產生O2，該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉移，因此不能說明所產生的O2全部來自水，B錯誤；希爾反應懸浮液中鐵鹽的作用與光反應中NADP＋的作用相似，能與水光解產生的H＋反應，C正確；希爾反應說明水的光解和糖的合成不是同一個化學反應，若要證明有機物的最終合成和水的光解無關，還需要對照實驗，D錯誤。2．某實驗小組將葉綠體和相關化學物質在抽去空氣的溶液中進行了如下實驗：組別甲組乙組丙組丁組葉綠體類型完整葉綠體葉綠體破裂后的勻漿完整葉綠體葉綠體破裂后的勻漿加入的物質NADP＋溶液NADP＋溶液DCPIP溶液DCPIP溶液條件適宜溫度和光照等條件溶液中的物質及顏色微量O2微量O2和NADPH微量O2，溶液為藍紫色微量O2，溶液變為無色注：DCPIP是一種可以接受H＋的化合物，氧化態為藍紫色，被還原后為無色。關于該實驗的分析正確的是()A．對比丙組和丁組實驗，說明DCPIP能穿過葉綠體的雙層膜B．該實驗說明產生的O2中的氧元素一定來源于H2O，而不來源于CO2C．向實驗后的甲組通入CO2并黑暗處理，可證明光反應和暗反應不是同一個化學反應D．向實驗后的乙組通入CO2并黑暗處理，檢測NADPH的含量可證明其參與暗反應D解析：丙組實驗利用完整的葉綠體進行實驗無還原態DCPIP生成，最可能的原因是DCPIP不能穿過完整葉綠體的雙層膜，A錯誤；該實驗在抽去空氣的溶液中發生，說明水的光解產生了O2，但沒有直接研究氧元素的路徑，無法直接證明產生的O2中的氧元素的來源，B錯誤；向實驗后的甲組通入CO2并黑暗處理，由于沒有NADPH，不發生暗反應，無法證明光反應和暗反應不是同一個化學反應，C錯誤；向實驗后的乙組通入CO2并黑暗處理，檢測NADPH的含量，若因消耗而減少可證明其參與暗反應，D正確。考向2|光合作用的過程3．(2021·廣東卷)在高等植物光合作用的卡爾文循環中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是()A．Rubisco存在于細胞質基質中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結合D解析：Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應，暗反應的場所是葉綠體基質，故Rubisco存在于葉綠體基質中，A錯誤；暗反應在有光和無光條件下都可以進行，故參與暗反應的酶Rubisco的激活對光無要求，B錯誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯誤；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2結合生成C3的過程，D正確。4．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反應依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復合體，PSⅡ光復合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發現，PSⅡ光復合體上的蛋白質LHCⅡ，通過與PSⅡ結合或分離來增強或減弱對光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是()A．葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復合體對光能的捕獲增強B．Mg2+含量減少會導致PSⅡ光復合體對光能的捕獲減弱C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結合，不利于對光能的捕獲D．PSⅡ光復合體分解水可以產生H＋、電子和O2C解析：分析題干信息可知，葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSⅡ光復合體對光能的捕獲增強，A正確；Mg2+是葉綠素的組成成分，其含量減少會導致PSⅡ光復合體上的葉綠素含量減少，對光能的捕獲減弱，B正確；由題圖可知，弱光下LHCⅡ與PSⅡ結合，增強對光能的捕獲，C錯誤；PSⅡ光復合體能吸收光能，并分解水，水的光解產生H＋、電子和O2，D正確?？枷?|條件驟變時葉綠體中各物質含量變化5．(2024·山東淄博模擬)研究發現，光照條件下，當外界CO2濃度突然降至極低水平時，某植物葉肉細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濃度的同時停止光照，則不出現上述情況。下列說法正確的是()A．葉肉細胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的產物B．在五碳化合物上升的同時，葉肉細胞中的NADP＋/NADPH上升C．光反應產生的NADPH和ATP能促進五碳化合物的形成D．五碳化合物和三碳化合物間的轉化需要光能的直接驅動C解析：暗反應過程中CO2的固定是CO2和五碳化合物結合形成兩分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的產物，A錯誤；CO2濃度降低時，CO2的固定減弱，五碳化合物消耗減少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成減少，三碳化合物的還原減慢，NADPH消耗減少，NADPH積累增多，則葉肉細胞中的NADP＋/NADPH下降，B錯誤；光反應產生的NADPH和ATP參與三碳化合物的還原，促進五碳化合物的形成，C正確；五碳化合物和三碳化合物間的轉化屬于暗反應階段，被光反應的產物NADPH和ATP所驅動，而不是光能的直接驅動，D錯誤。6．淀粉和蔗糖均為小麥光合作用的產物，兩者合成過程中均需利用磷酸丙糖作為原料，磷酸轉運器(TPT)能將卡爾文循環中產生的磷酸丙糖不斷運出葉綠體，同時將等分子數的磷酸(Pi)反向運回葉綠體基質，具體過程如下圖所示。下列說法正確的是()A．CO2的供應量不變，突然降低光照強度，磷酸丙糖含量減少，C3含量增加B．NADPH和ATP分別為C3還原提供還原劑和能量C．若使用TPT專一抑制劑處理小麥葉片，則葉綠體中淀粉合成量持續增加D．若將離體葉綠體懸浮于Pi濃度較低的培養液中，則細胞質基質中蔗糖合成量增加A解析：突然降低光照強度，光反應提供的ATP和NADPH減少，C3還原減少，進而導致磷酸丙糖合成量減少，而由于CO2的供應量不變，故C3生成量不變，C3含量增加，A正確；ATP和NADPH均可以為C3還原提供能量，B錯誤；TPT能將卡爾文循環中產生的磷酸丙糖不斷運出葉綠體，若使用TPT專一抑制劑處理小麥葉片，則磷酸丙糖被留在葉綠體內，合成淀粉，由于淀粉合成量增加，大量積累在葉綠體中不能及時運出，抑制了光合作用的進行，所以葉綠體中淀粉含量會增加，但是不會持續增加，C錯誤；當細胞質基質中的Pi濃度低時，會限制磷酸丙糖從葉綠體運出，促使淀粉在葉綠體基質中形成，導致細胞質基質中蔗糖合成量減少，D錯誤。環境因素變化對C3和C5含量的影響(1)“過程法”分析各物質變化下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：(2)“模型法”表示C3和C5含量的變化圖中各曲線表示的物質名稱①圖1中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。②圖2中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。③圖3中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。④圖4中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。課時質量評價(九)(建議用時：40分鐘)一、選擇題1．(2024·山東濰坊模擬)光合作用的碳反應(暗反應)是卡爾文應用14C示蹤的方法發現的，也叫卡爾文循環，主要包括三個階段：羧化(CO2固定)、還原和RuBP(五碳化合物)再生。下列相關敘述錯誤的是()A．羧化階段參與固定CO2的是RuBP，產物是1分子3-磷酸甘油酸B．還原階段需要消耗光反應階段產生的ATP和NADPH，并儲存能量C．再生階段產生RuBP，能夠保證卡爾文循環的持續進行D．在還原階段產生的一部分儲能物質經過一系列反應生成(CH2O)A解析：在羧化階段，RuBP與CO2結合，1分子RuBP(五碳化合物)能與1分子的CO2結合生成2分子3-磷酸甘油酸(三碳化合物)，A錯誤；還原階段(C3的還原)需要消耗光反應階段產生的ATP和NADPH，并儲存能量，B正確；RuBP(五碳化合物)再生可以保證RuBP含量的相對穩定，繼續固定CO2，以保證卡爾文循環(羧化—還原—再生)持續穩定地進行，C正確；在還原階段接受能量并被還原的C3有兩種代謝途徑：一部分在酶的作用下經過一系列的反應轉化為(CH2O)，另一部分又形成五碳化合物，D正確。2．(2024·廣東東莞模擬)羽衣甘藍因其耐寒性和葉色豐富多變的特點，成為冬季重要的觀葉植物。將其葉片色素提取液在濾紙上進行點樣，先后置于層析液和蒸餾水中進行層析，過程及結果如下圖所示。已知1、2、3、4、5代表不同類型的色素。下列分析錯誤的是()A．色素1在層析液中的溶解度最大B．色素1、2、3、4難溶于蒸餾水C．色素5可能存在于植物的液泡中D．缺Mg會影響色素1和2的含量D解析：根據層析的結果，色素1距離起點最遠，說明其在層析液中的溶解度最大，A正確；根據在蒸餾水中的層析結果說明色素1、2、3、4難溶于蒸餾水，因此用蒸餾水分離時，在濾紙上不進行擴散，B正確；根據在蒸餾水中的層析結果說明，色素5可以溶解在蒸餾水中，推測其可能是存在于植物液泡中的色素，C正確；1、2、3、4在層析液中具有不同的溶解度，推測是光合色素，因此它們依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，鎂只參與構成葉綠素，故缺Mg會影響色素3和4的含量，D錯誤。3．光合作用是水稻生長發育的生理基礎，葉片是進行光能轉化的主要組織，光合色素突變會改變光合速率而影響水稻產量。實驗小組獲得了水稻光合色素突變體植株，并檢測突變體植株與野生型植株葉片光合色素的含量，結果如下表。下列分析錯誤的是()項目野生型突變體葉綠素a含量/(mg·g-1)18.52.4葉綠素b含量/(mg·g-1)5.31.6類胡蘿卜素含量/(mg·g-1)2.60.8A．在葉肉細胞中，光合色素分布在類囊體膜上B．突變體植株進行光合作用釋放O2的速率下降C．突變體植株葉片吸收的綠光量下降最為明顯D．突變體植株在葉綠體基質中固定的CO2減少C解析：在葉肉細胞中，光合色素分布在基粒的類囊體膜上，A正確；突變體植株葉綠素、類胡蘿卜素含量都降低，吸收光能減少，進行光合作用釋放O2的速率下降，B正確；光合色素對綠光吸收最少，突變體植株葉片吸收的紅光和藍紫光下降最為明顯，C錯誤；突變體植株光反應減弱，光反應給暗反應提供的ATP和NADPH減少，暗反應減弱，在葉綠體基質中固定的CO2減少，D正確。4．(2024·湖南名校聯考)實驗中常用希爾反應來測定除草劑對雜草光合作用的抑制效果。希爾反應的基本過程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有氧化型DCIP(氧化劑)、蔗糖和緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解，產生氧氣等，溶液中的DCIP被還原，顏色由藍色變成無色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲和品種乙雜草的離體葉綠體并進行希爾反應，實驗結果如下表所示。下列敘述正確的是()除草劑相對濃度放氧速率相對值甲乙0555%3.74.410%2.23.715%1320%02.225%01.630%01A．希爾反應中加入蔗糖溶液為該反應提供能量B．希爾反應中的DCIP，相當于光反應中的NADPHC．與品種乙相比，除草劑抑制品種甲葉綠體類囊體膜的功能較強D．除草劑濃度為20%時，若向品種乙的希爾反應溶液中通入二氧化碳，在光照條件下就能檢測到糖的生成C解析：希爾反應中加入蔗糖溶液是為了維持滲透壓，A錯誤；希爾反應模擬了光合作用中光反應階段的部分變化，該階段在葉綠體的類囊體膜中進行，溶液中的DCIP被還原，因此氧化劑DCIP在希爾反應中的作用，相當于NADP＋在光反應中的作用，B錯誤；據題表分析可知，抑制劑處理影響葉綠體放氧速率，說明抑制劑主要抑制光合作用的光反應階段，光反應階段發生在類囊體膜上，與品種乙相比，甲的放氧速率較慢，即除草劑抑制品種甲葉綠體類囊體膜的功能較強，C正確；除草劑濃度為20%時，若向品種乙的希爾反應溶液中通入二氧化碳，由于該反應中沒有NADPH的生成，所以C3不能被還原成糖，在光照條件下不能檢測到糖的生成，D錯誤。5．(2024·廣東東莞模擬)研究發現，兔子吃的草中有葉黃素，但葉黃素僅在兔子的脂肪組織中積累而不在肌肉組織中積累。發生這種選擇性積累的原因是葉黃素易溶于脂溶性物質，不溶于水。下列說法正確的是()A．葉黃素不在肌肉中積累說明肌細胞中不含有脂肪B．葉黃素屬于光合色素，主要吸收紅光和藍紫光C．脂肪是參與構成動物細胞膜的重要成分D．脂肪是良好的儲能物質，細胞可通過氧化分解脂肪獲能D解析：葉黃素不在肌肉中積累說明肌細胞中含有的脂肪較少，因為葉黃素屬于脂溶性物質，A錯誤；葉黃素屬于光合色素，為類胡蘿卜素，主要吸收藍紫光，B錯誤；膽固醇是動物細胞膜的重要成分，而脂肪是細胞中主要的儲能物質，C錯誤；脂肪是細胞中良好的儲能物質，細胞可通過分解脂肪獲取能量，供給生命活動所需，D正確。6．科研人員以中華蚊母樹為試驗材料，探究不同提取方法對葉片色素的提取效果，結果如下表。相關敘述錯誤的是()提取方法方法1(液氮法)方法2(研磨法)方法3(浸提法)葉綠素a/(mg·g-1)0.550.490.16葉綠素b/(mg·g-1)0.170.160.13總葉綠素/(mg·g-1)0.720.650.29A．方法1提取率高與細胞破碎充分、操作時間短有關B．方法2提取率低是因為研磨和過濾時會損失一定量的色素C．方法3中可通過適當增強光照、延長提取時間以充分提取色素D．三種方法都可用無水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素C解析：方法1(液氮法)液氮可以使葉片迅速冰凍，進行研磨時可以使細胞破碎充分、操作時間短，有利于提高提取率，A正確；方法2(研磨法)通過研磨法提取色素，研磨不徹底、用尼龍布過濾等都會損失一定量的色素，B正確；方法3(浸提法)通過浸提法提取色素，主要是浸提液的種類和浸提時間影響色素的提取量，光照強度不影響，C錯誤；色素可以溶解于有機溶劑中，所以三種方法都可以用無水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，D正確。7．(2024·廣東東莞模擬)卡爾文等科學家向小球藻“飼喂”一定量的14CO2，光照30s后檢測到多種帶14C標記的化合物。將光照時間逐漸縮短至幾分之一秒時發現，放射性出現在一種三碳化合物(C3)中。光照5s時發現，放射性同時出現在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中。僅據此實驗，以下推測最合理的是()A．CO2固定的第一個產物是C3B．碳轉移的路徑是CO2＋C5→C3→C5C．碳轉移的路徑是C3＋光→C5→C6D．碳轉移的路徑是C3＋光→C6→C5A解析：卡爾文用14C標記的CO2作為原料，探究暗反應的過程，所以不斷縮短光照時間，是為了確定被14C標記的化合物出現的先后順序，由于光照5s時發現，放射性同時出現在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中，可推測最初形成的C3轉化成了C5和C6，CO2中C的轉移途徑為CO2→C3→C5和C6，A正確。二、非選擇題8．(2024·湖南衡陽模擬)作用光譜顯示的是不同波長的光合作用效率；吸收光譜顯示的是一種給定物質對于不同波長光的吸收百分率。下圖表示光合作用的作用光譜與葉綠素a吸收光譜的關系。森林中陽生植物多居上層，林下幾乎都是散射光(主要為藍紫光)，人參、三七等陰生植物適合在弱光條件下生存。請分析回答下列問題：(1)陰生植物葉片具有的適應弱光生長的結構特點是________________________(至少答出2點)。(2)陰生植物葉綠體中葉綠素b/葉綠素a含量________(填“大于”“等于”或“小于”)陽生植物，推斷理由是________________________________________________。(3)葉綠體的類囊體膜上光合色素的作用是__________________________；從圖中可以看出，光合作用的作用光譜與葉綠素a的吸收光譜不完全相同，其原因是____________________________________________________________________________。(4)現提供植物葉肉細胞勻漿、適當的介質、低滲溶液、離心機、充足的14CO2及ATP和NADPH等試劑，請設計實驗驗證光合作用的碳固定反應發生在葉綠體基質中，而不在類囊體薄膜上，寫出實驗思路。(提示：物質檢測與提純等方法不做要求)解析：(1)陰生植物葉片具有的適應弱光生長的結構特點是葉薄，細胞壁薄，機械組織不發達，葉綠體顆粒大、呈深綠色。(2)陰生植物吸收的散射光主要為藍紫光，在藍紫光區，葉綠素b的吸收光譜大于葉綠素a，藍紫光對于葉綠素b更有效。故陰生植物葉綠體中葉綠素b/葉綠素a含量大于陽生植物。(3)葉綠體的類囊體膜上光合色素的作用是吸收光能、傳遞光能和轉換光能。除葉綠素a外，類囊體膜上的其他光合色素可吸收光能、傳遞光能，擴大了可進行光合作用的光的波長范圍，同時這些色素吸收的光能傳遞給(少數特殊狀態的)葉綠素a轉換光能，從而增大了光合作用的作用光譜。故從圖中可以看出，光合作用的作用光譜與葉綠素a的吸收