(共33张PPT)
第2课时 绿色植物光合作用的过程
1.阐明光合作用的过程。2.阐述光合作用的物质变化和能量转换。3.说出化能合成作用。
一、叶绿体
1.结构
2.功能:绿色植物进行 的场所。
3.分布:一般分布在细胞质膜与 之间的细胞质中。在光照较弱时,汇集到细胞 ,最大限度吸收光能;在光照强度很高时,移动到细胞 ,以避免强光的伤害。
外膜
内膜
类囊体
基粒
基质
光合作用
液泡
顶面
侧面
二、光合作用的概念
1.场所:绿色植物的 中。
2.能量转化: →储存在糖分子中的化学能。
3.物质转化: 和 →糖和 。
叶绿体
光能
CO2
H2O
O2
三、光合作用的过程
1.写出图中序号代表的物质或过程
NADPH([H])
① ;② ;③ ;④ ;⑤ ;⑥ 。
ATP
CO2
(CH2O)
光反应
暗反应
2.光反应阶段
类囊体膜
光
光合色素
O2
ATP
3.暗反应阶段
4.光合作用总反应式
。
叶绿体基质
C5
糖分子
四、化能合成作用
1.概念:通过氧化外界环境中的 获得的 来合成有机物的方式。
2.实例:硝化细菌将土壤中的NH3氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成 。
无机物
硝化细菌利用上述过程中释放的 ,将CO2和H2O合成糖,以维持自身的生命活动。
化学能
硝酸
化学能
判断正误
(1)光反应和暗反应紧密联系,能量转化与物质变化密不可分。( )
【提示】 光合作用所需的ATP由叶绿体的类囊体膜上进行的光反应产生并提供。
(2)光反应必须在有光的条件下才能进行。( )
×
√
(3)光合作用所需的ATP主要由线粒体提供。( )
√
(4)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。
( )
(5)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类。( )
√
√
任务 分析光合作用的过程
探究1 分析光反应的过程,提高理解能力
下图表示光反应过程的简化示意图。回答下列问题。
(1)写出图中所示生物膜的名称。
【提示】 类囊体膜。
(2)光反应过程将水分解成哪些物质
【提示】 O2、H+和e-。
(3)e-最终的去向是什么
【提示】 e-被NADP+接受形成NADPH。
(4)写出光反应过程中能量转换的具体过程。
【提示】 光能转化成电能,最终转化为NADPH和ATP中的化学能。
(5)图中ATP合酶的作用有哪些
【提示】 顺浓度梯度运输H+,催化ADP和Pi合成ATP。
探究2 分析暗反应的过程,提高理解能力
如下图所示,在卡尔文循环中,CO2转变为磷酸丙糖(G3P)的过程分为CO2的固定、氧化还原反应和C5即二磷酸核酮糖(RuBP)的再生三个阶段。回答下列问题。
(1)CO2固定的实质是什么
【提示】 一分子C5和CO2结合形成两分子C3。
(2)在氧化还原反应阶段,需要来自光反应的物质有哪些
【提示】 ATP和NADPH。
(3)若突然停止光照,物质ATP、C5在短时间内如何变化
【提示】 突然停止光照,光反应停止,则ATP减少,C5减少。
(4)卡尔文循环输出的物质是什么
【提示】 磷酸丙糖(G3P)。
「核心归纳」
1.光合作用过程中元素的去向分析
2.分析环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化。
(2)物质含量变化。
条件 C3 C5 NADPH和ATP 模型分析
光照由强到弱,
CO2供应不变 增加 减少 减少
光照由弱到强,
CO2供应不变 减少 增加 增加
以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,NADPH和ATP含量的变化是一致的。
光照不变,CO2
由充足到不足 减少 增加 增加
光照不变,CO2
由不足到充足 增加 减少 减少
「典型例题」
1.(2025·盐城期末)科学家卡尔文用经过14C标记的14CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径,其结果是( )
[A]CO2→乙醇→糖类
[B]CO2→三碳化合物→糖类
[C]CO2→叶绿素→ATP
[D]CO2→NADPH→糖类
B
【解析】 根据暗反应中CO2的固定过程可知CO2中的碳原子转移到三碳化合物中,然后暗反应进行的是三碳化合物的还原,所以碳原子又转移到有机物中,即CO2→三碳化合物→糖类。
2.(2025·扬州月考)右图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化,下列叙述错误的是( )
[A]图中的①是植物吸收的水分子
[B]光合作用的色素都分布在结构②上
[C]NADPH、O2和ATP都能用于暗反应
[D]光能转变为NADPH和ATP中的化学能
C
【解析】 水在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体膜上,所以题图中的①是植物吸收的水分子;结构②表示叶绿体的类囊体,光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体膜上;NADPH和ATP都用于暗反应中的C3的还原,O2不用于暗反应,直接释放出去;在叶绿体的类囊体膜上,色素将吸收的光能转变为ATP和NADPH中的化学能。
思维导图
随堂检测
1.(2025·南京期末)叶绿体是光合作用的场所。下图为叶绿体的结构模式图,其中暗反应发生在( )
[A]外膜 [B]内膜
[C]类囊体 [D]叶绿体基质
D
【解析】 光合作用光反应的场所是叶绿体的类囊体膜,光合作用暗反应发生在叶绿体基质中。
2.某细菌生活在富含Fe2+的水中,它能将Fe2+氧化成Fe3+,并能利用该过程所产生的能量来生产有机物。这种制造有机物的方式是( )
[A]光合作用 [B]呼吸作用
[C]化能合成作用 [D]氧化作用
C
【解析】 据题干信息可知,该细菌能将Fe2+氧化成Fe3+,并能利用该过程所产生的能量来生产有机物,这种制造有机物的方式是化能合成作用。
3.下图表示光合作用过程,其中Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的两个阶段,a、b、c表示相关物质,下列叙述错误的是( )
[A]Ⅰ表示光反应阶段,Ⅱ表示暗反应阶段
[B]物质a表示NADPH,物质c表示NADP+,其中作为还原剂的为物质a
[C]物质b为ADP,在叶绿体类囊体膜上产生
[D]白天若将植株遮光处理,则短时间内其叶绿体中NADP+/NADPH的值会升高
C
【解析】 由题图可知:Ⅰ在类囊体膜上进行,故Ⅰ为光反应阶段,Ⅱ在叶绿体基质中进行,故Ⅱ为暗反应阶段;暗反应过程中作为还原剂的是a(NADPH),c为NADP+;物质b为ADP,ADP在叶绿体基质中产生,在叶绿体类囊体膜上消
耗;白天若将植株遮光处理,则光反应速率会下降,产生的NADPH和ATP减少,短时间内NADPH的消耗不变,因而叶绿体中NADP+/NADPH的值会升高。
4.(2024·江苏月考)右图是菠菜叶肉细胞进行光合作用的部分过程,其中a～c代表相关物质,①～③代表相关生理过程。下列叙述正确的是( )
[A]过程②③一定要在光照下进行
[B]物质c减少,短时间内将导致物质a也减少
[C]若物质c增加,则短时间内叶绿体中C3/C5的值会降低
[D]过程①②③都需要酶的参与,且①过程还需要光合色素参与
D
【解析】 过程②③属于暗反应的过程,有光无光都能进行;③为二氧化碳的固定,c是二氧化碳,a代表NADPH、ATP,当CO2浓度降低,CO2的固定减少,导致C3含量减少,进而影响C3的还原,使NADPH、ATP的消耗量减少,NADPH和ATP的生成短时内正常,因此a的含量增加;当CO2浓度增大时,CO2的固定增加,导致C5消耗增多,C3含量增多,短时间内叶绿体中C3/C5的值会增大;光合作用的整个过程需要酶进行催化,即过程①②③都需要酶的参与,①为光反应中水的裂解,需要光合色素捕获光能。
5.(多选)(2025·连云港期末改编)下图表示植物光合作用的部分过程,下列相关叙述正确的有( )
[A]该过程表示的是光合作用的光反应阶段,水被分解产生了O2
[B]光合色素分布在类囊体膜上,可用于吸收、传递、转化光能
[C]ATP合酶的功能只有在消耗ATP的过程中才能实现
[D]通过电子传递等过程,实现了光能到电能再到化学能的转变
ABD
【解析】 该过程利用光能将水分解产生了O2,表示的是光合作用的光反应阶段;在类囊体膜上具有光合色素,光合色素可用于吸收、传递、转化光能;
ATP合酶的功能是合成ATP;通过电子传递等过程,实现了光能到电能再到ATP和NADPH中化学能的转变。
联系实际 迁移应用
淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要终产物。下图是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图。
(1)卡尔文循环与光反应产生的NADPH和ATP密切相关,这两种物质是在图中 (填“①”或“②”)阶段被利用。
②
(2)马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏。若摘除一部分块茎,叶肉细胞液泡中的蔗糖含量会发生什么样的变化 继续培养一段时间后,下侧叶片的光合速率会下降,原因是什么
【提示】 增加;光合产物(蔗糖)积累,抑制了光合作用的进行。第2课时 绿色植物光合作用的过程
[学习目标] 1.阐明光合作用的过程。2.阐述光合作用的物质变化和能量转换。3.说出化能合成作用。
一、叶绿体
1.结构
2.功能:绿色植物进行光合作用的场所。
3.分布:一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中。在光照较弱时,汇集到细胞顶面,最大限度吸收光能;在光照强度很高时,移动到细胞侧面,以避免强光的伤害。
二、光合作用的概念
1.场所:绿色植物的叶绿体中。
2.能量转化:光能→储存在糖分子中的化学能。
3.物质转化:CO2和H2O→糖和O2。
三、光合作用的过程
1.写出图中序号代表的物质或过程
①NADPH([H]);②ATP;③CO2;④(CH2O);
⑤光反应;⑥暗反应。
2.光反应阶段
场所 叶绿体的类囊体膜上
条件 必须有光、叶绿体中的光合色素和酶等
物质 变化 ①水的裂解:2H2O4H++4e-+O2 ②NADP+的还原:NADP++H++2e-NADPH ③ATP的生成:ADP+Pi+能量ATP
能量 转化 光能电能ATP和NADPH中的化学能
3.暗反应阶段
场所 叶绿体基质
条件 有光或无光,需要多种酶参与
物质 变化 ①CO2的固定:CO2+C52C3 ②C3的还原:2C3(CH2O)+C5
能量 转化 ATP和NADPH中的化学能糖分子中的化学能
4.光合作用总反应式
CO2+H2O(CH2O)+O2。
四、化能合成作用
1.概念:通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物的方式。
2.实例:硝化细菌将土壤中的NH3氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成硝酸。
2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O22HNO3+能量
硝化细菌利用上述过程中释放的化学能,将CO2和H2O合成糖,以维持自身的生命活动。
判断正误
(1)光反应和暗反应紧密联系,能量转化与物质变化密不可分。( )
【答案】 √
(2)光反应必须在有光的条件下才能进行。( )
【答案】 √
(3)光合作用所需的ATP主要由线粒体提供。( )
【答案】 ×
【提示】 光合作用所需的ATP由叶绿体的类囊体膜上进行的光反应产生并提供。
(4)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。( )
【答案】 √
(5)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类。( )
【答案】 √
任务 分析光合作用的过程
探究1 分析光反应的过程,提高理解能力
下图表示光反应过程的简化示意图。回答下列问题。
(1)写出图中所示生物膜的名称。
【提示】 类囊体膜。
(2)光反应过程将水分解成哪些物质
【提示】 O2、H+和e-。
(3)e-最终的去向是什么
【提示】 e-被NADP+接受形成NADPH。
(4)写出光反应过程中能量转换的具体过程。
【提示】 光能转化成电能,最终转化为NADPH和ATP中的化学能。
(5)图中ATP合酶的作用有哪些
【提示】 顺浓度梯度运输H+,催化ADP和Pi合成ATP。
探究2 分析暗反应的过程,提高理解能力
如下图所示,在卡尔文循环中,CO2转变为磷酸丙糖(G3P)的过程分为CO2的固定、氧化还原反应和C5即二磷酸核酮糖(RuBP)的再生三个阶段。回答下列问题。
(1)CO2固定的实质是什么
【提示】 一分子C5和CO2结合形成两分子C3。
(2)在氧化还原反应阶段,需要来自光反应的物质有哪些
【提示】 ATP和NADPH。
(3)若突然停止光照,物质ATP、C5在短时间内如何变化
【提示】 突然停止光照,光反应停止,则ATP减少,C5减少。
(4)卡尔文循环输出的物质是什么
【提示】 磷酸丙糖(G3P)。
核心归纳
1.光合作用过程中元素的去向分析
2.分析环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化。
(2)物质含量变化。
条件 C3 C5 NADPH 和ATP 模型分析
光照由 强到弱, CO2供 应不变 增加 减少 减少
光照由 弱到强, CO2供 应不变 减少 增加 增加
光照不 变,CO2 由充足 到不足 减少 增加 增加
光照不 变,CO2 由不足 到充足 增加 减少 减少
以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,NADPH和ATP含量的变化是一致的。
典型例题
1.(2025·盐城期末)科学家卡尔文用经过14C标记的14CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径,其结果是( )
[A]CO2→乙醇→糖类
[B]CO2→三碳化合物→糖类
[C]CO2→叶绿素→ATP
[D]CO2→NADPH→糖类
【答案】 B
【解析】 根据暗反应中CO2的固定过程可知CO2中的碳原子转移到三碳化合物中,然后暗反应进行的是三碳化合物的还原,所以碳原子又转移到有机物中,即CO2→三碳化合
物→糖类。
2.(2025·扬州月考)右图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化,下列叙述错误的是( )
[A]图中的①是植物吸收的水分子
[B]光合作用的色素都分布在结构②上
[C]NADPH、O2和ATP都能用于暗反应
[D]光能转变为NADPH和ATP中的化学能
【答案】 C
【解析】 水在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体膜上,所以题图中的①是植物吸收的水分子;结构②表示叶绿体的类囊体,光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体膜上;NADPH和ATP都用于暗反应中的C3的还原,O2不用于暗反应,直接释放出去;在叶绿体的类囊体膜上,色素将吸收的光能转变为ATP和NADPH中的化学能。
随堂检测
1.(2025·南京期末)叶绿体是光合作用的场所。下图为叶绿体的结构模式图,其中暗反应发生在( )
[A]外膜 [B]内膜
[C]类囊体 [D]叶绿体基质
【答案】 D
【解析】 光合作用光反应的场所是叶绿体的类囊体膜,光合作用暗反应发生在叶绿体基质中。
2.某细菌生活在富含Fe2+的水中,它能将Fe2+氧化成Fe3+,并能利用该过程所产生的能量来生产有机物。这种制造有机物的方式是( )
[A]光合作用 [B]呼吸作用
[C]化能合成作用 [D]氧化作用
【答案】 C
【解析】 据题干信息可知,该细菌能将Fe2+氧化成Fe3+,并能利用该过程所产生的能量来生产有机物,这种制造有机物的方式是化能合成作用。
3.下图表示光合作用过程,其中Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的两个阶段,a、b、c表示相关物质,下列叙述错误的是( )
[A]Ⅰ表示光反应阶段,Ⅱ表示暗反应阶段
[B]物质a表示NADPH,物质c表示NADP+,其中作为还原剂的为物质a
[C]物质b为ADP,在叶绿体类囊体膜上产生
[D]白天若将植株遮光处理,则短时间内其叶绿体中NADP+/NADPH的值会升高
【答案】 C
【解析】 由题图可知:Ⅰ在类囊体膜上进行,故Ⅰ为光反应阶段,Ⅱ在叶绿体基质中进行,故Ⅱ为暗反应阶段;暗反应过程中作为还原剂的是a(NADPH),c为NADP+;物质b为ADP,
ADP在叶绿体基质中产生,在叶绿体类囊体膜上消耗;白天若将植株遮光处理,则光反应速率会下降,产生的NADPH和ATP减少,短时间内NADPH的消耗不变,因而叶绿体中NADP+/NADPH的值会升高。
4.(2024·江苏月考)右图是菠菜叶肉细胞进行光合作用的部分过程,其中a～c代表相关物质,①～③代表相关生理过程。下列叙述正确的是( )
[A]过程②③一定要在光照下进行
[B]物质c减少,短时间内将导致物质a也减少
[C]若物质c增加,则短时间内叶绿体中C3/C5的值会降低
[D]过程①②③都需要酶的参与,且①过程还需要光合色素参与
【答案】 D
【解析】 过程②③属于暗反应的过程,有光无光都能进行;③为二氧化碳的固定,c是二氧化碳,a代表NADPH、ATP,当CO2浓度降低,CO2的固定减少,导致C3含量减少,进而影响C3的还原,使NADPH、ATP的消耗量减少,NADPH和ATP的生成短时内正常,因此a的含量增加;当CO2浓度增大时,CO2的固定增加,导致C5消耗增多,C3含量增多,短时间内叶绿体中C3/C5的值会增大;光合作用的整个过程需要酶进行催化,即过程①②③都需要酶的参与,①为光反应中水的裂解,需要光合色素捕获光能。
5.(多选)(2025·连云港期末改编)下图表示植物光合作用的部分过程,下列相关叙述正确的有( )
[A]该过程表示的是光合作用的光反应阶段,水被分解产生了O2
[B]光合色素分布在类囊体膜上,可用于吸收、传递、转化光能
[C]ATP合酶的功能只有在消耗ATP的过程中才能实现
[D]通过电子传递等过程,实现了光能到电能再到化学能的转变
【答案】 ABD
【解析】 该过程利用光能将水分解产生了O2,表示的是光合作用的光反应阶段;在类囊体膜上具有光合色素,光合色素可用于吸收、传递、转化光能;ATP合酶的功能是合成ATP;通过电子传递等过程,实现了光能到电能再到ATP和NADPH中化学能的转变。
淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要终产物。下图是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图。
(1)卡尔文循环与光反应产生的NADPH和ATP密切相关,这两种物质是在图中②(填“①”或“②”)阶段被利用。
(2)马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏。若摘除一部分块茎,叶肉细胞液泡中的蔗糖含量会发生什么样的变化 继续培养一段时间后,下侧叶片的光合速率会下降,原因是什么
【提示】 增加;光合产物(蔗糖)积累,抑制了光合作用的进行。
课时作业
(时间:30分钟 分值:53分)
基础对点练
第1～7题每题3分,第8～9题每题6分,共计33分。
知识点1 叶绿体的结构和功能
1.(2025·泰州期末)基于对叶绿体的结构和功能的理解,下列相关叙述正确的是( )
[A]叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用
[B]叶绿体中的类囊体膜属于生物膜
[C]缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿体吸收绿光
[D]菠菜叶下表皮细胞中的叶绿体较上表皮中体积大、数量多
【答案】 B
【解析】 叶绿体中的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收光能并用于光合作用;缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿素的合成;菠菜叶下表皮细胞中不含叶绿体。
2.(2025·南京期中)图甲为叶绿体的结构模式图,图乙为图甲中部分结构放大图。下列叙述错误的是( )
[A]图甲④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA
[B]图甲中③大大地扩展了叶绿体的受光面积
[C]图乙所示结构属于图甲中的③
[D]图甲中的①②和图乙的结构和成分完全相同
【答案】 D
【解析】 图甲④为叶绿体基质,含有暗反应所需的酶,还含有少量的DNA;③为基粒,类囊体堆叠形成基粒增大了叶绿体的膜面积大大扩展了叶绿体的受光面积;乙表示叶绿体的类囊体膜,属于图甲中的③;生物膜功能的复杂程度与蛋白质的种类和数量有关,图甲中的①②(叶绿体的双层膜)与图乙中类囊体膜功能不同,结构和成分相似,但不完全相同。
知识点2 光合作用的过程
3.(2025·扬州期末)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的过程图解。下列叙述错误的是( )
[A]a过程为C3的还原
[B]b过程为CO2的固定
[C]物质①为NADPH
[D]暗反应所需能量全部来自物质②
【答案】 D
【解析】 在有关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原,a过程为C3的还原;在特定酶的作用下,CO2与C5结合,形成两个C3,b过程为CO2的固定;题图中物质①表示NADPH,物质②表示ATP;暗反应所需能量来自物质①NADPH和物质②ATP。
4.(2024·盐城月考)下图为光合作用过程示意图,在适宜条件下栽培的小麦,若突然将c降低至极低水平(其他条件不变),则a、b在叶肉细胞中的含量变化将会是( )
[A]a上升、b下降 [B]a、b都上升
[C]a、b都下降 [D]a下降、b上升
【答案】 B
【解析】 根据光合作用的具体过程中的物质变化,可推知a、b分别是[H]和ATP,c是二氧化碳。在适宜条件下栽培的小麦,突然将c降低至极低水平(其他条件不变),三碳化合物生成量减少,消耗量不变,因此三碳化合物减少,最终使得三碳化合物还原过程消耗的[H]和ATP量减少。但光反应继续进行,则a、b在叶肉细胞中的含量增多。
5.我国科学家在世界上首次报道了从CO2合成人造淀粉的从头合成路线,这是一种无细胞人造淀粉合成代谢路线,成功地将CO2和H2转化为淀粉。该合成路线的基本环节如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
[A]淀粉和纤维素都可作为植物体内重要的能源物质
[B]该路线中H2的作用类似于光合作用中的NADPH
[C]该路线中的C3和光合作用中的C3是同一种物质
[D]利用该技术合成淀粉无须考虑能量供应问题
【答案】 B
【解析】 淀粉可作为植物体内的重要能源物质,纤维素是植物细胞壁的主要成分;由题图所示路线可知,H2为该反应供氢,类似于光合作用中的还原剂NADPH;由题图所示路线可知,该路线中的C3为三碳糖,而光合作用过程中C3需要在NADPH、ATP和酶的催化作用下才能进一步还原成糖类等物质,因此推测两者并非同一种物质;合成生物大分子的过程中需要消耗能量,因此需要考虑能量供应问题。
6.下图为小麦叶绿体中电子和质子(H+)在类囊体膜上的光合电子传递体上的传递过程,
P680和P700分别是最大吸收波长为680 nm和700 nm的反应中心色素,每个反应中心色素大约由200个叶绿素分子和 60个类胡萝卜素分子组成。下列说法错误的是( )
[A]反应中心色素主要吸收红光和蓝紫光用于光反应
[B]H+通过协助扩散方式从类囊体腔运输到叶绿体基质中
[C]电子传递过程中把光能全部转化为ATP中活跃的化学能
[D]叶片大部分气孔关闭后电子和H+的传递速率会减慢
【答案】 C
【解析】 每个反应中心色素大约由200个叶绿素分子和 60个类胡萝卜素分子组成,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,用于光反应;光照条件下,水光解产生的H+留在类囊体腔,再加上H+从类囊体腔外运输至腔内的,使类囊体腔内H+浓度高于叶绿体基质,结合题图所示可知,H+从类囊体腔运输到叶绿体基质中的运输方式为协助扩散;电子传递过程中把光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能;叶片大部分气孔关闭后,CO2供应不足,暗反应速率下降,光反应产物ATP和NADPH的需求量减少,产生的原料 ADP+Pi以及NADP+减少,光反应速率下降,故电子和H+的传递速率会减慢。
知识点3 化能合成作用
7.硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,下列叙述正确的是( )
[A]该过程需要在具有NH3和O2的条件下才可以进行
[B]该过程与光合作用非常相似,都需要光合色素
[C]硝化细菌属于异养型生物
[D]与植物光合作用不同的是该过程是将NH3和O2转化成有机物
【答案】 A
【解析】 硝化细菌能将土壤中的NH3氧化成HNO2,进而将HNO2氧化成HNO3,所以该过程需要在具有NH3和O2的条件下才可以进行;化能合成作用不需要光合色素,光合作用需要光合色素吸收光能,二者不同;硝化细菌能利用无机物合成有机物,属于自养型生物;硝化细菌的化能合成作用是利用氧化反应中释放的化学能将二氧化碳和水转化成有机物,并非将NH3和O2转化成有机物。
综合提升练
8.(多选)(2024·南通期末)下图为卡尔文循环主要过程示意图,相关叙述正确的有( )
[A]卡尔文循环发生在叶绿体基质中,需要多种酶的参与
[B]过程b表示三碳化合物的还原,该过程和再生过程均需要ATP供能
[C]突然升高CO2的浓度,短时间内a的量增大,3-磷酸甘油酸的量减少
[D]卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中
【答案】 ABD
【解析】 叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质,包括多个反应,故需要多种酶的参与;分析题图,过程b表示三碳化合物的还原,该过程和再生过程均需要ATP水解供能;突然升高CO2的浓度,CO2和a羧化成3-磷酸甘油酸的速率加快,故短时间内a的量减少,3-磷酸甘油酸的量增加;卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中。
9.(多选)(2025·盐城一模)部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶,可进行不产氧光合作用,避免产生的氧自由基对自身造成伤害。下图表示绿硫细菌的光反应过程示意图。下列叙述错误的有( )
[A]绿硫细菌在光反应中,H2S是电子供体
[B]叶绿体中的菌绿素复合体,用于吸收、传递、转化光能
[C]绿硫细菌产生的高能e-长期储存在NADPH中
[D]H+进入内腔需要的能量直接来自H2S分解时产生的能量
【答案】 BCD
【解析】 绿硫细菌在光合作用过程中,H2S的作用与水相似,因此在光反应中H2S是电子供体;绿硫细菌是原核生物,不含叶绿体;绿硫细菌产生的高能e-经过电子传递链,最终与NADP+和H+结合形成NADPH,但高能e-不会长期储存在NADPH中,而是在暗反应中被利用;H+进入内腔需要的能量直接来自电能。
10.(10分)改变全球气候变暖的主要措施是减少CO2等温室气体的排放;植树造林,利用植物的光合作用吸收过多的CO2等。下图是光合作用过程的图解,请据图回答下列问题。
(1)光合作用过程可以分为两个阶段:②表示 阶段,③表示 阶段。图中表示CO2固定过程的序号是 。
(2)吸收光能的色素分布在叶绿体的 上,其中类胡萝卜素主要吸收 光。实验室提取绿叶中色素的原理是 。
(3)写出图中所示物质:B为 ,D为 。
(4)经过②和③阶段,A最终转化成储存在 (用图中字母表示)中的化学能。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)光反应 暗反应 ④
(2)类囊体膜 蓝紫 绿叶中的色素能溶于无水乙醇中(2分)
(3)O2(氧气) ADP和Pi
(4)F
【解析】 (1)题图中②过程表示光反应阶段,③过程表示暗反应阶段,④是CO2的固定。
(2)吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体膜上,其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,提取绿叶中色素的原理是绿叶中的色素能溶于无水乙醇中。
(3)光反应阶段水的裂解产生氧气,B是氧气,三碳化合物的还原消耗ATP,产物D是ADP和Pi。
(4)经过②光反应阶段和③暗反应阶段,A光能最终转化成储存在F(糖类)中的化学能。
11.(10分)(2024·南京期末)研究发现,常春藤可吸收并同化家装过程中产生的污染气体甲醛,其细胞内部分物质代谢如下图所示。请回答下列问题。
(1)常春藤的色素分布在 (细胞器)中,光合色素具有的功能是
。甲醛经气孔进入叶肉细胞,在 (场所)中被同化生成己酮糖-6-磷酸。
(2)图中核酮糖-1,5-二磷酸与CO2生成甘油酸-3-磷酸的过程称为 ,生成的甘油酸-3-磷酸在 (物质)参与下被还原成甘油醛-3-磷酸。
【答案】 (每空2分)
(1)叶绿体、液泡 吸收、传递和转化光能 叶绿体基质
(2)CO2的固定 NADPH、ATP
【解析】 (1)常春藤与花色相关的色素存在于液泡中,与光合作用相关的光合色素分布于叶绿体的类囊体膜上,光合色素可吸收、传递和转化光能。甲醛主要通过叶片的气孔扩散进入叶肉细胞间隙,被同化生成己酮糖-6-磷酸发生在叶绿体基质。
(2)核酮糖-1,5-二磷酸与CO2生成甘油酸-3-磷酸的过程在叶绿体基质中发生,称为CO2的固定,生成的甘油酸-3-磷酸在光反应提供的ATP和NADPH参与下被还原成甘油
醛-3-磷酸。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第2课时 绿色植物光合作用的过程
课时作业
(时间:30分钟 分值:53分)
基础对点练
第1～7题每题3分,第8～9题每题6分,共计33分。
知识点1 叶绿体的结构和功能
1.(2025·泰州期末)基于对叶绿体的结构和功能的理解,下列相关叙述正确的是( )
[A]叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用
[B]叶绿体中的类囊体膜属于生物膜
[C]缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿体吸收绿光
[D]菠菜叶下表皮细胞中的叶绿体较上表皮中体积大、数量多
【答案】 B
【解析】 叶绿体中的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收光能并用于光合作用;缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿素的合成;菠菜叶下表皮细胞中不含叶绿体。
2.(2025·南京期中)图甲为叶绿体的结构模式图,图乙为图甲中部分结构放大图。下列叙述错误的是( )
[A]图甲④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA
[B]图甲中③大大地扩展了叶绿体的受光面积
[C]图乙所示结构属于图甲中的③
[D]图甲中的①②和图乙的结构和成分完全相同
【答案】 D
【解析】 图甲④为叶绿体基质,含有暗反应所需的酶,还含有少量的DNA;③为基粒,类囊体堆叠形成基粒增大了叶绿体的膜面积大大扩展了叶绿体的受光面积;乙表示叶绿体的类囊体膜,属于图甲中的③;生物膜功能的复杂程度与蛋白质的种类和数量有关,图甲中的①②(叶绿体的双层膜)与图乙中类囊体膜功能不同,结构和成分相似,但不完全相同。
知识点2 光合作用的过程
3.(2025·扬州期末)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的过程图解。下列叙述错误的是( )
[A]a过程为C3的还原
[B]b过程为CO2的固定
[C]物质①为NADPH
[D]暗反应所需能量全部来自物质②
【答案】 D
【解析】 在有关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原,a过程为C3的还原;在特定酶的作用下,CO2与C5结合,形成两个C3,b过程为CO2的固定;题图中物质①表示NADPH,物质②表示ATP;暗反应所需能量来自物质①NADPH和物质②ATP。
4.(2024·盐城月考)下图为光合作用过程示意图,在适宜条件下栽培的小麦,若突然将c降低至极低水平(其他条件不变),则a、b在叶肉细胞中的含量变化将会是( )
[A]a上升、b下降 [B]a、b都上升
[C]a、b都下降 [D]a下降、b上升
【答案】 B
【解析】 根据光合作用的具体过程中的物质变化,可推知a、b分别是[H]和ATP,c是二氧化碳。在适宜条件下栽培的小麦,突然将c降低至极低水平(其他条件不变),三碳化合物生成量减少,消耗量不变,因此三碳化合物减少,最终使得三碳化合物还原过程消耗的[H]和ATP量减少。但光反应继续进行,则a、b在叶肉细胞中的含量增多。
5.我国科学家在世界上首次报道了从CO2合成人造淀粉的从头合成路线,这是一种无细胞人造淀粉合成代谢路线,成功地将CO2和H2转化为淀粉。该合成路线的基本环节如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
[A]淀粉和纤维素都可作为植物体内重要的能源物质
[B]该路线中H2的作用类似于光合作用中的NADPH
[C]该路线中的C3和光合作用中的C3是同一种物质
[D]利用该技术合成淀粉无须考虑能量供应问题
【答案】 B
【解析】 淀粉可作为植物体内的重要能源物质,纤维素是植物细胞壁的主要成分;由题图所示路线可知,H2为该反应供氢,类似于光合作用中的还原剂NADPH;由题图所示路线可知,该路线中的C3为三碳糖,而光合作用过程中C3需要在NADPH、ATP和酶的催化作用下才能进一步还原成糖类等物质,因此推测两者并非同一种物质;合成生物大分子的过程中需要消耗能量,因此需要考虑能量供应问题。
6.下图为小麦叶绿体中电子和质子(H+)在类囊体膜上的光合电子传递体上的传递过程,
P680和P700分别是最大吸收波长为680 nm和700 nm的反应中心色素,每个反应中心色素大约由200个叶绿素分子和 60个类胡萝卜素分子组成。下列说法错误的是( )
[A]反应中心色素主要吸收红光和蓝紫光用于光反应
[B]H+通过协助扩散方式从类囊体腔运输到叶绿体基质中
[C]电子传递过程中把光能全部转化为ATP中活跃的化学能
[D]叶片大部分气孔关闭后电子和H+的传递速率会减慢
【答案】 C
【解析】 每个反应中心色素大约由200个叶绿素分子和 60个类胡萝卜素分子组成,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,用于光反应;光照条件下,水光解产生的H+留在类囊体腔,再加上H+从类囊体腔外运输至腔内的,使类囊体腔内H+浓度高于叶绿体基质,结合题图所示可知,H+从类囊体腔运输到叶绿体基质中的运输方式为协助扩散;电子传递过程中把光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能;叶片大部分气孔关闭后,CO2供应不足,暗反应速率下降,光反应产物ATP和NADPH的需求量减少,产生的原料 ADP+Pi以及NADP+减少,光反应速率下降,故电子和H+的传递速率会减慢。
知识点3 化能合成作用
7.硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,下列叙述正确的是( )
[A]该过程需要在具有NH3和O2的条件下才可以进行
[B]该过程与光合作用非常相似,都需要光合色素
[C]硝化细菌属于异养型生物
[D]与植物光合作用不同的是该过程是将NH3和O2转化成有机物
【答案】 A
【解析】 硝化细菌能将土壤中的NH3氧化成HNO2,进而将HNO2氧化成HNO3,所以该过程需要在具有NH3和O2的条件下才可以进行;化能合成作用不需要光合色素,光合作用需要光合色素吸收光能,二者不同;硝化细菌能利用无机物合成有机物,属于自养型生物;硝化细菌的化能合成作用是利用氧化反应中释放的化学能将二氧化碳和水转化成有机物,并非将NH3和O2转化成有机物。
综合提升练
8.(多选)(2024·南通期末)下图为卡尔文循环主要过程示意图,相关叙述正确的有( )
[A]卡尔文循环发生在叶绿体基质中,需要多种酶的参与
[B]过程b表示三碳化合物的还原,该过程和再生过程均需要ATP供能
[C]突然升高CO2的浓度,短时间内a的量增大,3-磷酸甘油酸的量减少
[D]卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中
【答案】 ABD
【解析】 叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质,包括多个反应,故需要多种酶的参与;分析题图,过程b表示三碳化合物的还原,该过程和再生过程均需要ATP水解供能;突然升高CO2的浓度,CO2和a羧化成3-磷酸甘油酸的速率加快,故短时间内a的量减少,3-磷酸甘油酸的量增加;卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中。
9.(多选)(2025·盐城一模)部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶,可进行不产氧光合作用,避免产生的氧自由基对自身造成伤害。下图表示绿硫细菌的光反应过程示意图。下列叙述错误的有( )
[A]绿硫细菌在光反应中,H2S是电子供体
[B]叶绿体中的菌绿素复合体,用于吸收、传递、转化光能
[C]绿硫细菌产生的高能e-长期储存在NADPH中
[D]H+进入内腔需要的能量直接来自H2S分解时产生的能量
【答案】 BCD
【解析】 绿硫细菌在光合作用过程中,H2S的作用与水相似,因此在光反应中H2S是电子供体;绿硫细菌是原核生物,不含叶绿体;绿硫细菌产生的高能e-经过电子传递链,最终与NADP+和H+结合形成NADPH,但高能e-不会长期储存在NADPH中,而是在暗反应中被利用;H+进入内腔需要的能量直接来自电能。
10.(10分)改变全球气候变暖的主要措施是减少CO2等温室气体的排放;植树造林,利用植物的光合作用吸收过多的CO2等。下图是光合作用过程的图解,请据图回答下列问题。
(1)光合作用过程可以分为两个阶段:②表示 阶段,③表示 阶段。图中表示CO2固定过程的序号是 。
(2)吸收光能的色素分布在叶绿体的 上,其中类胡萝卜素主要吸收 光。实验室提取绿叶中色素的原理是 。
(3)写出图中所示物质:B为 ,D为 。
(4)经过②和③阶段,A最终转化成储存在 (用图中字母表示)中的化学能。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)光反应 暗反应 ④
(2)类囊体膜 蓝紫 绿叶中的色素能溶于无水乙醇中(2分)
(3)O2(氧气) ADP和Pi
(4)F
【解析】 (1)题图中②过程表示光反应阶段,③过程表示暗反应阶段,④是CO2的固定。
(2)吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体膜上,其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,提取绿叶中色素的原理是绿叶中的色素能溶于无水乙醇中。
(3)光反应阶段水的裂解产生氧气,B是氧气,三碳化合物的还原消耗ATP,产物D是ADP和Pi。
(4)经过②光反应阶段和③暗反应阶段,A光能最终转化成储存在F(糖类)中的化学能。
11.(10分)(2024·南京期末)研究发现,常春藤可吸收并同化家装过程中产生的污染气体甲醛,其细胞内部分物质代谢如下图所示。请回答下列问题。
(1)常春藤的色素分布在 (细胞器)中,光合色素具有的功能是
。甲醛经气孔进入叶肉细胞,在 (场所)中被同化生成己酮糖-6-磷酸。
(2)图中核酮糖-1,5-二磷酸与CO2生成甘油酸-3-磷酸的过程称为 ,生成的甘油酸-3-磷酸在 (物质)参与下被还原成甘油醛-3-磷酸。
【答案】 (每空2分)
(1)叶绿体、液泡 吸收、传递和转化光能 叶绿体基质
(2)CO2的固定 NADPH、ATP
【解析】 (1)常春藤与花色相关的色素存在于液泡中,与光合作用相关的光合色素分布于叶绿体的类囊体膜上,光合色素可吸收、传递和转化光能。甲醛主要通过叶片的气孔扩散进入叶肉细胞间隙,被同化生成己酮糖-6-磷酸发生在叶绿体基质。
(2)核酮糖-1,5-二磷酸与CO2生成甘油酸-3-磷酸的过程在叶绿体基质中发生,称为CO2的固定,生成的甘油酸-3-磷酸在光反应提供的ATP和NADPH参与下被还原成甘油
醛-3-磷酸。
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