（人教通用）2020版高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第三單元 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第9講 光與光合作用講義.docx

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第9講　光與光合作用 [考綱要求]　1.光合作用的基本過(guò)程(Ⅱ)。2.影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)。3.實(shí)驗(yàn)：葉綠體色素的提取和分離。 考點(diǎn)一　綠葉中色素的提取和分離 1．實(shí)驗(yàn)原理 2．實(shí)驗(yàn)步驟 3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果 色素種類(lèi) 色素顏色 色素含量 溶解度 擴(kuò)散速度 胡蘿卜素 橙黃色 最少 最高 最快 葉黃素 黃色 較少 較高 較快 葉綠素a 藍(lán)綠色 最多 較低 較慢 葉綠素b 黃綠色 較多 最低 最慢 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和目的 注意事項(xiàng) 操作目的 提取色素 選新鮮綠色的葉片 使濾液中色素含量高 研磨時(shí)加無(wú)水乙醇 溶解色素 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保護(hù)色素 迅速、充分研磨 防止乙醇過(guò)度揮發(fā)，充分溶解色素 盛放濾液的試管管口加棉塞 防止乙醇揮發(fā)和色素氧化 分離色素 濾紙預(yù)先干燥處理 使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散 濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直 使分離出的色素帶平整不重疊 濾液細(xì)線干燥后再畫(huà)一兩次 使分離出的色素帶清晰分明 濾液細(xì)線不觸及層析液 防止色素直接溶解到層析液中 命題點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)的基本原理和過(guò)程分析 1．甲、乙、丙、丁四位同學(xué)，在利用新鮮綠色菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，用層析法進(jìn)行葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于操作不同，得到了四種不同的層析結(jié)果(如圖所示)。下列分析錯(cuò)誤的是(　　) A．甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液 B．乙可能是因?yàn)檠心r(shí)加入無(wú)水乙醇過(guò)多 C．丙可能是正確操作得到的理想結(jié)果 D．丁可能是研磨時(shí)未加入CaCO3 答案　C 解析　甲圖中看不到色素帶，葉綠體中的色素屬于有機(jī)物，易溶于酒精等有機(jī)溶劑，難溶于水，所以出現(xiàn)甲圖結(jié)果可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液導(dǎo)致的，A項(xiàng)正確；乙圖中每種色素都有，但含量很少，可能是無(wú)水乙醇過(guò)多，色素濃度太低導(dǎo)致的，B項(xiàng)正確；丙圖中每種色素都有，但是胡蘿卜素和葉黃素含量較多，葉綠素a和葉綠素b含量較少，這不是正確操作得到的理想結(jié)果，C項(xiàng)錯(cuò)誤；丁結(jié)果中葉綠素a和葉綠素b含量很少，可能是研磨時(shí)未加入CaCO3，破壞了葉綠素類(lèi)物質(zhì)造成的，因?yàn)榕c類(lèi)胡蘿卜素相比，葉綠素更易受到破壞，D項(xiàng)正確。 科學(xué)探究　綠葉中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象分析 (1)收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因分析 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 ②使用放置數(shù)天的綠葉，濾液色素(葉綠素)太少。 ③一次加入大量的無(wú)水乙醇，色素溶液濃度太低(正確做法：分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞。 (2)濾紙條色素帶重疊：沒(méi)經(jīng)干燥處理，濾液細(xì)線不能達(dá)到細(xì)、齊、直的要求，使色素?cái)U(kuò)散不一致。 (3)濾紙條看不到色素帶：①忘記畫(huà)濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中。 (4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。 2．在做提取和分離葉綠體中的光合色素實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對(duì)相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為(　　) 試劑 甲 乙 丙 丁 無(wú)水乙醇 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A．①②③④ B．②④①③ C．④②③① D．③②①④ 答案　B 解析　甲同學(xué)由于沒(méi)有加入提取劑無(wú)水乙醇，所以提取液中不會(huì)出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是②；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到的色素帶有四條，與④情況相符；丙同學(xué)由于未加CaCO3，所以葉綠素含量減少，所得到的色素帶中兩條葉綠素帶比正常的色素帶要窄，對(duì)應(yīng)①；丁同學(xué)由于未加SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少，對(duì)應(yīng)③。 命題點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)的拓展與應(yīng)用 3．以圓形濾紙的中心為圓心，畫(huà)葉綠體色素濾液的小圓進(jìn)行色素分離，看到近似同心環(huán)狀的四個(gè)色素圈，排列在最外圈的一個(gè)呈(　　) A．藍(lán)綠色B．黃綠色C．黃色D．橙黃色 答案　D 解析　綠葉中的色素能夠在濾紙上彼此分離的原因是色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴(kuò)散速度不同。其中胡蘿卜素(橙黃色)的溶解度最大，故其擴(kuò)散速度最快，排列在最外圈。 4．利用無(wú)水乙醇提取出葉綠體中的色素，設(shè)法分離得到各種色素，并將葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素和混合液依次點(diǎn)樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如下圖所示)。當(dāng)濾紙下方浸入層析液后，濾紙條上各色素正確的位置應(yīng)為(　　) 答案　B 解析　在層析液中四種色素的溶解度從大到小的順序依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，色素溶解度越大，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的速度越快，混合液中含4種色素，擴(kuò)散后在濾紙條上形成4條色素帶。 考點(diǎn)二　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的探究歷程 1．捕獲光能的色素及色素的吸收光譜 由圖可以看出： (1)葉綠體中的色素只吸收可見(jiàn)光，而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收。 (2)葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。 2．葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能 (1)結(jié)構(gòu)模式圖 (2)結(jié)構(gòu) ↓決定 (3)功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 3．光合作用的探究歷程(連線) (1)植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光(　　) (2)葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素(　√　) (3)葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同(　√　) (4)葉片黃化，葉綠體對(duì)紅光的吸收增多(　　) (5)光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中(　　) (6)葉綠體內(nèi)膜的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外膜的面積(　　) 下面是光合作用探究歷程中恩格爾曼和薩克斯的實(shí)驗(yàn)示意圖，請(qǐng)分析： (1)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)材料的選取上有什么巧妙之處？ 提示　選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。 (2)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)要在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中進(jìn)行的原因是什么？ 提示　排除氧氣和除極細(xì)光束外的其他光的干擾。 (3)薩克斯實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行“黑暗”處理的目的是什么？ 提示　消耗掉細(xì)胞中原有的淀粉，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。 (4)薩克斯實(shí)驗(yàn)中在染色前通常用酒精對(duì)葉片進(jìn)行脫色處理，目的是什么？ 提示　防止葉片中色素顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。 (5)兩實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中是如何形成對(duì)照的？ 提示　恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對(duì)照；薩克斯的實(shí)驗(yàn)中，暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對(duì)照。 命題點(diǎn)一　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)分析 1．(2016全國(guó)Ⅱ，4)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中 B．構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收 C．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 D．黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的 答案　C 解析　葉綠體中的色素能夠溶解在包括乙醇在內(nèi)的有機(jī)溶劑中，A項(xiàng)正確；鎂作為細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進(jìn)而參與葉綠素的合成，B項(xiàng)正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見(jiàn)光，可見(jiàn)光不包括紅外光和紫外光，C項(xiàng)錯(cuò)誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗，因沒(méi)有光照而導(dǎo)致葉綠素合成受阻，使類(lèi)胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來(lái)，因而葉片呈黃色，D項(xiàng)正確。 生命觀念　影響葉綠素合成的因素 2．(2018衡水模擬)如圖是在電子顯微鏡下觀察到的高等植物葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．①和②均為選擇透過(guò)性膜 B．③上分布有與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶，這些色素對(duì)綠光吸收最少 C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋時(shí)這些色素都無(wú)法合成 D．在③上形成的產(chǎn)物[H]和ATP進(jìn)入④中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量 答案　C 解析?、俸廷诜謩e為葉綠體的外膜和內(nèi)膜，膜結(jié)構(gòu)均具有選擇透過(guò)性，A項(xiàng)正確；③為類(lèi)囊體，其上分布有與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶，這些色素對(duì)綠光吸收最少，所以葉片一般為綠色，B項(xiàng)正確；葉綠素分子中含Mg2＋，胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在類(lèi)囊體上形成的產(chǎn)物[H]和ATP進(jìn)入④中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量，D項(xiàng)正確。 命題點(diǎn)二　探究光合作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析 3．人們對(duì)光合作用這一重要生命現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，以下是光合作用探究歷程中的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題： 實(shí)驗(yàn)一：普利斯特利的實(shí)驗(yàn) 密閉玻璃罩＋綠色植物＋蠟燭/小鼠→蠟燭不易熄滅/小鼠不易窒息死亡。 (1)本實(shí)驗(yàn)缺乏________組，應(yīng)該如何改進(jìn)？_______________________________________ _____________________________________________________________________________。 實(shí)驗(yàn)二：薩克斯的實(shí)驗(yàn) 黑暗中饑餓處理的綠葉 (2)本實(shí)驗(yàn)的自變量為_(kāi)_____________，因變量為_(kāi)____________________________________，實(shí)驗(yàn)組是________(填“曝光組”或“遮光組”)。 (3)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行饑餓處理的目的是__________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 實(shí)驗(yàn)三：魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn) (4)魯賓和卡門(mén)應(yīng)用了__________法追蹤C(jī)O2和H2O中的氧元素在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑。 (5)寫(xiě)出光合作用總反應(yīng)式，并用同位素18O標(biāo)明H2O中氧的轉(zhuǎn)移途徑：___________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)對(duì)照(或空白對(duì)照)　將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于密閉玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照　(2)光的有無(wú)　葉片顏色變化　遮光組　(3)使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(淀粉)被消耗掉，排除對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力　(4)同位素標(biāo)記　(5)CO2＋H218O(CH2O)＋18O2 解析　(1)在設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)遵循單一變量和對(duì)照性原則，而本實(shí)驗(yàn)缺乏對(duì)照(或空白對(duì)照)組，應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于密閉玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照。 (2)分析實(shí)驗(yàn)可知，本實(shí)驗(yàn)的自變量為光的有無(wú)，因變量為葉片顏色變化。本實(shí)驗(yàn)中曝光組為對(duì)照組，遮光組是實(shí)驗(yàn)組。 (3)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行饑餓處理的目的是使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(淀粉)被消耗掉，排除對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。 (4)魯賓和卡門(mén)應(yīng)用了同位素標(biāo)記法追蹤C(jī)O2和H2O中的氧元素在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑。 (5)由于產(chǎn)生的氧氣全部來(lái)自于水，在反應(yīng)中標(biāo)明同位素(如18O)，總反應(yīng)式為CO2＋H218O (CH2O)＋18O2。 考點(diǎn)三　光合作用的基本過(guò)程 1．概念：指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。 2．過(guò)程 3．反應(yīng)式 (1)產(chǎn)物為(CH2O)：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 (2)產(chǎn)物為C6H12O6：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。 4．光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較 項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 條件 光、色素、酶 ATP、[H]、CO2、多種酶 場(chǎng)所 類(lèi)囊體薄膜 葉綠體基質(zhì) 物質(zhì)變化 水的光解、ATP的合成 CO2的固定、C3的還原 能量變化 光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能 活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能 聯(lián)系 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP＋、ADP和Pi。沒(méi)有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，沒(méi)有暗反應(yīng)，有機(jī)物無(wú)法合成 5.光合作用和化能合成作用的比較 項(xiàng)目 光合作用 化能合成作用 區(qū)別 能量來(lái)源 光能 氧化無(wú)機(jī)物釋放出的能量 代表生物 綠色植物 硝化細(xì)菌 相同點(diǎn) 都能將CO2和H2O等無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物 (1)H2O在光下分解為[H]和O2的過(guò)程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中(　　) (2)葉肉細(xì)胞在葉綠體外膜上合成淀粉(　　) (3)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應(yīng)過(guò)程(　√　) (4)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，與對(duì)照組相比，其葉片光合作用強(qiáng)度下降的原因是光反應(yīng)強(qiáng)度和暗反應(yīng)強(qiáng)度都降低(　√　) (5)正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，其葉綠體內(nèi)CO2的固定立即停止(　　) (6)光合作用和細(xì)胞呼吸均能產(chǎn)生[H]，二者還原的物質(zhì)不同(　√　) (7)土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖(　√　) 分析光合作用的過(guò)程圖解 (1)圖中的甲表示光反應(yīng)階段，發(fā)生在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上。 (2)乙表示暗反應(yīng)階段，又稱(chēng)作卡爾文循環(huán)。 (3)圖中的物質(zhì)a是[H]，物質(zhì)c是CO2。 (4)圖中的ATP不能(填“能”或“不能”)運(yùn)出所在的細(xì)胞器，用于其他生命活動(dòng)。 1．光合作用中元素的轉(zhuǎn)移途徑 (1)H：3H2O[3H](C3H2O)。 (2)C：14CO214C3(14CH2O)。 (3)O：H218O18O2; C18O2C3(CH218O)。 2．環(huán)境條件改變時(shí)光合作用中相關(guān)物質(zhì)的含量變化 (1)分析方法：需從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方面綜合分析。 示例：CO2供應(yīng)正常，光照停止時(shí)C3的含量變化 (2)物質(zhì)含量變化 條件 光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變 光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變 CO2供應(yīng)由充足到不足，光照不變 CO2供應(yīng)由不足到充足，光照不變 C3含量 增加 減少 減少 增加 C5含量 減少 增加 增加 減少 [H]和ATP的含量 減少 增加 增加 減少 (CH2O)的合成量 減少 增加 減少 增加 3.連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析 (1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP在葉綠體中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時(shí)，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成。 (2)一直光照條件下，會(huì)造成[H]、ATP的過(guò)度積累，利用不充分；光照和黑暗間隔條件下，[H]、ATP基本不積累，能夠被充分利用；因此在光照時(shí)間相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物積累量要多。 例如：若同一植物處于兩種不同情況下進(jìn)行光合作用，甲一直光照10分鐘，黑暗處理10分鐘；乙光照5秒，黑暗處理5秒，持續(xù)20分鐘，則光合作用制造的有機(jī)物：甲＜乙。 命題點(diǎn)一　光合作用過(guò)程的綜合分析 1．(2015福建，3)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3。為測(cè)定RuBP羧化酶的活性，某學(xué)習(xí)小組從菠菜葉中提取該酶，用其催化C5與14CO2的反應(yīng)，并檢測(cè)產(chǎn)物14C3的放射性強(qiáng)度。下列分析錯(cuò)誤的是(　　) A．菠菜葉肉細(xì)胞內(nèi)RuBP羧化酶催化上述反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì) B．RuBP羧化酶催化的上述反應(yīng)需要在無(wú)光條件下進(jìn)行 C．測(cè)定RuBP羧化酶活性的過(guò)程中運(yùn)用了同位素標(biāo)記法 D．單位時(shí)間內(nèi)14C3生成量越多說(shuō)明RuBP羧化酶活性越高 答案　B 解析　RuBP羧化酶催化上述反應(yīng)即二氧化碳的固定，屬于暗反應(yīng)，其場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，A項(xiàng)正確；暗反應(yīng)不需要光，有光和無(wú)光條件下都可進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中利用14C標(biāo)記CO2并檢測(cè)產(chǎn)物放射性強(qiáng)度，采用了同位素標(biāo)記法，C項(xiàng)正確；單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物生成量可代表化學(xué)反應(yīng)的催化效率，酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率即可反映酶活性，D項(xiàng)正確。 2．下圖為綠色植物光合作用過(guò)程示意圖(圖中a～g為物質(zhì)，①～⑥為反應(yīng)過(guò)程，物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實(shí)線表示，能量傳遞用虛線表示)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解 B．c為ATP，f為[H] C．將b物質(zhì)用18O標(biāo)記，最終在(CH2O)中能檢測(cè)到放射性 D．圖中a物質(zhì)主要吸收紅光和藍(lán)紫光，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能 答案　B 解析　圖中a～g分別代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP＋、CO2，①～⑥分別代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的還原、有機(jī)物的合成，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；18O2H218OC18O2(CH218O)，C項(xiàng)正確；光合色素具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用，D項(xiàng)正確。 命題點(diǎn)二　分析條件驟變對(duì)葉綠體中物質(zhì)含量的影響 3．(2016天津，2)在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是(　　) A．紅光，ATP下降 B．紅光，未被還原的C3上升 C．綠光，[H]下降 D．綠光，C5上升 答案　C 解析　葉綠體中的色素對(duì)紅光的吸收率高，光反應(yīng)快，對(duì)綠光的吸收率很低，光反應(yīng)慢，A錯(cuò)誤、C正確；光反應(yīng)快，C3被還原的量多，剩余的少，B錯(cuò)誤；綠光照射時(shí)，光反應(yīng)速率降低，C5下降，D錯(cuò)誤。 4．如圖表示在夏季晴朗的白天植物細(xì)胞內(nèi)C3和C5的相對(duì)含量隨一種環(huán)境因素改變的變化情況，下列對(duì)這一環(huán)境因素改變的分析正確的是(　　) A．突然停止光照 B．突然增加CO2濃度 C．降低環(huán)境溫度 D．增加光照強(qiáng)度 答案　D 解析　增加光照強(qiáng)度，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP增多，被還原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的過(guò)程不變，故C3的相對(duì)含量將減少、C5的相對(duì)含量將增加，D正確。 命題點(diǎn)三　連續(xù)光照和間隔光照條件下的有機(jī)物的合成量分析 5．(2015全國(guó)Ⅰ，29)為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時(shí)間均為135s，處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： A組：先光照后黑暗，時(shí)間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%。 B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70%。 C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為3.75ms(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%。 D組(對(duì)照組)：光照時(shí)間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。 回答下列問(wèn)題： (1)單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是__________________________________；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要________，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的________。 (2)A、B、C三組處理相比，隨著____________________________________________________ 的增加，使光下產(chǎn)生的________________能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。 答案　(1)高于　C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%　光照　基質(zhì) (2)光照和黑暗交替頻率　ATP和[H] 解析　(1)C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94%，說(shuō)明C組黑暗條件下進(jìn)行了部分光合作用，暗反應(yīng)消耗了ATP和[H]，為下一次的光照時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以單位光照時(shí)間內(nèi)，C組合成有機(jī)物的量高于D組。光合產(chǎn)物的生成場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì)。 (2)A、B、C三組實(shí)驗(yàn)中光照時(shí)間之和均為67.5s，但是處理方法不同，結(jié)果也不一樣，并且是單位時(shí)間內(nèi)光照和黑暗交替頻率越高，光合作用產(chǎn)物相對(duì)量越高，可知光照時(shí)產(chǎn)生的ATP和[H]在光照時(shí)沒(méi)有用完，可以在黑暗中繼續(xù)利用，還原C3生成糖類(lèi)等有機(jī)物及C5，C5繼續(xù)與CO2結(jié)合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。 考點(diǎn)四　影響光合作用的因素及應(yīng)用 1．光照強(qiáng)度 (1)原理：光照強(qiáng)度通過(guò)影響植物的光反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速度加快，產(chǎn)生的[H]和ATP增多，使暗反應(yīng)中還原過(guò)程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。 (2)曲線分析 ①A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。 ②AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少。 ③B點(diǎn)：為光補(bǔ)償點(diǎn)，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。 ④BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，到C點(diǎn)后不再增強(qiáng)了。 ⑤D點(diǎn)：為光飽和點(diǎn)，限制D點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是光合色素含量、酶的數(shù)量和活性，外部因素是CO2濃度等除光照強(qiáng)度之外的環(huán)境因素。 (3)應(yīng)用：①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽(yáng)生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。 2．CO2濃度 (1)原理：CO2影響暗反應(yīng)階段，制約C3的形成。 (2)曲線分析 圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合速率等于呼吸速率時(shí)的CO2濃度，圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B點(diǎn)和B′點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度都表示CO2飽和點(diǎn)。 (3)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。 3．溫度 (1)原理：溫度通過(guò)影響酶的活性影響光合作用，主要制約暗反應(yīng)。 (2)曲線 (3)應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。 4．水分和礦質(zhì)元素 (1)原理 ①水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開(kāi)閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。 ②礦質(zhì)元素通過(guò)影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對(duì)光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應(yīng)。 (2)曲線(如圖) (3)應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的生長(zhǎng)規(guī)律，合理灌溉和施肥。 據(jù)圖分析多因素對(duì)光合作用的影響 (1)三條曲線在P點(diǎn)之前限制光合速率的因素分別是什么？ 提示　P點(diǎn)之前，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，依次為光照強(qiáng)度、光照強(qiáng)度和溫度。 (2)三條曲線在Q點(diǎn)之后橫坐標(biāo)所表示的因子還是影響光合速率的主要因素嗎？此時(shí)的限制因素分別是什么？ 提示　Q點(diǎn)之后橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的主要因素，此時(shí)的主要影響因素依次為溫度、CO2濃度和光照強(qiáng)度。 (3)在北方的冬暖大棚中施用有機(jī)肥有哪些益處？ 提示　有機(jī)肥中的有機(jī)物被土壤中的微生物分解成各種礦質(zhì)元素，增加了土壤的肥力，另外還釋放出熱量和CO2，增加了大棚內(nèi)的溫度和CO2濃度，有利于光合作用的進(jìn)行。 命題點(diǎn)一　單因素對(duì)光合作用的影響分析 1．(2015海南，9)植物甲與植物乙的凈光合速率隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢(shì)如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都來(lái)自于太陽(yáng)能 B．葉溫在36～50℃時(shí)，植物甲的凈光合速率比植物乙的高 C．葉溫為25℃時(shí)，植物甲的光合作用與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的差值不同于植物乙的 D．葉溫為35℃時(shí)，甲、乙兩種植物的光合作用與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的差值均為0 答案　D 解析　植物光合作用所需要的能量都來(lái)自于太陽(yáng)能，A項(xiàng)正確；分析曲線可知，葉溫在36～50 ℃時(shí)，植物甲的凈光合速率比植物乙的高，B項(xiàng)正確；光合作用與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的差值即凈光合速率，葉溫為25 ℃時(shí)，植物甲的凈光合速率小于植物乙的，C項(xiàng)正確；葉溫為35 ℃時(shí)，甲、乙兩種植物的光合作用與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的差值相等，均大于0，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．陽(yáng)光穿過(guò)森林中的空隙形成“光斑”，下圖表示一株生長(zhǎng)旺盛的植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和釋放O2量的變化，據(jù)此下列分析正確的是(　　) A．光斑照射前，光合作用無(wú)法進(jìn)行 B．光斑照射后，光反應(yīng)和暗反應(yīng)迅速同步增加 C．光斑照射后，暗反應(yīng)對(duì)光反應(yīng)有限制作用 D．光斑移開(kāi)后，光反應(yīng)和暗反應(yīng)迅速同步減弱 答案　C 解析　光斑照射前，有O2釋放，說(shuō)明植物細(xì)胞在進(jìn)行光合作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤；光斑照射后，光反應(yīng)迅速增加，而暗反應(yīng)沒(méi)有立即增加，二者不同步，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光斑照射后，O2釋放曲線變化趨勢(shì)是光反應(yīng)先增加然后降低，說(shuō)明暗反應(yīng)對(duì)光反應(yīng)有限制作用，原因是暗反應(yīng)不能及時(shí)消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]，C項(xiàng)正確；移開(kāi)光斑后，光反應(yīng)迅速減弱，而暗反應(yīng)過(guò)一段時(shí)間后才減弱，二者不同步，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 命題點(diǎn)二　多因素對(duì)光合作用的影響分析 3．下圖為某一植物在不同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得的凈光合速率，下列假設(shè)條件中能使圖中結(jié)果成立的是(　　) A．橫坐標(biāo)是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度 B．橫坐標(biāo)是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度 C．橫坐標(biāo)是光波長(zhǎng)，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度 D．橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度 答案　D 解析　隨著CO2濃度的增大，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，但由于凈光合速率最大時(shí)對(duì)應(yīng)著一個(gè)溫度，即最適溫度，低于或高于此溫度，凈光合速率都將下降，所以無(wú)法確定在CO2濃度足夠大時(shí)，較高溫度下的凈光合速率高于較低溫度，A錯(cuò)誤；植物進(jìn)行光合作用存在最適溫度，高于最適溫度后，凈光合速率減小，所以隨著溫度升高，凈光合速率應(yīng)先升高后降低，B錯(cuò)誤；由于光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在相應(yīng)光波長(zhǎng)時(shí)，植物的凈光合速率存在峰值，不應(yīng)呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，且光波長(zhǎng)一定時(shí)，較高溫度下的凈光合速率不一定較高，C錯(cuò)誤；隨著光照強(qiáng)度的增加，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，在光照強(qiáng)度足夠時(shí)，較高的CO2濃度下凈光合速率較大，D正確。 4．電場(chǎng)會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一種“無(wú)形”的影響。在溫室中同時(shí)增補(bǔ)電場(chǎng)和增施CO2，蔬菜產(chǎn)量可提高70%左右，這就是著名的“電場(chǎng)產(chǎn)量倍增效應(yīng)”。科學(xué)家根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度與CO2濃度對(duì)黃瓜幼苗光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)，繪制如下曲線。據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)第1組實(shí)驗(yàn)的作用是__________________________________________________________。 在飽和光照強(qiáng)度下，該實(shí)驗(yàn)的自變量是____________________________。 (2)第1組實(shí)驗(yàn)和第2組實(shí)驗(yàn)的曲線比較，說(shuō)明________________________________________。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線可知，在相同光照強(qiáng)度下，為了最大限度地增加作物產(chǎn)量，可以采取的措施是______________________________________________。 答案　(1)對(duì)照　電場(chǎng)強(qiáng)度和CO2濃度　(2)強(qiáng)電場(chǎng)可以提高植物的光合作用強(qiáng)度　(3)增補(bǔ)電場(chǎng)和增施CO2 解析　(1)第1組實(shí)驗(yàn)的條件為大氣電場(chǎng)和大氣CO2濃度，屬于對(duì)照組，起對(duì)照作用。飽和光照強(qiáng)度下，實(shí)驗(yàn)的自變量是電場(chǎng)強(qiáng)度和CO2濃度。(2)第1組實(shí)驗(yàn)和第2組實(shí)驗(yàn)對(duì)比，二者的自變量為電場(chǎng)強(qiáng)度，第2組實(shí)驗(yàn)的凈光合作用強(qiáng)度大于第1組實(shí)驗(yàn)，而二者的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，因此說(shuō)明強(qiáng)電場(chǎng)可以提高植物的光合作用強(qiáng)度。(3)分析曲線可知，同一光照強(qiáng)度下凈光合作用強(qiáng)度最大的是第4組實(shí)驗(yàn)，因此為了最大限度地增加作物產(chǎn)量，可增加電場(chǎng)強(qiáng)度和提高CO2濃度。 科學(xué)思維　多因素對(duì)光合作用影響的曲線分析方法 解答受多因素影響的光合作用曲線題時(shí)，找出曲線的限制因素是關(guān)鍵。具體方法是對(duì)縱坐標(biāo)或橫坐標(biāo)畫(huà)垂線或者只看某一條曲線的變化，將多因素轉(zhuǎn)變?yōu)閱我灰蛩兀瑥亩_定限制因素。當(dāng)曲線上標(biāo)有條件時(shí)，說(shuō)明因變量受橫坐標(biāo)和曲線上條件的共同影響。若題干中描述了曲線的獲得前提，如最適溫度下測(cè)得，則應(yīng)該考慮溫度以外的影響因素。 命題點(diǎn)三　“環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”的探究實(shí)驗(yàn)分析 5．圖甲為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置，用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至不同溫度的NaHCO3(等濃度)溶液中，給予一定的光照，測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿葉片上浮至液面所用的平均時(shí)間(圖乙)。下列相關(guān)分析正確的是(　　) A．在ab段，隨著水溫的增加，凈光合速率逐漸減小 B．上浮至液面的時(shí)間可反映凈光合速率的相對(duì)大小 C．通過(guò)圖乙分析可以找到真正光合作用的最適溫度 D．因?yàn)槌闅夂蟛缓鯕猓瑢?shí)驗(yàn)過(guò)程中葉片不能進(jìn)行有氧呼吸 答案　B 解析　ab段，隨著水溫的增加，葉圓片上浮至液面所需要的時(shí)間縮短，說(shuō)明氧氣產(chǎn)生速率加快，凈光合速率逐漸增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，上浮至液面的時(shí)間可反映凈光合速率的相對(duì)大小，B項(xiàng)正確；通過(guò)圖乙分析可以找到凈光合作用的最適溫度，C項(xiàng)錯(cuò)誤；雖然抽氣后葉片不含氧氣，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的光照可以引起光合作用產(chǎn)生氧氣，故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉片能進(jìn)行有氧呼吸，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 科學(xué)探究　“葉片上浮法”應(yīng)用中的三點(diǎn)注意 (1)葉片上浮的原因是光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面認(rèn)為只是光合作用產(chǎn)生了O2。 (2)打孔時(shí)要避開(kāi)大的葉脈，因?yàn)槿~脈中沒(méi)有葉綠體，而且會(huì)延長(zhǎng)小圓形葉片上浮的時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 (3)為確保溶液中CO2含量充足，小圓形葉片可以放入NaHCO3溶液中。 6．圖甲為某校生物興趣小組探究光照強(qiáng)度對(duì)茉莉花光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，圖乙為所測(cè)得的結(jié)果。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)圖甲中NaHCO3溶液的作用是________________________________。 (2)請(qǐng)寫(xiě)出控制本實(shí)驗(yàn)自變量的一種方法________________________________________。 (3)為了防止無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，本實(shí)驗(yàn)還應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)問(wèn)對(duì)照裝置如何設(shè)置？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)用40W燈泡照射時(shí)，紅色液滴沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，這是因?yàn)榇藭r(shí)__________________________。 (5)圖甲所示裝置無(wú)法測(cè)得A點(diǎn)數(shù)據(jù)，除非將其中的NaHCO3溶液換為_(kāi)_____________溶液，且將裝置放在____________環(huán)境中。 答案　(1)維持密封瓶?jī)?nèi)CO2量的穩(wěn)定　(2)用不同瓦數(shù)燈泡或改變燈與廣口瓶的距離　(3)將裝置中的茉莉花換成等量死花，其他設(shè)置與裝置甲一樣　(4)光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度　(5)NaOH　黑暗(或遮光) 解析　由題意可知，甲是研究光照強(qiáng)度對(duì)茉莉花光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)裝置，甲中NaHCO3溶液的作用是維持密封瓶?jī)?nèi)CO2量的穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度，可以用不同功率的電燈泡或相同功率的電燈泡與實(shí)驗(yàn)裝置之間的距離控制光照強(qiáng)度的變化。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)液滴移動(dòng)的距離表示光合作用強(qiáng)度，由于氣壓變化等物理因素也可以導(dǎo)致液滴移動(dòng)，因此為了消除物理因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，可以將裝置中的茉莉花換成等量死花，其他設(shè)置與裝置甲一樣，糾正無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。用40 W燈泡照射時(shí)，紅色液滴沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的氧氣量與有氧呼吸消耗的氧氣量相等，即光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等；光照條件下既進(jìn)行光合作用，也進(jìn)行細(xì)胞呼吸，測(cè)得的數(shù)值是凈光合作用量，為了測(cè)得細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，需要將其中的NaHCO3溶液換為NaOH溶液，且將裝置放在黑暗條件下。 矯正易錯(cuò)　強(qiáng)記長(zhǎng)句 1．關(guān)于光合色素的5點(diǎn)提醒 (1)可進(jìn)行光合作用的細(xì)胞不一定都含有葉綠體(如藍(lán)藻等)，但是都有光合色素。 (2)葉綠素對(duì)紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類(lèi)胡蘿卜素對(duì)藍(lán)紫光的吸收量大，對(duì)其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。 (3)植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對(duì)綠光的吸收少，綠光被反射出來(lái)。 (4)不同顏色溫室大棚的光合效率比較：無(wú)色透明大棚能透過(guò)日光中各種色光，有色大棚主要透過(guò)同色光，所以無(wú)色透明的大棚中植物的光合效率最高；葉綠素對(duì)綠光吸收最少，因此綠色塑料大棚中植物的光合效率最低；不同顏色的溫室大棚光合效率不同，單色光中，藍(lán)紫光下光合速率最快，紅光次之，綠光最差。 (5)植物的液泡中含有的色素不參與光合作用。 2．對(duì)光合作用過(guò)程的5點(diǎn)說(shuō)明 (1)光合作用中光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。 (2)C3和C5并不是只含有3個(gè)或5個(gè)碳原子，還有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一種三碳化合物。 (3)暗反應(yīng)不直接需要光，但是如果沒(méi)有光照，光反應(yīng)停止后，暗反應(yīng)很快也會(huì)停止。 (4)光合作用的產(chǎn)物主要是糖類(lèi)，還有一些類(lèi)脂、有機(jī)酸、氨基酸和蛋白質(zhì)等。 (5)葉綠體產(chǎn)生的ATP只能用于自身的物質(zhì)合成，不能直接用于細(xì)胞中其他部位的生命活動(dòng)。 某植物在停止供水和恢復(fù)供水條件下，氣孔開(kāi)度(即氣孔開(kāi)放程度)與光合速率的變化如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 1．停止供水后，光合速率下降，原因是一方面水是光合作用的原料；另一方面缺水會(huì)導(dǎo)致氣孔開(kāi)度降低，CO2供應(yīng)不足，影響了光合作用的暗反應(yīng)，導(dǎo)致光合作用速率下降。 2．在溫度、光照相同的條件下，圖中A點(diǎn)與B點(diǎn)相比，B點(diǎn)光飽和點(diǎn)低，其主要原因是B點(diǎn)氣孔開(kāi)度低，CO2吸收減少，暗反應(yīng)速率低，需要光反應(yīng)提供的ATP和[H]少，所以光飽和點(diǎn)低。 3．停止供水一段時(shí)間后，葉片發(fā)黃，原因是葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解)，類(lèi)胡蘿卜素的顏色顯露出來(lái)。 重溫高考　演練模擬 1．(2017全國(guó)Ⅲ，3)植物光合作用的作用光譜是通過(guò)測(cè)量光合作用對(duì)不同波長(zhǎng)光的反應(yīng)(如O2的釋放)來(lái)繪制的。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．類(lèi)胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成 B．葉綠素的吸收光譜可通過(guò)測(cè)量其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值來(lái)繪制 C．光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長(zhǎng)的變化來(lái)表示 D．葉片在640～660nm波長(zhǎng)光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的 答案　A 解析　類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，在紅光區(qū)不吸收光能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，其吸收光譜可通過(guò)測(cè)量其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值來(lái)繪制，B項(xiàng)正確；CO2的吸收速率和O2的釋放速率隨光波長(zhǎng)的變化均可表示光合作用的作用光譜，C項(xiàng)正確；根據(jù)葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的吸收光譜可知，葉片在640～660nm波長(zhǎng)光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的，D項(xiàng)正確。 2．(2017天津，6)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半，但固定CO2酶的活性顯著高于野生型。下圖顯示兩者在不同光照強(qiáng)度下的CO2吸收速率。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．光照強(qiáng)度低于P時(shí)，突變型的光反應(yīng)強(qiáng)度低于野生型 B．光照強(qiáng)度高于P時(shí)，突變型的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型 C．光照強(qiáng)度低于P時(shí)，限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度 D．光照強(qiáng)度高于P時(shí)，限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是CO2濃度 答案　D 解析　由于突變型水稻葉片的葉綠素含量較少，由圖可知，光照強(qiáng)度低于P時(shí)，突變型的光合作用光反應(yīng)強(qiáng)度低于野生型，A項(xiàng)正確；由于突變型水稻中固定CO2酶的活性顯著高于野生型，由圖可知，光照強(qiáng)度高于P時(shí)，突變型的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型，B項(xiàng)正確；光照強(qiáng)度低于P時(shí)，光照強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到光飽和點(diǎn)，限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度，C項(xiàng)正確；P點(diǎn)并未達(dá)到突變型水稻光合作用的光飽和點(diǎn)，故光照強(qiáng)度高于P點(diǎn)小于光飽和點(diǎn)時(shí)限制光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度，當(dāng)光照強(qiáng)度大于光飽和點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的主要環(huán)境因素是CO2濃度，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(2015安徽，2)如圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是(　　) A．CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能 B．CO2可直接被[H]還原，再經(jīng)過(guò)一系列的變化形成糖類(lèi) C．被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5 D．光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)升高 答案　C 解析　CO2的固定是CO2與C5在酶的催化下合成C3的過(guò)程，沒(méi)有ATP的消耗，A項(xiàng)錯(cuò)誤；暗反應(yīng)中，CO2不能直接被[H]還原，必須經(jīng)過(guò)CO2的固定形成C3，再在有關(guān)酶的催化作用下，一部分C3被[H]還原，經(jīng)一系列變化形成糖類(lèi)，另一部分C3經(jīng)一系列變化形成C5，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；在CO2供應(yīng)不變的情況下，光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，光反應(yīng)提供的[H]、ATP減少，導(dǎo)致C3還原過(guò)程減弱，但此時(shí)CO2的固定仍在進(jìn)行，故短時(shí)間內(nèi)C3含量上升，C5含量下降，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(2018廣東化州高三二次模擬)在置于黑暗條件下的葉綠體懸浮液中加入適量NaH14CO3溶液，再給予瞬時(shí)光照。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．黑暗條件下，葉綠體基質(zhì)中不存在C3和C5 B．黑暗條件下，葉綠體懸浮液不能合成ATP和[H] C．瞬時(shí)光照后，(CH2O)出現(xiàn)放射性比C3早 D．光照瞬間，C3含量迅速增加而C5含量迅速減少 答案　B 解析　黑暗條件下，葉綠體基質(zhì)中存在C3和C5，A錯(cuò)誤；黑暗條件下，光反應(yīng)不能進(jìn)行，葉綠體懸浮液不能合成ATP和[H]，B正確；瞬時(shí)光照后，(CH2O)出現(xiàn)放射性比C3晚，C錯(cuò)誤；光照瞬間，C3含量迅速減少而C5含量迅速增加，D錯(cuò)誤。 5．(2018全國(guó)Ⅰ，30)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲、乙兩種植物中，對(duì)光能的利用率較高的植物是________。 (2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過(guò)大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據(jù)是________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。 (3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是________。 (4)某植物夏日晴天中午12：00時(shí)葉片的光合速率明顯下降，其原因是進(jìn)入葉肉細(xì)胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。 答案　(1)甲　(2)甲　光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過(guò)大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大 (3)乙　(4)CO2 解析　(1)由曲線圖可知，光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲植物的凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加而增加的幅度更大，說(shuō)明甲植物對(duì)光能的利用率較高。(2)當(dāng)種植密度過(guò)大時(shí)，植株的葉片會(huì)相互遮擋，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致植物凈光合速率下降。由曲線圖可知，光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲線圖可知，在低光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率較高，在高光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率明顯低于甲植物，所以乙植物更適合在林下低光照強(qiáng)度的環(huán)境下種植。(4)夏日晴天中午12點(diǎn)，溫度較高，部分氣孔關(guān)閉，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2明顯減少，抑制了暗反應(yīng)，導(dǎo)致葉片的光合速率明顯降低。 一、選擇題 1．下列關(guān)于葉綠體中色素提取的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料 B．加入少許CaCO3能避免葉綠素被破壞 C．用乙醇提取的葉綠體色素中無(wú)胡蘿卜素 D．研磨時(shí)加入石英砂可使葉片研磨更充分 答案　C 解析　葉綠體中的四種色素包括葉綠素a、葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素，它們都溶于無(wú)水乙醇，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．紅楓是一種木本觀賞植物，在生長(zhǎng)季節(jié)葉片呈紅色，下列關(guān)于該植物的敘述，正確的是(　　) A．紅楓葉片不含葉綠素 B．紅楓葉片呈紅色是因?yàn)槲樟思t光 C．紅楓葉片能吸收光能進(jìn)行光合作用 D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用 答案　C 解析　紅楓葉片含葉綠素，可進(jìn)行光合作用；紅楓葉片呈紅色是因液泡中含有花青素，花青素是不能吸收光能進(jìn)行光合作用的。 3．(2018長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)月考)下列有關(guān)葉綠體的描述，正確的是(　　) A．葉肉細(xì)胞中的葉綠體在光下和黑暗中均可生成ATP B．經(jīng)黑暗處理后葉肉細(xì)胞內(nèi)淀粉等被輸出消耗，此時(shí)葉綠體內(nèi)不含糖類(lèi) C．葉綠體中含有RNA聚合酶，體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá) D．葉綠體產(chǎn)生O2和線粒體產(chǎn)生H2O均在生物膜上進(jìn)行 答案　D 解析　葉綠體只有在光下才能發(fā)生光反應(yīng)形成ATP，黑暗中葉綠體內(nèi)不具有形成ATP的條件，A錯(cuò)誤；經(jīng)黑暗處理過(guò)的葉肉細(xì)胞會(huì)向其他部位輸出淀粉和消耗糖類(lèi)等有機(jī)物，但葉綠體中的DNA、RNA中含有脫氧核糖或核糖，B錯(cuò)誤；RNA聚合酶在細(xì)胞中普遍存在，不是基因選擇性表達(dá)的產(chǎn)物，C錯(cuò)誤；葉綠體產(chǎn)生O2在類(lèi)囊體薄膜上進(jìn)行，線粒體產(chǎn)生H2O在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，D正確。 4．(2018臨沂一模)下圖表示綠色植物光合作用的部分過(guò)程，圖中a～c表示相關(guān)物質(zhì)。有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　) A．圖中a為氧氣，可部分釋放到空氣中 B．圖中b為NADPH，外界CO2濃度升高時(shí)，b的含量暫時(shí)升高 C．該過(guò)程消耗的NADP＋和c來(lái)自葉綠體基質(zhì) D．該過(guò)程將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在b和ATP中 答案　B 解析　水光解的產(chǎn)物是氧氣和H＋，若光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，氧氣會(huì)部分釋放到空氣中；圖中b是在NADP＋、H＋和電子參與下形成的NADPH，當(dāng)外界CO2濃度升高時(shí)，暗反應(yīng)中生成的三碳化合物增多，則消耗的NADPH增多，導(dǎo)致NADPH的含量暫時(shí)降低；葉綠體基質(zhì)中，暗反應(yīng)消耗NADPH、ATP產(chǎn)生NADP＋、ADP和Pi；光合作用光反應(yīng)過(guò)程中，將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中。 5．為研究光反應(yīng)中ATP產(chǎn)生的原理，有科學(xué)家進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：將葉綠體類(lèi)囊體置于pH為4的琥珀酸溶液后，琥珀酸進(jìn)入類(lèi)囊體腔，腔內(nèi)的pH下降為4；然后把懸浮液的pH迅速上升為8，此時(shí)類(lèi)囊體內(nèi)pH為4，類(lèi)囊體外pH為8，在有ADP和Pi存在時(shí)類(lèi)囊體生成ATP，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)論分析正確的是(　　) A．黑暗中進(jìn)行，結(jié)果表明：H＋能通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)入類(lèi)囊體 B．光照下進(jìn)行，結(jié)果支持：合成ATP的能量直接來(lái)自色素吸收的光能 C．黑暗中進(jìn)行，結(jié)果支持：光反應(yīng)使類(lèi)囊體內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差，推動(dòng)ATP合成 D．光照下進(jìn)行，結(jié)果表明：光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]參與暗反應(yīng)中C3的還原 答案　C 解析　在光照條件下，類(lèi)囊體膜上的色素吸收光能，能將光能轉(zhuǎn)化成ATP中的化學(xué)能，干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故應(yīng)在黑暗中進(jìn)行；題干中類(lèi)囊體內(nèi)pH為4，類(lèi)囊體外pH為8，在有ADP和Pi存在時(shí)類(lèi)囊體生成ATP，說(shuō)明ATP的合成與H＋濃度差有關(guān)，類(lèi)囊體內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差，從而推動(dòng)ATP合成。 6．下列對(duì)光合作用圖解分析不正確的是(　　) A．圖示為真核生物的光合作用過(guò)程 B．若突然停止CO2供應(yīng)，則短時(shí)間內(nèi)三碳化合物的含量將上升 C．圖中①為O2，②為ATP D．若用3H標(biāo)記的H2O進(jìn)行示蹤，可發(fā)現(xiàn)H元素的轉(zhuǎn)移途徑為H2O→[H]→糖類(lèi) 答案　B 解析　由于有葉綠體的存在，所以應(yīng)為真核生物的光合作用；若突然停止CO2的供應(yīng)，則短時(shí)間內(nèi)三碳化合物的形成減少，消耗不變，含量降低；圖中①為水的分解產(chǎn)物O2，②為光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的ATP；光反應(yīng)中水分解產(chǎn)生[H]，為暗反應(yīng)提供還原劑，并進(jìn)入到有機(jī)物中。 7．綠色植物中含有的葉綠體(圖甲)是可完成能量轉(zhuǎn)換的細(xì)胞器，圖乙是圖甲中的色素分離結(jié)果，圖丙是在圖甲④結(jié)構(gòu)中進(jìn)行的生化反應(yīng)，①～④分別代表圖甲中葉綠體的結(jié)構(gòu)。 下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．圖乙中的色素帶由1到4分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素 B．圖甲中①和③的成分和結(jié)構(gòu)相似 C．環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定的情況下，圖甲④中的C3含量多于C5 D．如果突然降低CO2的濃度，圖丙中的C3含量會(huì)一直下降 答案　D 解析　圖乙中下方有濾液細(xì)線，色素的擴(kuò)散方向是從下向上的，所以1～4分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，A項(xiàng)正確；圖甲中的①和③分別是葉綠體的內(nèi)膜和外膜，它們的成分和結(jié)構(gòu)相似，B項(xiàng)正確；分析圖丙中的過(guò)程要從兩個(gè)方面進(jìn)行：一是環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，暗反應(yīng)中的兩個(gè)過(guò)程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間均處于一種相對(duì)平衡的狀態(tài)，由于一個(gè)C5對(duì)應(yīng)著兩個(gè)C3，所以C3含量要比C5高；二是當(dāng)環(huán)境條件突然改變時(shí)，如CO2濃度突然降低時(shí)，短時(shí)間內(nèi)由于CO2固定過(guò)程減弱而C3的還原過(guò)程仍在進(jìn)行，故C3含量降低而C5含量升高，但一段時(shí)間后，反應(yīng)過(guò)程又達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)，所以C3含量不會(huì)一直下降，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8．科學(xué)家提取植物細(xì)胞中的葉綠體，將葉綠體膜破壞，分離出基質(zhì)和基粒，用來(lái)研究光合作用的過(guò)程(如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示無(wú)或不添加)。下列條件下能產(chǎn)生葡萄糖的是(　　) 選項(xiàng) 場(chǎng)所 光照 CO2 ATP [H] C5 A 基質(zhì) － ＋ － ＋ ＋ B 基粒 ＋ ＋ － － ＋ C 基質(zhì)和基粒 － ＋ － － － D 基質(zhì)和基粒 ＋ ＋ － － ＋ 答案　D 解析　光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，光反應(yīng)在基粒上進(jìn)行，需要光照；暗反應(yīng)進(jìn)行時(shí)需要光反應(yīng)提供[H]和ATP，需要葉綠體基質(zhì)中的C5和大氣中的CO2的參與。 9．百合以氣孔白天關(guān)閉、夜間開(kāi)放的特殊方式適應(yīng)高溫干旱環(huán)境。下面為百合葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝示意圖，據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是(　　) A．圖中B物質(zhì)可能是葡萄糖 B．線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)均能產(chǎn)生CO2 C．PEP、C5均能與CO2結(jié)合 D．夜間細(xì)胞液pH可能會(huì)下降 答案　A 解析　在有氧呼吸過(guò)程中，進(jìn)入線粒體的是丙酮酸，而不是葡萄糖；由圖可知，光合作用(葉綠體)中CO2的來(lái)源有兩個(gè)：一是來(lái)自線粒體，二是來(lái)自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；由圖可知，CO2與PEP、C5結(jié)合分別形成OAA和PGA；液泡內(nèi)的液體稱(chēng)為細(xì)胞液，夜間時(shí)蘋(píng)果酸進(jìn)入細(xì)胞液中，使細(xì)胞液pH下降。 10．(2018湖北高三五月沖刺)研究者使用同位素18O標(biāo)記水和碳酸氫鈉中的部分氧原子，加入三組小球藻培養(yǎng)液中，記錄反應(yīng)起始時(shí)水和碳酸氫鈉中18O的比例，光照一段時(shí)間后，分別檢測(cè)小球藻釋放的氧氣中18O的比例，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) 組別 起始時(shí)水中18O的比例(%) 起始時(shí)HCO中18O的比例(%) 釋放的O2中18O的比例(%) 1 0.85 0.41 0.84 2 0.85 0.55 0.85 3 0.85 0.61 0.85 A.18O2是在小球藻葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上生成的 B．HCO可為小球藻的光合作用提供碳元素 C．HCO中18O的比例不同導(dǎo)致放氧速率不同 D．釋放的O2中18O比例與水相近，推測(cè)O2來(lái)自于水 答案　C 解析　光合作用光反應(yīng)階段，水在光下分解釋放氧氣，該過(guò)程在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上進(jìn)行，A正確；碳酸氫鈉釋放二氧化碳，為光