【生物】2020届 一轮复习 人教版 光合作用 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 光合作用 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 光合作用 学案 ‎【考纲解读】‎ 最新考纲 细解考点 核心素养 ‎1.光合作用的基本过程(Ⅱ)‎ ‎2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)‎ ‎3.实验:叶绿体色素的提取和分离 ‎1.说出叶绿体中色素的种类和作用 ‎2.说出叶绿体色素的提取和分离的原理及方法 ‎3.说明叶绿体的结构与功能相适应 ‎4.说出光合作用的光反应和暗反应的过程 ‎5.说明环境条件变化对光合作用过程中各种物质含量的影响 ‎6.说明光照强度、光质、温度、CO2浓度、无机盐、水对光合作用的影响及在生产上的应用 ‎1.生命观念——结构与功能观: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 ‎2.科学思维——分类与比较:比较光反应和暗反应,掌握光合作用的过程;分析与综合:通过曲线图分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响 ‎3.科学探究——表达与交流:分析色素的提取与分离的结果:制订实施方案:探究环境因素对光合作用的影响 ‎4.社会责任——社会应用:光合作用的原理在生产中的应用 ‎7.完成环境因素对光合作用影响的实验设计和实验分析 ‎8.说明光合作用和细胞呼吸的内在联系 考点一　捕获光能的色素和叶绿体的结构 ‎1.叶绿体中的色素及吸收光谱 ‎(1)叶绿体中的色素 分布 叶绿体类囊体薄膜上 功能 吸收、传递和转化光能 种 类 叶绿素(含量约占3/4)‎ 叶绿素a(蓝绿色)‎ 叶绿素b(黄绿色)‎ 类胡萝卜素(含量约占1/4)‎ 胡萝卜素(橙黄色)‎ 叶黄素(黄色)‎ ‎(2)色素的吸收光谱分析 ‎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,叶绿体中的色素只吸收可见光,对红外光和紫外光等不吸收。‎ ‎2.叶绿体的结构和功能 ‎(1)结构模式图 ‎(2)结构 ‎(3)功能:进行光合作用的场所。‎ ‎(4)恩格尔曼的实验:好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。‎ ‎【深挖教材】‎ ‎(1)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,所以叶片一般呈现绿色。‎ ‎(2)与有色大棚相比,为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高?‎ 提示:无色透明大棚能透过日光中各种色光,有色大棚主要透过同色光,所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。‎ ‎1.影响叶绿素合成的因素分析 ‎(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,而使叶片变黄。‎ ‎(3)必需元素:叶绿素中含N、Mg等必需元素,缺乏该种元素将导致叶绿素无法合成,叶片变黄。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,叶片变黄。‎ ‎2.恩格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。‎ ‎【深度思考】‎ 如图是恩格尔曼实验装置改装示意图,光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵,一段时间后,水绵周围好氧细菌分布无显著变化,请分析其原因。‎ 提示:三棱镜将光分为七色光,叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光,故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光,没有红光和蓝紫光,使水绵不同部位的光合作用变化不大,产生氧气的量大致相同,因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。‎ 题型一　色素的种类和作用 ‎1.(2017·全国Ⅲ卷)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　)‎ 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 解析:类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光等长波光;通过测量叶绿素对不同波长光的吸收值(吸收百分比)可绘制其吸收光谱;光合作用释放氧气、吸收二氧化碳,因此光合作用的作用光谱可用在不同光波长下的氧气释放速率或二氧化碳吸收速率来表示;叶绿素主要吸收红光(640～660 nm波长)和蓝紫光,这些色素吸收的光可用于光合作用释放氧气。‎ ‎2.(2016·全国Ⅱ卷)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是(　C　)‎ 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 解析:叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此蓝紫光和红光被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。‎ 题型二　叶绿体的结构和功能 ‎3.(2019·河北廊坊质检)叶绿体是植物进行光合作用的场所,下列关于叶绿体结构和功能的叙述,正确的是(　D　)‎ A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中 C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的 解析:叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上;H2O的光解发生在类囊体薄膜上,而不是基质中;CO2的固定发生在叶绿体基质中;光合作用的产物——淀粉是在暗反应阶段产生的,场所是叶绿体基质。‎ ‎4.下列关于叶绿体的叙述,正确的是(　C　)‎ 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分子的固定和还原 解析:叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜而是类囊体膜;NADP+形成NADPH的场所是类囊体薄膜;类囊体膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光;催化CO2分子固定和还原的酶存在于叶绿体的基质中。‎ 叶绿体的结构与功能相适应的特点 ‎(1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成,可以增加膜面积。‎ ‎(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。‎ 考点二　实验:绿叶中色素的提取和分离 ‎1.实验原理 ‎(1)提取:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中而不溶于水,可用无水乙醇提取色素。‎ ‎(2)分离:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢,从而使各种色素相互分离。‎ ‎2.实验步骤 ‎↓‎ ‎↓‎ ‎↓‎ ‎↓‎ 观察实验结果 ‎3.实验结果及结论 滤纸条上出现四条宽窄、颜色不同的色素带(如下图),表明叶绿体中的色素主要有四种。‎ ‎1.实验注意事项 注意事项 操作目的 提 取 色 素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 研磨时加无水乙醇 溶解色素 加少量SiO2和CaCO3‎ 研磨充分和保护色素 迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发,充分溶解色素 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化 分 离 色 素 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 滤液细线要细、齐、直 使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线干燥后再画一两次 使分离出的色素带清晰分明 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 ‎2.绿叶中色素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”。‎ 题型一　实验原理和操作 ‎1.下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是(　B　)‎ A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素 B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素 C.为获得10 mL提取液,研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失 解析:在剪碎叶片后研磨前就加入 CaCO3;即使菜叶剪碎不够充分但研磨充分,也可提取出4种光合色素;要获得10 mL 提取液,分多次研磨提取后量取 10 mL 滤液效果最好;层析完毕后应迅速记录结果,防止叶绿素条带被破坏。‎ ‎2.(2018·山西名校联考)下列关于绿叶中光合色素的提取和分离的叙述,不正确的是(　C　)‎ 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 解析:无水乙醇可以溶解色素,可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素;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;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,因此滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同;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。‎ 题型二　实验结果分析 ‎3. 从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物分别提取叶片的叶绿体色素,用纸层析法分离,结果如图。下列判断正确的是(　D　)‎ A.室内植物叶片偏黄 B.室外植物叶片偏绿 C.室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量 D.室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量 解析:纸层析法从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。由图可知,室内植物叶绿素多于室外植物,因此室内植物偏绿,室外植物偏黄;室外植物胡萝卜素少于叶黄素;室内植物叶绿素a多于叶绿素b。‎ ‎4.学生利用新鲜菠菜叶进行叶绿体色素的提取和分离实验时,由于各组操作不同,出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(　C　)‎ A.甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液 B.乙可能是因为研磨时未加入SiO2‎ C.丙是正确操作得到的理想结果 D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3‎ 解析:色素能溶解在有机溶剂中,几乎不溶于蒸馏水中;未加入SiO2,导致研磨不充分,获得的色素少;层析后距点样处由远到近依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,叶绿素的含量比类胡萝卜素多,丙图不符合;CaCO3可防止色素(主要是叶绿素)被破坏,研磨时未加入CaCO3会出现丁图所示结果。‎ 考点三　光合作用的过程 ‎1.光合作用的探究历程[连线]‎ 提示:①—A—b　②—C—a　③—E—e　④—D—c　⑤—B—d ‎2.光合作用的过程 ‎(1)写出光合作用的总反应式:‎ CO2+H2O(CH2O)+O2。‎ ‎(2)光合作用的过程 过程 图解 阶段 图中Ⅰ为光反应 图中Ⅱ为暗反应 条件 需要光、色素、酶、H2O、ADP、Pi 多种酶、ATP、[H]、CO2‎ 场所 叶绿体类囊体膜 叶绿体基质 物 质 转 水的光解:‎ ‎2H2O4[H]+O2‎ ATP的合成:‎ CO2的固定:‎ CO2+C52C3‎ C3的还原:‎ 化 ADP+Pi+能量ATP ‎2C‎3(CH2O)‎ ‎+C5‎ 能量 转化 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 联 系 ‎①光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi ‎②没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,有机物无法合成,光反应也会受到抑制 ‎3.化能合成作用 ‎(1)概念:某些细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。‎ ‎(2)实例:硝化细菌、铁细菌、硫细菌等。‎ ‎(3)化能合成作用与光合作用的主要区别:能量来源不同。‎ ‎【深挖教材】‎ ‎(1)普利斯特利的实验结果说服力不够,为增强实验的说服力,应如何设计对照实验?‎ 提示:将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内,作为空白对照。‎ ‎(2)光反应产生的[H]与细胞呼吸产生的[H]是否是同一类物质?‎ 提示:不是。光反应产生的[H]为NADPH(还原型辅酶Ⅱ),细胞呼吸产生的[H]为NADH(还原型辅酶Ⅰ)。‎ ‎(3)叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量?‎ 提示:暗反应CO2固定时,每消耗1分子C5,产生2分子C3;C3还原时,每还原2分子C3,产生1分子C5,因此当暗反应速率达到稳定时,C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。‎ ‎1.探究光合作用过程中各元素转移途径(同位素标记法)‎ H:3H2O[3H](C3H2O)‎ C:14CO214C3(14CH2O)‎ O‎2 C3 (CH218O)‎ ‎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 下图中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 ‎【深度思考】 ‎ ‎(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主要用于暗反应阶段C3的还原。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。‎ ‎(2)植物在生长过程中,光合作用产生的ATP的量与细胞呼吸过程中产生的ATP的量哪一个量多?为什么?‎ 提示:光合作用产生的ATP的量远多于细胞呼吸产生的ATP的量。光合作用中产生的ATP中的能量转移到有机物中,植物体内的有机物只有一部分用于细胞呼吸,且通过细胞呼吸释放出的能量只有一部分转移到ATP中。‎ 题型一　光合作用的探究历程 ‎1.下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的是(　D　)‎ 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有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.银边天竺葵探究光合作用产物有淀粉时,用酒精脱色后直接加碘液,则叶片边缘变蓝色 解析:银边天竺葵叶片边缘没有叶绿体,不能进行光合作用,没有淀粉合成,因此用碘液检测边缘不变蓝色,故D错误。‎ ‎2.(2018·山东烟台期末)科学家往小球藻培养液中通入14CO2后,分别给予小球藻不同时间的光照,结果如下表。‎ 实验 组别 光照 时间(s)‎ 放射性物质分布 ‎1‎ ‎2‎ 三碳化合物 ‎2‎ ‎20‎ ‎12种磷酸化糖类 ‎3‎ ‎60‎ 除上述12种磷酸化糖类外,‎ 还有氨基酸、有机酸等 根据上述实验结果分析,下列叙述不正确的是(　C　)‎ A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段 B.每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质分布 C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类 D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等 解析:培养液中通入的是14CO2研究有机物的种类及分布,暗反应利用的原料是CO2;光照后对酶处理使其失活,才能阻碍反应的进一步进行,才能测定放射性物质的分布;根据光照时间分析,CO2进入叶绿体后,最初形成的是大量三碳化合物;根据表中物质,光合作用的产物还有氨基酸和有机酸。‎ 题型二　光合作用的过程 ‎3.(2018·北京卷)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中(　D　)‎ A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气 解析:光反应阶段产生ATP,提供给暗反应利用;某些指示剂在氧化态或还原态时呈现不同颜色,光反应过程中,可产生NADPH,DCIP由蓝色变为无色,说明其在NADPH的作用下由氧化态变为还原态;光反应阶段需要光合色素的参与;光反应阶段,水光解产生氧气。‎ ‎4.如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是(　C　)‎ A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能 B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类 C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5‎ D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高 解析:CO2的固定指的是C5与CO2在酶的作用下结合形成C3的过程,该过程不消耗ATP;CO2比较稳定,只有与C5结合形成C3后,才能被[H]还原;被[H]还原的C3在相关酶的作用下,有的转化成糖类等有机物,有的重新转化成C5;光照强度减弱时,光反应产生的[H]和ATP减少,致使C3的还原速率减慢,进而导致C5的来源减少,而短时间内CO2与C5结合形成C3的速率不变,即短时间内C5的含量会下降。‎ ‎5.如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程,其中①②表示相关过程,A、B表示两种气体物质,下列说法错误的是(　D　)‎ A.过程①表示光反应,过程②的场所是叶绿体基质 B.物质A表示O2,物质B表示CO2‎ C.过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能 D.过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的[H]和ATP 解析:由题图可知,过程①②分别表示光反应和暗反应,反应场所分别是类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O2和CO2‎ ‎。光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP中,暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段,其中CO2的固定不需要消耗①过程产生的[H]和ATP。‎ 题型三　光反应和暗反应的联系 ‎6.(2018·贵州贵阳一模)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。请回答下列问题:‎ ‎(1)t1时给予图示处理,短时间内ADP与ATP的比值将　　　　。t2～t3,限制植物光合速率的环境因素主要是　　　　　　。 ‎ ‎(2)t3～t4,光照强度不变,光反应速率将　　　 　,原因是 ‎ ‎   　。 ‎ 解析:(1)t1时给予充足恒定光照,产生ATP的量将增加,ADP的量减少,因此短时间内ADP与ATP的比值将减少。t3后随着CO2浓度的升高,光合速率加快,说明t2→t3,限制光合作用的因素是CO2浓度。‎ ‎(2)t3→t4,光照强度不变,CO2浓度升高,暗反应增强,一定程度上加快ATP和ADP的转化,[H]和ATP不再积累,导致光反应速率加快。‎ 答案:(1)减少　CO2浓度 ‎(2)提高　CO2浓度升高,暗反应加快,加快ATP转化为ADP的过程和[H]的消耗,导致光反应速率加快 ‎7.(2015·全国Ⅰ卷)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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下:‎ A组:先光照后黑暗,时间各为67.5 s;光合作用产物的相对含量为50%。‎ B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5 s;光合作用产物的相对含量为70%。‎ C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%。‎ D组(对照组):光照时间为135 s;光合作用产物的相对含量为100%。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量　　　　(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是　; ‎ C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要　　　　,这些反应发生的部位是叶绿体的　　 　　。 ‎ ‎(2)A、B、C三组处理相比,随着　　　　　　　　　　　的增加,使光下产生的　　　　　　　　　　　　　　能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。 ‎ 解析:(1)对比C、D两组实验,C组光照时间为D组的一半,而光合产物接近D组的光合产物,故单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。分析C组和D组实验,可推知光合作用中有些反应不需要光照,这些反应发生在叶绿体的基质中。‎ ‎(2)对比A、B、C三组实验,在总光照时间相同的情况下,随着光照和黑暗交替频率的增加,光合作用产物的相对含量也增加。究其原因是光照与黑暗的交替频率越高,光下产生的还原型辅酶Ⅱ和ATP越能及时利用并及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。‎ 答案:(1)高于　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94%　光照　基质 ‎(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ 题型四　环境因素骤变对光合作用中物质含量变化的影响 ‎8.(2014·全国Ⅰ卷)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,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(　B　)‎ A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降 解析:黑暗处理后,光反应停止,O2‎ 的产生停止。ATP和NADPH是光反应的产物,同时也是暗反应的原料,黑暗处理后,ATP和NADPH的产生减少,且仍被暗反应所消耗,产生的ADP和NADP+增多。光反应产生的ATP和NADPH减少,使得暗反应产生的C5减少,CO2的固定减慢。‎ ‎9.(2018·山东菏泽检测)如图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时,叶绿体中C3含量的变化、C5含量的变化分别相当于曲线中的(　B　)‎ A.c→d段(X),b→c段(Y)‎ B.d→e段(X),d→e段(Y)‎ C.d→e段(Y),c→d段(X)‎ D.b→c段(Y),b→c段(X)‎ 解析:光照强烈转向阴天时,叶绿体中C3含量增多、C5含量减少。‎ ‎ ‎ 利用模型法分析光合作用中物质的量的变化 ‎(1)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。‎ ‎(2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP含量变化是一致的。‎ ‎(3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能准确做出判断。‎ 考点四　影响光合作用的环境因素及应用 ‎1.光合作用强度 ‎(1)概念:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。‎ ‎(2)两种表示方法 ‎①一定时间内原料的消耗量。‎ ‎②一定时间内产物的生成量。‎ ‎2.影响光合作用过程的环境因素 ‎(1)空气中CO2浓度。‎ ‎(2)土壤中水分含量。‎ ‎(3)光照长短、强弱以及光的成分。‎ ‎(4)温度的高低。‎ ‎【深挖教材】‎ ‎(1)夏季连续阴天,大棚中作物提高产量应采取哪些措施?‎ 提示:白天适当补充光照,夜晚适当降温,可以提高作物产量。‎ ‎(2)大棚生产中,为什么多施有机肥能够提高作物的产量?‎ 提示:有机肥中的有机物被微生物分解产生了CO2和无机盐,能够增加大棚中的CO2浓度并为作物提供矿质营养。‎ ‎1.光照强度对光合作用的影响及应用 ‎(1)原理:光照强度影响光反应阶段,制约ATP及NADPH的产生,进而制约暗反应。‎ ‎(2)曲线分析 ‎①A点:光照强度为0,只进行细胞呼吸,AB段光合作用强度小于细胞呼吸强度;‎ B点:光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度);‎ BD段:光合作用强度大于细胞呼吸强度;‎ C点:光饱和点(光照强度达到C点后,光合作用强度不再随着光强度的增大而加强。‎ ‎②实线表示阳生植物,虚线表示阴生植物。‎ ‎(3)应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。‎ ‎【深度思考】‎ 当条件改变时,曲线中几个关键点的移动规律 ‎(1)a点:与呼吸强度相关,呼吸强度增加或减小,a点相应下移或上移。‎ ‎(2)b点:此时光合速率应等于呼吸速率。若环境改变(如光照强度降低)使光合速率低于呼吸速率,则b点应右移,通过增强光照强度以提高光合速率。‎ ‎(3)c点:与光合强度相关,若环境改变(如CO2浓度降低)使暗反应速率降低,光合作用对光照的需求降低,则c点左移、d点左下移动。‎ ‎2.CO2浓度对光合作用的影响 ‎(1)原理:CO2浓度通过影响暗反应阶段,制约C3的生成。‎ ‎(2)曲线分析 图甲中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点,而图乙中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度;两图中的B点和B'点都表示CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。‎ ‎(3)应用 ‎①大田要“正其行,通其风”,多施有机肥。‎ ‎②温室内可通过放干冰、使用CO2生成器、施用农家肥、与猪舍鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。‎ ‎3.温度对光合作用的影响及应用 ‎(1)原理:温度通过影响光合酶的活性影响光合作用强度。‎ ‎(2)曲线分析:‎ 光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。‎ ‎(3)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用强度;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸强度,保证植物有机物的积累。‎ ‎4.水对光合作用的影响及应用 ‎(1)原理:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。‎ ‎(2)曲线分析 图1表明在农业生产中,可根据作物的需水规律,合理灌溉。图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低,是因为温度高,气孔关闭,影响了CO2的供应。‎ ‎(3)应用:预防干旱,合理灌溉。‎ ‎5.矿质元素对光合作用的影响及应用 ‎(1)原理:矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP、磷脂的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等。‎ ‎(2)曲线分析:‎ 在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液的浓度过高,植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降。‎ ‎(3)应用:合理施肥、补充土壤中的矿质元素。‎ ‎6.光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 ‎(1)常见曲线 ‎(2)曲线分析 P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。‎ Q点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素主要为各曲线所表示的因子。‎ ‎(3)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2浓度,进一步提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。‎ 题型一　环境因素影响光合作用的坐标曲线分析 ‎1.(2018·全国Ⅰ卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是　　　　。 ‎ ‎(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是　　　　,判断的依据是　  ‎ ‎  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是　　　　。 ‎ ‎(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的　　　　(填“O‎2”‎或“CO‎2”‎)不足。 ‎ 解析:(1)由曲线图可知,光照强度大于a时,甲植物的净光合速率随着光照强度的增 加而增加的幅度更大,说明甲植物对光能的利用率较高。‎ ‎(2)当种植密度过大时,植株的叶片会相互遮挡,植株接受的光照强度减弱,导致植物净光合速率下降。由曲线图可知,光照强度降低时甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。‎ ‎(3)由曲线图可知,在低光照强度下,乙植物的净光合速率较高,在高光照强度下,乙植物的净光合速率明显低于甲植物,所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。‎ ‎(4)夏日晴天中午12:00,温度较高,部分气孔关闭,进入叶肉细胞的CO2明显减少,抑制了暗反应,导致叶片的光合速率明显降低。‎ 答案:(1)甲 ‎(2)甲　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 ‎(3)乙 ‎(4)CO2‎ ‎2.(2018·河北衡水中学检测)将某植物置于密闭的容器中,测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系,结果如图所示。请分析回答下列相关问题:‎ ‎(1)A点时该植物产生ATP的细胞器是　　　　　　,且与‎17 ℃‎相比,‎22 ℃‎条件下呼吸速率更　　　　　(填“大”或“小”)。 ‎ ‎(2)B点时光合速率　　　　　　呼吸速率;当植物缺镁时,B点向　　　　　　移,E点向　　　　　　移。 ‎ ‎(3)C、D两点CO2吸收量相同,两点光合作用合成有机物的量　　　　(填“不同”或“相同”),限制C、E两点光合速率的主要因素分别是　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)由上述实验得到启示:阴雨天为了提高大棚蔬菜的产量,可适当　　　　　　　　或　　　　　　　　　　。 ‎ 解析:(1)A点时的光照强度为0,该植物只进行细胞呼吸,所以此时产生ATP的细胞器是线粒体;据图可知,与‎17 ℃‎相比,‎22 ℃‎条件下呼吸速率更大。(2)B点对应的光照强度是该植物在‎22 ℃‎条件的光补偿点,此时植物的光合速率等于呼吸速率;当植物缺镁时,叶绿素合成减少,导致植物利用光能的效率下降,B点向右移动,E点向左下方移动。(3)C、D两点CO2‎ 吸收速率相同,即两点的净光合速率相等,但两点对应温度下的呼吸速率不同,由于真光合速率=净光合速率+呼吸速率,所以两点合成的有机物的量不同;C点处于曲线的上升阶段,影响该点光合速率的主要因素是光照强度,而E点时的光合速率最大,且E点之后光合速率不再随光照强度的增强而升高,影响该点光合速率的主要因素是温度。(4)阴雨天光照强度较弱,为了提高大棚蔬菜的产量,可适当提高光照强度,以提高植物的光合作用强度(或者适当降低温度,以降低植物的呼吸作用强度),进而提高植物的净光合作用强度来提高大棚蔬菜的产量。‎ 答案:(1)线粒体　大　(2)等于　右　左下 ‎(3)不同　光照强度、温度　(4)降低温度　提高光照强度 ‎ ‎ 坐标曲线上限制因变量变化的因素分析 ‎(1)单曲线分析:曲线上升段或下降段的限制因素,主要是横轴对应的变量(自变量);曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。‎ ‎(2)多曲线分析:两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量(自变量),两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他影响因变量的因素所致。‎ 题型二　环境因素影响光合作用的实验分析 ‎3.(2016·全国Ⅲ卷)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:‎ 对照 实验 实验 实验 实验 组 组一 组二 组三 组四 实验 处理 温度/℃‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎31‎ ‎25‎ 相对湿度/%‎ ‎17‎ ‎27‎ ‎52‎ ‎52‎ ‎52‎ 实验 结果 光合速率/‎ mgCO2·dm-2·h-1‎ ‎11.1‎ ‎15.1‎ ‎22.1‎ ‎23.7‎ ‎20.7‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是　　　　　　,其依据是　  ‎ ‎　 ; ‎ 并可推测,　　　　(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。 ‎ ‎(2)在实验组中,若适当提高第　　　　组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是　  ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程　　　　　　(填“需要”或“不需要”)载体蛋白,　  (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。‎ 解析:(1)分析对照组、实验组一和实验组二可知,高温条件下(温度均为‎36 ℃‎ ‎),适当增加相对湿度时,叶片光合速率的增加量相对较大,而分析实验组二、三、四可知,在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为52%),适当降低温度时,叶片光合速率的增加量较小,甚至降低。所以,中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度;并由增加相对湿度,叶片的光合速率增大可推知,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。‎ ‎(2)对比实验组三和实验组四可知:因温度降低,叶片的光合速率下降,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。‎ ‎(3)CO2进入叶肉细胞的方式为自由扩散,既不需要载体蛋白,也不需要消耗ATP。‎ 答案:(1)湿度(相对湿度)　在相同温度条件下,相对湿度改变时,光合速率变化大　增加　(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度　(3)不需要　不需要 ‎4.(2018·山东德州模拟)为研究某品种小麦的抗盐碱能力,某研究小组将该品种幼苗均分成A、B两组,分别在盐碱和非盐碱土壤中培养一段时间,在适宜温度下测得两组幼苗在不同光照强度下的光合作用强度(单位时间、单位面积O2释放量),结果如下表。回答下列问题:‎ 光照强 度(lx)‎ ‎0‎ ‎100‎ ‎150‎ ‎300‎ ‎750‎ ‎1 500‎ ‎3 000‎ ‎7 500‎ 光合作 用强度 ‎[μmol O2‎ ‎/(m2·h)]‎ A 组 ‎-3‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎6‎ ‎10‎ ‎12‎ ‎12‎ ‎12‎ B 组 ‎-10‎ ‎-5‎ ‎0‎ ‎6‎ ‎12‎ ‎18‎ ‎20‎ ‎20‎ ‎(1)在实验条件下,该品种小麦幼苗在　　　　　　土壤中细胞呼吸速率较高,判断的理由是　  ‎ ‎　 。 ‎ ‎(2)光照强度为300 lx时,两组幼苗的生长速率　　　　(填“A>B”“A=B”或“A

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