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文档介绍
【生物】2019届一轮复习人教版第10讲光与光合作用考点
第10讲 光与光合作用 [考纲明细] 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.光合作用与呼吸作用综合应用 4.实验：叶绿体色素的提取和分离 实验7 绿叶中色素的提取和分离 1．实验原理 2．实验步骤 3．实验结果 (1)色素带 (2)结果分析 ①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。 ②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素稍宽。 ③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越大。 ④相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。 如果用圆形滤纸替代滤纸条做层析实验，在圆心处点样，滤液在圆形滤纸上的扩散结果是什么样的？ 提示 出现4个同心圆，最外面的是胡萝卜素，向内依次为叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 1．关于叶绿素提取的叙述，错误的是( ) A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏 C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分 答案 C 解析 用乙醇提取的叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素，C错误；菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入SiO2(石英砂)可使叶片研磨更充分，加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏，A、B、D正确。 2．(2017·湖南常德石门一中高三月考)下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法中正确的是( ) A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发 B．水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲＋乙)<(丙＋丁) C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光 答案 B 解析 提取色素时加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A错误；水稻在收获时节，叶片呈黄色，叶绿素分解了，呈现出类胡萝卜素的颜色，所以叶片中色素量的变化是(甲＋乙)<(丙＋丁)，B正确；四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，原因是它在滤纸上扩散的最快，C错误；四种色素中，丙和丁类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，甲和乙叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，D错误。 3．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，四组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是( ) A．绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同 B．①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果 C．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果 D．③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果 答案 A 解析 绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，A错误；若未加CaCO3，叶绿素可能被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，B正确；若实验中所加溶剂为水，而不是有机溶剂无水乙醇，则提取不到叶绿体中的色素，因为色素不溶于水，C正确；若未加SiO2，可能导致研磨不充分，即各种色素的提取量均少于正常水平，D正确。 易错警示 1．收集到的滤液绿色过浅的原因 (1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 (2)使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 (3)一次加入大量的无水乙醇(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．滤纸条滤液细线不可接触到层析液，否则会导致滤纸条色素带重叠或看不见色素带。 4．关于叶绿素的叙述，错误的是( ) A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用 C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 答案 D 解析 植物呈现绿色是由于叶绿素吸收绿光最少，绿光被反射出来。 5．(2017·河北石家庄高三月考)叶绿体中色素的分离过程中，在滤纸条上扩散速度最慢的色素及其主要吸收的光是( ) A．叶绿素a，蓝紫光 B．叶绿素a，红光和蓝紫光 C．叶绿素b，蓝紫光 D．叶绿素b，红光和蓝紫光 答案 D 解析 各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，结果如图： 其中叶绿素b溶解度小，扩散速度慢。叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 6．(2016·全国卷Ⅱ)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) 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 答案 C 解析 提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A正确；叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B正确；叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C错误；叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，故黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D正确。 7.(2016·上海高考)从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物中分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图所示。下列判断正确的是( ) 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 答案 D 解析 图中从上往下的色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。对照图示结果可知，室外强光下叶绿素的含量明显低于室内普通光照，故室内植物叶片偏绿，室外植物叶片偏黄，A、B错误；图中显示，室外和室内植物叶片都是叶黄素含量大于胡萝卜素含量，室内植物叶片叶绿素a含量大于叶绿素b含量，C错误、D正确。 知识拓展 影响叶绿素合成的三大因素 考点1 捕获光能的色素和结构与光合作用的探究历程 1．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出： (1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 2．叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图 3．光合作用的探究历程(连一连) 答案 ①－A－b ②－C－a ③－E－f ④－D－c ⑤－F－e ⑥－B－d ⑦－G－g 1．深挖教材 (1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？ 提示 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多的部位。 (2)萨克斯实验关键？ 提示 该实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。 (3)恩格尔曼实验与萨克斯实验如何设计对照实验？ 提示 恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。 2．判断正误 (1)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔中(×) (2)叶绿体内膜的面积远远大于外膜面积(×) (3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(√) (4)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多(×) (5)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中(×) 题组一 光合色素吸收光能的分析 1.如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况：据图判断，以下说法不正确的是( ) A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光 B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度 C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加 D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少 答案 C 解析 类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A 正确；据图可知，用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素吸收光能增强，光合作用增强，C3还原加速，C3生成不变，C3减少，C错误；叶绿素b主要吸收420～470 nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D正确。 2.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是( ) A．①和②均为选择透过性膜 B．③上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少 C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成 D．在③上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量 答案 C 解析 叶绿素分子中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋。 题组二 光合作用探究历程实验分析 3.(2017·云南曲靖市沾益一中高三质检)下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是( ) A．普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B．萨克斯的实验证明了光合作用的产物有淀粉 C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2的氧，证明了光合作用产生的氧气中的氧来自H2O而不是CO2 答案 C 解析 普利斯特利通过实验证明植物能净化空气，A正确；萨克斯的实验证明了光合作用的产物有淀粉，B正确；恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成了氧气，但未定量分析，C错误；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水，D正确。 4．下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是( ) A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉 B．两实验均需要光的照射 C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照 D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气 答案 B 解析 图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照，萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物，D错误。 考点2 光合作用的基本过程 1．光合作用的概念 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2．过程 (1)光合作用过程图解 (2)光反应与暗反应的区别与联系 3．反应式(写出反应式并标出元素的去向) (1)若有机物为(CH2O)： 。 (2)若有机物为C6H12O6： 。 4．光合作用和化能合成作用的比较 5．光合作用与有氧呼吸的区别与联系 [特别提醒] (1)光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。 (2)还原氢的书写形式一定不能写成H、H＋或H2，只能写成[H]、NADH或NADPH。 1．深挖教材 (1)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)。 (2)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。 (3)光反应中光能转化成的活跃化学能只储存在ATP中吗？ 提示 不是。[H]中也含有活跃的化学能。 (4)夜间能进行光合作用吗？暗反应在光下能进行吗？ 提示 暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。 2．判断正误 (1)进入叶绿体的CO2不能被[H]直接还原(√) (2)类囊体上产生的ATP只能用于暗反应(√) (3)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中(×) (4)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应过程(√) (5)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度和暗反应强度都降低(√) 环境条件骤变与C3、C5及ATP等物质含量变化 (1)“过程法”分析C3和C5的含量变化 A．建立模型 B．需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。 如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化： 如光照正常、CO2供应停止时C3、C5的含量变化： (2)“模型法”表示C3和C5的含量变化 题组一 光合作用过程分析 1.如图表示光合作用的暗反应过程。下列叙述错误的是( ) A．①是C3，⑤是C5 B．②和③在类囊体薄膜上产生 C．光照的强弱对该过程无影响 D．⑥可在细胞质基质中转变为丙酮酸 答案 C 解析 由图可知，①是C3，②是ATP，③是NADPH，④是NADP＋，⑤是C5，A正确；ATP和NADPH在叶绿体的类囊体薄膜上产生，B正确；光照的强弱会影响ATP和NADPH的生成量，从而影响暗反应，C错误；光合作用产生的葡萄糖(⑥)参与呼吸作用，在细胞质基质中可转变为丙酮酸，D正确。 2．(2018·四川都市龙泉中学高三月考)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( ) A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转化为C5中的化学能 B．CO2可直接被还原，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 答案 C 解析 三碳化合物的还原实质上是将ATP中的化学能转变为(CH2O)中的化学能，A错误；C3可直接被[H]和ATP还原，再经过一系列的变化形成糖类，B错误；据图分析，被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5，C正确；光照减弱时，ATP和[H]合成减少，三碳化合物还原受阻，C5生成减少，短时间内C5去路不变，最终导致C5含量降低，D错误。 3．百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是( ) A．图中B物质可能是葡萄糖 B．线粒体和细胞质基质均能产生CO2 C．PEP、RuBP均能与CO2结合 D．夜间细胞液pH可能会下降 答案 A 解析 在有氧呼吸过程中，进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖，A错误；由图可知，光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个：一是来自线粒体，二是来自细胞质基质，B正确；由图可知，CO2与PEP或RuBP结合分别形成OAA或PGA，C正确；液泡内的液体称为细胞液，晚间时苹果酸进入细胞液中，使细胞液pH下降，D正确。 题组二 环境条件骤变与C3、C5等物质含量变化分析 4.(2018·陕西商洛丹凤中学高三月考) 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是( ) A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减少 B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加 C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加 D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减少 答案 B 解析 突然中断CO2供应，使暗反应中二氧化碳固定减少，而三碳化合物还原仍在进行，因此导致C3减少，C5增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加，A错误；突然中断CO2供应使C3减少，因此三碳化合物还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加，B正确；由于色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，突然将红光改变为绿光，会导致光反应产生的ATP和[H]减少，这将抑制暗反应中三碳化合物的还原，导致C5减少，C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减少，C错误；突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和[H]增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加，D错误。 5．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题： (1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。 (2)将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_____________________________________________________ __________________________________________________________________________________________。 (3)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(填“高”或“低”)，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案 (1)C3 (2)当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累 (3)低 CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少 解析 (1)CO2浓度降低时，C3的产生减少而消耗不变，故C3的含量降低，与物质A的变化趋势一致；C5的产生不变而消耗减少，故C5的含量增加，与物质B的变化趋势一致。 (2)CO2浓度迅速下降后，C5的产生不变而消耗减少，故C5的浓度升高。 (3)CO2浓度较低时，暗反应强度低，需要的[H]和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。 题组三 光合作用与细胞呼吸过程的判断 6.如图是植物叶肉细胞内发生的生理过程，下列叙述正确的是( ) A．植物叶肉细胞的叶绿体和线粒体中均可产生ATP和[H] B．光合作用与呼吸作用产生的ATP，均可用于对矿质元素的吸收等生命活动 C．光合作用在叶绿体内进行，有氧呼吸在线粒体中进行 D．线粒体中产生的CO2进入叶绿体内参与光合作用至少穿过6层膜结构 答案 A 解析 叶肉细胞光合作用的光反应阶段和细胞呼吸过程中均有ATP和[H]的合成，A正确；光合作用产生的ATP只能用于暗反应，呼吸作用产生的ATP可用于各项生命活动，B错误；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，C错误；线粒体与叶绿体均具有双层膜，同一细胞内的线粒体产生的CO2进入该细胞的叶绿体内时，穿过膜的层数最少，且穿过膜的层数是4，D错误。 7．如图表示细胞内过程，相关描述正确的是( ) A．能够在生物膜上完成的过程是2、5、6、7、8 B．过程3、4的进行需要同种酶的催化 C．图中7过程需要1过程的参与，而8过程中同时进行了2 过程 D．在绿色植物的叶肉细胞内，线粒体通过2过程合成的ATP比叶绿体通过2过程合成的ATP用途单一 答案 C 解析 图中2表示ATP的合成，可发生在线粒体内膜和类囊体薄膜上，5表示发生在线粒体内膜上的有氧呼吸的第三阶段，6表示发生在类囊体薄膜上的光反应过程中的水在光下分解，7表示发生在叶绿体基质中的光合作用的暗反应阶段，8表示无氧呼吸或有氧呼吸的第一、第二阶段，无氧呼吸的场所是细胞质基质，有氧呼吸的第一、第二阶段分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，A错误；过程3表示转录，需要RNA聚合酶催化，过程4表示逆转录，需要逆转录酶催化，B错误；图中7过程需要ATP水解供能，即1过程的参与，8(细胞呼吸)过程中，有机物分解释放的能量部分用于合成ATP，所以8过程中同时进行了2过程，C正确；在绿色植物的叶肉细胞内，线粒体通过2过程合成的ATP可用于除了暗反应外的细胞的各项生命活动，叶绿体通过2过程合成的ATP只能用于三碳化合物的还原，D错误。 8．(2017·山西太原期中)如图表示玉米体内的部分生理过程，有关分析正确的是( ) A．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ、Ⅲ B．阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑤过程生成水 C．过程①④⑤可为叶肉细胞吸收Mg2＋等提供动力 D．过程③④⑤进行的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质、线粒体 答案 A 解析 图中过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示光反应、暗反应、有氧呼吸和无氧呼吸。叶肉细胞生物膜上可进行过程Ⅰ、Ⅲ，A正确；光反应产生的[H]、ATP只能用于暗反应，B、C错误；玉米细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，D错误。 题组四 线粒体与叶绿体之间物质和能量的转化问题 9.下列有关线粒体和叶绿体中物质和能量变化的比较，正确的是( ) A．叶绿体基质中可发生CO2→C6H12O6，线粒体基质中可发生C6H12O6→CO2 B．叶绿体内膜上发生水的分解产生大量ATP，线粒体内膜上发生水的合成消耗大量ATP C．叶绿体基质中伴随有机物的合成会消耗ATP，线粒体基质中伴随有机物的分解会产生ATP D．叶绿体中能将光能转变成化学能，线粒体中能将化学能转变成光能 答案 C 解析 叶绿体基质中进行暗反应，可发生CO2→C6H12O6，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，而葡萄糖的分解发生在有氧呼吸第一阶段，在细胞质基质中，A错误；水的分解发生在叶绿体的类囊体薄膜上，此过程需要消耗叶绿体中光合色素吸收的光能，线粒体内膜上发生的水的合成会生成大量ATP，B错误；叶绿体基质中进行合成糖类过程需要光反应提供的ATP，线粒体基质中进行丙酮酸的分解，该过程释放少量的能量，C正确；叶绿体中能将光能转化成化学能，线粒体中能将化学能转化成活跃的化学能和热能，D错误。 10．下列有关光合作用和细胞呼吸中[H]的叙述不正确的是( ) A．二者产生[H]的物质来源有差异 B．二者产生的[H]所需能源的来源有差异 C．二者产生的[H]还原的物质不同 D．二者产生[H]的过程都在生物膜上发生 答案 D 解析 光合作用中产生的[H]来自水分子，细胞呼吸中产生的[H]最终来自葡萄糖，有氧呼吸中还有一部分[H]来自水，A正确；光合作用中产生[H]所需能量的来源是光能，细胞呼吸中产生[H]所需能量的来源是糖类等有机物中的化学能，B正确；光合作用中产生的[H]用于还原暗反应中的C3，有氧呼吸中产生的[H]用于还原氧气，C正确；光合作用中产生[H]的过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，有氧呼吸产生[H]的过程发生于细胞质基质和线粒体基质，D错误。 11．如图是植物细胞中糖类合成与分解过程示意图，下列有关叙述正确的是( ) (CH2O)＋O2 CO2＋H2O＋能量 A．过程①只在线粒体中进行 B．过程②在细胞质基质和叶绿体中进行 C．过程①和②中均能产生[H] D．过程①和②中能量可相互转化 答案 C 解析 过程①表示有氧呼吸，植物细胞有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中，A错误；过程②表示光合作用，植物细胞的光合作用在叶绿体中进行，B错误；有氧呼吸和光合作用中都会产生[H]，C正确；有氧呼吸过程中有机物中的化学能转化为热能和ATP中的化学能，光合作用中光能最终转化为有机物中的化学能，这两个过程的能量不能相互转化，D错误。 技法提升 光合作用中的几种能量关系 (1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。 (2)光反应产生的ATP用于C3的还原，不用于叶绿体之外的其他生命活动。 (3)C3还原消耗的能量不只来自于ATP，还可由NADPH提供。 考点3 光合作用的影响因素及应用 1．单因子外部因素对光合速率的影响 (1)光质 ①原理 a．叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 b．叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。 c．单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。 ②应用 a．大棚薄膜的选择：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，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。 b．补充单色光的选择：蓝紫光。 (2)光照强度 ①原理 光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。 ②在不同的光照条件下，光合速率与呼吸速率的相关曲线分析 a．绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率(A点)。 b．绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。 c．真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 d．各点(段)的光合作用和呼吸作用分析 e．限制因素：光饱和点之前：光照强度(横坐标)。光饱和点之后：CO2浓度等外因(除横坐标以外的因素)、叶绿体中色素及酶的含量等内因。 ③应用 a．温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。 b．阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能。 (3)CO2浓度 (4)温度 (5)水分 2．多因子变量对光合速率影响分析 (1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示： (2)曲线分析：P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。 当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。 PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。 (3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，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浓度以提高光合作用速率。 1．深挖教材 (1)北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？ 提示 光合作用将减弱。光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。 (2)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。 提示 有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。 2．判断正误 (1)蓝紫光比白光更有利于植物的光合作用(×) (2)光照强度越强植物的光合作用越强(×) (3)温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用速率(√) (4)农业生产中，可通过调节大田中温度、CO2 浓度等措施增加产量(√) 题组一 单一因素对光合作用影响的分析和探究 1.将生长旺盛的某农作物植株培养在密闭、透光的玻璃罩内，在温度适宜恒定条件下，测得晴朗的一昼夜钟罩内CO2浓度变化曲线如图所示。以下分析正确的是( ) A．ab段随着光照强度逐渐增加，光合速率不断提高 B．bc段密闭钟罩中的CO2浓度低于大气中的CO2 C．cd段密闭钟罩内O2含量充足，呼吸速率不断提高 D．d点后呼吸速率减慢是因为温度较低而影响酶的活性 答案 B 解析 ab段随着光照强度逐渐增加，植物的光合速率大于呼吸速率，密闭钟罩中的CO2浓度逐渐降低，光合速率不断减慢，A错误；密闭钟罩中的起始CO2浓度可以看成是大气中的CO2浓度，通过ab段光合作用的进行，密闭钟罩中的CO2浓度逐渐降低，bc段密闭钟罩中的CO2浓度低于大气中的CO2浓度，B正确；呼吸速率不仅受O2含量的限制，还受体内呼吸酶量的限制，cd段密闭钟罩中的CO2浓度增加，植物的光合速率小于呼吸速率，但是上升幅度逐渐平缓，故呼吸速率逐渐减慢，C错误；题干中温度适宜恒定，d点后呼吸速率减慢是密闭环境中O2不足所致，D错误。 2. 如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是( ) A．CO2浓度小于a时，甲不能进行光合作用 B．适当增加光照强度，a点将左移 C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强 答案 B 解析 图中a点时甲叶片的CO2净吸收速率为0，此时光合速率等于呼吸速率，说明a点之前就已经进行了光合作用，A错误；适当增加光照强度，光合速率会加快，a点将向左移动，B正确；CO2浓度为b时，甲、乙净光合作用强度相等但呼吸速率不一定相等，所以总光合速率不一定相等，C错误；CO2浓度达到饱和点后，光合作用强度不再增加，D错误。 题组二 多因素对光合速率影响的分析 3.如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是( ) A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5 的生成量较少 B．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度 C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变 D．甲图中A点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量 答案 D 解析 乙图中，D点时光照强度比C点时的大，光反应生成的[H]、ATP增多，暗反应还原过程增强，C5的生成量较多，A错误；图中，M、N、P点的限制因素分别是光照强度、光照强度、温度，B错误；丙图中，若温度过高则酶的活性下降，光合速率会下降，C错误；甲图中A点之后限制因素不再是光照强度、CO2浓度或温度(由题干信息可知，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内)，故很可能是内因影响如叶绿体中色素的含量、酶的含量等，D正确。 4．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。如图表明植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在－5～0 ℃和20～30 ℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是( ) A．L；T B．T和L；都不是 C．T；L D．T；T 答案 C 解析 在－5～0 ℃范围内光合速率不随光照强度增强而增大，所以限制因素是温度；20～30 ℃范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。 题组三 光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动 5.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃ 时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、c、d的移动方向分别是( ) A．下移、右移、左移、左上移 B．下移、左移、左移、左下移 C．上移、左移、右移、右上移 D．上移、右移、右移、右上移 答案 C 解析 图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(c点)时吸收的CO2增多，c点右移，d点右上移。b点表示光合作用强度＝呼吸作用强度，在25 ℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。 6．(2017·浏阳月考)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙曲线所示。据图分析，下列叙述正确的是( ) A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零 B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降 C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移 D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移 答案 C 解析 Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D错误。 技法提升 曲线中各关键点的移动规律 1．各点移动的可能情况 ①A点代表呼吸速率，凡能改变呼吸速率的因素(例：温度等)都能使A点沿纵坐标上下移动。 ②B点代表光合速率等于呼吸速率(光(CO2)补偿点)，凡能改变光合速率或呼吸速率的因素(例：温度、CO2浓度、光照强度等)都能使B点沿横坐标左右移动。 ③C点达到最大光合速率所需的最小CO2浓度(光照强度)(光(CO2)饱和点)，凡能改变光合速率或呼吸速率的因素都能使C点沿横坐标左右移动。 ④D点代表最大光合速率，凡能影响光合速率的因素都能使D点向左下或右上方移动。例如光照强度降低，光合速率下降，D点对应的横坐标左移，纵坐标下移，即D点向左下方移动。 2．光补偿点与光饱和点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) 题组四 自然和密闭环境中植物光合速率和呼吸速率曲线分析 7.(2017·宁夏银川九中第三次月考)如图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化，甲图为盛夏的某一晴天，乙图为春天的某一晴天，对两图的相关原因分析不正确的是( ) A．甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重 B．植株有机物总积累量可用横轴与上下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可以增加OA的绝对值 C．两图中DE时间段叶绿体中C3含量均大大减少 D．甲图中E点和G点相比，叶绿体中的ATP含量较多 答案 C 解析 G点光合强度＝呼吸强度，以后呼吸强度大于光合强度，故有机物积累最多的是G点，两图中AB段只进行呼吸作用，故B点植物干重均低于A点时的干重，A正确；有机物总积累可用横轴与上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可提高呼吸强度，B正确；甲图DE时由于光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率略有下降，三碳化合物来源减少，去路未变，含量减少，乙图是由于光照强度减弱，光反应减弱，导致光合速率减弱，三碳化合物来源不变，去路降低，含量会升高，C错误；甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多，D正确。 8．(2017·河南安阳一模)光是影响光合作用的重要因素，某科研小组的研究人员将一绿色盆栽植物，置于密闭容器内暗处理后，测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1)；在天气晴朗的早上6时移至阳光下，日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量，变化情况如图所示，下列对此过程的分析正确的是( ) A．只有在8时光合作用强度与呼吸作用强度相等 B．在9～16时之间，光合速率>呼吸速率，O2浓度不断上升 C．该植物体内17时有机物积累量小于19时的有机物积累量 D．该植物从20时开始进行无氧呼吸 答案 B 解析 分析题图可知，光合作用与呼吸作用强度相等的点是氧气减少或增加为0的点，即两曲线的转折点，所以8时、17时光合作用与呼吸作用强度相等，A错误；分析题图曲线可知，在9～16时之间，O2浓度不断增加，故光合速率>呼吸速率，B正确；分析题图曲线知，17时光合作用与呼吸作用强度相等，此时植物体内有机物积累量最大，19时光合作用强度小于呼吸作用强度，植物体内的有机物不但不增加，反而减少，C错误；分析题图曲线知，20时以后，氧气浓度继续减少，说明植物仍旧进行有氧呼吸，不能判断是否进行无氧呼吸，D错误。 9．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A．图乙中的C点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的① B．图甲中的F点对应图乙中的H点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③ C．到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③ D．经过这一昼夜，植物体的有机物含量会增加 答案 A 解析 图乙中C、D点分别表示光合作用即将开始、光合速率等于呼吸速率，分别对应图甲的B点和C点，细胞内的气体交换状态分别为图丙的①、③，到达图乙中D点时，玻璃罩内的CO2浓度最高，A错误、C正确；图甲中的F点是一天中第二次光合速率等于呼吸速率的点，对应图乙中的H点、图丙中的③，B正确；经过一昼夜，玻璃罩内的CO2浓度降低，说明植物体内的有机物含量增加，D正确。 技法提升 1．光合作用的昼夜变化曲线的分析 (1)曲线解读 ①MN：夜晚植物只进行呼吸作用。 ②F点：凌晨2点左右，温度降低，呼吸作用减弱。 ③N点：开始进行光合作用。 ④NA：清晨光照较弱，光合作用强度小于呼吸作用强度。 ⑤A点：光合作用强度等于呼吸作用强度。 ⑥AE：光合作用强度大于呼吸作用强度。 ⑦E点：光合作用强度等于呼吸作用强度。 ⑧C点：失水过多，部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。 ⑨EP：傍晚光照较弱，光合作用强度小于呼吸作用强度。 ⑩PQ：光照停止，只进行呼吸作用。 (2)一昼夜有机物的积累量(用CO2表示)的计算方法 ①计算方法 方法1：一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S4)。 ②有机物情况分析 a．积累有机物的时间段：AE段。 b．制造有机物的时间段：NP段。 c．消耗有机物的时间段：OF段。 d．一天中有机物积累最多的时间点：E点。 方法2：一昼夜有机物的积累量＝白天固定的CO2量－24 h呼吸作用释放的CO2量，即多边形NBCDP的面积－矩形OMQG的面积＝(S2＋S3)－(S1＋S2＋S4)＝S3－(S1＋S4)。 2．密闭玻璃钟罩内CO2浓度与时间的关系曲线 各点含义及形成原因的分析： (1)AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。 (2)BC段：温度降低，呼吸作用减弱。 (3)CD段：4时后，微弱光照，植物开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度。 (4)D点：随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度。 (5)DH段：光照强度较强，光合作用强度>呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。 (6)H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。 (7)HI段：光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。 (8)由于I点低于A点，说明经过一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，植物体内有机物总量增加，植物生长。 题组五 光合速率与呼吸速率的计算 10.将某种植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响，实验以该植物光合作用吸收的CO2总量与呼吸作用CO2的释放量为指标，实验结果如表所示。下列对该植物数据表格分析正确的是( ) A．昼夜不停地光照，温度为20 ℃时该植物不能生长 B．昼夜不停地光照，温度为45 ℃时，最有利于有机物的积累 C．每天交替进行8 h光照16 h黑暗，温度均保持在25 ℃条件下，不能生长 D．每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在35 ℃条件下，能正常生长 答案 D 解析 光照下CO2吸收量代表的是有机物的积累量，黑暗中CO2释放量代表的是呼吸作用有机物的消耗量。昼夜不停地光照，20 ℃时净光合速率大于0，A错误；温度为40 ℃时，净光合速率最大，B错误；25 ℃条件下，每天交替进行8 h光照16 h黑暗，植物的有机物积累1.75×8－0.75×16＝2，能生长，C错误；35 ℃条件下，每天交替进行12 h光照，12 h黑暗，植物有机物积累为3.25×12－1.50×12＝21>0，植物能生长，D正确。 11．将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究其在10 ℃、20 ℃的温度条件下，分别置于5 klx、10 klx光照和黑暗条件下的光合作用强度和呼吸作用强度，结果如图。据图所作的推测中，正确的是( ) A．该叶片在20 ℃、10 klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8.25 mg B．该叶片在5 klx光照下，10 ℃时积累的有机物比20 ℃时少 C．该叶片在10 ℃、5 klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3 mg D．通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比 答案 A 解析 叶片在20 ℃、10 klx时，每小时光合作用固定的CO2量是(10＋2)/2×(44/32)＝8.25 mg，A正确；在5 klx 光照强度下，10 ℃时积累的有机物比20 ℃时的多，B错误；在10 ℃、5 klx的光照强度下每小时光合作用所产生的O2量是(6＋1)/2＝3.5 mg，C错误；由曲线可知，在5 klx光照条件下，10 ℃比20 ℃时净光合速率更高，故不能得出净光合速率与温度和光照强度成正比，D错误。 12．(2014·全国卷Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。 据图回答下列问题： (1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为 ________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。 (2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________。 (3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_______这一因素的影响，并采取相应措施。 答案 (1)0 A、B和C (2)光强 (3)大于 (4)光强 解析 (1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。 (2)由图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，光合作用受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。 (3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率均小于0，即该植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。 (4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还要考虑光强这一因素的影响。 技法提升 光合速率与呼吸速率的相关计算 1．根据光合作用与细胞呼吸总反应式计算 光合作用反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2 有氧呼吸反应式(以分解底物为葡萄糖为例)： C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 2．植物“三率”的判定 (1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。 (2)根据关键词判定 (3)真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (4)光合速率与植物生长 ①当净光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。 ②当净光合速率＝0时，植物不能生长。 ③当净光合速率<0 时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。 微专题4 光合速率和呼吸速率的测定 “装置图法”测定光合速率与呼吸速率 1．测定装置 2．测定方法及解读 (1)测定呼吸速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。 ②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。 ③置于适宜温度环境中 ④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。 (2)测定净光合速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液(常用NaHCO3溶液)，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。 ②必须给予较强光照处理，且温度适宜。 ③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。 3．校正装置 为防止环境因素对实验结果造成干扰要设置空白对照。 设置方法为把上述测定装置中的植物改为死亡的植物，烧杯中放的溶液不变，即CO2缓冲液(NaHCO3溶液)。液滴的移动是因为外界环境因素变化(温度、气压等)引起的，据此可以对实验结果进行调整。 [对点训练] 1．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。 (1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下： ①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。 ③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。 (2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下： ①甲、乙两装置的D中放入________________________________________________________________________。 ②把甲、乙装置放在________________________________________________________________________。 ③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。 (3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表： (4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________ g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________ g(不考虑昼夜温差的影响)。 答案 (1)①NaOH溶液 ②遮光 (2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照 ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中 (3)左 右 (4)4 84 解析 (1)要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。 (2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。 (3)若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动来自氧气的释放量，液滴向右移动。 (4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等) 对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。 “黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。 (1)有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 (2)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 [对点训练] 2．下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是( ) 水深(m) 1 2 3 4 白瓶中O2浓度(g/m2) ＋3 ＋1.5 0 －1 黑瓶中O2浓度(g/m2) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5 A．水深1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为3 g/m2 B．水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率 C．水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用 D．水深4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体 答案 D 解析 根据题意可知，黑瓶中水生植物只能进行呼吸作用，白瓶中水生植物既能进行光合作用又能进行呼吸作用，在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据即为正常的呼吸消耗量。由表中数据可知，在水深1 m处白瓶中水生植物产生的O2量＝3＋1.5＝4.5(g/m2)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物光合速率＝1.5＋1.5＝3.0[g/(m2·d)]，呼吸速率为1.5 [g/(m2·d)]，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用量等于呼吸作用量，即1.5 g/m2，C错误；水深4 m处白瓶中藻类植物能进行光合作用和呼吸作用，故白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，D正确。 “半叶法”测光合作用有机物的生产量 将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 [对点训练] 3．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( ) A．下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时 B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时 C．下午4时后在阳光下照射6小时 D．下午4时后将整个实验装置遮光3小时 答案 D 解析 依据选项，逆向推导，符合题干信息的就为正确选项。依题意，光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，净光合作用速率为(y－x)/6 g·cm－2·h－1，还需测定呼吸速率，所以遮光3小时，呼吸速率为(y－z)/3 g·cm－2·h－1，光合作用速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1。 4.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是 mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示________________________________________。 答案 B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量 解析 如图所示，A部分遮光，此半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸作用。B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量。所以M＝MB－MA是B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率(单位：mg/dm2·h)。 “叶片上浮法”探究影响光合作用的因素 利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。 [对点训练] 5．图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是( ) A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度 B．图1中c点与b点相比，叶绿体中[H]的合成速率不变 C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢 D．适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动 答案 B 解析 图1中从a点至d点光合作用强度一直在增加，在d 点时光合作用强度增长率为0，因此在该点光合作用强度达到最大值，此时CO2浓度已不再是限制因素，题干为“适宜温度下”，因此此时限制光合作用速率的主要环境因素可能是光照强度，A正确；图1中c点和b点相比，c点的光合作用强度大，叶绿体中[H]的合成速率在增加，B错误；从图2分析，bc段曲线平缓说明CO2不再是限制因素，限制因素可能是光照强度，c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢，C正确；适当地增加光照强度重复图2实验，光合作用强度会增加，产生的O2更多，叶片上浮的时间更短，b点将向下移动，D正确。 “梯度法”探究影响光合作用的因素 用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。 [特别提醒] (1)注意变量的控制手段。如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同的恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。 (2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 (3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度值”。 [对点训练] 6．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是( ) A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量 B．在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气 C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验 D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化 答案 C 解析 试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量，A错误；在光下有气泡产生不能确定是光合作用产生的氧气，B错误；为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验，C正确；探究光照强度对光合作用的影响时，距光源不同距离，应设置不同装置，观察气泡产生速率的变化，D错误。 7．如图表示在不同温度下，测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果，据图分析回答问题： (1)由图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为________ ，总光合速率可表示为________。在13～16 ℃之间，随着温度的升高，呼吸作用强度将________(填“增强”“减弱”或“不变”)，实际光合作用的强度将 ________(填“增强”“减弱”或“不变”)。 (2)恒定在上述________℃温度下，维持10小时光照，10小时黑暗，该植物叶片增重最多，增重了__________mg。 答案 (1)X Y＋2X 增强 增强 (2)14 30 解析 (1)呼吸速率可用单位时间内有机物的减少量来表示，所以是X。净光合速率可用单位时间内有机物的积累量来表示，而总光合速率还要加上呼吸消耗有机物的量，所以是Y＋2X。在13～16 ℃之间，随着温度的升高，呼吸作用强度很明显在逐渐增强，光合作用强度也在逐渐增强。 (2)单位时间的净光合作用的积累量是Y＋X,10小时的积累量是10(Y＋X)，再黑暗10小时，只有细胞呼吸，消耗的有机物的量是10X，经过10小时光照，10小时黑暗，剩余的有机物的量是10Y，据题图可知，在14 ℃时增重最多，增加的量是30 mg。 间隔光照法——比较有机物的合成量 光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。 [对点训练] 8．(2015·全国卷Ⅰ)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。 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 解析 (1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。 (2)比较A、B、C 三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。 高考热点突破 1．(2017·全国卷Ⅲ)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．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 答案 A 解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光，A错误；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，B正确；题干中给出“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”，光合作用吸收CO2、释放O2，O2的释放意味着CO2的吸收，C正确；640～660 nm波长光正好是叶绿素的吸收区，故叶片在640～660 nm 波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。 2．(2017·海南高考)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是( ) A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气 B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生 C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生 D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量 答案 A 解析 光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C错误；水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP，D错误。 3．(2016·海南高考)下列叙述错误的是( ) A．温度和光照会影响CO2的同化速率 B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段 C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应 D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖 答案 C 解析 温度和光照分别通过影响酶活性和光反应来影响光合作用强度(影响CO2的同化速率)，A正确；光合作用中水光解产生O2发生在光反应阶段，B正确；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应中C3的还原，C错误；土壤中的硝化细菌可氧化氨和亚硝酸并从中获取能量，从而把CO2和H2O合成糖，D正确。 4．(2017·全国卷Ⅰ)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题： (1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是____________________________。甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。 (2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________________________________________________。 答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低 大于0 (2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2 增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加 解析 (1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，刚开始时小室内CO2浓度较高，光合作用强度大于呼吸作用强度，一段时间后，CO2浓度降低，暗反应受阻，进而使两种植物的光合速率都降低。甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此当甲种植物的光合速率为0时，CO2浓度达到甲种植物的CO2补偿点，此时乙种植物光合作用强度仍大于呼吸作用强度，净光合速率大于0。 (2)将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，该小室内是有CO2的，植物可以进行光合作用，甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加。 5．(2017·全国卷Ⅱ)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。 据图回答下列问题： (1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、_______________、_______________、______________，[H]代表的物质主要是________________。 (2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。 (3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH(或答：还原型辅酶Ⅰ) (2)C和D (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸 解析 (1)分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。图中①为水光解产生的O2；由②和H2O产生①与NADPH([H]，即还原型辅酶Ⅱ)可知，②是NADP＋；由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 (2)光合作用的光反应阶段(A)可产生ATP，而暗反应阶段(B)不产生ATP。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质中进行有氧呼吸的第一阶段(C)，线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段(D)。 (3)在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精。 6．(2016·全国卷Ⅰ)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题： (1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________。 (2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案 (1)光照强度 (2)CO2浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的 解析 (1)在光饱和点(b点)之前，甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。 (2)光饱和点之后，光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。 (3)对比甲组、乙组曲线可知，在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低，但其子代在甲组的条件下培养，光合能力与甲组相同，这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性，乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因素引起的，而不是遗传物质改变造成的。 7．(2016·全国卷Ⅲ)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： 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。 答案 (1)湿度(或答相对湿度) 在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大 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 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。 限时规范特训 [A卷 叶绿体的结构及光合作用基本过程] 一、选择题 1．下列有关叶绿体色素的提取、分离及功能验证实验中，叙述正确的是( ) A．叶绿体色素之所以能够在滤纸上分离开的原因是不同的色素分子大小不同 B．实验中要注意不能让层析液没及滤液细线，是为避免色素迅速扩散进入层析液中 C．将叶绿体色素提取液装入试管，让一束白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散，光谱的颜色明显减弱的是绿光 D．提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和CO2可进行光合作用 答案 B 解析 不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素在滤纸上扩散的速度快，故叶绿体色素能够在滤纸上分离开，A错误；实验中不能让层析液没及滤液细线，否则滤液细线中的色素会扩散进入层析液中，B 正确；叶绿体色素对绿光吸收最少，白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散，则绿光强度基本不变，C错误；光合作用需要多种色素的参与，且需叶绿体类囊体膜上多种酶的参与，因此仅仅有叶绿素，光合作用是无法进行的，D错误。 2．(2017·天津高考)叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的的是( ) A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B．用水做层析液观察花青苷的色素带 C．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D．用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目 答案 D 解析 叶绿体中的色素为脂溶性，可用有机溶剂提取，如无水乙醇，A正确；花青苷为水溶性，故可用水做层析液观察花青苷的色素带，B正确；叶片细胞有细胞壁和大液泡，可作为观察质壁分离和复原实验的材料，来探究细胞的失水与吸水，C正确；叶表皮细胞已经高度分化，不再分裂，染色体在细胞中以染色质的形式存在，所以在光学显微镜下无法观察到染色体的形态和数目，D错误。 3．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有( ) A．水、二氧化碳、ATP B．氧气、水、ATP C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水 答案 C 解析 在叶绿体类囊体的薄膜上发生的光反应，有ATP的形成和水的光解。 4．如图为光合作用示意图。下列说法错误的是( ) A．①表示O2，④表示CO2 B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O) C．C3的还原过程中，需要光反应提供的物质只有② D．增加光照强度，C3的含量将减少 答案 C 解析 在叶绿体的类囊体薄膜上进行的是光反应，这一阶段中产生[H](即NADPH)、ATP和氧气，因此，①表示氧气，④表示暗反应中与C5反应的CO2，A正确；CO2先与C5反应生成C3，然后C3在光反应提供的ATP和[H]参与下被还原成(CH2O)，B正确，C错误；增加光照强度，则光反应产生的ATP和[H]增多，则在暗反应中有更多的C3被还原，故增加光照强度，C3含量减少，D正确。 5．(2016·天津高考)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是( ) A．红光，ATP下降 B．红光，未被还原的C3上升 C．绿光，[H]下降 D．绿光，C5上升 答案 C 解析 植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光，对绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后，光反应速率加快，产物[H]和ATP上升，进而C3的还原过程加快，未被还原的C3下降，A、B错误；而改用光照强度与白光相同的绿光照射后，光反应速率减慢，产物[H]和ATP下降，进而C3的还原过程减慢，C5下降，C正确、D错误。 6．用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光照条件下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是( ) A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质 B．Oa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降 C．ab段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽 D．b点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP等物质 答案 C 解析 叶肉细胞中利用14CO2的场所是叶绿体基质，A正确；从题图分析，Oa段含放射性的三碳化合物浓度持续上升，说明消耗的五碳化合物越来越多，因此五碳化合物的浓度有所下降，B正确；ab段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是三碳化合物生成的量与被还原的量基本相等，C错误；黑暗条件下叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP 等物质，导致含放射性的三碳化合物还原受阻，浓度上升，D正确。 7．如图为一套光合作用实验装置。结合图示，下列有关实验分析不正确的是( ) A．该实验的目的是验证光合作用需要CO2 B．设置烧瓶A的目的是作为对照实验 C．实验过程中需要长时间给予光照 D．实验中需要使用已脱淀粉的植物 答案 C 解析 实验中氢氧化钾溶液的作用是吸收CO2，故该实验的目的是验证光合作用需要CO2，烧瓶A的目的是作为对照实验，A、B错误；若实验时间过长，有机物发生转移，在烧瓶B中的叶片中也会检测到淀粉，C错误；实验前需要对植物进行“饥饿”处理，为了排除对实验的干扰，D正确。 8．某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是( ) A．a、b和d B．a、c和e C．c、d和e D．b、c和e 答案 B 解析 叶片的绿色部位可进行光合作用产生淀粉，黄白色部位由于缺乏叶绿素不能进行光合作用，锡箔纸遮蔽的部位无光合作用，不产生淀粉，用碘染色法处理没有出现蓝色。 9．萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验中，与曝光部分相比，遮光部分的叶肉细胞中不会发生的生理过程是( ) A．[H]的产生 B．C3的还原 C．ATP的合成 D．CO2的产生 答案 B 解析 细胞呼吸过程中可以产生[H]，遮光部分的细胞也能进行细胞呼吸，因此能产生[H]，A不符合题意；遮光部位不能进行光反应产生[H]和ATP，因此不能发生暗反应中C3的还原，B符合题意；细胞呼吸过程中可以合成ATP，C不符合题意；呼吸作用过程中有CO2产生，D不符合题意。 10．(2018·甘肃白银会宁四中月考)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是( ) A．光反应强度升高，暗反应强度降低 B．光反应强度降低，暗反应强度降低 C．光反应强度不变，暗反应强度降低 D．光反应强度降低，暗反应强度不变 答案 B 解析 缺镁影响叶绿素的合成，进而影响光反应，导致光反应强度下降，[H]和ATP减少，进一步导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低，进而影响暗反应，使暗反应强度降低，B正确。 11．(2017·河北衡水中学二调)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是( ) A．突然停止光照 B．突然增加CO2浓度 C．降低环境温度 D．增加光照强度 答案 D 解析 突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加，消耗的C5量增加，C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加，C错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3 的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D正确。 12．下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是( ) 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是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．用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色 答案 D 解析 光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰，银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉，D错误。 二、非选择题 13．(2017·石家庄二中月考)用不同浓度维生素B处理橄榄树叶片测得的叶绿素含量与净光合速率如下表所示，请回答下列问题： 处理 橄榄叶片叶 绿素含量(鲜重%) 净光合速 率(mg CO2/dm2·h) 清水 0.545 2.78 50×10－4 0.718 3.29 100×10－4 0.840 6.01 150×10－4 0.712 2.93 (1)叶绿素存在于叶绿体的________________上，叶绿素a和叶绿素b的颜色分别是________、________ 。提取色素时，首先向研钵中加入剪碎的叶片，同时还需加入______________________。 (2)由上表可知，维生素B主要通过____________________来促进橄榄光合速率。 (3)某同学测定某时期橄榄叶片的叶绿素含量，获得3个重复实验数据分别为2.2 mg·g－1、3.8 mg·g－1、4.3 mg·g－1，为提高该组数据的可信度，合理的处理方法是________。 答案 (1)类囊体薄膜 蓝绿色 黄绿色 无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙 (2)增加叶绿素含量 (3)随机取样进行重复测定 解析 (1)光合色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿素a和叶绿素b的颜色分别是蓝绿色、黄绿色，提取色素的原理是色素溶于有机溶剂，提取光合色素用的有机溶剂是无水乙醇，同时要加入二氧化硅、碳酸钙，二氧化硅有利于研磨的更充分，碳酸钙可以保护色素不被分解。 (2)据图可知，维生素B主要通过增加叶绿素含量来促进橄榄光合速率。 (3)当实验数据偏差较大时，为提高数据的可信度，合理的处理方法是随机取样进行重复测定。 14．(2018·石家庄复兴中学月考)如图表示光合作用过程，请据图回答问题： (1)光合作用分为两个阶段，分别是E________和F________，都在________(填细胞器)中进行。 (2)图中A是________，其功能是主要吸收________光和________ 光。 (3)在E阶段中物质的变化有：将水分解成B________和[H]；ADP和Pi生成C________。 (4)在F阶段中，CO2被C5固定生成D________，D最终被还原生成C5和(CH2O)。 (5)光合作用中，E阶段和F阶段利用的能源分别是________和________。 答案 (1)光反应 暗反应 叶绿体 (2)叶绿体中的色素 红 蓝紫 (3)O2 ATP (4)C3 (5)光能 化学能(ATP中的化学能) 解析 (1)据图分析，E是光合作用的光反应阶段，F是暗反应阶段。 (2)参与光合作用的色素A分布在该叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光。 (3)光反应阶段E发生的变化主要是水在光下分解为氧气和[H]，同时ADP和Pi生成ATP。 (4)暗反应阶段主要发生二氧化碳与C5固定生成D即C3，D最终被[H]和ATP还原生成C5和(CH2O)。 (5)图中E阶段和F阶段利用的能源分别是光能和ATP中的化学能。 15．某同学模仿普利斯特利进行植物更新空气的实验，设置了如图所示的三个密闭装置。假设绿色植物和小鼠呼吸作用消耗的底物均为葡萄糖，且不考虑其他微生物的呼吸作用。回答以下问题： (1)丙装置中，绿色植物和小鼠细胞内产生ATP的相同场所有 ______________________________。 (2)若想证明绿色植物具有更新空气的作用，需要将装置________进行比较。某同学将乙、丙装置置于适宜温度下(假设两个装置中空气的量相同)，结果观察到丙装置中的小鼠比乙装置中的小鼠死亡更快，你认为最可能的原因是____________________________________。 (3)将上述甲、丙装置置于适宜条件下，一段时间后，甲装置中植物叶绿体中C3的生成速率________(填“大于”“小于”或“等于”)丙装置中的生成速率。 (4)图丁表示该绿色植物的叶肉细胞内发生的重要生化反应。图中a～d过程均发生在细胞器内的是________；a～d过程中消耗ATP的是________。 答案 (1)细胞质基质、线粒体 (2)乙和丙 丙装置所处环境的光线较弱或丙装置处于黑暗环境中 (3)小于 (4)abc c 解析 (1)能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，绿色植物和小鼠共有的产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。 (2)根据实验目的“证明绿色植物具有更新空气的作用”可知，自变量为“装置中有无绿色植物”，在保证单一自变量、无关变量相同的情况下，应该将乙装置和丙装置进行对比。丙装置中的小鼠比乙装置中的小鼠死亡更快，说明与乙装置比较丙装置中氧气的消耗速度更快，这应是绿色植物作用的结果。此时，绿色植物的净光合速率小于零，即装置处于弱光或黑暗环境中。 (3)由于小鼠的呼吸作用能产生CO2，一段时间后，随着光合作用的持续进行，甲装置中CO2浓度的下降速度远大于丙装置的，故甲装置中植物叶绿体中C3的生成速率小于丙装置中的。 (4)由于图丁所示反应发生在叶肉细胞内，图中a～d 过程分别表示光合作用的光反应阶段，有氧呼吸的第三阶段，光合作用的暗反应阶段，有氧呼吸的第一、二阶段，光合作用发生于叶绿体中，有氧呼吸的第一阶段发生于细胞质基质中，第二、三阶段发生于线粒体中，其中消耗ATP的是光合作用的暗反应阶段。 [B卷 影响光合作用的因素] 一、选择题 1．(2018·湖南长郡中学模拟)下列有关细胞代谢过程的叙述，正确的是( ) A．若气孔关闭会导致叶肉细胞中的C3含量下降 B．蓝藻细胞水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上 C．光合作用产生的[H]进入线粒体中参与H2O的生成 D．光合作用和细胞呼吸都是在相应细胞器的内膜上产生ATP 答案 A 解析 若气孔关闭，由于CO2供应减少，会导致三碳化合物的生成减少，同时其去路不变，最终导致三碳化合物的含量下降，A正确；蓝藻细胞属于原核细胞，没有叶绿体，光合作用中水的光解发生在片层膜上，B错误；光合作用中产生的[H]只能用于还原三碳化合物，C错误；光合作用在叶绿体的类囊体薄膜上产生ATP，不是在叶绿体内膜上产生，有氧呼吸过程中，在细胞质基质、线粒体基质中可以产生ATP，D错误。 2．(2017·四川内江一中高三段考)下列关于水稻叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸的叙述，正确的是( ) A．有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6 B．光合作用的产物都能被线粒体直接利用 C．有氧呼吸只在线粒体中进行，光合作用只在叶绿体中进行 D．叶肉细胞在有光或无光条件下均能产生CO2和消耗ATP 答案 D 解析 有氧呼吸的产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和水，A错误；光合作用的产物如葡萄糖需要在细胞质基质中分解成丙酮酸才能被线粒体直接利用，B错误；有氧呼吸和光合作用也可以发生在原核生物(如硝化细菌、蓝藻等)中，而原核生物的细胞中没有线粒体和叶绿体，C 错误；叶肉细胞在有光或无光条件下均能进行细胞呼吸和其他生命活动，所以能产生CO2和消耗ATP，D正确。 3．(2017·河北唐山一模)下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是( ) A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料 B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料 C．两者产生气体的阶段都有水参与 D．两者产生气体的阶段都与生物膜有关 答案 D 解析 光合作用光反应阶段的产物——氧气可为有氧呼吸第三阶段提供原料，生成水，释放大量能量，A正确；有氧呼吸第三阶段的产物——水可为光合作用光反应阶段提供原料，光解后产生[H]和氧气，B正确；光合作用水光解后产生氧气，有氧呼吸第二阶段水参与反应产生二氧化碳气体，C正确；光合作用水光解后产生氧气发生在类囊体薄膜上，有氧呼吸第二阶段产生二氧化碳气体发生在线粒体基质中，与生物膜无关，D错误。 4．如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合速率与光照强度的关系。在b点时改变某条件，结果发生了曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( ) A．与b点相比较，a点时叶绿体中C3含量低 B．在b点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ C．制约a点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量 D．制约c点时光合作用的因素可能是CO2浓度 答案 D 解析 a点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3的含量较b点时高，A错误；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合速率，B错误；制约a点光合作用的因素是光照强度，C错误；一般情况下，在适宜温度和同等光照强度下，提高CO2浓度可大幅度提高光合速率，D正确。 5．某密闭温室大棚内CO2浓度的变化如图所示，其中B、C两点的温度相同。下列说法错误的是( ) A．经一昼夜后大棚内植物有机物积累量增加 B．经一昼夜后大棚内O2浓度增加 C．B、C两点时温室大棚中的光照强度相同 D．B、C两点时叶肉细胞的光合作用速率等于细胞呼吸的速率 答案 C 解析 由图可知，一昼夜后大棚内CO2浓度下降，减少的CO2用于合成有机物，因此，植物体内有机物积累量将增加，A正确；CO2浓度下降，说明光合作用总强度大于细胞呼吸，因此大棚内O2浓度增加，B正确；B、C两点时温度相同，说明细胞呼吸强度相同，同时由于B、C两点时光合作用强度等于细胞呼吸强度，说明B、C两点时的光合作用强度也相同，但C点时的CO2浓度更低，说明C点时的光照强度必然要大于B点时的光照强度，C错误，D正确。 6．(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如下图。据此，对该植物生理特性理解错误的是( ) A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B．净光合作用的最适温度约为25 ℃ C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大 D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃ 答案 D 解析 据图可知，总光合作用的最适温度约为30 ℃，呼吸作用的最适温度要高于50 ℃，净光合作用的最适温度约为25 ℃，A、B正确；在0～25 ℃范围内，随着温度升高，光合速率曲线的升高幅度要远大于呼吸速率，这说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；在45～50 ℃范围内，呼吸速率比光合速率大，净积累量为负值，植物不能生长，D错误。 7．下图表示20 ℃时玉米CO2吸收量与光照强度的关系，Sa、Sb、Sc依次表示有关物质量的相对值，下列说法中错误的是( ) A．Sa＋Sb＋Sc表示光合作用总量 B．Sc－Sa表示净光合作用量 C．光照强度从b到d点变化过程中，C3逐渐减少 D．若提高CO2浓度，则b点左移 答案 A 解析 由图可知，玉米光合作用总量＝呼吸作用消耗量＋净光合作用量＝Sb＋Sc，A错误；净光合作用量＝总光合作用量－呼吸作用消耗量＝(Sb＋Sc)－(Sa＋Sb)＝Sc－Sa，B正确；从b到d点，光照强度逐渐增强，光反应提供的[H]和ATP增多，C3的还原加快，合成量不变，因而逐渐减少，C正确；若提高CO2浓度，光合作用速率上升，在较低的光照强度下就可使光合作用强度等于呼吸作用强度，故b点左移，D正确。 8．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，其他条件相同且适宜，分别置于四种不同温度下(t1查看更多