【生物】2018届一轮复习人教版光合作用的过程及影响因素学案

【生物】2018届一轮复习人教版光合作用的过程及影响因素学案

第2课时　光合作用的过程及影响因素 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ‎(一)‎ 光合作用的探究历程 ‎1.连线光合作用探索历程的相关内容 ‎1.区分两个实验的变量差异 萨克斯实验 恩格尔曼实验 自变量 光的有无 照光与否，局部光照与完全曝光 因变量 叶片颜 色变化 好氧细菌的分布 ‎2.从三个方面分析鲁宾和卡门实验 ‎(1)材料处理：用18O分别标记H2O和CO2‎ ‎(2)实验过程 ‎(3)实验结论：光合作用释放的O2全部来自于H2O ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ‎(二) 光合作用的基本过程 ‎2.根据光合作用过程图回答下列问题 ‎(1)填写图中数字表示的物质或过程：‎ ‎①O2，②[H]，③C3，④CO2，Ⅰ光反应，Ⅱ暗反应 ‎(2)填写Ⅰ、Ⅱ过程的场所及变化过程：‎ Ⅰ：光反应 Ⅱ：暗反应 ‎3.掌握光反应和暗反应的三个联系 ‎(1)光反应为暗反应提供[H]和ATP。‎ ‎(2)暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。‎ ‎(3)反应式中H、O的来源、去向 ‎4.明辨有关光合作用的五个误区 ‎(1)光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原，不能用于其他生命活动。‎ ‎(2)光反应必须在光照下进行，暗反应有光无光均能进行。‎ ‎(3)暗反应停止时，使ATP和[H]积累，光反应也要停止。‎ ‎(4)[H]既不是H＋，也不是H，而是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，它是由氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)与电子和质子(H＋)结合形成的。‎ ‎(5)同一植物在相同光照下的时间相同，但制造的有机物不一定相同。如同一植物处在两种不同情况下进行光合作用：第一种情况是光照10分钟后，黑暗10分钟；第二种情况是光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：前者<后者(暗反应时间长)。‎ ‎(三) 影响光合作用的环境因素 ‎3.下图表示CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，据图回答问题 ‎(1)光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是光照强度，其直接影响是使光合作用产生的[H]和ATP过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中C3还原过程的速率。‎ ‎(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是温度和CO2浓度不同。‎ ‎5.掌握曲线中限制因素的判断方法 ‎(1)P点之前：限制光合速率的主要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。‎ ‎(2)P点～Q点：限制光合速率的因素既有横坐标所表示的因子，也有各曲线所表示的因子。‎ ‎(3)Q点之后：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。‎ ‎ ‎ 光合作用的原理和过程 ‎[关键点拨]‎ ‎1．过程法分析C3和C5等物质含量变化 当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：‎ ‎(1)停止光照时：‎ 光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：‎ 过程①停止 ‎↓‎ 过程②停止 ‎↓‎ 过程③停止 ‎↓‎ 过程④停止 a.ATP不再产生 b.原有ATP仍继续分解，直至全部消耗 ‎⇒‎ ‎ ADP积累，含量增加；ATP减少 a.C3不再还原成C5和(CH2O)‎ b.原有C5仍继续参与CO2的固定，直至全部消耗 ‎⇒‎ C3积累；含量增加；C5减少 ‎(2)停止CO2供应时：‎ CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：‎ 过程④停止 ‎↓‎ 过程③停止 ‎↓‎ a.C3不再生成 b.原有C3继续还原生成C5和(CH2O)直至全部消耗 ‎⇒‎ C5积累，含量增加；C3减少 过程②停止 ‎↓‎ 过程①停止 a.ATP不再分解 b.原有ADP继续合成ATP，直至全部消耗 ‎⇒‎ ATP积累，含量增加；ADP减少 ‎2．模型法表示C3和C5等物质含量变化 ‎[提醒]　C3、C5含量变化的两点注意 ‎(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，而非长时间。‎ ‎(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP的含量变化是一致的。‎ ‎[题点突破]‎ 命题点1　考查环境条件变化与C3、C5等物质含量变化关系 ‎1．(2014·全国卷Ⅰ)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(　　)‎ 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：选B　黑暗处理后，光反应停止，O2的产生也停止。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。‎ ‎2．(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 解析：选C　叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少，因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时，光反应增强，ATP、[H]、C5含量上升，ADP、C3含量减少；当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时，光反应减弱，ATP、[H]、C5‎ 含量减少，ADP、C3含量增多。‎ 方法·规律|C3、C5等物质含量变化的分析思路 叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡的分析来进行：‎ ‎(1)来路去路，则物质含量相对稳定。‎ ‎(2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变，则物质含量减少。‎ ‎(3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变，则物质含量增加。‎ 命题点2　考查光合作用中物质和能量的转化 ‎3．(2017·江淮十校联考)如图表示绿色植物光合作用中的光反应，字母表示物质，其中物质B内含有活跃的化学能。有关分析有误的是(　　)‎ A．图中B为NADPH，C为ADP＋Pi B．构成类囊体薄膜的基本支架为磷脂双分子层 C．光能被吸收并转化成B、ATP中的化学能 D．水在光下分解成A、H＋，其中A将全部释放到空气中 解析：选D　由图可知，B为NADP＋与H＋和e－反应形成的NADPH，C为形成ATP的原料，即ADP和Pi；类囊体薄膜为生物膜，其基本支架为磷脂双分子层；光能被吸收并转化为化学能，储存于B(NADPH)和ATP中；水在光下分解为A(O2)、H＋，其中O2首先被线粒体利用，剩下的才释放到空气中。‎ ‎4．下面为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关判断错误的是(　　)‎ A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 B．c为ATP，f为[H]‎ C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性 D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能 解析：选B　图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成；18O2HOC18O2(CHO)‎ ‎；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用。‎ 拓展·归纳光合作用过程中的元素转移途径 ‎(1)光合作用过程中O元素的转移途径：‎ HO18O2‎ C18O‎2‎C3(CHO)＋HO ‎(2)光合作用过程中C元素的转移途径：‎ ‎14CO2‎14C3(14CH2O)‎ ‎(3)光合作用过程中H元素的转移途径：‎ H2O→[H]→(CH2O)＋H2O 影响光合作用的环境因素及其应用 ‎[关键点拨]‎ ‎1．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)曲线分析：‎ 曲线对应点 细胞生理活动 ATP产生场所 植物组织 外观表现 图示 A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 只在细胞质基质和线粒体 从外界吸收O2，向外界排出CO2‎ AB段(不含A、B点)‎ 呼吸量>光合量 细胞质基质、线粒体、叶绿体　‎ 从外界吸收O2，向外界排出CO2‎ B点 光合量＝呼吸量 与外界不发生气体交换 B点之后 光合量>呼吸量 从外界吸收CO2，向外界释放O2——‎ 此时植物可更新空气 ‎(3)应用：①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；②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。‎ ‎2．CO2浓度 原理 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 曲线模型及分析 图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点 应用 在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率 ‎3．温度 原理 温度通过影响酶的活性影响光合作用 曲线模型与应用 曲线模型：‎ 应用：‎ 温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累 ‎[题点突破]‎ 命题点1　以曲线为载体，考查影响光合作用的因素 ‎1.(2016·全国乙卷)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_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明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。‎ 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 迷点·误点|关于环境因素影响光合速率的两点提醒 温度改变对光合作用的影响 当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多 CO2浓度对光合作用的影响 CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用 命题点2　环境条件改变与补偿点、饱和点移动方向的关系 ‎2．(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 解析：选C　Q点时净光合速率为0，光合速率不为0；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；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，光合速率低，Q点应右移；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动。‎ ‎3．下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是(　　)‎ A．图1中，若光照强度适当增强至最适状态，a点左移，b点右移 B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态， a点右移，b点左移 C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多 D．图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度 解析：选B　图1和图2中的a点代表光合作用和呼吸作用相等时光合作用的强度，在曲线达到最高点之前，光照强度和CO2浓度都是限制光合作用强度的因素，当其中一个因素增大，要达到相同的生理状态，另一个因素在其相对较弱时即可满足，故图1中光照强度适当增大至最适状态时，a点会左移，图2中CO2浓度适当增大至最适状态时，a点也会左移；图1和图2中的b点代表光合作用的饱和点，限制因素是光照强度和CO2浓度适当增大时，光合作用强度也会增大，所需的CO2浓度和光照强度也会增大，b点右移；图3中，b点时，光照强度和CO2浓度均是光合作用的限制因素，a点和b点的光照强度相同，a点CO2浓度大于b点的，故a点时叶绿体中C3含量比b点多。‎ 方法·规律|光合作用曲线中补偿点和饱和点移动规律 ‎(1)补偿点的移动：‎ ‎①呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。‎ ‎②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。‎ ‎(2)饱和点的移动：‎ 相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，饱和点应右移，反之左移。‎ ‎ ‎ 常考的生物图示之(六)——开放环境与密闭容器中光合作用的昼夜变化曲线分析 ‎[图示解读]‎ ‎1．开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析 ‎(1)曲线分析：‎ MN和PQ 夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减小。‎ N～P 光合作用与呼吸作用同时进行。‎ NA和EP 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少。‎ A点和E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变。‎ A～E 光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加。‎ C点 叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象。‎ E点 光合作用产物的积累量最大。‎ ‎(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示)：‎ 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．密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线 ‎(1)曲线分析：‎ AB段 无光照，植物只进行呼吸作用 BC段 温度降低，呼吸作用减弱 CD段 ‎4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度 D点 光合作用强度＝呼吸作用强度 DH段 光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象 H点 光合作用强度＝呼吸作用强度 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 ‎(2)植物生长与否的判断方法：‎ I点低于A点 说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用＞呼吸作用，植物生长。‎ 若I点高于A点 说明光合作用＜呼吸作用，植物体内有机物总量减少，植物不能生长。‎ 若I点等于A点 说明光合作用＝呼吸作用，植物体内有机物总量不变，植物不生长。‎ ‎[读图技法]‎ ‎(1)分析此类曲线应从光照有无和植物进行生理过程的关系入手：无光照，植物只进行细胞呼吸；有光照，同时进行光合作用和细胞呼吸。‎ ‎(2)解答此类问题，还要注意纵坐标表示的量的变化，如图3中纵坐标若表示“玻璃罩内O2浓度”的变化，则曲线变化趋势正好相反。‎ ‎[演练冲关]‎ ‎1．(2017·长沙模拟)某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如下图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定)，据图分析正确的是(　　)‎ A．图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个 B．绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时 C．实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱 D．实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体 解析：选C　图中细线是在恒温密闭环境中测得的CO2吸收速率，当吸收速率为零时，表示植物不从外界吸收CO2，此时光合作用所需的所有CO2全由呼吸作用提供，即此时呼吸速率与光合速率相等。根据图可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个，分别在第6、18、30、42小时；据曲线分析，CO2吸收速率最大时刻对应的时间是第36小时；由曲线图看出，前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低，因此，前24小时比后24小时的平均光照强度弱；实验过程中叶肉细胞内既进行细胞呼吸又进行光合作用，产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体。‎ ‎2．将某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)，在天气晴朗时的早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时的有机物积累量小于19时的有机物积累量 D．该植物从20时开始进行无氧呼吸 解析：选B　8时和17时，光合作用强度都与呼吸作用强度相等；17时光合速率＝呼吸速率，植物体内积累有机物最多；最终CO2释放量大于O2吸收量，说明植物进行了无氧呼吸，但并非从20时开始进行无氧呼吸。‎ ‎[高考真题集中研究——找规律]‎ ‎1．(2015·四川高考)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是(　　)‎ A．Mg2＋吸收　　　　　　 　B．O2扩散 C．光能转换 D．DNA复制 解析：选B　Mg2＋进入叶绿体的方式是主动运输，需要载体蛋白的参与。O2能通过自由扩散跨膜运输，不需要蛋白质的参与。光能转换过程需要多种酶的参与，大多数酶的化学本质为蛋白质。DNA的复制过程需要DNA聚合酶的参与，DNA聚合酶的化学本质是蛋白质。‎ ‎2．(2015·海南高考)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0。之后保持不变。在上述整时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)‎ A．降低至一定水平时再升高 B．持续保持相对稳定状态 C．降低至一定水平时保持不变 D．升高至一定水平时保持相对稳定 解析：选C　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0保持不变，密闭容器内的CO2浓度保持不变。‎ ‎3．(2015·福建高考)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→‎2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物‎14C3的放射性强度。下列分析错误的是(　　)‎ A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质 B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行 C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法 D．单位时间内‎14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高 解析：选B　CO2＋C5(RuBP)―→‎2C3为CO2的固定，属于光合作用中的暗反应过程。RuBP羧化酶催化CO2的固定过程，发生的场所为叶绿体基质。CO2的固定在有光和无光条件下都能进行，所以RuBP羧化酶催化该过程在有光和无光条件下都可进行。对CO2中的C用同位素‎14C标记，可以追踪C元素的转移途径，这种方法是同位素标记法。单位时间内‎14C3生成量越多，说明反应速率越快，即RuBP羧化酶的活性越高。‎ ‎4.(2015·安徽高考)右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：选C　ATP为C3的还原提供能量，并将能量转移到(CH2O)等有机物中，CO2的固定不需要能量。暗反应中，必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物。在暗反应中，一部分C3经过一系列变化形成C5，一部分C3还原成(CH2O)等有机物。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的[H]、ATP减少，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降。‎ ‎5．(2016·四川高考)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，以下分析正确的是(　　)‎ A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的速率相对较高 B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少 C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率 D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度 解析：选D　与11：00时相比，13：00时CO2浓度低，叶绿体中合成C3的速率和C3含量均相对较低。14：00后叶片的Pn(净光合速率)下降，但仍然大于0，故植株积累有机物的量继续增加。17：00后叶片的Ci(胞间CO2浓度)快速上升，但光照减弱，光反应为暗反应提供的[H]和ATP减少，导致暗反应速率降低。叶片的Pn(净光合速率)先后两次下降，第一次下降的主要原因是叶片部分气孔关闭，CO2浓度降低，导致暗反应受阻；第二次下降的主要原因是光照强度减弱，光反应减弱。‎ ‎6．(2016·全国丙卷)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：‎ 对照组 实验组一 实验组二 实验组三 实验组四 实验 温度(℃)‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎31‎ ‎25‎ 处理 相对湿度(%)‎ ‎17‎ ‎27‎ ‎52‎ ‎52‎ ‎52‎ 实验 结果 光合速率(mg CO2·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)根据表格信息可知，对照组、实验组一、实验组二在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大；实验组二、实验组三、实验组四在相同湿度条件下，随温度的变化，光合速率变化不大。因此可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是湿度。根据上述结论，增加麦田环境的相对湿度可提高小麦的光合速率，降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)与实验组四相比，实验组三的温度高‎6 ℃‎，光合速率有所提高，说明实验组四的环境温度未达到光合作用的最适温度，故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是自由扩散，不需要载体蛋白，不需要消耗ATP。‎ 答案：(1)湿度(或相对湿度)　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 ‎[调研试题重点研究——明趋势]‎ 一、选择题 ‎1．(2017·合肥三中月考)德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是(　　)‎ ‎①本实验未设对照组　②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因　③实验开始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态　④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉 A．②③　　　　　　　　　 　B．①②③‎ C．②③④ D．①②④‎ 解析：选A　①本实验的自变量为是否遮光，遮光的为实验组，曝光的为对照组，①错误；②本实验的自变量为有无光照，其他无关变量均应保持相同且适宜，因此有无光照是遮 光和曝光区域显现不同结果的唯一原因，②正确；③实验开始之前，萨克斯将叶片放在暗处几小时进行“饥饿”处理，目的是消耗掉叶片中原有的淀粉，因此实验开始时遮光和曝光区域均应达到无淀粉状态，③正确；④实验只能证明叶片光合作用能产生淀粉，不能证明光合作用的场所和过程，④错误。‎ ‎2．下列有关光合作用过程的叙述，正确的是(　　)‎ A．光反应和暗反应都能转化光能 B．光反应不需要酶的催化，暗反应需要酶的催化 C．暗反应的减弱会影响光反应的进行 D．增加光照强度，[H]、ATP的量一定能增加 解析：选C　暗反应不能转化光能；光反应和暗反应都需要酶的催化；影响光合作用的因素有多种，故增加光照强度，[H]、ATP的量不一定增加。‎ ‎3．植物体内为避免过量的光能对光合作用装置的氧化性损伤，而产生了一种光保护蛋白Psbs。下列说法错误的是(　　)‎ A．Psbs的活性受温度和pH等因素的影响 B．Psbs镶嵌在类囊体薄膜上，与光反应有关 C．光能转化后存于ATP中，用于暗反应 D．Psbs由高尔基体合成并通过囊泡运输到叶绿体内 解析：选D　过酸、过碱和高温都会破坏蛋白质的结构，进而影响其活性，所以光保护蛋白Psbs的活性受温度、pH等因素的影响；依题意“Psbs”可避免过量的光能对光合作用装置的氧化性损伤”可推知，Psbs镶嵌在类囊体薄膜上，与光反应有关；在光合作用的光反应阶段，光能经转化后存于ATP中，而ATP可用于暗反应中三碳化合物的还原；Psbs为蛋白质，其合成的场所是核糖体。‎ ‎4．下图中Ⅰ、Ⅱ代表生理过程，①、②、③、④、⑤代表物质，下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．⑤中的氧原子来自①和②‎ B．Ⅰ过程完成的能量变化是将光能→活跃的化学能 C．玉米根尖细胞中不能进行Ⅰ过程 D．③用于暗反应还原C3化合物 解析：选A　由图可知，Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的光反应和暗反应，①、②、③、④、⑤分别代表水、二氧化碳、[H]、氧气和葡萄糖。葡萄糖中的氧原子全部来自二氧化碳。‎ ‎5．植物叶片中有一种酶，是叶片中含量最高的蛋白质，其功能是催化反应C5＋CO2―→‎2C3。由此推断这种酶(　　)‎ A．主要分布在细胞质基质中 B．在低温环境中会失活，导致光合速率降低 C．是固定CO2的关键酶，其催化活性可能比其他酶低 D．由叶绿体中的基因控制合成，与细胞核基因无关 解析：选C　题干所述反应是二氧化碳的固定过程，发生在叶绿体基质中；在低温下，酶的活性受到抑制，但酶的空间结构并没有被破坏，故低温下酶不会失活；该酶是固定CO2的关键酶，根据该酶在叶片中含量最高，说明该酶的活性可能比其他酶的活性低；根据题中的信息，不能确定该酶是由细胞核基因控制合成的，还是由叶绿体基因控制合成的，或者由两类基因共同控制合成的。‎ ‎6．将从叶绿体中分离出的类囊体置于一种蓝色染料溶液中，该蓝色染料溶液能被还原剂还原成无色，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明(　　)‎ A．光合作用在类囊体上进行 B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2‎ C．光反应能产生还原剂和O2‎ D．光合作用与叶绿体基质无关 解析：选C　依据题中信息判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生，有O2释放，说明该过程有O2产生；而类囊体是光合作用光反应阶段进行的场所，故该实验能证明光合作用的光反应能产生还原剂和O2。‎ ‎7．为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量，可采取的措施不包括(　　)‎ A．增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积 B．提高温室中CO2浓度，以提高光合作用效率 C．适当增加光照时间，提高光能利用率 D．制作温室的薄膜改成绿色 解析：选D　影响光合作用的因素都能够影响产量，叶绿体中的色素对绿光几乎不吸收，绿光不能提高光合作用效率，故温室的薄膜改成绿色不能提高产量。‎ ‎8．科学家从植物细胞中提取得到叶绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程。下列条件下不能产生葡萄糖的是(　　)‎ 选项 场所 光照 CO2‎ ATP ‎[H]‎ C3‎ A 基质 ‎－‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ B 基粒 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎＋‎ C 基质和基粒 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ D 基质和基粒 ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎＋‎ 解析：选B　葡萄糖通过光合作用中的暗反应产生，其场所为叶绿体基质，需要的条件有[H]、ATP、CO2、C5、酶等，B项条件中缺少基质，也缺少暗反应需要的酶，故不能产生葡萄糖。‎ ‎9．用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。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，叶绿体基粒不能继续产生[H]和ATP 解析：选C　叶肉细胞中固定CO2的场所是叶绿体基质；从题图分析，Oa段三碳化合物的含量持续上升，说明消耗的五碳化合物越来越多，因此五碳化合物的含量有所下降；ab段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；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，导致三碳化合物还原受阻，其含量上升。‎ ‎10．如图所示，在适宜温度下某农作物CO2吸收量随环境CO2浓度变化的曲线。该图可以表明(　　)‎ A．光合作用强度与环境CO2浓度成正比 B．a点时农作物不进行光合作用 C．b点是开始进行光合作用的临界点 D．b点前影响光合作用强度的主要因素是CO2浓度，b点后是光照强度 解析：选B　由图可知，在一定的CO2浓度范围内，随CO2浓度增加，光合作用强度提高，但达到某个值后，CO2浓度增加但光合作用强度基本保持不变；植物利用CO2进行光合作用时，CO2有个最低浓度，a点时CO2浓度为0，故植物不进行光合作用；b点时CO2吸收量为0，此时光合作用CO2吸收量与呼吸作用CO2释放量相等；b点前后影响光合作用强度的主要因素是CO2浓度，从CO2吸收量保持不变时开始，以后的影响因素是光照强度。‎ ‎11．将生长良好的某盆栽植物移入密闭的温室中培养，培养期间利用自然光，在温度适宜的条件下测得的24小时内CO2浓度变化曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　)‎ A．图中AB段，CO2的浓度不变，说明此时该植物不进行光合作用 B．与BC段相比，CD段的形成原因主要是CO2浓度太高或O2浓度太低 C．图中DE段CO2浓度下降的原因主要是植物进行光合作用消耗CO2且光合作用强度大于呼吸作用强度 D．图中EF段，限制该植物光合作用速率的主要环境因素是CO2浓度 解析：选A　图中AB段，该植物既进行光合作用又进行呼吸作用，CO2的浓度不变是光合速率等于呼吸速率的结果。图中BC段，该植物的细胞主要进行有氧呼吸，释放的CO2使温室中的CO2浓度升高，与BC段相比，CD段的形成原因主要是CO2浓度太高或O2浓度太低。图中DE段，该植物进行光合作用消耗CO2且光合作用强度大于呼吸作用强度，故CO2浓度下降。图中EF段，CO2浓度较低，使植物的光合作用受到限制。‎ ‎12．科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是(　　)‎ A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭 C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施 解析：选B　早晨日出后光照强度不断增大，使得露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升。大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降；而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因环境温度过高导致气孔关闭，不能吸收CO2。15时以后，两种栽培条件下油桃的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致。适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加土地中CO2浓度是提高大田作物产量的可行性重要措施。‎ 二、非选择题 ‎13．(2017·青岛一模)研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供‎14C标记的CO2进行光合作用，然后检测并比较‎14C标记的有机化合物的量。请回答下列问题：‎ ‎(1)该实验的目的是______________________________________________________。‎ ‎(2)B组‎14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)在检测过程中，发现6 s后有十余种产物含有放射性，而0.5 s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是________。‎ ‎(4)实验中的“其他条件”主要是指____________(至少答两项)。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则此时两组实验中‎14C5的含量均会__________，(CH2O)/C3比值会________。‎ 解析：(1)该实验的自变量为Mg2＋的有无，说明该实验的目的是探究Mg2＋对植物光合作用的影响。(2)B组由于缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，导致光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成(CH2O)减少，所以B组‎14C标记的(CH2O)的量比A组低。(3)根据题干信息提供‎14C标记的CO2进行光合作用，CO2与C5反应，生成C3,0.5 s内发现的唯一的含放射性的物质应该是C3。(4)实验中的“其他条件”指的是无关变量，如温度、光照、pH等。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则生成的C3减少，消耗的C5也减少，导致两组实验中‎14C5的含量均升高，(CH2O)/C3比值也升高。‎ 答案：(1)探究Mg2＋对植物光合作用的影响　(2)缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减少，形成(CH2O)减少　(3)C3　(4)温度、光照、pH等(答出两项即可)　升高　升高 ‎14．(2017·贵阳一检)为了研究叶肉细胞间隙的CO2浓度对光合作用的影响，研究人员将若干新鲜的某种植物叶片置于适宜的光照和温度条件下的实验装置中，测定不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如图所示的结果。请据图分析回答问题。‎ ‎(1)本实验中研究者需控制的无关变量有________________________________________________________________________。‎ ‎(2)A→B段，随着细胞间隙CO2浓度的升高，直接导致____________(填“碳的固定”或“碳的还原”)过程加快，C5的消耗________(填“减少”或“增多”)，细胞中生成的C3增多，这在一定程度上________(填“减慢”或“加快”)了ATP的消耗，进而使叶肉细胞有机物的合成增多。‎ ‎(3)B→C段，叶肉细胞中C5的含量不再随着细胞间隙CO2浓度的增加而增加，此时实际光合速率________(填“大于”“等于”或“大于”)呼吸速率。‎ ‎(4)本实验的结论是：随细胞间隙CO2相对浓度增加，叶片细胞光合速率变化情况是：__________________________。‎ 解析：(1)实验中的自变量为细胞间隙CO2相对浓度，则光照强度、温度、叶片的状态等属于无关变量，这些无关变量应保持相同且适宜。(2)在暗反应中CO2与C5结合生成C3，这一反应称为CO2的固定，随着细胞间隙CO2浓度增大，CO2固定速度加快，导致C5的消耗增多，CO2固定的产物C3合成的速度加快，则在C3的还原中消耗ATP和[H]的速度也加快。(3)B→C段，叶肉细胞中C5的含量不再随着细胞间隙CO2浓度的增加而增多，说明(实际)光合速率已经达到最大值并维持相对稳定，此时光合速率大于呼吸速率。(4)A→B段表示随着细胞间隙CO2浓度增大，光合速率逐渐增大，B→C段表示光合速率达到最大值，且保持相对稳定。‎ 答案：(1)光照、温度、叶片的状态等　(2)碳的固定　增多　加快　(3)大于　(4)先增加，后保持相对稳定 ‎15．为探究CO2浓度倍增和干旱胁迫对紫花苜蓿光合生理特性的影响，研究者在适宜温度等条件下采用人工气候室和控水实验室模拟CO2浓度倍增和干旱胁迫，实验结果如下：‎ 组别 处理(光照强度为Q)‎ 净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1)‎ 相对气孔开度(%)‎ 水分利用效率 A 对照 大气CO2浓度 ‎27.05‎ ‎50‎ ‎1.78‎ B 干旱 ‎22.55‎ ‎35‎ ‎1.87‎ C 对照 CO2浓度倍增 ‎31.65‎ ‎40‎ ‎2.45‎ D 干旱 ‎23.95‎ ‎30‎ ‎2.55‎ 根据实验结果，回答下列问题：‎ ‎(1)在干旱胁迫条件下净光合速率降低，其原因可能是____________________________，进而影响光合作用暗反应阶段中______________的速率；在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增能使光饱和点________(填“增大”或“减小”)。光照强度大于Q点时，限制B组光合作用的环境因素主要有______________。‎ ‎(2)由实验结果可知，在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增可使苜蓿叶片相对气孔开度________；干旱胁迫可导致叶肉细胞中光合色素等含量减少，使光反应减弱，供给暗反应的______________减少，从而使光合作用过程减弱。‎ ‎(3)实验结果表明，当干旱胁迫发生时，CO2浓度倍增不仅能提高______________，还能通过提高______________，从而缓解干旱胁迫对苜蓿的伤害，增强抗旱能力。‎ 解析：(1)分析表中数据可知，与对照组相比，干旱胁迫条件下气孔开度降低，CO2吸收减少，净光合速率降低，进而影响光合作用暗反应阶段中CO2固定的速率。4条曲线中，D组与B组均处于干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增能使光饱和点增大。光照强度大于Q点时，B组植物净光合速率不再随光照强度的增强而增大，因此限制B组光合作用的环境因素主要有水分和CO2浓度。(2)对比D、B两组实验数据可知，在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增使苜蓿叶片相对气孔开度降低；干旱胁迫可导致叶肉细胞中光合色素等含量减少，使光反应减弱，供给暗反应的ATP和[H]减少，从而使光合作用过程减弱。(3)分析题表中的实验数据可知，当干旱胁迫发生时，CO2浓度倍增可使净光合速率和水分利用效率得到提高。‎ 答案：(1)气孔开度降低，CO2吸收减少　CO2固定　增大　水分和CO2浓度　(2)降低　ATP和[H]　(3)净光合速率　水分利用效率