2021高三生物人教版一轮学案：第10讲　光与光合作用 Word版含解析

2021高三生物人教版一轮学案：第10讲　光与光合作用 Word版含解析

www.ks5u.com 第10讲　光与光合作用 最新考纲 高频考点 核心素养 ‎1.光合作用的基本过程(Ⅱ)‎ ‎2．实验：叶绿体色素的提取和分离 ‎3．影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)‎ 光合色素的吸收光谱、光反应、暗反应的过程及其联系 ‎1.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构与功能适应；‎ 物质与能量观：通过光合作用过程合成有机物，储存能量 ‎2．科学思维——分类与比较：比较光反应与暗反应，掌握光合作用过程，分析色素的提取与分离结果 实验7　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于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。‎ ‎(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 宽度不同的色素带 ‎3.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。‎ ‎1．色素提取液呈现淡绿色的原因可能有哪些？‎ 提示：(1)叶片颜色太浅。(2)绿叶不新鲜。(3)研磨不充分。(4)未加碳酸钙或加入量太少。(5)加入无水乙醇量太多。(6)研磨时间过长，部分叶绿素被破坏。‎ ‎2．为什么在制作滤纸条时，需将一端的两个角剪掉？‎ 提示：由于液面的不同位置表面张力不同，纸条接近液面时，其边缘表面的张力较大，层析液沿滤纸边缘扩散过快，从而导致出现色素带分离不整齐的现象。故需将插入层析液的滤纸条一端剪去两个角。‎ ‎3．为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？‎ 提示：重复画线是为了增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰分明。画线细、直是为了防止分离时色素带之间出现重叠。‎ ‎●考向突破　绿叶中色素的提取和分离 ‎1．(2020·江苏启东一中月考)某同学在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环。下列说法错误的是(　D　)‎ A．通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素高 B．色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同 C．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光 D．若提取液取自缺镁叶片，最外侧两圈色素环颜色较淡 解析：‎ 提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的含量高，A正确；色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是色素在层析液中的溶解度不同，B正确；最外侧两圈色素环的色素为叶黄素和胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，C正确；如果叶片取自缺镁的培养液培养的植物，最内侧两圈色素环颜色较淡，D错误。‎ ‎2．(2020·河北冀州中学段考)如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(　B　)‎ A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照 D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 解析：提取色素时加入SiO2是为了研磨充分，而加入CaCO3是为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照，C正确；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。‎ ‎3．(2020·辽宁沈阳铁路中学高三模拟)下列关于色素的叙述中，正确的是(　D　)‎ A．植物体内所有的色素都位于叶绿体中 B．叶绿体中的不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，所以会在滤纸条上分离 C．叶绿体中的各种色素都不能吸收绿光 D．叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜上 解析：‎ 植物体内光合色素都位于叶绿体中，液泡中也含有色素，A错误；由于色素在层析液中的溶解度不同，所以其在滤纸条上的扩散速度不同，在滤纸条上分离，B错误；绿光吸收的最少，而不是不吸收，C错误；叶绿体中的光合色素分布于类囊体薄膜上，D正确。‎ ‎4．(2020·辽宁沈阳一中月考)如图是对菠菜叶片叶绿体色素分离的结果示意图。下列相关分析正确的是(　D　)‎ A．a的操作目的是方便层析液的吸附 B．b选用铅笔细线能够促进色素的层析 C．如果c、d带宽减小一定是忘记添加碳酸钙 D．色素f在层析液中的溶解度最大 解析：图中a的操作即剪去滤纸条的两角，其目的是防止层析液在滤纸条两边扩散过快，导致得到的色素带不整齐，A错误；b选用铅笔细线能够使得滤液细线画得细而直，得到的色素带比较整齐，便于观察，B错误；c、d带对应的色素分别为叶绿素b、叶绿素a，二者带宽减小说明滤液中叶绿素含量减少，原因可能是忘记添加碳酸钙，也可能是材料不新鲜，叶绿素含量少，C错误；色素f是胡萝卜素，在层析液中的溶解度最大，扩散最快，位于滤纸条的最上方，D正确。‎ ‎5．(2020·淮安模拟)甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(　C　)‎ A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 ‎ B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C．丙可能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：叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以不能用蒸馏水作提取液和层析液，A项正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B项正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不应该是正确操作得到的理想结果，C项错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D项正确。‎ 归纳提升 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。‎ 考点1　捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 ‎1．叶绿体的结构和功能 ‎(1)结构示意图 ‎ ‎ ‎(3)功能：进行光合作用的场所。‎ ‎(4)功能验证：恩格尔曼的实验，好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位周围。‎ 巧学助记 叶绿体：叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。‎ ‎2．光合作用的探究历程 对应关系：①—b__②—a__③—e__④—c__⑤—d__⑥—f 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　√　)‎ ‎2．植物细胞中都含有叶绿体。(　×　)‎ ‎3．光合作用需要的酶和色素分布在叶绿体的基粒中。(　×　)‎ ‎4．叶绿体内膜向内折叠形成类囊体，所以内膜面积远大于外膜面积。(　×　)‎ ‎5．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(　×　)‎ ‎ 下面是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：‎ ‎(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？‎ ‎(2)两实验均需要进行“黑暗”处理吗？‎ ‎(3)两实验如何设计对照实验？‎ 提示：(1)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)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。‎ ‎(3)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。 ‎ ‎●考向突破1　捕获光能的色素分析 ‎1．(2020·山西太原模拟)下列关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述，错误的是(　B　)‎ A．叶绿体色素与ATP的合成有关 B．叶绿体色素参与ATP的分解 C．叶绿体色素与O2和[H]的形成有关 D．叶绿体色素能吸收和传递光能 解析：少数特殊状态的叶绿素a能够将吸收的光能转化成电能，将水光解，释放O2，同时生成ATP和[H]，A、C正确；叶绿体中ATP的分解发生于暗反应过程，与色素无关，B错误；叶绿体中色素能够吸收、传递光能，D正确。‎ ‎2．(2020·黑龙江哈尔滨六中高三开学段考)下列对叶绿体和光合作用的分析，正确的是(　D　)‎ A．没有叶绿体的细胞不能进行光合作用 B．用8%的盐酸处理叶绿体有利于各种色素的提取 C．将叶绿体粉碎加工成匀浆并给予一定的光照，光合作用仍能正常进行 D．叶绿体能产生和消耗ATP，两个过程完全在叶绿体内完成 解析：蓝藻没有叶绿体，但细胞内含藻蓝素和叶绿素，可以进行光合作用，A错误。叶绿体色素是脂溶性色素，可以通过加入无水乙醇溶解色素，便于提取；色素不溶于盐酸，不能用盐酸提取色素，B错误。将叶绿体粉碎加工成匀浆后，其中色素分子可能被破坏，光合作用相关酶的活性可能丧失，所以即便给予一定的光照，光合作用也不一定能正常进行，C错误。叶绿体中光反应产生的ATP，完全被叶绿体内暗反应所利用，D正确。‎ ‎3．(2020·河北衡水中学调研)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，下列说法不正确的是(　C　)‎ 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 解析：由图可知，类胡萝卜素吸收峰在400～500 nm，A项正确；叶绿体中的色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，B项正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和[H]增多，暗反应中C3的还原量增多，则叶绿体中C3的量减少，C项错误；叶绿素吸收420～470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420～470 nm波长的光变少，D项正确。‎ ‎4．(2020·山东青岛二中适应性考试)捕获光能的色素存在于叶绿体中，下列相关说法中不正确的是(　D　)‎ A．色素种类有4种，分别是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素 B．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 C．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 D．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶子一般呈现绿色 解析：叶绿体中色素有两大类，分别是叶绿素和类胡萝卜素，前者又分为叶绿素a、叶绿素b，后者又分为叶黄素、胡萝卜素，A正确；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，B正确；绿叶的色素中叶绿素含量约占3/4，类胡萝卜素含量约占1/4，C正确；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶子一般呈现绿色，D错误。‎ 归纳提升 影响叶绿素合成的三大因素 ‎●考向突破2　探究光合作用的相关实验分析 ‎5．(2020·湖南长郡中学模拟)科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是(　B　)‎ A．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 B．萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉 C．普利斯特利的实验证明了植物可以更新CO2并产生O2‎ D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O 解析：恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成的氧气量，A错误；萨克斯的实验成功证明了光合作用产生了淀粉，B正确；普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气，C错误；鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2，D错误。‎ ‎6．(2020·辽宁八校高三联考)以下关于叶绿体和光合作用的几个实验，得不到相应实验结果的是(　A　)‎ A．将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5 h，加碘液处理后溶液呈蓝色 B．在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶片，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，变成蓝色 C．将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗(暗带)的区域主要是红光和蓝紫光区域 D．将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内，3小时后在叶内淀粉中可检验到‎14C的存在 解析：叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素，不能完成光反应，也不能产生淀粉，A错误；光合作用产生淀粉，观察时需对叶片进行脱色处理，B正确；叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，导致连续光谱相应区域变暗，C正确；CO2是光合作用的原料，14CO2中的‎14C元素可转移到淀粉中，故产物中可检测到‎14C，D正确。‎ ‎7．(2020·山西大同一中模拟)‎ 德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧型细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是(　B　)‎ A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B．好氧型细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强 C．好氧型细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 D．好氧型细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快 解析：细菌不能进行光合作用，该实验中进行光合作用的是水绵，A错误；该实验的设计思路是好氧型细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方好氧型细菌的数量多，B正确；好氧型细菌聚集多，说明光合作用产生的O2多，C错误；水绵光合速率的快慢与好氧型细菌呼吸速率无明显关系，D错误。‎ ‎8．(2020·福建泉州一中质检)如图分别是萨克斯、鲁宾和卡门、恩格尔曼所做的关于光合作用的三个经典实验。下列相关叙述中正确的是(　C　)‎ A．图1中A与C部分对照说明光合作用需要光 B．图2所示实验运用的实验方法是荧光标记法 C．图3所示实验中，好氧细菌分布于光束照射的部位 D．萨克斯的实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉 解析：图1中B与C部分对照说明光合作用需要光，A错误；图2所示实验运用的实验方法是同位素标记法，B错误；图3所示实验中，光束照射的部位通过光合作用产生了氧气，所以好氧细菌分布于光束照射的部位，C正确；萨克斯的实验只能证明有淀粉生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，D错误。‎ 考点2　光合作用的过程 ‎1．光合作用 反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。‎ ‎2．过程 ‎(1)区别 ‎(2)联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi。‎ 巧学助记 光合作用过程的“一、二、三、四”‎ 一个场所：叶绿体。‎ 两个阶段：光反应、暗反应。‎ 三种能量：光能→ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能。‎ 四个物质变化：水光解、ATP形成、CO2固定、C3还原。‎ ‎3．化能合成作用 ‎(1)化能合成作用的概念：自然界中还有一些微生物利用某些无机物氧化过程释放的化学能作能源，将CO2和水还原成有机物和氧气，此过程称为化能合成作用，此类生物属化能自养型生物。‎ ‎(2)化能合成作用与光合作用的比较 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．当叶绿体内ATP不足时，线粒体产生的ATP可供应叶绿体用于光合作用。(　×　)‎ ‎2．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。(　×　)‎ ‎3．离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应过程。(　√　)‎ ‎4．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。(　√　)‎ ‎5．土壤中硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖，这种反应形式称为硝化作用。(　×　)‎ ‎6．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP。(　×　)‎ ‎7．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生。(　×　)‎ ‎8．进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原。(　√　)‎ ‎ (必修1P94和P103“相关信息”改编)光合作用过程中[H]与细胞呼吸过程中[H]有什么不同？‎ 光合作用过程中[H]‎ 细胞呼吸过程中[H]‎ 本质 还原型辅 酶Ⅱ(NADPH)‎ 还原型辅酶Ⅰ(NADH)‎ 来源 光反应阶段 无氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第一、二阶段 去向 三碳化合物的还原 有氧呼吸第三阶段生成水 ‎ 环境因素骤变对光合作用中间产物含量动态变化曲线：‎ 当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用以下过程分析：‎ 建立模型 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的含量变化：‎ 结论：‎ ‎(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)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量变化和C5是一致的。‎ ‎1．光合作用过程图解 以上图解可简化为：‎ ‎2．光反应与暗反应的比较 ‎3.叶绿体处于不同条件下，C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化 易错提醒 辨析光合作用过程 ‎(1)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。‎ ‎(2)CO2中的C先进入C3(不进入C5)，再进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。‎ ‎(3)若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)。‎ ‎●考向突破1　考查光合作用的过程 ‎1．(2020·安徽合肥高三模拟)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。下列有关分析错误的是(　B　)‎ A．图中A为氧气，可部分释放到空气中 B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高 C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质 D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中 解析：水的光解产物是氧气和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气会部分释放到空气中，A正确；图中B是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低，B错误；叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中，D正确。‎ ‎2．(2020·江西上饶高三模拟)下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)，下列判断错误的是(　B　)‎ A．绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中 B．e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂 C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 ‎ D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升 解析：a为光合色素，能吸收、传递、转化光能到ATP中，A正确；e为水光解生成的NADPH，也含有活跃的化学能，参加暗反应中C3的还原，B错误；图中①表示根系从土壤中吸收水分，③表示水的光解生成NADPH和氧气，C正确；g为二氧化碳，供应充足时，突然停止光照，生成NADPH和ATP的量下降，C3的还原下降，C3的含量因消耗下降而积累，另一方面，二氧化碳固定生成C3正常进行，故D正确。‎ ‎3．(2020·黑龙江大庆实验中学模拟)为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP，对实验条件和结论分析正确的是(　C　)‎ A．黑暗中进行，结果表明：H＋能通过自由扩散进入类囊体膜 B．光照下进行，结果支持：合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能 C．黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动ATP合成 D．光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原 解析：H＋能通过主动运输进入类囊体膜；光照下进行，题干信息无法得出合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能；黑暗中进行，类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，合成ATP，说明ATP的合成与H＋浓度差有关；光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原，暗反应的场所是叶绿体基质，不是叶绿体类囊体。‎ 技巧点拨 模型法分析光合作用过程中物质的量的变化 ‎●考向突破2　考查环境条件变化对光合作用中物质变化的影响 ‎4．(2020·山西怀仁八中月考)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。下列有关叙述正确的是(　D　)‎ A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多 B．t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将继续提高 C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果 D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3‎ 化合物还原后的直接产物产生量逐渐减少 解析：光照强度主要影响光合作用的光反应阶段(发生在类囊体薄膜上)，在t1时刻给予充足恒定光照，光合速率增加到t2时刻出现光饱和点，此阶段中叶绿体类囊体膜上色素吸收光能增加，基粒上水光解加快，O2释放增多，A错误；图中t2时刻出现光饱和点，此时光照不是限制因素，主要限制因素为CO2浓度，因此是暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加CO2浓度，光合速率将再提高，B错误；t3→t4CO2增加，暗反应增强，暗反应需要消耗光反应产生的[H]和ATP，所以当暗反应增强时反过来也会促使光反应增加，C错误；t4时撤去光照，故光反应不能进行，短时间内叶绿体中的ATP被消耗，导致叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物产生量逐渐减少，D正确。‎ ‎5．(2020·甘肃静宁一中质检)如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是(　D　)‎ A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B．图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C．Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中[H]和ATP的积累 D．Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 解析：因为暗反应中1 mol C5＋1 mol CO2生成2 mol C3，所以在适宜条件下，叶肉细胞内C3是C5的2倍，因此图中甲是C5，乙是C3。图中物质甲与CO2结合形成乙，该过程只需要酶的催化，不需要消耗ATP，A错误；植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，如果Ⅱ 阶段改变的环境条件是降低光照强度，那么C3含量增加，C5含量减少，与题图不符合，而如果改变的条件是降低CO2浓度，那么C3含量减少，C5含量增加，与题图符合，所以本题改变的条件是降低CO2浓度，B错误；CO2浓度降低，由于CO2供应量减少，C5消耗减少，而C3还原正常，所以C5(甲)含量会上升，C错误；低CO2浓度下的光的饱和点也低，D正确。‎ ‎6．(2020·湖北孝感模拟)用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是(　C　)‎ A．促进叶绿体中CO2的固定 B．抑制叶绿体中C3的还原 C．促进叶绿体中ATP的合成 D．抑制叶绿体中有机物的输出 解析：暗反应包括CO2的固定和C3的还原，前者使C3含量上升、C5含量下降，后者使C3含量下降，C5含量上升。促进光反应中ATP的合成可以促进C3的还原，C项正确。‎ 考点3　光合作用的影响因素 ‎1．探究光照强度对光合作用强度的影响 A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：光合作用强度与细胞呼吸强度相等 ‎，此时的光照强度称为光补偿点；‎ BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；‎ C点：光合作用强度达到最大值，此后光合作用强度不再随光照强度增强而增强，该点对应的光照强度称为光饱和点。‎ ‎2．探究CO2浓度对光合作用强度的影响 A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度)；‎ A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；‎ B和B′点：CO2饱和点(两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加)。‎ ‎3．探究温度对光合作用强度的影响 光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。‎ 一般植物在10～35 ℃下正常进行光合作用，其中AB段(10～35 ℃)随温度的升高而逐渐加强，B点(‎35 ℃‎)之后由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，‎50 ℃‎左右光合作用停止。‎ ‎4．探究矿质元素对光合作用强度的影响 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物吸水困难甚至失水而导致植物光合作用速率下降。‎ ‎5．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 图中：a.高CO2浓度，b.中CO2浓度，c.低CO2浓度 ‎①高光强，②中光强，③低光强 ‎(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。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．光合作用中温度主要影响暗反应阶段。(　√　)‎ ‎2．光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高。(　√　)‎ ‎3．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间。(　√　)‎ ‎4．栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有利于增大光合作用面积。(　√　)‎ ‎5．温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收。(　×　)‎ ‎6．夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高。(　×　)‎ ‎7．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，原因是光反应强度升高，暗反应强度降低。(　×　)‎ ‎8．在其他条件适宜情况下，植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量都迅速增加。(　×　)‎ ‎ 据图分析多因素对光合作用的影响，回答下列问题：‎ 注：a.高CO2浓度，b.中CO2浓度，c.低CO2浓度；①高光强，②中光强，③低光强。‎ ‎(1)三条曲线在P点之前限制光合速率的因素分别是光照强度、光照强度、温度。‎ ‎(2)三条曲线在Q点之后横坐标所表示的因子不是(填“是”或“不是”)影响光合速率的主要因素，此时的限制因素分别是温度、CO2浓度、光照强度。‎ ‎(3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥的益处包括增加土壤肥力、增加大棚内的温度和CO2浓度。‎ ‎●考向突破1　考查影响光合作用的环境因素 ‎1．(2020·湖北孝感一中等八所重点高中协作体联考)在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图。下列有关分析正确的是(　D　)‎ A．当光照强度为1 klx时，植物甲开始进行光合作用 B．当光照强度为3 klx时，植物乙的总光合速率是0 mg/(‎100 cm2叶·h)‎ C．若在c点时突然停止CO2供应，短时间内植物甲的叶绿体中C3的含量会增加 D．d点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度 解析：光照强度为1 klx时，此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；当光照强度为3 klx时，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝0＋20＝20 mg/(‎100 cm2叶·h)，B错误；c点的限制因素主要是CO2浓度，因此突然停止CO2供应，CO2固定受阻，短时间内C3的含量会减少，C错误；d点时植物乙到达光饱和点，因此光照强度不再是限制因素，而题中又提出此过程处于“适宜的恒定温度条件”，因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要因素是CO2‎ 的浓度，D正确。‎ ‎2．(2020·浙江名校新高考联考)将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，改变其他条件，测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度，结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是(　D　)‎ A．前5分钟只进行呼吸作用 B．第4分钟只发生光能转化为化学能 C．第7分钟五碳化合物的含量瞬间增加 D．9～12分钟光合作用速率等于呼吸作用速率 解析：由题图可知，前4分钟处于黑暗环境中，细胞只进行呼吸作用，第4分钟开始进行光照，4分钟之后，细胞开始进行光合作用，A错误；第4分钟，绿藻既进行光合作用也进行细胞呼吸，既发生光能转变成化学能，也发生有机物中的化学能转变成活跃的化学能(储存在ATP中)和热能，B错误；由曲线可知，第7分钟添加二氧化碳，二氧化碳浓度增大，二氧化碳固定的速度加快，消耗的五碳化合物增加，三碳化合物还原产生的五碳化合物暂时不变，因此五碳化合物含量下降，C错误；由题图曲线可知，9～12 分钟，溶解氧浓度不变，说明光合作用产生氧气的速率与呼吸作用消耗氧气的速率相等，即光合速率与呼吸速率相等，D正确。‎ ‎3．(2020·河北涞水波峰中学高三月考)‎ 下表是某科研小组研究光合作用强度时所得到的部分结果，请结合温度影响酶的曲线和CO2浓度影响光合作用速率的曲线判断，下列相关分析正确的是(　D　)‎ 改变的条件 M N 测定的光合作用强度 P K A．若改变的条件为温度，且P>K，则M>N B．若改变的条件为温度，且M>N，则P>K C．若改变的条件为CO2浓度，且M>N，则P>K D．若改变的条件为CO2浓度，且P>K，则M>N 解析：分析题图可知，当温度低于或高于最适温度时，随温度降低或升高，酶的活性均减弱，导致光合作用强度均减弱，故若改变的条件为温度，且P>K，则M>N或M＜N，A错误；据A项分析，若改变的条件为温度，且M>N，则P>K或P＜K，B错误；分析题图可知，S点为CO2补偿点，Q点对应的CO2浓度是CO2饱和点，若改变的条件为CO2浓度，当M>N处于CO2浓度饱和点之后时，则光合作用强度不变即P＝K，当M>N处于CO2浓度饱和点之前时，则光合作用强度随CO2浓度增大而增强，即P>K，C错误；据C项分析，若改变的条件为CO2浓度，且P>K，则说明一定是在CO2浓度饱和点之前提高了CO2浓度，即M>N，D正确。‎ ‎4．(2020·辽宁沈阳东北育才学校模拟)下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。下列分析不正确的是(　C　)‎ A．甲图中a点的内在限制因素可能是叶绿体中酶的数量或色素的数量不足 B．乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3与C5的生成量都多 C．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变 D．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度 解析：甲图中a点的内在限制因素可能是叶绿体中酶的数量或色素的数量不足，A正确；乙图中d点与c点相比，光照强度增加，光反应增加，产生的ATP和[H]增加，因此相同时间内叶肉细胞中C3与C5的生成量都多，B正确；丙图中，温度影响酶的活性，随着温度的升高超过最适温度，曲线走势将下降，C错误；图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度，D正确。‎ 技法提升 解答光合作用相关曲线的基本步骤 明标 即明确横坐标和纵坐标所表示的含义 找点 即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。‎ 如光照强度(或CO2浓度)对光合作用强度影响的曲线中，在光照强度为0时，曲线在纵坐标上对应的点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量；曲线在横坐标上的交点为光补偿点(或CO2‎ 补偿点)，即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度(或CO2浓度)‎ 析线 即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势，并找出变化的原因。如夏天一天中的光合作用曲线，往往会呈现“M”型变化，其“午休”效应出现的原因是缺水导致气孔关闭，使得CO2供应不足 找因 在受多种因素影响时，找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标画垂线、或者只看某一条曲线的变化，从而将多因素转变为单一因素，进而确定限制因素 ‎●考向突破2　考查环境条件改变与补偿点、饱和点移动的关系 ‎5．(2020·辽宁盘锦高级中学模拟)下图曲线表示某植物在恒温‎30 ℃‎、CO2浓度一定时光合速率与光照强度的关系，下列叙述错误的是(　D　)‎ A．与b点相比较，c点时叶肉细胞中三碳化合物的含量降低 B．若将CO2浓度降低，则叶绿体中[H]合成速率将会变小，c点向左下方向移动 C．当光照强度为X时，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体 D．已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为‎25 ℃‎和‎30 ℃‎，在其他条件不变的情况下，将温度调节到‎25 ℃‎，图中a点将向上移动，b点将向右移动 解析：与b点相比c 点时光照强度增强，光反应产生的[H]、ATP增多，此时CO2固定速率不变、C3还原速率增强，所以c点时C3含量较低，A正确；CO2浓度降低，合成的C3减少，随之消耗的[H]、ATP减少，所以[H]合成速率减慢，c点向左下方移动，B正确；光照强度为X时，叶肉细胞既可以进行光合作用也可以进行有氧呼吸，所以此时细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，C正确；温度由‎30 ℃‎调节到‎25 ℃‎时，光合作用速率增强、呼吸作用速率降低，所以a点向上移动、b点向左移动，D错误。‎ ‎6．(2020·安徽宿州褚兰中学高三摸底)如图表示光照强度对阳生植物和阴生植物的CO2吸收量的影响。下列说法错误的是(　B　)‎ A．图中甲、乙植物分别代表阳生植物、阴生植物 B．图中e点时，甲植物净光合速率比乙植物净光合速率大 C．图中d点，限制乙增产的外界因素是CO2浓度、温度 D．在缺Mg培养液中培养甲植物，则其b1点将向右移动 解析：图中甲植物净光合作用CO2吸收量高，细胞呼吸释放CO2量高，故甲为阳生植物，乙为阴生植物，A正确；图中e点时，甲和乙两种植物曲线交于一点，两者净光合速率相等，B错误；图中d点时，光照强度不再是影响乙植物光合作用的因素，此时限制乙植物光合作用强度的外界因素包括CO2浓度、温度等，C正确；用缺Mg培养液培养甲植物，则甲的光合作用强度降低，若保证光合作用强度等于细胞呼吸强度，需要增加光照强度，即b1点右移，D正确。‎ 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点代表达到最大光合速率所需的最小光照强度(CO2浓度)(光(CO2)饱和点)，凡能改变光合速率的因素都能使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)‎ 光补偿点 光饱和点 CO2浓度增大 左移 右移 CO2浓度减小 右移 左移 土壤缺Mg2＋‎ 右移 左移 ‎●考向突破3　探究光照强度对光合作用强度的影响 ‎7．(2020·四川成都高三诊断)‎ 取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为‎1 cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光照强度和温度均恒定且适宜的条件下，如图甲。测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间，如图乙。下列分析不正确的是(　D　)‎ A．a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大 B．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱 C．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小 D．a～d段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间 解析：a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大，A正确；c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，单个叶圆片有机物的积累速率也在逐渐减小，B、C正确；题中装置置于光照强度和温度均恒定且适宜的条件下，如果增加光照强度或温度，都会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误。‎ ‎8．如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是(　B　)‎ A．该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响 B．加入NaHCO3溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO2‎ C．拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度 D．若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度 解析：分析题图装置可知，自变量是不同的单色光，因变量为盛气装置中O2的多少，因而该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响，A项正确；加入NaHCO3溶液是为了给金鱼藻进行光合作用提供CO2，B项错误；拆去滤光片，给予自然光照，光合作用较任一单色光照的光合作用都强，因而单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度，C项正确；若将此装置放在黑暗处，金鱼藻只进行细胞呼吸，不进行光合作用，因此可通过测定盛气装置中O2的减少量，测定金鱼藻的细胞呼吸强度，D项正确。‎ 微专题　光合速率和呼吸速率的测定 ‎1．装置图法测定光合速率与呼吸速率 气体体积变化法测光合作用O2产生或CO2消耗的体积 ‎(1)装置中溶液的作用 在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。‎ ‎(2)测定原理 ‎①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。‎ ‎②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。‎ ‎③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。‎ ‎(3)测定方法 ‎①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。‎ ‎②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。‎ ‎③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。‎ ‎(4)物理误差的校正 为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。‎ ‎2．半叶法——测定光合作用有机物的产生量 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。‎ ‎3．利用黑白瓶法测定水生植物的光合速率 ‎(1)测定原理：黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，光合作用产生氧气量＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。‎ ‎(2)测定方法：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以锡箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度相同位置取水，测定c瓶中的氧气含量。将a瓶、b瓶密封后再沉入取水处，24小时后取出，测定两瓶中的氧气含量。‎ ‎(3)计算规律 规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；两者之和为总光合作用量。‎ 规律2：在没初始值的情况下，白瓶中测得的氧气现有量与黑瓶中测得的氧气现有量之差即为总光合作用量。‎ ‎4．叶圆片上浮法分析影响光合作用因素 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。‎ ‎5．“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”。‎ ‎6．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。‎ ‎7．与光合速率有关的计算 ‎(1)与光合速率有关的计算公式 ‎①光合作用实际产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量。‎ ‎②光合作用实际二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳吸收量＋呼吸作用二氧化碳释放量。‎ ‎③光合作用实际葡萄糖生产量＝光合作用葡萄糖积累量＋呼吸作用葡萄糖消耗量。‎ ‎④总光合量＝净光合量＋呼吸量。‎ ‎(2)有关植物生长的计算公式 ‎①光照条件下，净光合速率>0，植物因积累有机物而生长；净光合速率＝0，植物不能生长；净光合速率<0，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。‎ ‎②一昼夜，光照时间×净光合速率>黑暗时间×‎ 呼吸速率，植物生长。‎ ‎●考向突破　光合速率和呼吸速率的测定 ‎1．为探究CO2浓度和光照强度对植物光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，利用CO2缓冲液维持密闭小室内CO2浓度的相对恒定，在室温‎25 ℃‎时进行了一系列的实验，对相应装置准确测量的结果如表所示，下列说法错误的是(　B　)‎ A.1组中液滴左移的原因是植物有氧呼吸消耗了氧气 B．6组中液滴右移的原因是植物光合作用产生氧气量小于有氧呼吸消耗氧气量 C．与3组比较可知，限制2组液滴移动的主要环境因素是光照强度 D．与4组比较可知，限制3组液滴右移的主要环境因素是CO2浓度 解析：1组中没有光照，液滴向左移2.24 mL/h，说明植物呼吸作用消耗了密闭小室内的氧气，A正确；6组在光照强度为1 500 lx，CO2浓度为0.03%时，既进行光合作用又进行呼吸作用，液滴向右移动9.00 mL/h，说明植物光合作用产生氧气量大于有氧呼吸消耗氧气量，B错误；2组和3组相比，CO2浓度都为0.03%，光照强度分别是800 lx和1 000 lx，故限制2组液滴移动的主要环境因素是光照强度，C正确；3组和4组相比，光照强度都为1 000 lx，CO2浓度分别是0.03%和0.05%，故限制3组液滴移动的主要环境因素是CO2浓度，D正确。‎ ‎2．(2020·西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是(　B　)‎ A．甲、乙装置水滴都左移 B．甲、乙装置水滴都右移 C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移 D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移 解析：‎ 根据题意可知，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合强度大于呼吸强度)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合强度小于呼吸强度)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合强度等于呼吸强度)甲装置内水滴不动；乙装置内青蛙只进行细胞呼吸不进行光合作用，故乙装置内水滴只会左移。‎ ‎3．某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是(　B　)‎ 光照强度(klx)‎ ‎0(黑暗)‎ a b c d e 白瓶溶氧量(mg·L－1)‎ ‎3‎ ‎10‎ ‎16‎ ‎24‎ ‎30‎ ‎30‎ 黑瓶溶氧量(mg·L－1)‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧 B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用 C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L·24 h)‎ D．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不会增加 解析：黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧；光照强度为a klx时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21 mg/(L·24 h)；当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，即白瓶中植物的光合速率不会增加。‎ ‎4．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(　D　)‎ 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 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24小时产生的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)]，所有生物的呼吸速率为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所有生物的呼吸作用量，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。‎ ‎5．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，将圆片平均分成甲、乙、丙三组。甲组立即进行烘干处理并测得圆片干重为a，乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为b，丙装置内圆片干重为c。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．c－a为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率 B．c－b为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率 C．a－b为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率 D．实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定 解析：c－a为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率；c－b 为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率；a－b为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率；随着乙装置内O2浓度的下降，叶肉细胞呼吸速率也下降。‎ ‎6．下图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、部分相同的若干圆叶片，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(　B　)‎ 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 解析：图1表示光合作用增长率，只要光合作用增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时(即d点)光合作用速率达到最大，此时CO2浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO2可能是光照强度，A正确；图1中c点和b点相比，光合作用强度增长率虽不变，但光合作用速率在不断增加，所以叶绿体中[H]的合成速率增大，B错误；bc段NaHCO3溶液浓度继续上升，所以此时曲线平缓的限制因素可能为光照强度，曲线上升表明光合作用减弱(产生的氧气减少)，而c点之后NaHCO3‎ 增加，可能导致叶片细胞外的浓度过高，叶片细胞失水从而影响了它的细胞代谢，故而导致光合作用降低，C正确；由于bc段的限制因素主要是光照强度，因此适当地增加光照强度重复此实验，b点光合速率提高，即b点将向下移动，D正确。‎ ‎7．某实验小组将玉米幼苗置于一密闭容器内，测定温度对光合作用和细胞呼吸的影响(用容器内CO2的变化量表示)，结果如下表(“＋”表示增加，“－”表示减少)，下列说法正确的是(　C　)‎ 温度(℃)‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎35‎ ‎40‎ ‎45‎ 适宜光照 ‎－12‎ ‎－17‎ ‎－23‎ ‎－26‎ ‎－35‎ ‎－26‎ ‎－24‎ ‎－15‎ 黑暗 ‎＋6‎ ‎＋11‎ ‎＋18‎ ‎＋25‎ ‎＋35‎ ‎＋40‎ ‎＋32‎ ‎＋20‎ A.由表中数据可知，光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度相同 B．在适宜光照下，‎35 ℃‎时光合速率小于呼吸速率 C．由表可知，在适宜光照下，最有利于植物生长的温度是‎30 ℃‎ D．在黑暗情况下，叶肉细胞内无ATP的形成 解析：黑暗条件下，不同温度下二氧化碳的数值表示不同温度下的呼吸速率，而光照条件下的数值表示不同温度下的净光合作用数值。由表中数据可知，细胞呼吸酶的最适温度为‎35 ℃‎，光合作用(净光合作用＋呼吸作用)酶的最适温度为‎30 ℃‎，故A错误；适宜光照下，‎35 ℃‎时植物的光合作用速率为66，呼吸作用速率为40，光合速率大于呼吸速率，故B错误；根据表格可知，植物在‎30 ℃‎下的净光合作用速率最大，因此‎30 ℃‎时最有利于植物的生长，故C正确；黑暗时，叶肉细胞不进行光合作用，只能进行呼吸作用，有ATP的合成，故D错误。‎ ‎8．某生物小组以状态相同的某种植物为材料设计了甲、乙、丙、丁四组实验。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，具体处理方法和实验结果如下表所示：‎ 组别 处理方法 光合作用产物 的相对含量 甲 先光照后黑暗，时间各为67.5 s ‎50%‎ 乙 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 ‎70%‎ 丙 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)‎ ‎94%‎ 丁 光照时间为135 s ‎100%‎ 下列相关叙述中，错误的是(　C　)‎ A．光照相同的时间，甲组光合作用产物的相对含量少于丙组 B．实验表明，光合作用的某些过程不需要光照，该过程发生于叶绿体基质 C．该实验表明光合作用的暗反应与光反应无关 D．实验中叶绿体产生的ATP和[H]没有被光照时的暗反应全部消耗 解析：四组实验中，甲、乙、丙三组的光照总时间都是67.5 s，而甲、乙、丙三组中光合作用产物的相对含量的排序是丙>乙>甲，A正确；实验表明，光合作用的光反应需要光照，暗反应有光、无光都可以进行，暗反应发生的场所是叶绿体基质，B正确；该实验说明光反应可以为暗反应提供一些条件，C错误；实验表明，调整光照后暗反应还在短时间内进行，因为光反应产生的[H]和ATP在光照时没有被暗反应消耗完，D正确。‎ ‎9．将生长状况相同的某种植物的叶片均分成4等份，在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测其有机物变化，得到如图所示数据。下列说法正确的是(　B　)‎ A．该植物在‎27 ℃‎时生长最快，在‎29 ℃‎和‎30 ℃‎ 时不表现生长现象 B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是‎29 ℃‎ C．在‎27 ℃‎、‎28 ℃‎和‎29 ℃‎时光合作用制造的有机物的量相等 D．‎30 ℃‎时光合作用制造的有机物量等于呼吸作用消耗的有机物量，都是1 mg/h 解析：暗处理后有机物减少量代表呼吸速率，4个温度下分别为1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，光照后与暗处理前相比有机物增加量代表1 h光合作用制造有机物量和2 h呼吸作用消耗有机物量的差值，所以4个温度下总光合速率(有机物制造量)分别为5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h。该植物在4个温度下都表现生长现象；该植物在‎29 ℃‎条件下制造的有机物量最多；该植物在‎30 ℃‎条件下光合作用制造的有机物量为3 mg/h，呼吸作用消耗的有机物量为1 mg/h。‎ ‎10．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，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速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；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。‎ ‎(2)若M＝MB－MA，则M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。‎ ‎(3)真光合速率的计算方法是M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)。‎ ‎(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。‎ 将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。‎ 解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的积累量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以面积。‎ ‎11．从经过“饥饿”处理的某植物的同一叶片上陆续取下面积相同的叶圆片，称其干重，如图所示。在不考虑叶片内有机物向其他部位转移的情况下分析(实验过程中光照适宜，温度不变)：‎ ‎(1)叶圆片Y比叶圆片X重(填“轻”或“重”)，原因是经过光照后叶片通过光合作用积累了有机物，重量增加。‎ ‎(2)在下午4时至晚上10时这段时间里，叶圆片Z的呼吸作用消耗量可表示为y－z g。‎ ‎(3)如果实验过程中叶片的呼吸作用速率不变，则从上午10时到下午4时这段时间里，叶圆片Y制造的有机物的量可表示为2y－x－z g。‎ 解析：(1)叶圆片Y经过了光合作用，积累了一些有机物，故实验中的叶圆片Y要比叶圆片X重。(2)下午4时至晚上10时，叶圆片Z的呼吸作用消耗量为y－z。(3)下午4时到晚上10时呼吸作用消耗的有机物的量是y－z ‎，上午10时到下午4时的时间间隔和下午4时到晚上10时的时间间隔都是6个小时，可确定上午10时到下午4时一个叶圆片呼吸作用所消耗的有机物量也是y－z，故叶圆片Y制造的有机物总量为(y－x)＋(y－z)＝2y－x－z。‎ ‎1．叶绿体：进行光合作用的场所。它内部的膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。‎ ‎2．光合作用 ‎(1)光合作用释放的O2来自H2O。‎ ‎(2)光反应阶段是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。‎ ‎(3)暗反应过程是在多种酶催化下完成的，其场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原等过程。‎ ‎3．影响光合作用的因素 ‎(1)光照强度：直接影响光反应的速率，光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。‎ ‎(2)温度：影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。‎ ‎(3)CO2浓度：是暗反应的原料，CO2浓度高低直接影响光合速率。‎ ‎(4)矿质元素：直接或间接影响光合作用。例如，镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是ATP的组成成分。‎ ‎ ‎ 误认为暗反应不需要光：光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。‎ ‎ ‎ 误认为光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]是同一种物质：光合作用中产生的[H]为NADPH，呼吸作用中产生的[H]为NADH，两种[H]不是同一种物质。‎ ‎ ‎ 误认为光反应中产生的ATP用于各种生命活动：光合作用光反应中产生的ATP只被暗反应所利用，呼吸作用中产生的ATP可被除暗反应外的各项生命活动所利用。‎ ‎ ‎ 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：一直光照10分钟，黑暗10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙。‎ ‎ ‎ CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。‎ ‎1．(2019·全国卷Ⅰ)将一株质量为‎20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到‎40 g，其增加的质量来自(　A　)‎ A．水、矿质元素和空气 B．光、矿质元素和水 C．水、矿质元素和土壤 D．光、矿质元素和空气 解析：黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物。也可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自水、矿质元素、空气。综上所述，B、C、D不符合题意，A符合题意。故选A。‎ ‎2．(2019·江苏卷)‎ 如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　D　)‎ A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b 解析：绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻(原核生物)只含有叶绿素a和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿素b，D正确，故选D。‎ ‎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：光反应过程中，光合色素利用光能，将水分解成[H]和氧气，同时在有关酶的催化作用下，ADP与Pi发生化学反应，生成ATP，A、C错误，D正确；[H]将DCIP还原，使之由蓝色逐渐变为无色，B错误。‎ ‎4．(2018·江苏卷)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(　D　)‎ A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度 B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度 C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度 D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度 解析：由图中信息可知：当横坐标是光照强度，即该实验的自变量是光照强度时，温度是该实验的无关变量，所以曲线起点相同，即呼吸强度相同，当光照强度达到一定强度时，CO2浓度越高，净光合速率越大，当光照强度达到一定值即光饱和点时，净光合速率不变，D项正确；若横坐标是温度，在一定温度范围内，净光合速率随温度升高而升高，超过某一最适温度，净光合速率随温度升高而下降，B选项错误；当横坐标是CO2浓度或光波长时，净光合速率与温度的关系不一定呈正相关，A、C选项错误。‎ ‎5．(2016·全国卷Ⅱ)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：叶绿体中的色素是有机物，可溶于无水乙醇中，A正确；Mg2＋是构成叶绿素的成分，可由植物的根从土壤中吸收，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用，C错误；叶绿素的合成需要光照，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，D正确。‎ ‎6．(2019·全国卷Ⅰ)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。‎ ‎(1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力增强。‎ ‎(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会降低，出现这种变化的主要原因是气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少。‎ ‎(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。‎ 答案：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。‎ 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。‎ 解析：(1)经干旱处理后，根细胞的溶质浓度增大，渗透压增大，对水分子吸引力增大，植物根细胞的吸水能力增强。‎ ‎(2)据题干条件可知干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小，导致叶片细胞吸收CO2减少，暗反应减弱，因此光合速率会下降。‎ ‎(3)根据题意分析可知，实验目的为验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，故实验应分为两部分：①证明干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的；②‎ 证明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。该实验材料为ABA缺失突变体植株(不能合成ABA)，自变量应分别为①正常条件和缺水环境、②植物体中ABA的有无，因变量均为气孔开度变化，据此设计实验。①取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。可说明缺水环境不影响ABA缺失突变体植株气孔开度变化，即干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的。②将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。可说明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。‎ ‎7．(2019·北京卷)光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。‎ ‎(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的光能，在碳(暗)反应中，RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括温度、CO2浓度(写出两个)；内部因素包括R酶活性、R酶含量、C5含量、pH(其中两个)(写出两个)。‎ ‎(2)R酶由8个大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在细胞质中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。‎ ‎(3)研究发现，原核生物蓝藻(蓝细菌)R酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。‎ ‎①由上述实验能否得出“‎ 转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？请说明理由。‎ 答案：不能，转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因的表达产物的可能性。‎ ‎②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括a、b、c。‎ a．蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质 b．蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定 c．蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成 d．在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同 解析：(1)地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。在暗反应中，RuBP 羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供[H]和ATP，光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。‎ ‎(2)高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因通过转录成mRNA ，mRNA 进入细胞质基质，与核糖体结合，合成为S蛋白；因R酶是催化CO2与C5结合的，在叶绿体基质中进行，故S蛋白要进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。‎ ‎(3)①据题设条件可知，将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中，只去除甲的L基因，没有去除甲的S基因。因此，转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和甲的S蛋白共同组成。故由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测。②‎ 根据上述实验，可以看出蓝藻的基因能导入到甲的DNA中，说明蓝藻和甲植株都以DNA为遗传物质；蓝藻中R酶的活性高于高等植物，说明两者都以R酶催化CO2的固定；由于蓝藻S、L基因均转入甲的叶绿体DNA中，且去除了甲的L基因，结果转基因植株合成了R酶，说明蓝藻R酶大亚基蛋白L在甲的叶绿体中合成，以上体现了生物界的统一性。在蓝藻中R酶组装是在细胞质基质，甲的叶肉细胞组装R酶是在叶绿体基质，则说明了不同生物之间具有差异性。因此，选a、b、c。‎ ‎8．(2019·江苏卷)叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)合成酶R时，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息转录到RNA上，RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA中，种类最多的是tRNA。‎ ‎(2)进行光合作用时，组装完成的酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在类囊体上(填场所)完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物(C3－Ⅰ)，C3－Ⅰ还原为三碳糖(C3－Ⅱ)，这一步骤需要[H]作为还原剂。在叶绿体中C3－Ⅱ除了进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X以维持卡尔文循环，X为C5(五碳化合物)。‎ ‎(3)作为光合作用的重要成分，X在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与X浓度相关的有①②③④(填序号)。‎ ‎①外界环境的CO2浓度 ‎②叶绿体接受的光照强度 ‎③受磷酸根离子浓度调节的C3－Ⅱ输出速度 ‎④酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度 ‎(4)光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨破。‎ 解析：分析图示：细胞核中的DNA通过转录形成RNA，RNA通过核孔出细胞核，进入细胞质，在核糖体上进行翻译形成小亚基。叶绿体中的DNA通过转录形成RNA，在叶绿体中的核糖体上进行翻译形成大亚基。大亚基和小亚基组合形成酶R，催化二氧化碳的固定形成C3。‎ ‎(1)通过分析可知，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息转录到RNA上，再通过核糖体上的翻译形成小亚基。叶绿体编码大亚基的DNA，经过转录和翻译，形成大亚基，在此过程中需要一种mRNA,61种tRNA，故需要RNA种类最多的是tRNA。‎ ‎(2)光合作用过程中合成ATP是在叶绿体的类囊体薄膜上完成。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物(C3－Ⅰ)，C3－Ⅰ还原为三碳糖(C3－Ⅱ)，需要[H]作为还原剂。C3的还原的产物除了C3－Ⅱ还有一分子的C5。‎ ‎(3)①外界环境的CO2浓度，直接影响二氧化碳的固定，间接影响C3的还原，进而影响C5的浓度，故①符合题意；②叶绿体接受的光照强度，直接影响光反应产生的[H]和ATP，间接影响C3的还原，进而影响C5的浓度，故②符合题意；③磷酸根离子浓度，直接影响ATP的合成，间接影响C3的还原以及C3－Ⅱ输出速度，进而影响C5的浓度，故③符合题意；④酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强弱；直接影响酶R催化二氧化碳的固定，间接影响C3的还原，进而影响C5的浓度，故④符合题意；故选①②③④。‎ ‎(4)光合作用合成的糖类，如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨破。‎