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能量之源——光与光合作用
上传: 刘修亮 &&&&更新时间： 9:23:17
第三单元&&细胞的能量供应与利用 第3讲&&能量之源&&光与光合作用 【解读■考纲考情】 &
光合作用的基本过程
会评述光合作用的发现史；会说出叶绿体色素的分布和作用；进行叶绿体色素的提取和分离实验；能阐明光合作用的光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化，及两个阶段的相互关系；能概述光合作用的实质和意义
影响光合作用速率的环境因素
收集资料，进行分析，研究影响光合作用速率的环境因素有哪些；能解释光照、温度、二氧化碳浓度等对光合作用速率的影响
【教材■知识淘宝】 主干页面 一、捕获光能的色素和叶绿体的结构 1．捕获光能的色素 (1)&色素的种类和吸收光谱 &
类胡萝卜素
主要吸收①蓝紫光
主要吸收②红光和蓝紫光
（2）实验：绿叶中色素的提取和分离------③纸层析法 ①可以利用④无水乙醇提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许⑤二氧化硅和碳酸钙，其中前者有助于⑥研磨充分，后者可防止在研磨中⑦色素被破坏。 ②分离的原理是利用色素在层析液中的⑧溶解度不同，⑨溶解度大的在滤纸上扩散的快，反之则慢。 2.叶绿体的结构和功能 (1)形态特点：一般呈扁平的⑩椭球形或球形小体。 (2)结构特点： 外部有a11双层膜，内部的c12基粒是由b13类囊体堆叠而成的。吸收光能的色素分布于14类囊体薄膜上，与光合作用有关的酶分布在15类囊体薄膜和16基质中。 二、光合作用的探索历程[连线]
& & & & & & 连一连：普利斯特里－a－b　英格豪斯－c－a　梅耶－e－e　萨克斯－d－c　鲁宾和卡门－b－d　 三、光合作用的原理和应用 1．光合作用的过程 (1)光反应 场所：叶绿体的17类囊体薄膜上。 条件：光能、色素、酶、水等。 物质变化：ho2&o2和[h]；adp+pi&atp；18nadp++h++2e&nadph。 能量变化：光能&点能&19活跃的化学能。 (2)暗反应 场所：叶绿体的20基质中。 条件：酶、[h]、atp、co2等。 物质变化： co2的固定：c5＋co2酶(――&)212c3。 c3的还原：2c3＋[h]酶22&(ch2o)＋c5（同时，atp&&adp+pi；nadph&&nadp+）。 能量变化：atp中活跃的化学能&有机物中23稳定化学能。 3．影响光合作用强度的因素包括空气中24co2的浓度、土壤中水分和矿质元素的多少、25光的强弱以及温度的高低等。 4．化能合成作用 概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些26无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 实例：硝化细菌能利用27氨氧化成亚硝酸和硝酸时所释放的化学能，将28co2和h2o合成糖类。 错漏页面 【易错易混提醒】 1.通过纸层析后四种色素在滤纸条上的排列循序及颜色记忆不清 通过纸层析后四种色素在滤纸条上的排列循序及颜色依次为：胡&叶&a&b，橙&黄&蓝&黄（橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色）。 2.类囊体错写成内囊体 叶绿体基粒是由许多片层结构堆叠形成，每个片层结构是由膜形成的囊状物，故叫类囊体。 3.误认为光合作用需要的酶分布在叶绿体基质中，而光合色素分布在类囊体腔内 与光反应有关的酶分布在类囊体薄膜上，与暗反应有关的酶分布于叶绿体基质中；光合色素分布在类囊体薄膜上。 4．误认为碳在光合作用中的转移途径为co2&c5&c3&(ch2o) 碳在光合作用中的转移途径为co2&c3&(ch2o)。 【易错易混判断】 1．光反应必须在光下才能完成，暗反应必须在暗中进行。 &&&&(&) 2.&在叶肉细胞中，co2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。 &&&&&(&) 3.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。&&(&) 提示：atp为物质，其中含有活跃的化学能。 4.&夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量。(&) 主线归纳
& & & & & 课堂训练 一、填空题 以下内容是某同学设计的有关绿叶中色素的提取和分离的实验实验方案。 ①将5克绿色叶片剪碎放入研钵中，加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加2ml蒸馏水，并 迅速充分研磨；②在预备好的滤纸条上，距剪去两角1厘米处用钢笔画横线；③用毛细管吸取少量滤液，沿横线处均匀地画一条滤液细线，紧接着重复画2～3次；④将层析液倒入烧杯中，然后将滤纸条画有细线的一端朝下，轻轻插入到层析液中，注意层析液最好浸没滤液细线。回答以下关问题： （1）在实验过程中，该同学做的步骤有错误，请在错误处画线并改正： （2）若分别在a、b、c三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种颜色的溶液，即深绿色、黄绿色（或褐色）和几乎无色。 &
sio2（少量）
caco3（少量）
95%乙醇（10ml）
蒸馏水（10ml）
①a处理得到的溶液颜色是______，原因是____________ ________________________。 ②b处理得到的溶液颜色是_______，原因是___________ _______________________。 ③c处理得到的溶液颜色是_______，原因是___________ _______________________。 （3）若色素层析结果如右图，则绿叶组的滤纸条是&&&&&&&（填字母），判断依据&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&；嫩黄叶组的滤纸条是&&&&&&&（填字母），判断依据&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。 答案：（1）①&蒸馏水&改为&无水乙醇&&&&&②&钢笔&改为&铅笔&　　 ③&紧接着重复画2～3次&改为&干燥后再画下一次，重复2～3次&　　 ④&层析液最好浸没滤液细线&改为&层析液不能浸没滤液细线& （2）①黄绿色&&&&部分叶绿素受到破坏&&&&&②几乎无色&&&&&&&叶绿素不溶于水& ③深绿色&&&&&&&&&大量叶绿素溶于乙醇中 （4）a&&&&&&叶绿素a带和叶绿素b带较宽&&&&&&&b&&&&&&叶绿素a带和叶绿素b带较窄 解析：色素带的宽窄可反映色素含量的多少。绿叶组的滤纸条（a）和嫩黄叶组(b)的滤纸条是叶绿素a和叶绿素b的色素带宽度有明显的区别。 二、选择题 1.关于叶绿体色素的叙述，错误的是（&&&&） a.叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光&&&&&&b.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同&&&& c.利用纸层析法可分离4种叶绿体色素&&&&&&d.乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能 答案：d 解析：乙醇提取的叶绿素只要结构没有被破坏，仍是可以吸收光能的。 2.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，一段时间内，玻璃容器内co2浓度最可能出现的变化趋势是（&&&&） a.一直降低，直至为零&&　　&&&&　　b.一直保持稳定，不变化 c.降低至一定水平时保持相对稳定&&&&d.升高至一定水平时保持相对稳定 答案：c 解析：在适宜条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低。当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定。 3.为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是（&&&&） ①实验组&&②对照组&&③黑暗中培养&&④在光下培养&&⑤生长良好&&⑥生长不良 a.②③⑤&&&&&&&&&b.①③⑥&&&&&&&&&c.①④⑤&&&&&&&&d.②④⑥ 答案：b 解析：题干要求是&验证光是植物生长发育的必要条件&，所以实验组应该无光照，据此可以推测出，在这样的条件下，生物生长不良。 4．下图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法不正确的是（&&&&） a.&能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的过程是5 b．各种生物体（除病毒外）都能进行的过程是3 c．1、3和4过程产生的[h]都能与氧结合产生水 d．2过程需多种酶参与，且需atp供能 答案：c 解析：这是一道以光合作用与呼吸作用物质变化图解为题干情境，立意于对光合作用与呼吸作用过程理解的难度较大的选择题。解答本题首先要清楚图解中的1、2、3、4、5分别是光合作用与呼吸作用中的哪一过程，再从物质转化的&起点&与&终点&及其中的条件来判断。1是光合作用过程中光反应阶段h2o的光解；2是光合作用过程中暗反应阶段中co2的固定、还原、形成糖的过程；3是有氧呼吸的第一阶段；4是有氧呼吸的第二阶段；5是有氧呼吸的第三阶段。因此，选项a、b、d都是正确的，选项c中1过程中产生的〔h〕是作为还原剂参与暗反应的。 5.在两个相同的密闭、透明玻璃室内各放置一盆长势相似的甲、乙两种植物幼苗，在充足的水分、光照和适宜的温度等条件下，用红外线测量仪定时测量玻璃室内的co2含量，结果如下表。下列有关叙述正确的是（&&&&） &
记录时间/min
甲种植物mg&l－1
乙种植物mg&l－1
a．在0～25&min期间，甲和乙两种植物光合作用强度都逐渐减小 b．在0～25&min期间，co2量逐渐降低是有氧呼吸减弱的结果 c．在0～25&min期间，影响光合作用强度的主要因素是co2量 d．上表数据说明，乙植物比甲植物利用co2弱 答案：c 解析：题干研究对象为密闭环境中二氧化碳的含量变化，所以不断减少，说明植物从环境中不断地吸收，减小速率可以表示光合速率，光合速率大于呼吸速率，不再发生变化时，说光合速率等于呼吸速率。co2量逐渐降低主要是光合作用的原因，乙具有较强的利用较低二氧化碳的能力。 三、非选择题 图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。据图回答下列问题。
　　　　　　　　&&&&&&&&&&&&&　图1　　　　　　　图2 (1)图1中a表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是____________。 (2)图1中atp形成所需的能量最终来自于________。若用放射性同位素标记14co2，则14c最终进入的物质是________。 (3)图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：________________________________________________________________________。 (4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是：________________________________________________________________________。 答案　(1)[h]　水在光下分解　用于c3的还原　(2)太阳光能　(ch2o)　(3)c3　co2与c5结合形成c3继续进行，而c3不能被还原　(4)c5　c5与co2结合形成c3量不变，而c3不能被还原为c5 考向■课时高考 【考察频率】 1.绿叶中色素的提取和分离（5年6考） 2.&光合作用发现史中的经典实验（单独命题概率低，往往是考查学生对经典实验的原理及方法的理解与运用）。 3.光合作用过程分析（5年16考） 4.影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用（5年25考） 【考向透析】 考点一：光合作用的基本过程 【考查角度1】色素的提取与分离实验 【真题展示】 1．（2012上海卷17）下图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（&） a．红色&&&&b．黄色 c．绿色&&&&d．紫色 答案：b 解析：叶绿体色素提取分离实验中，在纸层析上，从上往下（距离点样处由远到近）的色素依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。而从图6可看出来，胡萝卜素、叶黄素明显高于叶绿素a、叶绿素b，故叶片呈黄色，b正确。 【试题点评】主要考查了实验叶绿体中色素提取分离、不同色素带。 2.（2012四川卷30.&ⅰ）科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答： （1）提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入&&&&&&&，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光和色素，缺失的色素带应位于滤纸条的&&&&&&。 （2）该突变体和野生型水稻释放速率与光照强度的关系如右图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率&&&&&&&&&&&&&&。 当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定的形成&&&&&&的速率更快，对光反应产生的&&&&&&消耗也更快，进而提高了光合放氧气速率。 （3）如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&解析：（1）提取叶绿体色素的过程中，叶绿素容易被酸性物质破坏，所以一般加入碳酸钙，防止色素被破坏；该突变植物缺乏叶绿素b，在叶绿体的色素的层析过程中，滤纸条上由上到下的色素分布分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所这里缺失的色素带是位于滤纸条的最下端。（2）据图可知，突变体和野生型水稻的呼吸作用速率不同，而且突变体的呼吸作用比野生型植株的呼吸作用强。在n点时，两者的氧气释放速率相等，即两者的净光合速率相等。而氧气的产生速率表示植物真正的光合速率，真正的光合速率等于植物的呼吸速率加上植物的净光合速率。所以n点时，突变体的氧气产生速率大于突变体。在光合作用的过程中，二氧化碳的固定，产物为三碳化合物；三碳化合物的还原需要消耗光反应阶段产生的atp、还原性辅酶氢。（3）在光合作用的光反应阶段，只有少量的叶绿素a可以形成活跃的化学能。 答案：（1）caco3&(1分)&&&最下端&&&&（2）较大&&c3&&&nadph、atp&&&&&&（3）缺失叶绿素a不能完成光能转换&&&&&&&& 【试题点评】主要考查识图能力和知识的运用能力。 【考查角度2】光合作用的原理及过程 【真题展示】 3.&（2013重庆卷,6）下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&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（&） 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，光合速率将再提高 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含量降低 答案：d 解析：水的光解、o2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质，a项错误；t2&t3，限制光合速率的因素为co2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，b项错误；t3&t4，暗反应增强，一定程度上加快atp和adp的转化，同时促进了光反应，c项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上atp合成受阻，atp含量减少，adp和pi含量升高，被还原的c3化合物减少，直接产物含量降低，d项正确。 【试题评价】本题以坐标图为信息载体，考查光照、温度对光合作用的影响及光合作用的过程和考生的理解能力，选项迷惑性强，具有一定难度。 4.&（2012上海卷五）回答下列有关光合作用的问题。 下表为某地夏季晴朗的某天，玉米和花生净光合速率测定值。下图表示玉米co2同化途径。玉米叶肉细胞中有一种酶，通过系列反应将co2&泵&入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的co2，保证卡尔文循环顺利进行。这种酶被形象地称为&co2泵&。而花生缺乏类似的&co2泵&。
& & & & & & （1）11：00时，光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合原料之一的________减少，导致花生光合作用速率明显下降；而此时玉米光合作用速率反而有所升高，原因是________________________。 （2）如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂使&co2泵&的活性降低，则在短时间内，维 管束鞘细胞中atp的含量变化呈____趋势，原因是________________。 （3）与11：00时相比，17：00时，玉米光合作用速率的限制因素是____________。 （4）假设用表中11：00对应的光照强度连续照射两种作物10分钟，则玉米积累的葡萄糖总量比花生多________mg／m2。(相对原子量：c-12，o-16，h-1) （5）卡尔文循环需要光反应过程中产生的h+，h+最初来源于物质_____________。[来源:中*教*网z*z*s*tep] （6）nh4+能增加类囊体膜对h+的通透性，从而消除类囊体膜两侧的h+浓度差。若将nh4+注入叶绿体基质，下列过程中会被抑制的是_____________。 a．电子传递&&&&&b．atp的合成&&&c．nadph的合成&&&d．光能的吸收 答案：（1）&co2&&&&玉米内有co2泵，故在进入植物内co2减少的情况下，玉米仍可以维持较高的细胞内co2浓度；此时光照强度增强，促进光合作用加强。 （2）上升&&&&&&此时卡尔文循环（或暗反应、或c3的还原）受阻，atp的消耗降低，而光反应产生的atp的过程不受影响&&&（3）光照强度&&&（4）360&&&（5）水&&&&（6）b 解析：叶孔开度下降，co2进入叶肉细胞受阻，故co2减少，导致花生光合作用速率降低。玉米内有co2泵，故在进入植物内co2减少的情况下，玉米仍可以维持较高的细胞内co2浓度；此时光照强度增强，促进光合作用加强；当注入抑制剂后，卡尔文循环（或暗反应、或c3的还原）受阻，atp的消耗降低，而光反应产生的atp的过程不受影响，故atp的含量呈上升趋势；与11：00时相比，17：00时，外界环境中光照强度较小，温度和co2浓度基本相同。故光合作用速率受光照强度限制；从外界吸收的co2是植物积累的葡萄糖的量是相对应的，两者物质的量之比为1:6。由表可知每小时每平方米玉米比花生吸收co2的物质的量为72mmol，所以在10分钟内玉米多吸收co212mmol，产生的葡萄糖为2mmol，即360&mg/m2；&在光反应中，叶绿体利用光能将水分解为氧气和还原态的氢；光反应过程中，atp的中的能量来源于h+的电化学势能。本题中，注射nh4+后消除了膜内外的h+的浓度差，电化学势能为零，所以无法合成atp。 【试题评价】本题主要考查光合作用的相关知识，考查学生的理解、分析和计算能力，试题难度较难。 【备考启示】 本题综合考查光合作用的场所、色素的种类及含量、暗反应的过程、影响光合作用的环境因素等，意在考查学生对基础知识的识记和理解能力，以及获取图像信息能力，难度中等。针对此类题型，复习过程需要对光合作用的基本过程重点复习，同时借助图表曲线引导学生分析影响光合作用的环境因素，培养学生能力。 考点二：影响光合作用速率的环境因素及实验探究 & 【考查角度1】影响光合作用的因素及实践应用 【真题展示】 5.（2013天津卷,8）菌根是由菌根真菌与植物根系的联合体。菌根真菌从土壤中吸取养分和水分供给植物，植物为菌根提供糖类等有机物。下表为不同温度下菌根对玉米幼苗光合特性影响的实验结果。 &
光合作用速率（&mol&co2&m-2&s-1）
气孔导度.（mmol&m-2&s-1）
细胞间co2浓度
（&mol&mol-1）
叶绿素相对含量
&气孔导度是描述气孔开放程度的量 请回答下列问题： （1）菌根真菌与玉米的种间关系是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。 （2）25℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米叶肉细胞对co2的利用率&&&&&&&&&&&。 （3）15℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米光合作用速率高，据表分析，其原因有①&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&，促进了光反应；②&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&，&促进了暗反应。 （4）实验结果表明：菌根能提高玉米的光合作用速率，在&&&&&&&&&&条件下提高比例最大。 （5）在菌根形成率低的某高寒草甸试验区进行菌根真菌接种，可提高部分牧草的菌根形成率。下图为接种菌根真菌后试验区内两种主要牧草种群密度和群落物种丰富度的变化结果。
①图中种群密度数值应采用样方调查结果的&&&&&&&&&&&值。 ②据图推测，两种牧草中菌根依赖程度更高的是&&&&&&&&&&&&&&&。接种菌根真菌后，该试验区生态系统抵抗力稳定性提高，原因是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。 答案：（1）互利共生&&&（2）高（3）①叶绿素相对含量高，利于吸收光能&②气孔导度大，co2供给充分&&（4）5℃（或低温）&&（5）①平均&&&&&&&&&&②优质牧草a&&&物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高 解析：（1）由题可知，菌根真菌从土壤吸收养分和水，同时有利于植物光合作用，植物为菌根真菌提供糖类等有机物，两者是互利共生关系；（2）在25℃条件下，有菌根玉米细胞间co2浓度相对于无菌根玉米较低，说明有菌根玉米利用率较高，光合作用较强；（3）在15℃条件下，有菌根玉米光合作用速率高，据表分析，有菌根叶绿素相对含量较大，有菌根玉米，吸收光能速率较大，促进光反应进行，气孔导度较大，细胞间co2浓度较小，co2供应充足，促进暗反应进行；（4）对比三个温度条件下，在5℃条件下，有菌根玉米与无菌根玉米光合速率相比，提高程度最大；（5）①牧草采用样方法调查种群密度，且取各样方平均值，保证数据的科学有效性。②从图表中分析，优质牧草在真菌作用下，种群密度逐年升高，而劣质牧草种群密度逐年降低。接种真菌后，生态系统物种丰富度不断增加，物种多样性增强，生态系统营养结构复杂，自我调节能力增强，生态系统抵抗力稳定性提高。 【试题评价】本试题考查植物光合作用、生态系统稳定性和数据分析能力，属于理解层次，但考查内容相对简单。 6（2013北京卷,29）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的co2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图。 （1）光合作用碳（暗）反应利用光反应产生的atp和__&&&_，在__&&&__中将co2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。 （2）由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率_____。本实验中对照组（空白对照组）植株的co2固定速率相对值是__&&&&&_。 （3）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中______增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，______降低，进而在叶片中积累。 （4）综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会_____光合作用。 （5）一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测______叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是_____，则支持上述推测。 答案：（1）[h]/nadph&&&&&叶绿体基质&&&（2）逐渐下降&&&&&&&28&&&（3）淀粉和蔗糖的含量&&&&&输出量&&&&&&（4）抑制&&&&（5）未遮光&&&&&光合产物含量下降，光合速率上升 解析：（1）光反应为暗反应提供了[h]和atp，暗反应的场所是叶绿体基质。（2）根据图1可以看出光合作用速率随去除棉铃的百分率的增加而降低；图1中去除棉铃的百分率为&0&时，为空白对照，植株的二氧化碳的固定速率的相对值是28。（3）由图2可知，去除掉棉铃后，植株中的蔗糖和淀粉等有机物的含量增加；叶片光合产物利用量减少，输出量降低，进而在叶片中积累。（4）根据图1可以看出光合作用速率随去除棉铃的百分率的增加而降低，而图2则说明光合作用下降的原因是光合作用的产物在叶片中积累，所以叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。（5）去除掉棉铃以后并对部分叶片进行遮光处理是自变量，因变量是光合产物含量和光合速率降。遮光处理的目的是为未遮光的叶片合成的有机物提供一个转移的场所，避免叶片中光合产物的积累，如果此时检测到光合产物含量下降，光合速率上升，则说明未遮光的叶片的有机物运输到遮光的叶片中去了，反面证明了叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。 【试题评价】本题主要考查学生对植物光合作用和呼吸作用基本过程和相关影响因素的知识，另涉及实验设计的部分知识，难度适中。 【备考启示】 【考查角度2】光合作用的实验探究 【真题展示】 7（06全国一30）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸榴水、nahco3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中o2和co2在水中的容解量及无氧呼吸忽略不计）。 实验步骤和预测实验结果： （1）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和nahco3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上。 （2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。（3）分析预测的结果： 答案：（3）将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间。结果：nahco3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。 （4）再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果：nahco3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。 分析实验结果： （1）光照下，nahco3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的o2多于呼吸作用消耗的o2，叶肉细胞间隙中的o2增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏co2和o2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。 （2）黑暗中，nahco3稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的o2，放出的co2溶于nahco3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。蒸馏水中缺乏o2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。 解析：步骤（3）不能完成，究其原因，很大程度上是学生对实验方法、实验原理未掌握好。设计或完成实验步骤首先要考虑到所选择的实验方法和遵循的实验原则，本实验应采用单组实验法，遵循对照原则。&蒸馏水&和&nahco3稀溶液&形成对照，光下与暗中对照，要达到验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，选择合理的试验方法是关键，用单组实验法---每一个试管既要进行光处理，又要进行暗处理。　 8．（2012江苏卷33）为探究低浓度nahso3溶液水稻光合速率的影响，某研究小组做了如下实验，请完成实验报告并回答下列问题： （1）实验报告　 ①材料用具： 乳熟期的温室盆栽，1mmol/l&nahso3溶液、蒸馏水、喷壶、光合分析测定仪等。 ②实验步骤： 第一步：选取若干＿＿＿＿＿的水稻植株随机平均分成甲、乙两组，甲组为对照组，乙组为实验组。 第二步：每天傍晚分别将等量的＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿喷洒在甲、乙两组的水稻叶片上，次日上午测定光合速率。 ③结果与分析： 实验结果见图1，经分析可以得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）研究发现nahso3增加了叶片内叶绿体形成atp的能力，推测其作用部位是叶绿体的＿＿＿＿＿，进而加快对图2中＿＿＿＿＿（填字母a～d）物质的利用。 （3）研究小组利用上述条件设计实验，证明了0.2&mol/l硫酸甲酯吩嗪（pms）和1mol/lnahso3效应相同，两者共同处理既不存在累加效应，也无抑制效应。请在答题卡的指定位置用要柱形图绘制出实验结果（实验光照强度为1000&mol&m-2&s-1）。 答案：（1）②株型、长势、叶片均一　　蒸馏水　　　1mmol/l&nahso3溶液 ③不同光照强度下代浓度nahso3溶液可提高水稻光合速率（2）类囊体　　a、b、d （3）见下图 解析：（1）该实验中自变量为是否喷施nahso3溶液，因变量是水稻光合速率，其它为无关变量，在实验过程中要排除无关变量对实验结果的干扰，所用实验材料的株型、长势等条件要基本相同；实验操作分对照组和实验组，对照组喷洒一定量的蒸馏水，实验组喷洒1mmol/lnahso3溶液；③根据图1，在不同光照强度下，喷洒nahso3溶液的植株光合速率均高于喷洒蒸馏水的对照组，说明nahso3溶液在不同光照强度下均能提高水稻植株的光合速率。 （2）光合作用的光反应阶段可以产生atp，场所在叶绿体的类囊体薄膜上；图2中a表示二氧化碳，b表示c3，c表示光合作用产物糖类，d表示c5，光反应增强，atp和[h]增多，可促进暗反应过程中c3的还原进而促进二氧化碳的固定和c5的利用。 （3）根据题中信息，0.2&mol/l的硫酸甲酯吩嗪和1mmol/l的nahso3溶液效应相同，可促进水稻光合作用效率，但二者无累加效应和抑制效应，即二者混合使用效果和分别使用的效果是一样的。据此信息结合图1可作出对应的条形图。 【备考启示】 应对■重点探究 考点一　光合作用的基本过程 一：&绿叶中色素的提取和分离&实验 （一）实验步骤、方法及原因 &
使滤液中色素含量高
加无水乙醇
加少量sio2和caco3
研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨
防止乙醇挥发；叶绿体完全破裂，提取较多的色素
单层尼龙布过滤
减少对色素的吸附
试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
(1)制备滤纸条
吸收滤液多、析液在滤纸上快速扩散
使层析液同步到达滤液细线
画铅笔细线
有利于画出直、细的滤液细线
(2)画滤液细线
滤液细线要直、细、匀
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
增加细线上色素的含量，使分离出的色素带清晰
(3)层析分离
加盖是为了防止层析液中的成分挥发
防止色素直接溶解到层析液中
（二）结果与分析 &
特别提醒：①提取色素&&无水乙醇，分离色素&&层析液；②用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；③可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料；④从色素带的宽度可推知色素含量的多少，从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度大小；⑤在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素；⑥若色素提取液呈淡绿色，原因可能是：研磨不充分，色素未能充分提取出来或称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小或未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。 例题1．(2011&广东卷，29)中国的饮食讲究&色香味&，颜色会影响消费。小李同学拟研发&绿色&食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 ⅰ.提取叶绿素 x―&―&―& ⅱ.探究ph对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25&℃)下进行实验，方法和结果如下表。 &
叶绿素溶液(ml)
处理时间(min)
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。 根据所学知识和实验结果，请回答： (1)提取叶绿素的x应该为____________，原因是___________________________。 (2)表中y应该为________，原因是_____________________。 (3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则_____________。 (4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。 答案　(1)无水乙醇　绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中　(2)8.0　ph梯度差为1.0，所以y为8.0 (3)酸性　叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色 (4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。 主要步骤：①制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1&cm处画一铅笔细线。 ②画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。 ③纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。 ④观察实验结果。 解析　(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。(2)该实验探究ph对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为ph的大小，所以我们要设置一系列ph梯度，即ph为8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在ph为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。(4)由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。 对位训练 1.某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是 (　　) a．光吸收差异显著，色素带缺第2条 b．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 c．光吸收差异显著，色素带缺第3条 d．光吸收差异不显著，色素带缺第3条 解析　胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以缺少叶黄素时对红光的吸收差异不显著；叶绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以本题正确答案为b。 答案　b 考点二、光合作用发现史中的经典实验 1．1771年普里斯特利实验 小鼠不易窒息死亡(――&)&&&&&结论：植物更新空气 解读：缺乏对照组(记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件，后来英格豪斯为其纠正) 2．1864年萨克斯实验 光下产生淀粉（运用对照实验） 解读：(1)本实验中黑暗处理的目的是消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰；(2)本实验为自身对照，自变量为是否照光，因变量为叶片是否制造出淀粉（表观因变量为是否出现颜色变化-----出现深蓝色。 3．1880年恩格尔曼实验 好氧细菌(水绵)黑暗、无空气完全曝光―&好氧细菌集中在带状叶绿体处(极细光束照射叶绿体―&好氧细菌集中在照光处) 解读： (1)实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。 (2)本实验中为自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧细菌分布。 4．1941年鲁宾、卡门实验
& & & & & 解读： (1)本实验方法为同位素标记法。 (2)本实验为相互对照，自变量为标记物质(h2(18)o与c18o2)，因变量为o2的放射性。 特别提醒：恩格尔曼实验方法的巧妙之处 ①实验材料选得妙：水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究；②排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行；③观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；④实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。 例题2．德国科学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时进行&饥饿&处理(消耗掉叶片中的淀粉)，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，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表现不同结果的唯一原因　③实验初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．①～④全部&& b．只有②③④ c．只有①②③&& d．只有②③ 答案　d 解析　该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将co2转变成了淀粉，④错误。 对位训练 2．1880年美国生物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细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是 (　　)
a．细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 b．好氧细菌聚集多的地方，o2浓度高，水绵光合作用强 c．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 d．好氧细菌大量消耗o2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用 答案　b 解析　好氧细菌是需要氧气的，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方， 也就是水绵光合作用强的地方。实验九　绿叶中色素的提取与分离 考点三、光合作用过程 1.完善光合作用的过程图解并思考 & & & 2．在光合作用总反应式中标出各元素的来源和去路
& & & 3．填表比较光反应和暗反应光反应与暗反应的比较 &
需要光、色素和酶等
有光、无光都可以，但需要atp和[h]及多种酶
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
①2h2o光(――&)4[h]＋o2&
②adp＋pi酶atp
③nadp++&h++2e&酶&nadph
光能―&电能―&活跃化学能，并储存在atp中
atp中活跃的化学能―&(ch2o)中稳定的化学能
①光反应为暗反应提供[h]和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
4.&光照与co2浓度变化对植物细胞内c3、c5、[h]、atp、c6h12o6合成量的影响 (1)模型： & & & 解读： co2供应不变(光照强&弱)光反应减弱(――&)atp减少([h]减少)暗反应(――&)co2固定仍正常进行(c3还原减弱)―&c5含量下降(c3含量上升)―&　减少(（ch2o）合成量) 即：停止光照(强&弱)时，[h]&，atp&，c3&，c5&，(ch2o)&。 (2)&模型： & & & 解读：突然增强光照时，[h]&，atp&，c3&，c5&，(ch2o)&。 (3)模型： & & 解读： 减少co2供应(光照不变)暗反应(――&)c3还原仍正常进行(co2固定减弱)―&c5含量上升(c3含量下降)―&atp相对增加([h]相对增加)―&　减少(（ch2o）合成量相对) 即：停止(减少)co2供应时，c3&，c5&，[h]&，atp&，(ch2o)&。 (4)&模型：
& & & 解读：突然增加co2供应时，c3&，c5&，[h]&，atp&，(ch2o)&。 特别提醒：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；②co2中c最先进入c3而不是进入c5；③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；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(暗反应时间长)；④c3&c5含量的变化与c3c5 的合成速率是两个概念，如停止光照(强&弱)时，由于[h]&atp减少，导致c3含量升高，但是c3的生成速率下降。 例题3.（2013四川卷,8）将玉米的pepc酶基因导入水稻后，测的光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高） & & & & & （1）水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是&&&&&&&，捕获光能的色素中含量最多的是&&&&&&&&&&。 （2）co2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与&&&&&&&&结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供&&&&&&&&&。 （3）光照强度低于8&102&mol&s-1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是&&&&&&&&&&&&；光照强度为10～14&102&mol&s-1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是&&&&&&&&&&&&&。 （4）分析图中信息，pepc酶所起的作用是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&；转基因水稻更适合栽种在&&&&&&&&&&环境中。 答案：（1）叶绿体&&叶绿素a&&&&&（2）c5&&&&&&&[h]和atp&&&&（3）光照强度&&光照强度增加与co2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消（或&co2供应已充足且光照强度已达饱和点&）&&&（4）增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合强度&&&&&强光 解析：本题考查光合作用的过程、影响光合作用的因素等。（1）植物光合作用的场所是叶绿体，其中有四种色素，含量最多的是叶绿素a，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。（2）光合作用的暗反应中，进入植物细胞内的co2首先被c5化合物固定成为c3化合物，再被光反应提供的atp和[h]还原。（3）结合题图：光合速率随光照强度的变化曲线可以看出在低于8&102&mol&s-1的范围内影响光合作用的主要因素为光照强度。由普通与转基因水稻的光合速率与光强度变化关系曲线可看出：光强为10～14&102&mol&s-1时，普通水稻随光强变化光合速率不再增加，而此时气孔导度下降co2吸收减少，说明可能是光照强度增加与co2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消。（4）由气孔导度与光强度关系曲线可看出转基因水稻较普通水稻的气孔度大，其原因为转基因水稻导入了pepc酶的因素，说明此酶有促进气孔打开或增大作用。同时转基因水稻在较强光照下光合速率却更强说明更能适应较强光照环境。 对位训练 3．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化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题： (1)图中物质a是__________(c3化合物、c5化合物)。 (2)在co2浓度为1%的环境中，物质b的浓度比a的低，原因是________________， 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)若使该植物继续处于co2浓度为0.003%的环境中，暗反应中c3和c5化合物浓度达到稳定时，物质a的浓度将比b的__________(低、高)。 (4)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______(高、低)，　其原因是_______________________________________。co2浓度低时，暗反应的强度低，所需的atp和[h]少 答案：(1)c3化合物　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即c3和c5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时c3化合物的分子数是c5化合物的2倍　当co2浓度突然降低时，c5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致c5化合物积累　(3)高　 解析：(1)co2浓度降低时，c3化合物产生减少而消耗继续，故c3化合物的浓度降低，所以物质a代表的是c3化合物。(2)在正常情况下，1&mol&co2与1&mol&c5化合物结合形成2&mol&c3化合物，即c3化合物的浓度是c5化合物浓度的2倍。co2浓度迅速下降到0.003%后，c5化合物的产生量不变而消耗量减少，故c5化合物的浓度升高。(3)co2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物[h]和atp的积累而抑制光反应过程，足量的[h]和atp引起暗反应中c5化合物的浓度又逐渐降低，而c3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，c3化合物的浓度仍是c5化合物浓度的2倍。(4)co2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[h]和atp量减少，故co2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。 考点四、影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用 （一）单因子因素 1．光照强度 (1)&模型图： & & & （2）解读：①光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约atp和[h]的产生，进而制约暗反应阶段； ②图像分析：a点时只进行细胞呼吸；ab段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；b点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；bc段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；c点对应的光照强度为光饱和点，限制c点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等；③a点、ab段、b点和b点之后的氧气和二氧化碳转移方向如下图所示： & （3）应用欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于b点对应的光照强度；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。 2.光合作用面积 (1)&模型图： & & & & （2）解读：&oa段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，a点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。 ob段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于a点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(oc段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(bc段)。 （3）应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。 3．co2浓度 (1)模型图： & & & & （2）解读：①co2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段，制约c3生成；②图1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2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：大气中的co2浓度处于oa&段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过&正其行，通其风&和增施农家肥等措施增加co2浓度，提高光合作用速率。 4.温度 (1)模型图： & & & & （2）解读：①温度是通过影响酶活性进而影响光合作用；②低温导致酶的活性降低，引起植物的光合作用速率降低，在一定范围内随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。 （3）应用：温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。 5.必需矿质元素 (1)模型图： & & & （2）解读：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细胞发生质壁分离，最后导致植物光合作用速率下降。 （3）应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料。 6.叶龄 (1)模型图： & & & & （2）解读：①oa段：为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加；②ab段：为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定；③bc段：为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。 （3）应用：在农业生产上及时摘除老叶，减少有机物的消耗。 （二）多因子因素 (1)模型图： & & & & （2）解读：&p点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。 (3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的co2进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和co2浓度以提高光合速率。 特别提醒：①总光合量＝净光合量＋呼吸量；②植物吸收的co2的量，或环境中减少的co2的量，或环境中增加的o2的量，或植物释放到环境中的o2的量，或植物增加的有机物的量均表示净光合量；③植物同化（或叶绿体吸收）的co2的量，或植物光合作用产生的o2的量，或植物光合作用制造的有机物的量均表示光合总量；④&大田中，常采用&正其行，通其风&来保证植物光合作用中co2的供应。温室栽培植物时，可以通过施用有机肥、设置co2反应器等措施适当提高室内co2的浓度；⑤若要维持实验装置中co2浓度的稳定，可使用co2缓冲液nahco3溶液；⑥co2浓度很低时，光合作用不能进行，当co2浓度大于某值时，光合作用才能进行。 例题4.（2013江苏卷,33）为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响，在不同浓度nacl条件下，对其净光合速率、胞间co2浓度、光合色素含量等进行测定，结果如下图。检测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图回答下列问题: （1）叶绿体中色素的功能是&&&&&&&&。 （2）大气中的co2可通过植物叶片表面的&&&&&&&&&进入植物体内。光合作用产生的有机物（c6h12o6）中的氧来源于原料中的&&&&&&&&&&，有机物（c6h12o6）中的氧经细胞有氧呼吸后到终产物&&&&&&&&&&&&&&&&&&中。 （3）当nacl浓度在200~250&mmol/l时净光合速率显著下降，自然条件下该植物在夏季晴朗的中午净光合速率也会出现下降的现象。前者主要是由于&&&&&&&&&&&&&&&&&，后者主要是由于&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。 （4）总光合速率可用单位时间内单位叶面积上&&&&&&&&&&&&&&&&&表示。请在答题卡指定位置的坐标图上绘制该实验中总光合速率变化趋势的曲线图&&&&&&&&&&&&&&&&。 & & 答案： （1）吸收、传递、转换光能&& （2）气孔&&co2&&co2 （3）光合色素含量降低&&胞间co2&浓度降低 （4）光合作用消耗的co2&量（光合作用产生的o2&量或光&&&合作用产生的有机物的量） 绘图 对位训练 & & & & & & & 4.某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（多选）&&&&
a．适当的遮光处理，可提高其干重 b．叶绿素含量与净光合速率呈正相关 c．叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标 d．遮光90%时，铁线莲不进行光合作用 & & 答案：ac 课时训练 一、选择题 1.关于光合色素的叙述，正确的是（&&&&&） a.&光合色素都含有镁元素 b.&光合色素都存在于叶绿体中 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
2.如图装置，若使植物周围空气中的二氧化碳为c18o2，瓶中的水为h2o，则瓶中植株是否有可能产生18o2，对该实验的结果及原因解释正确的是（&&&&） a．不可能，因为c18o2中18o只能转移到葡萄糖中，不能转移到o2中 b．不可能，因为o2是光反应中h2o的光解释放的，而c&18o2只参与暗反应 c．可能，因为c&18o2可参与形成h218o，生成的h2&18o作为光合作用的原料时就可产生18o2 d．可能，因为c18o2也可光解，生成18o2 & & 答案：c & 3.下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（&&&&） a.&植物细胞中的色素都与光合作用有关 b.co2的固定过程发生在叶绿体中，c6h12o6分解成co2的过程发生在线粒体中 c.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atp d.夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量 & & & 答案：d& 4.某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析不正确的是（&&&&） && & & & & & & a．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势 b．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降 c．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的 d．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内co2浓度下降引起的 & & & 答案：c & 5．右图为某生物体内有关代谢过程中物质变化的示意图， a、b、c分别表示不同代谢过程。以下表达正确的是（&&&） a．x代表的物质是adp、pi& b．b不一定在叶绿体中进行 c．a过程产生的o2只能在线粒体的内膜上被消耗 d．b过程实现光能转变为有机物中稳定的化学能 & & 答案：b & 6．有人测定了甲、乙两种植物的叶片在不同温度条件下的光合速率和呼吸速率，并分别与300c时测定的数据比较，结果如下图所示。下列分析中不正确的是（&&&） &&
a．温度超过400c时甲的氧气释放量下降&& b．温度为55℃时乙不能积累有机物 c．乙比甲更耐高温&&&&&&&&&&&&&& d．在48℃时甲的光合速率为0，表明甲死亡 & & & 答案：d 7.&在一个大型平底烧瓶湿润的泥沙中插上几枝新鲜的枝条和一支盛有适量naoh溶液的试管，烧瓶口紧包一个气球，使烧瓶悬浮在玻璃缸中某一位置（如右图）。自然环境下隔天观察，最终可以发现烧瓶（&&&） a．浮在水面&&&&&&b．沉到缸底&&&&& c．原位不动&&&&&&d．上下摆动 & & 答案：b & 8．图一以测定的产氧和耗氧速率为指标，研究温度对某种植物的光合作用与细胞呼吸的影响；图二研究该植物果实中不同浓度的乙烯对呼吸速率的影响。据图分析不正确的是（&&）
a.&测定光照下产氧速率时，光照是无关变量，因此各温度条件下的光照强度必须相同 b.&图一表明呼吸作用相关酶的最适温度高于光合作用相关酶 c.&乙烯通过影响酶的活性来影响呼吸速率从而促进果实成熟 d.&随着乙烯浓度增大，呼吸峰出现的时间提前，果实催熟时可适当增加乙烯浓度 & & 答案：c & 二、非选择题 & 9.&图表示光合作用过程概要的模式图。其中，a、b、c、w、x、y、z代表各种物质或能量①～③化学反应或过程；图2表示将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，&在保持一定的ph值和温度时，给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图。根据所学知识，回答有关植物细胞代谢的问题。
& & & & & （1）图1中在光照适宜的情况下，适当增加［&］&&&&&&&&&的浓度可提高&y的产量。③过程进行的场所是&&&&&&&&&。 （2）温度影响光合作用的实质原因是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&，如果在各种条件都很适宜的情况下，突然除去x，可以测出c5分子的合成速率&&&&&&&&。 （3）据图2分析，该绿藻细胞的呼吸速率为&&&&&&&&&&&&&微摩尔/分；乙处给予光照时，分析瞬间atp的变化为&&&&&&&&&&&&&。 （4）、在图2中乙处光照开始后，溶解氧浓度稍有增加，但稍后不再增加而稳定，原因&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。 （5）、若在图2中丁处给予光补偿点（此时光合速率等于呼吸速率）的光照，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的&&&&&&&&&&&&&。若在图2中丁处加入使光反应停止的试剂，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的&&&&&&&&&&&&&。 （6）、若在图2中丁处给予适宜条件，使溶解氧的变化如图中的b，预计1小时后，实际产生的氧气量为&&&&&&&&&&&&&微摩尔。 答案：（1）［x］co2&&&&叶绿体基质&&&&&（2）&&温度影响光合酶的活性&&&&降低&&&&（3）2.5&&&增加（4）由于环境中积累了较多的co2，在光照开始时，光合作用速率大于呼吸作用速率，氧气释放，氧浓度稍有增加；一段时间后，容器中co2减少，光合作用速率下降，最后光合作用速率与呼吸作用速率相等，氧气不再释放，氧浓度不再增加&&&&（5）d&&&e（6）750 & & 10.在暗反应中，co2必须与rubp(五碳化合物)结合，这是co2被固定的第一步，rubp可循环使用，使光合作用不断进行，但o2也可与rubp结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用，图1为不同o2浓度下叶表面温度与光合作用速率的关系。试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了&改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程&的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。请回答： & & & & & & & & & （1）据图1，该植物在25℃、适宜光照、1.5%与21%的o2浓度下，每小时单位叶面积积累的葡萄糖的差值是_____mg。（相对分子质量：co2-44，葡萄糖-180。计算结果保留一位小数。）结合暗反应的过程，解释不同氧浓度下葡萄糖积累量产生差异的原因：_________________。 （2）图1说明不同叶表面温度、不同氧浓度与光合作用速率的关系是______________。 （3）图甲的实验是在大气co2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养中＿＿＿和＿＿＿＿更高。 （4）图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内co2浓度变化曲线。图中b－c段co2浓度升高缓慢是因为＿＿＿＿＿＿＿＿。若d点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率＿＿＿＿＿＿。 （5）根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿可缩短试管苗的适应过程。 答案：⑴9.5mg&&&&&o2与rubp结合，减少了用于还原的c3化合物，从而降低了光合作用速率，高o2浓度抑制了光合作用速率；(2）当co2浓度一定时，较高氧浓度对光合作用速率的抑制作用在较高温度下更为显著&&& （3）光合速率&&光饱和点&&&（4）温度较低，酶的活性降低,细胞呼吸较弱，产生的co2 升高&&&（5）延长光照时间&&&增加光照强度&&加co2浓度(任选两个) & & 11.甲、乙两图分别为在低光照强度和高光照强度条件下，a、b两种不同co2浓度对某种螺旋藻（一种蓝藻）生长影响的曲线。请据图分析回答： (1)据图概括本实验探究的是___________________。在干重增大时，螺旋藻释放氧气的体积会___________。 (2)图中________（a/b）表示高浓度co2条件下测量的结果，原因是____________。 (3)图甲中，co2浓度对干重增加的影响_________（明显/不明显），出现此现象的原因是__________限制干重的增加。 科研人员为研究氧气浓度与光合作用的关系，测定了烟草叶片在25℃时，不同氧气浓度下的光合作用速率(以co2的吸收速率为指标)，部分数据见下表。请分析回答： &(4)o2浓度由2％增大为20％时，烟草叶片吸收co2的速率大幅下降，推测这种变化与_________增强有关，还可能与________________的变化有关。 (5)为了探究o2浓度对光合作用是否构成影响，在上表所获得数据的基础上，还要测定黑暗条件下对应的呼吸速率。假设在25℃，氧浓度为2％时，呼吸速率为x[mg/(h&cm2)&]，氧浓度为20％时，呼吸速率为y[mg/(h&cm2)&]。 如果23&＋&x&＞&9&＋&y，说明_______________________________________ & & 答案：（1）不同光照强度、不同co2浓度对（螺旋藻）光合作用强度的影响&&&&增加/增大（2）a&&&&在光照强度足够时，高浓度的co2能明显提高光合作用强度/光照强度足够时，co2供应充足有利于合成有机物，增加干重&&&（3）不明显&&&&光照强度（4）呼吸作用&&&&&&光合作用（5）氧气浓度增大抑制光合作用 12.某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图a所示。检测期间植物有时有光照&(固定的光照强度)，有时则是处于完全黑暗中，测得连续60分钟内氧气浓度变化的结果如b所示曲线(液滴移动距离已换算为ppm)。 (1)&光照期间影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是________。 (2)在最初10分钟时段内，瓶内植物进行　________作用。在第40分钟时，植物______ (有/没有)光照，你的判断理由是________________________________。 （3）在实验过程中某段时间内，记录液滴的移动，获得以下数据： &
每隔一定时间记录一次刻度数据
该组实验数据是在b曲线的_____&(a、15～35/b、40～60)分钟时间段内获得的。 (4)如果该植物后30分钟的呼吸速率平均值与前20分钟呼吸速率平均值相同，则该植物后30分钟内真正光合作用的平均速率为_______&103ppm/小时。 (5)该植物在某时间段内叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸两者之间存在以下的联系，其中甲～戊表示生理过程，a～d表示相关物质，请据图回答： ①物质d表示_______________，过程丙进行的部位是__________。 ②在过程甲～戊中，能产生atp的有　________________。 (6)有些植物的部分细胞能进行产生乳酸的无氧呼吸，则根据无氧呼吸过程分析下列三者含有的能量大小关系：1mol葡萄糖＞2mol丙酮酸____________2mol乳酸(＞、＜、＝)。 (7)已知生长素在x、y两种浓度下对该植物茎段生长的影响均为促进作用，且x浓度的促进作用明显大于y浓度，又已知x浓度不是最适浓度，假设最适浓度为z，则x浓度、y浓度和z浓度之间的大小的关系有__________种可能。 答案：(1)温度　　(2)呼吸　有　在该时段，植物的光合作用速率大于呼吸作用速率(或光合作用大于呼吸作用或o2的生成量大于o2消耗量)　(3)b　(4)9　(5)①co2　线粒体　②甲、丙、丁、戊　(6)＜　(7)4 解析：(1)固定的光照强度，容器中有co2缓冲液，所以影响小室内植物光合作用速率的主要环境因素为温度。(2)由净光合作用大于0可知光合作用强度大呼吸作用强度。(3)表中数据说明净光合总量抵消了呼吸消耗。(4)20分钟内呼吸速率为＝1500&ppm/20min；30分钟内净光合速率为＝2250&ppm/30min；所以30分钟内真光合速率为&30/20＝4500&ppm/30min，即真光合速率为00&ppm/小时。(5)甲：光反应，乙：暗反应；戊&丁&丙：有氧呼吸三个阶段。(6)无氧呼吸只有第一阶段放能，第二阶段为加氢还原反应，2&mol乳酸比2&mol丙酮酸的能量多在第一阶段放出的[h]。(7)如上图，有4种可能：①z＞x＞y；②x＞z＞y；③z＜x＜y；④x＜z＜y。 & &
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