必修部分 第四章 第4节 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中(无答案)-高中生物学等级考学案（配新教材 第2版）

123 124 第 4 节 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中 一、光合作用探究历程 1. 亚里士多德：2000多年前，亚里士多德认为植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需 物质完全来自土壤。 2. 海尔蒙特：1629年，比利时科学家范· 海尔蒙特做了一个有趣 的实验。他把一株小柳树种在装有烘干土壤的大桶里，再用一个穿孔的 铁板盖在大桶上，既允许雨水和空气进入，又可避免土壤的流失。5年 后，柳树长大，柳树苗从 2.3kg增重到 76.8kg，而土壤干重从 90kg变 为 89.943kg。 按照亚里士多德的解释，实验前后土壤减少的重量等于实验前后柳 树增加的重量，植物增重来自土壤。但是实验前后土壤减少的重量并不 等于实验前后柳树增加的重量，说明植物增重并非来自土壤。因此，海尔蒙特认为增加的质量还有其 他的原因，如水等。 3．普里斯特利：1771年，英国科学家普里斯特利发现，分别将点燃的蜡烛和小鼠与绿色植物一起 放入一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不易熄灭；小鼠也不容易死亡。于是他指出绿色植物可以更新空气。 普里斯特利的结论是：蜡烛燃烧和小鼠呼吸会污染空气，使蜡烛熄灭或小鼠窒息而死，而绿色植 物则能够净化因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。 问题：当人们重复普里斯特利的实验时，有的获得了成功，有的总是失败，甚至发现植物还会严 重的污染空气。那么为什么学者们会得到不同的实验结果呢？甚至普里斯特利本人也不能解释。 4. 英格豪斯：1779年，荷兰人英格豪斯做了 500多次植物更新空气实验，结果发现普利斯特利 实验只有在阳光照射下才能成功。 5．萨克斯：1864年，德国科学家萨克斯通过实验证明，绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。 将一盆栽植物放于暗处一昼夜，用黑纸将某叶片的一半从上下两面遮盖起来，然后移到光下几小 时。酒精脱色后用碘液滴加不同的部分，结果发现没有遮住的部分产生了蓝色。 问题：暗处理的目的是什么？两半叶片之间应注意什么问题？ 6．恩吉尔曼：1880年，德国科学家恩吉尔曼通过实验证明——氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿 体是绿色植物进行光合作用的场所。 （1）实验材料：水绵和好氧细菌。 （2）过程：将载有水绵和好氧性细菌的临时装片，放入无空气黑暗环境中，并用极细光束照射， 再用显微镜观察。 （3）结论：氧气是由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所。 7．鲁宾和卡门：20世纪 30年代，美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明，光合作用释放 的氧全部来自水。 （1）同位素标记：用氧的同位素 18 O标记水（H2 18 O）和二氧化碳（C 18 O2）。 （2）设计实验探究：光合作用释放的氧到底来自 H2O，还是来自 CO2呢？ （3）材料：小球藻悬液。 （4）结论：光合作用所释放的氧气全部来自于水。 8. 卡尔文：1948年美国卡尔文用同位素 14 C标记 CO2追踪光合作用过程中碳元素的行踪，进一步 了解了光合作用中复杂的化学反应。 例 1 关于光合作用探究历程的实验，下列叙述中不正确的是（多选）（ ）。 A．普利斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡，证明了绿色植物在 光照下吸收二氧化碳，放出氧气，从而更新了空气 B．萨克斯把绿色叶片一半曝光、一半遮光作为对照，用碘蒸气处理后观察颜色变化，证明绿色 叶片在光合作用中产生了淀粉 C．恩格尔曼用水绵和好氧细菌在黑暗环境中以极细光束照射，曝光作为对照处理，观察细菌分 布，证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所 D．鲁宾和卡门用 18 O同位素标记 H2O，证明光合作用释放的氧全部来自参加反应的 H2O E. 利用了极细的光是恩格尔曼成功的原因之一 例 2 1880 年德国生物学家恩吉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 射到丝状的水绵体上，并在水绵的悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况（下图），他得出光合作 用的红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是（ ）。 水绵细胞结构模式图 细胞膜 带状叶绿体 细胞核 细胞质 H2 18 O H2O CO2 O2（有放射性） C 18 O2 O2（无放射性） 光照射下的 小球藻悬液 a b 125 126 a b c d e 黄白色 锡箔纸 绿色 绿色 黄白色 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. 好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强，则在该种光照射下植物光合作用强 C. 好氧细菌聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多，在该种光照射下植物光合作用强 D. 聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物 O2，使水绵的光合作用速度加快，则该种光有利于光 合作用 例 3 把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，然后利用题图装置进行实验。该实验不能用于验证（ ） A. 光合作用需要 CO2 B. 光合作用能产生 O2 C. 光合作用需要光 D. 光合作用需要叶绿体 第 3题图 第 4题图 例 4 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，如题图所示。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 例 5 A、B、C、D 4盆长势均匀的植物置于阳光下，A添加品红色光照，B添加绿色光照，C隔品红 色滤光片，D隔绿色滤光片（下图）。经过一段时间后，各盆植物长势最好的是（ ）。 第 5题图 第 6题图 例 6 题图为小球藻进行光合作用的实验示意图，其中产生的 A 物质和 B 物质其相对分子质量之比 是（ ）。 A．1∶2 B．2∶1 C．8∶9 D．9∶8 例 7 卡尔文因发现光合作用合成己糖（葡萄糖）反应中 CO2的固定途径获得诺贝尔奖。卡尔文将 14 CO2注入小球藻悬浮液，给予实验装置不同时间（0＜t1＜t2＜t3＜t4＜t5）的光照，分析 14 CO2去向， 结果见下表，据表的下列分析中正确的是（ ）。 光照时间 0 t1 t2 t3 t4 t5 分离出的放射性化合物 无 ① ①② ①②③ ①②③④⑤ ①②③④⑤⑥ 注：表中①～⑥依次代表 3-磷酸甘油酸（C3H7O7P）、1，3-二磷酸甘油酸(C3H8O10P2)、3-磷酸甘油 醛（C3H7O7P）、己糖、C5、淀粉。 A. 不同时间的产物为本实验的自变量 B. t1时，①中的 3个碳原子都具有放射性 C. 14 C的转移途径为： 14 CO2→①→②→③→④⑤→⑥ D. 只做光照时间为 t5的实验，也能确定出放射性化合物出现的先后顺序 二、叶绿体是植物光合作用场所 1. 光合作用场所：真核生物光合作用的场所是叶中的叶绿体，蓝细菌、光合细菌也能进行光合 作用，但没有叶绿体，光合作用有关的酶和色素分布在细胞质基质中。 2. 叶绿体的色素：色素存在于类囊体膜上，因为可见光通过三棱镜就会把复合的可见光分解成 赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，因此让可见光通过色素再通过三棱镜和没有通过色素的对照 试验相比，就可以确定色素所吸收的光的颜色。 从上图中可以看出红光、蓝光、紫光区出现强吸收百分比，绿光区几乎无变化，对其他波段的光 并非不吸收，只是吸收量较少。对绿光吸收非常少，绿光被反射出来，叶绿体才呈现绿色。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，因此晚上不能进行光合作用。各种色素吸收光 谱的特点如下： 例 8 某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。如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，推测实验结果是（ ）。 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 例 9 蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育出来的蔬菜，对形成这种现象的最好解释是（ ）。 A．二者均是遗传物质改变引起的 B．叶中缺乏形成叶绿素的基因 C．环境因素影响了基因的表达 D．黑暗中不能进行光合作用 例 10 下列关于叶绿体在细胞中分布的叙述中，正确的是（ ）。 A. 在强光下，叶绿体以其侧面对着光源，以利于接受较多的光 B. 在弱光下，叶绿体以其较大的面对着光源，可以接受更多的光 C. 在弱光下，叶绿体会较多地聚集在背光一侧 D. 对于一般的叶片，背光面的细胞中含有较多的叶绿体 例 11 下表是适宜条件下测得某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关分析中不正确的是（ ）。 波长（nm） 400 450 500 550 600 670 700 吸收光能百分比(%) 叶绿素 a 40 68 5 15 16 40 16 全部色素 75 93 50 35 45 75 35 A. O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致 B．由 550 nm波长的光转为 670 nm波长的光时，叶绿体中 C3的量会增加 C．该植物缺乏 Mg时，叶绿素 a吸收的光能百分比的减少幅度更大 D．环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低 NaOH 溶液 绿叶 白斑叶 棉塞 铝 箔 白色部分 绿色部分 无色玻璃瓶 绿色光 阳光 阳光 阳光 阳光 A B C D 品红色光 品红色光 绿色光 H2O H2 18 O C 18 O2 A CO2 B 小球藻 悬液 蓝 紫 青 绿 黄 橙 三棱镜 光屏 色素液 三棱镜 光屏 甲 乙 光 光 叶 绿 素 类胡萝卜素 叶绿素 a：呈蓝绿色（C55H72O5N4Mg） 叶绿素 b：呈黄绿色（C55H70O6N4Mg） 胡萝卜素：呈橙黄色（C40H56） 叶黄素：呈黄色（C40H56O2） 吸收蓝紫光和红橙光 色素 吸收蓝紫光 127 128 三、光合作用是物质和能量的转换过程 光合作用就是叶绿体吸收并利用光能，将 CO2和 H2O合成有机物质并释放 O2，将光能转换成化学 能的过程。该过程不是一步完成的，分为需要光照的光反应过程和不需要光照的碳反应过程（又叫暗 反应）。光合作用过程可以概括为下面的反应式： 6CO2 ＋12H2O→C6H12O6 ＋6H2O＋6O2 1. 光反应：必须有光才能进行，类囊体膜上光合色素捕获光能，并将光能转换成活跃化学能， 释放 O2。 （1）光能的捕获与转换：类囊体膜上的光合色素吸收光能并传递到特定的叶绿素 a上，使叶绿 素 a分子激发释放出高能电子。 （2）水的光解：失去电子后的叶绿素 a分子具强氧化性，从类囊体腔内的 H2O中夺取电子，叶 绿素 a分子被还原，继续参与光反应；失去电子后的 H2O分子裂解为 H ＋ 和 O2。O2可以自由穿过各级膜 释放到细胞外，H ＋ 留在类囊体腔内。 （3）高能化合物的形成：叶绿素 a释放的高能电子在类囊体膜上传递，最终与基质中的氧化型辅 酶 II（NADP ＋ ）以及 H ＋ 结合形成高能的还原型辅酶 II（NADPH）；电子传递过程中，类囊体膜蛋将叶绿 体基质中 H ＋ 泵入类囊体，使类囊体腔中 H ＋ 浓度高于类囊体外基质。H ＋ 顺浓度梯度穿过类囊体膜上的 ATP合酶，驱动 ATP的形成。光反应产生的 ATP、NADPH推动叶绿体基质中碳反应的进行。 注：光反应中［H］中电子的直接来源和最终来源不同，ATP 合成直接动力和最终动力也不同！叶绿素 a 可以吸收 和传递光能，只有少数处于特殊状态的叶绿素 a 失去电子后，变成一种强氧化剂。 2. 碳反应：叶绿体利用 ATP、NADPH将 CO2合成为糖的过程。碳反应过程最先是美国科学家卡尔文 等发现的，又称为卡尔文循环（必修一，94 页，图 4-31）。碳反应不需要光，若光反应停止，碳反应 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，碳反应不进行。 （1）CO2的固定：收的 CO2与叶绿体基质中的五碳糖结合，在酶的催化下形成 2个三碳化合物（C3）。 C3在 ATP 的驱动下，接受 NADPH 提供的 H ＋ 和电子，形成三碳糖（磷酸甘油醛），将活跃的化学能转变 为稳定的化学能。 （2）C3化合物的还原：一部分三碳糖从叶绿体转运到细胞质基质中转变成蔗糖，并运输到植物 体的各个部分；或变成淀粉暂时储存在叶绿体中，因此光照条件下在叶片中能检测到淀粉的存在。植 物中的淀粉、纤维素、氨基酸、脂质等都是利用光合作用产生的糖转变的。 （3）五碳再生：一部分三碳糖再生为五碳糖，继续参与卡尔文循环。 3. 光反应和碳反应的关系 （1）光反应和碳反应的区别 项目 光反应 碳反应 实质 光能→电能→化学能，释放 O2 同化 CO2形成（CH2O）(酶促反应) 时间 短促，以微秒计 较缓慢，以秒计 条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、CO2、ATP、[H] 反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、水 场所 在叶绿体内囊状结构薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 能量转化 叶绿素把光能转化为电能，再转化为 活跃的化学能并贮存在 ATP、[H]中 ATP、[H]中活跃的化学能转变 为糖类等有机物中稳定的化学能 能量来源 光能 ATP、NADPH 联系 （2）光反应和碳反应的联系：光合作用的两个阶段之间不仅会相互促进，也会相互制约。光反应 减慢，提供的 ATP 和 NADPH 减少，固定 CO2的速率也会随之降低。如果 CO2供应量减少，ATP 和 NADPH 消耗降低，可提供给光反应的 ADP 和 NADP ＋ 不足，同样制约光反应进行的速率。所以，中午阳光直射 条件下，一些陆生植物关闭气孔以减少蒸腾，CO2吸收下降，光反应速率也会降低。 问题：从光反应和碳反应之间关系角度出发，分析外界条件变化对叶绿体中 C3、C5含量变化的 影响。 1. 强光→弱光 2. 高 CO2→低 CO2 4. 光合作用的重要意义 （1）物质能量来源：光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源， 是地球上最大的生化反应，地球上几乎所有生物都是利用光合作用固定的能量作为生命活动的能源。 （2）维持大气稳定：光合作用维持大气中 O2和 CO2含量的相对稳定。 （3）促进生物进化：对生物的进化具有重要作用，主要表现在蓝藻出现后，地球的大气中才逐渐 含有 O2，其中一部分氧转化成 O3，并在大气上层形成臭氧层，能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有 叶绿体基质 类囊体腔 叶绿体内膜 叶绿体外膜 基粒 其中一个类 囊体放大结构 （2H2O→4H ＋ ＋O2 ＋4e NADP ＋ ＋2e＋H ＋ →NADPH） 水的光解 ATP 的合成 光 叶绿体中的色素 2H2O 4［H］＋O2 ATP 合成酶 ADP＋Pi ATP C6 CO2 ＋ C5 C3 ATP、[H] ①生成 ②消耗 C3 ①生成 ②消耗 C5 C6 CO2 ＋ C5 C3 ATP、[H] ①生成 ②消耗 C3 ①生成 ②消耗 C5 129 130 ATP、[H] 2C3 C5 CO2 （CH2O） ② f d＋e c ① a b＋c h g c 光 强烈破坏作用的紫外线，从而出现了进行有氧呼吸的生物和陆生生物。 例 12 关于光合作用的叙述，下列中正确的一项是（ ）。 A．光合作用的两个阶段均有［H］和 ATP产生 B．光合作用中产生的 O2来自于 CO2中的氧 C．光合作用固定 CO2的是一种 C5化合物 D．光合作用的碳反应必须在暗处进行 例 13 用 2 H标记的 H2O，追踪光合作用中氢的转移，最可能的途径是（ ） A．H2O→［H］→C6H12O6 B．H2O→［H］→C5化合物→C3化合物→C6H12O6 C．H2O→［H］→C3化合物→C6H12O6 D．H2O→［H］→5化合物→C6H12O6 例 14 光合作用过程中，水光解的作用是（多选）（ ）。 A．提供 e B．提供 H ＋ C．使叶绿素分子活化 D．为合成 ATP提供能量 例 15 光合色素直接影响植物光合作用的光能利用，其在光合作用中的作用有（多选）（ ）。 A．捕获光能 B．传递光能 C．夺取水中的电子 D．促进 CO2的吸收 例 16 将叶绿体破坏后离心，得到类囊体悬浮液、叶绿体基质分别加入下列试管中，相同温度 下，四支试管中有气泡产生的是（ ）。 例 17 在光合作用过程中，产物①氧化性叶绿素 a②CO2③H2O④ATP⑤O2⑥NADPH 出现的先后顺序正 确的是（ ）。 A. ①⑤④⑥③ B. ①③⑤④⑥ C. ①⑤④⑥②③ D. ①⑤⑥④② 例 18 下列有关绿色植物光合作用光反应的叙述，正确的一项是（ ）。 A. 叶绿素分子吸收光能后激发出一个 H ＋ B. 水分解后生成氧气、H ＋ 、电子与 ATP C. NADP ＋ 捕获高能电子后与 H ＋ 合成 NADPH D. 类囊体腔中的 H ＋ 浓度比叶绿体基质中的低 例 19 右图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是（ ）。 A．结构 A中的能量变化是光能转变为 ATP中的化学能 B．供给 14 CO2，放射性出现的顺序为 CO2→C3→甲 C．结构 A释放的 O2可进入线粒体中 D．如果突然停止 CO2的供应，短时间内 C3的含量将会增加 例 20 下图所示为叶绿体中部分结构和过程，a～h代表物质，①、②代表有关液体。图示结构表示 的是（ ）。 A．较强光照下，①处 pH最小，c流入②时实现能量的转换 B．a、g分别是电子受体和供体，b将扩散而不再参与碳反应 C．膜结构为叶绿体内膜，存在光反应需要的叶绿素和蛋白质 D．f、h将在②中参与三羧酸循环，h属于某些酶的辅助因子 E. 该过程可完成光合作用的光反应过程，产生的 ATP可用于植物体的各项生理活动 F. 光能转化成化学能发生在光反应阶段，发生在色素分子中 例 21 科学家将离体叶绿体浸泡在 pH＝4的酸性溶液中不能产生 ATP（见图 1），当叶绿体基质和 类囊体均达到 pH＝4时（见图 2），将其转移到 pH＝8的碱性溶液中（见图 3）发现 ATP合成。下列叙 述中不合理的是（ ）。 A. 光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件 B. 该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行 C. 产生 ATP的条件是类囊体腔中的 H ＋ 浓度高于叶绿体基质 D. 叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图 3的条件 例 22 右图为大豆叶片光合作用碳反应阶段的示意图。下列叙述中正确的是（多选）（ ）。 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．一部分被还原的 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 E．该反应的场所是叶绿体的类囊体，在无光条件下，有利于碳反应进行 F．C3生成（CH2O）C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶的参与 例 23 美国研究人员发现了一种罕见细菌，这种细菌内有许多集光绿色体，每个集光绿色体含有大 量叶绿素。正是这些叶绿素使得细菌能够在菌苔上同其他生物争夺阳光，维持生存。这种细菌是人们 迄今发现的第一种含有集光绿色体的喜氧微生物。下列有关该菌的叙述中，正确的是（ ）。 A．该菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核 B．该菌是好氧细菌，其生命活动所需能量主要由线粒体提供 C．由该细菌可知，细菌不一定都是分解者，也可以是生产者 D．该菌是光能自养型，其光合作用的场所是叶绿体 例 24 下图所示为叶绿体内光合作用的过程示意图，下列相关叙述中正确的是（ ）。 A．在 a中将光能转变成化学能、c上无光合酶 B．图中①②③分别代表物质 H2O、O2、CO2 C．图中的 ATP可用于 CO2固定和 C3的还原 D．突然停止光照，叶绿体内 C3的含量会减少 例 25 紫硫细菌的光合作用过程中用 H2S 代替了 H2O 作为供氢体进行光合作用，下列相关叙述中正 确的是（ ）。 A．紫硫细菌生存需要光照条件，没有成形的细胞核，叶绿体是光合作用的场所 B．H2S在光合作用中接受电子，H2S被分解为 H ＋ 、电子和硫 C．H2S为碳反应提供能量 类囊体悬浮液 叶绿体基质 类囊体悬浮液 叶绿体基质 A B C D 光 光 pH＝4 pH＝7 pH＝7 pH＝4 pH＝4 pH＝4 pH＝8 pH＝8 pH＝4 图 1 图 2 图 3 131 132 ① ② ③ ④ 小球藻悬浮液 H2O H2 18 O H2O H2 18 O 足量的 CO2 Y1 足量的 CO2 Y2 足量的 C 18 O2 Y3 足量的 C 18 O2 Y4 小球藻悬浮液 D．以 H2S作为供氢体进行光合作用，无法产生氧气 例 26 A.Benson 与 M.Calvin 于 1949年采用放射性同位素自显影技术对光合作用进行研究。以下 是他们研究过程的简述：往小球藻培养液中通入 14 CO2后，分别给予小球藻不同的光照时间后立即杀死 小球藻。从培养液中提出产生的放射性物质进行分析。结果如下表，请根据上述实验资料分析，下列 选项中错误的是（ ）。 实验组别 光照时间（s） 放射性物质分布 1 20 12种磷酸化糖类 2 60 除上述 12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等 3 2 大量 3－磷酸甘油酸 A．本实验原料只有 CO2，碳反应的产物是有机物 B．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是 3－磷酸甘油酸 C．实验结果还说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等 D．从 CO2进入叶绿体到产生有机物的整个过程看，产生的有机物主要是磷酸化糖类 例 27 用两株相同的绿色植物做实验，给其中的一株以连续光照，给另一株一定频率的间歇光 照，经过一段时间后，测得光合作用产物的质量相同。分析原因是（ ）。 ①反应中酶的数量有限 ②间歇光照能维持细胞内有足够的 ATP和[H] ③间歇光照时，酶的活性高 ④光不是影响光合作用效率的因素 A. ②③ B. ①④ C. ①② D. ①③ 例 28 某科学家设计了一个光合作用的实验。实验前，他向一个密闭容器的溶液中加进了适量的 ATP、NADPH、NaHCO3、被膜破裂的叶绿体等，然后在光合作用的最适温度下，按下图示的条件进行 Ⅰ、Ⅱ两个阶段的实验，并绘制了相关的曲线图。下列关于该实验的说法中正确的是（ ）。 A．从 B点以后，可以检测到“电子流”，容器内氧气浓度最高点是 D点 B．曲线 DE段下降的原因是容器内 ATP、NADPH被逐渐消耗完 C．CD段限制糖合成速率的外部因素最可能是光照强度 D．把实验中的“被膜破裂的叶绿体”改成“叶绿体色素”，将得到同样的实验结果 第 28题图 第 29题图 例 29 科学家在研究光合作用时，做了一个如图所示的实验。实验前，他向一个密闭容器的溶液 中加进了 ADP、磷酸盐、光合色素及有关的酶等（见图甲）。实验时，按图乙的限制条件（光照、CO2 等）进行，并不断测定有机物的生成率。随着时间的推移，绘出了曲线图（见图乙）。下列对此有关 的描述中不正确的是（ ）。 A．曲线 AB 段平坦，是因为无 CO2，不进行碳反应，所以不能生成 C6H12O6，这个阶段相当于光合作 用的光反应阶段 B．出现 BC 段的原因是碳反应的进行与光有关，既有 CO2，又有 AB 段产生的 NADPH 和 ATP，故有 机物生成量较多 C．曲线 CD段迅速下降的原因是 NADPH和 ATP不足 D．这位科学家设计的这个图甲装置相当于植物的叶绿体 例 30 阳光穿过上层植物的空隙形成光斑，它会随太阳的运动而移动。下图为红薯叶在光斑照射 前后吸收 CO2和释放 O2的情况。下列分析中错误的是（多选）（ ）。 A．开始照射前，光反应和碳反应均正在进行 B．AB段变化的原因是 ADP和 NADP＋浓度的限制 C．光斑移开后一段时间光合作用仍在进行 D．开始照射后，光反应和碳反应迅速同步增加 E．开始照射后，碳反应限制了光反应的速率 F．CO2曲线 CD段的变化说明碳反应的进行与光照有关 G．图中 A点叶肉细胞间隙 O2浓度最高 例 31 下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用 的实验示意图。一段时间后，以下相关比较中不正确的是（ ）。 A. Y2的质量大于 Y3的质量 B. ④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C. ②中水的质量大于④中水的质量 D. 试管质量大小关系是③＞①＝④＞② 例 32 科学研究发现植物在光照条件下，进行光合作用的同时也能发生“光呼吸”作用。下图为 植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意简图。结合所学知识分析的下列相关叙述中正确的有 （多选）（ ）。 A. 在高 O2含量环境中，植物不能进行光合作用 B. 将植物突然置于黑暗环境中，C5与 C3之间的转化将不受影响 C. C2和葡萄糖均可在线粒体内被彻底分解成 CO2和 H2O D. “光呼吸”与“细胞有氧呼吸”一样，都消耗了 O2，释放出 CO2 E. 干旱天气下，温度很高，蒸腾作用很强，气孔部分关闭，此时植物体容易发生光呼吸作用 F. 呼吸产生的 CO2 可以作为碳反应的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义 G．“光呼吸”的发生必须要在有光的条件下，而“细胞有氧呼吸”则与光照条件无关 例 33 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。下图为百合叶肉细胞内的 部分代谢示意图，据图的下列分析中错误的是（ ）。 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 例 34 将单细胞绿藻置于 25℃适宜的光照和充足的 CO2条 件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于（ ）。 ①没有［H］和 ATP供应，三碳化合物的还原停止，三碳化合物不能形成糖类等物质，积累了许多 E C D B 阶段Ⅰ 阶段Ⅱ 时间 A 黑暗 光照 糖合成速率 光照 无 CO2 A 有机物生成率 CO2 溶液、光合 色素、酶等 取样阀 Pi C B D 甲 乙 时间 黑暗 有 CO2 1 2 1 线粒体 高 CO2含量环境 高 O2含量环境 ＋ O2 CO2 C3 C3 C5 C2 糖 CO2 卡尔 文循环 E CO2或 O2吸收或释放速率 133 134 0 光照强度 y z 叶片光合作用强度 x Ⅱ Ⅰ 0 a b 时间 放射性 C3浓度 光照 黑暗 给细胞提供 14 CO2 的三碳化合物所致 ②碳反应仍进行，CO2与五碳化合物结合，继续形成三碳化合物 ③光反应停止，不能形成[H]和 ATP ④光反应仍进行，形成[H]和 ATP A. ②③④ B. ①②③ C. ②④ D. ②③ 例 35 右图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2 浓度为 0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关 系。在 y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析中合理的是（ ）。 A．与 y点相比较，x点时叶绿体中 C3化合物含量低 B．在 y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ C．制约 x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量 D．制约 z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度 例 36 右图所示为研究光照强度和 CO2 浓度对某植物光合作用 速率的影响。下列有关叙述中不正确的是（ ）。 A．曲线中 a点转向 b点，叶绿体中 C3浓度降低 B．曲线中 b点转向 d点，叶绿体中 C5浓度升高 C．曲线中 b点转向 c点，叶绿体中 C5浓度几乎不变 D．d 点时，影响光合作用的环境因素主要有光照强度、二氧 化碳浓度、温度等 例 37 用 14 CO2“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 14 CO2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，叶肉细胞内无[H]和 ATP的供应 例 38 下图是植物Ⅰ和植物Ⅱ在一天中气孔导度的变化情况（注：气孔导度能反映气孔张开的程度， 表示单位时间内进入叶片表面单位面积的 CO2的量）。下列说法中错误的是（ ）。 A. 植物Ⅰ主要在夜间吸收 CO2，植物Ⅱ主要在白天吸收 CO2 B. 沙漠植物的气孔导度变化更接近于植物Ⅰ，这是经长期的自然选择形成的 C. 影响植物Ⅱ光合作用的外界因素有光照强度、温度、CO2浓度、水、矿质元素等 D. 气孔导度越大，叶肉细胞吸收 CO2的量越大 例 39 将含 14 C标记的 CO2提供给绿藻进行光合作用，下图甲、图乙表示一部分实验结果。图甲所 示的过程是进行光照 15分钟后，突然变成黑暗环境。图乙所示的过程是在光照条件下，供给浓度为 1%的 CO2，5分钟后，即在横轴为 0时 CO2的浓度降低为 0.003%，10分钟后再换成浓度为 1%的 CO2持 续 5分钟。曲线 a、b、c分别表示 C6（主要是葡萄糖）、C5和 C3三种化合物中的一种。下列相关描述 错误的是（ ）。 A. 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%时的低 B. 图甲中 AB段 14C量突然增加的原因是黑暗条件下 C5与 CO2结合生成更多的 C3 C. 图乙中 EF段 14C量突然增加的原因是 CO2量突然减少，固定 CO2所消耗的 C5少，积累的 C5增多 D. 图乙中 GD段 14C量大幅度增加的原因是 CO2量突然增加，固定 CO2生成的 C3增多 四、光合作用受环境因素影响 1. 光照强度 （1）原因概述：光照是形成叶绿素的必要条件，也是光合作用的最 终能源。光照直接决定光反应阶段的 ATP、NADPH 合成量，进而影响碳 反应阶段。光照因素中有光强、光质与光照时间等影响光合作用，进而 影响其生理和分布。光合作用的作用光谱与叶绿体色素的总吸收光谱相 吻合。 （2）曲线图解（仅考虑光合作用）：在某一光强度前，随着光强度的增加，光合作用速度增加， 光强度大于某一值时，光合速度达到平衡点，光强度即使再增加，光合速度也不再增加。此时的光强 度称为光饱和点。 （3）光强影响光合作用曲线分析总结 光强影响光合作用曲线分析 曲线的 上升段 限制因素 光强 限制光合速率的反应阶段 光反应 原因 光照是光合作用的最终能源，直接决 定光反应阶段 ATP、NADPH 的合成量 饱和区 限制因素 温度或 CO2浓度 限制光合速率的反应阶段 碳反应（最大速率体现碳反应能力） 饱和的原因 ①固定 CO2的酶活性，影响 CO2固定的速率 ②CO2浓度和 CO2扩散的速率两方面，使碳反应受到限制 饱和的实质 碳反应跟不上光反应，反映了碳反应阶段的活性 （4）应用 ①合理密植：可以提高作物的产量，但是不宜栽培过密，如果栽培过密就会因遮挡，植株下部叶 片因受光少而光合减弱，甚至发黄；同时栽培过密会导致通风不良，使上部叶片 CO2供应不足，影响 光合，易倒伏，加重病虫危害而减产。 ②间种套种：在一块地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植几种庄稼，叫间作套种。这 样在时间和空间上充分利用光能，但是农作物的种类要合理搭配。林带树种的配置要考虑生长于底层 的植物所接收的光强应高于该植物的光补偿点。 0 6∶00 12∶00 18∶00 时间 气孔导度 植物Ⅰ 植物Ⅱ b 2 1 0 5 10 15 20 时间（min） a 14 C 量（相对值） 光照 黑暗 · · c · B A · b 2 1 －5 0 5 10 15 时间（min） a 14 C 量（相对值） 1%CO2 0.003%CO2 1%CO2 E G c · D F · 甲 乙 CO2吸收 0 光照强度 光合作用速率 光照强度（Lx） · · a b c d 1%CO2 0.03%CO2 135 136 光合速度 温度 光合速度 矿质 2. CO2浓度 （1）植物吸收 CO2的方式：光合作用所需的碳源，主要是大气中的 CO2，CO2主要通过气孔扩散进入叶片。气孔开度直接影响 CO2的进入量而控 制着光合作用。光合速率与大气和叶绿体基质间的 CO2浓度差成正比。 （2）曲线图解：在某一浓度以前，光合作用随着 CO2的浓度增加而增 加。达到某一浓度，光合速度达到平衡，即使 CO2浓度再增加，光合速度也不再增加。 （3）CO2影响光合作用曲线总结 CO2浓度影响光合作用曲线分析 曲线的 上升段 限制因素 CO2浓度 限制光合速率的反应阶段 碳反应 原因 CO2作为光合作用的原料，直接影响碳反应阶段 C3化合物的合成 量；同时增加 CO2浓度也能降低呼吸消耗，有利于提高净光合速率 饱和区 限制因素 光强或光质 限制光合速率的反应阶段 光反应（最大速率体现光反应能力） 饱和的原因 光照决定 ATP、NADPH 合成量， 影响 C5的再生速率，影响光合速率 饱和的实质 光反应跟不上碳反应，反映了光反应阶段的活性 （4）应用 ①大气中的 CO2浓度为 0.035%，在温带地区达到 0.3%，此范围内光合速度随着 CO2浓度上升而增 加。在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，既能充分利用光能，又有利于空气流动以提供光合 作用所需的 CO2（尤其是中午前后光合强时）。 ②增施农家肥（发挥土壤微生物的分解作用，提供较全面的矿质元素，改善土壤结构，提高土 温）、深施 NH4HCO3等增大 CO2浓度，提高光合作用速率。实施秸秆粉碎还田（禁止燃烧），促进土壤微 生物分解作用，增加 CO2浓度。大棚中还可以使用 CO2发生器、干冰等增加 CO2浓度。 3. 温度 （1）概述：任何生理过程几乎都与温度有关，而植物自身调节温度的能力较弱，因此受环境温 度影响大。因为光合作用过程中有许多是酶促反应，因此会受温度的影响。 温度将直接影响酶的活性，主要限制碳反应阶段的速率。温度还会通过影响呼吸作用、气孔开闭 或其他因素间接影响光合作用，如高温下气孔关闭，呼吸作用显著增强。 （2）变化规律：在极端低温条件下，不发生光合作用，随着温度上升， 光合作用速度增加，到了 30～40℃时最大，以后随温度上升光合速度下降 （3）应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，夏天，温室栽培可适当 降低温度。白天适当提高温度，有利于提高植物光合作用的速率，夜间适当 降低温度，有利于降低呼吸作用速率，从全天看，增加了有机物的积累，有利于植物的生长，提高植 物的产量。 问题：新疆的哈密瓜为什么很甜？ 4. 矿质元素的供应 （1）矿质元素的作用：矿质元素缺乏会影响光合作用的速度，如 N、P是催化光合作用中各种 酶以及 NADP和 ATP的重要组成分，K在绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、 块茎和种子等器官中其中有作用，Mg是叶绿素的重要组成成分。 （2）曲线图解：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，土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，会使植物吸 水困难从而导致光合作用速率下降，称为盐胁迫，俗称烧苗。 （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（肥过多会造成“烧苗”现象），可以提高作物的光合作用。 5. 水 （1）水的作用：水分虽然是光合作用的原料之一，但植物吸收的水分，仅很少一部分（1％以 下）用于光合作用，因此水分缺乏使光合速率下降主要是间接原因，也因此不用水含量的变化来衡量 光合速率。农民在移栽白菜时往往去掉一些大叶片，是因为刚栽的白菜的根不能很快地从土壤中吸 水，去掉几片大叶片可以减少因叶的蒸腾作用而造成的水分散失，避免造成刚栽的白菜体内失水过多 死亡，从而提高成活率。 （2）曲线图解：温暖、晴朗、水分供应充足的天气，中午前后达到高 峰（单峰曲线）。夏季中午，光照强烈，气温升高，植物体中水分不足，光 合作用速度降低，这不仅是因为水是光合作用的原料，还因为体内水分不 足，为抑制水分的蒸发气孔关闭，限制了空气中 CO2进入的缘故，这就是植 物的“午休”现象（双峰曲线）。 问题：造成“午休”现象的直接和间接原因是什么？ 6. 主要环境因素的综合影响 （1）P点前：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。 （2）P点到 Q点之间：限制因子既有横坐标因素，也有其他因素。 （3）Q点后：横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，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。 例 40 CO2供应不足最终可影响到绿色植物释放 O2减少，以下叙述中最直接的原因是（ ）。 A．CO2不足使固定形成的三碳化合物减少 B．三碳化合物还原所消耗的 ATP和 NADPH减少 C．ATP和 NADPH减少使光反应分解水减少 D．ADP、Pi、NADP ＋ 减少使光反应分解水减少 例 41 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，碳反应强度降低 B．光反应强度降低，碳反应强度降低 C．光反应强度不变，碳反应强度降低 D．光反应强度降低，碳反应强度不变 例 42 当温室内温度升高或高温时间延长植物光合作用速率下降的可能的原因有（ ）。 ①光照强度减弱 ②叶片面积减小 ③气孔关闭降低 CO2吸收 ④酶活性受影响 ⑤根吸收矿质元素减少 A．③④⑤ B．③④ C. ②③④ D. ②③④⑤ 例 43 寒冷的冬天，利用温室进行蔬菜种植，可以提高经济效益，但需要调节好温室的光照、湿 度、温度等，以提高蔬菜的产量，下列措施及方法中正确的是（ ）。 ①由于温室内外温差大，在温室薄膜（或玻璃）上结成一层水膜，要及时擦干以防止透光率降低 0 P Q 光强 光合速率 30℃ 20℃ 10℃ 0 P Q 光强 光合速率 高 CO2 中 CO2 低 CO2 0 P Q 温度 光合速率 强光 中光 弱光 CO2吸收 0 CO2浓度 8 12 14 18 时间 光合速度 137 138 ②适当地增加光照，以补充冬季阳光的不足 ③尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用 ④向温室内定期施放二氧化碳气体，以增加光合作用强度 ⑤向温室内定期施放氧气，以降低呼吸作用强度 ⑥冬季温室内温度尽量维持恒定 A. ①②④ B. ①②④⑥ C. ②③⑤⑥ D. ③④⑥ 例 44 光合作用过程包括光反应和碳反应两个阶段，下列叙述中正确的是（ ）。 A. 光反应和碳反应互相提供物质和能量 B. 炎热的夏季中午，植物的“光合午休”现象是因为碳反应受阻，所以光反应停止 C. 在其他条件适宜的情况下，光照突然停止，光反应停止，但碳反应不会立即停止 D. 光反应和碳反应的条件不同，可单独进行 例 45 如果天气燥热，水分蒸发过快，水分供应不及时，叶肉细胞和气孔的保卫细胞都要因缺水而 萎蔫，气孔因此关闭，以防止继续失水，这是植物的应急措施。在此情况下与事实不符的是（ ）。 A．光合作用所需要的 CO2只能来自细胞呼吸作用所产生的 CO2 B．细胞呼吸作用所需要的 O2只能来自细胞光合作用所产生的 O2 C．光合速率下降的直接原因是因为水分缺乏 D．光合速率下降的直接原因是 CO2供应不足 例 46 水稻在干旱时保卫细胞通过失水而使气孔关闭，从而降低蒸腾作用。研究发现，气孔关闭 的过程中，保卫细胞膜上向外运输 K ＋ 的转运蛋白活性增强。若抑制 K ＋ 转运蛋白磷酸化，则气孔无法 关闭。下列有关叙述，错误的是（ ）。 A. 气孔关闭是因为保卫细胞向外运输 K ＋ B. K ＋ 转运蛋白发生磷酸化可促进气孔关闭 C. 气孔关闭会使光合作用速率降低 D. 保卫细胞失水只能通过自由扩散方式 例 47 右图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速 率随 CO2变化的情况，下列有关说法错误的是（ ）。 A. 与 D点相比，C点时细胞内[H]量较高 B. 与 A点相比，B点时细胞内的 C5含量较低 C. 图中 C点时光合作用速率达到最大值 D. 图中 D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度 例 48 《汜胜之书》中记载到“凡耕之本，在于趣时和土，务粪泽，早锄早获。春冻解，地气始 通，土一和解。夏至，天气始暑，阴气始盛，土复解。夏至后九十日，昼夜分，天地气和。以此时耕 田，一而当五，名日膏泽，皆得时功。”下列分析错误的是（ ）。 A.“务粪泽”——施肥和灌溉能够补充土壤中的水分和无机盐，有利于植物生长 B.“早锄”——农田除草能降低农作物与杂草因生存空间和资源而产生的种间竞争 C.“春冻解，地气始通” ——春天温度升高，植物细胞内结合水/自由水的比值升高降低 D.“以此时耕田”——中耕松土能提高土壤含氧量，利于根系吸收土壤中的无机盐 例 49 某个春季低温潮湿、夏季高温干旱的地区生长着一种春、夏季叶型不同的植物，其叶型数 据如下表。下列分析中正确的是（ ）。 项目 甲型叶 乙型叶 表面积（mm 2 ） 292 144 体积（mm 3 ） 64 63 表皮厚度（um） 14 24 A．甲型叶生长在春季，利于光合作用 B．乙型叶生长在春季，利于光合作用 C．甲型叶生长在夏季，降低蒸腾作用 D．乙型叶生长在夏季，增强蒸腾作用 例 50 某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定 CO2酶的活性显著高于野生型。 题图显示两者在不同光照强度下的 CO2吸收速率。下列叙述中错误的是（ ）。 A．光照强度低于 P时，野生型的光反应强度高于突变型 B．光照强度高于 P时，突变型的碳反应强度高于野生型 C．光照强度高于 P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是 CO2浓度 D．光照强度低于 P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度 第 50题图 第 51题图 第 52题图 例 51 题图所示为某种植物在最适温度和 0.03%的 CO2 浓度条件下，光合作用合成量随着光照强度 的变化曲线，若在 B点时改变某种条件，结果发生了如曲线 b的变化，则改变的环境因素是（ ）。 A．适当提高温度 B．增大光照强度 C．适当增加 CO2浓度 D．增加酶的数量 例 52 题图所示为叶片的光合作用强度与植物周围空气中 CO2含量的关系。图示中，CE段是增大 了光照强度后测得的曲线。下列有关叙述中，正确的是（ ）。 A．植物体鲜重增加量是光合作用强度重要指标 B．出现 BC段的限制因素主要是温度 C．叶绿体内的三碳化合物含量，C点时大于 B点 D．在 E点后再次增大光照强度，曲线有可能为 EG 例 53 一密闭透明薄膜大棚内，一天中光照强度与棚内植物制造的有机物量的变化如下图中曲线 I、曲线Ⅱ所示。在采取某项措施后，棚内植物制造的有机物量则如曲线Ⅲ所示。则所采取的措施最 可能是（ ）。 A. 通风，降低室内温度 B. 通风，增加大棚内二氧化碳浓度 C. 通风，增加大棚内氧气浓度 D. 遮光，降低光照强度 第 53题图 第 54题图 例 54 图示为蝴蝶兰在正常和长期干旱条件下 CO2吸收速率的日变化，据图分析的下列说法中正确 的是（ ）。 A. 长期干旱条件下，叶肉细胞在 0～4时不能产生 ATP和[H] B. 长期干旱条件下，叶肉细胞在 10～16时不能进行碳反应 C. 正常条件下，12时 CO2吸收速率最快，植株干重最大 D. 长期干旱条件下，蝴蝶兰可通过夜间吸收 CO2以适应环境 0 P 光照强度 叶片光合作用强度 突变型 野生型 0 光照强度 B C 叶片光合作用强度 A b a 0 CO2含量 B C 叶片光合作用强度 A F G D E Ⅰ Ⅲ Ⅱ 光照强度 0 6 12 18 24 时间/b 0 CO2浓度 光合作用增长速率 · · B · · C A D 139 140 O 2 释 放 量 [ mm ol /( m2 · s) ] P n[ μ mo l/ (m 2 · s) ] 例 55 将某植物的叶肉细胞放在含低浓度 NaHCO3的培养液中，并用石蜡油覆盖液面。先照光一段 时间，然后在相同光照强度下不同时间测定叶肉细胞的光合作用强度。下列的示意图中能正确反映测 定时间与光合作用强度关系的是（ ）。 例 56 将一盆金盏菊先后置于不同环境因素的密闭容器中，测得其氧气释放量变化如下图所示， 则对该图的下列解释中，正确的是（ ）。 ①X数值大于 0 ②AB段光合速率影响因素是 CO2浓度与温度 ③C点碳反应速率高于 B点碳反应速率 ④金盏菊光合速率最适光照强度是 3kLx A. ② B. ①③ C. ②④ D. ①②④ 例 57 在下列四种不同的实验条件下，测定光照强度对光合作用速率的影响：①0.10%CO2，30℃； ②0.10%CO2，20℃；③0.03%CO2，30℃；④0.03%CO2，20℃。下图曲线分别表示了实验结果，下表对 于限制光合作用速率的主要因素的分析中，判断正确的一项是（ ）。 实验② 实验④ P 点 A 光强度 CO2% 温度 B CO2% 光强度 温度 C 温度 光强度 CO2% D 温度 CO2% 光强度 例 58 将玉米的 PEPC酶基因导入水稻后，测得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）下列叙述中错误的一项 是（ ）。 A．转基因水稻更适合栽种在强光环境中 B．光照强度为 10～14×10 2 μmol/(m2·s)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 CO2供应已充足且光照强度已达饱和点 C．分析图中信息，PEPC酶所起的作用是增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合强度 D．光照强度低于 9×10 2 μmol/(m2·s)时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是气孔导度 例 59 植物光合速率受多种环境因素的影响。题图表示在不同环境条件下某植物的光合速率变化 情况，下列相关叙述中正确的是（ ）。 A．光照强度在 5～6时，植物光合速率随光照强度升高而升高 B．光照强度一定时，CO2浓度对光合速率的影响比温度的影响明显 C．光照强度为 1时，植物光合速率极低，细胞中 ATP的含量几乎为 0 D．光照强度和 CO2浓度一定时，植物光合速率随着温度升高而不断加快 第 59题图 第 60题图 例 60 研究者探究不同光强条件下，两种不同浓度 CO2对某种蓝藻生长的影响，结果如题图所示。 下列关于实验的叙述中，不正确的是（ ）。 A．“●”和“▲”分别表示高浓度和低浓度 CO2下的测量结果 B．若相同条件下测量 O2释放量，可得到相似的实验结果 C．低光强时，不同的 CO2浓度对干重增加的影响不显著 D．高浓度 CO2时，不同的光强对干重增加的影响不显著 例 61 某研究小组在水肥充足条件下，观测了玉米光合速率等生理指标日变化趋势如下图所示。 据图判断的下列有关叙述中正确的是（ ）。 A．光合作用消耗 ATP最快的时间是 15∶00 时 B．根吸水能力最强的时刻是 12∶00时 C．直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗 D．影响光合速率的环境因素主要是 CO2浓度 例 62 在大棚种植番茄时，“重氮肥轻钾肥”的情况比较普遍，科学工作者为验证钾肥的作用，在 土壤钾肥不足的大棚中，研究了根外施加适量钾肥后某天实验组和对照组的光合速率（用 O2释放量 表示），结果如下图所示。下列说法中正确的是（ ）。 A．施肥后钾以协助扩散的方式被根尖细胞吸收 B．本实验中不同时间的温度、光照强度是自变量 C．8时限制光合速率的最主要因素是温度 D．12时实验组的实际光合速率大于 30 mmol/（m 2 ·s） 第 62题图 第 63题图 0 光合速率 时间 0 光合速率 时间 0 光合速率 时间 0 光合速率 时间 A B C D 气 孔 导 度 [ mo l/ (m 2 · s) ] 4 2 光照强度[×10 2 μmol/(m 2 ·s 1 )] 0.2 0.4 0.6 0.8 8 6 12 10 14 光 合 速 率 [ μ mo l/ （ m2 · s） ] 4 2 光照强度[×10 2 μmol/(m 2 ·s 1 )] 10 20 30 40 8 6 12 10 14 O 0 -10 转基因水稻 原种水稻 转基因水稻 原种水稻 A C 10℃ 0.1%CO2 10℃ 1%CO2 30℃ 1%CO2 氧气释放量 1 3 5 光照强度（kLx） x B P 光照强度 ② ③④ ① 光合速率 141 142 例 63 研究人员分别设置自然光照正常供水、遮光（50%自然光照）正常供水、自然光照干旱和遮 光干旱四种实验条件栽培大姜，测定其叶片的净光合速率（Pn），结果如图所示，下列叙述中正确的 是（ ）。 A．正常供水时大姜叶片干重在 9 d内基本不变 B．干旱对大姜生长的影响比遮光大 C．遮光时适当减少供水有利于大姜生长 D．干旱时适当增强光照有利于大姜生长 例 64 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 例 65 光照是叶绿素合成的必要条件，下图甲表示某种水稻（阳生植物）叶片叶绿素含量与光照 强度的关系；图乙是对水稻光合作用的研究结果。下列有关说法中正确的是（ ）。 A．分析图甲，可以推测在叶面积相同的情况下，阴生植物的叶绿素含量高于阳生植物 B．分析图甲，可知遮光 90%条件下水稻的产量高于遮光 50%条件下的水稻产量 C．分析图乙，可知 8到 12时净光合速率降低，主要原因是气孔导度降低 D．分析图乙，可知 8时水稻净光合速率为零，18时有机物积累最多 例 66 磷酸转运器是叶绿体膜上的重要结构，可将暗反应过程中产生的磷酸丙糖运出，同时将释放 的 Pi 运回。Pi 和磷酸丙糖通过磷酸转运器的运输，严格按照 1∶1 的反向交换方式进行，如图所示。 下列叙述正确的是（ ）。 A．光合色素吸收、传递和转换光能后激发 A的进入 B．叶绿体基质中的 CO2直接被光反应产生的[H]还原 C．磷酸转运器运输 Pi会造成叶绿体基质中的 Pi堆积 D．磷酸转运器可协调蔗糖合成速率与 CO2固定速率 第 5 节 光合作用与细胞呼吸作用 一、光合作用与呼吸作用的关系 1. 线粒体与叶绿体在代谢上的关系 2. 光照强度对植物的综合作用：光照强度为 0的时候，只有呼吸（A点）；光照开始，呼吸作用产 生的 CO2一部分用于光合作用，向外界释放 CO2的减少（AB段）；随光照强度加强，光合作用逐渐加强， CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用，到 B点时，细胞呼吸释放的 CO2全部用于光合作用， 即光合作用强度等于细胞呼吸强度，B 点称为光补偿点；随光照强度不断加强，光合作用强度不断加 强，到 C点以上不再加强了。C点对应的光照强度称为光合作用的饱和点，C点对应的 CO2吸收值表示 表观光合速率（净光合）。 二、呼吸速率、总光合速率和净光合速率 1. 定义 （1）呼吸速率：单位面积在单位时间内分解有机物的速率。光照强度 0 时，此时没有光合作用， 曲线与纵坐标的交点为负值，这肯定是黑暗中呼吸作用的结果，与纵坐标的交点就是呼吸强度。 （2）总光合速率：也称实际光合速率，指在光下实际合成有机物的量，即单位时间内叶片从外界 吸收和自身释放 CO2的量（吸收 O2的量）。 （3）净光合速率：试验条件下能直接测得的数据，即光照下测定 CO2的吸收量（O2的释放量）。 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 2. 测定 （1）测量指标：通常以测定 CO2释放量或者 O2的吸收量为标准。植物体内的水分用于光合作用的 不到 1%，因此一般不用水的消耗表示光合作用强度，同时合成的有机物容易转移，不容易测量，因 此也不用。 （2）测量方法 ①呼吸速率：将植物置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离（O2减少量），计算呼吸速 率（图 1）。装置中的 NaOH溶液可吸收容器中细胞呼吸产生的 CO2。 ②净光合速率：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（O2增加 量），计算净光合速率（图 2）。NaHCO3溶液可提供 CO2，保证了容器内 CO2浓度的恒定。 叶 片 光 合 速 率 [ μ mo l / (m 2 · s )] 叶绿素含量（mg/g） 嵴 CO2，H2O 外膜 内膜 基质 O2，有机物 叶 肉 细 胞 基粒 外膜 内膜 基质 外界 CO2 外界 CO2 光 外界 O2 外界 O2 CO2吸收 CO2吸收 光照强度 0 A B C 光照强度对植物作用示意图 图 1 图 2 NaHCO3 溶液 红色液滴 NaOH 溶液 绿色 植物 红色液滴 绿色 植物