5.4 光合作用与能量转化-2024-2025学年新高一生物预习讲义（2019人教版必修1）

5.4 光合作用与能量转化 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（把握考点） 模块五 小试牛刀过关测 1.简述植物捕获光能的色素种类和作用;运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。（生命观念） 2.分析光合作用过程，掌握光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系。（科学思维、科学探究） 3.阐述“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法;设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响（科学探究） 4.关注光合作用原理在农业生产上的应用（社会责任） ----------------------第一课时 捕获光能的色素和结构--------------------- 捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 1.绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理：①用有机溶剂 提取绿叶中的色素，这是因为绿叶中的色素 中；②用 可以将绿叶中不同色素分离开来，这是因为绿叶中不同的色素在层析液中的 。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 （2）方法步骤 ①提取绿叶中的色素：绿叶剪碎，加入少许二氧化硅和碳酸钙和 后 的研磨，然后过滤收集滤液。研磨时加入二氧化硅的作用是 ，加入的碳酸钙可 。 ②制备滤纸条：将 的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端 ，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。 ③画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待 ，再画一两次。 ④分离绿叶中的色素：将滤纸条轻轻插入层析液中，不能让 。随后用 。 （3）观察与记录：观察滤纸条上出现的 会发现，滤纸条上有 条不同颜色的色带，从上往下依次为： （橙黄色）、 （黄色）、 （蓝绿色）、 （黄绿色）。（P99“讨论”1） 实验异常结果分析 (1)收集的滤液绿色过浅的原因分析 ➊未加二氧化硅，研磨不充分 ➋菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。 ➌加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小 ➍未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 (2)叶绿素a叶绿素b色素带较浅或者没有的原因 ➊选取的叶片是嫩黄叶或者老叶 ➋未加CaCO3，导致叶绿素被破坏。 ➌色素提取液放置时间过长，导致叶绿素分解 实验异常结果分析 (3)滤纸条看不到色素带 ➊提取液使用蒸馏水，而不是无水乙醇 ➋忘记画滤液细线 ➌滤液细线接触层析液，色素溶解到层析液中 (4)滤纸条色素带重叠 没等干后再划线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。 色素分离的其他方法 2.色素的种类、含量及颜色：绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类，见下图，图中序号处对应内容依次为： 。 3.绿叶中色素对光的吸收：科学家做过这样的实验：在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜。阳光是由 的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时， 的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为 。 ，就可以得到色素溶液的吸收光谱，如下图，图中①为 ，②为 ，③为 ，图示曲线说明： 。这些色素吸收的光都可用于 。 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体形态：在 显微镜下观察水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞，可以看到叶绿体一般呈 。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用 显微镜观察才能看清楚。 2.叶绿体结构：下图为叶绿体结构示意图，从图中可以看出，叶绿体的外表有 （既图中序号 ），内部有许多基粒（既图中序号 ），基粒与基粒之间充满了 （既图中序号 ）。每个基粒都由许多 构成的。吸收光能的四种色素，就分布在 上。 2.叶绿体的功能 （1）资料分析： ①1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。该实验的结论是： ，叶绿体是 。（P101“讨论”1） ②在 中，含有多种进行光合作用所必需的酶。 （2）叶绿体功能：恩格尔曼的实验直接证明了 。结合其他的实验证据，科学家们得出 这一结论。 教材习题01 1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用（ ） (2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能（ ） (3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（ ） 笔记·感悟 教材习题02 2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ） A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 ----------------------第二课时 光合作用的原理和应用--------------------- 光合作用的原理和应用 一、光合作用的原理 1.探索光合作用原理的部分实验：综合教材102页探索光合作用原理的部分实验，光合作用释放的氧气中的氧元素来自 ，氧气的产生和 不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要 ，这些化学反应可以概括地分为 （即下图中阶段 ）和 (现在也称为碳反应)，下图为光合作用过程示意图。 2.光反应阶段 (1)光合作用第一个阶段的化学反应，必须 才能进行，这个阶段叫作 阶段。此阶段是在 (图中序号 )的薄膜上进行的。 (2)叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以 (图中序号 )的形式释放出去，H+与 (图中序号 )结合，形成 (图中序号 )。 作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分 供暗反应阶段利用；二是在有关 的催化作用下，提供能量促使 (图中序号 )反应形成ATP，这样，光能就转化为储存在ATP中的 。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应 3.暗反应阶段 (1)光合作用第二个阶段中的化学反应， 都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在 (图中序号 )中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成 (图中序号 )。 (2)20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明 了 。 (3)绿叶通过 从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与 (一种五碳化合物)(图中序号 )结合，这个过程称作 。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子,即图中序号 。在有关酶的催化作用下，C3接受 释放的能量，并且被 (图中序号 )还原。随后，一些 的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类(图中序号 )；另一些 的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与 。这样，暗反应阶段就形成从 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作 。 4.光反应与暗反应的联系：在光反应阶段，光能被叶绿体内 上的 捕获后，将水分解为 等，形成 ，于是光能转化成 中的化学能； 驱动在 中进行的暗反应，将CO2转化为 。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 二、光合作用原理的应用 1.光合作用强度：光合作用的强度就是指 ，光合作用的强度直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 （1）材料用具：略（详见P105“教材”） （2）方法步骤 ①取生长旺盛的绿叶，用打孔器打出小圆形叶片30片（注意避开 ，其原因是 ，会影响实验结果）。 ②抽出小圆形叶片内的气体。 ③将处理过的圆形小叶片，放入 处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为 ，所以全都沉到水底。 ④取3只小烧杯，分别倒入富含 的清水（可以事先通过吹气的方法补充C02，也可以用质量分数为1％～2％的 溶液来提供C02）。 ⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行 三种光照。 ⑥观察并记录 内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。 3.影响光合作用强度的因素：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料— ，动力— ，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到 ，都可能是影响光合作用强度的因素。例如， ，都会因影响C02的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响 的因素，如 ，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响 的因素(如温度)，也是影响因子。 4.化能合成作用：在自然界中，除了光合作用，还有另外一种制造有机物的方式。少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的 的能量来制造有机物。例如，硝化细菌能利用土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2）、亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）这两个化学反应中释放出的 ，将 合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。 教材习题01 1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。 (1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( ) (2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。( ) (3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( ) 笔记·感悟 教材习题02 2.如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（ ） A.CO2→叶绿素→ADP B.CO2→叶绿体→ATP C.CO2→乙醇→糖类 D.CO2→三碳化合物→糖类 教材习题03 3.根据光合作用的基本过程填充下图 1．用新鲜菠菜叶片进行叶绿体中色素提取和分离实验。下列叙述正确的是（    ） A．提取叶绿体中色素的原理是四种色素的溶解度不同 B．可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离 C．纸层析法分离色素时，层析液不能浸及滤液细线 D．层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失 2．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和 SiO2 的作用，进行了 4 组实验来验证，4 组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是（ ） A．①可能是由于未加 CaCO3而得到的实验结果 B．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果 C．③可能是由于未加 SiO2而得到的实验结果 D．绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同 3．下列有关植物细胞中光合色素的叙述，正确的是（　　） A．黄化叶片中光合色素吸收的红光会大幅度减少 B．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜和基质中 C．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 D．若未加入二氧化硅，则导致提取时光合色素被破坏 4．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是（    ） A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400~500 nm 波长的光 B．用450 nm 波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度 C．由550 nm 波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加 D．土壤中缺乏氮和镁时，植物对420~470 nm波长的光的利用量显著减少 5．恩格尔曼利用需氧细菌和水绵为材料，探究叶绿体的功能。下列有关恩格尔曼实验的叙述，错误的是（    ） A．水绵具有螺旋带状叶绿体，便于实验观察 B．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧 C．将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在充满空气的小室内，进行实验 D．用透过三棱镜的光照射临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 6．在对光合作用原理的探索历程中，科学家做过很多经典实验。下列说法错误的是（    ） A．恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2 B．希尔证明了叶绿体在适宜条件下能发生水的光解，并伴随有ATP的合成 C．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2证明了光合作用产生的O2来自于H2O D．卡尔文利用14C标记的14CO2探明了暗反应阶段CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 7．下图是高等绿色植物的光合作用图解，下列说法正确的是（    ） A．①可代表光合色素，主要吸收蓝紫光 B．③是C3，若突然降低CO2的供应，短时间内③的含量会减少 C．④是ATP，该物质合成时不需要消耗能量 D．⑤是NADPH，仅作为③还原过程中的还原剂 8．下列关于光合作用和化能合成作用的说法中正确的是（    ） A．二者均需要在有光条件下才能进行 B．二者都能将CO2和H2O转化成有机物 C．二者合成有机物时所利用的能量相同 D．二者都能在绿色植物同一部位进行 9．下图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。下列有关分析正确的是（    ） A．在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小 B．在bc段，单独增加适宜的光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间 C．在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降 D．因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用 10．研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法不正确的是（　　） A．限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B．光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 C．光照强度为a时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等 D．光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 11．甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．CO2浓度为200μL/L时，限制两种植物光合速率的主要因素均为光照强度或温度 B．CO2浓度为400μL/L时，甲、乙植物的光合速率相等 C．CO2浓度为500μL/L时，甲植物水的光解能力强于乙 D．与甲植物相比，乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存 12．光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 13．某同学用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离。下列说法错误的是（    ） A．将菠菜叶剪碎，研磨时应加入的药品有二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇 B．滤纸条上的滤液细线若触及层析液会导致分离实验失败 C．滤纸条上，扩散最快的色素带呈橙黄色，最宽的色素带呈蓝绿色 D．若滤纸条上距滤液细线最远的两条色素带变窄、变浅，是使用了久置变黄的叶片所致 14．如图表示不同CO₂浓度下，某植物CO₂吸收速率随光照强度变化的曲线，下列叙述错误的是（    ） A．图中影响光合速率的因素有光照强度和CO₂浓度 B．“a→b”条件改变后，短时间内叶绿体中 C₅含量升高 C．“b→c”条件改变后，短时间内叶绿体中 C₃/C₅比值升高 D．该植物在光照强度为a的光照下不能正常生长 15．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是（    ） A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后 B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2的浓度最高 C．图甲中的F点对应图乙中的g点 D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加 16．我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②腌制，即添加食盐、糖等制造高渗环境，延长食物保存时间 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④高温处理，即对生牛奶等食品高温加热后再饮用或食用 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是（    ） A．措施①④分别反映了温度与酶活性的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施⑤⑥的主要目的是提高所种作物的光合作用强度 D．措施①③的主要目的是降低储藏生物材料的呼吸作用强度 17．如图表示某高等植物叶肉细胞中的A、B两种细胞器及相关生理活动。下列说法正确的是（    ） A．A细胞器内生理活动的强度大于B细胞器内生理活动的强度 B．A、B两种细胞器都能产生ATP，产生的ATP均能运输出去 C．改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度 D．图示叶肉细胞中有有机物的积累，该植物一定能正常生长 18．（不定项）下图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出部分结构放大图。下列有关叙述不正确的是（    ） A．图乙所示结构取自图甲中的①或③ B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示的结构上 C．吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上 D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜面积 19．（不定项）为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测量此过程中不同光照强度下玉米单位时间内气体的释放量，绘制曲线如下图所示。下列说法正确的是（    ） A．光照强度低于d时，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO₂ B．c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为（n-m）μmol C．d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O₂的量等于呼吸作用消耗O₂的量 D．与d点相比，e点时玉米叶绿体基质中C₃含量增多 20．下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。 据图回答下列问题： （1）图中①、③、④代表的物质依次是 、 、 、B过程的场所是 ，[H]代表的物质主要是 。 （2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在 （填“B和C”“C和D”或“B和D”）。 （3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是 。 （4）图中光能的用途是： 。 1．问天实验舱里的植物是在实验柜里培养的，实验柜里的人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量，植物之所以能够利用光能与其细胞内特定的物质和结构是密不可分的。下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是（    ） A．研磨时加入无水乙醇的目的是提取色素 B．若研磨时未加入碳酸钙，则提取的色素有些会被破坏 C．划滤液细线时要直、细、匀，目的是防止色素带重叠 D．若使用的叶片已发黄，则层析后滤纸条上可能缺少中间两条色素带 2．高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 3．某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（    ） A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 4．植入“生物电池”可使动物借助光合作用修复因能量不足而受损的细胞。科研人员利用菠菜叶肉细胞中的类囊体制成纳米类囊体(NTU)，将其注入小鼠软骨受损的部位，治疗小鼠的骨关节炎，相关机制如图。下列说法错误的是（    ） A．NTU膜上含有光合色素和有关的酶，能通过光反应合成ATP和NADPH B．光照条件下，图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体和NTU C．NTU产生的NADPH可以进入线粒体，在线粒体内膜上与O2结合生成水 D．此研究说明植物光反应固定的能量可直接用于动物细胞生命活动 5．龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线（单位：mmol·cm-2·h-1）。下列叙述错误的是（　　） A．据图甲分析，温度为30 ℃和40 ℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等 B．40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长 C．补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移 D．图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素相同 6．（不定项）将小球藻培养在密封玻璃瓶内，在保持适宜温度的暗室中进行实验，第5分钟开始，持续给予充足恒定光照，第20分钟时补充NaHCO3，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．0～5分钟，小球藻的呼吸速率几乎不变 B．10～15分钟，限制小球藻光合速率的因素是光照强度 C．20分钟后，小球藻暗反应速率增强，光反应速率也增强 D．其他条件不变，实验持续进行一段时间后，密封玻璃瓶内的O2含量可能不再发生变化 7．（不定项）在农业生产中，播种密度会影响作物的产量。研究人员发现，在一定范围内，当其他条件相同时，水稻的播种密度与单位面积水稻产量之间的关系如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．播种密度小于a时，水稻对光能的利用率随播种密度的增加而提高 B．播种密度b是该条件下水稻获得最大产量的最佳播种密度 C．播种密度大于b时，水稻产量的变化主要由种内竞争所致 D．水稻产量与播种密度有关，与土壤中的无机盐含量无关 8．（不定项）科研人员探究了不同光照强度下某植物光合作用、呼吸作用的变化规律，相关指标的检测结果如下表所示。下列说法正确的是（    ） 光照强度/% 净光合速率/u mol –m-2- s-1 呼吸速率/ u mol –m-2- s-1 叶绿素含量/mg·g-1 28.6 13.43- 1.09 1.96 52.5 13.98 1.58 2.15 78.3 14.13 2.12 2.56 100 12.38 3.67 1.83 A．该植物可以通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境 B．实验中该植物最大光合作用速率为16.05μmol·m²·s-1 C．若光照强度由78.3%降至52.5%,短时间内植物体内C3含量会下降 D．实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强 9．图甲是叶绿体模式图，图乙表示光合作用的部分过程，图丙表示在密闭恒温(温度为25℃，其为a植物光合作用的最适温度)小室内测定的a、b两种经济作物光合作用强度和光照强度的关系，已知b植物比a植物矮小。回答下列问题： (1)图乙表示光合作用的 阶段，图乙中的A物质是 ，该物质产生于图甲中的 (填数字)，该物质与有氧呼吸第一、二阶段产生的[H] (填“是”或“不是”)同一种物质。 (2)如果图丙中的光照强度从Z降低到Y，短时间内图甲中②处的C5与C3比值会 。如果图丙中的两种经济作物a和b，一种是阴生植物，一种是阳生植物，则属于阳生植物的是 。由图可知，阴生植物的呼吸作用强度 (填“>”或“＜”或“=”)阳生植物的呼吸作用强度。 (3)对于图丙中的a植物而言，在光照强度小于Z时，限制光合作用的主要环境因素是 ，光照强度大于Z时，限制光合作用的主要环境因素是 。根据图丙中的信息设计能充分利用光能获得两种经济作物较大产量的种植方法并说明理由： 。 10．为探究某植物生长所需的适宜光照，在不同光照条件下，测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图所示。回答下列问题： 注：自然光下用遮阳网遮光，透过的光占自然光的百分数为透光率（%） (1)图1表明，植物叶片在透光率25%~75%内，呼吸速率随透光率降低而下降，可能的原因是 ；在线粒体中， 经过一系列化学反应与氧结合形成水，催化这一反应过程的酶分布在 。 (2)据图可知，在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是 µmol·m-1·s-1。 (3)根据上述结果，初步判断最适合该植株生长的透光率是 ，依据是 。 (4)图3中50%、75%透光率下植物叶片中叶绿素含量不同，设计实验验证这种差异（简要写出实验思路和预期结果） 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.4 光合作用与能量转化 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（把握考点） 模块五 小试牛刀过关测 1.简述植物捕获光能的色素种类和作用;运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。（生命观念） 2.分析光合作用过程，掌握光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系。（科学思维、科学探究） 3.阐述“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法;设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响（科学探究） 4.关注光合作用原理在农业生产上的应用（社会责任） ----------------------第一课时 捕获光能的色素和结构--------------------- 捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 1.绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理：①用有机溶剂无水乙醇提取绿叶中的色素，这是因为绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇中；②用纸层析法可以将绿叶中不同色素分离开来，这是因为绿叶中不同的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上扩散得快;反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 （2）方法步骤 ①提取绿叶中的色素：绿叶剪碎，加入少许二氧化硅和碳酸钙和无水乙醇后迅速、充分的研磨，然后过滤收集滤液。研磨时加入二氧化硅的作用是有助于研磨得充分，加入的碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 ②制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。 ③画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再画一两次。 ④分离绿叶中的色素：将滤纸条轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液。随后用棉塞塞紧试管口。 （3）观察与记录：观察滤纸条上出现的色素带数量及每条色素带的颜色会发现，滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：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）。（P99“讨论”1） 实验异常结果分析 (1)收集的滤液绿色过浅的原因分析 ➊未加二氧化硅，研磨不充分 ➋菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。 ➌加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小 ➍未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 (2)叶绿素a叶绿素b色素带较浅或者没有的原因 ➊选取的叶片是嫩黄叶或者老叶 ➋未加CaCO3，导致叶绿素被破坏。 ➌色素提取液放置时间过长，导致叶绿素分解 实验异常结果分析 (3)滤纸条看不到色素带 ➊提取液使用蒸馏水，而不是无水乙醇 ➋忘记画滤液细线 ➌滤液细线接触层析液，色素溶解到层析液中 (4)滤纸条色素带重叠 没等干后再划线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。 色素分离的其他方法 2.色素的种类、含量及颜色：绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类，见下图，图中序号处对应内容依次为：①叶绿素、②叶绿素a、③叶绿素b、④类胡萝卜素、⑤胡萝卜素、⑥叶黄素。 3.绿叶中色素对光的吸收：科学家做过这样的实验：在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜。阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱，如下图，图中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，图示曲线说明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体形态：在光学显微镜下观察水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞，可以看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用电子显微镜观察才能看清楚。 2.叶绿体结构：下图为叶绿体结构示意图，从图中可以看出，叶绿体的外表有双层膜（既图中序号①②），内部有许多基粒（既图中序号③），基粒与基粒之间充满了基质（既图中序号④）。每个基粒都由许多类囊体构成的。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。 2.叶绿体的功能 （1）资料分析： ①1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。该实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。（P101“讨论”1） ②在类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。 （2）叶绿体功能：恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。 教材习题01 1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用（ ） (2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能（ ） (3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（ ） 笔记·感悟 答案:（1）× 叶绿体中的胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b吸收的光能都能用于光合作用。 （2） √ （3） ×叶片呈绿色是因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光,叶片会反射绿光。 教材习题02 2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ） A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 答案：A 并非所有植物细胞中均含有色素,它主要分布在绿色植物的叶肉细胞中。 ----------------------第二课时 光合作用的原理和应用--------------------- 光合作用的原理和应用 一、光合作用的原理 1.探索光合作用原理的部分实验：综合教材102页探索光合作用原理的部分实验，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应（即下图中阶段Ⅰ）和暗反应(现在也称为碳反应)，下图为光合作用过程示意图。 2.光反应阶段 (1)光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。此阶段是在类囊体(图中序号①)的薄膜上进行的。 (2)叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子(图中序号②)的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+) (图中序号③)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH) (图中序号④)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi (图中序号⑤)反应形成ATP，这样，光能就转化为储存在ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应 3.暗反应阶段 (1)光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质(图中序号⑥)中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类(图中序号⑦)。 (2)20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 (3)绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5 (一种五碳化合物)(图中序号⑧)结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子,即图中序号⑨。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH (图中序号④)还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类(图中序号⑦)；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 4.光反应与暗反应的联系：在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 二、光合作用原理的应用 1.光合作用强度：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，光合作用的强度直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 （1）材料用具：略（详见P105“教材”） （2）方法步骤 ①取生长旺盛的绿叶，用打孔器打出小圆形叶片30片（注意避开大的叶脉，其原因是叶脉上没有叶绿体，会影响实验结果）。 ②抽出小圆形叶片内的气体。 ③将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。 ④取3只小烧杯，分别倒入富含二氧化碳的清水（可以事先通过吹气的方法补充C02，也可以用质量分数为1％～2％的NaHC03溶液来提供C02）。 ⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 ⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。 3.影响光合作用强度的因素：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料—水、C02，动力—光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中C02浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响C02的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。 4.化能合成作用：在自然界中，除了光合作用，还有另外一种制造有机物的方式。少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，硝化细菌能利用土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2）、亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。 教材习题01 1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。 (1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( ) (2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。( ) (3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( ) 笔记·感悟 答案:（1）√ 在光反应阶段,叶绿体利用所吸收的光能,将水分解为H+和氧,其中的氧以分子形式(O2)释放出去。 （2）× 光反应只能在光照条件下进行,暗反应在有光、无光下均能进行。 （3）× 影响光反应的因素会影响暗反应,如温度。 教材习题02 2.如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（ ） A.CO2→叶绿素→ADP B.CO2→叶绿体→ATP C.CO2→乙醇→糖类 D.CO2→三碳化合物→糖类 答案：D CO2参与暗反应,与C5结合形成C3，C3在ATP、NADPH和有关酶的作用下形成糖类。 教材习题03 3.根据光合作用的基本过程填充下图 答案： 1．用新鲜菠菜叶片进行叶绿体中色素提取和分离实验。下列叙述正确的是（    ） A．提取叶绿体中色素的原理是四种色素的溶解度不同 B．可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离 C．纸层析法分离色素时，层析液不能浸及滤液细线 D．层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失 【答案】C 【分析】提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。 【详解】A、提取叶绿体中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误； B、可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不作为层析液使用，B错误； C、分离色素时，层析液不要没过滤液细线，防止色素溶解，C正确； D、层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会因色素分解而消失，但不会因挥发而消失，D错误。 2．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和 SiO2 的作用，进行了 4 组实验来验证，4 组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是（ ） A．①可能是由于未加 CaCO3而得到的实验结果 B．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果 C．③可能是由于未加 SiO2而得到的实验结果 D．绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同 【答案】D 【分析】叶绿体色素的提取和分离实验： （1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。 （2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。 （3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。 （4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。 【详解】A、①中叶绿素含量明显低于正常值，可能是由于未加CaCO3，部分叶绿素被破坏，A正确； B、光合色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，②中没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇不能获得色素，B正确； C、③中所有色素带都偏窄，可能是由于未加SiO2，研磨不充分，提取色素较少，C正确； D、绿叶中的光合色素都能够溶解在层析液中，不同色素在层析液中溶解度不同，D错误。 3．下列有关植物细胞中光合色素的叙述，正确的是（　　） A．黄化叶片中光合色素吸收的红光会大幅度减少 B．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜和基质中 C．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 D．若未加入二氧化硅，则导致提取时光合色素被破坏 【答案】A 【分析】绿色植物通过叶绿体进行光合作用来制造有机物，而叶绿体利用光能，先由色素吸收光能，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，用来制造有机物，绿色光几乎不吸收，所以绿叶反射绿色光，所以叶子在人眼看来是绿色的。 【详解】A、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，黄化叶片中缺少叶绿素对红光的吸收会大幅度减少，A正确； B、在叶绿体中，光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B错误； C、由于植物对绿色光几乎不吸收，所以绿叶反射绿色光，所以叶子在人眼看来是绿色的，C错误； D、二氧化硅有利于研磨充分，若未加入碳酸钙，则导致提取时光合色素被破坏，而未加入二氧化硅，不会导致提取时光合色素被破坏，D错误； 4．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是（    ） A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400~500 nm 波长的光 B．用450 nm 波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度 C．由550 nm 波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加 D．土壤中缺乏氮和镁时，植物对420~470 nm波长的光的利用量显著减少 【答案】C 【分析】分析图示可知，类胡萝卜素主要吸收400~500 nm波长的光；叶绿素b主要吸收450~500nm和650nm左右波长的光；叶绿素a主要吸收400~450 nm和650 nm左右波长的光。 【详解】A、由图可知，类胡萝卜素主要吸收400nm~500nm波长的光，A正确； B、由图可知，叶绿体中色素吸收450nm波长的光比吸收600nm波长的光要多，因此用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确； C、由图可知，由550nm波长的光转为670nm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]变多，暗反应中C3的还原量增多，则叶绿体中C3的量减少，C错误； D、叶绿素吸收420nm~470nm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420nm~470nm波长的光变少，则植物对420nm～470nm波长的光的利用量显著减少，D正确。 5．恩格尔曼利用需氧细菌和水绵为材料，探究叶绿体的功能。下列有关恩格尔曼实验的叙述，错误的是（    ） A．水绵具有螺旋带状叶绿体，便于实验观察 B．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧 C．将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在充满空气的小室内，进行实验 D．用透过三棱镜的光照射临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 【答案】C 【分析】恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境中，用极细的光线束照射水绵的叶绿体。水绵具有螺旋带状叶绿体，便于实验观察，放在无空气的条件下，可排除空气中的氧气对实验的影响。 【详解】A、水绵具有螺旋带状叶绿体，用极细的光束可将叶绿体分为实验组和对照组，便于实验观察，A正确； B、用极细的光线束照射水绵的叶绿体，发现好氧性细菌集中分布在照光部位，所以格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，B正确； C、为排除空气中氧气的干扰，将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的小室内，进行实验，C错误； D、用透过三棱镜的光照射临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，D正确。 6．在对光合作用原理的探索历程中，科学家做过很多经典实验。下列说法错误的是（    ） A．恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2 B．希尔证明了叶绿体在适宜条件下能发生水的光解，并伴随有ATP的合成 C．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2证明了光合作用产生的O2来自于H2O D．卡尔文利用14C标记的14CO2探明了暗反应阶段CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 【答案】B 【分析】光合作用的发现历程：（1）普利斯特利通过实验证明植物能净化空气；（2）梅耶根据能量转换与守恒定律明确指出植物进行光合作用时光能转换为化学能；（3）萨克斯通过实验证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉；（4）恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体；（5）鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水；（6）卡尔文采用同位素标记法探明了CO2的固定过程中碳元素的转移途径。 【详解】A、恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确； B、希尔证明了叶绿体在适宜条件下能发生水的光解，并没有发现ATP的合成，B错误； C、鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，进行两组实验：第一组向植物提供H2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2，在其他条件都相同的情况下，结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2，证明了光合作用释放的氧气来自水，C正确； D、卡尔文用放射性14C标记CO2，通过追踪放射性去向，证明了光合作用中C的转移途径，即从CO2到C3再到糖类等有机物，D正确。 7．下图是高等绿色植物的光合作用图解，下列说法正确的是（    ） A．①可代表光合色素，主要吸收蓝紫光 B．③是C3，若突然降低CO2的供应，短时间内③的含量会减少 C．④是ATP，该物质合成时不需要消耗能量 D．⑤是NADPH，仅作为③还原过程中的还原剂 【答案】B 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和NADPH的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。 【详解】A、①可代表光合色素，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；其中还包括叶绿素，可吸收红光和蓝紫光，A错误； B、③是C3，突然降低CO2的供应，三碳化合物生成减少，还原过程仍在消耗，因此短时间内C3减少，B正确； C、④是ATP，光反应过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中，因此ATP合成时需要消耗能量，C错误； D、⑤是NADPH，可以作为C3还原过程中的还原剂，并提供能量，D错误。 8．下列关于光合作用和化能合成作用的说法中正确的是（    ） A．二者均需要在有光条件下才能进行 B．二者都能将CO2和H2O转化成有机物 C．二者合成有机物时所利用的能量相同 D．二者都能在绿色植物同一部位进行 【答案】B 【分析】化能合成作用：自然界中存在某些微生物，利用外界环境中的无机物氧化释放的化学能，把CO2和H2O合成为贮藏能量的有机物的过程，如硝化细菌、硫细菌等。 【详解】A、化能合成作用不需要在有光条件下进行，A错误； B、光合作用和化能合成作用都能将CO2和H2O转化成有机物，B正确； C、光合作用和化能合成作用合成有机物时所利用的能量分别是光能和化学能，C错误； D、绿色植物不能进行化能合成作用，D错误。 9．下图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。下列有关分析正确的是（    ） A．在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小 B．在bc段，单独增加适宜的光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间 C．在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降 D．因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用 【答案】C 【分析】影响光合作用的环境因素包括：光照强度、温度、CO2浓度等，一般光合作用达到饱和点时，自变量将不再成为限制因素。NaHCO3溶液是为光合作用提供二氧化碳的。由图可知，在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐增强；bc段，增加NaHCO3溶液浓度，叶圆片上浮的时间基本不变；在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，叶圆片上浮至液面所用的平均时间增加。 【详解】A、由图可知，在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐增强，释放的氧气量增多，叶圆片上浮至液面所用的平均时间减少，A错误； B、在bc段，单独增加NaHCO3溶液浓度，可能会导致叶圆片失水，使光合作用减弱，若温度超过最适温度，增加温度也会使光合作用减弱，二者均不能缩短叶圆片上浮的时间，B错误； C、在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降，产生氧气量减少，叶圆片上浮至液面所用的平均时间增加，C正确； D、整个实验过程中叶片都在进行呼吸作用，D错误。 10．研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法不正确的是（　　） A．限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B．光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 C．光照强度为a时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等 D．光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 【答案】B 【分析】光合速率=呼吸速率+净光合速率，影响光合作用的因素主要有光照强度、温度、CO2的浓度。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NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加；温度主要影响酶的活性，从而影响光合速率；CO2主要影响暗反应阶段C3的形成，从而影响光合速率。 【详解】A、在P点之后随着光照强度的增加，CO2的吸收速率不再变化，也就意味着光合速率不再变化，此时限制光合速率的因素不再是光照强度，此时的限制因素可能是CO2的浓度，A正确； B、光照强度为b时，甲乙的CO2的吸收速率相等，也就是此时甲乙的净光合速率相等，光合速率=呼吸速率+净光合速率，据图可知，甲乙与横坐标的交点表示净光合速率为0，光合速率=呼吸速率，而甲的呼吸速率大于乙，因此在b点时甲的光合作用强度大于乙，B错误； C、光照前度为a时，CO2的吸收速率0，表明甲的净光合速率为0，总光合作用强度与呼吸作用强度相等，C正确； D、光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与CO2的浓度相关，也可能是作物品种之间的差异，导致相关酶的活性与数量也存在差异，D正确。 11．甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．CO2浓度为200μL/L时，限制两种植物光合速率的主要因素均为光照强度或温度 B．CO2浓度为400μL/L时，甲、乙植物的光合速率相等 C．CO2浓度为500μL/L时，甲植物水的光解能力强于乙 D．与甲植物相比，乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存 【答案】C 【分析】真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。图中甲在较高浓度CO2条件下，光合作用大于乙，而乙适合较低浓度CO2环境中生长。 【详解】A、甲植物在CO2浓度为200μL/L时，光合作用强度还未达到饱和，所以限制因素主要是CO2浓度，A错误； B、CO2浓度为400μL/L时，甲、乙植物的净光合速率相等，但由于呼吸作用不相等，所以光合速率（总光合作用）不相等，B错误； C、CO2浓度为500μL/L时，甲植物的光合作用速率大于乙，所以甲的水的光解能力强于乙，C正确； D、甲在高浓度CO2情况下光合作用速率更高，所以甲更适合在高CO2浓度条件下生存，D错误。 12．光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 【答案】D 【分析】由题图分析可得： （1）图中所展现有两个影响光合速率的因素：一个是CO2的浓度，另一个是温度。 （2）当温度相同时，光合速率会随着CO2的浓度升高而增大；当CO2的浓度相同时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小。 （3）当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃。 【详解】A、分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确； B、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确； C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确； D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。 13．某同学用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离。下列说法错误的是（    ） A．将菠菜叶剪碎，研磨时应加入的药品有二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇 B．滤纸条上的滤液细线若触及层析液会导致分离实验失败 C．滤纸条上，扩散最快的色素带呈橙黄色，最宽的色素带呈蓝绿色 D．若滤纸条上距滤液细线最远的两条色素带变窄、变浅，是使用了久置变黄的叶片所致 【答案】D 【分析】提取色素的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高， 随层析液在滤纸上扩散的速度越快。 色素提取和分离实验中几种药品的作用：无水乙醇：提取色素；SiO2：使研磨更充分；CaCO3：防止色素被破坏。 【详解】A、将菠菜叶剪碎研磨时加入二氧化硅使研磨充分，加入碳酸钙，防止色素被破坏，加入无水乙醇以提取色素，A正确； B、若滤纸条上的滤液细线触及层析液，色素会溶解在层析液中，从而导致分离实验失败，B正确； C、滤纸条上扩散的最快的色素带是橙黄色的胡萝卜素，含量最多的给最宽的色素带是蓝绿色的叶绿素a ，C正确； D、若使用久置变黄的叶片进行实验，叶片中叶绿素含量下降，滤纸条上距滤液细线最近的两条色素带（叶绿素a、叶绿素b）会变窄变浅，D错误。 14．如图表示不同CO₂浓度下，某植物CO₂吸收速率随光照强度变化的曲线，下列叙述错误的是（    ） A．图中影响光合速率的因素有光照强度和CO₂浓度 B．“a→b”条件改变后，短时间内叶绿体中 C₅含量升高 C．“b→c”条件改变后，短时间内叶绿体中 C₃/C₅比值升高 D．该植物在光照强度为a的光照下不能正常生长 【答案】C 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】A、由图可知，图中光照强度和CO2浓度均对光合速率有影响，A正确； B、“a→b”条件改变后，即光照强度增强后，光反应增强，NADPH和ATP增多，C3的还原加快，C5来源增加，但消耗不变，短时间内叶绿体中C5含量升高，B正确； C、“b→c”条件改变后，即CO2浓度降低，导致暗反应中的CO2固定过程减弱而短时间内C3的还原过程速度不变，所以导致短时间内C3含量减少而C5含量增加，C3/C5比值降低，C错误； D、该植物在光照强度为a的光照下不能积累有机物，所以不能正常生长，D正确。 15．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是（    ） A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后 B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2的浓度最高 C．图甲中的F点对应图乙中的g点 D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加 【答案】C 【分析】题图分析，没有光照时，植物进行呼吸作用，使密闭容器中二氧化碳的浓度升高；当有光照时，植物进行光合作用，但开始时，光合作用速率小于呼吸作用速率，密闭容器中二氧化碳的浓度也增加，但增加量变少；在某一光照下，光合作用速率等于呼吸作用速率，此时密闭容器中的二氧化碳浓度最大，超过该光照时，光合作用速率大于呼吸作用速率，导致密闭容器中的二氧化碳浓度降低；在另一光照下，光合作用速率等于呼吸作用速率，超过该光照下，呼吸作用速率大于光合作用速率，使密闭容器中的二氧化碳浓度升高；当判断一昼夜后有机物是否积累，取决于24点时二氧化碳的浓度和0点时的比较。 【详解】A、根据题意和图示分析可知：B点后二氧化碳的增加量减少，同时对应的时间为4点，表示B点是开始进行光合作用，C、F点表示光合速率等于呼吸速率，光合作用消失的点是F点后，A正确； B、图乙中d点表示光合作用速率等于呼吸作用速率，d点后光合作用速率大于呼吸作用速率，使二氧化碳的浓度减少，故d点时密闭容器的二氧化碳浓度最高，B正确； C、图甲中的C、F点表明光合作用速率等于呼吸作用速率，根据相应的时间可知，与图乙中的d、h点相符，即C点对应d，F点对应h，C错误； D、由于G点二氧化碳浓度低于A点，表明经过这一昼夜之后，二氧化碳的含量减少，进行光合作用积累有机物，D正确。 16．我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②腌制，即添加食盐、糖等制造高渗环境，延长食物保存时间 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④高温处理，即对生牛奶等食品高温加热后再饮用或食用 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是（    ） A．措施①④分别反映了温度与酶活性的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施⑤⑥的主要目的是提高所种作物的光合作用强度 D．措施①③的主要目的是降低储藏生物材料的呼吸作用强度 【答案】D 【分析】1、细胞呼吸原理的应用：种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收；粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存；果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。 2、影响植物光合作用的因素有温度、光照等，应合理应用，以提高光合速率。 3、高等植物生长发育是受环境因素调节的，光、温度、重力对植物生长发育的调节尤为重要。 【详解】A、措施①低温储存能够降低呼吸酶的活性，措施④高温处理，对生牛奶等食品高温加热后杀死里面的微生物，没有反应温度与酶活性的关系，A错误； B、措施③风干储藏，可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植可以避免植物间相互遮挡，提高光能的利用率，从而促进光合作用，B错误； C、措施⑤合理密植可以避免植物间相互遮挡，提高光能的利用率，从而促进光合作用，⑥间作种植可以充分利用土地资源，提高作物的产量和品质，C错误； D、措施①低温储存能够降低呼吸酶的活性，③风干储藏可以减少自由水的含量，降低代谢，两者的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，D正确。 17．如图表示某高等植物叶肉细胞中的A、B两种细胞器及相关生理活动。下列说法正确的是（    ） A．A细胞器内生理活动的强度大于B细胞器内生理活动的强度 B．A、B两种细胞器都能产生ATP，产生的ATP均能运输出去 C．改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度 D．图示叶肉细胞中有有机物的积累，该植物一定能正常生长 【答案】A 【分析】分析题图可知，细胞器A是叶绿体，细胞器B是线粒体，叶绿体光合作用吸收的二氧化碳来自线粒体释放的二氧化碳和外界中的二氧化碳，因此此时光合作用强度大于呼吸作用强度。 【详解】A、细胞器A叶绿体吸收的二氧化碳多于细胞器B线粒体释放的二氧化碳，因此A细胞器叶绿体内生理活动的强度大于B细胞器线粒体内生理活动的强度，A正确； B、A、B两种细胞器都能产生ATP，但叶绿体光反应产生的ATP被暗反应消耗，不能从叶绿体中运出用于其它生命活动，B错误； C、当光照强度达到饱和后，增加光照强度，光合作用强度不会改变，因此，增大光照强度不一定会提高甲细胞器叶绿体中生理活动的强度，C错误； D、图示叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度，存在有机物的积累，但是植物的其它器官只能进行呼吸作用，消耗有机物，故总体来看，植物体不一定能正常生长，D错误。 18．（不定项）下图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出部分结构放大图。下列有关叙述不正确的是（    ） A．图乙所示结构取自图甲中的①或③ B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示的结构上 C．吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上 D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜面积 【答案】ABC 【分析】甲图表示叶绿体的结构，①是叶绿体内膜，②是叶绿体外膜，③是类囊体薄膜，④是叶绿体基质；乙图是类囊体薄膜。 【详解】A、图乙所示结构是叶绿体类囊体薄膜，来自③叶绿体基粒中类囊体，不来自①叶绿体内膜，A错误； B、光合作用分光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是类囊体膜，与光反应有关的酶分布在图乙类囊体膜上，暗反应的场所是叶绿体基质，与暗反应有关的酶分布在叶绿体基质中，B错误； C、吸收光能的色素分布在③的薄膜上，C错误； D、叶绿体内含有大量基粒，一个基粒由很多类囊体垛叠而成，以此增大膜面积，D正确。 19．（不定项）为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测量此过程中不同光照强度下玉米单位时间内气体的释放量，绘制曲线如下图所示。下列说法正确的是（    ） A．光照强度低于d时，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO₂ B．c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为（n-m）μmol C．d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O₂的量等于呼吸作用消耗O₂的量 D．与d点相比，e点时玉米叶绿体基质中C₃含量增多 【答案】AB 【分析】根据曲线分析，a到b释放的气体不变，说明此时只进行细胞呼吸，此时的释放的气体为二氧化碳；b到d之间释放的气体减少，此时呼吸强于光合，释放的二氧化碳来自于呼吸；d点是临界点，之前呼吸强于光合，之后光合强于呼吸，故此时植物的光合等于呼吸；d之后光合强于呼吸，释放的气体是氧气。 【详解】A、光照强度低于在a和b之间时，植物只进行呼吸作用，b和d之间时，呼吸作用强度大于光合作用强度，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO₂，A正确； B、通过a到b之间可求出单位时间的呼吸释放二氧化碳量为n，c点时释放二氧化碳为m，说明呼吸-光合=m，即c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为（n-m）μmol，B正确； C、d点时整个植物的光合速率等于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误； D、与d点相比，e点时光照强度增大，光反应增强，C3的还原过程增强，玉米叶绿体基质中C₃含量减少，D错误。 20．下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。 据图回答下列问题： （1）图中①、③、④代表的物质依次是 、 、 、B过程的场所是 ，[H]代表的物质主要是 。 （2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在 （填“B和C”“C和D”或“B和D”）。 （3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是 。 （4）图中光能的用途是： 。 【答案】 O2 ADP＋Pi C5 叶绿体基质 NADH（或答：还原型辅酶Ⅰ） C和D 在缺氧条件下进行无氧呼吸 光解水，合成ATP 【解析】光反应中物质变化：H2O→2H+1/2O2（水的光解）；NADP+ + 2e- + H+ → NADPH 能量变化：ADP+Pi+光能→ATP ； 暗反应中物质变化：CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定）2C3+4NADPH+ATP→（CH2O）+ C5 +H2O（有机物的生成或称为C3的还原）能量变化：ATP→ADP+Pi（耗能） 【详解】（1）由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH和①氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生②NADP+、③（ADP和Pi）；暗反应过程为卡尔文循环，CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定），所以④为C5。B过程维暗反应，场所在叶绿体基质。呼吸作用中的[H]为还原型辅酶I（NADH）。 （2）植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有：光合作用光反应阶段（A）和有氧呼吸的三个阶段（C和D）。 （3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是在缺氧条件下进行无氧呼吸。 （4）图中光能的用途是：光解水，合成ATP。 1．问天实验舱里的植物是在实验柜里培养的，实验柜里的人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量，植物之所以能够利用光能与其细胞内特定的物质和结构是密不可分的。下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是（    ） A．研磨时加入无水乙醇的目的是提取色素 B．若研磨时未加入碳酸钙，则提取的色素有些会被破坏 C．划滤液细线时要直、细、匀，目的是防止色素带重叠 D．若使用的叶片已发黄，则层析后滤纸条上可能缺少中间两条色素带 【答案】D 【分析】叶绿体色素的提取和分离实验: （1）提取色素原理:色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素; （2）分离色素原理:各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快;溶解度小，扩散速度慢; （3）各物质作用:无水乙醇或丙酮∶提取色素;层析液︰分离色素;二氧化硅:使研磨得充分;碳酸钙:防止研磨中色素被破坏; （4）结果:滤纸条从上到下依次是:胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽)，色素带的宽窄与色素含量相关。 【详解】A、色素易溶于有机溶剂，故研磨时加入无水乙醇的目的是提取色素，A正确； B、碳酸钙能中和酸，提取色素时加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏，即若研磨时未加入碳酸钙，则提取的色素有些会被破坏，B正确； C、滤液细线地直、细、匀，目的是避免色素带重合，C正确； D、中间两条色素带为叶黄素和叶绿素a，叶片发黄，不会缺少叶黄素，D错误。 2．高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 【答案】D 【分析】温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性，一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。 【详解】A、高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确； B、高温往往使植物叶片变黄、变褐，使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确； C、高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确； D、高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 3．某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（    ） A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 【答案】B 【分析】不同浓度的NaHCO3溶液可表示不同的CO2浓度，随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片浮起需要的时间缩短，说明光合速率增加。 【详解】A、本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），温度和光照为无关变量，A错误； B、当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确； C、四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误； D、若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。 4．植入“生物电池”可使动物借助光合作用修复因能量不足而受损的细胞。科研人员利用菠菜叶肉细胞中的类囊体制成纳米类囊体(NTU)，将其注入小鼠软骨受损的部位，治疗小鼠的骨关节炎，相关机制如图。下列说法错误的是（    ） A．NTU膜上含有光合色素和有关的酶，能通过光反应合成ATP和NADPH B．光照条件下，图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体和NTU C．NTU产生的NADPH可以进入线粒体，在线粒体内膜上与O2结合生成水 D．此研究说明植物光反应固定的能量可直接用于动物细胞生命活动 【答案】C 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和NADPH的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。 【详解】A、NTU是由菠菜叶肉细胞中的类囊体制成的，类囊体膜上含有光合色素和光反应相关的酶等，能通过光反应合成ATP和NADPH，A正确； B、光照条件下，NTU中会合成ATP，线粒体作为细胞中的动力车间，也能提供细胞代谢所需要的ATP，由此可知，图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体和NTU，B正确； C、NTU产生的NADPH不可以进入线粒体与O2结合生成水，在线粒体内膜上与O2结合生成水的是NADH，C错误； D、此研究说明植物光合作用的光反应过程中固定的能量在一定情况下可直接用于动物细胞生命活动，D正确。 5．龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线（单位：mmol·cm-2·h-1）。下列叙述错误的是（　　） A．据图甲分析，温度为30 ℃和40 ℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等 B．40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长 C．补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移 D．图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素相同 【答案】B 【分析】据图分析：图甲中，实线表示吸收二氧化碳速率，虚线表示呼吸速率，40℃时净光合速率等于呼吸速率为5。图乙中，呼吸速率为2，光饱和点时，总光合作用为10。 【详解】A、图甲中，CO2吸收速率表示净光合作用速率，CO2产生速率表示呼吸作用速率，叶绿体消耗的CO2量是指总光合作用量，根据总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率，可知温度为30 ℃时，叶绿体消耗CO2的速率=8+2=10（mmol·cm-2·h-1）；温度为40 ℃时，叶绿体消耗CO2的速率=5+5=10（mmol·cm-2·h-1），A正确； B、40 ℃条件下，龙血树净光合速率和呼吸速率相等，若白天和黑夜时间相等，则有机物不会积累，植物不能生长，B错误； C、补充适量的无机盐可能使龙血树的光合作用速率增加，则光补偿点会降低，即D点左移，C正确； D、图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素都是光照强度，D正确。 6．（不定项）将小球藻培养在密封玻璃瓶内，在保持适宜温度的暗室中进行实验，第5分钟开始，持续给予充足恒定光照，第20分钟时补充NaHCO3，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．0～5分钟，小球藻的呼吸速率几乎不变 B．10～15分钟，限制小球藻光合速率的因素是光照强度 C．20分钟后，小球藻暗反应速率增强，光反应速率也增强 D．其他条件不变，实验持续进行一段时间后，密封玻璃瓶内的O2含量可能不再发生变化 【答案】ACD 【分析】分析题意：0-5分钟没有光照，植物只进行呼吸作用；5-20分钟有光照，植物进行光合作用和呼吸作用；20-30分钟二氧化碳的浓度增加，光合作用强度增强。 【详解】A、分析题图可知，在0～5分钟之间，密封玻璃瓶内氧气含量减少速率不变，则小球藻的呼吸速率几乎不变，A正确； B、分析题意可知，实验在保持适宜温度的暗室中进行，第5分钟开始，持续给予充足恒定光照，故10～15分钟，限制小球藻光合速率的因素是CO2浓度，B错误； C、20分钟后，加入的NaHCO3使玻璃瓶内二氧化碳浓度上升，小球藻暗反应速率增强，进而使光反应速率增强，最终提高光合速率，C正确； D、若实验再持续进行，则密封玻璃瓶内的NaHCO3不断被消耗，二氧化碳浓度下降至小球藻光合速率与呼吸速率相等时，密封玻璃瓶内的O2含量可能不再发生变化，D正确。 7．（不定项）在农业生产中，播种密度会影响作物的产量。研究人员发现，在一定范围内，当其他条件相同时，水稻的播种密度与单位面积水稻产量之间的关系如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．播种密度小于a时，水稻对光能的利用率随播种密度的增加而提高 B．播种密度b是该条件下水稻获得最大产量的最佳播种密度 C．播种密度大于b时，水稻产量的变化主要由种内竞争所致 D．水稻产量与播种密度有关，与土壤中的无机盐含量无关 【答案】BD 【分析】合理密植是增加作物产量的重要措施．通过调节植物单位面积内个体与群体之间的关系，使个体发育健壮，群体生长协调，达到高产的目的。合理密植，有利于充分利用光能，提高光合效率．种植过密，植物叶片相互遮盖，只有上部叶片进行光合作用，种植过稀，部分光能得不到利用，光能利用率低．只有合理密植才是最经济的做法。 【详解】A、根据图示，播种密度小于a时，单位面积水稻产量增加，水稻对光能的利用率随播种密度的增加而提高，A正确； B、播种密度a是该条件下水稻获得最大产量的最佳播种密度，B错误； C、种群密度增大，种内竞争加剧，对阳光等的竞争增强，C正确； D、土壤中的无机盐可以合成多种物质，可以参与光合作用，如NADPH等，故水稻产量与播种密度有关，与土壤中的无机盐含量也有关，D错误。 8．（不定项）科研人员探究了不同光照强度下某植物光合作用、呼吸作用的变化规律，相关指标的检测结果如下表所示。下列说法正确的是（    ） 光照强度/% 净光合速率/u mol –m-2- s-1 呼吸速率/ u mol –m-2- s-1 叶绿素含量/mg·g-1 28.6 13.43- 1.09 1.96 52.5 13.98 1.58 2.15 78.3 14.13 2.12 2.56 100 12.38 3.67 1.83 A．该植物可以通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境 B．实验中该植物最大光合作用速率为16.05μmol·m²·s-1 C．若光照强度由78.3%降至52.5%,短时间内植物体内C3含量会下降 D．实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强 【答案】AD 【分析】光合作用的过程及场所：光反应发生在类囊体薄膜中，主要包括水的光解和ATP的合成两个过程；暗反应发生在叶绿体基质中，主要包括CO2的固定和C3的还原两个过程。 【详解】A、随着光照强度的下降，植物的呼吸速率下降，因此该植株可通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境，A正确； B、光照强度为78.3%时，实验中该植物光合作用速率最大，为14.13+2.12=16.25μmol·m²·s-1，B错误； C、降低光照强度，光反应产物ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，C3的含量会上升，C错误； D、实验中低光照叶绿素的含量比光照强度为100%时叶绿素含量有所增加，所以实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强，D正确。 9．图甲是叶绿体模式图，图乙表示光合作用的部分过程，图丙表示在密闭恒温(温度为25℃，其为a植物光合作用的最适温度)小室内测定的a、b两种经济作物光合作用强度和光照强度的关系，已知b植物比a植物矮小。回答下列问题： (1)图乙表示光合作用的 阶段，图乙中的A物质是 ，该物质产生于图甲中的 (填数字)，该物质与有氧呼吸第一、二阶段产生的[H] (填“是”或“不是”)同一种物质。 (2)如果图丙中的光照强度从Z降低到Y，短时间内图甲中②处的C5与C3比值会 。如果图丙中的两种经济作物a和b，一种是阴生植物，一种是阳生植物，则属于阳生植物的是 。由图可知，阴生植物的呼吸作用强度 (填“>”或“＜”或“=”)阳生植物的呼吸作用强度。 (3)对于图丙中的a植物而言，在光照强度小于Z时，限制光合作用的主要环境因素是 ，光照强度大于Z时，限制光合作用的主要环境因素是 。根据图丙中的信息设计能充分利用光能获得两种经济作物较大产量的种植方法并说明理由： 。 【答案】(1) 暗反应 NADPH（或还原型辅酶Ⅱ） ③ 不是 (2) 降低 a ＜ (3) 光照强度 CO2浓度 合理套种并将光照强度设置为z对应的光照强度，因为此时a、b两种经济作物的净光合速率均达到最大值 【分析】分析图可知，图甲是叶绿体模式图，其中①表示叶绿体的内外两层膜，②表示叶绿体基质，③表示类囊体薄膜；图乙表示光合作用的暗反应过程，其中①表示CO2的固定，A表示NADPH（或还原型辅酶Ⅱ）；图丙中，当光照强度为0时，纵坐标数值表示作物的呼吸作用强度，与横坐标的交点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，据此答题即可。 【详解】（1）分析图乙可知，图乙利用CO2最终合成（CH2O），表示光合作用的暗反应过程，其中A表示NADPH（还原型辅酶Ⅱ），该物质是光反应产物，所以产生于图甲中的③类囊体薄膜，有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]是NADH（或还原型辅酶Ⅰ），所以两者不是同一物质。 （2）如果图丙中的光照强度从Z降低到Y，即光照强度突然降低，则短时间内C3的还原减少，来源不变，则C3含量增加，相反C5含量减少，因此C5与C3比值会减小。分析图可知，当光照强度为0时，纵坐标数值表示作物的呼吸作用强度，因此a植物的呼吸速率和净光合速率均大于b植物，所以a为阳生植物，b为阴生植物。由图可知，阴生植物的呼吸作用强度小于阳生植物的呼吸作用强度。 （3）分析图丙可知，a植物在光照强度小于Z时，随着光照强度的增加，光合速率也随之增加，则限制因素是光照强度。光照强度大于Z时，光合速率不再增加，温度又适宜，此时影响的外界因素主要是CO2浓度。由图丙可知，为了充分利用光能，并获得两种经济作物最大产量，应将a、b两种植物合理套种，并将光照强度设置为Z对应的光照强度，此时a、b两种经济作物的净光合速率都达到最大值。 10．为探究某植物生长所需的适宜光照，在不同光照条件下，测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图所示。回答下列问题： 注：自然光下用遮阳网遮光，透过的光占自然光的百分数为透光率（%） (1)图1表明，植物叶片在透光率25%~75%内，呼吸速率随透光率降低而下降，可能的原因是 ；在线粒体中， 经过一系列化学反应与氧结合形成水，催化这一反应过程的酶分布在 。 (2)据图可知，在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是 µmol·m-1·s-1。 (3)根据上述结果，初步判断最适合该植株生长的透光率是 ，依据是 。 (4)图3中50%、75%透光率下植物叶片中叶绿素含量不同，设计实验验证这种差异（简要写出实验思路和预期结果） 。 【答案】(1) 通过降低叶片呼吸速率以减少自身消耗以确保自身有机物正常积累量，从而保证自身正常生长。 [H] 线粒体内膜 (2)7.5 (3) 75% 此透光率下净光合速率最高，有机物的积累量最多 (4)实验思路：取等量的50%、75%透光率下植物叶片若干，分为甲乙两组，分别提取两组叶片中的叶绿素，并比较两组中叶绿素的含量。 预期结果：75%透光率的组内叶片中叶绿素的含量高于50%透光率的组内叶片中叶绿素的含量。 【分析】有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。 【详解】（1）植株在遮光环境下通过降低叶片呼吸速率以减少自身消耗以确保自身有机物正常积累量，从而保证自身正常生长。在线粒体中,有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生的[H]和氧气结合，形成水和大量能量，此过程为有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜进行，所以催化这一反应过程的酶分布在线粒体内膜。 （2）据图可知，在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是总光合速率=净光合速率+呼吸速率=6+1.5=7.5µmol·m-1·s-1。 （3）根据上述结果，初步判断最适合该植株生长的透光率是75%，依据是此透光率下净光合速率最高，有机物的积累量最多。 （4）实验思路：取等量的50%、75%透光率下植物叶片若干，分为甲乙两组，分别提取两组叶片中的叶绿素，并比较两组中叶绿素的含量。 预期结果：75%透光率的组内叶片中叶绿素的含量高于50%透光率的组内叶片中叶绿素的含量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$