第3单元 第9讲 光合作用-【金版教程】2026年高考生物一轮复习创新方案全书word（创新版 多选版）

第9讲　光合作用 　1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.绿叶中色素的提取与分离。3.探究环境因素对光合作用强度的影响。 1．(2020·天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　) A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2 C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原 D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 答案：A 解析：乙醇酸等同于光合作用暗反应产生的糖，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。 2．(2022·北京，2)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200 μL·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 解析：由图可看出，当CO2浓度为200 μL·L－1时，光合作用最适温度约为25 ℃，当CO2浓度为370 μL·L－1时，光合作用最适温度约为30 ℃，当CO2浓度为1000 μL·L－1时，光合作用最适温度大于30 ℃，B正确；据图可知，CO2浓度为200 μL·L－1时，光合速率随温度的变化幅度较小，C正确；10 ℃条件下，CO2浓度为370 μL·L－1和1000 μL·L－1时，光合速率基本相同，D错误。 考点一　捕获光能的色素和结构 1．实验：绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 (2)实验步骤 (3)实验结果与分析 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的色素带比叶黄素的稍宽。 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高。 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。 (4)注意事项 2．叶绿体中色素的吸收光谱分析 3．叶绿体的结构和功能 (1)叶绿体的结构和功能 (2)恩格尔曼实验设计的巧妙之处 ①实验材料用水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，用需氧细菌可确定释放氧气的部位。 ②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。 ③用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对比实验。 ④临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 4．影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。 (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 (3)矿质元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。 [例1]　如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是(　　) A．实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深 B．实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好 C．色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离 D．与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄 答案：D 解析：实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误；根据结果推知，与正常光照下相比，该植物强光照下类胡萝卜素的含量偏高，叶绿素的含量偏少，叶片会发黄，D正确。 [例2]　(2023·全国乙卷，2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 答案：D 解析：叶绿素由C、H、O、N、Mg组成，A正确；叶绿体中吸收光能的色素(叶绿素和类胡萝卜素)分布在类囊体薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中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，D错误。 [例3]　(多选)(2025·河北唐山模拟)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(　　) A．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．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响较大 C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域 D．若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和结果②差异不大 答案：BC 解析：纸层析法分离色素的原理是不同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的扩散速度快，A正确；在提取色素时，加入碳酸钙的目的是防止叶绿素被破坏，避光生长的韭黄只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素，因此在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大，B错误；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，两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C错误；镁是叶绿素的组成元素，缺镁叶绿素a和叶绿素b不能形成，两组实验都只含有胡萝卜素、叶黄素，故两组实验的结果①和②差异不大，D正确。 [例4]　(2022·湖北，12，改编)某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量(单位：μg·g－1)，结果如下表。下列有关叙述正确的是(　　) 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.35 A.两种突变体的出现增加了物种多样性 B．突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C．两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致的 D．叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 答案：D 解析：两种突变体的出现增加了遗传(基因)多样性，但和野生型仍为同一物种，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由表中两种突变体的叶绿素、类胡萝卜素的含量可判断，突变体1比突变体2吸收红光的能力更强，B错误；根据题干信息可知，两种黄叶突变体的表型相似，表中两种突变体的光合色素含量有差异，不能确定是由不同基因的突变所致，C错误；叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅度下降可导致突变体的叶片呈黄色，D正确。 考点二　光合作用的原理和应用 1．光合作用探究历程 2．光合作用的原理 (1)光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 (2)反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 (3)光合作用的过程 比较项目 光反应 暗反应 过程模型 条件 色素、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必须有光 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无光均可 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解： 2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： 2C3(CH2O)＋C5 (注：在C3还原时，NADPH作为还原剂，并提供能量。) 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 实质 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物，将活跃化学能转换为稳定化学能 关系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi (4)光合作用过程中元素的转移途径 H： C： O 3．光合作用的意义 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。 4．光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 1．信息获取与加工 [例1]　(2023·湖北，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 答案：C 解析：据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确；弱光下PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误；类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 2．模型建构 [例2]　(2025·云南昆明模拟)如图为光合作用过程示意图，其中A表示结构，①②③④表示有关物质。下列说法错误的是(　　) A．①②③的产生发生在A的囊状结构薄膜上 B．CO2的固定是CO2与④在酶催化下结合的过程 C．(CH2O)中稳定的化学能来自ATP和NADPH D．若突然停止光照，短时间内C3含量会增加 答案：A 解析：①的产生发生在A的囊状结构薄膜上，②③的产生发生在叶绿体基质中，A错误；CO2的固定是CO2与④五碳化合物在酶催化下结合的过程，B正确；(CH2O)中稳定的化学能来自ATP和NADPH，C正确；若突然停止光照，ATP和NADPH减少，影响三碳化合物的还原，而短时间内不影响二氧化碳的固定，因此C3含量会增加，D正确。 3．逻辑推理与论证 [例3]　(多选)强光条件下叶片吸收的过剩光能会破坏叶绿体。非光化学淬灭(NPQ)可通过叶绿体中叶黄素循环将过剩光能以热能形式散失，如图1。这种光保护机制与类囊体蛋白PsbS含量、叶黄素循环密切相关，机理如图2(VDE在pH≤6.5时被活化，在pH＝7.0时失活；ZEP最适pH为7.5)。下列说法不正确的是(　　) A．NPQ发生的场所是类囊体薄膜 B．NPQ机制缓慢关闭导致暗反应增强 C．强光下，H＋减少，使pH升高，VDE失活 D．强光比稳定适宜光照条件对作物的生长更有利 答案：BCD 解析：由题干“非光化学淬灭(NPQ)可通过叶绿体中叶黄素循环将过剩光能以热能形式散失”可知，NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段，因此NPQ过程发生的具体场所是(叶绿体)类囊体薄膜，A正确；由晴天转变到多云，光照强度由强变弱，由于NPQ机制缓慢关闭不能立即解除，导致暗反应速率减弱，B错误；VDE在pH≤6.5时被活化，在pH＝7.0时失活，在光合作用的光反应阶段，水光解会产生H＋，光照强度增大产生的H＋增多，使pH下降，VDE被活化，C错误；强光条件下NPQ会启动，降低光合作用，稳定适宜光照条件更有利于作物的生长，D错误。 4．科学探究 [例4]　(2023·全国甲卷，29)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是____________(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在____________上，其中类胡萝卜素主要吸收________(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，原因是______________________________________________________________。 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。_____________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 答案：(1)差速离心法　类囊体薄膜(或基粒)　蓝紫光 (2)黑暗条件下不能进行光反应产生还原三碳化合物所需要的NADPH和ATP (3)实验思路：将照光和黑暗处理的叶绿体悬浮液离心得到叶绿体，分别记为A组和B组，之后将得到的叶绿体进行脱色处理，向经脱色处理的叶绿体滴加碘液，观察颜色变化。预期结果：A组叶绿体变为蓝色，B组叶绿体不变色。 解析：(1)一般采用差速离心法分离细胞器。叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。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。 (3)淀粉遇碘显蓝色。叶绿体呈绿色，要证明叶绿体中有淀粉存在，需要将叶绿体进行脱色处理，之后用碘液进行检测，实验设计思路及结果详见答案。 5．长句表达 [例5]　我国科学家设计的人工光合“仿生酶——光偶联”系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中A、B、C表示物质。回答问题： (1)功能区1的反应在细胞中发生的场所是______________。 (2)图中A表示__________________________，C表示________。 (3)在功能区3中，一个CO2分子被一个C分子固定以后，很快形成两个B分子，这个过程在细胞中叫作__________。该系统正常运转过程中，光照突然减弱，则短时间内A含量将________(填“增加”或“减少”)。若弱光持续较长时间，功能区3中物质转换效率也会发生改变，原因是__________________________________。 (4)若该系统与植物光合作用产生的O2量相等，则该系统的放氧量大于植物，原因是____________________。 答案：(1)类囊体薄膜　(2)NADPH、ATP　C5 (3)CO2的固定　减少　功能区2为功能区3提供的ATP和NADPH不足 (4)该系统没有呼吸作用消耗氧气(或植物呼吸作用消耗氧气) 解析：(1)(2)功能区1有光；功能区2是以NADP＋与ADP＋Pi为原料合成A，则A表示NADPH、ATP；功能区3相当于光合作用的暗反应，结合题干信息推出B表示C3，C表示C5。功能区1和功能区2表示光反应过程，则功能区1反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上。 (3)由图示分析可知，在功能区3中，一个CO2分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，这个过程在细胞中为CO2的固定，属于暗反应的一个过程。该系统在正常运转过程中，光照突然减弱，则光反应减弱，产生NADPH和ATP的速率减小，则短时间内A(NADPH和ATP)含量将减少。若弱光持续较长时间，光反应减弱，NADPH和ATP合成速率减小，即功能区2为功能区3提供的ATP和NADPH不足，暗反应随之减弱，功能区3中的物质转换效率降低。 (4)与自然光合作用相比，该系统只进行光合作用，不进行呼吸作用消耗氧气，所以若该系统与植物光合作用产生的O2量相等，则该系统的放氧量大于植物。 [例6]　(多选)Rubisco是植物细胞内参与光合作用固定CO2的酶。下表是不同温度对两品种水稻中Rubisco活性(μmol·mg－1·min－1)影响的有关数据。以下叙述正确的是(　　) 水稻品种 21 ℃ 24 ℃ 27 ℃ 30 ℃ 两优 1.13 1.25 1.03 0.80 丰优 1.07 1.03 0.95 0.79 A.Rubisco分布在叶绿体基质中，其合成可能受核基因控制 B．Rubisco只在植物绿色组织中表达，其催化的反应消耗大量ATP C．Rubisco在不同品种水稻细胞内活性不同，可能与其分子结构的微小改变有关 D．通过表中数据不能确定Rubisco的最适温度 答案：ACD 解析：在某些能进行光合作用的细菌(如蓝细菌)中也能表达Rubisco，Rubisco催化CO2与C5反应，这一反应过程中不消耗ATP，B错误。 [例7]　(2023·天津，9)如图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是(　　) A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO进入细胞质基质 B．HCO利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质 C．水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质 D．光反应通过确保暗反应的CO2供应，帮助该绿藻适应水生环境 答案：B 解析：据图分析，HCO从胞外进入细胞质基质需要ATP，是主动运输的过程，光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成，因此物质X可通过提高有氧呼吸水平促进HCO进入细胞质基质，A正确；据图分析，HCO从细胞质基质进入叶绿体基质需要ATP，是主动运输的过程，主动运输需要载体蛋白的协助，而不是通道蛋白，B错误；据图可知，水光解产生的H＋能够促进HCO从叶绿体基质进入类囊体腔，并与HCO在类囊体腔内反应产生CO2，因此能提高类囊体腔CO2水平，增大类囊体腔内外CO2浓度差，促进CO2自由扩散进入叶绿体基质，C正确；综上所述，光反应产生的物质X促进HCO进入细胞质基质，水光解产生的H＋可提高类囊体腔CO2水平，因此光反应通过确保暗反应的CO2供应，帮助该绿藻适应水生环境，D正确。 考点三　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 (1)光合作用强度 (2)实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 ①原理 用同一个台灯距植物远近的不同(也可用不同瓦数的灯泡距植物相同距离)代表光照强度。叶片浮起数量反映光合作用强度。 ②步骤 ③实验结果 在一定范围内，随着台灯与实验装置的距离越近，浮起的圆形小叶片也越多。 ④实验结论 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用也增强。 [特别提醒]　“叶片上浮法”应用中的三点注意 (1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量，不要片面认为只是光合作用产生了O2。 (2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 (3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片应放入事先吹过气的清水或适宜浓度的NaHCO3溶液中。 2．光照强度 (1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。在一定范围内，光照强度增加，光反应速度加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。 (2)限制因素 (3)应用：①适当提高光照强度；②温室大棚用无色透明的塑料膜或玻璃；③阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。 3．CO2浓度 (1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。 (2)曲线解读 (3)应用：①温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥；②大田中，要注意通风透气。 4．温度 (1)原理：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度(主要制约暗反应)。 (2)应用：适时播种；温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。 5．水及矿质元素 (1)矿质元素：矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。例如：N、Mg等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。 (2)水：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的运输；水还会影响气孔开闭，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。 (3)应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。 6．多因素对光合速率的影响 (1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析 如图所示： (2)限制因素分析 7．影响光合作用的内部因素 (1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 (3)植物叶面积指数 8．自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较 9．光合作用曲线中的“关键点”移动 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 1．信息获取与加工 [例1]　将某一植株放在密闭玻璃罩内，在夏季晴朗的一天置于室外一昼夜，获得实验结果如图1(C点开始有光照)、图2所示。下列有关说法错误的是(　　) A．图1中BC段较AB段浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱 B．图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是部分气孔关闭，叶片吸收的CO2量减少 C．图2中gh段O2含量增加，且到达i点时，该植株积累的有机物最多 D．图示结果表明，该植株经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量有所增加 答案：C 解析：图1中的B点为凌晨，此时植物只进行呼吸作用，凌晨气温下降，植物呼吸作用减弱，因此BC段较AB段CO2浓度增加减慢的原因是低温使植物呼吸作用减弱，A正确；图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是此时处于中午，光照较强，温度较高，部分气孔关闭，叶片吸收CO2的量减少，B正确；图2中gh段仍表现为吸收CO2，说明O2含量仍在增加，且到达h点时，该植株积累的有机物最多，C错误；图1中比较A点和J点，J点的CO2浓度低于A点，说明该植株一昼夜总体表现为吸收CO2用于合成有机物，因此经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量会有所增加，D正确。 2．模型建构 [例2]　在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2，48 h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如图所示。 与本实验相关的错误叙述是(　　) A．14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物 B．生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官 C．遮光70%条件下，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近 D．实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响 答案：C 解析：CO2被固定形成C3，进而被还原为光合产物，是在叶肉细胞的叶绿体基质中完成的，A正确；分析图示可知，该植物生殖器官发育早期，营养器官中含14C量的比例较高，说明此期间光合产物大部分被分配到营养器官，B正确；由图示可知遮光70%条件下，在生殖器官发育早期，分配到营养器官的光合产物较多，只有在生殖器官发育晚期，分配到生殖器官和营养器官的光合产物量才较为接近，C错误；分析题干信息和图示均可看出本实验的目的是研究光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响，D正确。 3．逻辑推理与论证 [例3]　(多选)下图表示在光照和CO2浓度适宜条件下，温度对某植物光合作用速率的影响。下列相关说法不正确的是(　　) A．该曲线还可以表示适宜条件下，CO2浓度对光合作用速率的影响 B．温室中白天温度设置为t2，夜间温度设置为t3，可提高作物产量 C．温度低于t2时，该植物光合作用速率随温度升高而升高 D．提高光照强度，B点向右上移动 答案：ABD 解析：一定CO2浓度范围内，随着CO2浓度升高，光合作用速率增大，超过一定CO2浓度，增大CO2浓度，光合作用速率不变，因此该曲线不能表示适宜条件下，CO2浓度对光合作用速率的影响，A错误；增大昼夜温差(白天温度升高，增大光合作用，夜晚温度降低，降低呼吸作用)，可提高农作物产量，呼吸作用最适温度高于光合作用最适温度，夜间温度为t3时，呼吸作用应该较强，B错误。 4．科学探究 [例4]　(2022·海南，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 解析：本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量是CO2浓度(通过等体积不同浓度的NaHCO3溶液来实现)，温度、光照等属于无关变量，应相同且适宜，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。 5．长句表达 [例5]　水稻是人类最重要的粮食作物之一，约为全球半数以上的人口提供热量和营养。大气组分变化对水稻光合作用的影响很大程度上决定了未来水稻产量的潜力。某科研团队以杂交籼稻“汕优63”为材料，设置了4个组：室内对照组(CK，模拟室外环境)、高浓度CO2组(大气CO2浓度＋200 μmol·mol－1)、高浓度O3组(大气O3浓度的1.6倍)和高浓度CO2＋高浓度O3组，其他条件相同且适宜，分别在拔节期、抽穗期和灌浆期测定稻叶的净光合作用速率(Pn表示O2释放速率)，实验结果如图所示： (1)水稻叶肉细胞通过光合作用在____________中合成三碳糖(C3)，在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的稻谷种子中转化为淀粉贮存。 (2)高浓度CO2提高叶片净光合速率的合理解释是___________________________________(不考虑CO2浓度对呼吸速率的影响)。 (3)由图可知，高浓度O3对水稻光合速率的作用效果为________(填“促进”或“抑制”)，其中作用效果最明显的生育时期是________(填“拔节期”“抽穗期”或“灌浆期”)，判断依据是________________________________________。 (4)比较高浓度CO2＋高浓度O3组与高浓度O3组，可得出结论：_____________________ ___________________________。 答案：(1)叶绿体基质 (2)二氧化碳为暗反应的原料，高浓度CO2会使光合速率增大 (3)抑制　灌浆期　该时期与其他组别相比，下降程度最高 (4)高浓度CO2能够缓解高浓度O3对于光合速率的抑制作用 解析：分析题意可知，本实验目的是探究二氧化碳浓度和O3浓度对于水稻净光合速率的影响，实验的自变量是二氧化碳和O3浓度的不同，因变量是净光合速率，据此分析作答。 (1)三碳糖是暗反应的产物，暗反应的场所是叶绿体基质。 (2)二氧化碳是光合作用的原料，故高浓度CO2可通过提高暗反应速率来提高叶片净光合速率。 (3)据图可知，与对照组(CK)相比，高浓度O3处理组不同时期的净光合速率均有所降低，说明其对水稻光合速率的作用效果为抑制；据图可知，与其他组别相比，灌浆期高浓度O3处理组下降最多，抑制作用最明显。 (4)由图可知，高浓度CO2＋高浓度O3组跟对照组相比，也有下降，但下降程度小于高浓度O3组，说明高浓度CO2能够缓解高浓度O3对于光合速率的抑制作用。 [例6]　龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如下图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　) A．实验中CO2浓度为0.03%的组是对照组 B．增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率 C．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快 D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素 答案：B 解析：大气CO2浓度约为0.03%，实验中CO2浓度为0.03%的组即为对照组，A正确；在高光强和低光强下，增加CO2浓度均不能提高龙须菜的生长速率，B错误；高光照强度下光反应速率远高于低光照强度，从而使龙须菜生长较快，C正确；从图1、图2可看出，龙须菜生长主要受光照强度的影响，所以选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素，D正确。 [例7]　(多选)如图表示实验室条件下，花生和田七两种植物在不同光照强度下O2释放量变化情况。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．光照强度为a时，花生和田七都能进行光合作用 B．增大环境中CO2浓度，b、d均会左移 C．光照强度为c时，花生的真正光合速率大于田七的真正光合速率 D．通过比较两条曲线可知，花生比田七更适合生长在弱光照环境中 答案：BD 解析：光照强度为a时，是田七的光补偿点，光合作用强度＝呼吸作用强度，此时花生的光合作用强度＜呼吸作用强度，故此时花生和田七都进行光合作用，A正确；b点为田七的光饱和点，d点为花生的光饱和点，若增大环境中的二氧化碳浓度，田七和花生的光合速率会增大，光饱和点都会右移，B错误；光照强度为c时，两种植物的净光合速率相同，但据图可知，花生的呼吸作用强度＞田七的呼吸作用强度，故温度不变的条件下，花生的真正光合速率大于田七的真正光合速率，C正确；通过比较两条曲线可知，花生的光补偿点和光饱和点都更大，故其比田七更适合生长在强光照环境中，D错误。 考点四　光合作用与细胞呼吸的关系 1．光合作用与细胞呼吸过程和图像分析 (1)过程比较 (2)光合作用与有氧呼吸的联系 ①物质方面 ②能量方面 2．光合速率与细胞呼吸速率的关系 (1)植物三率间的关系 ①呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内单位叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (2)判定方法 ①根据坐标曲线判定 当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，则该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。 当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。 ②根据微观图示判断 ③根据关键词判断 1．信息获取与加工 [例1]　对某植物做如下处理：(甲)持续光照20 min，(乙)先光照5 s后再黑暗处理5 s，连续交替40 min。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物光合作用所制造的O2和合成的有机物总量符合下列哪项(　　) A．O2：甲<乙，有机物，甲＝乙 B．O2：甲＝乙，有机物，甲＝乙 C．O2：甲<乙，有机物，甲<乙 D．O2：甲＝乙，有机物，甲<乙 答案：D 解析：分析题干可知，甲持续光照20 min，光反应的过程是20 min，暗反应的过程也是20 min；乙是先光照5 s后再黑暗处理5 s，连续交替40 min，由于光反应必须有光才能进行，所以乙光反应过程是20 min，暗反应有光、无光都可以进行，在每次光照5 s后再黑暗处理的瞬间没有光反应，暗反应仍然进行一小段时间，因此乙暗反应过程的瞬间长于20 min。所以甲、乙对比，光反应的时间相同都是20 min，光反应产生的氧气的量相同，暗反应时间，甲比乙短，甲产生的有机物的量比乙少。 2．模型建构 [例2]　某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。下列对该植物生理特性的理解错误的是(　　) A．25 ℃左右最适合该植物的生长 B．只要温度降低，光合作用和呼吸作用强度均降低 C．温度主要通过影响酶的活性进而影响光合、呼吸作用 D．30～50 ℃范围内，温度对光合速率的影响比对呼吸速率大 答案：B 解析：由题图可知，植物体大约在25 ℃时，净光合速率最高，说明该温度最适合该植物生长，A正确；酶的本质大部分是蛋白质，温度会影响蛋白质的结构，影响酶的活性进而影响光合、呼吸作用，C正确；图中30～50 ℃范围内光合速率下降的幅度比呼吸速率增加的幅度大，D正确。 3．逻辑推理与论证 [例3]　(多选)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃相等 B．光照相同时间，在25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等 答案：AB 解析：分析曲线图可知，图中虚线表示净光合速率，实线表示呼吸速率，光合作用制造的有机物的量＝净光合作用量＋呼吸作用量，因此图中35 ℃与30 ℃的光合作用制造的有机物的量相等，都是6.5 mg/h，A正确；光照相同时间，25 ℃时植物积累的有机物的量最多，B正确；25 ℃、30 ℃、35 ℃时植物光合作用制造的有机物的量分别为6 mg/h、 6.5 mg/h、6.5 mg/h，C错误；两曲线交点表示光合作用积累的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等，D错误。 4．科学探究 [例4]　如图是某科研小组在对药用植物黄精进行光合作用和细胞呼吸研究实验过程中，根据测得的实验数据绘制的曲线图，其中图1的光合曲线(图中实线)是在光照、CO2浓度等条件都适宜的环境中测得，图1的呼吸曲线(图中虚线)是在黑暗条件下测得；图2的实验环境是在恒温密闭玻璃温室中，测定指标是连续24 h室内CO2浓度和植物CO2吸收速率。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．图1中，当温度达到55 ℃时，植物光合作用已停止，可能原因是与光合作用相关的酶失去活性 B．图1中，当温度达到55 ℃时，植物的净光合速率与呼吸速率相等，总光合速率是呼吸速率的2倍 C．结合图1数据分析，进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右 D．图1中温度为40 ℃时对应的光合曲线点与图2中6 h和18 h对应的曲线点有相同的净光合速率 答案：B 解析：据图1分析，虚线表示呼吸速率随温度的变化情况，当温度达到55 ℃时，两条曲线重合，植物不再进行光合作用，光合速率为0，只进行细胞呼吸，可能原因是与光合作用相关的酶失去活性，A正确，B错误；结合图1数据可知，该植物净光合速率最大时的温度为30 ℃，因此，在进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右，C正确；图2中，当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内CO2浓度曲线的拐点，即6 h和18 h，图1中，光合速率等于呼吸速率时的温度条件是40 ℃，D正确。 5．长句表达 [例5]　(2025·福建省厦门期末考试)某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验。结合所给材料，回答相关问题： (1)图甲中，与M点相比，N点限制单株番茄光合作用强度的环境因素主要是________、________________，图甲给我们的启示是在栽培农作物时要注意________。 (2)图乙中，________点光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。据图分析，温室栽培该植物，为获得最大经济效益，应控制的最低温度为________，判断依据为________________________________________。 (3)若将番茄放在一个密闭透明玻璃容器内并置于一定温度、光照条件下48小时，欲测定该植物在48小时内是否有生长，提供CO2检测仪，请简要写出实验思路及结果预测。 实验思路：________________________________________________________________。 预期结果：如果________________________________，则该植物在48小时内有生长。 答案：(1)光照强度　二氧化碳浓度　合理密植 (2)B、D　20 ℃　C点时净光合速率达到最大，积累有机物最多 (3)测定密闭装置内的初始二氧化碳浓度和培养48小时后的二氧化碳浓度　48小时后二氧化碳浓度小于初始浓度 解析：(1)合理密植有利于植物合理地利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳。N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照强度减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低，因此在栽培农作物时要注意合理密植。 (2)分析乙图可知，图中呼吸作用氧气消耗量代表呼吸速率，而从空气中吸收的二氧化碳量表示净光合速率。光合作用制造的有机物＝净光合速率＋呼吸速率，B、D两点的净光合速率＝呼吸速率，因此光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。若要获得最大经济效益，应保证净光合速率最大，植物才能积累有机物最多，因此最低温度应控制在C点所对应的温度，即20 ℃左右。 (3)判断植物48小时内是否生长，即看植物48小时内制造的有机物是否大于呼吸消耗的有机物，可通过检测密闭透明玻璃容器中二氧化碳浓度来判断，故实验思路为：测定密闭装置内的初始二氧化碳浓度和培养48小时后的二氧化碳浓度；若该植物在48小时内有生长，则植物制造有机物消耗的二氧化碳会大于呼吸释放的二氧化碳，容器中二氧化碳会减少。所以若48小时后二氧化碳浓度小于初始浓度，可说明该植物在48小时内有生长。 [例6]　(多选)化学除草是玉米生产中常用的防治草害的措施，但除草剂使用不当会对玉米的生长产生危害。科研人员在其他条件均适宜的情况下，利用不同浓度的某种除草剂处理玉米幼苗，24 h后测定其氧气生成速率和氧气消耗速率，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．图中显示该种除草剂主要影响玉米幼苗的光合作用 B．当除草剂浓度为50 mg·L－1时，玉米幼苗不能生长 C．实验中，光合作用所需的二氧化碳都是通过气孔进入细胞的 D．测定氧气消耗速率时需在黑暗环境中进行 答案：ABD 解析：除草剂处理对玉米幼苗的氧气生成速率影响较大，即主要影响玉米幼苗的光合作用，A正确；当除草剂浓度为50 mg·L－1时，玉米幼苗的光合速率小于呼吸速率，玉米幼苗不能正常生长，B正确；光合作用固定的二氧化碳有两个来源，即从外界吸收和自身细胞呼吸产生，C错误；氧气消耗速率代表的是呼吸速率，测定玉米幼苗的呼吸速率时应在黑暗环境中进行，以避免光合作用的干扰，D正确。 [例7]　(2023·湖北，11)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 解析：呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度降低，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。 跨章节知识联系 课时作业 一、捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 光合作用色素的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离 光合作用的探究历程 光合作用的过程 光合作用暗反应的过程 恩格尔曼实验分析 光合作用的场所及过程 光合作用的过程 题号 9 10 11 12 13 14 15 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★★ 对点 绿叶中色素的提取和分离 光合作用与光呼吸 光合作用过程 光反应过程 光反应过程及场所 光合作用的过程 光合作用 1.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细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　　) 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．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b 答案：D 解析：研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，A错误；光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液应选用有机溶剂，而生理盐水和磷酸盐缓冲液为无机溶剂，B错误；层析液易挥发，故进行层析时要用培养皿覆盖烧杯，C错误；比较题图所示分离结果可知，该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b，D正确。 2．(2025·广东惠州高三期末)“绿叶中色素的提取和分离”实验中，某同学提取的滤液经层析后结果如下图所示。造成该现象可能的解释是(　　) A．研磨时未加入二氧化硅 B．研磨时未加入碳酸钙 C．画滤液细线的次数不够 D．提取时未加入无水乙醇 答案：B 解析：分析题图：该图距离点样处，距离由远及近依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，看图可知，叶绿素a、叶绿素b含量非常少，可能的原因有：①使用的实验材料为放置数天的黄叶子；②研磨时未加入CaCO3。 3．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是(　　) A．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素完全来自水 B．在恩格尔曼的实验中，受到均匀光照，好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位 C．鲁宾和卡门的实验中，运用同位素标记法，证明了氧气中的氧元素来自于水 D．供给小球藻14CO2，叶绿体内的三碳化合物首先出现14C 答案：A 解析：希尔的实验说明水的光解产生氧气，但没探究CO2的相关实验，故不能说明植物光合作用产生的氧气全部来自水，A错误。 4．如图为叶绿体中光合作用过程示意图，其中A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示有关物质。下列说法错误的是(　　) A．图中A的存在可以增加叶绿体内的膜面积 B．与光合作用有关的酶分布在A、C、D上 C．用14C标记③，可在④、⑤中检测到放射性 D．若突然停止光照，短时间内④的含量会增加 答案：B 解析：图中A叶绿体的类囊体膜的存在可以增加叶绿体内的膜面积，A正确；与光合作用有关的酶分布在A、B中，B错误；用14C标记图中的③二氧化碳进行光合作用，二氧化碳被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，故可在④三碳化合物、⑤(CH2O)中检测到放射性，C正确；若突然停止光照，光反应产生的NADPH和ATP减少，被还原的C3减少，而二氧化碳被C5固定形成C3的过程不变，故④C3的含量会升高，D正确。 5．如图是绿色植物光合作用的部分过程示意图，①②③表示相关物质。下列叙述错误的是(　　) A．该过程的发生需要严格的黑暗条件 B．CO2与①的反应过程需要特定酶的参与 C．增加CO2浓度，②的生成在短时间内会加快 D．从②到(CH2O)的过程中发生了能量转化 答案：A 解析：该过程表示暗反应，有光无光都能进行，A错误；酶的催化具有专一性，CO2与①C5的反应过程需要特定酶的参与，B正确；增加CO2浓度，②C3的合成速率加快，C正确；从②C3到(CH2O)的过程中发生了ATP、NADPH中的活跃的化学能到有机物中稳定化学能的能量转化，D正确。 6．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需氧型细菌，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(　　) A．需氧型细菌对不同的光反应不同，需氧型细菌聚集多的地方，需氧型细菌光合作用强 B．需氧型细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强 C．需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．需氧型细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快 答案：B 解析：需氧型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；实验的设计思路是需氧型细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方需氧型细菌的数量多，B正确；需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需氧型细菌消耗O2的量无明显关系，D错误。 7.如图为小麦叶肉细胞光合作用部分过程示意图(图中甲、乙表示结构，a～e表示物质)。下列叙述正确的是(　　) A．甲表示类囊体薄膜，含有叶绿素和藻蓝素 B．乙表示细胞质基质，是细胞呼吸的主要场所 C．突然降低光照强度，短时间内叶肉细胞中b、d的含量都将下降 D．细胞消耗c的量和释放e的量相等时，细胞光合作用强度等于呼吸作用强度 答案：C 解析：据图分析可知，甲上可进行光反应过程，故甲为类囊体薄膜，小麦叶肉细胞中含叶绿素，不含藻蓝素，A错误；乙为叶绿体基质，是光合作用暗反应的场所，B错误；突然降低光照强度，则光反应强度降低，故短时间内叶肉细胞中b、d(表示NADPH、ATP)的含量都将下降，C正确；c为二氧化碳，e为氧气，细胞消耗c二氧化碳的量为真光合作用量，释放e氧气的量为净光合作用量，真光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用量，由于细胞一定存在呼吸作用，故细胞消耗c二氧化碳的量不会与细胞释放e O2的量相等，D错误。 8．下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不正确的是(　　) A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C．在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D．④受阻时，②③的进行能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制 答案：A 解析：过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH，三碳化合物的还原消耗光反应提供的ATP和NADPH，A错误；叶肉细胞中的卡尔文循环即碳循环发生在叶绿体基质，B正确；在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程，叶绿体基质中会进行葡萄糖合成淀粉，在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖合成蔗糖，C正确；图中④蔗糖输出受阻时，细胞质基质中蔗糖积累，丙糖磷酸生成蔗糖减少，丙糖磷酸大量积累，过多的丙糖磷酸将用于合成淀粉，即②③合成淀粉能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制，D正确。 9.在绿叶中色素的提取与分离实验中，在滤纸中央滴一滴色素滤液，然后进行分离(如图)，得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是(　　) A．可以用层析液提取绿叶中的光合色素 B．由外向内的第三圈呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光 C．如用黄化的菠菜叶进行实验，则导致由外向内的第一、二圈颜色较浅 D．由外向内第一、二圈中的色素主要吸收蓝紫光 答案：BD 解析：可以用层析液分离绿叶中的光合色素，A错误；由外向内的第三圈是叶绿素a，呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光，B正确；黄化的菠菜叶叶绿素含量较少或几乎不含叶绿素，则由外向内的第三(叶绿素a)、四圈(叶绿素b)颜色较浅或不出现，C错误；由外向内第一(胡萝卜素)、二圈(叶黄素)中的色素主要吸收蓝紫光，D正确。 10．如图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意简图。结合所学知识分析下列相关叙述中正确的是(　　) A．在高O2含量环境中，植物不能进行光合作用 B．卡尔文循环的具体场所应为叶绿体基质 C．将植物突然置于黑暗环境中，短时间内C5含量降低 D．C2和葡萄糖均可在线粒体内被彻底分解成CO2和H2O 答案：BC 解析：图示表明，高O2含量环境中，1分子五碳化合物与1分子氧结合生成1分子三碳化合物参与卡尔文循环，完成光合作用，A错误；卡尔文循环的具体场所应为叶绿体基质，B正确；线粒体不能直接利用葡萄糖，D错误。 11．开发生物燃料替代化石燃料，可实现节能减排。下图为生物燃料生产装置示意图，据图分析不合理的是(　　) A．光照时，微藻光反应产生ATP和NADH供给暗反应 B．图中①为CO2，外源添加可增加产物生成量 C．图中②为暗反应阶段产生的酒精等有机物质 D．若夜间停止光照，微藻细胞内的ATP合成将停止 答案：ACD 解析：光照时，微藻光反应产生ATP和NADPH供给暗反应，A错误；外源添加CO2可促进海洋微藻的光合作用，进而增加产物生成量，B正确；暗反应阶段的产物为糖类等有机物，酒精为大部分植物无氧呼吸的产物，C错误；夜间停止光照，微藻细胞内可以通过呼吸作用合成ATP，D错误。 12．如图所示生理过程中，PQ, Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，CF0、CF1构成ATP合成酶。下列说法正确的是(　　) A．PSⅡ、PSⅠ内含易溶于有机溶剂的色素 B．PQ转运H＋的过程需要消耗电子中的能量 C．线粒体中存在类似于ATP合成酶的膜是线粒体内膜 D．小麦光合作用产生的O2被细胞呼吸利用至少需要经过4层磷脂双分子层 答案：ABC 解析：光反应中水的光解产生的O2是发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各两层膜，共5层膜，即5层磷脂双分子层，D错误。 13．绿萝能有效吸收空气中的甲醛、苯和三氯乙烯等有害气体，是装修后房屋中非常优良的装饰植物品种之一。下图是绿萝某生物膜结构及其上发生的部分生理过程。请回答下列问题： (1)如图所示的膜结构为________，其上进行的反应属于________。 (2)图中的甲表示色素，其功能为________________，用纸层析法分离时，在层析液中溶解度最高的色素是________。 (3)根据上图所示，膜蛋白乙的功能有________。 答案：(1)类囊体薄膜　光反应 (2)吸收、传递、转化光能　胡萝卜素 (3)运输H＋；催化ATP的生成 14．(2021·辽宁选择性考试节选)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题： (1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成__________，进而被还原生成糖类，此过程发生在__________中。 (2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HCO浓度最高的场所是________(填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”) (3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。 ①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力________(填“高于”或“低于”或“等于”)Rubisco。 ②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是____________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于________(填“吸能反应”或“放能反应”)。 ③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用____________技术。 答案：(1)三碳化合物　叶绿体基质 (2)叶绿体 (3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反应 ③同位素示踪 解析：(1)光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。 (2)图示可知，HCO运输需要消耗ATP，说明HCO离子是通过主动运输运输的，主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中HCO浓度最高的场所是叶绿体。 (3)①PEPC参与催化HCO＋PEP过程，最终促进了CO2与Rubisco的结合，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技术。 15．(2025·八省联考四川)兴安落叶松在甲、乙两地都有分布，为研究气候变暖对该植物的影响，某团队分别将甲、乙两地的部分兴安落叶松移栽到丙地(三地年降雨量相似，移栽时选择同龄树并连同原地土壤一同移栽)，测定这种树在甲、乙、丙三地的光合作用相关指标，结果如图所示。回答下列问题。 (1)本实验中进行甲、乙两地就地移栽的目的是__________。 (2)在光反应阶段，兴安落叶松叶绿体内________薄膜上的色素捕获光能，夺取水的电子，经电子传递最终将光能转化成化学能，储存在ATP和NADPH中。 (3)在暗反应阶段，植物通过羧化反应实现对CO2的固定。兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地，其羧化速率________，原因是____________________________________________________ __________________(答出1点即可)。 (4)综上，推测兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地后，其光合速率会________，理由是__________________________________________________________________________________________________。若进一步研究气候变暖对兴安落叶松光合作用的影响，你认为还可测定的指标有____________________(答出1点即可)。 答案：(1)起对照作用，排除移栽过程对实验结果的影响 (2)类囊体 (3)增加　兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地，温度提高，羧化酶的酶活性增加，CO2的固定速率变大 (4)增加　兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地后最大电子传递速率与最大羧化速率均有明显增加，即光反应与暗反应速率均增加　净光合速率、叶绿素含量等 二、光合作用的影响因素和光合作用与细胞呼吸的关系 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ 对点 CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响 光合作用和细胞呼吸关系 温度对光合作用和细胞呼吸的影响 光照强度对光作用的影响 增加农作物产量的措施 光合曲线分析 题号 7 8 9 10 11 12 13 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★ ★★★ 对点 光强对植物光合作用影响 不同植物光合作用比较 温度对光合和呼吸的影响 光合速率曲线分析 影响光合和呼吸因素及曲线分析 环境因素对绿藻叶绿素a和光合速率的影响 探究光合作用影响因素实验 1.为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响，某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mmol/h)，结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该实验中的温度和光照强度应适宜并且保持一致 B．吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素等含氮物质 C．适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产 D．叶绿体中CO2的固定量就是测得的叶片的CO2吸收量 答案：D 解析：分析图示可知，随着CO2浓度的增加，小麦单位叶面积的CO2吸收速率增加，光合速率增强，相同的CO2浓度下，施加氮肥的组比不施加氮肥的组CO2吸收速率高，光合速率强，因此适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产，C正确；本实验中的自变量是CO2浓度和是否施加氮肥，温度和光照强度为无关变量，各组应适宜并且保持一致，A正确；叶片的CO2吸收量代表净光合速率，叶绿体中CO2的固定量代表真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故叶绿体中CO2的固定量不等于测得的叶片的CO2吸收量，D错误。 2.如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是(　　) A．图中的叶肉细胞呼吸释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量 B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质 C．M、N都能产生ATP D．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、N 答案：D 解析：分析题图可以推知，细胞中线粒体进行有氧呼吸释放的二氧化碳除了供叶绿体M使用外，还释放到外界环境中，则呼吸作用释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量，A正确；叶绿体中NADPH的运动方向是由叶绿体的类囊体(光反应)到叶绿体的基质(暗反应)，B正确；M可以进行光合作用，N是有氧呼吸的主要场所，两者都可产生ATP，C正确；蛔虫细胞中不含线粒体(N)，叶绿体只分布在植物的绿色细胞中，根细胞中没有叶绿体(M)，D错误。 3.农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响，将实验结果绘制成如图曲线。据此提出以下结论，正确的是(　　) A．光合作用酶的最适温度高于呼吸作用酶的最适温度 B．温室栽培该蔬菜时白天的温度最好控制在35 ℃左右 C．若一天内的温度都维持在35 ℃，则该蔬菜体内的有机物含量将保持不变 D．阴影部分表示蔬菜的有机物积累量 答案：D 解析：温度通过影响酶的活性进而影响代谢过程，从图中看出，超过40 ℃呼吸作用仍然继续增强，而光合作用最适温度为25 ℃，A错误；温室栽培该蔬菜时白天的温度最好控制在25 ℃左右，此温度条件光合作用产生量与呼吸作用消耗量的差值最大，有机物积累最多，B错误；若一天内的温度都维持在35 ℃，在有光照时，无有机物积累，而无光照时，只有呼吸作用，不断消耗有机物，C错误；阴影部分代表光合作用产生量与呼吸作用消耗量的差值即表示蔬菜的有机物积累量，D正确。 4．如图表示25 ℃时，葡萄和草莓在不同光照强度条件下CO2吸收量的变化曲线。下列叙述错误的是(　　) A．M点时葡萄的总光合速率为10 mg·m－2·h－1 B．已知葡萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将环境温度改变为30 ℃，其他条件不变，则P点将右移 C．对草莓而言，若白天和黑夜的时间各为12 h，则平均光照强度在X klx以上才能正常生长 D．光照强度为Y klx时，葡萄和草莓光合作用合成有机物的量相等 答案：D 解析：由题图可知，M点时葡萄的净光合速率为8 mg·m－2·h－1，此时呼吸速率为2 mg·m－2·h－1，则总光合速率是10 mg·m－2·h－1，A正确；已知葡萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将环境温度由25 ℃变为30 ℃，其他条件不变，则呼吸速率升高，光合速率下降，P点将右移，B正确；对草莓而言，光照强度在X klx时，白天净光合速率为1 mg·m－2·h－1，夜晚呼吸速率为1 mg·m－2·h－1，故若白天和黑夜的时间各为12 h，其净有机物积累量为零，故平均光照强度在X klx以上才能正常生长，C正确；光照强度为Y klx时，葡萄和草莓光合作用积累的有机物的量相等，但由于呼吸速率不相同，故合成的有机物的量不相同，D错误。 5．近年来，越来越多的农户建设温室大棚来种植绿色蔬菜，既丰富了菜篮子，也提高了收入。下列相关措施有利于农民增产增收的是(　　) A．加盖蓝膜，阻止紫外光伤害植物 B．增设日光灯，延长光照时间 C．薄膜上全天覆盖草帘，防止低温冻伤 D．增施有机肥，缩小大棚内昼夜温差 答案：B 解析：加盖蓝膜，会导致光合作用可以利用的光照减少，不利于光合作用的进行，A不符合题意；增设日光灯，可以提高光照强度，提高光合速率，延长光照时间，有利于光合作用积累有机物，B符合题意；薄膜上全天覆盖草帘，会阻断光线的进入，不利于光合作用的进行，C不符合题意；增施有机肥，有利于提高光合速率，白天适当升温可以促进光合作用，夜间适当降温可以抑制呼吸作用，增大大棚内昼夜温差，有利于有机物的积累，有利于增产，D不符合题意。 6．科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是(　　) A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭 C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施 答案：B 解析：大棚栽培的油桃在bc段Pn下降是由于日出后光合作用消耗大量CO2，使大棚内(密闭环境)的CO2浓度迅速下降，露天栽培的油桃在mn段Pn下降是由于中午温度过高，为避免水分大量散失，大量气孔关闭，B错误。 7．东北铁线莲是我国重要的药用植物，其根及根茎可作为中药入药。研究人员开展光强对东北铁线莲光合特性的影响研究，得到如表所示结果(气孔导度的大小可以反映气体进入细胞的量)。以下说法错误的是(　　) 处理 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 气孔导度/(mol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/(μmol/mol) 水利用效率/(μmol·m－2·s－1) 对照 8.4 0.28 259.1 1.50 30% 10.9 0.30 243.5 1.91 50% 8.9 0.28 259.5 1.78 70% 7.7 0.24 257.6 1.63 90% 6.1 0.23 263.6 1.36 A.实验的自变量是光照强度，实验中“对照”处理方法应该是全光照(100%透光) B．实验中可以通过测量植物周围空气中CO2减少速率或O2增加速率来表示净光合速率 C．随遮光比例增加，气孔导度下降导致CO2吸收减少，是光合速率降低的主要原因 D．影响铁线莲叶肉细胞胞间CO2浓度的过程有外界空气与细胞间的扩散交换、叶肉细胞的光合作用和呼吸作用 答案：C 解析：据实验结果可知，当遮光超过50%后，叶片气孔导度随光照减弱而有下降趋势，但胞间CO2浓度却变化不大，因此光合速率降低的主要原因是光照强度降低导致ATP和NADPH合成减少，C错误；影响铁线莲叶肉细胞胞间CO2浓度的过程有外界空气与细胞间的扩散交换、叶肉细胞的光合作用和呼吸作用，D正确。 8．在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木幼苗叶片的生理指标(见下表)。下列分析正确的是(　　) 物种指标 构树 刺槐 香樟 胡颓子 光补偿点(千勒克司) 6 4 1.8 1.1 光饱和点(千勒克司) 13 9 3.5 2.6 注：光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强。 A．光照强度小于6千勒克司时，构树幼苗叶肉细胞需要的CO2全部来自于外界 B．光照强度为10千勒克司时，影响构树和刺槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度等 C．若将光照强度突然由2千勒克司增加到4千勒克司，短时间内香樟幼苗叶肉细胞中的C3会减少 D．在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中，胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树 答案：CD 解析：光照强度小于6千勒克司时，构树幼苗叶肉细胞中光合作用强度小于呼吸作用强度，所以需要的CO2全部来自于细胞呼吸，A错误；光照强度为10千勒克司时，影响构树幼苗光合速率的环境因素是光照强度和CO2浓度，而影响刺槐幼苗光合速率的环境因素是CO2浓度，B错误；若将光照强度突然由2千勒克司增加到4千勒克司，香樟幼苗叶肉细胞中产生的NADPH和ATP会增多，C3的还原会增强，而CO2的固定不变，则短时间内C3的含量会减少，C正确；由于胡颓子和香樟的光补偿点较低，在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中，胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树，D正确。 9．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其余条件适宜且相同)，以CO2的吸收与释放量为指标，实验的结果如下表所示，下列对该表数据的分析不正确的是(　　) 温度(℃) 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收CO2(mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.5 3.00 黑暗中释放CO2(mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50 A.在连续光照的情况下，该植物在35 ℃条件下不能生长 B．在连续光照的情况下，25 ℃时该植物一天积累的有机物最多 C．每天光照与黑暗时间相等，且白天与夜晚温度不变，25 ℃时该植物一天积累的有机物最多 D．每天光照与黑暗时间相等，且白天与夜晚温度不变，30 ℃与35 ℃条件下一天积累的有机物相等 答案：ACD 解析：据表分析可知，在昼夜不停地光照条件下，只要净光合作用速率大于0，植物就可以正常生长，A错误；净光合作用速率越大，植物一天积累的有机物最多，昼夜不停地光照，在25 ℃时该植物一天积累的有机物最多，B正确；每天光照与黑暗时间相等，且白天与夜晚温度不变，20 ℃时该植物一天积累的有机物最多，C错误；每天光照12小时，30 ℃时积累的有机物量为(3.50－3.00)×12＝6 mg，35 ℃时积累的有机物量为(3－3.5)×12＝－6 mg，两者一天积累的有机物不相等，D错误。 10．某生物小组利用图1装置在光合作用最适温度(25 ℃)下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O2释放速率来测量光合速率，结果如图2所示，以下说法错误的是(　　) A．若用缺镁的完全培养液培养一段时间，光合作用的光反应减弱，暗反应也减弱 B．曲线中t1～t4时段，玻璃罩内CO2浓度最高点和最低点依次是t1和t4 C．t4时补充CO2，短时间内叶绿体内C3的含量减少 D．若t4时玻璃罩内O2的量比t0时增加了128 mg，则此阶段植株积累葡萄糖的量为120 mg 答案：BC 解析：镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的完全培养液培养一段时间，叶肉细胞内叶绿素合成减少，光反应因色素分子吸收的光能减少而减弱，产生的NADPH和ATP减少，暗反应也随之减弱，A正确；分析图2可知，纵坐标O2释放速率表示净光合速率，而净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，据此可判断，在t1～t2时段，O2释放速率小于零，说明实际光合速率小于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度不断升高，在t2时刻达到最高点，在t2～t4时段，O2释放速率大于零，说明实际光合速率大于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度不断降低，在t4时刻达到最低点，B错误；t4时补充CO2，CO2的固定增强，而C3的还原不变，则短时间内叶绿体内C3的含量增多，C错误；若t4时玻璃罩内O2的量比t0时增加了128 mg，将其换算为葡萄糖的积累量，则有128÷32÷6×180＝120 mg，D正确。 11．下图甲为某植物光合速率随环境条件变化的曲线。图乙表示该植物两昼夜吸收或释放的CO2变化，S1～S5表示曲线与X轴围成的面积。请据图回答问题。 (1)光合作用过程中，O2和有机物(C6H12O6)中的氧分别来源于原料中的________和________。 (2)图甲中若在t2时刻增加光照，光合作用速率将________，t2→t3，限制光合作用速率的主要外界因素是________。 (3)图乙DE段波动的主要外界因素是________。第二天中________点(填字母)植株积累的有机物最多。 (4)图乙中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素是________。如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，则该植物在这两昼夜内________(填“能”或“不能”)生长。 (5)将该植物放在常温下暗处理2 h，质量减少2 mg，再用适当光照射2 h，测其质量比暗处理前增加6 mg，则该植物的实际光合速率是________ mg/h。 答案：(1)H2O　CO2　(2)不变　CO2浓度　(3)温度　I　(4)光照强度和温度　不能　(5)5 解析：(1)光合作用过程中，水的光解产生氧气，CO2先被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成有机物(C6H12O6)。 (2)图甲中t2时刻光照强度已达到光饱和点，若在t2时刻增加光照，则光合作用速率将不变。若t3时刻增加CO2浓度，光合速率将增加，故t2→t3，限制光合作用速率的主要外界因素是CO2浓度。 (3)图乙DE段波动的主要外界因素是夜间温度变化影响植物的呼吸作用。I点表示此刻该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同，I点之后光合作用强度小于呼吸作用强度，因此第二天中I点积累的有机物最多。 (4)据图分析可知，图乙中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素是光照强度和温度。如果S1＋S3＋S5＞S2＋S4，表示植物夜间消耗的有机物大于白天积累的有机物，因此该植物在这两昼夜内不能生长。 (5)暗处理2 h，重量减少2 mg，呼吸速率为1 mg/h。再用适当光照射2 h，测其重量比暗处理前增加6 mg，则比暗处理后增加6＋2＝8 mg，故净光合速率为4 mg/h，实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝4＋1＝5 mg/h。 12．科研人员以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果为图甲、乙，图中的绿藻质量为鲜重。回答下列问题： (1)由甲图可知，与高光强组相比，低光强组________，以适应低光强环境。由乙图分析可知，在________条件下温度对光合速率的影响更显著。 (2)在光合作用的研究中，植物光合作用制造器官被称为“源”，光合产物或营养物质接纳和储存部位被称为“库”。科研人员对库源关系及其机理进行了研究。 ①去除部分桃树部分枝条上的果实，检测其对叶片光合速率等指标的影响，结果如下表。 组别 净光合速率(μmol·m－2·s－1) 叶片蔗糖含量(mg·g－1FW) 叶片淀粉含量(mg·g－1FW) 气孔导度(mmol·m－2·s－1) 对照组(留果) 5.39 30.14 60.61 51.41 实验组(去果) 2.48 34.20 69.32 29.70 据表推测：去果处理降低了________(填“库”或“源”)的大小，使叶片中________积累，进而抑制了光合速率。 ②将某植物叶片分离得到叶绿体，检测蔗糖对离体叶绿体光合速率的影响，结果如图： 丙图中________浓度范围的实验数据支持以上推测。 ③研究发现，叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使________，进而抑制暗反应。 答案：(1)叶绿素a的含量较高　高光强 (2)①库　蔗糖和淀粉　②0.47～0.57 mol·L－1　③CO2吸收减少 解析：(1)由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较高，以增强吸光的能力，从而以适应低光强环境；由乙图分析可知，不同温度下，高光强的放氧速率变化更大，因此在高光强条件下，温度对光合速率的影响更显著。 (2)①果实是光合产物或营养物质储存器官，去果处理是降低了库的大小，叶片产生的淀粉和蔗糖不能转运出去，进而降低了光合速率。②据丙图曲线可知，当蔗糖浓度为0.47 mol·L－1时，与蔗糖浓度为0时的净光合速率相接近，超过该浓度后，随着蔗糖浓度升高，光合速率相对值降低。因此0.47～0.57 mol·L－1范围的实验数据支持“叶片产生的蔗糖不能转运出去，进而抑制了光合速率”的结论。 13．植物光合作用速率受多种因素影响，研究人员获得了光合作用速率明显降低的天然黄绿叶(ygl)突变体玉米、CST1基因功能缺失突变体玉米(突变体cst1)、脱落酸缺陷型突变体玉米。 (1)天然黄绿叶(ygl)突变体玉米的叶绿素含量低，会导致发生在________(场所)上的光反应为暗反应提供的________减少，进而影响玉米产量。研究者对野生型和ygl突变体中叶绿素前体物质进行检测发现ygl突变体中叶绿素前体物质A和P的含量均高于野生型。请推测ygl突变体中叶绿素含量下降的原因：__________________________________________________。 (2)科研人员测定野生型玉米和突变体cst1气孔导度和叶绿素相对含量，结果如下表。 请分析突变体cst1光合速率降低的原因是：______________________________________ ________________________。 花抽丝后天数 0天 10天 20天 30天 野生型 气孔导度(mmol·m－2·s－1) 290 320 260 260 叶绿素相对含量(mg·g－1) 5.6 4.8 4.7 4.3 突变体cst1 气孔导度(mmol·m－2·s－1) 300 240 150 50 叶绿素相对含量(mg·g－1) 4.8 4.4 3.8 2.1 (3)在缺水环境中，相比野生型，脱落酸缺陷型突变体根长得更慢、气孔开放程度更大。请据此推测脱落酸对于玉米在缺水环境中生存的意义：______________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)类囊体薄膜　ATP、NADPH　ygl突变体不能将叶绿素前体物质转化成叶绿素 (2)气孔导度降低导致CO2供应不足，叶绿素减少导致光反应速率降低 (3)脱落酸可促进气孔关闭以减少水分的散失，促进根的生长以加强水分的吸收，有利于玉米在缺水环境下的生存 53 学科网（北京）股份有限公司 $$