第5章 周末练13 光合作用的原理和应用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版 江苏专版）

**基本信息** 以实验-原理-应用为逻辑主线，系统整合光合作用核心知识，通过典例强化生命观念与科学思维 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验基础|3题（1-2,9(1)）|实验原理分析、科学史判断|从色素提取分离实验（原理-材料-结果）到经典实验（恩格尔曼/鲁宾-卡门），构建实验认知框架| |原理过程|4题（3-5,9(2)）|过程关系判断、物质转化分析|光反应（场所-物质/能量）→暗反应（场所-物质/能量）→两者联系（物质/能量交互），形成完整代谢路径| |影响因素与应用|3题（6-8,10）|图表解读、生产实践分析|外界因素（光照/CO₂/温度）→光合速率曲线→农业应用（大棚管理），体现结构与功能观及社会责任|

周末练13　光合作用的原理和应用 [分值：70分] 1．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，在滤纸上扩散的速度越快。 2．绿叶中色素的提取和分离实验中几种实验材料的作用：无水乙醇：提取色素；SiO2：使研磨更充分；CaCO3：防止色素被破坏。 3．滤纸条插入层析液中，滤液细线不能触及层析液，原因是防止色素被层析液溶解。 4．层析后滤纸条上自上而下的四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 5．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。 6．恩格尔曼实验在实验材料选取上的巧妙之处：选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气的部位。 7．鲁宾和卡门通过同位素标记法，证明了光合作用产生的氧气中的氧全部来自水。 8．光合作用的化学反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 9．光反应的场所是类囊体薄膜，包括水的光解、ATP和NADPH的合成。暗反应的场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原。 10．光反应阶段产生的NADPH的作用是作为C3还原的还原剂并为C3还原提供能量。 11．光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。 12．光合作用过程中，ATP移动的方向是类囊体薄膜→叶绿体基质。 13．光合作用中的元素转移途径：14CO2→14C3→(14CH2O)；H218O→18O2。 14．光合作用中的能量转变：光能→ATP、NADPH中的化学能→有机物中的化学能。 15．影响光合作用的外界因素主要是光照、温度、二氧化碳浓度，水和无机盐等；影响光合作用的内部因素主要是酶和光合色素。 16．总光合作用可用O2的产生量或CO2的消耗量(固定量)或光合作用制造的有机物量表示。净光合作用可用CO2的吸收量或O2的释放量或光合作用积累的有机物量表示。 17．化能合成作用：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。 (选择题，每题5分) 1．采用新鲜的菠菜绿叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列相关叙述正确的是(　　) A．可以用无水乙醇进行色素的提取和分离 B．色素在滤纸条上扩散速度快慢与其含量有关 C．滤液细线过粗可能会导致滤纸条上色素带重叠 D．滤纸条上分离出的色素带从下到上第1条是叶绿素a 答案　C 解析　无水乙醇用于色素的提取，用层析液进行色素的分离，A错误；色素在滤纸条上扩散速度快慢与其在层析液中的溶解度有关，溶解度越大扩散速度越快，B错误；滤液细线过粗，色素过多，可能会导致滤纸条上色素带重叠，C正确；滤纸条上分离出的色素带从下到上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，D错误。 2．下列有关科学家探索光合作用实验的叙述，错误的是(　　) A．恩格尔曼选择水绵和需氧细菌进行实验探究光合作用的场所 B．希尔的实验说明水的光解与糖的合成在光合作用不同阶段完成 C．鲁宾和卡门的实验采用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2 D．卡尔文用小球藻进行实验探明了CO2转化为有机物的具体途径 答案　C 解析　18O不具有放射性，是稳定同位素，C错误。 3．下列关于光合作用基本原理的叙述，错误的是(　　) A．光反应只能在光照条件下进行 B．影响暗反应的因素不会影响光反应 C．碳原子的转移途径是CO2→三碳化合物→糖类 D．高等植物的光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行 答案　B 解析　暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋等物质，因此影响暗反应的因素也会影响光反应，B错误。 4．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．c表示氧气，e表示二氧化碳 B．甲表示类囊体薄膜，含有叶绿素和藻蓝素 C．乙表示细胞质基质，是细胞呼吸的主要场所 D．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 答案　D 解析　c表示CO2，e表示O2，A错误；甲是光反应的场所，表示类囊体薄膜，含有叶绿素和类胡萝卜素，B错误；乙为叶绿体基质，是光合作用暗反应的场所，C错误；突然降低光照强度，光反应减弱，生成的NADPH和ATP减少，而暗反应消耗的NADPH和ATP不变，故短时间内叶肉细胞中b、d的含量都将下降，D正确。 5．磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，从叶绿体运输到细胞质基质中进一步参与蔗糖合成。在一些植物的液泡膜上存在H＋－蔗糖同向运转载体蛋白，它能够在蔗糖分子与H＋共同被运转时，使蔗糖逆浓度运进液泡。如图为叶肉细胞中部分代谢途径及产物运输的示意图。下列叙述正确的是(　　) A．蔗糖由细胞质基质进入液泡时不会消耗能量 B．磷酸丙糖的合成不需要消耗光反应产生的ATP C．蔗糖与H＋共同被转运能体现膜的选择透过性 D．据图推测淀粉合成的场所是细胞质基质 答案　C 解析　蔗糖由细胞质基质进入液泡时是逆浓度梯度运输，属于主动运输过程，消耗能量，A错误；磷酸丙糖的合成属于暗反应中C3的还原过程，需要消耗光反应产生的ATP，B错误；据图推测淀粉合成的场所是叶绿体基质，D错误。 6．夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工光照；②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于这些做法的分析错误的是(　　) A．①能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量 B．与①相比，②③可使叶肉细胞的有氧呼吸增强 C．②起到降氧、降温、降湿度的作用，减少有机物的消耗 D．③可使棚内CO2浓度增加，抑制细胞呼吸并对次日光合作用有利 答案　B 解析　延长人工光照时间，能让植物进行光合作用的时间增加，从而合成更多的有机物，提高有机物制造量，A正确；②熄灯后打开门和通风口，能降低棚内氧气含量、温度和湿度，从而抑制有氧呼吸；③关上门和通风口是为了保持棚内较低的呼吸作用水平，并非增强有氧呼吸，B错误；打开门和通风口，氧气进入减少，同时能降低温度和湿度，呼吸作用需要适宜的温度、水分等条件，这样能减少呼吸作用对有机物的消耗，C正确；经过夜间植物的呼吸作用，棚内二氧化碳浓度增加，第二天光合作用时，充足的二氧化碳有利于光合作用的进行，同时高浓度二氧化碳也能抑制细胞呼吸，D正确。 7．(多选)在研究光照强度与光合强度的关系时，将光合强度随光照强度的增加而上升的光照强度范围称为光极限；随光照强度的增加不再上升的光照强度范围称为CO2极限。下列说法正确的是(　　) A．与光极限相比，CO2极限时叶肉细胞中的NADPH、ATP含量高，C3含量低 B．在CO2极限范围内，限制光合速率的环境因素可能是CO2浓度或温度 C．在光极限范围内，产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体基质 D．绝大多数阴生植物的光极限和CO2极限均小于阳生植物 答案　ABD 解析　光极限时，随着光照强度增加光合强度上升，此时光照强度是限制因素；CO2极限时，随着光照强度增加光合强度不再上升，说明光反应产生的 NADPH、ATP充足，相对光极限时含量高。CO2极限时，CO2固定形成C3的速率相对稳定，而光反应产生的NADPH、ATP充足，C3还原加快，所以C3含量低。因此，与光极限相比，CO2极限时叶肉细胞中的NADPH、 ATP含量高， C3含量低，A正确。在CO2极限范围内，光合速率不再随光照强度增加而上升，说明光照强度不再是限制因素。而影响光合速率的环境因素主要有光照强度、CO2浓度和温度等，此时限制光合速率的环境因素可能是CO2浓度或温度，B正确。叶绿体基质是暗反应的场所，消耗ATP，不产生ATP，C错误。阳生植物适应强光环境，阴生植物适应弱光环境，所以绝大多数阴生植物的光极限和CO2极限均小于阳生植物，D正确。 8．(多选)在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定某植物在不同光照强度下的光合速率变化如图1所示。图2甲～丁表示叶肉细胞中两种细胞器的气体代谢过程，图3表示一天(24小时)内蔬菜大棚中CO2浓度随时间的变化曲线(水平虚线为实验开始时大棚内的CO2浓度)。下列有关说法错误的是(　　) A．图1若适当增加二氧化碳浓度，B点右移，C点左移 B．图3中g点时大棚中植物体内有机物的含量比a点时多 C．图1中的B点和图3中d点、h点的光合作用强度与呼吸作用强度相等 D．图1中A点、B点叶肉细胞的生理状态分别对应图2中丙、乙 答案　AD 解析　图1中B点为光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)，C点为光饱和点(光合速率达到最大时的光照强度)。适当增加二氧化碳浓度，光合速率增强，在较低光照强度下光合速率就能与呼吸速率相等，所以B点左移；同时光合速率能达到更高水平，需要更强的光照，C点右移，A错误。图3中g点时大棚中二氧化碳浓度小于a点时，因此其植物体内有机物的含量比a点时多，B正确。图 1 中 B 点时二氧化碳吸收速率为 0，说明光合速率等于呼吸速率；图3中d点和h点大棚内二氧化碳浓度的变化率为0，即此时光合速率等于呼吸速率，C正确。图1表示整株植物的光合速率变化，图2仅表示叶肉细胞的气体代谢过程，因此图1中B点时叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，对应图2中的甲，D错误。 9．(14分)植物的光合作用是一个复杂而精妙的生物化学过程，它不仅是物质转化的过程，也是能量转换的过程，支撑着植物的生长和维持生命活动。如图为光合作用过程示意图(图中①②表示结构，③④表示物质，Ⅰ、Ⅱ表示反应阶段)。请据图回答下列问题： (1)叶绿体通过结构②__________的堆叠，扩展了受光面积。 (2)Ⅱ是光合作用的__________阶段，该阶段的化学反应需要Ⅰ阶段为其提供__________。当CO2浓度不变，光照强度减弱，短时间内物质④的含量将__________。 (3)人参属于多年生草本植物，喜质地疏松土壤，喜阴，忌强光直射。人参的生长和产量与光合速率相关，能够影响人参光合速率的内在因素有___________________________ ________________________________________________________________________(至少写出2点)。 (4)人参具有很高的经济价值，在田间管理中往往可以采取____________________________ ________________________________________________________________________措施来提高人参产量。 答案　(1)类囊体　(2)暗反应　ATP和NADPH　减少　(3)光合色素含量、酶的含量或活性等　(4)适当的遮阴、中耕松土、合理灌溉、合理施肥等 解析　(4)空气中的CO2浓度、土壤中水分的多少及无机盐的含量、光照强度、温度等都是影响光合作用强度的外界因素。人参喜阴，忌强光直射，在田间管理中往往可以采取适当的遮阴、中耕松土、合理灌溉、合理施肥等措施来提高人参产量。 10．(16分)某科研小组，研究不同光照强度和不同光质对温室蔬菜光合作用的影响，结果如图1和图2。图1是在光合作用最适温度(25 ℃)下，测定的不同光照强度下蔬菜的O2释放量，呼吸速率的最适温度为35 ℃。图2测定的是不同光质条件下测得的气孔导度、胞间CO2浓度和光合速率，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。请回答下列问题： (1)据图1分析，在光照强度为6 klx时的光合速率为______________mg·g－1·h－1，在此光照条件下叶肉细胞产生ATP的场所是______________。 (2)绿叶中含量最多的光合色素是________，其主要吸收的光是__________。 (3)据图2分析，蓝光照射下测得的胞间CO2浓度比红光照射下测得的结果低，其原因是___________________________________________________________________； 若用蓝光照射绿色植物转变为用红光照射，叶绿体中C5的浓度将________(填“增大”“不变”或“减小”)。 (4)温室种植常在阴雨天采用人工光源提供光照，根据图中的结果分析，对温室蔬菜种植提出合理的建议：___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)0.6　叶绿体、线粒体、细胞质基质　(2)叶绿素a　红光和蓝紫光　(3)蓝光照射比红光照射时的气孔导度大，进入的 CO2多，但蓝光照射比红光照射时的光合速率大，消耗的CO2更多，因此蓝光照射下的胞间CO2浓度低　减小　(4)适当补充一定强度的蓝光；在晴朗的夏季中午要适当遮光 解析　(3)据图2分析，蓝光照射比红光照射时的气孔导度大，进入的 CO2多，但蓝光照射比红光照射时的光合速率大，消耗的CO2更多，因此蓝光照射下的胞间CO2浓度低。由于只有叶绿素吸收红光，叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝光，所以若蓝光照射绿色植物转变为用红光照射，光反应下降，C3的还原减少，叶绿体中C5的浓度将减小。(4)据图可知，蓝光组的净光合速率最大，所以在阴雨天采用补充蓝光，增加光合速率。晴朗的中午光照太强，会出现光合午休现象，则需要适当遮光。 学科网（北京）股份有限公司 $