5.4光合作用与能量转化讲义2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

本讲义聚焦高中生物学“光合作用与能量转化”核心知识点，系统梳理叶绿体结构与色素功能、色素提取分离实验、光反应与暗反应的区别联系、光合作用影响因素及应用、化能合成作用等内容，构建从结构到功能、过程到应用的完整知识支架。 该资料以实验探究为特色，通过“色素提取分离实验”培养科学探究能力，结合光反应与暗反应对比分析强化结构与功能观（生命观念），典例与变式题设计促进科学思维发展。课中辅助教师高效授课，课后助力学生回顾知识、查漏补缺，提升学习效果。

第5章 5.4 光合作用与能量转化 内 容 导 航 题型1 色素与叶绿体 题型2 叶绿体色素的提取和分离实验 题型3 光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系 题型4 光合作用的影响因素及应用 题型5 化能合成作用 考 点 演 练 题型1 色素与叶绿体 解｜题｜知｜识 1、叶绿体的结构： 叶绿体的形态大小、数量、分布受遗传因素及环境因素的影响．不同植物、不同组织处细胞内的叶绿体性状变化较大，而且在光能的变化下改变位置与排列． 叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体． 如图所示： 2、叶绿体中色素的种类、颜色及作用： 色素种类 颜色 含量 定性滤纸条上显现的色素层析图谱 吸收光谱 主要功能 化学性质 类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 最少 ①橙黄色 蓝紫光 吸收、传递光能 ①四种色素均不溶于水，而溶于酒精等有机溶剂中； ②叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定，其合成易受温度、光照和Mg等的影响 叶黄素 黄色 较多 ②黄色 吸收、传递光能 叶 绿 素 叶绿素a 蓝绿色 最多 ③蓝绿色 蓝紫光 红橙光 少数吸收、转化光能； 大多数吸收、传递光能 叶绿素b 黄绿色 较少 ④黄绿色 吸收、传递光能 四种色素的吸收光谱如图所示： 3、色素的分布、功能及特性 （1）分布：基粒片层结构的薄膜（类囊体膜）上． （2）功能：吸收光能、传递光能（四种色素）、转化光能（只有少数处于特殊状态的叶绿素a）． 4、叶绿体中的酶：分布在叶绿体基粒片层膜上（光反应阶段的酶）和叶绿体的基质中（暗反应阶段的酶）． 【典例1】图甲是叶绿体结构示意图，图乙是绿叶中色素分离的结果（①～④代表叶绿体结构，A～D代表4种色素），下列相关叙述错误的是（　　） A．B色素位于②上，呈黄色，主要吸收蓝紫光 B．可利用无水乙醇分离叶绿体中的色素 C．若用黄化叶片做提取色素实验，C和D色素带会变窄 D．在②和④中，有许多进行光合作用所必需的酶 【答案】B 【解答】解：A、植物光合作用的色素分布在②（类囊体薄膜）上，B为叶黄素，主要吸收蓝紫光，A正确； B、可利用无水乙醇提取叶绿体中的色素，用层析液分离叶绿体中的色素，B错误； C、黄化叶片含有的叶绿素少，所以用黄化叶片做提取色素实验，C（叶绿素a）和D（叶绿素b）色素带会变窄，C正确； D、②类囊体薄膜和④叶绿体基质中都有光合作用所需的酶，D正确。 故选：B。 【变式1】如图为叶绿体中色素吸收光能的情况，以下说法中正确的是（　　） ①在晚间用绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用来增加夜间空气中的O2浓度 ②据图可知，用波长400～470nm的光比用白光更有利于提高光合作用强度 ③在经过纸层析法分离出来的色素带上，胡萝卜素的色素带在最上面 ④土壤中缺乏镁时，420～470nm波长的光的利用量显著减少 A．②④ B．③④ C．②③ D．①② 【答案】B 【解答】解：①植物吸收绿光很少，所以在晚间用绿光照射行道树达不到增加夜间空气中O2浓度的目的，①错误； ②白光中400～470 nm波长的光只是植物进行光合作用所吸收光中的一部分，所以只用该波长的光，光合作用强度将降低，②错误； ③纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大，扩散速度越快。胡萝卜素在层析液中溶解度最大，因此色素带在最上面，③正确； ④镁是叶绿素的重要组成元素，镁缺乏时，叶绿素合成受阻。叶绿素a和叶绿素b统称为叶绿素，主要吸收420～470 nm波长的光（蓝紫光）和640～670 nm波长的光（红光），叶绿素合成受阻，直接影响植物对420～470 nm波长的光的吸收，④正确。 综合以上分析，正确的有③④，ACD错误，B正确。 故选：B。 【变式2】秋季的北京香山，黄桢、红枫、银杏等树种的叶片由绿变红或变黄，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是（　　） A．叶绿素 B．叶黄素 C．胡萝卜素 D．花青素 【答案】A 【解答】解：树叶的绿色来自叶绿素，树叶中除含有大量的叶绿素外，还含有叶黄素、花青素等其它色素。进入秋季天气渐凉，气温下降，叶绿素的合成受阻，树叶中的叶绿素减少，叶黄素、胡萝卜素、花青素则会表现出来，因此低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是叶绿素。 故选：A。 【变式3】下列关于叶绿体内光合色素的描述，不正确的是（　　） A．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会发生变化 B．叶绿素a吸收的光能可在类囊体膜上转化为ATP中的化学能 C．层析液中溶解度最大的光合色素是叶绿素a D．叶绿素呈绿色是因为它大量吸收绿光，几乎不吸收其他颜色的光 【答案】CD 【解答】解：A、植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例是改变的，如叶片衰老后，叶绿素的含量降低，类胡萝卜素的含量升高，A正确； B、叶绿素a吸收的光能可在类囊体膜上转化为ATP和NADPH中的化学能，B正确； C、层析液中溶解度最大的光合色素是胡萝卜素，C错误； D、叶绿素呈绿色是因为它吸收绿光最少，大量的绿光被反射，D错误。 故选：CD。 题型2 叶绿体色素的提取和分离实验 解｜题｜知｜识 一、实验目的： 1、初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法． 2、探索叶绿体中有几种色素． 二、实验原理： 1、叶绿体色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂，所以，可以在叶片被磨碎以后用乙醇提取叶绿体中的色素． 2、色素分离原理：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，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢．根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来． 三、实验材料： 新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶），无水乙醇，层析液（由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成．93号汽油也可代用），二氧化硅和碳酸钙． 四、实验用具： 干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒（10ml），天平． 五、方法步骤： 1、提取色素： （1）称取5g绿色叶片并剪碎，越细越好，尽量去除叶脉等部分； （2）加药品：二氧化硅、碳酸钙和丙酮．前两种是粉末状药品，各加少许，后者是有机溶剂，研磨时加约5mL二氧化硅的作用是使研磨更加充分、迅速；碳酸钙的作用是保护叶绿素不分解；丙酮用来溶解提取叶绿体中的色素； （3）研钵研磨→漏斗过滤→将提取液收集到试管内并塞紧管口． 2、制滤纸条： （1）将干燥的滤纸剪成6cm长，1cm宽的纸条，剪去一端两角使之呈梯形（使层析液同时到达滤液细线）； （2）在距剪角一端1cm处用铅笔画线． 3、滤液划线： （1）用毛细管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线（细而齐）； （2）干燥后重复划3﹣4次． 4、纸上层析： （1）向烧杯中倒入3mL层析液（以层析液不没及滤液细线为准）； （2）将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁，轻轻插入层析液中； （3）用培养皿盖盖上烧杯． 5、观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的彩带（如图） 从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。最宽：叶绿素a；最窄：胡萝卜素． 六、注意事项： 1、二氧化硅：为了使研磨充分；碳酸钙：保护色素免受破坏；丙酮：色素的溶剂． 2、扩散最快的是胡萝卜素（橙黄色），扩散最慢的是叶绿素b（黄绿色）． 3、滤纸上有四条色素带说明了绿叶中的色素有四种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样． 4、裁取定性滤纸时，注意双手尽量不要接触纸面，以免手上的油脂或其他脏物污染滤纸． 5、制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果． 6、根据烧杯的高度制备滤纸条，让滤纸条长度高出烧杯1cm，高出的部分做直角弯折． 7、滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败． 8、画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中． 9、研磨要迅速、充分．a．因为丙酮容易挥发；b．为了使叶绿体完全破裂．从而能提取较多的色素；c．叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而被破坏． 【典例1】做叶绿素分离试验最好的材料是（　　） A．绿色的菠菜叶 B．黄色的银杏叶 C．红色的番茄 D．紫色的洋葱鳞叶 【答案】A 【解答】解：A、实验中最好的实验材料是绿色的菠菜叶，原因是其中的叶绿素和类胡萝卜素较多，A正确； B、黄色的银杏叶叶绿素被大量分解，含量较低，B错误； C、红色番茄含有的是花青素，C错误； D、紫色的洋葱鳞叶含有的是花青素，D错误。 故选：A。 【变式1】在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，某实验小组最终获得的滤纸条上色素带颜色较浅。出现该结果的原因最不可能是（　　） A．所用菠菜叶不新鲜，叶片发黄 B．研磨时未加入适量的二氧化硅 C．画滤液细线的次数不足 D．进行层析时，滤液细线没有触及层析液 【答案】D 【解答】解：A、菠菜叶不新鲜时，叶绿素分解导致色素总量减少，色素带颜色变浅，A正确； B、未加适量二氧化硅会导致研磨不充分，色素释放量减少，色素带颜色变浅，B正确； C、画滤液细线次数不足会使色素积累量少，导致颜色较浅，C正确； D、滤液细线触及层析液时，色素会溶解在层析液中，无法在滤纸条上扩散，导致无色素带或极其模糊，而非颜色较浅，D错误。 故选：D。 【变式2】某生物兴趣小组为了探究光合色素的种类及其功能，对绿叶中的色素进行了提取和分离，所得结果如图所示。下列相关叙述正确的是（　　） A．可用无水乙醇作为溶剂提取和分离色素 B．色素丁在层析液中的溶解度最高 C．甲和乙主要吸收红外光和蓝紫光 D．乙为叶绿素b，是细胞中含量最多的色素 【答案】B 【解答】解：A、可用无水乙醇作为溶剂提取色素，A错误； B、分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度越快，丁离滤液细线距离最远，所以丁在层析液中的溶解度最高，B正确； C、光合色素中，叶绿素a含量最多，叶绿素b次之，则甲为叶绿素b，乙为叶绿素a，两者主要吸收红光和蓝紫光，不吸收红外光，C错误； D、乙为叶绿素a，是细胞中含量最多的色素，D错误。 故选：B。 【变式3】洋葱是石蒜科葱属二年生草本植物，将其鳞茎底部触水，给予适宜的环境条件，一段时间后鳞茎底部会萌生大量白色须根，而上部则生出绿色管状叶，如图甲所示。其根尖结构如图乙所示。回答以下问题： （1）若要利用图甲所示的洋葱提取叶绿体中的色素，则应选取的部位是 　管状叶　 ，研磨的时候加入一定量的二氧化硅，目的是 　有助于研磨得充分　 。 （2）观察有丝分裂时，一般不选鳞片叶外表皮细胞为实验材料，原因是 　洋葱鳞片叶外表皮细胞不分裂　 。 （3）①利用洋葱根尖观察有丝分裂时，需剪下根尖2～3mm，经过解离、　漂洗　 、　染色　 、制片等步骤制成装片后进行显微观察。在视野中需要找到图乙中根尖的 　b　 区（用图乙中字母表示）进行观察，该区的特点是 　细胞呈正方形，排列紧密　 。 ②某一视野如图丙所示，则A、B细胞所处的分裂时期分别是 　中期　 、　后期　 。若某次观察发现视野中细胞多层重叠导致无法辨认染色体形态，从实验操作过程上分析，造成这种现象的原因可能是 　解离不充分（解离时间太短）；压片用力不均匀　 。 【答案】（1）管状叶 有助于研磨得充分 （2）洋葱鳞片叶外表皮细胞不分裂 （3）漂洗 染色 b 细胞呈正方形，排列紧密 中期 后期 解离不充分（解离时间太短）；压片用力不均匀 【解答】解：（1）因为洋葱管状叶有能进行光合作用的叶肉细胞，而鳞片叶无，所以应选取洋葱管状叶部位提取叶绿体中的色素，研磨时加入二氧化硅的目的是有助于研磨得充分。 （2）观察有丝分裂时，一般不选鳞片叶外表皮细胞为实验材料，原因是表皮细胞不分裂。 （3）①利用洋葱根尖观察有丝分裂时，需剪下根尖2～3mm，经过解离→漂洗→染色→制片等步骤制成装片后进行显微观察。在视野中需要找到图乙中根尖的分生区细胞（图乙中b区）：细胞呈正方形，排列紧密。 ②某一视野如图丙所示，细胞A中染色体的着丝粒排列在赤道板上，为分裂中期，细胞B中着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，为分裂后期。若某次观察发现视野中细胞多层重叠导致无法辨认染色体形态，从实验操作过程上分析，造成这种现象的原因可能是解离不充分（解离时间太短）或压片用力不均匀导致细胞没有完全分离开来。 故答案为： （1）管状叶 有助于研磨得充分 （2）洋葱鳞片叶外表皮细胞不分裂 （3）漂洗 染色 b 细胞呈正方形，排列紧密 中期 后期 解离不充分（解离时间太短）；压片用力不均匀 题型3 光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系 解｜题｜知｜识 一、光合作用的过程图解： 二、光反应和暗反应： 比较项目 光反应 暗反应 场所 基粒类囊体膜上 叶绿体的基质 条件 色素、光、酶、水、ADP 多种酶、CO2、ATP、[H] 反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、水 物质变化 2H2O4[H]+O2↑ ADP+PiATP ①CO2的固定： CO2+C52C3 ②C3的还原：（CH2O）+C5+H2O 能量变化 光能→电能→ATP 中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成 （CH2O） 联系 ①光反应为暗反应提供[H]（以NADPH形式存在）和ATP ②暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料 ③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机 物无法合成。 【典例1】北极柳主要生长于2000～2800米的高山冻原上，是一种耐高寒植物。如图为20℃时北极柳植株光合作用和细胞呼吸过程中气体含量的变化（不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同，制造有机物的量用纵轴的气体量表示），且该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为15℃和20℃。下列叙述正确的是（　　） A．若曲线代表O2释放量，B点时叶肉细胞的O2释放量大于0 B．若曲线代表CO2吸收量，据图分析BC段限制光合作用的因素是CO2浓度 C．若曲线代表CO2吸收量，温度降为15℃后，A点上移，B点右移 D．若曲线代表O2释放量，光照强度为8时，植物产生的O2量为16 【答案】A 【解答】解：A、图示曲线为北极柳植株的光合作用、呼吸作用过程中相关气体含量变化曲线，B点时净光合速率等于0，整个植株O2释放量为0，但叶肉细胞的光合作用大于其自身的呼吸作用，故叶肉细胞的O2释放量大于0，A正确； B、若曲线代表CO2吸收量，BC段仍在上升阶段，此时限制光合作用的主要因素是光照强度，而非CO2浓度，B错误； C、图示为在呼吸作用最适温度测得的曲线，温度降为15℃后，呼吸作用降低，光合作用增强。故A点上移，B点左移，C错误； D、植物产生的O2量指总光合作用，其值为净光合作用+呼吸作用，故为8+4＝12，D错误。 故选：A。 【变式1】3组小球藻放置于适宜光照条件下，为其提供不同比例18О的水和碳酸氢盐。一段时间后，检测光合作用产物氧气中含18О的比例与水含18О的比例，结果如表所示。下列说法错误的是（　　） 组别 水中18O的比例（%） HCO3﹣和CO32﹣中18О的比例（%） 释放的O2中18O的比例（%） 1 0.85 0.41 0.84 2 0.85 0.55 0.85 3 0.85 0.61 0.85 A．18O标记的碳酸氢盐的作用是为植物提供C18O2 B．18O是稳定同位素不具有放射性，也可以用来示踪物质的运行和变化规律 C．上述过程发生在叶绿体内膜上，水光解的过程伴随有光能的吸收、传递和转化 D．释放的含18O氧气与含18O的水比例一致，证明了光合作用产生的氧气来自于水 【答案】C 【解答】解：A、碳酸氢盐的作用是为植物提供C18O2，A正确； B、18O没有放射性，为稳定同位素，放射性同位素和稳定性同位素都能示踪物质的运行和变化规律，B正确； C、光合作用产生氧气的过程为光合作用的光反应，光反应发生在叶绿体类囊体的薄膜上，C错误； D、光合作用释放的氧气中18O的比率一直与水中18O比率接近，而未受碳酸氢盐中18O比率多少的影响，说明氧气中的氧原子来自水，D正确。 故选：C。 【变式2】将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内ATP、三碳化合物在短时间内的变化依次是（　　） A．增加、减少 B．增加、增加 C．减少、增加 D．减少、减少 【答案】C 【解答】解：光反应停止，ATP不再合成，而暗反应仍在消耗ATP，因此细胞内ATP含量减少；暗反应中，CO2固定（CO2+C5→2C3）仍在进行，但光反应停止导致[H]和ATP不足，C3的还原（C3→C5+有机物）受阻，因此C3会增加，C正确，ABD错误。 故选：C。 【变式3】图甲表示在适宜条件下，向密闭温室中充入一定量14CO2后，草莓叶片、茎、果实的放射性含量随时间变化的曲线。已知某药物X能够调控光合产物在植物不同器官中的分配，某课题组对草莓分组并进行相应的处理，一昼夜后，给草莓提供标记的CO2，24h后获得实验结果如图乙所示。图丙是该课题小组在15℃条件下以草莓为材料进行研究得到的实验结果（光合作用的最适温度为25℃，呼吸作用的最适温度为30℃）。 （1）14CO2进入叶肉细胞后用于合成光合产物，该过程中14C的转移途径为14CO2→14C3→（14CH2O）　 。（用化学式和箭头表示）。由图甲可知，有机物在草花各器官间的转移路径为　叶片→茎→果实　 ，据图乙实验结果推测，在果实刚形成时，用X处理草莓全株　不会　 （填“会”或“不会”）明显减弱草花的光合速率。 （2）由图丙可知本实验的目的是研究　光照强度对光合速率和呼吸速率的影响　 。光照强度为E时草莓的净光合速率是　0　 。若将实验温度升高5℃则F点向　右　 （填“左”、“右”或“不”）移动，原因是　温度升高，酶活性增强，光合速率增大　 。 （3）根据以上结果分析，若想要得到更大的草莓，应在　25℃（适宜）　 温度下栽种草莓，并用X处理草莓的　幼果　 （填“幼果”或“全株”）。 【答案】（1）14CO2→14C3→（14CH2O） 叶片→茎→果实 不会 （2）光照强度对光合速率和呼吸速率的影响 0 右 温度升高，酶活性增强，光合速率增大 （3）25℃（适宜） 幼果 【解答】解：（1）14CO2进入叶肉细胞后用于合成光合产物，先与RuBP固定生成C3，再被还原生成糖类，因此该过程中14C的转移途径为14CO2→14C3→（14CH2O）。由图甲可知，放射性先后出现在叶片﹣茎﹣果实中，因此有机物在草花各器官间的转移路径为叶片→茎→果实，据图乙实验结果推测，在果实刚形成时（幼果），用X处理草莓全株，A组放射性强度与对照组相同，因此不会明显减弱草花的光合速率。 （2）由图丙可知，横坐标为光照强度，曲线为光合速率和呼吸速率，因此本实验的目的是研究光照强度对光合速率和呼吸速率的影响。光照强度为E时，光合与呼吸速率相等，草莓的净光合速率是0。若将实验温度升高5℃（20℃），光合适宜温度为25℃，光合速率变大，需要的光照强度变大，F为光饱和点，则F点向右移动，原因是温度升高，酶活性增强，光合速率增大。 （3）根据以上结果分析，若想要得到更大的草莓，应在25℃温度下（光合速率酶活性最大）栽种草莓，并用X处理草莓的幼果（B组幼果放射性强度高于C组）。 故答案为： （1）14CO2→14C3→（14CH2O） 叶片→茎→果实 不会 （2）光照强度对光合速率和呼吸速率的影响 0 右 温度升高，酶活性增强，光合速率增大 （3）25℃（适宜） 幼果 题型4 光合作用的影响因素及应用 解｜题｜知｜识 一、光合速率的概念： 光合作用固定二氧化碳的速率．即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）量，也称光合强度． 二、影响光合作用速率（强度）的因素 1、内部因素 （1）同一植物的不同生长发育阶段 根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长．如图所示： （2）同一叶片的不同生长发育时期 ①曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体、叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加．AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定．BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降． ②应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶、茎叶蔬菜及时换新叶，这样可减少其细胞呼吸对有机物的消耗． 2、单因子外界因素的影响 （1）光照强度 ①曲线分析 a、A点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率． b、AB段表明随光照强度加强，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，阴生植物光补偿点左移（如虚线所示）． c、BC段表明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吸收值表示净光合速率． d、真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率． ②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示．间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置、合理采伐，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关． （2）CO2浓度 ①曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度．B和B′点都表示CO2饱和点． ②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率． （3）矿质元素 ①曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降． ②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用． （4）温度 ①曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率的． ②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；增大昼夜温差获得高产． 3、多因子外界因素对光合作用速率的影响 （1）曲线分析 ①P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． ②P点到Q点之间，限制因子既有横坐标因素，也有其他因素． ③Q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． （2）应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率．当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率．总之，可根据具体情况，通过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的． 三、提高农作物的光能的利用率的方法有： （1）延长光合作用的时间； （2）增加光合作用的面积（合理密植，间作套种）； （3）光照强弱的控制； （4）必需矿质元素的供应； （5）CO2的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）． 【典例1】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如图。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鹏作物产量的重要措施 【答案】B 【解答】解：A、早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，即光照强度增大是导致ab段、lm段光合速率（Pn）增加的主要原因，A正确； B、大棚栽培条件下的油桃在bc段光合速率（Pn）下降，主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露天栽培的油桃在mn段光合速率（Pn）下降，是因为环境温度过高导致气孔关闭，不能吸收CO2，B错误； C、15时以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，即致使ef段、op段光合速率（Pn）下降的原因是光照逐渐减弱，C正确； D、适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D正确。 故选：B。 【变式1】为探究光照强度（其他条件适宜）对植株光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图一实验装置若干组，并根据每组的实验结果绘制了图二、下列说法正确的是（　　） A．在无光条件下，液滴向右移动 B．光照强度由b变为d，短时间内叶肉细胞中C3的含量增加 C．装置中液滴不移动时表示植株叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率 D．若该植株缺镁，则图二曲线中b点左移，d点右移 【答案】C 【解答】解：A、无光条件下，植株只进行呼吸作用，消耗O2，装置内气压降低，液滴向左移动，而非向右，A错误； B、光照强度由b（光补偿点）变为d（光饱和点），光照增强，光反应加快，ATP和NADPH生成增多，C3的还原速率加快，而CO2固定速率暂时不变，因此短时间内叶肉细胞中C3的含量减少，而非增加，B错误； C、装置中液滴不移动时表示植株的净光合作用速率为0，但由于植株中存在不进行光合作用的细胞，因此叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C正确； D、b点为光的补偿点，d点为光的饱和点，若该植株缺镁，叶绿素的含量偏低，光合作用的速率减小，需要更大的光照强度才能使光合作用的速率等于呼吸作用的速率，所以b点向右移，叶绿素的含量偏低，光合作用的速率减小，光的饱和点变小，所以d点向左移，D错误。 故选：C。 【变式2】图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示水稻植株CO2吸收速率与光照强度的关系。有关说法正确的是（　　） A．图甲中b时该水稻叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率 B．图乙中f点叶肉细胞的生理状态与图甲中的c点对应 C．适当提高CO2浓度后，图乙中f点向左移动 D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度 【答案】C 【解答】解：A、图甲中b点时，CO2释放量大于0，表明光合作用速率小于呼吸作用速率，A错误； B、图乙f点表示植株光合作用速率等于呼吸作用速率，此时叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率；而图甲c点时叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率，二者生理状态不同，B错误； C、适当提高CO2浓度，光合作用强度增强，达到相同净光合速率所需的光照强度降低，因此图乙中f点（光补偿点）向左移动，C正确； D、图乙中，e点和f点（光补偿点附近）受光照强度限制，g点（光饱和点）受二氧化碳浓度限制，D错误。 故选：C。 【变式3】如图表示某绿色植物叶肉细胞内光合作用和呼吸作用的示意图，A、B、C、D代表反应过程，①②③④代表物质。据图回答下列问题： （1）图中③代表的物质是 　ADP+Pi　 ，该物质在叶绿体中的移动方向是由 　叶绿体基质向类囊体薄膜移动　 ；B过程发生的场所是 　叶绿体基质　 ，NADPH在该过程中的作用是 　作为还原剂，参与到暗反应中去，同时为暗反应提供能量　 。写出A与B过程的总反应式 　CO2+H2O（CH2O）+O2 。 （2）ATP合成除发生在A过程外，还发生在 　C和D　 过程（填字母代号）。C过程中的丙酮酸也可以转化成酒精，出现这种情况的原因是 　在缺氧条件下进行无氧呼吸　 。 （3）如果将该植物在缺乏镁元素的土壤中栽种，会导致A过程 　ATP和NADPH　 含量降低，从而直接影响图中B过程的 　C3还原　 。 （4）当该植物叶肉细胞内有①产生，但不能释放到细胞外时，该细胞处于的生理状态可能是 　光合作用强度小于或等于呼吸作用强度　 。 （5）某同学以该植物绿色叶片为材料，探究不同温度对细胞呼吸速率的影响，该实验需要在 　遮光　 条件（具体措施）下设置不同温度进行实验。 【答案】（1）ADP+Pi 叶绿体基质向类囊体薄膜移动 叶绿体基质 作为还原剂，参与到暗反应中去，同时为暗反应提供能量 CO2+H2O（CH2O）+O2 （2）C 和 D 在缺氧条件下进行无氧呼吸 （3）ATP和NADPH C3还原 （4）光合作用强度小于或等于呼吸作用强度 （5）遮光 【解答】解：（1）由分析可知：图中③代表的物质是ADP+Pi，由图是箭头可看出该物质在叶绿体中的移动方向是又产生部位移向消耗部位，即由叶绿体基质向类囊体薄膜移动；B表示暗反应过程，该 过程发生的场所是叶绿体基质，NADPH在暗反应中被消耗，作为还原剂，用于C3还原，同时为暗反应提供能量。A与B过程的总反应式如下：CO2+H2O（CH2O）+O2。 （2）ATP 合成发生在光反应过程中，还会在有氧呼吸的全过程中，即图中的 A、C、D过程。C 过程中的丙酮酸在缺少氧气的情况下可以转化成酒精，该过程主要发生在缺氧条件下的植物细胞中。 （3）如果将该植物在缺乏镁元素的土壤中栽种，会导致叶绿素合成受阻，导致叶绿素含量减少，影响光合作用光反应即A过程的进行，进而导致光反应产物ATP和NADPH含量降低，从而直接影响C3还原。 （4）当该植物叶肉细胞内有①氧气产生，但不能释放到细胞外时，说明光合作用产生的氧气被呼吸作用消耗完或不够消耗，此时该细胞处于的生理状态应该是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度。 （5）由实验目的探究不同温度对细胞呼吸速率的影响可知，由于光合作用和呼吸作用之间有原料和产物上的联系，故为了避免光合作用对实验的干扰，该实验需要在黑暗条件（遮光）下设置不同温度进行实验。 故答案为： （1）ADP+Pi 叶绿体基质向类囊体薄膜移动 叶绿体基质 作为还原剂，参与到暗反应中去，同时为暗反应提供能量 CO2+H2O（CH2O）+O2 （2）C 和 D 在缺氧条件下进行无氧呼吸 （3）ATP和NADPH C3还原 （4）光合作用强度小于或等于呼吸作用强度 （5）遮光 题型5 化能合成作用 解｜题｜知｜识 1、概念： 化能合成作用是一些生物（如硝化细菌）利用化学能（体外环境物质氧化释放的能量）把CO2和H2O合成储存能量的有机物的过程． 2、实例：硝化细菌主要有两类：一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者都能利用释放的能量都能把无机物合成有机物． 【典例1】硝化细菌可以将空气中的NH3氧化成硝酸，并利用上述氧化过程释放的能量合成有机物，下列说法错误的是（　　） A．硝化细菌和蓝细菌一样属于自养型生物 B．硝化细菌是好氧型细菌，细胞内存在线粒体等能量相关的细胞器 C．硝化细菌可以增加土壤中可利用的氮素营养 D．不同细菌的营养方式不同，体现了细胞的多样性 【答案】B 【解答】解：A、硝化细菌属于化能合成型细菌，蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，两者都属于自养型生物，A正确； B、硝化细菌属于原核生物，不含线粒体，B错误； C、硝化细菌可以利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的化学能来制造有机物，将NH3转化为NO3﹣，可以提高土壤中的氮素营养，有利于植物的生长，C正确； D、不同细菌的营养方式不同，体现了细胞的多样性，D正确。 故选：B。 【变式1】硝化细菌利用CO2和H2O制造有机物所利用的能量可以来自（　　） A．亚硝酸氧化成硝酸 B．N2氧化成亚硝酸 C．ATP水解 D．糖类氧化分解 【答案】A 【解答】解：硝化细菌也能够利用无机物合成含碳的有机物，合成有机物需要能量，能量的来源是氨氧化成亚硝酸以及亚硝酸氧化成硝酸的过程中释放的化学能。 故选：A。 【变式2】下列有关化能合成作用的叙述，正确的是（　　） ①不利用光能 ②利用环境中物质氧化释放的能量 ③在叶绿素作用下进行 ④将水和二氧化碳合成有机物 ⑤贮能不多，对自然界作用不大 A．①②③ B．①②④ C．①④⑤ D．②④ 【答案】B 【解答】解：①化能合成作用不能利用光能，利用无机物氧化分解释放的能量合成有机物，①正确； ②化能合成作用不能利用光能，利用无机物氧化分解释放的能量合成有机物，②正确； ③化能合成作用不需要功能，因此不需要叶绿素，③错误； ④化能合成作用可以将水和二氧化碳合成葡萄糖等有机物，④正确； ⑤化能合成作用对自然界作用非常大，⑤错误。 故选：B。 【变式3】下列关于硝化细菌和根瘤菌的叙述，错误的是（　　） A．硝化细菌和根瘤菌都是自养型细菌 B．硝化细菌和根瘤菌都可以在自身的核糖体上合成蛋白质 C．硝化细菌和根瘤菌都以DNA为储存、传递遗传信息的物质 D．硝化细菌和根瘤菌在进行葡萄糖氧化分解时，细胞内的ATP含量降低 【答案】AD 【解答】解：A、硝化细菌属于自养型细菌，根瘤菌属于异养型细菌，A错误； B、真核细胞和原核细胞均含有核糖体，因此硝化细菌和根瘤菌都含有核糖体，都可以在自身的核糖体上合成蛋白质，B正确； C、含有细胞结构的生物均以DNA为遗传物质，因此化细菌和根瘤菌都以DNA为储存、传递遗传信息的物质，C正确； D、硝化细菌和根瘤菌在进行葡萄糖氧化分解时，都会释放出一定的能量合成ATP，细胞内的ATP含量不会降低，D错误。 故选：AD。 过 关 验 收 1. 光合色素在植物的光合作用中起到重要作用。如图为用分光光度计测定叶绿体中色素吸收不同波长光波的曲线图，据图判定曲线A和B分别表示（　　） A．叶绿素b、类胡萝卜素 B．类胡萝卜素、叶绿素a C．叶黄素、类胡萝卜素 D．叶绿素a、叶绿素b 【答案】A 【解答】解：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，因此图中色素A（实线）和B（虚线）分别是叶绿素b、类胡萝卜素。 故选：A。 2. 如图甲是叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图，图丙是叶绿体中光合色素的分离色素带，图丁是德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻（这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体）和一种需氧细菌，研究光对光合作用的效应。下列相关叙述正确的是（　　） A．图乙中的光合色素来自图甲中的④ B．从上往下分布于图丙色素带的第三条色素带是图乙光合色素中的叶黄素，呈黄色 C．图甲叶绿体适应光合作用增大膜面积主要靠内膜向内折叠成基粒而成 D．装置丁的实验目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响 【答案】D 【解答】解：A、题图甲中的③是类囊体，题图乙含有光合色素，光合色素分布在类囊体薄膜上，所以题图乙所示的结构来自题图甲中的③，A错误； B、从上往下分布于图丙色素带的第二条色素带是图乙光合色素中的叶黄素，呈黄色，B错误； C、图甲是叶绿体，主要通过大量的类囊体堆叠成基粒来增大膜面积，C错误； D、在丁实验中的自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光区域的需氧细菌远远多于绿光区域。因此装置丁的实验目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响，D正确。 故选：D。 3. 如图为生物体内3种有机分子的结构，其中①仅存在于植物细胞中，下列相关叙述不正确的是（　　） A．①最可能存在于叶肉细胞叶绿体类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光 B．②主要分布在细胞质中，吡罗红可使其呈现红色 C．③的合成总是伴随着有机物的氧化分解 D．②和③的分子组成上都含有五碳糖 【答案】C 【解答】解：A、图中①表示叶绿素分子，该色素一般分布在叶肉细胞叶绿体类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光，A正确； B、②具有明显的三叶草结构，表示tRNA，RNA主要分布在细胞质中，吡罗红可使其呈现红色，B正确； C、ATP在光合作用和呼吸作用中均有合成，在光合作用的光反应中ATP的合成过程中，不存在有机物的分解，C错误； D、RNA中的五碳糖就是核糖，而ATP就是由一分子的核糖、一分子的腺嘌呤和三个磷酸基团构成的，D正确。 故选：C。 4. 在自然界，万物生长靠太阳。植物捕获光能要依靠色素，下列有关说法错误的是（　　） A．某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，分离得到的四条色素带颜色都较浅，可能是研磨时加入的无水乙醇过多 B．四条色素带中溶解度最大的是胡萝卜素，色素带最宽的是叶绿素a C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，它们在红光区的吸收峰值相同 D．画滤液细线时，重复画两到三次的目的是为了增加滤纸条色素含量 【答案】C 【解答】解：A、某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，分离得到的四条色素带颜色都较浅，可能是研磨时加入的无水乙醇过多，导致滤液细线中色素含量过少导致的，A正确； B、层析结果显示，离滤液细线最远的条带是胡萝卜素，滤纸条上最宽的是蓝绿色，是叶绿素a，因此，四条色素带中溶解度最大的是胡萝卜素，色素带最宽的是叶绿素a，B正确； C、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，它们在红光区的吸收峰值有差异，C错误； D、画滤液细线时，重复画两到三次的目的是为了增加滤纸条色素含量，从而使实验结果更明显，D正确。 故选：C。 5. 我国科学家在海南发现一种海洋软体动物——绿叶海天牛，它进食藻类后，可从藻类细胞中抢夺出叶绿体为自身所用，这种现象被称为“盗叶绿体现象”。海天牛还能吸收藻类中与光合作用有关的核基因，将其整合到自己的核基因中，从而实现自身叶绿体的增殖和更新。下列说法正确的是（　　） A．海天牛进食藻类后细胞中含有核酸的细胞器有2种 B．海天牛可通过进食蓝细菌获取自身所需的叶绿体 C．叶绿体的增殖是在核、质基因共同作用下完成的 D．可以采用无水乙醇提取和分离海天牛体内的叶绿素 【答案】C 【解答】解：A．海天牛细胞中线粒体、叶绿体和核糖体均含有核酸，共3种细胞器，A错误； B．蓝细菌属于原核生物，其细胞质中仅含有环状DNA和核糖体，不含叶绿体，B错误； C．叶绿体作为半自主细胞器，其增殖需依赖核基因组提供的蛋白质和自身基因组的协同作用，C正确； D．叶绿素的提取需用无水乙醇，而分离需用层析液，D错误。 故选：C。 6. 在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如图。下列说法错误的是（　　） A．通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高 B．提取色素时加入少许CaCO3和SiO2 C．若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡 D．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光 【答案】C 【解答】解：A、色素中叶绿素含量多，所以提取液通常呈绿色，A正确； B、提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分，加少许CaCO3可保护色素，B正确； C、镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环颜色较淡，C错误； D、最外侧两圈色素是胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，D正确。 故选：C。 7. 下列关于探究实验的说法错误的是（　　） A．探究pH对酶活性的影响时，将H2O2酶和H2O2溶液的pH分别调到设定值后再将二者混合 B．探究植物细胞的吸水和失水的实验中，需要使用低倍镜观察三次 C．提取绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．检测酵母菌无氧呼吸产物酒精时，需要适当延长培养时间耗尽溶液中的葡萄糖才能用重铬酸钾检测 【答案】C 【解答】解：A、探究pH对酶活性的影响时，应将H2O2酶溶液与底物的pH分别调至实验要求后再接触，以免未达到设定值就开始反应，A正确； B、低倍镜下就可清晰地观察到液泡和原生质层的位置，且视野范围较大，能观察到细胞的整体变化，故需在低倍镜下观察三次（正常状态、质壁分离、质壁分离的复原）细胞形态，B正确； C、提取绿叶中光合色素的原理是不同光合色素能溶于无水乙醇等有机溶剂，常用无水乙醇来提取，C错误； D、由于葡萄糖也能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，因此用酸性重铬酸钾检测酒精时，需适当延长培养时间以耗尽溶液中的葡萄糖，D正确。 故选：C。 8. 在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol•m﹣2•s﹣1。CO2浓度约为400μmol•mol﹣1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果如表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol•m﹣2•s﹣1 CO2浓度μmol•mol﹣1 净光合速率μmol•m﹣2•s﹣1 气孔导度mol•m﹣2•s﹣1 叶绿素含量mg•g 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 （1）为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用　无水乙醇　 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择　红光　 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的　ATP和NADPH　 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是　外界补充的CO2更多　 。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择　光照强度加倍　 ，依据是　与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大　 。 【答案】（1）无水乙醇 红光 （2）ATP和NADPH 外界补充的CO2更多 （3）光照强度加倍 与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【解答】解：（1）叶绿素是有机物，易溶于乙醇等有机溶剂。为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇提取叶绿素。光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中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，要确定叶绿素的含量，应该通过观察红光的吸收率，更能准确衡量叶绿素的含量。 （2）与对照组相比，甲组光照强度增大，而二氧化碳浓度不变，故光合作用光反应增强，为暗反应提供了更多的ATP和NADPH。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是外界补充的CO2更多。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲与对照组相比，光照强度加倍，净光合作用速率增加值为14.0﹣7.5＝6.5μmol•m﹣2•s﹣1；乙与对照组相比，CO2浓度加倍，净光合作用速率增加值为10.0﹣7.5＝2.5μmol•m﹣2•s﹣1，故与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍。 故答案为： （1）无水乙醇 红光 （2）ATP和NADPH 外界补充的CO2更多 （3）光照强度加倍 与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 9. 对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体内膜中产生H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中消耗还原氢，线粒体基质中消耗还原氢 【答案】D 【解答】解：A、光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜，水被光解生成O2、H+和ATP，消耗H2O；线粒体内膜进行有氧呼吸第三阶段，O2与[H]结合生成H2O，A正确； B、暗反应阶段的场所是叶绿体基质，CO2被C5固定生成C3，消耗CO2；线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水分解产生CO2，B正确； C、类囊体膜上光反应分解水生成O2；线粒体内膜上有氧呼吸第三阶段消耗O2生成H2O，C正确； D、叶绿体基质中暗反应消耗NADPH；线粒体基质中第二阶段生成NADH而非消耗，消耗NADH发生在线粒体内膜第三阶段，D错误。 故选：D。 10. 在离体叶绿体的悬浮液（有H2O、无CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。铁盐或其他氧化剂被统称为希尔氧化剂。下列叙述正确的是（　　） A．叶绿体中的类胡萝卜素吸收蓝紫光和红光用于水的分解 B．希尔反应说明水的光解与CO2的还原是同步的 C．在高等植物体内充当希尔氧化剂的是NADP+ D．希尔反应说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自于水 【答案】C 【解答】解：A、在光合作用下，叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，类胡萝卜素吸收的光可用于水的分解，A错误； B、在光合作用的暗反应阶段，通过CO2的固定与C3的还原合成糖类等有机化合物，希尔反应过程没有CO2的参与，不能说明水的光解与CO2的还原是同步的，B错误； C、在希尔反应中，希尔氧化剂的作用与NADP+的作用相似，都具有氧化的作用，因此在高等植物体内充当希尔氧化剂的是NADP+，C正确； D、希尔反应不能说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自于水，实验中其他物质也含有氧，需要进一步研究，D错误。 故选：C。 11. 图中表示光合作用过程，a、b、c和d分别代表不同的物质．下列判断错误的是（　　） A．a是[H] B．b是C3 C．c是H2O D．d是CO2 【答案】B 【解答】解：A、a是[H]，用于暗反应三碳化合物的还原，A正确； B、b是ATP，用于暗反应三碳化合物的还原，B错误； C、c是H2O，水的光解：2H2O4[H]（a）+O2，C正确； D、d是CO2，发生的是反应是CO2 （d）+C52C3，D正确。 故选：B。 12. 图甲是光合作用过程的图解，其中A～G代表物质，a、b、c代表生理过程。图乙表示水稻植株光合作用速率与光照强度的关系。图丙是用于测定绿色植物光合速率的实验装置。请据图回答下列问题： （1）图甲中A、E、F分别是　O2 、　C3 、　C5 。 （2）捕获光能的色素分布在　类囊体薄膜　 ，如果停止光照，暗反应也会停止，因为光反应给暗反应提供了　ATP和NADPH　 物质。 （3）图乙中的b点，水稻植株的叶肉细胞的光合速率　＞　 （填“＞”、“＜”或“＝”）细胞呼吸速率。若增加CO2浓度，b点会往　左　 （填“左”或“右”）移动。 （4）图丙中的装置Ⅰ应放于　黑暗　 环境中，装置Ⅱ中的Z试剂是　NaHCO3（CO2缓冲液）　 。当装置Ⅰ红色液滴　左移　 （填“左移”、“右移”或“不移动”），装置Ⅱ红色液滴　右移　 （填“左移”、“右移”或“不移动”）时，植株的净光合速率大于0。 【答案】（1）O2；C3；C5 （2）类囊体薄膜；ATP和NADPH （3）＞；左 （4）黑暗 NaHCO3（CO2缓冲液） 左移 右移 【解答】解：（1）图甲表示的是光合作用，释放出的A是O2，固定二氧化碳的是F（C5），生成的是E（C3）。 （2）捕获光能的色素分布于类囊体薄膜上，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，二者是相互制约的，故停止光照，暗反应也会停止。 （3）图乙中的b点是光补偿点，此时植物的光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞的光合速率应大于呼吸速率。若增加CO2浓度，光合作用会增强，达到光合速率等于呼吸速率，需要的光照强度会减弱，b点会往左移。 （4）装置1中NaOH可以吸收二氧化碳，是测定呼吸作用的装置，应放于黑暗环境中，植物吸收氧气，放出二氧化碳，二氧化碳被吸收，液滴会左移。装置2用于测定光合作用，Z试剂是NaHCO3（CO2缓冲液），为光合作用提供稳定的二氧化碳。植株的净光合速率大于0，会有氧气释放，液滴右移。 故答案为： （1）O2；C3；C5 （2）类囊体薄膜；ATP和NADPH （3）＞；左 （4）黑暗 NaHCO3（CO2缓冲液） 左移 右移 13. 研究温度对植株生长的影响，可帮助农民增产、增收。在自然条件下，科研人员测得某农业大棚中某植株叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。下列相关分析错误的是（　　） A．温度为a和c时，叶片有机物积累速率不相等 B．温度超过b时，可能部分气孔关闭使光合速率降低 C．光合速率和呼吸速率的差值大有利于光合产物的积累 D．温度为d时，该植株的干重保持不变 【答案】D 【解答】解：A、据图可知，温度为a和c时，该植株叶片的光合速率相等，呼吸速率不相等，因此叶片有机物积累速率不相等，A正确； B、温度超过b时，光合速率下降，可能是因为高温导致部分气孔关闭，CO2供应不足，从而使光合速率降低，B正确； C、光合速率和呼吸速率的差值越大，说明有机物积累越多，越有利于光合产物的积累，C正确； D、温度为d时，该植株叶片的光合速率等于呼吸速率，但该植株的非绿色部分只进行呼吸作用，不进行光合作用，因此整个植株的干重会减少，D错误。 故选：D。 14. 实验小组将某绿色植物置于密闭、透明的容器中，在T1时刻前后，分别给予X1、X2不同光照强度，容器内CO2浓度的变化情况如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．X1大于光补偿点，X2小于光补偿点 B．光照强度由X1到X2短时间内叶绿体中C3/C5的值减少 C．D点相对于A点，植物体中有机物减少 D．C～D段只受光照强度的限制，且叶肉细胞的净光合速率为零 【答案】B 【解答】解：A、T1之前利用X1光照强度照射，容器内CO2浓度增加，说明植物的光合速率小于呼吸速率，即X1小于光补偿点；T1之后利用X2光照强度照射，容器内CO2浓度减少，说明植物的光合速率大于呼吸速率，X2大于光补偿点，A错误； B、光照强度由X1→X2，光反应增强，所产生的ATP和NADPH增加，C3的还原加快，而短时间内C3的合成速率不变，故短时间内C3减少，C5增加，叶绿体中C3/C5的值减小，B正确； C、D点相对于A点，容器内CO2的浓度降低，说明光合速率大于呼吸速率，植物体有机物增加，C错误； D、C～D段，容器内CO2浓度不变，说明植物的光合速率＝呼吸速率，由于植物体内存在不进行光合作用的细胞，故叶肉细胞的净光合速率大于零，D错误。 故选：B。 15. 在密封容器两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换）（如图甲）。在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养。实验过程中，依次在a、b、c、d四个时刻测定培养过程A植株的总光合速率与呼吸速率，得到曲线L。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（　　） A．该实验过程中限制A、B植株光合速率的因素主要为CO2浓度和光照强度 B．b点对应撤去挡板的时刻，此时A植株光合作用速率等于呼吸速率 C．出现c时刻变化的影响因素是CO2浓度，此时A植株光合速率大于呼吸速率 D．撤去挡板后，短时间内A、B植株细胞叶绿体中C3含量均减少 【答案】D 【解答】解：A、A、B植株处于密封容器且A植株左侧有适宜光源，随着光合作用进行，密闭容器内CO2浓度逐渐降低，因此该实验过程中限制A、B植株光合速率的因素主要为CO2浓度和光照强度，A正确； B、ab段，A植株光合速率逐渐降低，由于有适宜光源，因此ab段A植株光合速率下降的原因是随着容器内CO2浓度逐渐降低，在b点之后，光合速率又逐渐上升，说明b点对应撤去挡板的时刻，结合题图可知此时A植株光合速率等于呼吸速率，B正确； C、撤去挡板后，A植株和B植株可以共享CO2，对于A植株而言会增加CO2的供应，此时A植株光合速率大于呼吸速率，C正确； D、撤去挡板后，A植株和B植株可以共享CO2，对于A植株而言会增加CO2的供应，短时间内促进C3的生成；对于B植株而言会降低CO2的供应，短时间内减少C3的生成，D错误。 故选：D。 16. 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氧气释放量，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。 （1）据图1分析，在光照强度为6klx时的光合速率为　0.6　 mg•g﹣1•L﹣1•h﹣1，在此光照条件下叶肉细胞产生ATP的场所是　叶绿体、线粒体、细胞质基质　 。 （2）绿叶中含量最多的光合色素　叶绿素a　 ，其主要吸收的光是　红光和蓝紫光　 。 （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　蓝光比红光时的气孔导度大，进入的CO2多，但蓝光比红光时的光合速率大，消耗的二氧化碳更多，因此蓝光下的胞间CO2浓度低　 ；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　减小　 （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，根据上图中的结果分析，对温室蔬菜种植提出合理的建议：　适当补充一定强度的蓝光；在晴朗的夏季中午要适当遮光　 。 【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）蓝光比红光时的气孔导度大，进入的 CO2多，但蓝光比红光时的光合速率大，消耗的二氧化碳更多，因此蓝光下的胞间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 【解答】解：（1）据图1分析，在光照强度为6klx时，呼吸速率为0.2mg•g﹣1•L﹣1•h﹣1，净光合速率为0.4mg•g﹣1•L﹣1•h﹣1，则总光合速率为0.2+0.4＝0.6mg•g﹣1•L﹣1•h﹣1，此光照下既进行呼吸作用，又进行光合作用，产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。 （2）绿叶中光合色素中，含量最多的是叶绿素a，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。 （3）据图2分析，蓝光比红光时的气孔导度大，进入的 CO2多，但蓝光比红光时的光合速率大，消耗的二氧化碳更多，因此蓝光下的胞间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。 故答案为： （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）蓝光比红光时的气孔导度大，进入的 CO2多，但蓝光比红光时的光合速率大，消耗的二氧化碳更多，因此蓝光下的胞间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 17. 如图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断其新陈代谢类型是（　　） A．自养厌氧型 B．异养厌氧型 C．自养需氧型 D．异养需氧型 【答案】C 【解答】解：据题干可知，铁细菌在有氧条件下，能将FeSO4氧化为Fe2（SO4）3，并利用这一过程所放出的能量来合成有机物，故铁细菌为化能合成作用的细菌，故同化作用属于自养型，又该过程需氧气，故异化作用为需氧型。 故选：C。 18. 下列的表述，其中正确的是（　　） A．能否利用光能，是光合作用和化能合成作用的根本区别 B．当细胞内外存在浓度差时，植物细胞就会发生质壁分离或复原 C．脂质中的胆固醇是对生物体有害的物质 D．拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是建构了细胞的物理模型 【答案】A 【解答】解：A、光合作用是利用光能将CO2和H2O合成有机物，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将CO2和H2O合成有机物，故能否利用光能，是光合作用和化能合成作用的根本区别，A正确； B、当细胞内外存在浓度差，细胞有活性时且外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞才能发生质壁分离或复原，B错误； C、脂质中的胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，还与脂质的运输有关，C错误； D、拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片为实物照片，不属于物理模型，D错误。 故选：A。 19. 硝化细菌之所以被归入自养生物，根据是（　　） A．它能将氨合成为亚硝酸和硝酸 B．它能利用化学能合成有机物 C．它能以亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质 D．它能用氧化物所释放的化学能合成ATP，直接用于生命活 【答案】B 【解答】解：自养型生物是指能把无机物转变为有机物用于自身生长发育的生物，根据利用的能源不同分为光能自养型和化能自养型。硝化细菌之所以为自养型生物，就是因它能利用物质氧化时释放的能量，把二氧化碳合成有机物供自己利用。 故选：B。 20. 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件？（　　） A．具有NH3及缺氧 B．具有NH3和氧 C．具有硝酸和氧 D．具有硝酸及缺氧 【答案】B 【解答】解：硝化细菌也能够利用无机物合成含碳的有机物，合成有机物需要能量，能量的来源是氧化无机物释放出来的化学能，而硝化细菌氧化的是NH3，需要在有氧气的条件下进行。 故选：B。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 5.4 光合作用与能量转化 内 容 导 航 题型1 色素与叶绿体 题型2 叶绿体色素的提取和分离实验 题型3 光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系 题型4 光合作用的影响因素及应用 题型5 化能合成作用 考 点 演 练 题型1 色素与叶绿体 解｜题｜知｜识 1、叶绿体的结构： 叶绿体的形态大小、数量、分布受遗传因素及环境因素的影响．不同植物、不同组织处细胞内的叶绿体性状变化较大，而且在光能的变化下改变位置与排列． 叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体． 如图所示： 2、叶绿体中色素的种类、颜色及作用： 色素种类 颜色 含量 定性滤纸条上显现的色素层析图谱 吸收光谱 主要功能 化学性质 类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 最少 ①橙黄色 蓝紫光 吸收、传递光能 ①四种色素均不溶于水，而溶于酒精等有机溶剂中； ②叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定，其合成易受温度、光照和Mg等的影响 叶黄素 黄色 较多 ②黄色 吸收、传递光能 叶 绿 素 叶绿素a 蓝绿色 最多 ③蓝绿色 蓝紫光 红橙光 少数吸收、转化光能； 大多数吸收、传递光能 叶绿素b 黄绿色 较少 ④黄绿色 吸收、传递光能 四种色素的吸收光谱如图所示： 3、色素的分布、功能及特性 （1）分布：基粒片层结构的薄膜（类囊体膜）上． （2）功能：吸收光能、传递光能（四种色素）、转化光能（只有少数处于特殊状态的叶绿素a）． 4、叶绿体中的酶：分布在叶绿体基粒片层膜上（光反应阶段的酶）和叶绿体的基质中（暗反应阶段的酶）． 【典例1】图甲是叶绿体结构示意图，图乙是绿叶中色素分离的结果（①～④代表叶绿体结构，A～D代表4种色素），下列相关叙述错误的是（　　） A．B色素位于②上，呈黄色，主要吸收蓝紫光 B．可利用无水乙醇分离叶绿体中的色素 C．若用黄化叶片做提取色素实验，C和D色素带会变窄 D．在②和④中，有许多进行光合作用所必需的酶 【变式1】如图为叶绿体中色素吸收光能的情况，以下说法中正确的是（　　） ①在晚间用绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用来增加夜间空气中的O2浓度 ②据图可知，用波长400～470nm的光比用白光更有利于提高光合作用强度 ③在经过纸层析法分离出来的色素带上，胡萝卜素的色素带在最上面 ④土壤中缺乏镁时，420～470nm波长的光的利用量显著减少 A．②④ B．③④ C．②③ D．①② 【变式2】秋季的北京香山，黄桢、红枫、银杏等树种的叶片由绿变红或变黄，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是（　　） A．叶绿素 B．叶黄素 C．胡萝卜素 D．花青素 【变式3】下列关于叶绿体内光合色素的描述，不正确的是（　　） A．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会发生变化 B．叶绿素a吸收的光能可在类囊体膜上转化为ATP中的化学能 C．层析液中溶解度最大的光合色素是叶绿素a D．叶绿素呈绿色是因为它大量吸收绿光，几乎不吸收其他颜色的光 题型2 叶绿体色素的提取和分离实验 解｜题｜知｜识 一、实验目的： 1、初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法． 2、探索叶绿体中有几种色素． 二、实验原理： 1、叶绿体色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂，所以，可以在叶片被磨碎以后用乙醇提取叶绿体中的色素． 2、色素分离原理：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，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢．根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来． 三、实验材料： 新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶），无水乙醇，层析液（由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成．93号汽油也可代用），二氧化硅和碳酸钙． 四、实验用具： 干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒（10ml），天平． 五、方法步骤： 1、提取色素： （1）称取5g绿色叶片并剪碎，越细越好，尽量去除叶脉等部分； （2）加药品：二氧化硅、碳酸钙和丙酮．前两种是粉末状药品，各加少许，后者是有机溶剂，研磨时加约5mL二氧化硅的作用是使研磨更加充分、迅速；碳酸钙的作用是保护叶绿素不分解；丙酮用来溶解提取叶绿体中的色素； （3）研钵研磨→漏斗过滤→将提取液收集到试管内并塞紧管口． 2、制滤纸条： （1）将干燥的滤纸剪成6cm长，1cm宽的纸条，剪去一端两角使之呈梯形（使层析液同时到达滤液细线）； （2）在距剪角一端1cm处用铅笔画线． 3、滤液划线： （1）用毛细管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线（细而齐）； （2）干燥后重复划3﹣4次． 4、纸上层析： （1）向烧杯中倒入3mL层析液（以层析液不没及滤液细线为准）； （2）将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁，轻轻插入层析液中； （3）用培养皿盖盖上烧杯． 5、观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的彩带（如图） 从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。最宽：叶绿素a；最窄：胡萝卜素． 六、注意事项： 1、二氧化硅：为了使研磨充分；碳酸钙：保护色素免受破坏；丙酮：色素的溶剂． 2、扩散最快的是胡萝卜素（橙黄色），扩散最慢的是叶绿素b（黄绿色）． 3、滤纸上有四条色素带说明了绿叶中的色素有四种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样． 4、裁取定性滤纸时，注意双手尽量不要接触纸面，以免手上的油脂或其他脏物污染滤纸． 5、制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果． 6、根据烧杯的高度制备滤纸条，让滤纸条长度高出烧杯1cm，高出的部分做直角弯折． 7、滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败． 8、画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中． 9、研磨要迅速、充分．a．因为丙酮容易挥发；b．为了使叶绿体完全破裂．从而能提取较多的色素；c．叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而被破坏． 【典例1】做叶绿素分离试验最好的材料是（　　） A．绿色的菠菜叶 B．黄色的银杏叶 C．红色的番茄 D．紫色的洋葱鳞叶 【变式1】在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，某实验小组最终获得的滤纸条上色素带颜色较浅。出现该结果的原因最不可能是（　　） A．所用菠菜叶不新鲜，叶片发黄 B．研磨时未加入适量的二氧化硅 C．画滤液细线的次数不足 D．进行层析时，滤液细线没有触及层析液 【变式2】某生物兴趣小组为了探究光合色素的种类及其功能，对绿叶中的色素进行了提取和分离，所得结果如图所示。下列相关叙述正确的是（　　） A．可用无水乙醇作为溶剂提取和分离色素 B．色素丁在层析液中的溶解度最高 C．甲和乙主要吸收红外光和蓝紫光 D．乙为叶绿素b，是细胞中含量最多的色素 【变式3】洋葱是石蒜科葱属二年生草本植物，将其鳞茎底部触水，给予适宜的环境条件，一段时间后鳞茎底部会萌生大量白色须根，而上部则生出绿色管状叶，如图甲所示。其根尖结构如图乙所示。回答以下问题： （1）若要利用图甲所示的洋葱提取叶绿体中的色素，则应选取的部位是 　 　 ，研磨的时候加入一定量的二氧化硅，目的是 　 　 。 （2）观察有丝分裂时，一般不选鳞片叶外表皮细胞为实验材料，原因是 　 。 （3）①利用洋葱根尖观察有丝分裂时，需剪下根尖2～3mm，经过解离、　 　 、　 　 、制片等步骤制成装片后进行显微观察。在视野中需要找到图乙中根尖的 　 　 区（用图乙中字母表示）进行观察，该区的特点是 　 　 。 ②某一视野如图丙所示，则A、B细胞所处的分裂时期分别是 　 　 、　 　 。若某次观察发现视野中细胞多层重叠导致无法辨认染色体形态，从实验操作过程上分析，造成这种现象的原因可能是 　 。 题型3 光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系 解｜题｜知｜识 一、光合作用的过程图解： 二、光反应和暗反应： 比较项目 光反应 暗反应 场所 基粒类囊体膜上 叶绿体的基质 条件 色素、光、酶、水、ADP 多种酶、CO2、ATP、[H] 反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、水 物质变化 2H2O4[H]+O2↑ ADP+PiATP ①CO2的固定： CO2+C52C3 ②C3的还原：（CH2O）+C5+H2O 能量变化 光能→电能→ATP 中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成 （CH2O） 联系 ①光反应为暗反应提供[H]（以NADPH形式存在）和ATP ②暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料 ③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机 物无法合成。 【典例1】北极柳主要生长于2000～2800米的高山冻原上，是一种耐高寒植物。如图为20℃时北极柳植株光合作用和细胞呼吸过程中气体含量的变化（不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同，制造有机物的量用纵轴的气体量表示），且该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为15℃和20℃。下列叙述正确的是（　　） A．若曲线代表O2释放量，B点时叶肉细胞的O2释放量大于0 B．若曲线代表CO2吸收量，据图分析BC段限制光合作用的因素是CO2浓度 C．若曲线代表CO2吸收量，温度降为15℃后，A点上移，B点右移 D．若曲线代表O2释放量，光照强度为8时，植物产生的O2量为16 【变式1】3组小球藻放置于适宜光照条件下，为其提供不同比例18О的水和碳酸氢盐。一段时间后，检测光合作用产物氧气中含18О的比例与水含18О的比例，结果如表所示。下列说法错误的是（　　） 组别 水中18O的比例（%） HCO3﹣和CO32﹣中18О的比例（%） 释放的O2中18O的比例（%） 1 0.85 0.41 0.84 2 0.85 0.55 0.85 3 0.85 0.61 0.85 A．18O标记的碳酸氢盐的作用是为植物提供C18O2 B．18O是稳定同位素不具有放射性，也可以用来示踪物质的运行和变化规律 C．上述过程发生在叶绿体内膜上，水光解的过程伴随有光能的吸收、传递和转化 D．释放的含18O氧气与含18O的水比例一致，证明了光合作用产生的氧气来自于水 【变式2】将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内ATP、三碳化合物在短时间内的变化依次是（　　） A．增加、减少 B．增加、增加 C．减少、增加 D．减少、减少 【变式3】图甲表示在适宜条件下，向密闭温室中充入一定量14CO2后，草莓叶片、茎、果实的放射性含量随时间变化的曲线。已知某药物X能够调控光合产物在植物不同器官中的分配，某课题组对草莓分组并进行相应的处理，一昼夜后，给草莓提供标记的CO2，24h后获得实验结果如图乙所示。图丙是该课题小组在15℃条件下以草莓为材料进行研究得到的实验结果（光合作用的最适温度为25℃，呼吸作用的最适温度为30℃）。 （1）14CO2进入叶肉细胞后用于合成光合产物，该过程中14C的转移途径为 　 。（用化学式和箭头表示）。由图甲可知，有机物在草花各器官间的转移路径为　 　 ，据图乙实验结果推测，在果实刚形成时，用X处理草莓全株　 　 （填“会”或“不会”）明显减弱草花的光合速率。 （2）由图丙可知本实验的目的是研究　 　 。光照强度为E时草莓的净光合速率是　 　 。若将实验温度升高5℃则F点向　 　 （填“左”、“右”或“不”）移动，原因是　 　 。 （3）根据以上结果分析，若想要得到更大的草莓，应在　 　 温度下栽种草莓，并用X处理草莓的　 　 （填“幼果”或“全株”）。 题型4 光合作用的影响因素及应用 解｜题｜知｜识 一、光合速率的概念： 光合作用固定二氧化碳的速率．即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）量，也称光合强度． 二、影响光合作用速率（强度）的因素 1、内部因素 （1）同一植物的不同生长发育阶段 根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长．如图所示： （2）同一叶片的不同生长发育时期 ①曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体、叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加．AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定．BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降． ②应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶、茎叶蔬菜及时换新叶，这样可减少其细胞呼吸对有机物的消耗． 2、单因子外界因素的影响 （1）光照强度 ①曲线分析 a、A点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率． b、AB段表明随光照强度加强，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，阴生植物光补偿点左移（如虚线所示）． c、BC段表明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吸收值表示净光合速率． d、真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率． ②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示．间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置、合理采伐，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关． （2）CO2浓度 ①曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度．B和B′点都表示CO2饱和点． ②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率． （3）矿质元素 ①曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降． ②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用． （4）温度 ①曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率的． ②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；增大昼夜温差获得高产． 3、多因子外界因素对光合作用速率的影响 （1）曲线分析 ①P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． ②P点到Q点之间，限制因子既有横坐标因素，也有其他因素． ③Q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． （2）应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率．当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率．总之，可根据具体情况，通过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的． 三、提高农作物的光能的利用率的方法有： （1）延长光合作用的时间； （2）增加光合作用的面积（合理密植，间作套种）； （3）光照强弱的控制； （4）必需矿质元素的供应； （5）CO2的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）． 【典例1】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如图。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鹏作物产量的重要措施 【变式1】为探究光照强度（其他条件适宜）对植株光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图一实验装置若干组，并根据每组的实验结果绘制了图二、下列说法正确的是（　　） A．在无光条件下，液滴向右移动 B．光照强度由b变为d，短时间内叶肉细胞中C3的含量增加 C．装置中液滴不移动时表示植株叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率 D．若该植株缺镁，则图二曲线中b点左移，d点右移 【变式2】图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示水稻植株CO2吸收速率与光照强度的关系。有关说法正确的是（　　） A．图甲中b时该水稻叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率 B．图乙中f点叶肉细胞的生理状态与图甲中的c点对应 C．适当提高CO2浓度后，图乙中f点向左移动 D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度 【变式3】如图表示某绿色植物叶肉细胞内光合作用和呼吸作用的示意图，A、B、C、D代表反应过程，①②③④代表物质。据图回答下列问题： （1）图中③代表的物质是 　 　 ，该物质在叶绿体中的移动方向是由 　 　 ；B过程发生的场所是 　 　 ，NADPH在该过程中的作用是 　 　 。写出A与B过程的总反应式 　 。 （2）ATP合成除发生在A过程外，还发生在 　 　 过程（填字母代号）。C过程中的丙酮酸也可以转化成酒精，出现这种情况的原因是 　 　 。 （3）如果将该植物在缺乏镁元素的土壤中栽种，会导致A过程 　 　 含量降低，从而直接影响图中B过程的 　 。 （4）当该植物叶肉细胞内有①产生，但不能释放到细胞外时，该细胞处于的生理状态可能是 　 　 。 （5）某同学以该植物绿色叶片为材料，探究不同温度对细胞呼吸速率的影响，该实验需要在 　 　 条件（具体措施）下设置不同温度进行实验。 题型5 化能合成作用 解｜题｜知｜识 1、概念： 化能合成作用是一些生物（如硝化细菌）利用化学能（体外环境物质氧化释放的能量）把CO2和H2O合成储存能量的有机物的过程． 2、实例：硝化细菌主要有两类：一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者都能利用释放的能量都能把无机物合成有机物． 【典例1】硝化细菌可以将空气中的NH3氧化成硝酸，并利用上述氧化过程释放的能量合成有机物，下列说法错误的是（　　） A．硝化细菌和蓝细菌一样属于自养型生物 B．硝化细菌是好氧型细菌，细胞内存在线粒体等能量相关的细胞器 C．硝化细菌可以增加土壤中可利用的氮素营养 D．不同细菌的营养方式不同，体现了细胞的多样性 【变式1】硝化细菌利用CO2和H2O制造有机物所利用的能量可以来自（　　） A．亚硝酸氧化成硝酸 B．N2氧化成亚硝酸 C．ATP水解 D．糖类氧化分解 【变式2】下列有关化能合成作用的叙述，正确的是（　　） ①不利用光能 ②利用环境中物质氧化释放的能量 ③在叶绿素作用下进行 ④将水和二氧化碳合成有机物 ⑤贮能不多，对自然界作用不大 A．①②③ B．①②④ C．①④⑤ D．②④ 【变式3】下列关于硝化细菌和根瘤菌的叙述，错误的是（　　） A．硝化细菌和根瘤菌都是自养型细菌 B．硝化细菌和根瘤菌都可以在自身的核糖体上合成蛋白质 C．硝化细菌和根瘤菌都以DNA为储存、传递遗传信息的物质 D．硝化细菌和根瘤菌在进行葡萄糖氧化分解时，细胞内的ATP含量降低 过 关 验 收 1. 光合色素在植物的光合作用中起到重要作用。如图为用分光光度计测定叶绿体中色素吸收不同波长光波的曲线图，据图判定曲线A和B分别表示（　　） A．叶绿素b、类胡萝卜素 B．类胡萝卜素、叶绿素a C．叶黄素、类胡萝卜素 D．叶绿素a、叶绿素b 2. 如图甲是叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图，图丙是叶绿体中光合色素的分离色素带，图丁是德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻（这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体）和一种需氧细菌，研究光对光合作用的效应。下列相关叙述正确的是（　　） A．图乙中的光合色素来自图甲中的④ B．从上往下分布于图丙色素带的第三条色素带是图乙光合色素中的叶黄素，呈黄色 C．图甲叶绿体适应光合作用增大膜面积主要靠内膜向内折叠成基粒而成 D．装置丁的实验目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响 3. 如图为生物体内3种有机分子的结构，其中①仅存在于植物细胞中，下列相关叙述不正确的是（　　） A．①最可能存在于叶肉细胞叶绿体类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光 B．②主要分布在细胞质中，吡罗红可使其呈现红色 C．③的合成总是伴随着有机物的氧化分解 D．②和③的分子组成上都含有五碳糖 4. 在自然界，万物生长靠太阳。植物捕获光能要依靠色素，下列有关说法错误的是（　　） A．某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，分离得到的四条色素带颜色都较浅，可能是研磨时加入的无水乙醇过多 B．四条色素带中溶解度最大的是胡萝卜素，色素带最宽的是叶绿素a C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，它们在红光区的吸收峰值相同 D．画滤液细线时，重复画两到三次的目的是为了增加滤纸条色素含量 5. 我国科学家在海南发现一种海洋软体动物——绿叶海天牛，它进食藻类后，可从藻类细胞中抢夺出叶绿体为自身所用，这种现象被称为“盗叶绿体现象”。海天牛还能吸收藻类中与光合作用有关的核基因，将其整合到自己的核基因中，从而实现自身叶绿体的增殖和更新。下列说法正确的是（　　） A．海天牛进食藻类后细胞中含有核酸的细胞器有2种 B．海天牛可通过进食蓝细菌获取自身所需的叶绿体 C．叶绿体的增殖是在核、质基因共同作用下完成的 D．可以采用无水乙醇提取和分离海天牛体内的叶绿素 6. 在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如图。下列说法错误的是（　　） A．通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高 B．提取色素时加入少许CaCO3和SiO2 C．若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡 D．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光 7. 下列关于探究实验的说法错误的是（　　） A．探究pH对酶活性的影响时，将H2O2酶和H2O2溶液的pH分别调到设定值后再将二者混合 B．探究植物细胞的吸水和失水的实验中，需要使用低倍镜观察三次 C．提取绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．检测酵母菌无氧呼吸产物酒精时，需要适当延长培养时间耗尽溶液中的葡萄糖才能用重铬酸钾检测 8. 在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol•m﹣2•s﹣1。CO2浓度约为400μmol•mol﹣1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果如表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol•m﹣2•s﹣1 CO2浓度μmol•mol﹣1 净光合速率μmol•m﹣2•s﹣1 气孔导度mol•m﹣2•s﹣1 叶绿素含量mg•g 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 （1）为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用　 　 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择　 　 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的　 　 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是　 　 。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择　 　 ，依据是　 　 。 9. 对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体内膜中产生H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中消耗还原氢，线粒体基质中消耗还原氢 10. 在离体叶绿体的悬浮液（有H2O、无CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。铁盐或其他氧化剂被统称为希尔氧化剂。下列叙述正确的是（　　） A．叶绿体中的类胡萝卜素吸收蓝紫光和红光用于水的分解 B．希尔反应说明水的光解与CO2的还原是同步的 C．在高等植物体内充当希尔氧化剂的是NADP+ D．希尔反应说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自于水 11. 图中表示光合作用过程，a、b、c和d分别代表不同的物质．下列判断错误的是（　　） A．a是[H] B．b是C3 C．c是H2O D．d是CO2 12. 图甲是光合作用过程的图解，其中A～G代表物质，a、b、c代表生理过程。图乙表示水稻植株光合作用速率与光照强度的关系。图丙是用于测定绿色植物光合速率的实验装置。请据图回答下列问题： （1）图甲中A、E、F分别是　 、　 、 。 （2）捕获光能的色素分布在　 　 ，如果停止光照，暗反应也会停止，因为光反应给暗反应提供了　 物质。 （3）图乙中的b点，水稻植株的叶肉细胞的光合速率　 　 （填“＞”、“＜”或“＝”）细胞呼吸速率。若增加CO2浓度，b点会往　 　 （填“左”或“右”）移动。 （4）图丙中的装置Ⅰ应放于　 　 环境中，装置Ⅱ中的Z试剂是　 　 。当装置Ⅰ红色液滴　 　 （填“左移”、“右移”或“不移动”），装置Ⅱ红色液滴　 　 （填“左移”、“右移”或“不移动”）时，植株的净光合速率大于0。 13. 研究温度对植株生长的影响，可帮助农民增产、增收。在自然条件下，科研人员测得某农业大棚中某植株叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。下列相关分析错误的是（　　） A．温度为a和c时，叶片有机物积累速率不相等 B．温度超过b时，可能部分气孔关闭使光合速率降低 C．光合速率和呼吸速率的差值大有利于光合产物的积累 D．温度为d时，该植株的干重保持不变 14. 实验小组将某绿色植物置于密闭、透明的容器中，在T1时刻前后，分别给予X1、X2不同光照强度，容器内CO2浓度的变化情况如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．X1大于光补偿点，X2小于光补偿点 B．光照强度由X1到X2短时间内叶绿体中C3/C5的值减少 C．D点相对于A点，植物体中有机物减少 D．C～D段只受光照强度的限制，且叶肉细胞的净光合速率为零 15. 在密封容器两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换）（如图甲）。在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养。实验过程中，依次在a、b、c、d四个时刻测定培养过程A植株的总光合速率与呼吸速率，得到曲线L。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（　　） A．该实验过程中限制A、B植株光合速率的因素主要为CO2浓度和光照强度 B．b点对应撤去挡板的时刻，此时A植株光合作用速率等于呼吸速率 C．出现c时刻变化的影响因素是CO2浓度，此时A植株光合速率大于呼吸速率 D．撤去挡板后，短时间内A、B植株细胞叶绿体中C3含量均减少 16. 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氧气释放量，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。 （1）据图1分析，在光照强度为6klx时的光合速率为　 　 mg•g﹣1•L﹣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　 ，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，根据上图中的结果分析，对温室蔬菜种植提出合理的建议：　 　 。 17. 如图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断其新陈代谢类型是（　　） A．自养厌氧型 B．异养厌氧型 C．自养需氧型 D．异养需氧型 18. 下列的表述，其中正确的是（　　） A．能否利用光能，是光合作用和化能合成作用的根本区别 B．当细胞内外存在浓度差时，植物细胞就会发生质壁分离或复原 C．脂质中的胆固醇是对生物体有害的物质 D．拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是建构了细胞的物理模型 19. 硝化细菌之所以被归入自养生物，根据是（　　） A．它能将氨合成为亚硝酸和硝酸 B．它能利用化学能合成有机物 C．它能以亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质 D．它能用氧化物所释放的化学能合成ATP，直接用于生命活 20. 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件？（　　） A．具有NH3及缺氧 B．具有NH3和氧 C．具有硝酸和氧 D．具有硝酸及缺氧 学科网（北京）股份有限公司 $