5.4光合作用与能量转化（分层作业）生物人教版必修1

5.4光合作用与能量转化（分层学练作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 C B B A C A D B D A C D A B B （限时：20min） 题号 16 17 18 19 20 21 答案 A A C B C A 22【答案】 (1) 碳反应/暗反应 ATP和NADPH 一定量香蒲叶片在单位时间内释放 (2) ①影响蒸腾速率，进而影响水与无机盐的运输；②通过影响CO₂吸收影响光合作用 非气孔因素 EC组的净光合速率与胞间CO₂浓度负相关，且与气孔导度无显著相关性 (3) 增加   ET组的叶脉密度与净光合速率显著负相关，ET组的净光合速率下降 (4) CO₂ 叶片内部结构（导管/叶脉结构） （限时：22min） 题号 23 24 25 26 27 28 答案 B D C B C A 29【答案】 (1) 类囊体薄膜 作还原剂，提供能量 (2) PEP羧化酶和RuBP羧化酶 低 炎热干旱的中午叶片气孔导度下降，C₄植物的PEP羧化酶对CO₂亲和力更高，能固定更低浓度的CO₂ (3) 苹果酸的分解和自身细胞呼吸 取若干生理状态相同的植物A，干旱条件下在密闭容器中培养，分别在白天和夜间测量容器中CO₂浓度变化 30【答案】 (1) 150 根 (2) 光反应 光照强度250μmol·m⁻²·s⁻¹时气孔导度下降，CO₂供应不足，暗反应速率降低，消耗的ATP和NADPH减少，电子传递受阻，PQ下降 (3) 耗散过剩光能，避免光合结构被强光破坏，保护叶绿体（光合系统） 在光照强度100~200μmol·m⁻²·s⁻¹范围内，NPQ随光照强度增大而升高，光照强度超过200μmol·m⁻²·s⁻¹后NPQ有所下降 (4) 取等量不同光照强度条件下培养的田七菜叶片，分别用无水乙醇提取叶片中的色素，采用纸层析法分离色素，观察并比较各组叶绿素色素带的宽度 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.4光合作用与能量转化（分层学练作业） 闯关自测分层精练练后回看 第一部分自主闯关·挖空自测聚焦课堂核心，明晰知识脉络 关卡01核心概念·知识通关 关卡02解题套路·技巧解锁 关卡03易混陷阱·避坑打卡 第二部分分层精练·强化集训打地基式进阶训练，明确学习方向 A组基础达标练·固本 知识点01 光合作用的发现史 知识点02 光合色素的提取与分离 知识点03 光合作用的过程 知识点04 影响光合作用的因素 B组能力提升练·进阶 C组素养培优练·冲刺 第三部分练后回看·精准反思最大限度利用已做已练，精准查漏补缺 关卡01核心概念・知识通关 一、光合作用的发现史 1. 海尔蒙特实验： 柳树增重主要来自                    ，忽略了                    的作用。 2. 普利斯特利实验： 植物能更新                    ，但未发现                    的作用。 3. 恩格尔曼实验： 用水绵和好氧细菌证明                    是光合作用的场所，光合作用释放                    。 4. 鲁宾和卡门实验： 用                    标记法证明光合作用释放的O₂全部来自                    。 5. 卡尔文实验： 用                    标记CO₂，探明了CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径（卡尔文循环）。 二、光合色素的提取与分离 1. 提取原理： 色素能溶解在                    中，常用                    作为提取剂。 2. 分离原理： 色素在层析液中的                    不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得                    。 3. 色素种类及颜色： ①                    （蓝绿色，扩散最快）；②                    （黄绿色）；③                    （黄色）；④                    （橙黄色，扩散最慢）。 4. 注意事项： ①加入                    可防止研磨中色素被破坏；②加入                    可加速研磨；③层析时滤液细线不能触及                    。 三、光合作用的过程 1. 光反应阶段： 场所：                    。 条件：需要                    、色素和酶。 物质变化：①水的光解：H₂O →                      + O₂；②ATP的合成：ADP + Pi + 能量 →                     。 能量变化：光能转变为                    中活跃的化学能。 2. 暗反应阶段： 场所：                    。 条件：需要多种                    。 物质变化：①CO₂的固定：CO₂ + C₅ → 2                    ；②C₃的还原：C₃ + [H] + ATP →                      + C₅。 能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中                    。 3. 总反应式： CO₂ + H₂O → (CH₂O) + O₂。 四、影响光合作用的因素 1. 光照强度： 在一定范围内，光合速率随光照强度增加而                    ，达到光饱和点后不再增加。 2. CO₂浓度： 在一定范围内，光合速率随CO₂浓度增加而                    ，达到饱和后不再增加。 3. 温度： 通过影响                    的活性影响光合速率。 4. 水分和矿质元素： 水是光合作用的原料，矿质元素（如                    、                    ）影响叶绿素的合成。 关卡02解题套路・技巧解锁 自●主●闯●关 题型1：光反应与暗反应的比较 解题模板： ① 光反应场所是类囊体薄膜，暗反应场所是叶绿体基质；② 光反应需要光，暗反应不需要光但需要光反应提供的[H]和ATP；③ 光反应产生O₂，暗反应消耗CO₂；④ 光反应将光能转变为活跃化学能，暗反应将活跃化学能转变为有机物中稳定化学能。 题型2：环境因素骤变对光合作用中间产物的影响 解题模板： ① 停止光照：光反应停止，[H]和ATP减少，C₃还原受阻，C₃增多、C₅减少；② 停止CO₂供应：CO₂固定受阻，C₃减少、C₅增多，[H]和ATP积累。 题型3：光合色素提取与分离实验分析 解题模板： ① 提取液呈绿色，分离后滤纸条上从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b；② 色素带颜色变浅可能因为研磨不充分、未加碳酸钙等；③ 滤液细线触及层析液会导致色素溶解在层析液中，滤纸条上无色素带。 关卡03易混陷阱・避坑打卡 1. 关键词速填 （1）光合作用的场所是                    ，光反应在                    上进行，暗反应在                    中进行； （2）光反应为暗反应提供                    和                    ，暗反应为光反应提供                    和                    ； （3）提取色素时加入                    可防止色素被破坏，加入                    可加速研磨； （4）分离色素时，扩散最快的是                    ，扩散最慢的是                    。 2. 正误判断 ① 光合作用释放的O₂来自CO₂（ ） ② 光反应需要酶，暗反应也需要酶（ ） ③ 暗反应必须在黑暗条件下进行（ ） ④ 叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上（ ） ⑤ 光合作用产生的ATP只用于暗反应（ ） ⑥ 叶绿素主要吸收绿光（ ） 分●层●精●练 （限时：20min） 知识点1 捕获光能的色素和结构 1．提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（     ） A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片 B．胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光 C．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b D．胡萝卜素处于滤纸最下方，是因为其在提取液中的溶解度最高 2．黑藻是生物学常用实验材料。下列说法正确的是（     ） A．高倍显微镜下可以观察到黑藻叶绿体的双层膜结构 B．显微镜下观察到的黑藻细胞质环流方向与实际流动方向一致 C．大量叶绿体的存在不利于观察黑藻细胞质壁分离现象 D．可用层析液提取和分离黑藻叶绿体中的色素 3．我国科研人员从滇藏地区的热泉中分离出了一种新型蓝细菌，这种蓝细菌中存在一种D1蛋白变体，偏好捕获较长波长的光进行光合放氧。下列关于这种新型蓝细菌的叙述，正确的是（     ） A．D1蛋白变体存在于蓝细菌的叶绿体基质中 B．D1蛋白变体更偏好捕获环境中的红光 C．控制D1蛋白变体的基因位于染色体上 D．含有个体和组织等生命系统层次 4．秋海棠的叶片翠绿，花瓣艳红，和上述颜色相关的色素分别位于（     ） A．叶绿体、液泡 B．液泡、叶绿体 C．叶绿体、细胞质基质 D．液泡、线粒体 5．高等植物光合作用依赖于光合色素，下图中②③是叶绿素的吸收光谱，适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下列相关叙述错误的是（     ） A．植物叶片呈现绿色是由于叶绿素含量多且几乎不吸收绿光 B．缺少大量元素镁时，②③的合成都会受到影响 C．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上 D．利用纸层析法分离色素时，②对应的叶绿素位于滤纸条最下端 6．以新鲜菠菜为材料，进行绿叶中色素的提取和分离实验，实验结果如图所示。据图推测，色素带Ⅰ中的色素是（     ） A．胡萝卜素 B．叶黄素 C．叶绿素a D．叶绿素b 7．某研究小组以菠菜叶片为材料进行“光合色素的提取和分离”，下列叙述正确的是（    ） A．研磨过程中加入碳酸钙以保护叶黄素 B．若将提取液放置于适宜光照下可产生氧气 C．色素分离时可选择95%乙醇作为层析液 D．点样时需多次画滤液细线以提高色素含量 知识点2 光合作用的原理和应用 8．为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、NaHCO3溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是（     ） A．可探究的环境因素有光照强度、温度、CO2浓度等 B．实验中可用单位时间的O2释放量表示总光合速率 C．将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率会下降 D．可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 9．农谚是指农民在长期生产中总结出的经验，下列分析错误的是（     ） A．要想多打粮，苞谷绿豆种两样——通过间作的方式，提高光能利用率 B．锄头底下出黄金——通过除草、松土等农活，促进植物生长，实现丰产 C．麻黄种麦，麦黄种麻——按照物候规律安排作物轮作，实现对土壤资源的充分利用 D．芝麻头上两瓣叶，只怕深来不怕浅——芝麻播种要深，满足种子萌发对氧气的需求 10．科学家在对光合作用的探究中相继进行了多个经典实验。下列实验过程及现象与实验结论对应错误的是（     ） 选项 实验过程及现象 实验结论 A 在离体叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2）中加入铁盐，在光照下释放出O2 植物光合作用产生的氧气中的氧全部来自水 B 在黑暗中用极细的光束照射水绵，需氧细菌只向叶绿体被照射的部位集中 叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 C 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 水绵光合作用主要利用红光和蓝紫光 D 用14CO2供小球藻进行光合作用，放射性先后出现在C3、C6中 光合作用过程中碳元素转移路径：CO2→C3→C6 A．A B．B C．C D．D 11．若要验证植物的光合作用需要二氧化碳，则应从下列图示中选择的装置组合是（     ） （注：氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳） A．①和② B．②和③ C．①和③ D．②和④ 12．叶绿体是光合作用的场所，而叶绿体的结构适于进行光合作用。下图为叶绿体的模式图，其中暗反应发生在（    ） A．① B．② C．③ D．④ 13．光合作用过程中，光反应阶段能为暗反应阶段提供的物质是（　　） A．NADPH和ATP B．CO2和ATP C．O2和CO2 D．NADPH和C5 14．下图是某高等植物叶绿体中光合作用过程的示意图，①、②表示生理过程，I、Ⅱ表示化合物。下列叙述正确的是（    ） A．过程②只在黑暗条件下才能进行 B．过程②为过程①提供某些物质 C．Ⅰ和Ⅱ分别是NADH和ATP D．过程①发生在叶绿体基质中 15．下图表示光合作用过程示意图。若突然停止光照，短时间内图中物质③和物质④的含量变化分别为（  ） A．③增加，④增加 B．③减少，④减少 C．③增加，④减少 D．③减少，④增加 （限时：18min） 一、单选题 16．如图为构成真核细胞生物膜系统的部分结构。下列分析错误的是（     ） A．图a、b、c的内外膜上均分布有催化ATP合成的酶 B．图a、b、c的内外膜上蛋白质的种类和含量差异显著 C．图a和图b结构均可通过增大生物膜面积以增强其相应功能 D．图中各生物膜既能保证膜内环境相对独立又可以进行物质与能量转换 17．黄连被誉为“中药抗生素”，科研人员对黄连植株的光合特性进行了研究，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．黄连在光照强度为500μmol.m-2.s-1时产生ATP的场所为线粒体和叶绿体 B．净光合速率为0时表示黄连叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率 C．光照强度大于1300μmol.m-2.s-1后，黄连光合速率下降的主要原因可能是光反应被抑制 D．生产上可通过安装遮光网等措施提高黄连产量 18．下图表示在适宜温度、水分和一定的浓度条件下，甲、乙两种植物的净光合速率随光照强度的变化情况。下列叙述正确的是（     ） A．若光照强度突然减弱，短时间内甲植物叶肉细胞中含量将减少 B．r点时甲、乙两植物的固定量相等 C．乙植物比甲植物更适合在弱光环境下生存 D．q点时影响甲、乙两植物净光合速率的主要因素相同 19．某光合细菌能够利用光能，通过分解H2S产生ATP和NADH，最终将CO2还原为有机物，过程如图所示，且环境中乙酸充足时该菌会优先通过途径②进行光合作用。下列叙述正确的是（     ） A．图中X为O2 B．生成等量的（CH2O）时，途径②所需的ATP、NADH少于途径① C．①②途径的发生场所为叶绿体基质 D．①途径中首先与CO2结合的化合物是C3 20．如图是在24小时测得密闭大棚中CO2的含量和番茄CO2的吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述正确的是（     ） A．a点CO2释放量减少是由于光照逐渐增强，光合速率增大导致 B．番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段 C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜植物体内的有机物总量增加 D．与上一时刻相比，d点时叶肉细胞中C3含量增加 21．在做绿叶中色素的提取和分离实验时，甲、乙、丙、丁四名同学使用相关试剂的情况如下表所示（"+"表示正常使用，"++"表示使用过量，"-"表示未使用） ，其余操作均正常｡他们所得的实验结果依次为（     ） 相关试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 + ++ + - 水 - - - + 碳酸钙 - + + + 二氧化硅 + + - + A．①③③② B．①④③② C．③③①② D．③④②③ 二、非选择题 22．全球气候变化的背景下，大气温度和CO2浓度升高是全球面临的重要环境问题。研究人员以香蒲为材料研究湿地植物对增温和CO2浓度升高的响应策略，分别设置了自然环境处理（CK）、增温处理（ET）、CO2浓度倍增处理（EC）三个组别，得到各组香蒲净光合速率与功能性状间的相关性如表所示。 组别 气孔导度 胞间CO2浓度 蒸腾速率 叶脉密度 导管面积 气孔面积 CK 0.959 * 0.896 * 0.998 * －0.094 －0.148 －0.526 * ET 0.243 －0.989 * 0.000 －0.898 * 0.624 * 0.344 EC －0.120 －0.969 * 0.009 0.829 * －0.545 * －0.862 * 说明：“*”代表该相关性显著；“－”代表二者呈负相关。 回答下列问题： (1)香蒲叶片光合作用过程分为光反应和___________两个阶段，前者可为后者的顺利进行提供物质___________。实验室可通过测定__________________的氧气量来表示香蒲叶片净光合速率的大小。 (2)气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道，气孔导度直接反映气孔的开放程度。气孔对香蒲生长的影响主要体现在以下层面：___________。据表可知，EC组限制净光合速率的主要因素为___________（填“气孔因素”或“非气孔因素”），理由是：____________________________________。 (3)研究发现，与CK组比，ET组的净光合速率显著下降。据表推测，ET组的叶脉密度___________（填“增加”“减少”或“不变”），判断依据是：___________________________________。 (4)据表可知，CK组净光合速率与气孔导度的相关系数接近1且达到显著水平，说明自然环境下香蒲的光合能力主要受___________供应的直接限制；而ET组和EC组中该显著相关性消失，净光合速率转而与叶脉密度、导管面积等结构性状呈现显著相关，说明长期增温和CO2浓度倍增后，香蒲的光合限制因子从气孔层面转移到___________层面，叶片内部结构性状成为决定光合效率的核心因素。 （限时：24min） 一、单选题 23．研究发现，蓝细菌光合作用的场所是光合片层和细胞质，有氧呼吸场所是细胞膜和细胞质，其细胞结构及相关代谢过程如图所示，①～⑤表示代谢过程，a～f表示物质。羧酶体是蓝细菌里具有半透性的细胞微室，其内部包裹着CO2固定酶Rubisco。下列有关叙述错误的是（    ） A．c代表O2，e代表NADH，④表示有氧呼吸第二阶段 B．若某时刻物质d浓度突然增加，则物质b在短时间内含量减少 C．羧酶体的半透性可以阻止CO2逸出和O2进入，提高Rubisco周围的CO2浓度 D．①②发生的能量转化是光能→ATP、NADPH中的化学能→有机物中的化学能 24．下图为叶绿体中四种光合色素的光能吸收光谱曲线，①②③分别代表不同色素的吸收情况，下列说法正确的是（     ） A．曲线②代表叶绿素b，其红光区吸收峰波长大于叶绿素a B．曲线①对应的色素，只吸收蓝紫光，不吸收红光，可保护光合结构免受强光伤害 C．若用波长为680 nm的单色光照射，类囊体薄膜上只有光系统Ⅱ可以被激发发生电子跃迁 D．提取叶片色素时，若未加碳酸钙，曲线②的吸收峰值下降幅度大于曲线③ 25．为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是（　　） A．色素5最可能为花青素，主要分布在液泡中 B．色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水 C．色素1和2主要吸收红光和蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光 D．色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色 26．在夏季晴朗的一天，将某株绿色植物放进一个密闭的玻璃罩内，将玻璃罩置于室外，用探测仪测得的实验结果如图1、2所示。下列相关叙述正确的是（     ） A．由图1可知，该植物在D点才开始进行光合作用 B．该植物在H点积累的有机物量最多，经过一昼夜后该植物的干重增加 C．图1、图2中出现FG、ef段变化的原因分别是中午光照强度减弱、部分气孔关闭 D．光合速率和呼吸速率相等的点在图1中只有D点，在图2中有e和g点 27．某同学将一种高等植物幼苗均分为甲、乙、丙、丁4组，分别置于密闭装置中照光培养，甲、乙、丙、丁组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间（t）后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，丙、丁组O2浓度相同且此后O2浓度不再增加。下列叙述错误的是（     ） A．甲组对应的光照强度为该幼苗的光补偿点（光合速率与呼吸速率相等时的光照强度） B．光照t时间时，丁组装置内的CO2浓度处于该幼苗的CO2补偿点（光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度） C．丙组对应的光照强度为该幼苗的光饱和点（光合速率达到最大时所需的最小光照强度） D．光照t时间时，甲、乙、丙、丁组中光合速率最大的是乙组 28．科研人员将生长状态相同的若干组小麦植株分别置于不同温度下，先暗处理1h，再光照1h，其他条件相同且适宜，测其干重变化，结果如图所示。据图分析说法正确的是（     ） A．一定范围内，小麦的呼吸速率随温度上升而增强，超过32℃后呼吸速率下降 B．此光照下，26℃与32℃、28℃与34℃下，植物的生长速度是相同的 C．若突然增加光照强度，短时间内叶绿体基质中的含量将会增加 D．32℃时，小麦植株在适宜光照条件下不能进行光合作用 二、非选择题 29．番茄、水稻等C3植物，暗反应阶段中CO2被C5固定形成C3玉米、甘蔗等：C4植物固定CO2途径如图1；芦荟、仙人掌等生活在干旱地区的CAM植物形成了白天气孔关闭、夜间气孔开放的特殊的固碳途径如图2. (1)C3植物光合作用发生水光解的场所是____________，光反应产生的NADPH在暗反应阶段的作用是____________。 (2)据图分析，C4植物固定CO2的酶是____________。夏季炎热干旱的中午，C4植物的CO2补偿点普遍____________（“高”或“低”）于C3植物，原因是____________。 (3)CAM植物白天进行光合作用所需的CO2来源有____________，若要检测植物A是否为CAM植物，设计实验并写出简要思路____________。 30．为探究光照强度对田七菜生长和光合特性的影响，科研人员测定了不同光照强度下田七菜的株高、根长以及叶绿素荧光参数[光化学荧光猝灭（PQ）和非光化学荧光猝灭（NPQ）]，结果如图1、2、3所示。回答下列问题： (1)据图1分析，田七菜移栽初期应将光照强度控制在__________μmol·m-2·s-1左右，以促进__________的生长。 (2)在光合作用中，光合色素吸收的光能通过电子传递，进而转化为ATP和NADPH中的化学能。PQ反映吸收的光能用于电子传递的份额，间接反映了光合作用__________阶段的活跃程度。光照强度过高会导致气孔导度下降，结合图2分析，光照强度达到250 μmol·m-2·s-1时PQ反而下降，推测其原因是__________。 (3)NPQ反映植物将过剩光能转化为热能进行耗散的能力。NPQ对植物的生理意义是__________。据图3分析，NPQ随光照强度的变化趋势是__________。 (4)不同光照强度下田七菜的光合速率差异还与叶片中叶绿素含量有关。请设计一个实验验证不同光照强度下叶片中叶绿素含量存在差异，写出实验思路：__________。 练●后●回●看 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.4光合作用与能量转化（分层学练作业） 闯关自测分层精练练后回看 第一部分自主闯关·挖空自测聚焦课堂核心，明晰知识脉络 关卡01核心概念·知识通关 关卡02解题套路·技巧解锁 关卡03易混陷阱·避坑打卡 第二部分分层精练·强化集训打地基式进阶训练，明确学习方向 A组基础达标练·固本 知识点01光合作用的发现史 知识点02光合色素的提取与分离 知识点03光合作用的过程 知识点04影响光合作用的因素 B组能力提升练·进阶 C组素养培优练·冲刺 第三部分练后回看·精准反思最大限度利用已做已练，精准查漏补缺 关卡01核心概念・知识通关 一、光合作用的发现史 1.海尔蒙特实验：柳树增重主要来自水，忽略了空气（CO₂）的作用。 2.普利斯特利实验：植物能更新空气，但未发现光的作用。 3.恩格尔曼实验：用水绵和好氧细菌证明叶绿体是光合作用的场所，光合作用释放O₂。 4.鲁宾和卡门实验：用同位素标记法证明光合作用释放的O₂全部来自H₂O。 5.卡尔文实验：用¹⁴C标记CO₂，探明了CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径（卡尔文循环）。 二、光合色素的提取与分离 1.提取原理：色素能溶解在有机溶剂中，常用无水乙醇作为提取剂。 2.分离原理：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。 3.色素种类及颜色：①叶绿素a（蓝绿色，扩散最快）；②叶绿素b（黄绿色）；③叶黄素（黄色）；④胡萝卜素（橙黄色，扩散最慢）。 4.注意事项：①加入CaCO₃可防止研磨中色素被破坏；②加入SiO₂可加速研磨；③层析时滤液细线不能触及层析液。 三、光合作用的过程 1.光反应阶段： 场所：类囊体薄膜。 条件：需要光、色素和酶。 物质变化：①水的光解：H₂O→[H]+O₂；②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP。 能量变化：光能转变为ATP和[H]中活跃的化学能。 2.暗反应阶段： 场所：叶绿体基质。 条件：需要多种酶。 物质变化：①CO₂的固定：CO₂+C₅→2C₃；②C₃的还原：C₃+[H]+ATP→(CH₂O)+C₅。 能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定化学能。 3.总反应式：CO₂+H₂O→(CH₂O)+O₂。 四、影响光合作用的因素 1.光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度增加而增大，达到光饱和点后不再增加。 2.CO₂浓度：在一定范围内，光合速率随CO₂浓度增加而增大，达到饱和后不再增加。 3.温度：通过影响酶的活性影响光合速率。 4.水分和矿质元素：水是光合作用的原料，矿质元素（如Mg、N）影响叶绿素的合成。 关卡02解题套路・技巧解锁 自●主●闯●关 题型1：光反应与暗反应的比较 解题模板：①光反应场所是类囊体薄膜，暗反应场所是叶绿体基质；②光反应需要光，暗反应不需要光但需要光反应提供的[H]和ATP；③光反应产生O₂，暗反应消耗CO₂；④光反应将光能转变为活跃化学能，暗反应将活跃化学能转变为有机物中稳定化学能。 题型2：环境因素骤变对光合作用中间产物的影响 解题模板：①停止光照：光反应停止，[H]和ATP减少，C₃还原受阻，C₃增多、C₅减少；②停止CO₂供应：CO₂固定受阻，C₃减少、C₅增多，[H]和ATP积累。 题型3：光合色素提取与分离实验分析 解题模板：①提取液呈绿色，分离后滤纸条上从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b；②色素带颜色变浅可能因为研磨不充分、未加碳酸钙等；③滤液细线触及层析液会导致色素溶解在层析液中，滤纸条上无色素带。 关卡03易混陷阱・避坑打卡 1.关键词速填 （1）光合作用的场所是叶绿体，光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行； （2）光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi； （3）提取色素时加入CaCO₃可防止色素被破坏，加入SiO₂可加速研磨； （4）分离色素时，扩散最快的是胡萝卜素，扩散最慢的是叶绿素b。 2.正误判断 ①光合作用释放的O₂来自CO₂（×）（来自H₂O） ②光反应需要酶，暗反应也需要酶（√） ③暗反应必须在黑暗条件下进行（×）（有光无光均可，但需光反应产物） ④叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上（√） ⑤光合作用产生的ATP只用于暗反应（√） ⑥叶绿素主要吸收绿光（×）（主要吸收红光和蓝紫光） 分●层●精●练 （限时：20min） 知识点1捕获光能的色素和结构 1．提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（     ） A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片 B．胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光 C．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b D．胡萝卜素处于滤纸最下方，是因为其在提取液中的溶解度最高 【答案】C 【详解】A、黄化叶片仅叶绿素含量低，仍含有胡萝卜素和叶黄素，层析后会出现对应色素带，未见色素带多为实验操作失误（如滤液细线触及层析液）导致，A错误； B、胡萝卜素和叶黄素属于类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，B错误； C、光合色素中叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）占比约3/4，含量远高于类胡萝卜素，因此提取液呈绿色，C正确； D、纸层析的原理是色素在层析液中溶解度越高，扩散速度越快，胡萝卜素处于滤纸最上方，是因为其在层析液中溶解度最高，D错误。 2．黑藻是生物学常用实验材料。下列说法正确的是（     ） A．高倍显微镜下可以观察到黑藻叶绿体的双层膜结构 B．显微镜下观察到的黑藻细胞质环流方向与实际流动方向一致 C．大量叶绿体的存在不利于观察黑藻细胞质壁分离现象 D．可用层析液提取和分离黑藻叶绿体中的色素 【答案】B 【详解】A、叶绿体的双层膜属于亚显微结构，高倍光学显微镜无法观察到，需要借助电子显微镜才能观察，A错误； B、显微镜下的物像是上下、左右均颠倒的倒像，将物像旋转180°后细胞质环流方向与实际方向一致，因此观察到的环流方向和实际流动方向相同，B正确； C、黑藻细胞的细胞质无色，叶绿体呈绿色可作为参照物，便于观察原生质层的收缩程度，有利于观察质壁分离现象，C错误； D、提取叶绿体色素用无水乙醇等有机溶剂，层析液的作用是分离色素，不可用于提取色素，D错误。 3．我国科研人员从滇藏地区的热泉中分离出了一种新型蓝细菌，这种蓝细菌中存在一种D1蛋白变体，偏好捕获较长波长的光进行光合放氧。下列关于这种新型蓝细菌的叙述，正确的是（     ） A．D1蛋白变体存在于蓝细菌的叶绿体基质中 B．D1蛋白变体更偏好捕获环境中的红光 C．控制D1蛋白变体的基因位于染色体上 D．含有个体和组织等生命系统层次 【答案】B 【详解】A、蓝细菌属于原核生物，细胞中不含叶绿体这一细胞器，与光合作用相关的D1蛋白应位于光合片层结构上，不存在叶绿体基质，A错误； B、可见光中红光的波长显著长于蓝紫光，题干说明该D1蛋白偏好捕获较长波长的光，因此其更偏好捕获环境中的红光，B正确； C、蓝细菌为原核生物，细胞中没有染色体（染色体是真核生物特有的、由DNA和蛋白质结合形成的结构），控制D1蛋白变体的基因位于拟核的裸露环状DNA上，C错误； D、蓝细菌是单细胞生物，单个细胞就对应个体层次，不存在细胞分化形成的组织层次，D错误。 4．秋海棠的叶片翠绿，花瓣艳红，和上述颜色相关的色素分别位于（     ） A．叶绿体、液泡 B．液泡、叶绿体 C．叶绿体、细胞质基质 D．液泡、线粒体 【答案】A 【详解】ABCD、叶片的翠绿色由叶绿素等光合色素决定，光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上；花瓣的艳红色由花青素等水溶性色素决定，这类色素分布在液泡的细胞液中，A符合题意、BCD不符合题意。 5．高等植物光合作用依赖于光合色素，下图中②③是叶绿素的吸收光谱，适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下列相关叙述错误的是（     ） A．植物叶片呈现绿色是由于叶绿素含量多且几乎不吸收绿光 B．缺少大量元素镁时，②③的合成都会受到影响 C．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上 D．利用纸层析法分离色素时，②对应的叶绿素位于滤纸条最下端 【答案】C 【详解】A、植物中叶绿素含量高于类胡萝卜素，且叶绿素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，因此叶片呈现绿色，A正确； B、镁是构成叶绿素的大量元素，缺镁时叶绿素a、叶绿素b（对应图中②③）的合成都会受到影响，B正确； C、叶绿素等光合色素的分布位置是叶绿体的类囊体薄膜，而非叶绿体内膜，C错误； D、纸层析法分离色素时，溶解度越低的色素在滤纸条上扩散越慢，叶绿素b溶解度最低，位于滤纸条最下端，②对应叶绿素b，D正确。 6．以新鲜菠菜为材料，进行绿叶中色素的提取和分离实验，实验结果如图所示。据图推测，色素带Ⅰ中的色素是（     ） A．胡萝卜素 B．叶黄素 C．叶绿素a D．叶绿素b 【答案】A 【详解】A、色素带Ⅰ距离点样线最远，说明其在层析液中溶解度最高、扩散速度最快，且颜色为橙黄色，为胡萝卜素，A正确； B、叶黄素对应色素带Ⅱ，颜色为黄色，不符合题意，B错误； C、叶绿素a对应色素带Ⅲ，颜色为蓝绿色，不符合题意，C错误； D、叶绿素b对应色素带Ⅳ，距离点样线最近、扩散最慢，颜色为黄绿色，不符合题意，D错误。 7．某研究小组以菠菜叶片为材料进行“光合色素的提取和分离”，下列叙述正确的是（    ） A．研磨过程中加入碳酸钙以保护叶黄素 B．若将提取液放置于适宜光照下可产生氧气 C．色素分离时可选择95%乙醇作为层析液 D．点样时需多次画滤液细线以提高色素含量 【答案】D 【详解】A、研磨过程中加入碳酸钙的目的是防止研磨过程中叶绿素被细胞释放的有机酸破坏，A错误； B、光反应产生氧气不仅需要光合色素，还需要类囊体膜上的相关酶、反应原料与完整的反应结构，提取液中仅含有色素和有机溶剂，无法完成完整的光反应过程，不能产生氧气，B错误； C、95%乙醇是光合色素的提取剂，色素在乙醇中溶解度均较高，无法利用溶解度差异实现不同色素的分离，不能作为层析液，C错误； D、点样时多次画滤液细线（每次画完待晾干后再画下一次），可提高滤液细线处的色素含量，使分离得到的色素带更清晰，D正确。 知识点2光合作用的原理和应用 8．为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、NaHCO3溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是（     ） A．可探究的环境因素有光照强度、温度、CO2浓度等 B．实验中可用单位时间的O2释放量表示总光合速率 C．将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率会下降 D．可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 【答案】B 【详解】A、实验中的台灯可调节光照强度、冰块可调节温度、不同浓度的NaHCO₃溶液可调节CO₂浓度，因此可探究这三种环境因素对光合作用的影响，A正确； B、氧传感器可测定氧气的变化，单位时间的O2释放量代表净光合速率，是总光合速率减去呼吸速率获得的，B错误； C、将装置移至冰水中，温度降低，催化光合作用的酶活性下降，因此光合速率会下降，C正确； D、光照强度随台灯与烧杯距离的增大而减弱，因此可通过调节二者的距离改变光照强度，D正确。 9．农谚是指农民在长期生产中总结出的经验，下列分析错误的是（     ） A．要想多打粮，苞谷绿豆种两样——通过间作的方式，提高光能利用率 B．锄头底下出黄金——通过除草、松土等农活，促进植物生长，实现丰产 C．麻黄种麦，麦黄种麻——按照物候规律安排作物轮作，实现对土壤资源的充分利用 D．芝麻头上两瓣叶，只怕深来不怕浅——芝麻播种要深，满足种子萌发对氧气的需求 【答案】D 【详解】A、苞谷（玉米）植株较高，绿豆植株较矮，二者间作可分层利用不同高度的光照，有效提高光能利用率，A正确； B、松土能提高土壤含氧量，促进作物根系的有氧呼吸，利于根系吸收矿质元素；除草可减少杂草与作物的种间竞争，二者均能促进作物生长实现丰产，B正确； C、该农谚反映了轮作的种植规律，不同作物对土壤矿质元素的吸收种类和量存在差异，轮作可充分利用土壤资源，还能减少病虫害，C正确； D、谚语“只怕深来不怕浅”说明芝麻播种宜浅，若播种过深，土壤中氧气含量不足，会抑制种子萌发的有氧呼吸，不利于种子萌发，D错误。 10．科学家在对光合作用的探究中相继进行了多个经典实验。下列实验过程及现象与实验结论对应错误的是（     ） 选项 实验过程及现象 实验结论 A 在离体叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2）中加入铁盐，在光照下释放出O2 植物光合作用产生的氧气中的氧全部来自水 B 在黑暗中用极细的光束照射水绵，需氧细菌只向叶绿体被照射的部位集中 叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 C 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 水绵光合作用主要利用红光和蓝紫光 D 用14CO2供小球藻进行光合作用，放射性先后出现在C3、C6中 光合作用过程中碳元素转移路径：CO2→C3→C6 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A、该实验为希尔反应，仅能证明离体叶绿体在光照条件下可分解H2O产生O2，无法证明光合作用产生的氧气中的氧全部来自水，该结论是鲁宾和卡门利用同位素标记法分别标记H2O和CO2中的氧探究得出的，A错误； B、该实验为恩格尔曼的经典实验，需氧细菌会聚集在氧气充足的区域，黑暗中仅被光束照射的叶绿体部位分布有需氧细菌，说明叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气，B正确； C、需氧细菌大量聚集在红光和蓝紫光区域，说明该区域水绵光合作用更强、释放氧气更多，可得出水绵光合作用主要利用红光和蓝紫光的结论，C正确； D、该实验为卡尔文探究暗反应碳转移路径的实验，14CO2的放射性先后出现在C3、C6中，可推断光合作用中碳元素转移路径为CO2→C3→C6，D正确。 11．若要验证植物的光合作用需要二氧化碳，则应从下列图示中选择的装置组合是（     ） （注：氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳） A．①和② B．②和③ C．①和③ D．②和④ 【答案】C 【详解】本题要“验证植物的光合作用需要二氧化碳”，作为探究实验，实验中应有唯一的变量——二氧化碳，其他条件要相同且要满足光合作用的需要。首先明确对照组，即满足光合作用需要，光合作用能顺利进行的组，应为③，那么与③有唯一的变量——二氧化碳的实验组为①（氢氧化钠溶液用于吸收除去瓶中的二氧化碳）。所以应选用的装置组合①和③，C符合题意，ABD不符合题意。 12．叶绿体是光合作用的场所，而叶绿体的结构适于进行光合作用。下图为叶绿体的模式图，其中暗反应发生在（    ） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】D 【详解】由题图可知，①是外膜、②是内膜、③是类囊体（薄膜）、④是叶绿体基质。光反应发生在③类囊体薄膜上，暗反应发生在④叶绿体基质中，D正确，ABC错误。 13．光合作用过程中，光反应阶段能为暗反应阶段提供的物质是（　　） A．NADPH和ATP B．CO2和ATP C．O2和CO2 D．NADPH和C5 【答案】A 【详解】A、光反应阶段进行水的光解，同时将光能转化为活跃化学能储存在ATP中，产生的NADPH作为还原剂、NADPH和ATP作为能量来源，共同供给暗反应阶段C3的还原过程，A正确； B、CO2是暗反应的原料，来自外界环境或细胞呼吸，并非光反应的产物，B错误； C、O2是光反应的产物，大多释放到细胞外，不参与暗反应过程，CO2也不是光反应提供的物质，C错误； D、C5是暗反应阶段C3还原后再生的物质，属于暗反应自身的组分，不是光反应提供的，D错误。 14．下图是某高等植物叶绿体中光合作用过程的示意图，①、②表示生理过程，I、Ⅱ表示化合物。下列叙述正确的是（    ） A．过程②只在黑暗条件下才能进行 B．过程②为过程①提供某些物质 C．Ⅰ和Ⅱ分别是NADH和ATP D．过程①发生在叶绿体基质中 【答案】B 【详解】A、过程②代表的是暗反应阶段，有光、无光都可以进行，A错误； B、过程①光反应可以为过程②暗反应提供ATP和[H]（NADPH），B正确； C、由图可知，化合物Ⅰ和Ⅱ分别代表ATP和[H]（NADPH），C错误； D、①代表的是光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜，D错误。 15．下图表示光合作用过程示意图。若突然停止光照，短时间内图中物质③和物质④的含量变化分别为（  ） A．③增加，④增加 B．③减少，④减少 C．③增加，④减少 D．③减少，④增加 【答案】B 【详解】分析题图可知，①是O2，②是NADPH，③是ATP，④是C5，⑤是C3，突然停止光照，光反应停止，ATP的合成中断，但暗反应仍在消耗ATP，所以③ATP含量减少，光反应停止，ATP和NADPH减少，导致C3的还原速率减慢，C5的生成减少，同时CO2的固定仍在消耗C5，所以④C5含量减少，B正确，ACD错误。 （限时：18min） 一、单选题 16．如图为构成真核细胞生物膜系统的部分结构。下列分析错误的是（     ） A．图a、b、c的内外膜上均分布有催化ATP合成的酶 B．图a、b、c的内外膜上蛋白质的种类和含量差异显著 C．图a和图b结构均可通过增大生物膜面积以增强其相应功能 D．图中各生物膜既能保证膜内环境相对独立又可以进行物质与能量转换 【答案】A 【详解】A、线粒体（a）内膜是有氧呼吸第三阶段场所，存在ATP合成酶；叶绿体（b）类囊体膜上有ATP合成酶，但叶绿体内膜无ATP合成酶；核膜（c）内外膜都不能合成ATP，不存在ATP合成酶，A错误； B、膜蛋白决定生物膜功能，线粒体、叶绿体、核膜内外膜执行不同生理功能，膜上蛋白质的种类和含量差异显著，B正确； C、线粒体内膜凹陷，为有氧呼吸相关酶提供更多附着位点，有利于增大呼吸速率，叶绿体依靠类囊体堆叠形成基粒，有利于提高光反应速率，二者均通过增大生物膜面积以增强其相应功能，C正确； D、细胞中的各种生物膜既能保证膜内环境相对独立，还具有物质跨膜运输作用和能量转换作用，D正确。 17．黄连被誉为“中药抗生素”，科研人员对黄连植株的光合特性进行了研究，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．黄连在光照强度为500μmol.m-2.s-1时产生ATP的场所为线粒体和叶绿体 B．净光合速率为0时表示黄连叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率 C．光照强度大于1300μmol.m-2.s-1后，黄连光合速率下降的主要原因可能是光反应被抑制 D．生产上可通过安装遮光网等措施提高黄连产量 【答案】A 【详解】A、黄连在光照强度为500μmol.m-2s-1时，可以进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的场所为线粒体、叶绿体和细胞质基质，A错误； B、净光合速率为0时表示黄连植株的光合速率等于呼吸速率，此时叶肉细胞处的光合速率应大于呼吸速率，B正确； C、光照强度大于1300μmol.m-2s-1后，气孔导度增大，胞间CO2增多，但光合速率却下降，说明主要原因应该是光反应被抑制，无法利用CO2，C正确； D、生产上可通过安装遮光网等措施，避免强光照射，有利于提高光合速率进而提高黄连产量，D正确。 18．下图表示在适宜温度、水分和一定的浓度条件下，甲、乙两种植物的净光合速率随光照强度的变化情况。下列叙述正确的是（     ） A．若光照强度突然减弱，短时间内甲植物叶肉细胞中含量将减少 B．r点时甲、乙两植物的固定量相等 C．乙植物比甲植物更适合在弱光环境下生存 D．q点时影响甲、乙两植物净光合速率的主要因素相同 【答案】C 【详解】A、光照强度突然减弱，光反应产生的ATP和NADPH减少，C₃的还原速率减慢，而短时间内CO₂固定生成C₃的速率基本不变，因此甲植物叶肉细胞内C₃含量会增加，A错误； B、CO₂固定量代表总光合速率，总光合速率=净光合速率+呼吸速率。r点时甲乙的净光合速率相等，但甲的呼吸速率（光照强度为0时的CO₂释放量d）大于乙的呼吸速率（光照强度为0时的CO₂释放量c），因此甲的总光合速率更大，二者CO₂固定量不相等，B错误； C、从曲线可知，乙植物的光补偿点（p点）和光饱和点都更低，在弱光条件下更易达到光合速率大于呼吸速率的状态，更适合在弱光环境下生存，C正确； D、q点是甲的光补偿点，此时甲的净光合速率随光照强度上升而升高，限制甲净光合速率的主要因素是光照强度；但q点远大于乙的光饱和点，乙的净光合速率已经不再随光照强度升高而变化，此时限制乙净光合速率的主要因素是CO₂浓度等环境因素，二者的主要影响因素不同，D错误。 19．某光合细菌能够利用光能，通过分解H2S产生ATP和NADH，最终将CO2还原为有机物，过程如图所示，且环境中乙酸充足时该菌会优先通过途径②进行光合作用。下列叙述正确的是（     ） A．图中X为O2 B．生成等量的（CH2O）时，途径②所需的ATP、NADH少于途径① C．①②途径的发生场所为叶绿体基质 D．①途径中首先与CO2结合的化合物是C3 【答案】B 【详解】A、该细菌分解H2S产生ATP和NADH和X，H2S不含O元素，故图中X不是O2，A错误； B、途径①是直接利用ATP和NADH来还原CO2；途径②还原CO2时，除ATP和NADH外还有乙酸提供额外的能量，故生成等量的（CH2O）时，途径②所需的ATP、NADH少于途径①，B正确； C、细菌为原核生物，无叶绿体，①②途径的发生场所应为细胞质基质，C错误； D、①途径为CO2的固定，CO2与C5结合形成C3，D错误。 20．如图是在24小时测得密闭大棚中CO2的含量和番茄CO2的吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述正确的是（     ） A．a点CO2释放量减少是由于光照逐渐增强，光合速率增大导致 B．番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段 C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜植物体内的有机物总量增加 D．与上一时刻相比，d点时叶肉细胞中C3含量增加 【答案】C 【详解】A、a点时光照极弱或无光照，几乎不进行光合作用，CO₂释放量减少是因为夜间温度降低，呼吸作用相关酶活性降低，呼吸速率下降导致，A错误； B、c点时光合速率等于呼吸速率，在c点之前番茄已经开始进行光合作用合成有机物，只是光合速率小于呼吸速率，因此合成有机物的时间早于c点，B错误； C、M点是初始时密闭大棚的CO₂含量，N点是一昼夜后大棚的CO₂含量，若N低于M，说明一昼夜中大棚内CO₂净减少，减少的CO₂被植物转化为有机物积累，因此植物体内有机物总量增加，C正确； D、d点出现光合午休现象，部分气孔关闭，叶肉细胞吸收的CO₂减少，CO₂固定生成C₃的速率降低，而短时间内C₃的还原速率不变，因此C₃含量减少，D错误。 21．在做绿叶中色素的提取和分离实验时，甲、乙、丙、丁四名同学使用相关试剂的情况如下表所示（"+"表示正常使用，"++"表示使用过量，"-"表示未使用） ，其余操作均正常｡他们所得的实验结果依次为（     ） 相关试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 + ++ + - 水 - - - + 碳酸钙 - + + + 二氧化硅 + + - + A．①③③② B．①④③② C．③③①② D．③④②③ 【答案】A 【详解】甲：未加碳酸钙，研磨时叶绿素（滤纸条从上到下第三、四条带）被破坏含量减少，类胡萝卜素（第一、二条带）不受影响，对应结果①； 乙：无水乙醇使用过量，会稀释色素提取液，所有色素浓度均降低，四条色素带整体偏浅、比例正常，对应结果③； 丙：未加二氧化硅，研磨不充分，色素释放总量少，所有色素带均偏浅、比例正常，对应结果③； 丁：未加无水乙醇反而加入水，光合色素不溶于水，无法提取到色素，滤纸条无色素带，对应结果②； 综上，甲乙丙丁所得实验结果依次是①③③②，A正确，BCD错误。 二、非选择题 22．全球气候变化的背景下，大气温度和CO2浓度升高是全球面临的重要环境问题。研究人员以香蒲为材料研究湿地植物对增温和CO2浓度升高的响应策略，分别设置了自然环境处理（CK）、增温处理（ET）、CO2浓度倍增处理（EC）三个组别，得到各组香蒲净光合速率与功能性状间的相关性如表所示。 组别 气孔导度 胞间CO2浓度 蒸腾速率 叶脉密度 导管面积 气孔面积 CK 0.959 * 0.896 * 0.998 * －0.094 －0.148 －0.526 * ET 0.243 －0.989 * 0.000 －0.898 * 0.624 * 0.344 EC －0.120 －0.969 * 0.009 0.829 * －0.545 * －0.862 * 说明：“*”代表该相关性显著；“－”代表二者呈负相关。 回答下列问题： (1)香蒲叶片光合作用过程分为光反应和___________两个阶段，前者可为后者的顺利进行提供物质___________。实验室可通过测定__________________的氧气量来表示香蒲叶片净光合速率的大小。 (2)气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道，气孔导度直接反映气孔的开放程度。气孔对香蒲生长的影响主要体现在以下层面：___________。据表可知，EC组限制净光合速率的主要因素为___________（填“气孔因素”或“非气孔因素”），理由是：____________________________________。 (3)研究发现，与CK组比，ET组的净光合速率显著下降。据表推测，ET组的叶脉密度___________（填“增加”“减少”或“不变”），判断依据是：___________________________________。 (4)据表可知，CK组净光合速率与气孔导度的相关系数接近1且达到显著水平，说明自然环境下香蒲的光合能力主要受___________供应的直接限制；而ET组和EC组中该显著相关性消失，净光合速率转而与叶脉密度、导管面积等结构性状呈现显著相关，说明长期增温和CO2浓度倍增后，香蒲的光合限制因子从气孔层面转移到___________层面，叶片内部结构性状成为决定光合效率的核心因素。 【答案】(1) 碳反应/暗反应 ATP和NADPH 一定量香蒲叶片在单位时间内释放 (2) ①影响蒸腾速率，进而影响水与无机盐的运输；②通过影响CO2吸收影响光合作用 非气孔因素 EC组的净光合速率与胞间CO2浓度负相关，且与气孔导度无显著相关性 (3) 增加 ET组的叶脉密度与净光合速率显著负相关，ET组的净光合速率下降 (4) CO2 叶片内部结构（导管/叶脉结构） 【详解】（1）光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应为暗反应提供ATP和NADPH用于C₃的还原；净光合速率是总光合速率减去呼吸速率的差值，可以用一定量香蒲叶片在单位时间内释放氧气量来表示。 （2）气孔既是CO₂进入叶肉细胞的通道，也是蒸腾作用散失水分的通道，因此同时影响光合的原料供应和植物水分代谢。气孔因素限制光合的典型特征是气孔导度下降导致胞间CO₂浓度降低，进而限制光合；EC组净光合速率和气孔导度无显著关联，且净光合速率越低时胞间CO₂浓度反而越高，说明不是气孔因素导致CO₂供应不足限制光合，属于非气孔因素限制。 （3）表格显示ET组净光合速率和叶脉密度呈显著负相关，净光合速率越低则对应的叶脉密度越高，已知ET组净光合速率显著下降，因此可推知其叶脉密度增加。 （4）CK组净光合速率和气孔导度显著正相关，气孔导度直接决定CO₂的吸入量，说明自然环境下光合主要受CO₂供应限制；增温和CO₂倍增后，光合不再和气孔导度显著相关，转而和叶脉密度、导管面积等内部结构性状显著相关，说明光合限制因子从气孔层面转移到了叶片内部结构层面。 （限时：24min） 一、单选题 23．研究发现，蓝细菌光合作用的场所是光合片层和细胞质，有氧呼吸场所是细胞膜和细胞质，其细胞结构及相关代谢过程如图所示，①～⑤表示代谢过程，a～f表示物质。羧酶体是蓝细菌里具有半透性的细胞微室，其内部包裹着CO2固定酶Rubisco。下列有关叙述错误的是（    ） A．c代表O2，e代表NADH，④表示有氧呼吸第二阶段 B．若某时刻物质d浓度突然增加，则物质b在短时间内含量减少 C．羧酶体的半透性可以阻止CO2逸出和O2进入，提高Rubisco周围的CO2浓度 D．①②发生的能量转化是光能→ATP、NADPH中的化学能→有机物中的化学能 【答案】B 【详解】A、分析题图可知，①为光反应、②为暗反应、⑤为有氧呼吸第一阶段、④为有氧呼吸第二阶段、③为有氧呼吸第三阶段；a是光反应产生的ATP和NADPH，b是暗反应产生的ADP、Pi、NADP+，c是光反应产生的O₂，d是呼吸作用产生的CO₂，e是呼吸作用产生的NADH，f是丙酮酸，A正确； B、d是CO₂，其浓度突然增加时，暗反应中CO₂固定速率加快，C₃生成量增加，C₃还原消耗的ATP、NADPH增多，生成的ADP、Pi、NADP+（即b）增多，短时间内b含量上升而非减少，B错误； C、羧酶体的半透性阻止CO₂逸出、O₂进入，可提高羧酶体内CO₂浓度，有利于Rubisco催化CO₂固定，C正确； D、①光反应将光能转化为ATP和NADPH中的活跃化学能，②暗反应将活跃化学能转化为有机物中的稳定化学能，D正确。 24．下图为叶绿体中四种光合色素的光能吸收光谱曲线，①②③分别代表不同色素的吸收情况，下列说法正确的是（     ） A．曲线②代表叶绿素b，其红光区吸收峰波长大于叶绿素a B．曲线①对应的色素，只吸收蓝紫光，不吸收红光，可保护光合结构免受强光伤害 C．若用波长为680 nm的单色光照射，类囊体薄膜上只有光系统Ⅱ可以被激发发生电子跃迁 D．提取叶片色素时，若未加碳酸钙，曲线②的吸收峰值下降幅度大于曲线③ 【答案】D 【详解】A、②是叶绿素b，叶绿素b的红光吸收峰波长小于叶绿素a（③），A错误； B、①为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，而不是只吸收蓝紫光，B错误； C、680 nm是光系统Ⅱ吸收峰，但光系统Ⅰ也可吸收该波长光，两者均可发生电子跃迁，C错误； D、碳酸钙作用是防止叶绿素被有机酸破坏；叶绿素b（②）对酸更敏感，不加碳酸钙时，叶绿素b降解更显著，吸收峰值下降幅度大于叶绿素a（③），D正确。 25．为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是（　　） A．色素5最可能为花青素，主要分布在液泡中 B．色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水 C．色素1和2主要吸收红光和蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光 D．色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色 【答案】C 【详解】AB、1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，光合色素易溶于有机溶剂，分布在叶绿体中；根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的花青素，色素5易溶于水，AB正确； C、色素1、2、3、4是光合色素，依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素1和2即胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，色素3和4即叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光，C错误； D、根据层析的结果可知，色素1距离起点最远，说明色素1在层析液中的溶解度最大，为胡萝卜素，颜色为橙黄色，D正确。 26．在夏季晴朗的一天，将某株绿色植物放进一个密闭的玻璃罩内，将玻璃罩置于室外，用探测仪测得的实验结果如图1、2所示。下列相关叙述正确的是（     ） A．由图1可知，该植物在D点才开始进行光合作用 B．该植物在H点积累的有机物量最多，经过一昼夜后该植物的干重增加 C．图1、图2中出现FG、ef段变化的原因分别是中午光照强度减弱、部分气孔关闭 D．光合速率和呼吸速率相等的点在图1中只有D点，在图2中有e和g点 【答案】B 【详解】A、题图1中D点时CO2浓度达到最高值，D点后CO2浓度开始下降，说明D点光合速率＝呼吸速率，由于植物时刻在进行呼吸作用，而光合速率从0增大需要一定时间，所以D点之前植物就已经开始进行光合作用，A错误； B、与其他点相比，题图1中H点是容器内CO2浓度相比初始时（A点）最低的点，说明植物在H点时消耗的CO2总量最多，该点积累的有机物最多，一昼夜后为J点，此时容器内CO2浓度仍然低于A点，说明一昼夜后植物积累了有机物，因此干重增加，B正确； C、题图1中FG段曲线斜率较DE、EF都更平缓，说明光合速率降低，题图2中ef段表示植物吸收CO2的速率降低，即净光合速率降低，可推测这是因为植物在中午气孔关闭，但中午时光照强度增强，C错误； D、表示光合速率与呼吸速率相等的点，对应题图1中曲线变化趋势的转折点，即D、H两点，对应题图2中“植物吸收CO2速率”为0的点，即d、h两点，D错误。 27．某同学将一种高等植物幼苗均分为甲、乙、丙、丁4组，分别置于密闭装置中照光培养，甲、乙、丙、丁组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间（t）后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，丙、丁组O2浓度相同且此后O2浓度不再增加。下列叙述错误的是（     ） A．甲组对应的光照强度为该幼苗的光补偿点（光合速率与呼吸速率相等时的光照强度） B．光照t时间时，丁组装置内的CO2浓度处于该幼苗的CO2补偿点（光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度） C．丙组对应的光照强度为该幼苗的光饱和点（光合速率达到最大时所需的最小光照强度） D．光照t时间时，甲、乙、丙、丁组中光合速率最大的是乙组 【答案】C 【详解】A、甲组t时间后氧气浓度等于初始浓度M，说明这段时间内净光合速率为0，光合速率等于呼吸速率，因此甲组对应的光照强度就是该幼苗的光补偿点，A正确； B、t时间后丙、丁氧气浓度不再增加，说明此时光合速率等于呼吸速率，装置内CO₂消耗和产生达到平衡，此时CO₂浓度就是光合速率等于呼吸速率时的CO₂补偿点，B正确； C、丙、丁氧气浓度相同，是因为密闭装置中CO₂有限，CO₂浓度不足限制了光合速率，不是因为丙已经达到光饱和点；若CO₂充足，光照更强的丁组光合速率会高于丙组，因此丙组对应的光照强度不是该幼苗的光饱和点，C错误； D、t时间时，甲组、丙组、丁组的光合速率都等于呼吸速率，只有乙组光合速率大于呼吸速率，因此此时四组中光合速率最大的是乙组，D正确。 28．科研人员将生长状态相同的若干组小麦植株分别置于不同温度下，先暗处理1h，再光照1h，其他条件相同且适宜，测其干重变化，结果如图所示。据图分析说法正确的是（     ） A．一定范围内，小麦的呼吸速率随温度上升而增强，超过32℃后呼吸速率下降 B．此光照下，26℃与32℃、28℃与34℃下，植物的生长速度是相同的 C．若突然增加光照强度，短时间内叶绿体基质中的含量将会增加 D．32℃时，小麦植株在适宜光照条件下不能进行光合作用 【答案】A 【详解】A、 从26℃到32℃，随着温度升高，暗处理干重减少量逐渐增大（1→2→3→4 mg/h），说明一定范围内呼吸速率随温度上升而增强；温度超过32℃后，34℃、36℃、38℃的干重减少量逐渐降低（2→1→0mg/h），说明呼吸速率下降，A正确；   B、 植物生长速度由有机物净积累速率（净光合速率）决定。光照1h的净光合速率 = 实线值+ 呼吸速率：26℃：3+1=4mg/h，32℃：0+4=4mg/h，二者净光合相同；28℃：3+2=5mg/h，34℃：-3+2=-1mg/h，二者净光合不同。 因此生长速度不都相同，B错误； C、突然增加光照强度，光反应产生的ATP和NADPH增多，C3的还原速率加快，而短时间内CO2的固定速率不变，因此叶绿体基质中C3的含量会下降，C错误； D、32℃时光照后干重和暗处理前相等，说明1h光合作用合成的有机物，刚好等于2h（暗处理1h+光照1h）呼吸消耗的有机物，说明光合作用正常进行，总光合速率为8mg/h，D错误。 二、非选择题 29．番茄、水稻等C3植物，暗反应阶段中CO2被C5固定形成C3玉米、甘蔗等：C4植物固定CO2途径如图1；芦荟、仙人掌等生活在干旱地区的CAM植物形成了白天气孔关闭、夜间气孔开放的特殊的固碳途径如图2. (1)C3植物光合作用发生水光解的场所是____________，光反应产生的NADPH在暗反应阶段的作用是____________。 (2)据图分析，C4植物固定CO2的酶是____________。夏季炎热干旱的中午，C4植物的CO2补偿点普遍____________（“高”或“低”）于C3植物，原因是____________。 (3)CAM植物白天进行光合作用所需的CO2来源有____________，若要检测植物A是否为CAM植物，设计实验并写出简要思路____________。 【答案】(1) 类囊体薄膜 作还原剂，提供能量 (2) PEP羧化酶和RuBP羧化酶 低 炎热干旱的中午叶片气孔导度下降，C4植物的PEP羧化酶对CO2亲和力更高，能固定更低浓度的CO2 (3) 苹果酸的分解和自身细胞呼吸 取若干生理状态相同的植物A，干旱条件下在密闭容器中培养，分别在白天和夜间测量容器中CO2浓度变化。 【详解】（1）水光解属于光反应阶段，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上。光反应产生的 NADPH 在暗反应 C₃的还原过程中，既可以作为还原剂还原 C₃，同时也为暗反应提供部分能量。 （2）由图 1 可知，C₄植物首先在叶肉细胞中依靠 PEP 羧化酶固定 CO₂生成 C₄，C₄转运至维管束鞘细胞释放 CO₂，再由 RuBP 羧化酶催化 CO₂与 C₅结合，因此 C₄植物固定 CO₂的酶为 PEP 羧化酶和 RuBP 羧化酶。夏季炎热干旱中午，植物气孔关闭，胞间 CO₂浓度降低。PEP 羧化酶对 CO₂亲和力远高于 RuBP 羧化酶，C₄植物可以利用低浓度 CO₂进行光合作用，所以 C₄植物 CO₂补偿点低于 C₃植物。 （3）由图 2 可知，CAM 植物白天气孔关闭，不能从外界吸收 CO₂，光合作用所需 CO₂来自液泡中苹果酸分解释放的 CO₂，还有自身线粒体细胞呼吸产生的 CO₂。CAM 植物特点为夜间气孔开放吸收 CO₂储存为苹果酸，容器中CO₂会降低，白天气孔关闭，释放 CO₂供卡尔文循环，故实验思路：将植物 A 置于干旱环境密闭容器培养，分别测定白天、夜间容器内 CO₂浓度。 30．为探究光照强度对田七菜生长和光合特性的影响，科研人员测定了不同光照强度下田七菜的株高、根长以及叶绿素荧光参数[光化学荧光猝灭（PQ）和非光化学荧光猝灭（NPQ）]，结果如图1、2、3所示。回答下列问题： (1)据图1分析，田七菜移栽初期应将光照强度控制在__________μmol·m-2·s-1左右，以促进__________的生长。 (2)在光合作用中，光合色素吸收的光能通过电子传递，进而转化为ATP和NADPH中的化学能。PQ反映吸收的光能用于电子传递的份额，间接反映了光合作用__________阶段的活跃程度。光照强度过高会导致气孔导度下降，结合图2分析，光照强度达到250 μmol·m-2·s-1时PQ反而下降，推测其原因是__________。 (3)NPQ反映植物将过剩光能转化为热能进行耗散的能力。NPQ对植物的生理意义是__________。据图3分析，NPQ随光照强度的变化趋势是__________。 (4)不同光照强度下田七菜的光合速率差异还与叶片中叶绿素含量有关。请设计一个实验验证不同光照强度下叶片中叶绿素含量存在差异，写出实验思路：__________。 【答案】(1) 150 根 (2) 光反应 光照强度 250 μmol・m⁻²・s⁻¹ 时气孔导度下降，CO₂供应不足，暗反应速率降低，消耗的 ATP 和 NADPH 减少，电子传递受阻，PQ 下降 (3) 耗散过剩光能，避免光合结构被强光破坏，保护叶绿体（光合系统） 在光照强度 100‑200 μmol・m⁻²・s⁻¹ 范围内，NPQ 随光照强度增大而升高，光照强度超过 200 μmol・m⁻²・s⁻¹ 后 NPQ 有所下降 (4)取等量不同光照强度条件下培养的田七菜叶片，分别用无水乙醇提取叶片中的色素，采用纸层析法分离色素，观察并比较各组叶绿素色素带的宽度 【分析】图中信息显示：图 1 光照强度 150 μmol・m⁻²・s⁻¹ 时根长最大，200 μmol・m⁻²・s⁻¹ 时株高最大；移栽初期根系生长尤为关键。图 2 中 PQ 代表光化学荧光猝灭，随光照强度升高 PQ 先上升，光照强度达到 250 μmol・m⁻²・s⁻¹ 时 PQ 下降；图 3 中 NPQ 代表非光化学荧光猝灭，随光照增强 NPQ 先升高，200 μmol・m⁻²・s⁻¹ 达到峰值后有所下降。PQ 反映光能用于电子传递的份额，对应光反应；NPQ 可耗散过剩光能，保护光合结构。 【详解】（1）由图 1 可知，光照强度为 150 μmol・m⁻²・s⁻¹ 时田七菜根长达到最大值。移栽初期根系发达有利于吸水、吸收矿质营养，提高移栽成活率，因此该光照条件重点促进根的生长。 （2）电子传递、ATP 与 NADPH 生成为光合作用光反应阶段的变化，PQ 反映光能用于电子传递的份额，间接体现光反应阶段活跃程度。光照强度过高，气孔导度下降，植物吸收 CO₂减少，暗反应速率下降，暗反应消耗 ATP、NADPH 减少，造成光反应电子传递受阻，因此 PQ 数值下降。 （3）NPQ 可将过剩光能转化为热能散失，防止强光损伤叶绿体类囊体薄膜上的光合结构，起到保护光合系统的作用。分析图 3，光照强度从 100 升高至 200 μmol・m⁻²・s⁻¹，NPQ 上升；光照强度达到 250 μmol・m⁻²・s⁻¹ 时 NPQ 相比 200 组下降。 （4）验证不同光照下叶绿素含量存在差异，利用色素提取与分离实验。遵循单一变量原则，叶片等量，用无水乙醇提取并纸层析分离光合色素，叶绿素色素带的宽度可以反映叶绿素含量多少，通过比较色素带宽度判断叶绿素含量差异。 练●后●回●看 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $