5.4 光合作用与能量转化（提升讲义）（4知识7难点）生物人教版必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化 01 课程标准 以课标为纲，锚定学习核心方向 02 核心导图 梳理知识脉络，搭建系统知识体系 03 教材梳理 拆解教材知识点，夯实学习根基 知识一 捕获光能的色素 知识二 叶绿体的结构适于进行光合作用 知识三 光合作用的原理 知识四 光合作用原理的应用 04 难点强化 突破学习难点，强化解题能力 难点一 绿叶中色素的提取和分离实验（2大命题角度） 难点二 叶绿体的结构及恩格尔曼实验（2大命题角度） 难点三 光合作用的过程（2大命题角度） 难点四 光合作用强度影响的因素（7大命题角度） 难点五 “三率”的关系及测定（4大命题角度） 难点六 光合作用“关键点”的移动（1大命题角度） 难点七 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型（4大命题角度） 05 限时必刷 限时45min训练，精准查漏补缺 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 必会知识一 捕获光能的色素 1.提取绿叶中的色素 (1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂①___________________中。 (2)实验用品及作用 实验用品 作用 无水乙醇 ②___________________________ 二氧化硅 ③___________________________ 碳酸钙 ④________________________________ 单层尼龙布 ⑤___________ (3)实验步骤 a.取材：称取5g绿叶。 b.研磨：剪碎叶片，加少许⑥___________和⑦___________，再加入5～10mL⑧___________，迅速、充分地研磨。 c.过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 d.收集：用试管收集色素滤液，及时用棉塞将试管口塞严。 2.分离绿叶中的色素 (1)原理：不同色素在⑨__________中的⑩__________不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 (2)实验步骤 a.制备滤纸条：一端剪去两角，目的是使扩散均匀，防止出现弧形色素带。 b.画滤液细线：细、直、匀，待滤液干后重复一两次。 c.色素分离：将滤纸条插入层析液中，层析液不能触及滤液细线，目的是防止色素溶解在层析液中。 (3)实验结果及分析 绿叶中色素的种类 色素种类 颜色 色素含量 扩散速度 溶解度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最快 最大 类胡萝卜素 (含量约占1/4) 叶黄素 黄色 较少 较快 较大 叶绿素a 蓝绿色 最多 较慢 较小 叶绿素 (含量约占3/4) 叶绿素b 黄绿色 较多 最慢 最小 a.色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有⑪__________色素。 b.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⑫_______。色素带最宽的是⑬__________，最窄的是⑭__________，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 c.色素带扩散速度与⑮_________有关，扩散速度越快，说明溶解度越⑯______。 d.相邻两条色素带之间距离最远的是⑰______________________，最近的是⑱______________________。 (4)色素的吸收光谱 a.光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 b.色素的吸收光谱 一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素a和叶绿素b主要吸收⑲_________________，胡萝卜素和叶黄素主要吸收⑳__________，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 [答案]①无水乙醇 ②溶解色素、提取色素 ③防止研磨中色素被破坏 ④有助于研磨得充分 ⑤过滤 ⑥二氧化硅 ⑦碳酸钙 ⑧无水乙醇 ⑨层析液 ⑩溶解度 ⑪四种 ⑫越多 ⑬叶绿素a ⑭胡萝卜素 ⑮溶解度 ⑯高 ⑰胡萝卜素和叶黄素 ⑱叶绿素a和叶绿素b ⑲蓝紫光和红光 ⑳蓝紫光 [例1]某同学用新鲜叶片进行了绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是(　　) A.提取色素时若未加入SiO2，可能会导致收集的滤液中色素过少 B.将色素提取液置于适宜光照下照射8小时，加碘液后溶液呈蓝色 C.分离色素时，需将滤纸条的滤液细线淹没于层析液中 D.滤纸条上距离滤液细线最远的色素带的颜色是蓝绿色 【答案】A 【详解】SiO2在研磨过程中起到助研作用，能充分破坏细胞结构，促进色素释放，若未加入，可能导致色素提取不充分，滤液中色素含量过少，A项正确。色素提取液仅含光合色素分子，无法完成完整的光合作用过程，因此置于光照下不会合成淀粉，加碘液后溶液不会变蓝，B项错误。分离色素时，应使滤液细线略高于层析液液面，C项错误。滤纸条上色素带的分布顺序(由近及远)依次为：叶绿素b(黄绿色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶黄素(黄色)、胡萝卜素(橙黄色)，距离滤液细线最远的色素带应为迁移速率最快的胡萝卜素(橙黄色)，而非蓝绿色的叶绿素a，D项错误。 [例2]为探究光照对光合色素种类的影响，某同学分别对韭菜和韭黄(分别是韭菜在充足光下和避光下生长形成的)进行叶绿体中色素的提取和分离实验，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.提取叶绿体中的光合色素可使用纸层析法 B.层析液分离韭黄和韭菜叶片中色素的原理相同 C.韭黄的叶片中没有叶绿素，因此不能吸收光能 D.韭黄组滤纸条缺少2条色素带的原因是提取时未加入碳酸钙 【答案】B 【详解】提取叶绿体中的光合色素用的是无水乙醇等有机溶剂，而纸层析法是用来分离色素的方法，A项错误。纸层析法分离色素的原理都是不同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，这个原理对韭黄和韭菜叶片中的色素分离是完全相同的，B项正确。韭黄的叶片中没有叶绿素，但仍然含有类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)，这些色素可以吸收蓝紫光，C项错误。韭黄组滤纸条缺少2条色素带(叶绿素a和叶绿素b)，是因为韭黄在避光条件下生长，无法合成叶绿素，这是由光照不足导致的，D项错误。 必会知识二 叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体的形态：高等植物的一般呈扁平的椭球形或球形。 2.叶绿体的结构模式图 (1)双层膜：外膜、内膜。 (2)基粒：由①__________堆叠而成，分布有②________和与光反应有关的③_____。（提醒：增大膜面积） (3)叶绿体基质：含有与暗反应有关的④_____。 3.叶绿体的功能——进行⑤________________的场所 4.叶绿体功能的实验验证 (1)第一个实验 实验结论：O2是由叶绿体在光照条件下释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 (2)第二个实验 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 实验结论： a.叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 b.叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。（提醒：其他光不是不吸，只是吸收得少） [答案]①类囊体 ②色素 ③酶 ④酶 ⑤光合作用 [例1]如图为叶绿体结构模式图，下列相关叙述正确的是(　　) A.构成a、b、c的膜均属于生物膜系统 B.图中d中含有光合色素和与暗反应相关的酶 C.图中b、c是光合作用光反应的场所 D.图中a、b结构极大地扩展了光合作用的受光面积 【答案】A 【详解】生物膜系统包括细胞膜、核膜和细胞器膜等结构，叶绿体的外膜(a)、内膜(b)和类囊体膜(c)都属于细胞器膜，因此都属于生物膜系统，A项正确。d是叶绿体基质，暗反应相关的酶存在于基质中，但光合色素(如叶绿素、类胡萝卜素)分布在类囊体膜(c)上，B项错误。光反应的场所是类囊体膜，而b是叶绿体内膜，不参与光反应，C项错误。c类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了膜面积，增加了光合色素的附着点，从而扩展了受光面积，D项错误。 [例2]恩格尔曼用一个三棱镜将阳光散射成七色光，并使之照射载有水绵和需氧细菌的临时装片，实验结果如下图，下列叙述正确的是(　　) A.水绵细胞的叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，不吸收绿光 B.需氧细菌利用光合作用产生的氧气最终在线粒体内膜上产生水 C.水绵的叶绿体中含有叶绿素和藻蓝素 D.吸收光能的色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上 【答案】D 【详解】水绵含有螺旋带状叶绿体，能进行光合作用，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，也能吸收绿光，只是吸收量很少，A项错误。需氧细菌为原核生物，无线粒体，B项错误。水绵细胞内能吸收光能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，C项错误。叶绿体的类囊体薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子，D项正确。 必会知识三 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，将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： 3.探索光合作用原理的部分实验 时间及科学家 实验过程 发现或实验结论 19世纪末 — 普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928年 — 发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年希尔（英国） 离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂O2 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2 1941年鲁宾、卡门（美国） 用同位素示踪法研究光合作用中氧气的来源。 提供HO、CO2→释放18O2； 提供H2O、C18O2→释放O2 光合作用释放的O2来自H2O 1954年、1957年阿尔农（美国） — 光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随 20世纪40年代卡尔文等（美国） 利用同位素标记法。用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向 探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 4.光合作用过程 (1)光反应阶段 Ⅰ.条件：①__________。 Ⅱ.场所：叶绿体②__________。 Ⅲ.物质变化 a.水的光解：H2O分解为③___________________。 b.NADPH的合成：电子(e-)用于H+和NADP+(氧化型辅酶Ⅱ)结合形成NADPH。 c.ATP的合成：ADP和Pi反应形成④________________。 Ⅳ.能量变化：将光能转化为储存在⑤______________中的化学能。 (2)暗反应阶段 Ⅰ.条件：不直接依赖⑥__________，需要多种酶参与。 Ⅱ.场所：⑦__________。 Ⅲ.过程(卡尔文循环) a.CO2的固定：C5+CO2⑧__________。 b.C3的还原：2C3(CH2O)、C5。 Ⅳ.能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为⑨___________________。 [答案]①光照 ②类囊体薄膜 ③O2、H+和电子(e-) ④ATP+H2O ⑤ATP和NADPH ⑥光 ⑦叶绿体基质 ⑧2C3 ⑨(CH2O)等有机物中稳定的化学能 [例1]下列关于光合作用探索历程的说法，错误的是(　　) A.希尔向离体叶绿体悬液加入铁盐，在有CO2条件下进行光照，发现有O2释放 B.卡尔文用14C追踪光合作用中的碳原子，发现了碳原子在暗反应中的转移途径 C.恩格尔曼用极细的光束照射水绵，发现好氧细菌聚集在被光束照射的叶绿体部位 D.阿尔农发现，在光照下，叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 【答案】A 【详解】希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气，A项错误。卡尔文用14C标记CO2，通过追踪放射性14C去向，探明了小球藻光合作用中碳原子在暗反应中的转移途径，B项正确。恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，发现好氧细菌聚集在被光束照射的叶绿体部位，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，C项正确。阿尔农发现光反应过程中，叶绿体在光照下将水光解并释放氧气，同时伴随ATP的合成，D项正确。 [例2]下列关于光合作用发现史的叙述，错误的是(　　) A.恩格尔曼利用水绵和厌氧细菌，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2 B.希尔发现离体叶绿体加入铁盐或其他氧化剂在光照下可释放出氧气，说明水的光解能产生氧气 C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用释放的O2都来自水 D.卡尔文用14C标记CO2，证明小球藻体内14C的转移路径为14CO2→14C3→(14CH2O)、14C5 【答案】A 【详解】恩格尔曼利用水绵和需氧细菌进行实验，通过细菌聚集部位证明叶绿体在光照下释放氧气，直接证实叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A项错误。 [例3]科学家将14C标记的CO2通入含小球藻的培养液中，并给予适宜光照来追踪小球藻光合作用中物质的转移路径。下列有关该过程的叙述，错误的是(　　) A.该过程采用的方法是同位素标记法 B.停止光照一段时间后，14C的转移将停止 C.该过程将光反应中的化学能转化为有机物中稳定的化学能 D.14C的转移路径为14CO2→14C5→14C3→(14CH2O) 【答案】D 【详解】实验使用放射性同位素14C标记CO2，通过检测放射性追踪碳原子的转移路径，该方法为同位素标记法，A项正确。停止光照后，光反应停止导致ATP和NADPH合成中断，但暗反应仍可利用细胞中已有的ATP和NADPH短暂进行，故14C转移不会立即停止，停止光照一段时间后ATP和NADPH消耗完，14C的转移将会停止，B项正确。该过程追踪的是暗反应阶段，其本质是将光反应产生的ATP和NADPH中的化学能，转化为有机物(如葡萄糖)中的稳定化学能，C项正确。14C的转移路径为14CO2与C5结合形成14C3，经还原后生成(14CH2O)、14C5，D项错误。 [例4]1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)研究了光合作用中氧气的来源。他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成O和C18O2，然后进行了两组实验:第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供O和CO2。下列分析错误的是(　　) A.实验用到了放射性同位素示踪法 B.第一组和第二组实验形成对比实验 C.两组实验释放出氧气的质量不同 D.植物的种类是本实验的无关变量 【答案】A 【详解】实验中使用的18O为稳定同位素(无放射性)，因此未采用放射性同位素示踪法，A项错误。第一组(H2O+C18O2)与第二组(O+CO2)互为对照，属于对比实验，B项正确。第一组氧气来自H2O(未标记)，释放O2;第二组氧气来自O，释放18O2，二者相对分子质量不同，故氧气质量不同，C项正确。植物种类为两组实验共同控制的因素，属于无关变量，需保持一致，D项正确。 必会知识四 光合作用原理的应用 1.光合作用强度 (1)概念：简单地说，就是指植物在①________内通过光合作用②___________。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 (3)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响的实验 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。在一定范围内，光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 (2)实验中变量分析 自变量 不同光照强度 控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制 因变量 光合作用强度 检测因变量 同一时间段内叶片浮起的数量 对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致 (3)步骤 a.取材：用直径为0.6cm的打孔器在生长旺盛的叶片上打出30片圆形小叶片（避开大的叶脉）。 b.抽气： 1）用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内气体。 2）处理过的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 c.光照： 1）向3只盛有富含CO2清水的小烧杯中各放10片小叶片。 2）将3只烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。 d.观察并记录：同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 e.实验结果：在一定范围内，光照越强，烧杯内单位时间内浮起的圆形小叶片越多。 f.实验结论：在一定光照强度范围内，随着光照强度增强，光合作用强度也增强（单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多）。 【易错提醒】 （1）叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面地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，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 3.影响光合作用强度的环境因素 4.化能合成作用 (1)概念：利用体外环境中的某些③__________氧化时所释放的能量来制造④__________的合成作用。  (2)实例 [答案]①单位时间 ②制造糖类的数量 ③无机物 ④有机物 ⑤氨氧化成硝酸 ⑥水和二氧化碳 ⑦糖类 [例1]某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.该实验中圆形小叶片上浮到液面的时间属于无关变量 B.图乙BC段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降 C.图乙C之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用增强 D.将甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片呼吸强度 【答案】B 【详解】该实验中圆形小叶片上浮到液面的时间属于因变量，A项错误。图乙BC段平缓，NaHCO3浓度增加，但纵坐标变化不明显，说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降，B项正确。图乙C之后曲线上升，圆形小叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加光合作用减弱，C项错误。细胞呼吸消耗O2，产生CO2，NaOH溶液会吸收CO2，叶片不能上浮，无法测定气体体积变化，因此不能测定圆形小叶片的呼吸强度，D项错误。 [例2]植物的光合作用可受多种环境因素的影响。如图是植物光合速率受光照强度影响的变化曲线，在最适温度条件下，下列叙述正确的是(　　) A.B点时，叶肉细胞内既进行光合作用又进行呼吸作用 B.若植物要生长，则最低光照强度为A点时的光照强度 C.图中C点时，光合速率小于呼吸速率 D.据图分析，在CD段，影响光合速率的主要因素是光照强度 【答案】A 【详解】B点时，植株既不吸收CO2又不释放CO2，净光合速率等于0，整个植株的总光合速率等于呼吸速率，其叶肉细胞既可以进行光合作用又可以进行呼吸作用，A项正确。光照强度为A点时，植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率小于0，不能积累有机物，植物不能生长，B项错误。植物的总光合速率=净光合速率+呼吸速率。图中C点时，植物的净光合速率大于0，所以植物光合速率大于呼吸速率，C项错误。根据题图分析，在最适温度条件下，CD段光合速率不再随光照强度的增强而增大，说明此时光照强度不是影响光合速率的主要因素，影响光合速率的主要因素可能是CO2浓度等其他因素，D项错误。 [例3]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 【详解】10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL/L至370 μL/L时，光合速率有显著提高，而CO2浓度为370 μL/L至1 000 μL/L时，光合速率无明显的提高，且题图中只做了三种不同CO2浓度的实验组，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D项符合题意。 难点知识一 绿叶中色素的提取和分离实验 1.实验：绿叶中色素的提取和分离 (1)实验步骤 ①提取色素：鲜嫩、颜色深绿的叶片（色素含量高）；称取、剪碎；加入SiO2（帮助研磨充分）和CaCO3（保护叶绿素，研磨过程中细胞会释放有机酸）、10ml无水乙醇（溶解色素，可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替），迅速研磨并用单层尼龙布（防止滤纸吸附色素）过滤，过滤后及时用棉塞将试管塞严 ②制备滤纸条：减去两角（提醒：保证色素带整齐） ③画滤液细线：待滤液干后，重复1—2次（积累更多色素） ④分离绿叶中的色素：滤液线不能触及层析液（不同溶解度的色素扩散速度不同），防止色素溶解在层析液中。 (2)绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 ①收集到的滤液绿色过浅 1）未加二氧化硅，研磨不充分。 2）使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。 3）一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)。 4）未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 ②滤纸条色素带重叠 1）滤纸条未经干燥处理。 2）滤液线未达到细、直、齐的要求。 ③滤纸条上没有色素带 1）忘记画滤液细线。 2）滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 2.藻类中色素种类及光在海水中的分布 藻类 色素种类 含量最多的色素 分布及主要吸收的光 绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层；主要吸收红光和蓝紫光 褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层；主要吸收绿光和蓝紫光 红藻 叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素 藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光 深水层；主要吸收蓝紫光 命题角度1 绿叶中色素的提取和分离实验分析 1.某班学生以某植物叶片为材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，得到了如图所示的四种不同的层析结果。下列分析最不合理的是（ ） A．甲几乎不含色素，可能是该植物长期处于弱光环境 B．乙中各色素的含量均较少，可能是研磨时没有加入 C．若丙为正确操作的结果，则实验所用的叶片有可能是该植物秋季发黄的叶片 D．丁可能是因为研磨时未加入使叶绿素遭到破坏 【答案】A 【详解】A、甲、乙、丙、丁是利用同一植物叶片进行色素的提取和分离实验，丙组中所有色素含量表现正常，甲几乎不含色素，可能是没有利用无水乙醇提取，而是用清水提取色素，A错误；B、SiO2的作用是使研磨充分，乙中各色素的含量均较少，可能是研磨时没有加入SiO2，B正确；C、该植物秋季发黄的叶片叶绿素含量少，因此若丙为正确操作的结果，则实验所用的叶片有可能是该植物秋季发黄的叶片，C正确；D、CaCO3的作用是保护叶绿素，丁中叶绿素含量少可能是研磨时未加入CaCO3使叶绿素遭到破坏，D正确。 命题角度2 色素的吸收光谱 2.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。 难点知识二 叶绿体的结构及恩格尔曼实验 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。 命题角度1 叶绿体的结构和功能 3.下图为植物细胞部分结构电子显微镜下照片，以下说法错误的是（ ） A．在植物细胞中普遍存在 B．①富含光合色素和酶 C．与植物的能量转化有关 D．②中能够合成蛋白质 【答案】A 【详解】A、叶绿体仅存在于植物可进行光合作用的细胞（如叶肉细胞、幼茎皮层细胞）中，植物的根细胞、表皮细胞等不含叶绿体，并非在植物细胞中普遍存在，A错误；B、①是基粒，类囊体薄膜上分布有光合色素和与光反应有关的酶，是光反应的场所，B正确；C、叶绿体是光合作用的场所，可将光能转化为有机物中的稳定化学能，与植物的能量转化有关，C正确；D、②是叶绿体基质，叶绿体属于半自主性细胞器，基质中含有核糖体，可以合成部分自身所需的蛋白质，D正确。 命题角度2 恩格尔曼实验 4.恩格尔曼证明光合作用的场所是叶绿体的实验中：实验组1是在黑暗环境中用一束极细的光照射水绵；实验组2是将水绵直接暴露在光下。下列关于该实验的叙述正确的是（ ） A．水绵具有椭球形的叶绿体可作为观察植物细胞质壁分离的实验材料 B．实验同时证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用并释放O2 C．实验组1中无光照射部位与有光照射部位形成对照，说明叶绿体在光下可释放O2 D．本实验需要在有空气的环境中进行，若无空气即无CO2，实验结果将会受到影响 【答案】C 【详解】A、水绵是具有一条或多条大型带状叶绿体的真核生物，A错误；B、此实验只证明了光合作用的场所是叶绿体，且在光下可产生氧气，不能证明叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，B错误；C、实验组1无光照射与有光照射的两个部位形成对照，根据需氧细菌的分布说明叶绿体在光照下可释放氧气，C正确；D、该实验是在无空气黑暗环境中进行的，用极细的光束照射水绵，可避免氧气对实验的干扰，而无空气不影响光反应中O2的产生，D错误。 难点知识三 光合作用的过程 1.光合作用的过程 2.光反应和暗反应的区别与联系 光反应 暗反应 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： ②ATP的合成： ③NADPH的合成： ①CO2的固定： ②C3的还原： 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 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。 可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 【注意】 （1）水分解为O2和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用是NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 （2）C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）。 （3）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 （4）叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。 （5）水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 （6）供氢：NADPH。 （7）供能：ATP和NADPH。 3．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“来源-去路法”分析各物质变化 如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 在以上各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加，则C5含量减少；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。 (2)模型法表示C3和C5等物质含量变化 ①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 ②以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量变化是一致的。 ③起始值C3高于C5（约为其2倍）。 (3)小结 C3（三碳化合物） C5（五碳化合物） 光照强→弱，CO2供应不变 升高 下降 光照弱→强，CO2供应不变 下降 升高 光照不变，减少CO2供应 下降 上升 光照不变，增加CO2供应 上升 下降 命题角度1 光合作用的过程 5.如图是某植物光合作用过程的示意图，下列说法正确的是（ ） A．光合作用的产物中，Ⅱ物质中的O部分来自水 B．图中Ⅰ物质只能为暗反应提供还原剂 C．外界Ⅲ升高，Ⅰ会暂时降低 D．H218O中的放射性会出现在18O2中 【答案】C 【详解】A、据图可知，光合作用的产物中，II物质为氧气，其中的O全部来自水，A错误；B、图中I物质为NADPH，可以为暗反应提供能量和还原剂，B错误；C、I物质为NADPH，外界III（CO2）升高，C3含量升高，C3的还原会消耗更多的I，因此I会暂时下降，C正确；D、H218O是稳定的同位素，不具有放射性，D错误。 命题角度2 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 6.如图为某高等植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，下列叙述正确的是（ ） A．图中①②过程发生在叶绿体，③④过程发生在线粒体 B．①过程产生的NADPH可以用于CO2的固定 C．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的比值增加 D．图中[H]表示NADH，只在有氧呼吸过程中产生 【答案】C 【详解】A、图中①为光反应、②为暗反应，均发生在叶绿体；③为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体，但④包括有氧呼吸第一阶段（细胞质基质）和第二阶段（线粒体基质），场所不只有线粒体，A错误；B、①光反应产生的NADPH用于暗反应中C3的还原，CO2的固定过程不需要NADPH参与，B错误；C、突然中断CO2供应，CO2固定过程受阻，C5消耗减少、C3生成减少，短时间内C3的还原仍正常进行，C5仍在生成、C3仍在消耗，因此叶绿体基质中C5/C3的比值暂时增加，C正确；D、图中呼吸作用的[H]为NADH，有氧呼吸第一、二阶段和无氧呼吸第一阶段均能产生NADH，并非只在有氧呼吸过程中产生，D错误。 7.正常生长的小球藻，由自然光照改为绿光下继续培养，短时间内小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是（ ） A．H2O在光下分解速率不变 B．C3/C5的比值上升 C．ADP/ATP的比值下降 D．CO2消耗速率增大 【答案】B 【详解】A、光合色素几乎不吸收绿光，改为绿光后光反应速率下降，H2O的光解速率减慢，A错误；B、光反应减弱后，产生的ATP和NADPH减少，C3的还原速率减慢，短时间内C3生成量不变、消耗减少，C5生成量减少、消耗不变，因此C3含量上升，C5含量下降，C3/C5的比值上升，B正确；C、光反应减弱，ATP的生成量减少，ADP的相对含量升高，因此ADP/ATP的比值上升，C错误；D、暗反应速率随光反应减弱而下降，CO2的固定速率减慢，消耗速率减小，D错误。 难点知识四 光合作用强度影响的因素 1.内部因素 (1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 （提醒：影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。） (3)植物叶面积指数 ①A点前：随叶面积指数增大，光合速率增大。 ②A点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快，导致干物质量下降。 应用：适当摘除林冠下层叶；合理密植，增加光合面积。 2.外部环境因素 (1)光照强度：光照强度通过影响光反应速率，影响ATP及[H]的产生速率，进而影响暗反应速率。 ①A—细胞呼吸强度，B—光补偿点，（提醒：C点不是光饱和点）； ②AC段，光合作用速率随光照强度的增加而增加； ③C点后光合作用速率不再随光照强度的增加而变化； ④阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示。 应用：温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；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。 (2)温度：温度通过影响酶的活性进而影响光合作用速率(主要是暗反应) ①B点对应的温度为最适生长温度； ②AB段，随温度升高光合作用速率升高； ③BC段，随温度升高光合作用速率降低。 应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 (3)CO2浓度：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 ①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度 ②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 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，提高光合速率。 (4)水分水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。 ①图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。 ②图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应。 应用：根据作物的需水规律，合理灌溉 (5)矿质元素：矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成。 ①OA段，随CO2矿质离子浓度的增加光合作用速率升高； ②B点后，随矿质离子浓度的增加光合作用速率下降(细胞失水)； 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用效率。 3．多因素对光合速率影响的分析 多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示，P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。 表面上看这类题目很复杂，但在解答这类试题时，仍然是依据单一变量原则，每次只分析一个自变量的变化对实验结果的影响。 命题角度1 光合作用强度影响的因素——植物自身的遗传特性 8.某科研小组为研究适宜温度下光照强度对两种植物（植物1和植物2）光合作用的影响，实践结束后绘制了如图所示图像，据图分析相关叙述错误的是（ ） A．据图分析，植物1为阳生植物，植物2为阴生植物 B．光照强度大于q时，光照强度不是限制植物1、2光合作用的因素 C．光照强度为r时，植物1制造的有机物比植物2更多 D．当植物2缺镁时，叶绿素减少，p点将向右移 【答案】B 【详解】A、植物1的光饱和点（达到最大光合速率的光照强度）远高于植物2，且光补偿点也更高；阳生植物适应强光环境，光饱和点和光补偿点均较高，阴生植物则相反。因此植物1为阳生植物，植物2为阴生植物，A正确；B、光照强度大于q时，植物2已达到光饱和点，此时限制因素不再是光照强度；植物1仍在光合速率上升阶段，光照强度仍是限制因素，B错误；C、制造的有机物=总光合速率=净光合速率+呼吸速率；光照强度r时，两者净光合速率相等（均为b）；植物1的呼吸速率（d）大于植物2的呼吸速率（c），因此植物1总光合速率（b+d）>植物2总光合速率（b+c），制造的有机物更多，C正确；D、镁是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素合成减少，光反应减弱，光合速率下降；p点是植物2的光补偿点（光合速率 = 呼吸速率），此时需要更高的光照强度即可达到光合速率=呼吸速率，因此p点应向右移，D正确。 命题角度2 光合作用强度影响的因素——植物叶面积指数 9.叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。下图表示叶面积指数与光合作用和呼吸作用两个生理过程的关系，下列叙述中，错误的是（ ） A．A点时，光合作用和呼吸作用强度相等 B．两条曲线围成的部分代表有机物的积累量 C．叶面积指数大约为5时，对农作物增产最有利 D．叶面积指数超过7时，农作物将开始减产 【答案】D 【分析】本题考查光合作用和呼吸作用的计算，真正的光合作用强度=表观光合速率+呼吸速率，两条曲线围成的部分代表有机物的积累量。当光合作用强度大于呼吸作用强度时，农作物有积累量，利于植物生长。当光合作用强度小于或等于呼吸作用强度时，农作物有积累量小于或等于零，植物不能正常生长。 【详解】光合作用和呼吸作用强度相交于A点，体现了两者的强度相等，A正确；农作物积累量是光合作用强度与呼吸作用强度之差，曲线围成的部分代表有机物的积累量，B正确；叶面积指数大约为5时，光合作用强度与呼吸作用强度之差最大，即农作物积累量最大，对农作物增产最有利，C正确；图中农作物积累量是光合作用强度与呼吸作用强度之差，叶面积指数在7-9时，光合强度大于呼吸强度，有有机物的积累，只是积累量较之前少，超过9时，农作物才减产，D错误；故选D。 命题角度3 光合作用强度影响的因素——植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 10.为探讨油茶叶片的光合特性与叶龄的相关性，某研究小组对油茶新梢不同叶位叶龄叶片（图1）的部分形态生理特征指标和光合功能指标进行了观测，实验结果见图2。（注：d是单位“天”，a是单位“年”）回答下列问题。 (1)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动水的分解以及______________两种物质的合成。 (2)检测净光合速率的指标可以用单位时间、单位叶面积__________来表示。 (3)图2可知，随着叶龄增大，叶片的净光合速率增强。第7位叶的净光合速率开始下降，导致其下降的内部因素有______________（答出两点即可）。 (4)研究小组探究不同叶龄叶片的气孔开度对光合速率的影响，结果发现第6位叶光合速率明显变大，从气孔开度角度分析出现该结果的主要原因是_______________。 【答案】(1)镁 ATP和NADPH (2)CO2的吸收量（或O2的释放量或有机物的积累量） (3)自由水含量减少，光合色素含量减少，酶活性减弱，酶含量减少等 (4)第6位叶气孔逐渐发育完全，气孔开度大，吸收的CO2多；气孔开度大，有利于植物进行蒸腾作用，可让叶片保持适宜的温度 【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。2、影响光合作用强度的因素：①外因：光照强度，温度，CO2浓度，矿质元素，水分等。②内因：酶的种类、数量、活性，叶面指数等。 【详解】（1）参与光合作用的很多分子都含有氮，如叶绿素、ATP和NADPH。氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够在光合作用的光反应阶段吸收光能，光反应阶段能进行水的分解及ATP和NADPH的合成；（2）净光合速率=总光合速率-呼吸速率，可以用单位时间、单位叶面积CO2的吸收量、O2的释放量或有机物的积累量来表示。（3）分析题图可知，第7叶位的叶龄是1a，明显大于其他叶位的叶龄，属于老叶，叶肉细胞衰老后细胞中的含水量降低，光合色素含量减少，酶活性减弱，酶含量减少等，故净光合速率会下降。（4）分析题图可知，第6位叶的叶龄为50-160d，叶片气孔逐渐发育完全，气孔导度最大，吸收的二氧化碳多，气孔导度大，有利于植物进行蒸腾作用，可让叶片保持适宜的温度，因此第6位叶总光合速率明显变大。 命题角度4 光合作用强度影响的因素——光照 11.为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测量此过程中不同光照强度下玉米植株单位时间内气体的释放量，绘制曲线如下图所示。下列说法错误的是（ ） A．光照强度低于d时，释放的气体来自玉米植株细胞呼吸产生的CO₂ B．c点单位时间内玉米植株光合作用产生O2的量为（n-m）μmol C．d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O2的量等于呼吸作用消耗O2的量 D．与d点相比，短时间内e点时玉米叶绿体基质中C₃含量减少 【答案】C 【详解】A、光照强度低于d时，光合速率小于呼吸速率，细胞呼吸产生的CO₂除供给光合作用利用外，剩余部分释放到外界，因此释放的气体是细胞呼吸产生的CO₂，A正确；B、c点时玉米释放CO₂量为m，说明呼吸产生的nμmolCO2中，有（n-m）μmol被光合作用固定，根据光合作用的物质转化关系，总光合作用产生O₂的量等于固定CO₂的量，即光合产生O₂量为（n-m）μmol，B正确；C、d点是整个植株的光合速率等于呼吸速率，玉米的根等非光合细胞无法进行光合作用，只能进行呼吸作用消耗O₂，因此叶肉细胞的光合产O₂量必须大于自身呼吸耗O₂量，才能满足非光合细胞的呼吸消耗，C错误；D、e点光照强度大于d点，短时间内光反应产生的ATP和NADPH增多，C₃的还原速率加快，而CO₂固定生成C₃的速率基本不变，因此叶绿体基质中C₃含量减少，D正确。 命题角度5 光合作用强度影响的因素——温度 12.下图表示在一定光照强度和黑暗条件下，温度对大棚内豌豆光合作用和呼吸作用的影响。下列说法错误的是（ ） A．若增大光照强度，5℃时的光照下放氧速率不一定升高 B．在相同时间内，35℃、光照条件下豌豆积累的有机物最多 C．35℃～40℃时，光照下放氧速率降低的原因是呼吸速率升高 D．12小时光照、12小时黑暗条件下，40℃时豌豆不能生长 【答案】C 【详解】A、5℃时，光照下放氧速率（净光合）较低，此时的限制因素可能是温度，而非光照强度。 若此时光照强度已经达到光饱和点，再增大光照强度，净光合速率也不会升高，A正确；B、有机物积累量取决于净光合速率（光照下放氧速率），从图中可以看出，35℃时虚线（净光合速率）达到峰值，因此积累的有机物最多，B正确；C、光照下放氧速率（净光合）=总光合速率-呼吸速率。35℃～40℃时，呼吸速率（实线）确实在升高，但同时总光合速率也在下降（净光合速率下降幅度远大于呼吸速率升高幅度），因此净光合速率降低的主要原因是总光合速率下降，C错误；D、40℃时，净光合速率（虚线）≈呼吸速率（实线）≈ 1.0。一天的有机物积累量=光照时净积累-黑暗时呼吸消耗=(12×1.0)-(12×1.0)=0。有机物积累量为0，植物无法生长，D正确。 命题角度6 光合作用强度影响的因素——CO2浓度 13.科研人员进行了冬季温室中光照强度和CO2浓度对辣椒光合生理特性影响的探究。叶绿素含量可通过其对特定波长光的吸收值来衡量，实验设置及结果如图所示。下列说法错误的是（ ） A．与红光相比，选用蓝紫光测定叶绿素含量更为精确 B．适当提高光照强度和CO2浓度，有利于叶绿素的合成 C．丙组净光合速率最大，原因之一是气孔导度增大、胞间CO2充足 D．协同调控光照强度与CO2浓度，可实现大棚蔬菜高产稳产 【答案】A 【详解】A、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，但类胡萝卜素也主要吸收蓝紫光，若选用蓝紫光测定叶绿素含量，类胡萝卜素的吸收值会干扰测定结果，反而选用红光测定更为精确，A错误；B、对比各组叶绿素含量可知，适当提高光照强度和CO2浓度时叶绿素含量升高，说明该处理有利于叶绿素的合成，B正确；C、丙组为强光+高CO2浓度处理，其气孔导度最大，CO2进入叶肉细胞更充足，暗反应速率更高，是净光合速率最大的原因之一，C正确；D、由实验结果可知，强光和高CO2浓度协同处理时净光合速率最高，因此协同调控光照强度与CO2浓度，可提高作物产量，实现大棚蔬菜高产稳产，D正确。 命题角度7 光合作用强度影响的因素——多因素 14.二十世纪初，英国植物生理学家布莱克曼做了探究光合作用的影响因素实验，实验结果如图所示（图中光照强度的基本单位英尺烛光即一烛光在距离一英尺的物面上产生的光照强度），下列相关分析正确的是（ ） A．光照强度小于500英尺烛光时光合作用速率不受温度的影响 B．光照强度为1000英尺烛光时限制B、C曲线最大速率的因素相同 C．光照强度为2000英尺烛光时拉近光源与被测植株的距离不能改变A曲线的最大速率 D．该实验结果说明植物的光合作用速率受光照强度、温度、浓度和植物内部因素的影响 【答案】C 【详解】A、由图可知，小于500英尺烛光时光照强度是限制光合速率的主要因素，但不能说明温度不影响光合速率，A错误；B、光照强度为1000英尺烛光时限制B、C曲线最大速率的因素分别是温度和CO2浓度，B错误；C、光照强度为2000英尺烛光时A曲线达到光饱和点，光照强度不再是A曲线最大速率的限制性因素，拉近光源与被测植株的距离不能改变A曲线的最大速率，C正确；D、该实验结果只能说明植物的光合作用速率受光照强度、温度和CO₂浓度的影响，不能说明植物内部因素对光合作用速率的影响，D错误。 难点知识五 “三率”的关系及测定 1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法及判定 项目 含义 表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量） 真正光合 速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2产生（生成）速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物产生（制造、生成）速率 净光合 速率 植物有机物的积累速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸 速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 3.内在联系：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 ②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 (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。（提醒：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率） (2)净光合速率：植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。（提醒：当光照强度不为0时，若CO2吸收或释放值曲线代表净光合速率变化曲线） 4.“三率”图示模型 (1)“三率”的表示方法 ①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中A点。 ②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应的CO2量，也称为表观光合速率。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量，也称为总光合速率或实际光合速率。 (2)图2中曲线 Ⅰ 表示真正光合量，曲线 Ⅲ 表示呼吸量，曲线 Ⅱ 表示净光合量。交点D对应E点，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。 (3)图3中曲线c表示净光合速率，曲线d表示呼吸速率，c＋d表示真正光合速率。在G点时，真正光合速率是呼吸速率的2倍。 5.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的变化 (1)图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。 (2)图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。 (3)图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 (4)图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，出现“光合午休”现象。 (5)图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 (6)图1的G点、图2的I′点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 (7)图2所示一昼夜密闭容器中植物能(填“能”或“不能”)正常生长，原因是J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量。 6.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 (1)装置液滴移动法 气体体积变化法测光合作用O2产生或CO2消耗的体积 ①装置中溶液的作用 在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。 ②测定原理 1）甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 2）乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 3）真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 ③测定方法 1）将植物置于黑暗中（甲装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 2）将同一植物置于光下（乙装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 3）根据呼吸速率＋净光合速率＝真正光合速率可计算得到真正光合速率。 ④物理误差的校正 为排除气压、温度等物理因素的影响，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 (2)半叶法 ①测定：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 ②计算：设被截取部分初始干重为M。 1）被截取部分的呼吸速率＝（M－MA）/6。 2）被截取部分的净光合速率＝（MB－M）/6。 3）被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝（MB－MA）/6。 (3)叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。 ①净光合速率＝（z－y）/2S； ②呼吸速率＝（x－y）/2S； ③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝（x＋z－2y）/2S。 (4)黑白瓶法 ①“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量（强度）；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量（强度）。总光合作用量（强度）＝净光合作用量（强度）＋呼吸作用量（强度）。 ②有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量（或CO2的增加量）为呼吸作用量（强度）；白瓶中O2的增加量（或CO2的减少量）为净光合作用量（强度）；二者之和为总光合作用量（强度）。 ③没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 (5)间隔光照法 光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉，持续光照，暗反应会限制光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔时会利用光照时积累的光反应的产物，进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照总时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。 (6)叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 ①实验原理 ②实验装置分析 1）自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 2）中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。 3）因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量（或浮起相同数量的叶片所用的时间长短）来衡量光合作用的强弱。 命题角度1 “三率”的关系 15.某生物科研兴趣小组从某公园的一个湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对密封黑白瓶中（白瓶为透明瓶，黑瓶为不透光瓶），剩余的水样测得初始溶氧量为10 mg/L。将六对密封黑白瓶分别置于六种不同的光照条件下（由a→e逐渐加强），其他条件相同，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶氧量，记录数据如下。下列分析错误的是（ ） 光照强度（klx） 0（黑暗） a b c d e 白瓶溶氧量（mg/L） 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量（mg/L） 3 3 3 3 E E A．瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在24 h内为7 mg/L B．光照强度为c时，在24 h内白瓶中植物产生的氧气量为27 mg/L C．光照强度为d、e时，黑瓶中溶氧量应为3 mg/L D．光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加 【答案】B 【详解】A、初始溶氧量为10mg/L，黑暗条件下的黑瓶24h后溶氧量为3mg/L，说明24h内瓶中所有生物的总呼吸耗氧量为10-3=7mg/L，A正确；B、植物产生的氧气量为总光合量，总光合量=净光合量+呼吸耗氧量。光照强度为c时，白瓶净光合积累的溶氧量为24-10=14mg/L，因此总光合产氧量=14+7=21mg/L，B错误；C、黑瓶为不透光瓶，无论外界光照强度如何，瓶内都无法进行光合作用，仅进行呼吸作用，且实验中其他条件一致，呼吸速率不变，因此d、e组的黑瓶24h后溶氧量也应为3mg/L，C正确；D、光照强度d和e的白瓶最终溶氧量均为30mg/L，说明光照强度超过d后，净光合速率不再随光照增强而提升，已经达到光饱和点，因此再增加光照强度，24h后瓶中溶氧量也不会继续升高，D正确。 16.图是温度影响某绿色植物光合作用与呼吸作用的研究结果。假设每天光照12小时，下列相关叙述错误的是（ ） A．温度为时，光合作用速率是呼吸作用速率的2倍 B．图中所给的各温度中，光合作用速率最大时的温度为 C．图中所给的各温度中，最有利于植物生长的温度是 D．与光合作用相比，呼吸作用所需要的酶最适温度相对较高 【答案】A 【详解】A、光照下吸收CO2速率为净光合速率，黑暗中释放CO2速率为呼吸速率，真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。温度为5℃时，光合作用速率是呼吸作用速率的3倍，A错误；B、图中所给的各温度中，光合作用速率最大时的温度为30℃，数值为6.5mmol/h，其他温度下，光合速率小于该值，B正确；C、植物白天进行光合作用和呼吸作用，晚上进行呼吸作用，白天积累的有机物-晚上消耗的有机物=植物用于自身生长的有机物，即净光合速率×12-呼吸速率×12的值，温度为20℃时该值最大，所以图中所给的各温度中，最有利于植物生长的温度是20℃，C正确；D、由图可知，与光合作用相比，呼吸作用所需要的酶最适温度相对较高，D正确。 命题角度2 “三率”图示模型 17.科研人员将植株甲放入密闭、恒温的透明玻璃罩内，测定了容器内O2含量变化，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ） A．MN段植株甲光合速率不断增大，导致氧气含量不断上升 B．MN段植株甲O2产生平均速率为8×10-7 mol·h-1 C．与L点相比，N点时植株甲中有机物含量增多 D．N点后植株甲叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率 【答案】C 【详解】A、MN段容器内O2含量上升的速率（曲线斜率）逐渐降低，说明净光合速率不断减小，植株甲的光合速率并非不断增大，A错误；B、MN段时长30min（0.5h），容器内O2净增加量为4×10-7mol，故净光合释放O2的平均速率为8×10-7mol·h-1；黑暗下15min消耗1×10-7molO2，可计算得呼吸速率为4×10-7mol·h-1，O2产生速率为总光合速率，等于净光合速率加呼吸速率，即12×10-7mol·h-1，B错误；C、与L点相比，N点容器内O2含量更高，说明植株甲该阶段光合作用产生的O2多于呼吸消耗的O2，有机物有积累，故N点有机物含量增多，C正确；D、N点后容器内O2含量不变，说明植株甲整体的光合速率等于呼吸速率，但植株存在根等只进行呼吸作用的细胞，因此叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，D错误。 18.龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。下图为龙血树在不同温度下相关指标的变化曲线（其余条件均相同），下列说法正确的是（ ） A．该实验的自变量是温度，因变量是CO2的吸收速率或释放速率 B．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 C．光照相同时间，该植物在20℃条件下生长速度最快 D．昼夜时间相同且温度不变，P点时龙血树无法正常生长发育 【答案】D 【详解】A、由图可知，该实验的自变量是温度和是否光照，A错误；B、光合作用制造的有机物量是总光合量，总光合速率=净光合+呼吸： 25℃总光合=3.75+2.25=6 mg/h，30℃总光合=3.5+3=6.5 mg/h，35℃总光合=3+3.5=6.5 mg/h，因此25℃后总光合（制造的有机物量）并未减少，B错误；C、生长速度取决于净光合速率（有机物的积累速率），图中25℃时净光合速率（3.75 mg/h）最大，因此25℃生长速度最快，C错误；D、P点时，净光合速率=呼吸速率=3 mg/h，若昼夜时间相同，设昼夜各12小时：一昼夜有机物积累量=12×净光合−12×呼吸=0，没有有机物的净积累，因此龙血树无法正常生长发育，D正确。 命题角度3 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 19.连续48h测定某温室内CO2浓度及植物CO2吸收（或释放）速率，得到如图所示曲线（整个过程中呼吸作用强度恒定）。下列有关叙述正确的是（ ） A．测定过程中，第36h时有机物积累量最大 B．实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量 C．若改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移，48小时净积累量为负值 D．由图可知植物叶肉细胞呼吸与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时 【答案】B 【详解】A、有机物积累量最大的时刻是室内CO2浓度最低的时刻，即CO2吸收速率由正转负的第42h，而非36h，A错误；B、分析曲线可知，在24小时，室内CO2浓度等于初始时刻，48小时室内CO2浓度低于24小时，故该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量，B正确；C、光合色素几乎不吸收绿光，如改用相同强度绿光进行实验，植物光合作用减弱，吸收的CO2减少，室内CO2浓度增大，c点的位置将上升，C错误；D、由图可知，在植物呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时，但由于植物还有很多不进行光合作用仅进行呼吸作用的部位，故在这4个时刻，叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，D错误。 20.农光互补能在同一片土地上兼顾太阳能光伏发电与农业生产，有利于推动资源综合利用。在某干旱农业区农光互补系统的光伏板下，光照强度最大值降低近75%，研究人员测定了该系统对某作物净光合速率的影响，结果如下图。下列叙述正确的是（ ） A．两曲线交点处，两组植物的总光合速率一定相等 B．若干旱加剧，全日照组光合午休时间会缩短，净光合速率整体上升 C．在全日照下，15：00净光合速率最低是因为呼吸速率达到全天最大值 D．农光互补系统下，该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下更多 【答案】D 【详解】A、总光合速率=净光合速率+呼吸速率，两曲线交点处仅净光合速率相等，两组作物的呼吸速率不一定相同，因此总光合速率不一定相等，A错误；B、若干旱加剧，植物为减少水分散失会更长时间关闭气孔，光合午休时间会延长，且CO₂供应不足，净光合速率整体下降，B错误；C、全日照下15：00净光合速率低是因为正午过后光照过强、温度过高，植物气孔大量关闭，CO₂供应不足，光合速率大幅下降，并非呼吸速率达到全天最大值，C错误；D、光合作用吸收CO₂总量为总光合量，对应净光合速率曲线与横轴围成的面积加上呼吸消耗的总量，从曲线可知农光互补组净光合速率大部分时段高于全日照组，且全日照组午后很长时间净光合速率为负值，整体来看农光互补组作物全天光合吸收CO₂总量更多，D正确。 命题角度4 测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 21.下图为探究光合速率、呼吸速率的装置，A、B为CO2缓冲液。下列叙述正确的是（ ） A．若将甲、乙装置中的CO2缓冲液更换为NaOH溶液，则一段时间后，甲装置的液滴变化值可代表净光合速率，乙装置的液滴变化值可代表呼吸速率 B．缓冲液维持装置内CO2浓度恒定，甲装置内压强增大是由于光合作用产生所致，此时液滴变化值代表总光合速率 C．若撤去CO2缓冲液，则甲装置的变化速率代表净光合速率，而乙装置的液滴变化速率代表呼吸速率 D．若要计算总光合速率，用甲、乙装置的计算方式是：总光合速率＝甲装置液滴变化速率十乙装置液滴变化速率 【答案】D 【详解】A、甲装置内由于CO2被NaOH吸收无法测出植物净光合速率，A错误；B、在CO2浓度恒定的条件下，甲装置内压强的确因光合作用释放O2而增大。但此时测得的O2释放速率是净光合速率（总光合产生的O2，呼吸消耗的O2），而非总光合速率，B错误；C、撤去CO2缓冲液后，气体体积的变化同时受O2和CO2两种气体的影响，无法测出呼吸速率和净光合速率，C错误；D、在CO2浓度恒定（通过缓冲液）的理想条件下，甲装置（光照下）测得的为O2释放速率，即净光合速率。乙装置（黑暗下）测得的为O2消耗速率，即呼吸速率。总光合速率（以O2产生量计）=净光合速率（O2净释放量）+呼吸速率（O2消耗量），D正确。 22.植物叶片的光合作用强度可通过通气法来测定，如图1所示（装置中通入气体的CO2浓度是可以调节的）。将适量叶片置于同化箱中，在一定的光照强度和温度条件下，让空气沿箭头方向缓慢流动，并用CO2分析仪测定A、B两处气体CO2浓度的变化。请判断下列说法正确的是（ ） A．欲使A、B两处气体CO2浓度相同，只能通过控制光照强度来实现 B．如果B处气体CO2浓度低于A处，说明叶片光合作用强度小于呼吸作用强度 C．将该同化箱放在黑暗中通入空气，可测得通入与流出的气体体积相同，但CO2含量不同 D．若该叶片在适宜条件下进行如图2所示的处理，则叶片光合作用制造有机物的量可表示为a+c-b 【答案】D 【详解】A、A、B两处CO₂浓度相同，代表叶片的光合作用强度等于呼吸作用强度（净光合速率为0）。除了调节光照强度外，还可以通过改变温度、调节通入气体的CO₂浓度等方式实现光合速率与呼吸速率相等，A错误；B、B处CO₂浓度低于A处，说明叶片从流经的气体中吸收了CO₂，即光合作用消耗的CO₂量大于呼吸作用释放的CO₂量，代表叶片的光合作用强度大于细胞呼吸强度，B错误；C、黑暗条件下叶片只进行有氧呼吸，消耗O₂、释放等量CO₂，从气体总体积来看，消耗的O₂体积和释放的CO₂体积相等，因此通入与流出的气体体积基本相同；但呼吸作用会向气体中额外释放CO₂，因此流出气体的CO₂含量高于通入气体，二者CO₂含量不同，C正确；D、黑暗1小时，叶片只进行呼吸作用，呼吸速率对应的干物质量消耗为a-b，光照1小时后，干物质的净积累量为c-b，总光合（制造有机物的量）=净光合积累量+呼吸消耗量，即(c-b)+(a-b)=a+c-2b，D错误。 23.现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位为mg/（dm2·h）。下列说法正确的是（ ） A．m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小 B．m2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小 C．（m2－m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量 D．（m2－m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的制造量 【答案】D 【详解】A、m1表示被截取的部分（A部分）干重，不能代表在光照时间内呼吸作用的大小，A错误； B、m2表示被截取的部分（B部分）干重，不能代表净光合作用的大小，B错误； C、（m2-m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的合成量，而不是积累量，C错误； D、假设原来半片叶重为m0，则m0-m1=呼吸作用有机物消耗量，m2-m0为光照下有机物积累量，因此有机物的制造量=净积累量+呼吸作用有机物消耗量=m2-m0+m0-m1=m2-m1，D正确。 难点知识六 光合作用“关键点”的移动 CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2含量(或光照强度)，位于横轴上。 (1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移；反之，则左移。 (2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移；反之，则左移。 (3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。 【知识延伸】光补偿点若用图形表示，可归纳为如下几种：（四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点） 命题角度1 光合作用“关键点”的移动 24.某种阴生植物光合作用和呼吸作用的最适宜温度分别是25℃和30℃。下图是在30℃时测得的该植物在不同光照强度(或CO2浓度)条件下的CO2吸收速率。据图判断下列有关叙述错误的是（ ） A．若温度由30℃下降到25℃，B点左移，C点右移 B．若温度由25℃上升到30℃，A点下移，D点左下移 C．与阴生植物相比，阳生植物的B点和C点都应向左移动 D．若光合作用产生的有机物均为葡萄糖，则该植物置于C点条件下光照10h，其余时间置于黑暗中，一昼夜每平方米叶片有机物的净积累量约为20.5mg 【答案】C 【详解】A、若温度由30℃下降到25℃，则植物的光合速率升高，呼吸速率降低，此时A点上移；B点为呼吸和光合相等的点，降低光照强度可使二者相等，故B点左移；C点为光饱和点，即达到最大光合速率时所需的最小光照强度，故其会右移，A正确；B、若温度由25℃上升到30℃，光合速率减慢，而呼吸速率升高，故A点下移，B点右移，D点左下移，B正确；C、图中的B点代表光补偿点，C代表光饱和点，阳生植物的光补偿点和光饱和点都较高，故阳生植物相比阴生植物的光（CO2）补偿点 B 和光（CO2）饱和点C都应向右移动，C错误；D、若光合作用产生的有机物均为葡萄糖，则该植物置于C点条件下光照10小时，其余时间置于黑暗中，一昼夜每平方米叶片二氧化碳的净积累量=10×10-14×5=30mg，根据反应式比例1葡萄糖→6CO2可列等式：180/x=（6×44）/30，求得x=20.4545，即一昼夜每平方米叶片有机物的净积累量约为20.5mg，D正确。 25.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释放量等于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12 【答案】D 【详解】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错误；B、BC段随光照强度增大，CO2的吸收量也在增大，所以BC段限制光合作用的因素是光照强度，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正确。 难点知识七 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 1.C4植物和CAM植物 (1)C4植物 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体，能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2的固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→（CH2O）。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能，故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好，并且C4植物无光合“午休”现象。常见C4植物有玉米、高粱、甘蔗、苋菜等。 (2)景天科植物（CAM植物） ①CAM植物夜间吸入CO2，淀粉经细胞呼吸第一阶段形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中（从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降）。 ②白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以再还原成三碳糖，最后合成淀粉（从而表现为白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升）。 ③从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚，该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ④如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ⑤分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除了维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 (3)C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 特征 C3途径 C4途径 CAM途径 与CO2 结合的物质 RuBP(C5) PEP、 RuBP(C5) PEP、 RuBP(C5) CO2固定的最初产物 C3 C4 草酰乙酸 CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天 光反应的场所 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞类 囊体薄膜 叶肉细胞类 囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞 的叶绿体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 ①比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 1）相同点：都对CO2进行了两次固定； 2）不同点：C4植物两次固定CO2在空间上错开；CAM植物两次固定CO2在时间上错开。 ②比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 2.光系统及电子传递链 (1)光系统 ①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子（e－），光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 ②电子传递过程是高电势到低电势（由于光能的作用），释放的能量将质子（H＋）逆浓度梯度从叶绿体的基质侧泵入到类囊体腔侧，从而建立了质子浓度（电化学）梯度。 ③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度运输产生的分子势能来合成ATP。 ④图示过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光，电子供体是H2O，电子受体是NADP＋。 (2)电子传递链和氧化磷酸化 ①发生在线粒体的内膜上，不需要光，电子供体是NADH，电子受体是O2。 ②通过ATP合成酶把ADP磷酸化为ATP。电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合成酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP。 3.光呼吸和光抑制 (1)光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中，Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会与CO2竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下，光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： ①发生条件 1）干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 2）Rubisco具有两面性(或双功能)。 ②发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 ③不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ④有利影响 1）光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径； 2）在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 ⑤二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 ⑥光呼吸与细胞呼吸的区别 1）反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 2）产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。 (2)光抑制 ①概念：植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 ②光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 4.光合产物及运输 (1)磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 命题角度1 C4植物、CAM植物 26.玉米叶肉细胞中的叶绿体较小、数目少，但叶绿体内有基粒；相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大、数目较多，但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径，简称C4途径（如图）。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列有关叙述错误的是（ ） A．维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的 B．若维管束鞘细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率，植物的干重不一定增加 C．玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径和C3的还原合成的 D．干旱条件下C3途径植物光合速率比C4途径植物小 【答案】A 【详解】A、在玉米的维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2来源有C4分解释放的和细胞呼吸产生的，A错误；B、若维管束鞘细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率，但对于整个植株来说，还有部分不能进行光合作用的细胞也要通过呼吸作用消耗有机物，故植物的干重不一定增加，B正确；C、玉米的维管束鞘细胞能进行光合作用的暗反应，故玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径和C3的还原合成的，C正确；D、在干旱条件下，植物叶片中的气孔部分关闭，导致植物吸收的CO2减少，相比于C3途径，C4途径中的PEP羧化酶对CO2的亲和力很高，C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中分解产生CO2，故C3植物光合速率比C4植物小，D正确。 27.CAM（景天科）植物的气孔在夜间开放吸收CO2，白天关闭。下图为某CAM（景天科）植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是（ ） A．由图可知，CAM植物白天和晚上均进行光合作用 B．图中C可能是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的基质中 C．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 D．晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 【答案】B 【详解】A、从图中可以看到，晚上CAM植物虽然吸收CO2，但没有光照，不能进行光反应，而光合作用包括光反应和暗反应，所以晚上不能进行光合作用，A错误；B、在细胞呼吸过程中，葡萄糖分解为丙酮酸，图中C可能是丙酮酸；RuBP是卡尔文循环中固定CO2的关键物质，存在于叶绿体的基质中，B正确；C、从图中可知，白天CAM植物产生CO2的部位不仅有线粒体基质（有氧呼吸第二阶段产生CO2），苹果酸分解也会产生CO2，C错误；D、由图可知，晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在液泡中，并没有储存在叶绿体中，D错误。 命题角度2 光呼吸 28.RuBP羧化酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，小写字母代表相应的物质。下列叙述错误的是（ ） A．a表示NADPH，b表示NADP＋，c表示ADP＋Pi，d表示ATP，f表示RuBP B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强 C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱 D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长 【答案】D 【详解】由图可知，H＋＋b→a，故a表示NADPH，b表示NADP＋，光反应过程由c形成d，则c表示ADP＋Pi，d表示ATP，f表示RuBP，即C5，A正确；夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，二氧化碳不能正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内O2浓度较高，O2和C5结合概率增加，因此植物光呼吸的强度较通常有所增大，B正确；Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱，因为玉米能利用较低浓度的CO2，C正确；植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和NADPH，故光呼吸有利于保护植物，D错误。 命题角度3 光抑制 29.当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示(活性氧：ROS，一种自由基)。下列叙述错误的是（ ） A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所 B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因 C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因 D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制 【答案】A 【详解】叶绿体的类囊体薄膜是生成NADPH的场所，A错误；强光导致光反应过强，NADPH和电子累积，从而导致活性氧大量增多，活性氧会攻击生物膜和光系统，造成光抑制或光损伤，B、C正确；分析图可知，铁氰化钾能吸收电子，适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制，D正确。 命题角度4 电子传递链和氧化磷酸化 30.在光合作用的光反应中，光能会被转化成电子进行传递，光合电子传递链主要由P680Cytbf和P700等复合体组成。如图所示为光反应生成NADPH和ATP的过程，①～③表示过程，下列说法错误的是（ ） A．P680接受光照射后被激发释放的电子的最终供体是水 B．①③过程都表示H⁺的跨膜运输，其中属于主动运输的是① C．水的光解主要与P680有关，产生的电子的最终受体为NADPH D．图中电子沿电子传递链传递时进一步加大了膜内外H+浓度差 【答案】C 【详解】A、光反应过程中，水光解的产物是H+、电子和氧气，P680接受光照射后被激发释放的电子的最终供体是水，A正确；B、③过程将H+由类囊体腔转运到基质会形成ATP，表明类囊体腔一侧H+浓度高，则①过程H⁺的跨膜运输为逆着浓度转运，即①③过程都表示H⁺的跨膜运输，其中属于主动运输的是①，B正确；C、题图可知，水的光解主要与P680有关，产生的电子的最终受体为NADP+，C错误；D、题图可知，水的光解造成膜内外质子势能差，而高能的电子沿电子传递链传递时又进一步增大膜内外H+浓度差，D正确。 31.绿色植物在呼吸作用和光合作用过程中，可分别通过氧化磷酸化和光合磷酸化合成ATP，该过程是在跨膜H⁺动力势的参与下，由ATP合成酶这种跨膜蛋白催化完成。下列说法错误的是（ ） A．植物细胞的线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上有ATP合成酶 B．H⁺跨膜过程有ATP合成酶参与，故其运输方式为主动运输 C．细胞中ATP和ADP相互转化是时刻不停并处于动态平衡中 D．ATP合成酶的跨膜部位呈疏水性，有利于和相应膜稳定结合 【答案】B 【详解】A、线粒体内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，叶绿体类囊体薄膜上进行光合作用的光反应阶段，都会生成ATP，都有ATP合成酶，A正确；B、H⁺跨膜过程有ATP合成酶参与，说明H+的运输为顺浓度梯度，所以其运输方式为被动运输，B错误；C、细胞中ATP和ADP的相互转化是时刻不停并处于动态平衡中，C正确；D、磷脂双分子层内部是疏水性的，ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，这样才能与脂双层牢固结合，D正确。 [要点回眸] [答题必备] 1．(必修1 P98)用无水乙醇提取绿叶中的色素的原理是色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 2．(必修1 P98)用纸层析法分离色素的原理是不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 3．(必修1 P99)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。 4．叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 5．希尔的实验说明水的光解产生氧气，并且说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，因为希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有CO2。 6．(必修1 P102)光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 7．光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段必须有光才能进行，场所在类囊体的薄膜。暗反应阶段不直接依赖光，场所在叶绿体基质。 8．光合色素吸收的光能，有两方面用途。一是将水分解为氧和H＋，同时被叶绿素夺去两个电子，氧直接以氧分子的形式释放出去，电子经传递，用于H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 9．NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。ATP为暗反应阶段提供能量。 10．暗反应阶段：(1)CO2的固定：CO2在特定酶的作用下与C5结合形成C3。 (2)C3的还原：在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类，另一些形成C5。 11．光合作用中的能量转化：光能转化成ATP和NADPH中的化学能，再转化成糖类中的化学能。 12．光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 13．(必修1 P106)硝化细菌能将土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。 14．光合作用强度，简单地说，是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 15．相对于一直保持光照的条件，提高单位光照时间内制造有机物的量可采取的措施是以适当的频率进行光照和黑暗交替处理。 16．光合“午休”现象的主要原因：夏日晴朗的中午气温过高，导致气孔大量关闭，进入叶片组织的CO2不足，致使暗反应受到限制。 17．光下培养密闭容器中的植物，容器中CO2浓度先下降后不变的原因：开始时，光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量，容器中CO2浓度下降，随着容器中CO2浓度降低，光合作用减弱，直至光合作用吸收的CO2的量与细胞呼吸释放的CO2的量达到动态平衡。 18．农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是施肥时，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。 19．施用农家肥的优点：农家肥中的有机物可被微生物分解产生CO2，有利于植物光合作用，同时产生的矿质元素可为植物提供养料等。 一、单选题 1.如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置，层析后得到①②③④四种不同的色素带，其中主要吸收红光和蓝紫光的是(　　) A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 【答案】D 【详解】图中的①②③④分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，其中主要吸收红光和蓝紫光的是③④。 2.如图为叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法错误的是(　　) A.①在层析液中的溶解度大于②③ B.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上 C.镁离子是②③的重要成分，缺镁会造成叶片发黄 D.叶片呈现绿色主要是因为②③会将绿光透过或反射出去 【答案】B 【详解】①为类胡萝卜素，在滤纸条上的扩散速度比②(叶绿素b)③(叶绿素a)快，说明类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素，A项正确。②为叶绿素b，③为叶绿素a，它们分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B项错误。镁离子是组成叶绿素的重要成分，缺镁会造成叶片发黄，C项正确。叶片呈现绿色是因为②(叶绿素b)③(叶绿素a)吸收绿光很少，绿光被反射出来，D项正确。 3.金叶梣叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶)，后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料，测定相关指标，结果如下表。下列叙述正确的是(　　) 种类 叶绿素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/叶绿素 叶绿体长度/μm 叶绿体宽度/μm 金黄叶 0.24 0.15 0.64 0.17 0.08 复绿叶 2.59 0.49 0.19 1.6 0.86 A.叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中能捕获并转化光能 B.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇分离叶片中的色素 C.叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低，类胡萝卜素与叶绿素的比值高 D.光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小，类囊体数量较少 【答案】C 【详解】叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项错误。绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，常用无水乙醇来提取叶片中的色素，分离色素需用层析液，B项错误。叶片的颜色主要由所含色素的种类和含量决定，从表格数据可知，金黄叶中叶绿素含量低(0.24 mg/g)，类胡萝卜素含量相对较高，类胡萝卜素与叶绿素的比值高(0.64)，这使得叶片呈现金黄色，C项正确。光学显微镜下可观察到叶绿体的形态和分布，但不能观察到类囊体数量，类囊体属于亚显微结构，需要在电子显微镜下才能观察到，D项错误。 4.对菠菜绿叶中的光合色素进行提取，并用层析液进行纸层析。然后以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图形。下列叙述正确的是(　　) A.为使实验结果显著，应在滤纸条上连续进行点样 B.实验结果表明，不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C.研磨时若未加入碳酸钙，甲、乙、丙、丁均会明显减少 D.研磨时若未加入二氧化硅，甲、乙、丙、丁均会明显减少 【答案】D 【详解】为使实验结果显著，应在滤纸条上多次点样，一次点样后晾干再进行下次点样，A项错误。实验结果表明，不同色素在层析液中的溶解度不同，B项错误。碳酸钙的作用是防止叶绿素被酸破坏，但类胡萝卜素性质稳定，不受影响，因此研磨时未加入碳酸钙，仅甲(叶绿素b)、乙(叶绿素a)减少，丙(叶黄素)、丁(胡萝卜素)不会减少，C项错误。二氧化硅的作用是使研磨更充分，促进细胞破碎以释放色素，若研磨时未加二氧化硅，会使研磨不充分，细胞内的所有光合色素(甲、乙、丙、丁)释放量都会减少，提取量随之降低，D项正确。 5.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四名同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用，“-”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为(　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 - + + + CaCO3 + + - + SiO2 + + + - A.①②③④ B.④②③① C.②④①③ D.③②①④ 【答案】C 【详解】乙同学操作完全正确，其他同学与该同学进行对比，分析缺少的试剂并根据该试剂的作用分析可能出现的实验结果。无水乙醇为提取剂；SiO2的作用是使研磨得更充分;CaCO3能保护叶绿素分子。甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，且色素带宽度与④情况相符;丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨得不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③，因此甲、乙、丙、丁四名同学所得的实验结果依次应为②④①③。 6.叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体，二者的区别在于前者含有较多的光合色素以及形成了堆叠的基粒(如图所示)。下列关于类囊体的叙述，正确的是(　　) A.类囊体属于叶绿体内膜的一部分 B.据图推测基质类囊体吸收光的能力强于基粒类囊体 C.从结构上分析，类囊体堆叠形成基粒的意义与线粒体中形成嵴的意义类似 D.类囊体不属于细胞器，类囊体薄膜也不属于生物膜系统 【答案】C 【详解】叶绿体内膜是紧贴在叶绿体外膜内侧的结构，类囊体不属于叶绿体内膜，A项错误。基粒类囊体含有较多的光合色素，类囊体堆叠形成基粒增加了光合色素的附着面积，即吸收光的面积更大，吸光能力强于基质类囊体，B项错误。类囊体堆叠形成基粒与线粒体中形成嵴都是为了增大膜面积，C项正确。类囊体薄膜属于细胞器膜，因此属于生物膜系统，D项错误。 7.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，下列主要步骤操作正确的是(　　) A.步骤①为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好 B.步骤②采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量 C.步骤③在滤纸条上连续画2~3次滤液细线，分离色素效果更好 D.步骤④将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线 【答案】D 【详解】由于研磨时乙醇会挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应加入多于10 mL的乙醇，且分多次加入，A项错误。步骤②采用单层尼龙布过滤，可提高滤液中光合色素的含量，B项错误。画滤液细线时，用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再重复画一到两次，而不是连续画线，C项错误。 8.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光解 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水 【答案】C 【详解】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光解，A项错误。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项错误。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项正确。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水，实验中其他物质也含有氧，需要进一步研究，D项错误。 9.在高等植物光合作用的暗反应中，催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列相关叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于叶绿体基粒片层上 B.Rubisco催化C5和CO2结合 C.Rubisco需要在黑暗条件下发挥作用 D.Rubisco催化反应消耗ATP 【答案】B 【详解】催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，该过程发生在叶绿体基质中，据此可推测，该酶存在于叶绿体基质中，A项错误。CO2固定在有光、无光条件下都可以进行，所以Rubisco在有光、无光条件下都能发挥作用，C项错误。Rubisco催化CO2固定不消耗能量，所以不需要ATP，D项错误。 10.下列关于光反应的叙述，正确的是(　　) A.光反应的场所在叶绿体内膜上 B.光反应的速度常快于暗反应 C.光反应为暗反应提供了ADP和Pi D.光反应实现了活跃化学能向稳定化学能的转变 【答案】B 【详解】光反应的场所是类囊体薄膜，A项错误。光反应发生的变化比暗反应简单，故光反应速度常快于暗反应，B项正确。光反应可以为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应可以为光反应提供NADP+、ADP和Pi，C项错误。光反应与暗反应都可以完成能量的转化和物质的转变，光反应将光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能，D项错误。 11.如图表示植物光合作用的一个阶段。下列叙述正确的是(　　) A.该阶段的化学反应在叶绿体基粒上进行 B.C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多种酶参与 C.提高温度一定能促进(CH2O)的生成 D.无光条件有利于暗反应进行 【答案】B 【详解】图示表示植物光合作用暗反应阶段，该过程在叶绿体基质中进行，A项错误。C3的还原生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多种酶参与，B项正确。若图示是在最适温度条件下进行的，提高温度则会降低酶的活性，进而影响(CH2O)的生成，C项错误。无光条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供NADPH和ATP，不利于暗反应的进行，D项错误。 12.如图是某水生植物在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是(　　) 注:箭头所指为处理开始时间。 A.t1时刻增加光照，色素吸收光能增加，水光解加快、O2释放增多，叶绿体中ATP/ADP的值降低 B.t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高 C.t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强 D.t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C5含量降低 【答案】D 【详解】在t1时刻给予充足恒定光照，此阶段类囊体膜上的光合色素吸收光能增加，水光解加快，氧气释放增多，短时间内叶绿体中ATP/ADP的值升高，A项错误。t2时刻光照充足，若在t2时刻增加光照，光合速率不再提高，此时光照不是限制因素，主要限制因素为CO2浓度，因此是暗反应限制光合作用，B项错误。t3→t4 CO2浓度增加，暗反应增强，暗反应需要消耗光反应产生的NADPH和ATP，可一定程度上加快ATP和ADP的转化，ANDPH和ATP不再积累，导致光反应速率加快，所以当暗反应增强时反过来也会促使光反应增强，C项错误。t4时撤去光照，突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3减少，C5含量降低，D项正确。 13.图1和图2为某植物叶肉细胞中两种膜结构以及发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是(　　) 图1 图2 A.图1、图2中的两种生物膜上都发生能量的转换，且转换形式相同 B.两种生物膜除了产生上述物质外，还均可产生ATP C.图1中的A是NADH，图2中的B全来自丙酮酸和H2O D.由于图1、图2中的生物膜来自不同细胞器，所以它们的主要成分不同 【答案】B 【详解】图1、图2中的两种生物膜上都发生能量的转换，但转换形式不同，前者是色素吸收的光能转换成活跃的化学能，后者是有机物中稳定的化学能转换成ATP中活跃的化学能和热能，A项错误。图1的膜结构是类囊体薄膜，其上能发生ATP的合成;图2的膜结构上发生的是还原氢的氧化，发生在线粒体内膜上，能够形成大量的ATP，B项正确。图1中的A是光反应产生的NADPH，图2中的B(NADH)来自有氧呼吸第一阶段和第二阶段的反应物，即葡萄糖、丙酮酸和H2O，C项错误。图1、图2中的生物膜来自不同细胞器，但其主要成分相同，都主要是蛋白质和脂质，D项错误。 14.某绿色植物体内发生的部分生理过程如图所示，其中Ⅰ、Ⅱ代表发生反应的场所，①②代表发生的生理过程。下列叙述正确的是(　　) A.在适宜光照下，该植物产生和消耗氧气的场所分别是类囊体薄膜和线粒体基质 B.光反应产生的ATP和NADPH参与①过程 C.在适宜光照下，该植物固定的CO2来自外界环境和线粒体 D.若环境中的CO2浓度突然降低，X的含量会增加 【答案】C 【详解】在适宜光照下，该植物产生和消耗氧气的场所分别是类囊体薄膜和线粒体内膜，A项错误。光反应产生的ATP和NADPH参与C3的还原，即②过程，B项错误。在适宜光照下，该植物既进行光合作用，也进行细胞呼吸，因此固定的CO2来自外界环境和线粒体，C项正确。图中X代表C3，若环境中的CO2浓度突然降低，会导致C3生成速率下降，但C3还原速率暂时不变，因此叶绿体基质中C3的含量会减少，D项错误。 15.检查植物光合作用速率是否增加的最有效的方法是检查(　　) A.光合作用产生的水量 B.CO2的消耗量 C.植物体的叶绿素含量 D.植物体葡萄糖的氧化量 【答案】B 【详解】光合作用中既有水的消耗，又有水的产生，且植物体内水的消耗速率不易测量，A项不符合题意。通过测定CO2的消耗速率可以检测植物光合作用速率的变化情况，B项符合题意。植物体内叶绿体中的叶绿素含量变化不易测定，C项不符合题意。葡萄糖的氧化量代表细胞呼吸的大小，不是光合作用的大小，D项不符合题意。 16.如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响，下列有关叙述错误的是(　　) A.A点与B点差异的主要限制因素是光照强度 B.B点与D点差异的主要限制因素是CO2浓度 C.C点时的主要限制因素可能是温度 D.A点与C点差异的主要限制因素是光照强度和CO2浓度 【答案】D 【详解】AB段光合作用速率未达到饱和点，主要限制因素是光照强度，A项正确。B点与D点的光照强度相同，光合作用速率不同，其差异的主要限制因素是CO2浓度，B项正确。C点时影响光合作用速率的限制因素可能是温度等其他条件，C项正确。A点与C点的光照强度不相同，CO2浓度相同，主要限制因素是光照强度，D项错误。 17.某同学用打孔器在菠菜叶片上打出若干圆形小叶片，在如图所示的实验装置中加入一定浓度的碳酸氢钠溶液，并用多组装置探究光照强度对光合作用强度的影响。下列说法错误的是(　　) A.实验前将各圆形小叶片内的气体排出，其目的是排除原有气体对实验结果的干扰 B.可用不同功率的LED灯来探究光照强度对光合作用强度的影响 C.随着光照强度的增加，装置中圆形小叶片浮起的数量也逐渐变多 D.可用不同浓度的碳酸氢钠溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响 【答案】C 【详解】实验前将各圆形小叶片内的气体排出，其目的是排除叶片中原有气体对实验结果的干扰，A项正确。不同功率的LED灯的光照强度不同，可用来探究光照强度对光合作用强度的影响，B项正确。在一定的范围内，随着光照强度的增加，圆形小叶片光合速率不断增强，单位时间内释放的O2量逐渐增多，装置中圆形小叶片浮起的数量也逐渐变多，但超过了一定范围，即达到光饱和点后，光合速率不再增加，装置中圆形小叶片全部上浮后，也不会再继续变多，C项错误。不同浓度的碳酸氢钠溶液提供的CO2的浓度不同，可用来探究CO2浓度对光合作用强度的影响，D项正确。 18.图甲表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，找出图甲在图乙中的位置(　　) 甲 乙 A.AB之间 B.BC之间 C.C点以后 D.B点 【答案】A 【详解】从图甲可以看出，线粒体产生的CO2除了供给叶绿体，还释放出一部分，说明细胞呼吸强度大于光合作用强度。分析图乙，AB段光合作用速率小于细胞呼吸速率，因此图甲位于图乙的AB之间。 19.利用大棚种植蔬菜，可人为控制温度、水分和光照等条件，调整蔬菜的生长季节并提高产量。下列与大棚种植蔬菜相关的措施及分析，正确的是(　　) A.施用农家肥，可为蔬菜的光合作用提供有机物 B.适当加大蔬菜的种植密度，可提高蔬菜的产量 C.阴雨天适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量 D.用红色塑料薄膜代替透明塑料薄膜，可提高蔬菜的光合作用速率 【答案】B 【详解】植物不能直接利用农家肥中的有机物，A项错误。适当加大蔬菜的种植密度，可提高蔬菜的产量，B项正确。阴雨天光合作用较弱，要降低大棚温度，减少细胞呼吸消耗的有机物才有利于有机物的积累，C项错误。虽然光合色素主要吸收红光和蓝紫光，但是对其他光也有吸收，用红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，只允许红光透过，反而会降低蔬菜的光合作用速率，D项错误。 20.下列有关硝化细菌合成有机物的叙述，正确的是(　　) ①硝化细菌不能利用光能　②硝化细菌可以利用环境中物质氧化释放的能量　③硝化细菌的遗传物质主要是DNA　④硝化细菌能将水和二氧化碳合成有机物　⑤硝化细菌属于异养生物 A.①②③ B.①②④ C.②③⑤ D.①②⑤ 【答案】B 【详解】硝化细菌不含叶绿素等光合色素，不能进行光合作用，①正确;硝化细菌通过化能合成作用，将氨(NH3)氧化为亚硝酸，再将亚硝酸氧化为硝酸，释放的化学能用于合成有机物，②正确;硝化细菌为原核生物，其遗传物质是DNA，③错误;硝化细菌能通过化能合成作用，将水和二氧化碳合成有机物，④正确;硝化细菌能利用无机物合成有机物，属于自养生物，⑤错误。 21.植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系，作物采用无土栽培的技术。生菜是植物工厂常年培养的速生蔬菜。下列有关植物工厂中对生菜培养的说法，正确的是(　　) A.培养过程中需要定时向营养液中通入空气，主要目的是为光合作用提供CO2 B.同等强度下使用白光比红光更有利于生菜光合作用制造有机物 C.培养过程中需要定期更换营养液，以保证无机盐的供应 D.合理控制温度可以提高生菜的光补偿点，有利于增产 【答案】C 【详解】培养过程中需要定时向营养液中通入空气，主要是为根部提供O2，保证根部细胞的有氧呼吸，A项错误。同等强度下植物对红光和蓝紫光的利用率比其他单色光更高，白光中红光和蓝紫光只占一部分，能用于生菜光合作用的有效光弱于红光，B项错误。培养过程中定期更换营养液可以保证无机盐的供应，C项正确。合理控制温度可以降低生菜的光补偿点、提高光饱和点，进而有利于增产，D项错误。 22.当达到某一光照强度时，植物的光合速率不再随光照强度增加而增加，该光照强度称为光饱和点。甲、乙两个水稻品种在灌浆期的光饱和点分别为1 623 μmol/(m2·s)、1 976 μmol/(m2·s)，下列叙述错误的是(　　) A.光照突然减弱时，短时间内C3含量将增加 B.达到光饱和点时，叶肉细胞会向外释放O2 C.降低光照强度对乙品种的生长影响更大 D.长期缺Mg2+将会导致水稻的光饱和点增大 【答案】D 【详解】光照突然减弱时，光反应产生的ATP和NADPH减少，导致C3还原受阻，但CO2固定仍在进行，故C3含量增加，A项正确。达到光饱和点时，光合速率最大，叶肉细胞净光合速率大于0，会释放O2，B项正确。乙品种光饱和点更高，说明其适应强光环境，降低光照强度时，乙品种光合速率下降更显著，对生长影响更大，C项正确。Mg2+是叶绿素合成的必需元素，长期缺Mg2+会导致水稻的叶绿素减少，光反应减弱，光合速率最大值降低，故光饱和点减小，D项错误。 23.如图表示夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度变化曲线。下列对此图叙述错误的是(　　) A.AB段光合作用强度变化的主要原因是光照强度 B.BC段光合作用强度下降是因为部分气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，暗反应速率下降 C.DE段光合作用强度变化的主要原因是温度 D.从图中可以推断限制光合作用的因素有光照强度、温度和CO2浓度 【答案】C 【详解】DE段随着时间的递增，光照强度逐渐减弱，导致光合作用强度逐渐降低，即DE段光合作用强度变化的主要原因是光照强度减弱，C项错误。 24.龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙为同一批龙血树分别在不同温度、光照强度下相关指标的变化曲线(其余条件均相同)[单位:mmol/(cm2·h)]，下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.若土壤中缺少Mg2+会导致图甲中的D点左移 B.图甲中D点时，该植物叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 C.图乙40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，该植物能正常生长 D.据图乙分析，温度为30 ℃和40 ℃时，叶绿体固定CO2的速率相等 【答案】D 【详解】若土壤中缺少Mg2+，可能使龙血树的光合作用速率降低，则光补偿点会升高，即D点右移，A项错误。图甲中D点时该植物体的光合速率等于呼吸速率，而植物有不能进行光合作用的细胞，故叶肉细胞的光合速率大于其本身的呼吸速率，B项错误。图乙40 ℃条件下，呼吸速率和净光合速率均为5 mmol/(cm2·h)，若黑夜和白天时间相等，该植物有机物积累量为0，不能正常生长，C项错误。据图乙可知，30 ℃下呼吸速率为2 mmol/(cm2·h)，净光合速率为8 mmol/(cm2·h)，总光合速率为10 mmol/(cm2·h)，40 ℃下呼吸速率为5 mmol/(cm2·h)，净光合速率为5 mmol/(cm2·h)，总光合速率为10 mmol/(cm2·h)，CO2的固定速率就是总光合速率，因此温度为30 ℃和40 ℃时，叶绿体固定CO2的速率相等，D项正确。 二、多选题 25.西藏地区海拔高，蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如下图和表格所示。下列叙述错误的是(　　) 覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g-1) 类胡萝卜素含量/(mg·g-1) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 A.图中三种颜色膜虽都有绿光透过，但极少能被藏川杨幼苗叶绿体中色素吸收而用于光反应 B.与覆盖白膜相比，蓝膜透过的紫外光少，植物光合作用利用的紫外光少，可更好地减弱幼苗受到的辐射 C.提取光合色素时，可利用无水乙醇作为溶剂 D.覆盖蓝膜不利于藏川杨幼苗在高原环境下生长 【答案】BD 【详解】据题图可知，三种颜色的膜都有绿光透过，但叶绿素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，极少绿光能被藏川杨幼苗叶绿体中的色素吸收而用于光反应，A项正确。据题图可知，与覆盖白膜相比，蓝膜透过的紫外光少，可更好地减弱幼苗受到的辐射，但植物光合作用利用的是可见光，紫外光不能被叶绿体吸收用于光合作用，B项错误。叶绿体中的色素溶于有机溶剂无水乙醇，因此，提取光合色素时可利用无水乙醇作为溶剂，C项正确。据题图可知，相比覆盖白膜和绿膜，覆盖蓝膜透过的紫外光少，可减弱幼苗受到的辐射;相比覆盖白膜和绿膜，覆盖蓝膜时叶绿素和类胡萝卜素含量最高，说明藏川杨幼苗在蓝膜下的光合作用能力较强，更有利于幼苗生长，综合以上分析，覆盖蓝膜有利于藏川杨幼苗在高原环境下生长，D项错误。 26.某兴趣小组分别利用A、B两种方法提取色素并测定叶绿素含量，过程如图。下列有关叙述正确的是(　　) A.方法A中的“?”代表的是碳酸钙，加入该物质可以防止类胡萝卜素被破坏 B.方法A和方法B中，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后再测定叶绿素的含量 C.用红色苋菜叶进行分离色素实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a和叶绿素b之间 D.如果方法B提取的色素含量高，可能是因为液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素 【答案】BD 【详解】方法A中，加入石英砂(主要成分是二氧化硅)的目的是有助于研磨，使研磨更充分，同时还应添加一定量的碳酸钙以防止研磨过程中叶绿素被破坏，A项错误。方法A和方法B中，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后再测定并计算叶绿素含量，B项正确。花青素属于水溶性色素，不溶于层析液，C项错误。如果方法B提取的色素含量高，可能是由于液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素，也可能是温度低能降低叶绿素的分解，也可能是离心能减少叶绿素的损失等，D项正确。 27.玉米、甘蔗等C4植物在高温、强光下光合效率显著高于水稻、小麦等C3植物。2026年研究进一步阐明了C4植物叶肉细胞与维管束鞘细胞协同固定CO2的机制。据此判断，下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　) A.光反应在叶绿体基质中进行，利用光能将水分解为O2和NADPH，并合成ATP;暗反应在类囊体膜上利用ATP和NADPH固定CO2 B.C3植物中，CO2直接与C5结合形成C3;而C4植物先在叶肉细胞将CO2固定为C4，再转运至维管束鞘细胞释放CO2供卡尔文循环使用 C.暗反应不需要光，因此只能在夜间进行，而光反应必须在白天进行，二者在时间上严格分离 D.光合作用中，光能最终转化为有机物中稳定的化学能，该过程不涉及任何能量形式的损失 【答案】ACD 【详解】光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，利用光能分解水产生O2和NADPH，并合成ATP;暗反应在叶绿体基质中利用ATP和NADPH将CO2通过C3途径固定并还原，A项错误。C3植物中，CO2直接与C5结合形成C3(卡尔文循环);C4植物在叶肉细胞中，CO2先与PEP结合形成C4(草酰乙酸)，C4转运至维管束鞘细胞后释放CO2供卡尔文循环使用，B项正确。暗反应虽然不需要光，但需要光反应提供的ATP和NADPH，因此在白天光反应进行时，暗反应通常也同时进行，并非只能在夜间进行，C项错误。光合作用中，光能转化为有机物中化学能的过程存在能量损失，例如部分光能以热能或荧光形式散失，能量转换效率并非100%，D项错误。 28.科学家向小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照后检测放射性物质的分布情况，结果如表所示。 实验组别 光照时间/s 放射性物质分布 1 2 大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物) 2 20 多种磷酸化糖类 3 60 除上述多种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等 根据上述实验结果分析，下列叙述正确的是(　　) A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段 B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质的分布 C.CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是多种磷酸化糖类 D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等 【答案】ABD 【详解】CO2进入叶绿体后，首先与C5生成3-磷酸甘油酸(三碳化合物)，C项错误。 29.光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。下列有关光合作用的叙述，正确的是(　　) A.光合色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用 B.从暗反应的过程可以看出，每固定一分子CO2，就能生成一分子葡萄糖 C.鲁宾和卡门用18O分别标记水和二氧化碳，证实了氧气的来源 D.光合作用产生的有机物可被植物体自身利用，也可被许多异养生物利用 【答案】ACD 【详解】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，即光合色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用，A项正确。根据暗反应的过程可以看出，每循环一次，只能固定一个碳原子，那么要生成一分子葡萄糖(C6H12O6)，就要循环6次，B项错误。美国科学家鲁宾和卡门研究光合作用，进行了两组实验，第一组向植物提供H2O和C18O2，释放的是O2;第二组提供O和CO2，释放的是18O2，证明了光合作用释放的氧气来自水，C项正确。异养生物只能利用现成的有机物，光合作用产生的有机物可被植物体自身利用，也可被许多异养生物利用，D项正确。 30.影响光合作用强度的因素有很多，如图为甲、乙两种植物在不同光照强度下CO2的吸收速率曲线图。下列相关叙述错误的是(　　) A.该实验的自变量为光照强度 B.两曲线相交时植物甲和植物乙光合速率相同 C.D点时限制光合速率的因素为光照强度 D.植物甲为阳生植物，植物乙为阴生植物 【答案】ABC 【详解】该实验的自变量为光照强度和植物种类，A项错误。总光合速率等于净光合速率加呼吸速率，两曲线相交时植物甲和植物乙的CO2吸收速率(净光合速率)相同，但呼吸速率不同，所以两者光合速率不同，B项错误。甲曲线D点光合速率达到饱和，随着光照强度的增大，光合速率不再增大，说明此时限制因素不是光照强度，C项错误。植物甲在强光下CO2吸收速率更快，植物乙在弱光下CO2吸收速率更快，所以植物甲为阳生植物，植物乙为阴生植物，D项正确。 31.如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化。下列叙述正确的是(　　) A.该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响 B.加入NaHCO3溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO2 C.拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下的O2浓度 D.若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度 【答案】ACD 【详解】自然光经滤光片处理可得到单色光，故该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响，A项正确。加入NaHCO3溶液是为密闭装置提供光合作用需要的CO2，B项错误。相同条件下，自然光下比单色光下的光合作用强度大，因此拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下的O2浓度，C项正确。若将此装置放在黑暗处，金鱼藻只进行细胞呼吸，氧气传感器可测出O2的消耗情况，从而测定金鱼藻的细胞呼吸强度，D项正确。 三、解答题 32.在电子显微镜下，我们可清晰地观察到细胞内的各种结构。如图为两种细胞器的亚显微结构模式图，回答下列问题。 A B (1)细胞器A、B的名称分别是　　　　　　　　、　　　　　。 (2)樟树茎表皮细胞含图中的细胞器　　　　　　(填字母)，其功能是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)细胞器A中　　　　(填序号)含大量色素和酶。 【答案】(1)叶绿体 线粒体 (2)B 细胞能量代谢中心和有氧呼吸的主要场所 (3)③ 33.如图是某植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸的过程示意图，图中A、B、C、D代表反应场所，①~④代表物质。据图回答下列问题。 (1)A中分布着许多吸收光能的色素分子，其中叶绿素主要吸收　　　　　。A场所指的是　　　　　。 (2)图中②④代表的物质依次是　　　　　、　　　　　。 (3)在A、B、C、D四个反应场所中，能生成ATP的是　　　　　。 (4)光合作用过程中，发生的能量转化表现为:光能转化为　　　　　　　　中的化学能，进而转化为储存在糖类中的化学能。 (5)晴朗的夏季中午，植物光合作用速率会有所下降，主要与图中　　　　　供应不足有关，此时C3含量会　　　　　。 (6)为叶片提供18O2，产物中的葡萄糖会含18O，请写出元素18O转移的路径　　　　　　　　　　　(用相关物质的名称及箭头表示)。 【答案】(1)蓝紫光和红光 类囊体薄膜 (2)NADP+ C5(五碳化合物) (3)A、C、D (4)ATP和NADPH (5)二氧化碳 下降 (6)18O2→O→C18O2→C6O6 【解析】(1)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上进行，A中发生光能的吸收与转化，因此A是类囊体薄膜。 (2)光反应中，NADP+会结合H+和电子生成NADPH，因此②代表NADP+。暗反应中，CO2需与C5结合生成C3，因此④代表C5(五碳化合物)。 (3)A(类囊体薄膜)：光反应产生ATP；C(细胞质基质):细胞呼吸第一阶段产生ATP；D(线粒体):有氧呼吸第二、三阶段产生ATP；而B(叶绿体基质)是暗反应场所，消耗ATP。因此能生成ATP的是A、C、D。 (4)光合作用的能量转化：光能先转化为ATP和NADPH中的化学能(光反应阶段)，再通过暗反应转化为糖类中的化学能。 (5)晴朗的夏季中午，植物气孔导度下降，导致CO2供应不足。CO2供应不足时，CO2与C5的固定过程减慢，C3的生成减少，但C3的还原仍在进行，因此C3含量会下降。 (6)18O2参与有氧呼吸第三阶段，与[H]结合生成O；O参与有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应生成C18O2；C18O2参与光合作用暗反应，最终进入葡萄糖中。因此路径为18O2→O→C18O2→C6O6。 34.研究环境因素对草莓的影响，可帮助农民增收致富。科研人员研究了大棚内不同条件对草莓植株光合速率的影响，测得草莓植株CO2吸收量随条件变化而发生的改变，结果如图所示。据图分析，回答下列问题。 (1)本实验的自变量是　　　　　　　　　　　。A点时，草莓产生ATP的场所是　　　　　　　　　　　　。 (2)已知C、D两点的CO2吸收量相等。根据以上信息分析，草莓在C、D两点时制造的有机物量　　　(填“相等”或“不相等”)，依据是　　　　　　　。 (3)E点后，草莓的CO2吸收量不再增加，此时限制草莓光合速率的环境因素主要是　　　　　　。若要提高草莓产量，根据图中信息分析，可以采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)光照强度和温度 细胞质基质和线粒体 (2)不相等 植株在C点和D点时净光合速率相等，而22 ℃时的呼吸速率比17 ℃时大，总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，所以总光合速率C点小于D点 (3)温度 适当增加光照强度和温度 【解析】(1)本实验的目的为研究不同条件对草莓植株光合速率的影响，结合图示的坐标可知，该实验中光照强度和温度是自变量。A点无光照，草莓只进行细胞呼吸，所以产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。(2)植株在C点和D点时净光合速率相等，而22 ℃时的呼吸速率比17 ℃时大，总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，所以总光合速率C点小于D点。(3)从图中看出，E点后，草莓的CO2吸收量不再增加，此时限制草莓光合速率的环境因素主要是温度;温度升高到22 ℃，CO2的吸收速率增加，随着光照强度的增加，光合速率也增加，所以适当增加光照强度和温度可以提高草莓的产量。 35.现有一重度石漠化地区，不具备乔木、灌木的生长条件，只适合种植抗性较强的藤本植物。现想通过对藤本植物的生态重建，逐步改变该地区的土壤条件，专家们将以下五种藤本植物种植在重度石漠化地区进行研究，结果如下表。 品种 紫藤 9.3 3 829 8.2 0.7 络石 4.9 1 675 10.1 0.3 龙须藤 6.1 815 5.9 0.5 鸡血藤 5.6 1 859 11.4 0.7 香花崖豆藤 5.5 794 6.8 0.8 (1)五种藤本植物中，　　　　是典型的阳生藤木；　　　　　　对强光和弱光适应能力都强。 (2)有研究表明，岩溶地区龙须藤的光饱和点为627.7 μmol/(m2·s)，结合表格信息，说明龙须藤在重度石漠化地区有较　　　(填“强”或“弱”)的适应性，光适应范围变　　　(填“大”或“小”)。 (3)若该地区光照强度达到络石的光饱和点，不考虑其他因素的影响，则在单位时间、单位叶面积内制造有机物的量一定大于络石的植物为　　　　　　　　　　　　。 (4)若鸡血藤的呼吸强度增大(其他条件不变)，则其光补偿点　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，光饱和点　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 【答案】(1)紫藤 龙须藤 (2)弱 小 (3)龙须藤、香花崖豆藤 (4)变大 不变 【解析】(1)五种藤本植物中，由于紫藤的净光合速率最大，光饱和点也最大，因此是典型的阳生藤木，而龙须藤的净光合速率较大，光补偿点最低，因此对强光和弱光都能适应。(2)表中显示龙须藤光饱和点为815 μmol/(m2·s)，而在岩溶地区为627.7 μmol/(m2·s)，表现为光饱和点变小，说明龙须藤在重度石漠化地区有较弱的适应性，光适应范围变小。(3)由于龙须藤、香花崖豆藤的光饱和点均小于络石，最大净光合速率均大于络石，因此若该地区光照强度达到络石的光饱和点，不考虑其他因素的影响，则在单位时间、单位叶面积内制造有机物的量一定大于络石的植物为龙须藤和香花崖豆藤。(4)若鸡血藤的呼吸强度增大(其他条件不变)，其光补偿点是光合作用速率等于呼吸作用速率时的点，因此鸡血藤的光补偿点将增大，而光饱和点不变。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化 01 课程标准 以课标为纲，锚定学习核心方向 02 核心导图 梳理知识脉络，搭建系统知识体系 03 教材梳理 拆解教材知识点，夯实学习根基 知识一 捕获光能的色素 知识二 叶绿体的结构适于进行光合作用 知识三 光合作用的原理 知识四 光合作用原理的应用 04 难点强化 突破学习难点，强化解题能力 难点一 绿叶中色素的提取和分离实验（2大命题角度） 难点二 叶绿体的结构及恩格尔曼实验（2大命题角度） 难点三 光合作用的过程（2大命题角度） 难点四 光合作用强度影响的因素（7大命题角度） 难点五 “三率”的关系及测定（4大命题角度） 难点六 光合作用“关键点”的移动（1大命题角度） 难点七 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型（4大命题角度） 05 限时必刷 限时45min训练，精准查漏补缺 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 必会知识一 捕获光能的色素 1.提取绿叶中的色素 (1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂①___________________中。 (2)实验用品及作用 实验用品 作用 无水乙醇 ②___________________________ 二氧化硅 ③___________________________ 碳酸钙 ④________________________________ 单层尼龙布 ⑤___________ (3)实验步骤 a.取材：称取5g绿叶。 b.研磨：剪碎叶片，加少许⑥___________和⑦___________，再加入5～10mL⑧___________，迅速、充分地研磨。 c.过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 d.收集：用试管收集色素滤液，及时用棉塞将试管口塞严。 2.分离绿叶中的色素 (1)原理：不同色素在⑨__________中的⑩__________不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 (2)实验步骤 a.制备滤纸条：一端剪去两角，目的是使扩散均匀，防止出现弧形色素带。 b.画滤液细线：细、直、匀，待滤液干后重复一两次。 c.色素分离：将滤纸条插入层析液中，层析液不能触及滤液细线，目的是防止色素溶解在层析液中。 (3)实验结果及分析 绿叶中色素的种类 色素种类 颜色 色素含量 扩散速度 溶解度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最快 最大 类胡萝卜素 (含量约占1/4) 叶黄素 黄色 较少 较快 较大 叶绿素a 蓝绿色 最多 较慢 较小 叶绿素 (含量约占3/4) 叶绿素b 黄绿色 较多 最慢 最小 a.色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有⑪__________色素。 b.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⑫_______。色素带最宽的是⑬__________，最窄的是⑭__________，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 c.色素带扩散速度与⑮_________有关，扩散速度越快，说明溶解度越⑯______。 d.相邻两条色素带之间距离最远的是⑰______________________，最近的是⑱______________________。 (4)色素的吸收光谱 a.光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 b.色素的吸收光谱 一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素a和叶绿素b主要吸收⑲_________________，胡萝卜素和叶黄素主要吸收⑳__________，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 [例1]某同学用新鲜叶片进行了绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是(　　) A.提取色素时若未加入SiO2，可能会导致收集的滤液中色素过少 B.将色素提取液置于适宜光照下照射8小时，加碘液后溶液呈蓝色 C.分离色素时，需将滤纸条的滤液细线淹没于层析液中 D.滤纸条上距离滤液细线最远的色素带的颜色是蓝绿色 [例2]为探究光照对光合色素种类的影响，某同学分别对韭菜和韭黄(分别是韭菜在充足光下和避光下生长形成的)进行叶绿体中色素的提取和分离实验，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.提取叶绿体中的光合色素可使用纸层析法 B.层析液分离韭黄和韭菜叶片中色素的原理相同 C.韭黄的叶片中没有叶绿素，因此不能吸收光能 D.韭黄组滤纸条缺少2条色素带的原因是提取时未加入碳酸钙 必会知识二 叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体的形态：高等植物的一般呈扁平的椭球形或球形。 2.叶绿体的结构模式图 (1)双层膜：外膜、内膜。 (2)基粒：由①__________堆叠而成，分布有②________和与光反应有关的③_____。（提醒：增大膜面积） (3)叶绿体基质：含有与暗反应有关的④_____。 3.叶绿体的功能——进行⑤________________的场所 4.叶绿体功能的实验验证 (1)第一个实验 实验结论：O2是由叶绿体在光照条件下释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 (2)第二个实验 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 实验结论： a.叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 b.叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。（提醒：其他光不是不吸，只是吸收得少） [例1]如图为叶绿体结构模式图，下列相关叙述正确的是(　　) A.构成a、b、c的膜均属于生物膜系统 B.图中d中含有光合色素和与暗反应相关的酶 C.图中b、c是光合作用光反应的场所 D.图中a、b结构极大地扩展了光合作用的受光面积 [例2]恩格尔曼用一个三棱镜将阳光散射成七色光，并使之照射载有水绵和需氧细菌的临时装片，实验结果如下图，下列叙述正确的是(　　) A.水绵细胞的叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，不吸收绿光 B.需氧细菌利用光合作用产生的氧气最终在线粒体内膜上产生水 C.水绵的叶绿体中含有叶绿素和藻蓝素 D.吸收光能的色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上 必会知识三 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，将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： 3.探索光合作用原理的部分实验 时间及科学家 实验过程 发现或实验结论 19世纪末 — 普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928年 — 发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年希尔（英国） 离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂O2 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2 1941年鲁宾、卡门（美国） 用同位素示踪法研究光合作用中氧气的来源。 提供HO、CO2→释放18O2； 提供H2O、C18O2→释放O2 光合作用释放的O2来自H2O 1954年、1957年阿尔农（美国） — 光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随 20世纪40年代卡尔文等（美国） 利用同位素标记法。用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向 探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 4.光合作用过程 (1)光反应阶段 Ⅰ.条件：①__________。 Ⅱ.场所：叶绿体②__________。 Ⅲ.物质变化 a.水的光解：H2O分解为③___________________。 b.NADPH的合成：电子(e-)用于H+和NADP+(氧化型辅酶Ⅱ)结合形成NADPH。 c.ATP的合成：ADP和Pi反应形成④________________。 Ⅳ.能量变化：将光能转化为储存在⑤______________中的化学能。 (2)暗反应阶段 Ⅰ.条件：不直接依赖⑥__________，需要多种酶参与。 Ⅱ.场所：⑦__________。 Ⅲ.过程(卡尔文循环) a.CO2的固定：C5+CO2⑧__________。 b.C3的还原：2C3(CH2O)、C5。 Ⅳ.能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为⑨___________________。 [例1]下列关于光合作用探索历程的说法，错误的是(　　) A.希尔向离体叶绿体悬液加入铁盐，在有CO2条件下进行光照，发现有O2释放 B.卡尔文用14C追踪光合作用中的碳原子，发现了碳原子在暗反应中的转移途径 C.恩格尔曼用极细的光束照射水绵，发现好氧细菌聚集在被光束照射的叶绿体部位 D.阿尔农发现，在光照下，叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 [例2]下列关于光合作用发现史的叙述，错误的是(　　) A.恩格尔曼利用水绵和厌氧细菌，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2 B.希尔发现离体叶绿体加入铁盐或其他氧化剂在光照下可释放出氧气，说明水的光解能产生氧气 C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用释放的O2都来自水 D.卡尔文用14C标记CO2，证明小球藻体内14C的转移路径为14CO2→14C3→(14CH2O)、14C5 [例3]科学家将14C标记的CO2通入含小球藻的培养液中，并给予适宜光照来追踪小球藻光合作用中物质的转移路径。下列有关该过程的叙述，错误的是(　　) A.该过程采用的方法是同位素标记法 B.停止光照一段时间后，14C的转移将停止 C.该过程将光反应中的化学能转化为有机物中稳定的化学能 D.14C的转移路径为14CO2→14C5→14C3→(14CH2O) [例4]1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)研究了光合作用中氧气的来源。他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成O和C18O2，然后进行了两组实验:第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供O和CO2。下列分析错误的是(　　) A.实验用到了放射性同位素示踪法 B.第一组和第二组实验形成对比实验 C.两组实验释放出氧气的质量不同 D.植物的种类是本实验的无关变量 必会知识四 光合作用原理的应用 1.光合作用强度 (1)概念：简单地说，就是指植物在①________内通过光合作用②___________。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 (3)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响的实验 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。在一定范围内，光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 (2)实验中变量分析 自变量 不同光照强度 控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制 因变量 光合作用强度 检测因变量 同一时间段内叶片浮起的数量 对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致 (3)步骤 a.取材：用直径为0.6cm的打孔器在生长旺盛的叶片上打出30片圆形小叶片（避开大的叶脉）。 b.抽气： 1）用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内气体。 2）处理过的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 c.光照： 1）向3只盛有富含CO2清水的小烧杯中各放10片小叶片。 2）将3只烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。 d.观察并记录：同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 e.实验结果：在一定范围内，光照越强，烧杯内单位时间内浮起的圆形小叶片越多。 f.实验结论：在一定光照强度范围内，随着光照强度增强，光合作用强度也增强（单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多）。 【易错提醒】 （1）叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面地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，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 3.影响光合作用强度的环境因素 4.化能合成作用 (1)概念：利用体外环境中的某些③__________氧化时所释放的能量来制造④__________的合成作用。  (2)实例 [例1]某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.该实验中圆形小叶片上浮到液面的时间属于无关变量 B.图乙BC段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降 C.图乙C之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用增强 D.将甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片呼吸强度 [例2]植物的光合作用可受多种环境因素的影响。如图是植物光合速率受光照强度影响的变化曲线，在最适温度条件下，下列叙述正确的是(　　) A.B点时，叶肉细胞内既进行光合作用又进行呼吸作用 B.若植物要生长，则最低光照强度为A点时的光照强度 C.图中C点时，光合速率小于呼吸速率 D.据图分析，在CD段，影响光合速率的主要因素是光照强度 [例3]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 难点知识一 绿叶中色素的提取和分离实验 1.实验：绿叶中色素的提取和分离 (1)实验步骤 ①提取色素：鲜嫩、颜色深绿的叶片（色素含量高）；称取、剪碎；加入SiO2（帮助研磨充分）和CaCO3（保护叶绿素，研磨过程中细胞会释放有机酸）、10ml无水乙醇（溶解色素，可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替），迅速研磨并用单层尼龙布（防止滤纸吸附色素）过滤，过滤后及时用棉塞将试管塞严 ②制备滤纸条：减去两角（提醒：保证色素带整齐） ③画滤液细线：待滤液干后，重复1—2次（积累更多色素） ④分离绿叶中的色素：滤液线不能触及层析液（不同溶解度的色素扩散速度不同），防止色素溶解在层析液中。 (2)绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 ①收集到的滤液绿色过浅 1）未加二氧化硅，研磨不充分。 2）使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。 3）一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)。 4）未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 ②滤纸条色素带重叠 1）滤纸条未经干燥处理。 2）滤液线未达到细、直、齐的要求。 ③滤纸条上没有色素带 1）忘记画滤液细线。 2）滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 2.藻类中色素种类及光在海水中的分布 藻类 色素种类 含量最多的色素 分布及主要吸收的光 绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层；主要吸收红光和蓝紫光 褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层；主要吸收绿光和蓝紫光 红藻 叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素 藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光 深水层；主要吸收蓝紫光 命题角度1 绿叶中色素的提取和分离实验分析 1.某班学生以某植物叶片为材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，得到了如图所示的四种不同的层析结果。下列分析最不合理的是（ ） A．甲几乎不含色素，可能是该植物长期处于弱光环境 B．乙中各色素的含量均较少，可能是研磨时没有加入 C．若丙为正确操作的结果，则实验所用的叶片有可能是该植物秋季发黄的叶片 D．丁可能是因为研磨时未加入使叶绿素遭到破坏 命题角度2 色素的吸收光谱 2.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 难点知识二 叶绿体的结构及恩格尔曼实验 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。 命题角度1 叶绿体的结构和功能 3.下图为植物细胞部分结构电子显微镜下照片，以下说法错误的是（ ） A．在植物细胞中普遍存在 B．①富含光合色素和酶 C．与植物的能量转化有关 D．②中能够合成蛋白质 命题角度2 恩格尔曼实验 4.恩格尔曼证明光合作用的场所是叶绿体的实验中：实验组1是在黑暗环境中用一束极细的光照射水绵；实验组2是将水绵直接暴露在光下。下列关于该实验的叙述正确的是（ ） A．水绵具有椭球形的叶绿体可作为观察植物细胞质壁分离的实验材料 B．实验同时证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用并释放O2 C．实验组1中无光照射部位与有光照射部位形成对照，说明叶绿体在光下可释放O2 D．本实验需要在有空气的环境中进行，若无空气即无CO2，实验结果将会受到影响 难点知识三 光合作用的过程 1.光合作用的过程 2.光反应和暗反应的区别与联系 光反应 暗反应 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： ②ATP的合成： ③NADPH的合成： ①CO2的固定： ②C3的还原： 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 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。 可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 【注意】 （1）水分解为O2和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用是NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 （2）C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）。 （3）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 （4）叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。 （5）水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 （6）供氢：NADPH。 （7）供能：ATP和NADPH。 3．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“来源-去路法”分析各物质变化 如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 在以上各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加，则C5含量减少；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。 (2)模型法表示C3和C5等物质含量变化 ①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 ②以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量变化是一致的。 ③起始值C3高于C5（约为其2倍）。 (3)小结 C3（三碳化合物） C5（五碳化合物） 光照强→弱，CO2供应不变 升高 下降 光照弱→强，CO2供应不变 下降 升高 光照不变，减少CO2供应 下降 上升 光照不变，增加CO2供应 上升 下降 命题角度1 光合作用的过程 5.如图是某植物光合作用过程的示意图，下列说法正确的是（ ） A．光合作用的产物中，Ⅱ物质中的O部分来自水 B．图中Ⅰ物质只能为暗反应提供还原剂 C．外界Ⅲ升高，Ⅰ会暂时降低 D．H218O中的放射性会出现在18O2中 命题角度2 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 6.如图为某高等植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，下列叙述正确的是（ ） A．图中①②过程发生在叶绿体，③④过程发生在线粒体 B．①过程产生的NADPH可以用于CO2的固定 C．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的比值增加 D．图中[H]表示NADH，只在有氧呼吸过程中产生 7.正常生长的小球藻，由自然光照改为绿光下继续培养，短时间内小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是（ ） A．H2O在光下分解速率不变 B．C3/C5的比值上升 C．ADP/ATP的比值下降 D．CO2消耗速率增大 难点知识四 光合作用强度影响的因素 1.内部因素 (1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 （提醒：影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。） (3)植物叶面积指数 ①A点前：随叶面积指数增大，光合速率增大。 ②A点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快，导致干物质量下降。 应用：适当摘除林冠下层叶；合理密植，增加光合面积。 2.外部环境因素 (1)光照强度：光照强度通过影响光反应速率，影响ATP及[H]的产生速率，进而影响暗反应速率。 ①A—细胞呼吸强度，B—光补偿点，（提醒：C点不是光饱和点）； ②AC段，光合作用速率随光照强度的增加而增加； ③C点后光合作用速率不再随光照强度的增加而变化； ④阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示。 应用：温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；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。 (2)温度：温度通过影响酶的活性进而影响光合作用速率(主要是暗反应) ①B点对应的温度为最适生长温度； ②AB段，随温度升高光合作用速率升高； ③BC段，随温度升高光合作用速率降低。 应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 (3)CO2浓度：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 ①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度 ②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 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，提高光合速率。 (4)水分水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。 ①图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。 ②图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应。 应用：根据作物的需水规律，合理灌溉 (5)矿质元素：矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成。 ①OA段，随CO2矿质离子浓度的增加光合作用速率升高； ②B点后，随矿质离子浓度的增加光合作用速率下降(细胞失水)； 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用效率。 3．多因素对光合速率影响的分析 多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示，P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。 表面上看这类题目很复杂，但在解答这类试题时，仍然是依据单一变量原则，每次只分析一个自变量的变化对实验结果的影响。 命题角度1 光合作用强度影响的因素——植物自身的遗传特性 8.某科研小组为研究适宜温度下光照强度对两种植物（植物1和植物2）光合作用的影响，实践结束后绘制了如图所示图像，据图分析相关叙述错误的是（ ） A．据图分析，植物1为阳生植物，植物2为阴生植物 B．光照强度大于q时，光照强度不是限制植物1、2光合作用的因素 C．光照强度为r时，植物1制造的有机物比植物2更多 D．当植物2缺镁时，叶绿素减少，p点将向右移 命题角度2 光合作用强度影响的因素——植物叶面积指数 9.叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。下图表示叶面积指数与光合作用和呼吸作用两个生理过程的关系，下列叙述中，错误的是（ ） A．A点时，光合作用和呼吸作用强度相等 B．两条曲线围成的部分代表有机物的积累量 C．叶面积指数大约为5时，对农作物增产最有利 D．叶面积指数超过7时，农作物将开始减产 命题角度3 光合作用强度影响的因素——植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 10.为探讨油茶叶片的光合特性与叶龄的相关性，某研究小组对油茶新梢不同叶位叶龄叶片（图1）的部分形态生理特征指标和光合功能指标进行了观测，实验结果见图2。（注：d是单位“天”，a是单位“年”）回答下列问题。 (1)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动水的分解以及______________两种物质的合成。 (2)检测净光合速率的指标可以用单位时间、单位叶面积__________来表示。 (3)图2可知，随着叶龄增大，叶片的净光合速率增强。第7位叶的净光合速率开始下降，导致其下降的内部因素有______________（答出两点即可）。 (4)研究小组探究不同叶龄叶片的气孔开度对光合速率的影响，结果发现第6位叶光合速率明显变大，从气孔开度角度分析出现该结果的主要原因是_______________。 命题角度4 光合作用强度影响的因素——光照 11.为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测量此过程中不同光照强度下玉米植株单位时间内气体的释放量，绘制曲线如下图所示。下列说法错误的是（ ） A．光照强度低于d时，释放的气体来自玉米植株细胞呼吸产生的CO₂ B．c点单位时间内玉米植株光合作用产生O2的量为（n-m）μmol C．d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O2的量等于呼吸作用消耗O2的量 D．与d点相比，短时间内e点时玉米叶绿体基质中C₃含量减少 命题角度5 光合作用强度影响的因素——温度 12.下图表示在一定光照强度和黑暗条件下，温度对大棚内豌豆光合作用和呼吸作用的影响。下列说法错误的是（ ） A．若增大光照强度，5℃时的光照下放氧速率不一定升高 B．在相同时间内，35℃、光照条件下豌豆积累的有机物最多 C．35℃～40℃时，光照下放氧速率降低的原因是呼吸速率升高 D．12小时光照、12小时黑暗条件下，40℃时豌豆不能生长 命题角度6 光合作用强度影响的因素——CO2浓度 13.科研人员进行了冬季温室中光照强度和CO2浓度对辣椒光合生理特性影响的探究。叶绿素含量可通过其对特定波长光的吸收值来衡量，实验设置及结果如图所示。下列说法错误的是（ ） A．与红光相比，选用蓝紫光测定叶绿素含量更为精确 B．适当提高光照强度和CO2浓度，有利于叶绿素的合成 C．丙组净光合速率最大，原因之一是气孔导度增大、胞间CO2充足 D．协同调控光照强度与CO2浓度，可实现大棚蔬菜高产稳产 命题角度7 光合作用强度影响的因素——多因素 14.二十世纪初，英国植物生理学家布莱克曼做了探究光合作用的影响因素实验，实验结果如图所示（图中光照强度的基本单位英尺烛光即一烛光在距离一英尺的物面上产生的光照强度），下列相关分析正确的是（ ） A．光照强度小于500英尺烛光时光合作用速率不受温度的影响 B．光照强度为1000英尺烛光时限制B、C曲线最大速率的因素相同 C．光照强度为2000英尺烛光时拉近光源与被测植株的距离不能改变A曲线的最大速率 D．该实验结果说明植物的光合作用速率受光照强度、温度、浓度和植物内部因素的影响 难点知识五 “三率”的关系及测定 1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法及判定 项目 含义 表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量） 真正光合 速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2产生（生成）速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物产生（制造、生成）速率 净光合 速率 植物有机物的积累速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸 速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 3.内在联系：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 ②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 (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。（提醒：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率） (2)净光合速率：植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。（提醒：当光照强度不为0时，若CO2吸收或释放值曲线代表净光合速率变化曲线） 4.“三率”图示模型 (1)“三率”的表示方法 ①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中A点。 ②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应的CO2量，也称为表观光合速率。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量，也称为总光合速率或实际光合速率。 (2)图2中曲线 Ⅰ 表示真正光合量，曲线 Ⅲ 表示呼吸量，曲线 Ⅱ 表示净光合量。交点D对应E点，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。 (3)图3中曲线c表示净光合速率，曲线d表示呼吸速率，c＋d表示真正光合速率。在G点时，真正光合速率是呼吸速率的2倍。 5.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的变化 (1)图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。 (2)图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。 (3)图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 (4)图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，出现“光合午休”现象。 (5)图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 (6)图1的G点、图2的I′点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 (7)图2所示一昼夜密闭容器中植物能(填“能”或“不能”)正常生长，原因是J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量。 6.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 (1)装置液滴移动法 气体体积变化法测光合作用O2产生或CO2消耗的体积 ①装置中溶液的作用 在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。 ②测定原理 1）甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 2）乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 3）真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 ③测定方法 1）将植物置于黑暗中（甲装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 2）将同一植物置于光下（乙装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 3）根据呼吸速率＋净光合速率＝真正光合速率可计算得到真正光合速率。 ④物理误差的校正 为排除气压、温度等物理因素的影响，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 (2)半叶法 ①测定：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 ②计算：设被截取部分初始干重为M。 1）被截取部分的呼吸速率＝（M－MA）/6。 2）被截取部分的净光合速率＝（MB－M）/6。 3）被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝（MB－MA）/6。 (3)叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。 ①净光合速率＝（z－y）/2S； ②呼吸速率＝（x－y）/2S； ③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝（x＋z－2y）/2S。 (4)黑白瓶法 ①“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量（强度）；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量（强度）。总光合作用量（强度）＝净光合作用量（强度）＋呼吸作用量（强度）。 ②有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量（或CO2的增加量）为呼吸作用量（强度）；白瓶中O2的增加量（或CO2的减少量）为净光合作用量（强度）；二者之和为总光合作用量（强度）。 ③没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 (5)间隔光照法 光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉，持续光照，暗反应会限制光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔时会利用光照时积累的光反应的产物，进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照总时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。 (6)叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 ①实验原理 ②实验装置分析 1）自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 2）中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。 3）因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量（或浮起相同数量的叶片所用的时间长短）来衡量光合作用的强弱。 命题角度1 “三率”的关系 15.某生物科研兴趣小组从某公园的一个湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对密封黑白瓶中（白瓶为透明瓶，黑瓶为不透光瓶），剩余的水样测得初始溶氧量为10 mg/L。将六对密封黑白瓶分别置于六种不同的光照条件下（由a→e逐渐加强），其他条件相同，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶氧量，记录数据如下。下列分析错误的是（ ） 光照强度（klx） 0（黑暗） a b c d e 白瓶溶氧量（mg/L） 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量（mg/L） 3 3 3 3 E E A．瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在24 h内为7 mg/L B．光照强度为c时，在24 h内白瓶中植物产生的氧气量为27 mg/L C．光照强度为d、e时，黑瓶中溶氧量应为3 mg/L D．光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加 16.图是温度影响某绿色植物光合作用与呼吸作用的研究结果。假设每天光照12小时，下列相关叙述错误的是（ ） A．温度为时，光合作用速率是呼吸作用速率的2倍 B．图中所给的各温度中，光合作用速率最大时的温度为 C．图中所给的各温度中，最有利于植物生长的温度是 D．与光合作用相比，呼吸作用所需要的酶最适温度相对较高 命题角度2 “三率”图示模型 17.科研人员将植株甲放入密闭、恒温的透明玻璃罩内，测定了容器内O2含量变化，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ） A．MN段植株甲光合速率不断增大，导致氧气含量不断上升 B．MN段植株甲O2产生平均速率为8×10-7 mol·h-1 C．与L点相比，N点时植株甲中有机物含量增多 D．N点后植株甲叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率 18.龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。下图为龙血树在不同温度下相关指标的变化曲线（其余条件均相同），下列说法正确的是（ ） A．该实验的自变量是温度，因变量是CO2的吸收速率或释放速率 B．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 C．光照相同时间，该植物在20℃条件下生长速度最快 D．昼夜时间相同且温度不变，P点时龙血树无法正常生长发育 命题角度3 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 19.连续48h测定某温室内CO2浓度及植物CO2吸收（或释放）速率，得到如图所示曲线（整个过程中呼吸作用强度恒定）。下列有关叙述正确的是（ ） A．测定过程中，第36h时有机物积累量最大 B．实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量 C．若改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移，48小时净积累量为负值 D．由图可知植物叶肉细胞呼吸与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时 20.农光互补能在同一片土地上兼顾太阳能光伏发电与农业生产，有利于推动资源综合利用。在某干旱农业区农光互补系统的光伏板下，光照强度最大值降低近75%，研究人员测定了该系统对某作物净光合速率的影响，结果如下图。下列叙述正确的是（ ） A．两曲线交点处，两组植物的总光合速率一定相等 B．若干旱加剧，全日照组光合午休时间会缩短，净光合速率整体上升 C．在全日照下，15：00净光合速率最低是因为呼吸速率达到全天最大值 D．农光互补系统下，该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下更多 命题角度4 测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 21.下图为探究光合速率、呼吸速率的装置，A、B为CO2缓冲液。下列叙述正确的是（ ） A．若将甲、乙装置中的CO2缓冲液更换为NaOH溶液，则一段时间后，甲装置的液滴变化值可代表净光合速率，乙装置的液滴变化值可代表呼吸速率 B．缓冲液维持装置内CO2浓度恒定，甲装置内压强增大是由于光合作用产生所致，此时液滴变化值代表总光合速率 C．若撤去CO2缓冲液，则甲装置的变化速率代表净光合速率，而乙装置的液滴变化速率代表呼吸速率 D．若要计算总光合速率，用甲、乙装置的计算方式是：总光合速率＝甲装置液滴变化速率十乙装置液滴变化速率 22.植物叶片的光合作用强度可通过通气法来测定，如图1所示（装置中通入气体的CO2浓度是可以调节的）。将适量叶片置于同化箱中，在一定的光照强度和温度条件下，让空气沿箭头方向缓慢流动，并用CO2分析仪测定A、B两处气体CO2浓度的变化。请判断下列说法正确的是（ ） A．欲使A、B两处气体CO2浓度相同，只能通过控制光照强度来实现 B．如果B处气体CO2浓度低于A处，说明叶片光合作用强度小于呼吸作用强度 C．将该同化箱放在黑暗中通入空气，可测得通入与流出的气体体积相同，但CO2含量不同 D．若该叶片在适宜条件下进行如图2所示的处理，则叶片光合作用制造有机物的量可表示为a+c-b 23.现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位为mg/（dm2·h）。下列说法正确的是（ ） A．m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小 B．m2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小 C．（m2－m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量 D．（m2－m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的制造量 难点知识六 光合作用“关键点”的移动 CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2含量(或光照强度)，位于横轴上。 (1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移；反之，则左移。 (2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移；反之，则左移。 (3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。 【知识延伸】光补偿点若用图形表示，可归纳为如下几种：（四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点） 命题角度1 光合作用“关键点”的移动 24.某种阴生植物光合作用和呼吸作用的最适宜温度分别是25℃和30℃。下图是在30℃时测得的该植物在不同光照强度(或CO2浓度)条件下的CO2吸收速率。据图判断下列有关叙述错误的是（ ） A．若温度由30℃下降到25℃，B点左移，C点右移 B．若温度由25℃上升到30℃，A点下移，D点左下移 C．与阴生植物相比，阳生植物的B点和C点都应向左移动 D．若光合作用产生的有机物均为葡萄糖，则该植物置于C点条件下光照10h，其余时间置于黑暗中，一昼夜每平方米叶片有机物的净积累量约为20.5mg 25.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释放量等于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12 难点知识七 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 1.C4植物和CAM植物 (1)C4植物 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体，能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2的固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→（CH2O）。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能，故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好，并且C4植物无光合“午休”现象。常见C4植物有玉米、高粱、甘蔗、苋菜等。 (2)景天科植物（CAM植物） ①CAM植物夜间吸入CO2，淀粉经细胞呼吸第一阶段形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中（从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降）。 ②白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以再还原成三碳糖，最后合成淀粉（从而表现为白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升）。 ③从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚，该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ④如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ⑤分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除了维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 (3)C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 特征 C3途径 C4途径 CAM途径 与CO2 结合的物质 RuBP(C5) PEP、 RuBP(C5) PEP、 RuBP(C5) CO2固定的最初产物 C3 C4 草酰乙酸 CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天 光反应的场所 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞类 囊体薄膜 叶肉细胞类 囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞 的叶绿体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 ①比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 1）相同点：都对CO2进行了两次固定； 2）不同点：C4植物两次固定CO2在空间上错开；CAM植物两次固定CO2在时间上错开。 ②比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 2.光系统及电子传递链 (1)光系统 ①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子（e－），光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 ②电子传递过程是高电势到低电势（由于光能的作用），释放的能量将质子（H＋）逆浓度梯度从叶绿体的基质侧泵入到类囊体腔侧，从而建立了质子浓度（电化学）梯度。 ③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度运输产生的分子势能来合成ATP。 ④图示过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光，电子供体是H2O，电子受体是NADP＋。 (2)电子传递链和氧化磷酸化 ①发生在线粒体的内膜上，不需要光，电子供体是NADH，电子受体是O2。 ②通过ATP合成酶把ADP磷酸化为ATP。电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合成酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP。 3.光呼吸和光抑制 (1)光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中，Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会与CO2竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下，光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： ①发生条件 1）干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2溢出叶片。 2）Rubisco具有两面性(或双功能)。 ②发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 ③不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ④有利影响 1）光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径； 2）在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 ⑤二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 ⑥光呼吸与细胞呼吸的区别 1）反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 2）产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。 (2)光抑制 ①概念：植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 ②光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 4.光合产物及运输 (1)磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 命题角度1 C4植物、CAM植物 26.玉米叶肉细胞中的叶绿体较小、数目少，但叶绿体内有基粒；相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大、数目较多，但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径，简称C4途径（如图）。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列有关叙述错误的是（ ） A．维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的 B．若维管束鞘细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率，植物的干重不一定增加 C．玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径和C3的还原合成的 D．干旱条件下C3途径植物光合速率比C4途径植物小 27.CAM（景天科）植物的气孔在夜间开放吸收CO2，白天关闭。下图为某CAM（景天科）植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是（ ） A．由图可知，CAM植物白天和晚上均进行光合作用 B．图中C可能是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的基质中 C．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 D．晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 命题角度2 光呼吸 28.RuBP羧化酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，小写字母代表相应的物质。下列叙述错误的是（ ） A．a表示NADPH，b表示NADP＋，c表示ADP＋Pi，d表示ATP，f表示RuBP B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强 C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱 D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长 命题角度3 光抑制 29.当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示(活性氧：ROS，一种自由基)。下列叙述错误的是（ ） A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所 B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因 C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因 D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制 命题角度4 电子传递链和氧化磷酸化 30.在光合作用的光反应中，光能会被转化成电子进行传递，光合电子传递链主要由P680Cytbf和P700等复合体组成。如图所示为光反应生成NADPH和ATP的过程，①～③表示过程，下列说法错误的是（ ） A．P680接受光照射后被激发释放的电子的最终供体是水 B．①③过程都表示H⁺的跨膜运输，其中属于主动运输的是① C．水的光解主要与P680有关，产生的电子的最终受体为NADPH D．图中电子沿电子传递链传递时进一步加大了膜内外H+浓度差 31.绿色植物在呼吸作用和光合作用过程中，可分别通过氧化磷酸化和光合磷酸化合成ATP，该过程是在跨膜H⁺动力势的参与下，由ATP合成酶这种跨膜蛋白催化完成。下列说法错误的是（ ） A．植物细胞的线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上有ATP合成酶 B．H⁺跨膜过程有ATP合成酶参与，故其运输方式为主动运输 C．细胞中ATP和ADP相互转化是时刻不停并处于动态平衡中 D．ATP合成酶的跨膜部位呈疏水性，有利于和相应膜稳定结合 [要点回眸] [答题必备] 1．(必修1 P98)用无水乙醇提取绿叶中的色素的原理是色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 2．(必修1 P98)用纸层析法分离色素的原理是不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 3．(必修1 P99)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。 4．叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 5．希尔的实验说明水的光解产生氧气，并且说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，因为希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有CO2。 6．(必修1 P102)光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 7．光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段必须有光才能进行，场所在类囊体的薄膜。暗反应阶段不直接依赖光，场所在叶绿体基质。 8．光合色素吸收的光能，有两方面用途。一是将水分解为氧和H＋，同时被叶绿素夺去两个电子，氧直接以氧分子的形式释放出去，电子经传递，用于H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 9．NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。ATP为暗反应阶段提供能量。 10．暗反应阶段：(1)CO2的固定：CO2在特定酶的作用下与C5结合形成C3。 (2)C3的还原：在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类，另一些形成C5。 11．光合作用中的能量转化：光能转化成ATP和NADPH中的化学能，再转化成糖类中的化学能。 12．光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 13．(必修1 P106)硝化细菌能将土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。 14．光合作用强度，简单地说，是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 15．相对于一直保持光照的条件，提高单位光照时间内制造有机物的量可采取的措施是以适当的频率进行光照和黑暗交替处理。 16．光合“午休”现象的主要原因：夏日晴朗的中午气温过高，导致气孔大量关闭，进入叶片组织的CO2不足，致使暗反应受到限制。 17．光下培养密闭容器中的植物，容器中CO2浓度先下降后不变的原因：开始时，光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量，容器中CO2浓度下降，随着容器中CO2浓度降低，光合作用减弱，直至光合作用吸收的CO2的量与细胞呼吸释放的CO2的量达到动态平衡。 18．农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是施肥时，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。 19．施用农家肥的优点：农家肥中的有机物可被微生物分解产生CO2，有利于植物光合作用，同时产生的矿质元素可为植物提供养料等。 一、单选题 1.如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置，层析后得到①②③④四种不同的色素带，其中主要吸收红光和蓝紫光的是(　　) A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 2.如图为叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法错误的是(　　) A.①在层析液中的溶解度大于②③ B.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上 C.镁离子是②③的重要成分，缺镁会造成叶片发黄 D.叶片呈现绿色主要是因为②③会将绿光透过或反射出去 3.金叶梣叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶)，后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料，测定相关指标，结果如下表。下列叙述正确的是(　　) 种类 叶绿素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/叶绿素 叶绿体长度/μm 叶绿体宽度/μm 金黄叶 0.24 0.15 0.64 0.17 0.08 复绿叶 2.59 0.49 0.19 1.6 0.86 A.叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中能捕获并转化光能 B.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇分离叶片中的色素 C.叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低，类胡萝卜素与叶绿素的比值高 D.光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小，类囊体数量较少 4.对菠菜绿叶中的光合色素进行提取，并用层析液进行纸层析。然后以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图形。下列叙述正确的是(　　) A.为使实验结果显著，应在滤纸条上连续进行点样 B.实验结果表明，不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C.研磨时若未加入碳酸钙，甲、乙、丙、丁均会明显减少 D.研磨时若未加入二氧化硅，甲、乙、丙、丁均会明显减少 5.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四名同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用，“-”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为(　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 - + + + CaCO3 + + - + SiO2 + + + - A.①②③④ B.④②③① C.②④①③ D.③②①④ 6.叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体，二者的区别在于前者含有较多的光合色素以及形成了堆叠的基粒(如图所示)。下列关于类囊体的叙述，正确的是(　　) A.类囊体属于叶绿体内膜的一部分 B.据图推测基质类囊体吸收光的能力强于基粒类囊体 C.从结构上分析，类囊体堆叠形成基粒的意义与线粒体中形成嵴的意义类似 D.类囊体不属于细胞器，类囊体薄膜也不属于生物膜系统 7.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，下列主要步骤操作正确的是(　　) A.步骤①为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好 B.步骤②采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量 C.步骤③在滤纸条上连续画2~3次滤液细线，分离色素效果更好 D.步骤④将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线 8.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光解 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水 9.在高等植物光合作用的暗反应中，催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列相关叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于叶绿体基粒片层上 B.Rubisco催化C5和CO2结合 C.Rubisco需要在黑暗条件下发挥作用 D.Rubisco催化反应消耗ATP 10.下列关于光反应的叙述，正确的是(　　) A.光反应的场所在叶绿体内膜上 B.光反应的速度常快于暗反应 C.光反应为暗反应提供了ADP和Pi D.光反应实现了活跃化学能向稳定化学能的转变 11.如图表示植物光合作用的一个阶段。下列叙述正确的是(　　) A.该阶段的化学反应在叶绿体基粒上进行 B.C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多种酶参与 C.提高温度一定能促进(CH2O)的生成 D.无光条件有利于暗反应进行 12.如图是某水生植物在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是(　　) 注:箭头所指为处理开始时间。 A.t1时刻增加光照，色素吸收光能增加，水光解加快、O2释放增多，叶绿体中ATP/ADP的值降低 B.t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高 C.t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强 D.t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C5含量降低 13.图1和图2为某植物叶肉细胞中两种膜结构以及发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是(　　) 图1 图2 A.图1、图2中的两种生物膜上都发生能量的转换，且转换形式相同 B.两种生物膜除了产生上述物质外，还均可产生ATP C.图1中的A是NADH，图2中的B全来自丙酮酸和H2O D.由于图1、图2中的生物膜来自不同细胞器，所以它们的主要成分不同 14.某绿色植物体内发生的部分生理过程如图所示，其中Ⅰ、Ⅱ代表发生反应的场所，①②代表发生的生理过程。下列叙述正确的是(　　) A.在适宜光照下，该植物产生和消耗氧气的场所分别是类囊体薄膜和线粒体基质 B.光反应产生的ATP和NADPH参与①过程 C.在适宜光照下，该植物固定的CO2来自外界环境和线粒体 D.若环境中的CO2浓度突然降低，X的含量会增加 15.检查植物光合作用速率是否增加的最有效的方法是检查(　　) A.光合作用产生的水量 B.CO2的消耗量 C.植物体的叶绿素含量 D.植物体葡萄糖的氧化量 16.如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响，下列有关叙述错误的是(　　) A.A点与B点差异的主要限制因素是光照强度 B.B点与D点差异的主要限制因素是CO2浓度 C.C点时的主要限制因素可能是温度 D.A点与C点差异的主要限制因素是光照强度和CO2浓度 17.某同学用打孔器在菠菜叶片上打出若干圆形小叶片，在如图所示的实验装置中加入一定浓度的碳酸氢钠溶液，并用多组装置探究光照强度对光合作用强度的影响。下列说法错误的是(　　) A.实验前将各圆形小叶片内的气体排出，其目的是排除原有气体对实验结果的干扰 B.可用不同功率的LED灯来探究光照强度对光合作用强度的影响 C.随着光照强度的增加，装置中圆形小叶片浮起的数量也逐渐变多 D.可用不同浓度的碳酸氢钠溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响 18.图甲表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，找出图甲在图乙中的位置(　　) 甲 乙 A.AB之间 B.BC之间 C.C点以后 D.B点 19.利用大棚种植蔬菜，可人为控制温度、水分和光照等条件，调整蔬菜的生长季节并提高产量。下列与大棚种植蔬菜相关的措施及分析，正确的是(　　) A.施用农家肥，可为蔬菜的光合作用提供有机物 B.适当加大蔬菜的种植密度，可提高蔬菜的产量 C.阴雨天适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量 D.用红色塑料薄膜代替透明塑料薄膜，可提高蔬菜的光合作用速率 20.下列有关硝化细菌合成有机物的叙述，正确的是(　　) ①硝化细菌不能利用光能　②硝化细菌可以利用环境中物质氧化释放的能量　③硝化细菌的遗传物质主要是DNA　④硝化细菌能将水和二氧化碳合成有机物　⑤硝化细菌属于异养生物 A.①②③ B.①②④ C.②③⑤ D.①②⑤ 21.植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系，作物采用无土栽培的技术。生菜是植物工厂常年培养的速生蔬菜。下列有关植物工厂中对生菜培养的说法，正确的是(　　) A.培养过程中需要定时向营养液中通入空气，主要目的是为光合作用提供CO2 B.同等强度下使用白光比红光更有利于生菜光合作用制造有机物 C.培养过程中需要定期更换营养液，以保证无机盐的供应 D.合理控制温度可以提高生菜的光补偿点，有利于增产 22.当达到某一光照强度时，植物的光合速率不再随光照强度增加而增加，该光照强度称为光饱和点。甲、乙两个水稻品种在灌浆期的光饱和点分别为1 623 μmol/(m2·s)、1 976 μmol/(m2·s)，下列叙述错误的是(　　) A.光照突然减弱时，短时间内C3含量将增加 B.达到光饱和点时，叶肉细胞会向外释放O2 C.降低光照强度对乙品种的生长影响更大 D.长期缺Mg2+将会导致水稻的光饱和点增大 23.如图表示夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度变化曲线。下列对此图叙述错误的是(　　) A.AB段光合作用强度变化的主要原因是光照强度 B.BC段光合作用强度下降是因为部分气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，暗反应速率下降 C.DE段光合作用强度变化的主要原因是温度 D.从图中可以推断限制光合作用的因素有光照强度、温度和CO2浓度 24.龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙为同一批龙血树分别在不同温度、光照强度下相关指标的变化曲线(其余条件均相同)[单位:mmol/(cm2·h)]，下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.若土壤中缺少Mg2+会导致图甲中的D点左移 B.图甲中D点时，该植物叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 C.图乙40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，该植物能正常生长 D.据图乙分析，温度为30 ℃和40 ℃时，叶绿体固定CO2的速率相等 二、多选题 25.西藏地区海拔高，蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如下图和表格所示。下列叙述错误的是(　　) 覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g-1) 类胡萝卜素含量/(mg·g-1) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 A.图中三种颜色膜虽都有绿光透过，但极少能被藏川杨幼苗叶绿体中色素吸收而用于光反应 B.与覆盖白膜相比，蓝膜透过的紫外光少，植物光合作用利用的紫外光少，可更好地减弱幼苗受到的辐射 C.提取光合色素时，可利用无水乙醇作为溶剂 D.覆盖蓝膜不利于藏川杨幼苗在高原环境下生长 26.某兴趣小组分别利用A、B两种方法提取色素并测定叶绿素含量，过程如图。下列有关叙述正确的是(　　) A.方法A中的“?”代表的是碳酸钙，加入该物质可以防止类胡萝卜素被破坏 B.方法A和方法B中，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后再测定叶绿素的含量 C.用红色苋菜叶进行分离色素实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a和叶绿素b之间 D.如果方法B提取的色素含量高，可能是因为液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素 27.玉米、甘蔗等C4植物在高温、强光下光合效率显著高于水稻、小麦等C3植物。2026年研究进一步阐明了C4植物叶肉细胞与维管束鞘细胞协同固定CO2的机制。据此判断，下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　) A.光反应在叶绿体基质中进行，利用光能将水分解为O2和NADPH，并合成ATP;暗反应在类囊体膜上利用ATP和NADPH固定CO2 B.C3植物中，CO2直接与C5结合形成C3;而C4植物先在叶肉细胞将CO2固定为C4，再转运至维管束鞘细胞释放CO2供卡尔文循环使用 C.暗反应不需要光，因此只能在夜间进行，而光反应必须在白天进行，二者在时间上严格分离 D.光合作用中，光能最终转化为有机物中稳定的化学能，该过程不涉及任何能量形式的损失 28.科学家向小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照后检测放射性物质的分布情况，结果如表所示。 实验组别 光照时间/s 放射性物质分布 1 2 大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物) 2 20 多种磷酸化糖类 3 60 除上述多种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等 根据上述实验结果分析，下列叙述正确的是(　　) A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段 B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质的分布 C.CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是多种磷酸化糖类 D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等 29.光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。下列有关光合作用的叙述，正确的是(　　) A.光合色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用 B.从暗反应的过程可以看出，每固定一分子CO2，就能生成一分子葡萄糖 C.鲁宾和卡门用18O分别标记水和二氧化碳，证实了氧气的来源 D.光合作用产生的有机物可被植物体自身利用，也可被许多异养生物利用 30.影响光合作用强度的因素有很多，如图为甲、乙两种植物在不同光照强度下CO2的吸收速率曲线图。下列相关叙述错误的是(　　) A.该实验的自变量为光照强度 B.两曲线相交时植物甲和植物乙光合速率相同 C.D点时限制光合速率的因素为光照强度 D.植物甲为阳生植物，植物乙为阴生植物 31.如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化。下列叙述正确的是(　　) A.该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响 B.加入NaHCO3溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO2 C.拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下的O2浓度 D.若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度 三、解答题 32.在电子显微镜下，我们可清晰地观察到细胞内的各种结构。如图为两种细胞器的亚显微结构模式图，回答下列问题。 A B (1)细胞器A、B的名称分别是　　　　　　　　、　　　　　。 (2)樟树茎表皮细胞含图中的细胞器　　　　　　(填字母)，其功能是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)细胞器A中　　　　(填序号)含大量色素和酶。 33.如图是某植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸的过程示意图，图中A、B、C、D代表反应场所，①~④代表物质。据图回答下列问题。 (1)A中分布着许多吸收光能的色素分子，其中叶绿素主要吸收　　　　　。A场所指的是　　　　　。 (2)图中②④代表的物质依次是　　　　　、　　　　　。 (3)在A、B、C、D四个反应场所中，能生成ATP的是　　　　　。 (4)光合作用过程中，发生的能量转化表现为:光能转化为　　　　　　　　中的化学能，进而转化为储存在糖类中的化学能。 (5)晴朗的夏季中午，植物光合作用速率会有所下降，主要与图中　　　　　供应不足有关，此时C3含量会　　　　　。 (6)为叶片提供18O2，产物中的葡萄糖会含18O，请写出元素18O转移的路径　　　　　　　　　　　(用相关物质的名称及箭头表示)。 34.研究环境因素对草莓的影响，可帮助农民增收致富。科研人员研究了大棚内不同条件对草莓植株光合速率的影响，测得草莓植株CO2吸收量随条件变化而发生的改变，结果如图所示。据图分析，回答下列问题。 (1)本实验的自变量是　　　　　　　　　　　。A点时，草莓产生ATP的场所是　　　　　　　　　　　　。 (2)已知C、D两点的CO2吸收量相等。根据以上信息分析，草莓在C、D两点时制造的有机物量　　　(填“相等”或“不相等”)，依据是　　　　　　　。 (3)E点后，草莓的CO2吸收量不再增加，此时限制草莓光合速率的环境因素主要是　　　　　　。若要提高草莓产量，根据图中信息分析，可以采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　。 35.现有一重度石漠化地区，不具备乔木、灌木的生长条件，只适合种植抗性较强的藤本植物。现想通过对藤本植物的生态重建，逐步改变该地区的土壤条件，专家们将以下五种藤本植物种植在重度石漠化地区进行研究，结果如下表。 品种 紫藤 9.3 3 829 8.2 0.7 络石 4.9 1 675 10.1 0.3 龙须藤 6.1 815 5.9 0.5 鸡血藤 5.6 1 859 11.4 0.7 香花崖豆藤 5.5 794 6.8 0.8 (1)五种藤本植物中，　　　　是典型的阳生藤木；　　　　　　对强光和弱光适应能力都强。 (2)有研究表明，岩溶地区龙须藤的光饱和点为627.7 μmol/(m2·s)，结合表格信息，说明龙须藤在重度石漠化地区有较　　　(填“强”或“弱”)的适应性，光适应范围变　　　(填“大”或“小”)。 (3)若该地区光照强度达到络石的光饱和点，不考虑其他因素的影响，则在单位时间、单位叶面积内制造有机物的量一定大于络石的植物为　　　　　　　　　　　　。 (4)若鸡血藤的呼吸强度增大(其他条件不变)，则其光补偿点　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，光饱和点　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $