【生物】2018届一轮复习苏教版光合作用教案

【生物】2018届一轮复习苏教版光合作用教案

第2讲　光合作用 考点一| 捕获光能的色素和叶绿体的结构 ‎1．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出：‎ ‎(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。‎ ‎(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。‎ ‎2．叶绿体的结构与功能 ‎(1)结构模式图 ‎(2)结构 ‎ ‎ ‎(3)功能：进行光合作用的场所。‎ ‎(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。‎ ‎1．判断下列有关色素的说法的正误。‎ ‎(1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(√)‎ ‎(2)叶绿素b和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(×)‎ ‎【提示】　叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。‎ ‎(3)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效吸收绿光。(×)‎ ‎【提示】　叶绿素几乎不吸收绿光。‎ ‎(4)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(×)‎ ‎【提示】　液泡中色素吸收的光能不能用于光合作用。‎ ‎2．判断下列有关叶绿体结构和功能说法的正误。‎ ‎(1)叶绿体是生物进行光合作用的唯一场所。(×)‎ ‎【提示】　某些原核生物也能进行光合作用。‎ ‎(2)叶绿体基粒增大了膜面积，为暗反应所需的酶提供附着位点。(×)‎ ‎【提示】　暗反应发生在叶绿体基质中。‎ ‎(3)绿色植物的细胞都具有叶绿体进行光合作用。(×)‎ ‎【提示】　并非所有植物细胞都有叶绿体，如根尖细胞。‎ ‎(4)光合作用的色素分布在叶绿体基粒和基质中。(×)‎ ‎【提示】　光合色素分布在叶绿体基粒上。‎ ‎(5)破坏叶绿体外膜后，O2就不能产生。(×)‎ ‎【提示】　O2是在类囊体薄膜上产生的。‎ 叶绿体中的色素 色素种类 叶绿素(约3/4)‎ 类胡萝卜素(约1/4)‎ 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 分布 叶绿体的囊状结构薄膜上 吸收光谱 化学特性 不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂 分离方法 纸层析法 色素与叶片颜色 正常绿色 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色 叶色变黄 寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄 叶色变红 秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色 视角1 考查叶绿体中色素的种类和作用 ‎1．将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为mm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是(　　)‎ A．类胡萝卜素　　　　　 B.叶黄素 C．胡萝卜素 D．叶绿素a D　[叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。]‎ ‎2．(2017·淄博模拟)下列关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述，错误的是(　　)‎ A．叶绿体色素与ATP的合成有关 B．叶绿体色素参与ATP的分解 C．叶绿体色素与O2和[H]的形成有关 D．叶绿体色素能吸收和传递光能 B　[叶绿体色素具有吸收、传递和转化光能的作用，并伴随着水的光解和ATP的合成过程，故A、C、D项正确，B错误。]‎ ‎　　　　　不同颜色温室大棚的光合作用效率 ‎1．‎ 无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合作用效率最高。‎ ‎2．叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。‎ 视角2 考查叶绿体的结构和功能 ‎3．(2017·廊坊质检)叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构和功能的叙述，正确的是(　　)‎ A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中 C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的 D　[本题考查叶绿体结构与功能的相关知识，意在考查考生的理解分析能力，难度较小。叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上，A项错误；H2O的光解发生在类囊体薄膜上，而不是基质中，B项错误；CO2固定发生在叶绿体基质中，C项错误；光合作用的产物——淀粉是在暗反应阶段产生的，场所是叶绿体基质，D项正确。]‎ ‎4．(2017·合肥一模)实验发现将叶绿体从叶肉细胞中分离出来，破坏其外膜，仍然可以在光下利用二氧化碳生产有机物、放出氧气。以下分析正确的是(　　)‎ A．光合作用所需的酶和色素主要位于叶绿体内膜和基质中 B．叶绿体内膜具有选择透过性，外膜是全透的，起保护作用 C．光合作用必须在叶绿体中才能进行 D．叶绿素被破坏则不能进行光合作用 D　[本题考查光合作用场所——叶绿体的相关知识，意在考查考生对所学知识点的识记、理解与运用能力，难度中等。与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，色素仅分布在类囊体薄膜上，A错误；叶绿体内膜和外膜都具有选择透过性，B错误；蓝藻没有叶绿体，也能进行光合作用，C错误；叶绿素在光反应中吸收和转化光能，叶绿素被破坏，则不能进行光合作用，D正确。]‎ 影响叶绿素合成的因素分析 ‎1．‎ 光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。‎ ‎2．温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。‎ ‎3．必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。‎ 考点二| 光合作用的探究历程及过程 ‎1．光合作用的探究历程(连线)‎ 科学家　　　　　　　 实验结论或观点 ‎①普利斯特里　　　　　 a．只有在阳光下，植物才更新空气 ‎②英格豪斯 b．植物可以更新空气 ‎③梅耶 c．光合作用的产物除O2外，还有淀粉 ‎④萨克斯 d．光合作用释放的O2来自于水 ‎⑤鲁宾和卡门 e．光合作用把光能转换为化学能 ‎【提示】　①－b　②－a　③－e　④－c　⑤－d ‎2．光合作用的基本过程(据图填空)‎ ‎(1)过程图解 ‎(2)反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。‎ ‎3．光反应与暗反应的关系 ‎(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。‎ ‎(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。‎ 总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者相辅相成。‎ ‎1．判断下列有关光合作用过程说法的正误。‎ ‎(1)光反应可以为暗反应提供H＋和ATP。(×)‎ ‎【提示】　光反应产生的[H]不是H＋，而是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。‎ ‎(2)H2O在光下分解的过程发生在叶绿体基质中。(×)‎ ‎【提示】　H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。‎ ‎(3)暗反应必须在无光条件下进行。(×)‎ ‎【提示】　暗反应在有光、无光条件下均可以进行。‎ ‎(4)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加。(×)‎ ‎【提示】　突然停止光照后，C3增加，C5减少。‎ ‎2．填写有关光合作用的图示。‎ ‎(1)⑤、⑥过程发生的场所分别为类囊体薄膜、叶绿体基质。‎ ‎(2)①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)。‎ ‎(3)③与C5的结合不需要(填“需要”或“不需要”)ATP参与。‎ ‎1．光反应与暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 条件 光、水、色素和酶 ATP、[H]、CO2、多种酶 场所 在类囊体薄膜上 在叶绿体基质中 物质转化 水的光解；ATP的形成 CO2的固定和C3的还原 能量转化 光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi ‎2.填写下表探究外界条件变化时C5、C3、[H]等物质含量的变化 条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变 C3含量 增加 减少 减少 增加 C5含量 减少 增加 增加 减少 ‎[H]和ATP的含量 减少或没有 增加 增加 减少 ‎(CH2O)的合成量 减少 增加 减少 增加 视角1 考查光合作用过程分析 ‎1．(2017·长春三模)下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　)‎ A．光反应阶段不需要酶的参与 B．暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗 C．光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗 D．光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能 A　[本题考查光合作用的过程，意在考查考生在识记和理解方面的能力，难度较小。光反应阶段，由ADP和Pi形成ATP时需要ATP合成酶的参与；在暗反应阶段二氧化碳与C5反应生成C3，然后C3又被还原生成(CH2O)和C5；光合作用过程中先在光反应阶段将光能转化为ATP和[H]中的化学能，然后在暗反应阶段将ATP和[H]中的化学能转化为(CH2O)中的化学能。]‎ ‎2．(2017·山西运城期中)科学家采用放射性同位素自显影技术对光合作用进行研究。以下是他们研究过程的简述：往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同的光照时间，请根据实验资料分析，下列选项错误的是(　　)‎ 实验组别 光照时间(s)‎ 放射性物质分布 ‎1‎ ‎20‎ ‎12种磷酸化糖类 ‎2‎ ‎60‎ 除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等 ‎3‎ ‎2‎ 大量三碳化合物 A.本实验原料只有CO2，暗反应的产物是有机物 B．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是三碳化合物 C．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 D．从CO2进入叶绿体后的整个过程看，产生的有机物主要是磷酸化糖类 A　[由题意和表格知，CO2进入叶绿体后首先形成大量的三碳化合物，然后形成12种磷酸化糖类，随后出现氨基酸、有机酸等，光合作用的原料有水和CO2，暗反应产物是有机物，A错误；CO2进入叶绿体后与C5结合形成C3，B正确；表中数据和结果证明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等，C正确；从表中可以看出光合作用产生的有机物主要是磷酸化糖类，D正确。]‎ ‎1．误认为光反应中产生的ATP，可用于各项生命活动 光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。‎ ‎2．误认为没有暗反应，光反应能独立进行 光反应为暗反应提供[H]和ATP，因此没有光反应，暗反应不能进行。在暗反应不能进行时，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。‎ ‎3．误认为光合作用只能在叶绿体中进行 蓝藻无叶绿体，但蓝藻细胞中含有吸收光能的色素和催化光合作用的酶，也可进行光合作用。‎ 视角2 考查环境条件变化对光合作用过程的影响 ‎3．(2017·江西金溪一中一模)在光照最强的夏季的中午，绿色植物的光合作用强度反而会降低，此时细胞内C3、C5以及ATP含量的变化依次是(　　)‎ A．增加、减少、减少 B．减少、增加、增加 C．减少、增加、减少 D．增加、减少、增加 B　[在光照最强的夏季中午绿色植物光合作用强度降低的主要原因是气孔关闭，CO2供给不足。由于CO2的固定量减少，细胞内C3的合成速率减小，C3含量会减少，同时C5因消耗减少，其含量会增加；而C3含量减少使C3的还原速率降低，ATP因消耗减少，其含量会增加，B项正确。]‎ ‎4．(2017·石家庄模拟)右图表示蚕豆叶肉细胞在温室中，一定的光照强度(N点后停止光照)条件下，O点开始提供‎14C标记的质量分数为0.03%的CO2，叶肉细胞的叶绿体内的C3和C5中‎14C含量相对值随时间的变化曲线。请据图回答问题：‎ ‎(1)图中表示用‎14C标记C3含量相对值变化的曲线是________(填字母)。‎ ‎(2)b曲线在P至N时间段内‎14C含量相对值稳定不变的原因是________________________________________________________________。‎ ‎(3)N点后，a曲线上升的原因是____________________________________‎ ‎___________________________________________________________________。‎ ‎(4)实验过程中，叶肉细胞内糖类中‎14C 含量相对值随时间变化的趋势是__________________________________________________________________。‎ ‎(5)将蚕豆的叶绿体膜破坏后得到匀浆，离心处理获得基粒和叶绿体基质分别放入甲、乙两个试管中，然后向试管乙中加入[H]和ATP，黑暗条件下向其中通入‎14C标记的CO2，则试管乙中________(填“有”或“没有”)含‎14C的糖产生。‎ ‎【解析】　本题考查光合作用的过程，考查获取信息的能力和理解能力。‎ ‎(1)(3)在由光照转为黑暗环境时，光反应停止，[H]和ATP不能生成，C3被还原的速率下降；C5和CO2还能形成C3，因此C3含量上升，C5含量下降。‎ ‎(2)在暗反应过程中，固定CO2消耗C5的速率等于C3的还原生成C5的速率，b曲线在P至N时间段内‎14C含量相对值稳定不变。‎ ‎(4)实验过程中，叶肉细胞内的‎14C不断转化到糖类物质中，因此糖类中‎14C含量相对值随时间变化的趋势是逐渐增加，N点后逐渐减少。‎ ‎(5)试管乙中加入[H]和ATP，黑暗条件下向其中通入‎14C标记的CO2，暗反应仍然能够进行。‎ ‎【答案】　(1)a　(2)固定CO2，消耗C5的速率等于C3的还原生成C5的速率　(3)停止光照后，[H]和ATP不能生成，C3被还原的速率下降；C5和CO2还能形成C3‎ ‎(4)逐渐增加，N点后逐渐减少　(5)有 ‎　　　　 当外界条件改变时C3、C5及ATP和ADP含量变化 ‎(1)停止光照时：光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：‎ ‎(2)CO2供应停止时：CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：‎ 考点三| 叶绿体中色素的提取和分离 ‎1．实验原理 试剂 原理 色素提取 无水乙醇 绿叶中的色素溶于无水乙醇，而不溶于水 色素分离 层析液 各种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 ‎2．实验步骤 绿叶中色素的提取和分离的实验操作分析 步骤 方法 原因 提取绿叶中的色素 ‎①加入二氧化硅：有助于研磨充分 ‎②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏 ‎③加入无水乙醇：为了溶解、提取色素 将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口 ‎①单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等 ‎②试管口塞紧：防止乙醇挥发 制备滤纸条 ‎①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多 ‎②剪去两角：使层析液同步到达滤液细线 画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细而直的滤液细线，待干后再重复画一两次 ‎①画得细而直：防止色素带重叠而影响分离效果 ‎②画两三次：是为积累更多的色素 ‎，使分离后的色素带明显 分离绿叶中的色素 ‎①层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离 ‎②烧杯加盖是为了防止层析液中成分挥发 观察与分析 视角　 考查实验原理、实验步骤及结果分析 ‎1．(2017·湖北联考)下列有关叶绿体色素的提取、分离及功能验证实验中，叙述正确的是(　　)‎ A．叶绿体色素之所以能够在滤纸上分离开的原因是不同的色素分子大小不同 B．实验中要注意不能让层析液没及滤液细线，目的是避免色素扩散进入层析液中 C．将叶绿体色素提取液装入试管，让一束白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散，光谱的颜色明显减弱的是绿光 D．提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和CO2可进行光合作用 B　‎ ‎[不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素在滤纸上扩散的速度快，故叶绿体色素能够在滤纸上分离开；实验中不能让层析液没及滤液细线，否则滤液细线中的色素会扩散进入层析液中；叶绿体色素对绿光吸收最少，白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散，则绿光强度基本不变；光合作用需要多种色素的参与，且需叶绿体类囊体薄膜上多种酶的参与，因此仅仅有叶绿素，光合作用是无法进行的。]‎ ‎2．(2017·孝感模拟)某学生利用新鲜的菠菜叶进行叶绿体色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(　　)‎ A．甲可能是用蒸馏水做提取液和层析液 B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2‎ C．丙是正确操作得到的理想结果 D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3‎ C　[光合色素不能溶于水，甲没有色素，可能是误用蒸馏水做提取液和层析液，故A正确；乙中色素的量较少，可能是因为研磨时未加入SiO2，导致研磨不充分，提取色素含量少，故B正确；丙中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，可能是因为研磨时未加入CaCO3，导致部分色素被破坏，故C错误；丁中叶绿素含量类胡萝卜素含量低，且色素含量较少，可能是因为未加入CaCO3导致部分色素被破坏，D正确。]‎ 叶绿体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的原因分析 ‎(1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。‎ ‎(2)使用放置数天的菠菜叶，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提取色素)。‎ ‎(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 滤纸条上的滤液细线接触到层析液。‎ ‎3．滤纸条看不到色素带 ‎(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。‎ ‎4．滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带。‎ 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。‎ 考点四| 影响光合作用速率的环境因素 ‎1．光合作用强度 ‎(1)含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。‎ ‎(2)指标：一定时间内 ‎2．光照强度对光合作用强度的影响 A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸；‎ AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；‎ B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)；‎ BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；‎ C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而加强)。‎ ‎3．CO2浓度对光合作用强度的影响 图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。‎ ‎4．温度对光合作用强度的影响 光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35 ℃下正常进行光合作用，其中AB段(10～35 ℃)随温度的升高而逐渐加强，B点(35 ℃)以上由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，50 ℃左右光合作用停止。‎ 判断下列关于影响光合作用的因素说法的正误。‎ ‎(1)与夏季相比，植物在冬季光合作用速率低的主要原因是光照时间短。(×)‎ ‎【提示】　冬季气温较低影响了酶的活性。‎ ‎(2)延长光照时间能提高光合作用强度。(×)‎ ‎【提示】　延长光照时间只能提高光合作用产量，不能提高光合作用强度。‎ ‎(3)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度一直保持稳定，不变化。(×)‎ ‎【提示】　玻璃容器内CO2浓度降至一定水平后保持相对稳定。‎ ‎(4)多施有机肥能提高大棚作物的产量。(√)‎ ‎【提示】　有机肥中的有机物被微生物分解产生了CO2和无机盐，能够增加大棚中的CO2浓度并为作物提供矿质营养。‎ ‎　多因子对光合速率的影响 ‎①曲线分析：‎ P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。‎ Q点：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。‎ ‎②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。‎ 视角1 影响光合作用因素的曲线分析 ‎1．(2017·乌鲁木齐模拟)如图表示不同光照强度下，绿色植物CO2吸收量的变化曲线。据图判断下列叙述中错误的是(　　)‎ A．影响a点大小的外界因素主要是温度 B．c点后继续增大光照强度，光合作用速率不再提高 C．b点表示植物有机物的合成量和消耗量相等 D．c点时实际光合速率是16 mg/h D　[本题考查光照强度对光合作用速率的影响及相关曲线分析。a点时光照强度为0，纵坐标数值表示呼吸作用速率，影响呼吸作用速率的主要因素为温度；c点时，该植物已达到光饱和点，此时影响光合作用速率的因素是CO2浓度等，因此继续增大光照强度，光合作用速率不再提高；b点为光补偿点，此时植物光合作用速率与呼吸作用速率相等，有机物的合成量与消耗量相等；c点时净光合速率为16 mg/h，总光合作用速率(实际光合作用速率)为(16＋7)＝23 mg/h。]‎ ‎2．(2017·沈阳一模)科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。据图回答下列问题：‎ ‎(1)光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是________，其直接影响是使光合作用产生的________和ATP过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中________过程速率。‎ ‎(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是________和________不同。‎ ‎(3)根据上述已有条件，在光照强度为c时，________(填“能”或“不能”)确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件下人们获得的光合产物较多。‎ ‎【解析】　本题考查影响光合作用的因素，意在考查考生分析图形获取信息、分析推理的能力，难度中等。(1)a点时光照强度较弱，植物的光合作用强度较低，因此该点的限制因素主要是光照强度，原因是光反应弱，产生的[H]和ATP少，限制暗反应中C3的还原。‎ ‎(2)b点时，曲线Ⅰ和Ⅱ的自变量为温度，曲线Ⅱ和Ⅲ的自变量为CO2浓度。‎ ‎(3)人们获得的光合产物应为有机物的积累量，因为在不同温度下植物的呼吸强度未知，因此无法判断光照强度为c时，哪种条件下获得的光合产物最多。‎ ‎【答案】　(1)光照强度　[H]　C3还原　(2)温度 CO2浓度　(3)不能 ‎　　　　　外界因素对光合作用影响的实质 影响因素 产生影响 影响过程 光照强度 影响水的光解产生[H]‎ 影响ATP的形成 主要是光反应阶段 CO2浓度 影响C3的合成 主要是暗反应阶段 温度 影响光合作用酶的活性 视角2 考查影响光合作用因素的实验分析 ‎3．图1中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气释放量的影响，结果如图2曲线所示。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)‎ 图1　　　　　　　　　　　图2‎ A．甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同 B．Q点的氧气释放量为零，表示光合作用强度为零 C．P点负值产生的原因是呼吸作用消耗氧气 D．若光照强度突然由R变为S，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加 B　[由图1可知，试管乙中盛有缺镁培养液，这会造成所培养的小球藻的叶绿素含量减少，从而影响小球藻对光的吸收，影响其光合作用。由图2可知，Q点的氧气释放量为0，即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。P点代表光照强度为0时，呼吸作用对氧气的消耗量。若光照强度突然由R变为S，光反应产生的[H]和ATP减少，造成C3的消耗量减少，而C3的产生量基本不变，故短时间内C3的含量增加。]‎ ‎4．(2017·湖南师大附中第二次月考)甲图中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B已死亡，气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)；初始时指针指向正中零的位置。乙图为不断改变灯泡距水面的距离，间隔相同时间记录到指针偏转变化情况。下列相关描述，正确的是(　　)‎ A．d点时指针向右偏转 B．该实验的自变量为光照强度，c点植物O2释放速率最大 C．f点与a、b、c、d点的指针偏转方向相同，但数值较小 D．若改在无CO2缓冲液情况下进行实验，b点时指针偏转格数加大 A　[在适宜的光照条件下(如图中的a、b、c、d点)，植物进行光合作用释放出的氧气大于呼吸作用消耗的氧气，使A植物所在的气球的体积增大，指针向右偏转，A正确；该实验的目的是探究光照强度对光合作用强度的影响，实验自变量为光照强度(灯泡与水面的距离)，乙图c点指针偏转格数最大，表明O2的释放量最大，B错误；e点指针的偏转格数为零，此时细胞呼吸速率等于光合速率，ef段随着灯泡与水面的距离增大，光照强度继续减弱，导致细胞的呼吸速率大于光合速率，指针向左偏转，与a、b、c、d点相比，指针的偏转方向相反，C错误；b点时光合速率大于细胞呼吸速率，光合作用吸收的CO2大于呼吸作用释放的CO2，此时若改在无CO2缓冲液情况下进行实验，b点时指针偏转格数减小，D错误。]‎ 真题验收| 感悟高考　淬炼考能 ‎1．(2016·全国甲卷)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)‎ A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中 B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收 C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用 D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的 C　[提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。]‎ ‎2．(2016·全国乙卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T ‎)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________。‎ ‎(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。‎ ‎(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是_______________________________________ ___________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。‎ ‎【答案】　(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的 ‎3．(2016·全国甲卷)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3‎ 和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。‎ 试管编号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光 灯的距 离(cm)‎ ‎20‎ 遮光*‎ ‎100‎ ‎80‎ ‎60‎ ‎40‎ ‎20‎ ‎50 min后 试管中溶 液的颜色 浅 绿 色 X 浅 黄 色 黄 绿 色 浅 绿 色 浅 蓝 色 蓝 色 ‎*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯‎100 cm的地方。‎ 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：‎ ‎(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由_____________________________________________________________‎ ‎_________________________________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。‎ ‎(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”)，判断依据是___________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草_______________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2‎ ‎，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。‎ ‎【答案】　(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案可酌情给分)　不可靠的　(2)黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号管　(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等 ‎4．(2016·全国丙卷)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：‎ 对照组 实验组一 实验组二 实验组三 实验组四 实验处理 温度/ ℃‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎31‎ ‎25‎ 相对湿度/%‎ ‎17‎ ‎27‎ ‎52‎ ‎52‎ ‎52‎ 实验结果 光合速率/mg CO2·dm－2·h－1‎ ‎11.1‎ ‎15.1‎ ‎22.1‎ ‎23.7‎ ‎20.7‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是____________________________________；并可推测，________(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。‎ ‎(2)在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是_________________________________________________。‎ ‎(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。‎ ‎【解析】　‎ ‎(1)根据表格信息可知，对照组、实验组一、实验组二在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大；实验组二、实验组三、实验组四在相同湿度条件下，随温度的变化，光合速率变化不大。因此可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是湿度。根据上述结论，增加麦田环境的相对湿度可提高小麦的光合速率，降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)与实验组四相比，实验组三的温度高6 ℃，光合速率有所提高，说明实验组四的环境温度未达到光合作用的最适温度，故适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白，不需要消耗ATP。‎ ‎【答案】　(1)湿度(或相对湿度)　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大(其他合理答案可酌情给分)　增加　(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(其他合理答案可酌情给分)　(3)不需要　不需要 ‎5．(2015·全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：‎ A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。‎ B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。‎ C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。‎ D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________________________‎ ‎(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。‎ ‎(2)A、B、C三组处理相比，随着________的增加，使光下产生的________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。‎ ‎【解析】　‎ ‎(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。‎ ‎(2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高光合作用中CO2的同化量。‎ ‎【答案】　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质 ‎(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ ‎6．(2014·全国卷Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。‎ 据图回答下列问题：‎ ‎(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。‎ ‎(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________。‎ ‎(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。‎ ‎(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。‎ ‎【解析】　(1)据图可知CO2浓度为a时，高光强(曲线A)下的纵坐标为0，即净光合速率为0；CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B、C均表现为上升，即净光合速率均随CO2浓度增高而增高。‎ ‎(2)CO2浓度大于c时，高光强条件下(曲线A)的净光合速率仍然能够随着CO2浓度的增加而增加，由此可知限制B、C净光合速率增加的环境因素是光强。‎ ‎(3)CO2浓度小于a 时，3种光强下，净光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是说呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。‎ ‎(4)据图可知CO2浓度和光强会影响净光合速率从而影响植物的产量，故为提高植物的产量，应综合考虑CO2浓度和光强对植物的影响。‎ ‎【答案】　(1)0　A、B、C　(2)光强　(3)大于　(4)光强 ‎1．叶绿体中的色素有4种，即叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。‎ ‎2．叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。‎ ‎3．吸收光能的四种色素分布在类囊体膜上。‎ ‎4．叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。‎ ‎5．光合作用释放的O2来自于H2O。‎ ‎6．光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。‎ ‎7．暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的。包括CO2的固定和三碳化合物的还原等过程。‎ ‎8．提高光合作用的强度措施有：适当提高光照强度和温度、适当增加环境中CO2浓度等。‎ ‎9．光合作用最终使光能转换成为化学能，储存在生成的糖类等有机物中。‎ 专项突破　　密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线分析 图1夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线 图2密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线 ‎(1)图1中各点含义及形成原因分析：‎ ‎①a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。‎ ‎②b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。‎ ‎③bc段：光合作用小于呼吸作用。‎ ‎④c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。‎ ‎⑤ce段：光合作用大于呼吸作用。‎ ‎⑥d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。‎ ‎⑦e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。‎ ‎⑧ef段：光合作用小于呼吸作用。‎ ‎⑨fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。‎ ‎(2)图2中各点含义及形成原因分析：‎ ‎①AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。‎ ‎②BC段：温度降低，呼吸作用减弱。‎ ‎③CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用<呼吸作用。‎ ‎④D点：随光照增强，光合作用＝呼吸作用。‎ ‎⑤DH段：光照继续增强，光合作用>呼吸作用。其中FG段表示“光合午休”现象。‎ ‎⑥H点：随光照减弱，光合作用下降，光合作用＝呼吸作用。‎ ‎⑦HI段：光照继续减弱，光合作用<呼吸作用，直至光合作用完全停止。‎ ‎　(2017·江西四校联考)将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后 B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高 C．图甲中的F点对应图乙中的g点 D．经过这一昼夜，植物体的有机物含量会增加 ‎【思路点拨】‎ ‎【答案】　C ‎[跟踪练习]‎ ‎1．(2017·武汉调研)将一株植物置于密闭钟罩内，在某一光照强度下，测得密闭钟罩内CO2变化量为零(不考虑微生物的呼吸)。由此不能说明的是(　　)‎ A．植物光合作用消耗的CO2量与呼吸作用产生的CO2量相等 B．同一叶肉细胞内线粒体消耗的O2量与叶绿体释放的O2量相等 C．该光照强度下，植物不能正常生长 D．叶肉细胞光合作用过程中，从密闭钟罩内吸收了一部分CO2‎ B　[密闭钟罩内CO2的变化量为零表示植物所有活细胞呼吸产生的CO2量与叶肉细胞光合作用消耗的CO2量相等。因此对某个叶肉细胞来说，线粒体消耗的O2量不一定等于叶绿体释放的O2量。]‎ ‎2．(2017·南昌重点中学模拟)某植物放置在密闭的玻璃钟罩中，首先将其放在光照下，然后突然将其放置在室内黑暗中一段时间，然后开启室内光源，测得密闭容器中CO2含量的变化如图，则下列叙述不正确的是(　　)‎ A．BC段表示植物处于黑暗中玻璃钟罩中的CO2含量的变化图 B．DE段表示该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等 C．B点植物积累的有机物比D点多 D．B至C的过程中，叶绿体中[H]的含量是上升的 D　[BC段钟罩中的CO2含量升高，植物处于黑暗中；DE段CO2含量不再发生变化说明光合作用吸收的CO2和呼吸作用产生的CO2量相等；B点CO2浓度低，因此B点积累的有机物比D点多；BC过程无光照，[H]含量下降。]‎