5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的概念[填圖]二、光合作用的原理及探索1．探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程或依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛縮合成糖甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年英植物學(xué)家希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有水，沒有二氧化碳)，在光照下可以釋放出氧氣離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)1941年美科學(xué)家魯賓和卡門光合作用釋放的O2全部來自H2O1954年美科學(xué)家阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP，并發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨光照下葉綠體中發(fā)生的水的光解過程伴隨ATP的產(chǎn)生20世紀(jì)40年代卡爾文用14C標(biāo)記CO2探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，即卡爾文循環(huán)2.光合作用的過程(1)過程及分析[據(jù)圖填空](2)反應(yīng)式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2三、光合作用原理的應(yīng)用1．光合作用強(qiáng)度(1)概念：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。(2)影響因素和衡量指標(biāo)：eq\a\vs4\al\co1(光合作,用強(qiáng)度)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(影響因素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(土壤中水分的多少,空氣中CO2的濃度,溫度的高低,光照的長短與強(qiáng)弱以及光的成分)),衡量指標(biāo)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原料消耗的數(shù)量,產(chǎn)物生成的數(shù)量))))2．探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)流程：1．下列關(guān)于光合作用過程的敘述，錯誤的是（

）A．光合作用過程分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段B．光反應(yīng)階段是在葉綠體類囊體的薄膜上進(jìn)行的C．暗反應(yīng)階段是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的D．暗反應(yīng)階段，光能被轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH中的化學(xué)能【答案】D【分析】光合作用是綠色植物利用光能，在葉綠體中將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成糖類等有機(jī)物，并釋放氧氣的過程?！驹斀狻緼BC、光合作用過程是由一系列化學(xué)反應(yīng)組成的。通常根據(jù)是否需要光能，將光合作用過程分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，光反應(yīng)階段在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上進(jìn)行，此過程必須有光、色素、光合作用的酶，暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，有光或無光均可進(jìn)行，ABC正確；D、光反應(yīng)階段，光能被轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH中的化學(xué)能，暗反應(yīng)階段ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變形成有機(jī)物中能量，D錯誤。故選D。2．光合作用合成的主要有機(jī)物和釋放出的氣體分別是：（

）A．和 B．淀粉和C．糖類和 D．脂肪和【答案】C【分析】光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程?！驹斀狻抗夂献饔玫倪^程十分復(fù)雜，它包括一系列化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。光反應(yīng)階段必須有光才能進(jìn)行，這個階段是在類囊體的薄膜上進(jìn)行的；光反應(yīng)階段必須有光才能進(jìn)行，這個階段是在類囊體的薄膜上進(jìn)行的，葉綠體中光合色素吸收的光能有兩方面用途：一是將水分解為氧和H+，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+與NADP+結(jié)合生成NADPH，NADPH作為活潑還原劑，參與暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)，同時也儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用；二是在有關(guān)酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP，這樣光能轉(zhuǎn)化為儲存在ATP中的化學(xué)能。暗反應(yīng)階段有光無光都能進(jìn)行，這一階段是在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行的，CO2被利用，經(jīng)過一系列反應(yīng)后生成糖類。因此光合作用合成的主要有機(jī)物和釋放出的氣體分別是糖類和O2，C正確。故選C。3．如果用含有14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，則是（）A．CO2→葉綠素→ADP B．CO2→葉綠體→ATPC．CO2→乙醇→糖類 D．CO2→三碳化合物→糖類【答案】D【分析】光合作用的具體的過程：光反應(yīng)階段：場所是類囊體薄膜，包括水的光解和ATP的合成。暗反應(yīng)階段：場所是葉綠體基質(zhì)，包括CO2的固定和C3的還原?！驹斀狻緼、葉綠素參與光反應(yīng)，CO2參與暗反應(yīng)，A錯誤；B、CO2參與暗反應(yīng)，暗反應(yīng)消耗ATP，B錯誤；C、光合作用過程不產(chǎn)生乙醇，C錯誤；D、據(jù)暗反應(yīng)中二氧化碳的固定過程可知二氧化碳中的碳原子轉(zhuǎn)移到三碳化合物中，然后暗反應(yīng)進(jìn)行的是三碳化合物的還原，所以碳原子又轉(zhuǎn)移到到有機(jī)物中，即CO2→三碳化合物→糖類，D正確。故選D。4．在下面幾個關(guān)于光合作用的實(shí)驗(yàn)中，有關(guān)敘述正確的是（）A．恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量B．阿爾農(nóng)的實(shí)驗(yàn)證明了在光照下葉綠體可合成ATPC．希爾發(fā)現(xiàn)在離體葉綠體的懸浮液中加人鐵鹽或其他還原劑在光照下可以釋放出氧氣D．魯賓和卡門用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自CO2而不是H2O【答案】B【分析】1、同位素標(biāo)記法可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。2、光合作用的探究歷程：亞里士多德認(rèn)為“植物體由土壤汁構(gòu)成”；1648年比利時科學(xué)家海爾蒙特通過實(shí)驗(yàn)推測植物生長所需要的養(yǎng)料主要來自水，而不是土壤；1771年英國科學(xué)家普利斯特利提出植物可更新蠟燭燃燒或小鼠呼吸而變污濁的空氣；1779年荷蘭的科學(xué)家英格豪斯提出植物體只有在陽光照射下才能更新污濁的空氣；1845年德國科學(xué)家梅耶提出能量守恒定律；1864年德國科學(xué)家薩克斯證明了光合作用產(chǎn)物中有淀粉；1880年美國科學(xué)家恩格爾曼實(shí)驗(yàn)證明了光合作用的場所是葉綠體，O2是由葉綠體釋放出來的，同時發(fā)現(xiàn)大量的好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域；1937年希爾在離體葉綠體（實(shí)質(zhì)是被膜破裂的勻漿）懸浮液中，加入適當(dāng)?shù)碾娮邮荏w（如草酸鐵），照光時可使水分解而釋放氧氣；1941年美國科學(xué)家魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)采用同位素標(biāo)記法得出光合作用釋放的O2來自于H2O；20世紀(jì)40年代卡爾文采用同位素示蹤法探明了CO2在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的C的途徑，即卡爾文循環(huán)?！驹斀狻緼、恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)證明了水綿光合作用生成了氧氣，但未定量分析，A錯誤；B、美國科學(xué)家阿爾農(nóng)用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在光照下，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi時葉綠體可合成ATP，并且發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨，B正確；C、1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣，C錯誤；D、魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明光合作用釋放的O2來自水，D錯誤。故選B。5．下列有關(guān)細(xì)胞呼吸和光合作用過程中物質(zhì)和能量代謝的敘述，錯誤的是（）A．無氧呼吸的第二階段產(chǎn)生ATP，消耗［H］B．有氧呼吸的第一階段產(chǎn)生［H］，產(chǎn)生ATPC．光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生NADPH，產(chǎn)生ATPD．光合作用暗反應(yīng)階段消耗NADPH，消耗ATP【答案】A【分析】1、呼吸作用是指生物體內(nèi)的有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程。有氧呼吸的第一、二、三階段的場所依次是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜。有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三階段是氧氣和[H]反應(yīng)生成水，合成大量ATP。無氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，無氧呼吸的第一階段和有氧呼吸的第一階段相同。無氧呼吸由于不同生物體中相關(guān)的酶不同，在植物細(xì)胞和酵母菌中產(chǎn)生酒精和二氧化碳，在動物細(xì)胞和乳酸菌中產(chǎn)生乳酸。2、光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲存著能量的有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程。光合作用的光反應(yīng)階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生NADPH與氧氣，以及ATP的形成。光合作用的暗反應(yīng)階段（場所是葉綠體的基質(zhì)中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反應(yīng)提供的ATP和NADPH的作用下還原生成淀粉等有機(jī)物。【詳解】A、無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP，消耗［H］，A錯誤；B、有氧呼吸第一階段葡萄糖分解生成丙酮酸和［H］，釋放少量能量，其中一部分能量儲存在ATP中，B正確；C、光合作用光反應(yīng)階段，光合色素吸收的光能一部分使水分解生成氧氣和NADPH，另一部分使ADP和磷酸反應(yīng)生成ATP，C正確；D、光合作用暗反應(yīng)階段，C3的還原需要消耗NADPH和ATP，D正確。故選A。6．細(xì)胞的生命活動離不開酶和ATP的參與，圖1為生物體的新陳代謝與ATP關(guān)系的示意圖。ATP合成酶的結(jié)構(gòu)和功能如圖2所示。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A．圖1中①和④過程說明ATP與ADP間的轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)B．發(fā)燒時體溫上升過程中的熱量主要來自圖1中的③和④C．ATP合成酶催化ATP合成的能量來自膜兩側(cè)H+的濃度差形成的勢能D．ATP合成酶可廣泛分布于線粒體外膜和葉綠體類囊體薄膜上【答案】C【分析】ATP中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基團(tuán)；合成ATP的能量來自呼吸作用或光合作用；ATP合成在線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)?！驹斀狻緼、ATP與ADP間的轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)，涉及的能量和相應(yīng)的酶不相同，A錯誤；B、發(fā)燒時體溫上升過程中的熱量主要來細(xì)胞呼吸過程，即圖1中的③，而④ATP水解產(chǎn)生的能量主要用于生命活動，B錯誤；C、據(jù)圖2可知，H+順濃度通過ATP合成酶（H+通道蛋白）協(xié)助擴(kuò)散，將來自膜兩側(cè)H+的濃度差形成的勢能用于ATP合成酶催化ATP合成，C正確；D、ATP合成酶可廣泛分布于線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體薄膜上，D錯誤。故選C。7．下圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他因素均控制在最適范圍內(nèi)。下列分析正確的是（）A．乙圖中D點(diǎn)與C點(diǎn)相比，相同時間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C5的生成量較多B．圖中M、N、P點(diǎn)的主要限制因素分別是CO2濃度、溫度、光照強(qiáng)度C．丙圖中，隨著溫度的繼續(xù)升高，曲線走勢將穩(wěn)定不變D．甲圖中M至A點(diǎn)范圍內(nèi)，限制光合速率的因素為CO2濃度【答案】A【分析】1、分析圖甲：甲中自變量為光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度，M點(diǎn)時兩曲線重合，說明二氧化碳濃度不影響光合速率，而A、B兩點(diǎn)的光照強(qiáng)度相同，因此影響因素為二氧化碳濃度。2、分析圖乙：乙中自變量有光照強(qiáng)度和溫度，圖中N點(diǎn)時兩曲線重合，說明溫度不影響光合速率，而C、D兩點(diǎn)的溫度相同，因此影響因素為光照強(qiáng)度。3、分析圖丙：丙中自變量為溫度和光照強(qiáng)度，圖中P點(diǎn)時兩曲線重合，說明此時光照強(qiáng)度不是光合作用的限制因素。【詳解】A、乙圖中D點(diǎn)與C點(diǎn)相比溫度相同，但D點(diǎn)光照強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生較多的ATP和NADPH，C3的還原加快，葉肉細(xì)胞中C5的生成量較多，A正確；B、甲圖中M點(diǎn)在不同的CO2濃度下光合速率相同，所以CO2濃度不影響M點(diǎn)的光合速率；乙圖中N點(diǎn)在不同的溫度下光合速率相同，所以溫度不影響N點(diǎn)的光合速率；丙圖中P點(diǎn)在不同的光照強(qiáng)度下光合速率相同，所以光照強(qiáng)度不影響P點(diǎn)的光合速率，B錯誤；C、溫度上升到一定程度，與光合作用有關(guān)的酶變性失活，光合速率會下降，C錯誤；D、甲圖中M至A點(diǎn)范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的增大，光合速率增大，所以限制光合速率的因素為光照強(qiáng)度，D錯誤。故選A。8．下圖表示在某光照強(qiáng)度下水綿的一個細(xì)胞中發(fā)生的部分生理過程，a、b表示物質(zhì)，①②表示該細(xì)胞內(nèi)僅有的氣體轉(zhuǎn)移途徑，I~V為反應(yīng)階段。據(jù)圖回答：(1)恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，證明了該細(xì)胞內(nèi)的色素分子主要吸收光。植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)：光照下在離體的葉綠體懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑可以釋放出氧氣，該實(shí)驗(yàn)中鐵鹽或其他氧化劑相當(dāng)于階段I中的。(2)NADPH的作用是；b表示；發(fā)生V的場所在，其反應(yīng)物[H]代表的物質(zhì)是。(3)由圖可知，此時該水綿細(xì)胞內(nèi)（填“有”或“沒有”）有機(jī)物的積累，判斷依據(jù)是?！敬鸢浮?1)紅光和藍(lán)紫NADP+（或“氧化型輔酶Ⅱ”）(2)作為活潑的還原劑參與暗反應(yīng)、儲存部分能量供暗反應(yīng)利用丙酮酸（C3H4O3）線粒體內(nèi)膜NADH（或“還原型輔酶Ⅰ”）(3)沒有此時該水綿細(xì)胞中氣體轉(zhuǎn)移途徑僅有①②，無O2釋放（或“CO2吸收”）【分析】據(jù)圖可知，Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示暗反應(yīng)，Ⅲ表示有氧呼吸第一階段，Ⅳ表示有氧呼吸第二階段，Ⅴ表示有氧呼吸第三階段。①表示光反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣參與有氧呼吸第三階段，②表示有氧呼吸第二階段產(chǎn)生的CO2用于光合作用的暗反應(yīng)。【詳解】（1）葉綠體中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，證明了該細(xì)胞內(nèi)的色素分子主要吸收紅光和藍(lán)紫光。希爾反應(yīng)為離體葉綠體在適當(dāng)(鐵鹽或其他氧化劑、光照)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)，鐵鹽或其他氧化劑相當(dāng)于階段I（光合作用光反應(yīng)階段）中的NADP+。（2）NADPH是還原性輔酶Ⅱ，其作用是作為活潑的還原劑參與暗反應(yīng)、儲存部分能量供暗反應(yīng)利用。葡萄糖能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解形成b丙酮酸和[H]，即b是丙酮酸。V表示有氧呼吸第三階段，發(fā)生的場所是線粒體內(nèi)膜，其反應(yīng)物[H]代表的物質(zhì)是NADH（或“還原型輔酶Ⅰ”）。（3）據(jù)題意可知，此時該水綿細(xì)胞中氣體轉(zhuǎn)移途徑僅有①（表示光反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣參與有氧呼吸第三階段）、②（表示有氧呼吸第二階段產(chǎn)生的CO2用于光合作用的暗反應(yīng)），無O2釋放（或“CO2吸收”），因此此時該水綿細(xì)胞內(nèi)沒有有機(jī)物的積累。9．科學(xué)家研究CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對同一植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是（）A．光照強(qiáng)度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同B．光照強(qiáng)度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度的不同C．光照強(qiáng)度為a～c，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高D．光照強(qiáng)度為a～b，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高【答案】C【分析】影響光合作用的主要環(huán)境因素有光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等。由于圖中涉及自變量較多，因此可分組探究：曲線Ⅰ和Ⅱ、曲線Ⅱ和Ⅲ；確定光照強(qiáng)度后曲線Ⅰ和Ⅱ的自變量為溫度；而曲線Ⅱ和Ⅲ的自變量為二氧化碳濃度?！驹斀狻緼、光照強(qiáng)度為a時，曲線Ⅱ和Ⅲ的光照強(qiáng)度相同、溫度相同，而曲線Ⅱ的光合速率，明顯高于曲線Ⅲ，說明此處造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同，A正確；B、光照強(qiáng)度為b時，曲線Ⅰ和Ⅱ的光照強(qiáng)度相同，二氧化碳濃度相同，因此造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度的不同，B正確；C、光照強(qiáng)度為a~c，曲線Ⅲ光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)，說明a點(diǎn)時就達(dá)到飽和點(diǎn)，C錯誤；D、圖中看出，光照強(qiáng)度為a～b，曲線Ⅰ、Ⅱ的光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高，D正確。故選C。10．如圖1是植物體內(nèi)部分代謝過程的示意圖（①～④代表代謝過程，字母代表物質(zhì)），圖2表示光照強(qiáng)度與植物葉片吸收CO2速率的關(guān)系，據(jù)圖分析下列說法錯誤的是（

）A．光照強(qiáng)度為圖2中A點(diǎn)時，圖1中過程①④不進(jìn)行B．光照強(qiáng)度為圖2中B點(diǎn)時，圖1中過程①生成a的速率與過程③生成b的速率相等C．光照強(qiáng)度為圖2中C點(diǎn)時，圖1中過程①生成a的速率為18pμmol·m2·S1D．圖1中過程①產(chǎn)生的ATP全部用于過程④【答案】D【分析】分析題圖：圖一中①是光合作用光反應(yīng)階段，②是有氧呼吸第三階段，③是有氧呼吸二、三階段，④是光合作用暗反應(yīng)階段；圖二是光照強(qiáng)度對光合作用影響的實(shí)驗(yàn)圖?！驹斀狻緼、①是光合作用光反應(yīng)階段，④是光合作用暗反應(yīng)階段，光照強(qiáng)度為圖2中A點(diǎn)時，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，光合作用不進(jìn)行，所以圖1中過程①④不進(jìn)行，A正確；B、光照強(qiáng)度為圖2中B點(diǎn)時，此時是光補(bǔ)償點(diǎn)，呼吸速率=光合速率，圖1中過程①生成a(O2)的速率與過程③生成b（CO2）的速率相等，B正確；C、光照強(qiáng)度為圖2中C點(diǎn)時，此時為光飽和點(diǎn)，圖1中過程①生成a(O2)的速率（正真光合速率）=呼吸速率+凈光合速率=6+12=18pμmol·m2·S1，C正確；D、圖1中過程①（光反應(yīng)階段）產(chǎn)生的ATP不僅用于過程④（暗反應(yīng)階段），還可用于葉綠體中DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄翻譯等過程，D錯誤。故選D。11．下圖為某陸生植物體內(nèi)碳流動示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是（）A．過程①需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和NADPH，ATP和NADPH在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成B．突然中斷CO2供應(yīng)，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大C．在葉肉細(xì)胞中會發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程D．過程④受阻時，過程②③的進(jìn)行能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制【答案】A【分析】光合作用的過程十分復(fù)雜，它包括一系列化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。光反應(yīng)階段必須有光才能進(jìn)行，這個階段是在類囊體的薄膜上進(jìn)行的，葉綠體中光合色素吸收的光能有兩方面用途：一是將水分解為氧和H+，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+與NADP+結(jié)合生成NADPH，NADPH作為活潑還原劑，參與暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)，同時也儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用；二是在有關(guān)酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP，這樣光能轉(zhuǎn)化為儲存在ATP中的化學(xué)能。暗反應(yīng)階段有光無光都能進(jìn)行，這一階段是在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行的，CO2被利用，經(jīng)過一系列反應(yīng)后生成糖類?！驹斀狻緼、過程①為CO2的固定，不需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和NADPH，ATP和NADPH在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成，A錯誤；B、突然中斷CO2供應(yīng)，導(dǎo)致C3含量減少，暗反應(yīng)利用的ATP減少，導(dǎo)致ATP積累增多，而ADP含量減少，故會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大，B正確；C、在葉肉細(xì)胞中會發(fā)生由單糖合成二糖或多糖的過程，在葉綠體基質(zhì)中會進(jìn)行葡萄糖合成淀粉，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行葡萄糖和果糖合成蔗糖，C正確；D、過程④蔗糖輸出受阻時，則進(jìn)入葉綠體的Pi減少，磷酸丙糖大量積累，過多的磷酸丙糖用于淀粉的合成，即過程②③合成淀粉能緩解C3積累對卡爾文循環(huán)的抑制，D正確。故選A。12．圖為某植物的光合作用和呼吸作用與溫度的相關(guān)曲線圖，其中光合曲線是在其他外界環(huán)境條件適宜的條件下測得的，呼吸曲線是在黑暗條件下測得的。下列說法錯誤的是（

）A．圖中實(shí)線代表凈光合作用，虛線代表呼吸作用B．圖中曲線的變化說明溫度可能影響植物生理活動C．當(dāng)溫度為55℃時，真光合速率是呼吸速率的2倍D．該植物生長的最適環(huán)境溫度約為30℃【答案】C【分析】題圖表示某植物的光合作用和呼吸作用與溫度的相關(guān)曲線，縱坐標(biāo)代表的含義：上方是CO2的吸收量，下方是CO2的釋放量，橫坐標(biāo)代表溫度；光合作用吸收CO2，呼吸作用釋放CO2，題干信息可知光合曲線是在其他外界環(huán)境條件適宜的條件下測得的，故實(shí)線代表凈光合作用，虛線代表呼吸作用；在30℃時凈光合速率最大，40℃時凈光合速率為0，40℃后凈光合速率小于0，40℃之前隨著溫度的升高，呼吸作用增強(qiáng)，40℃時呼吸作用最強(qiáng)?！驹斀狻緼、圖中虛線始終在X軸下方，說明只有CO2的釋放量，因此虛線表示呼吸作用，凈光合速率=總光合速率呼吸速率，總光合速率最小為0，而凈光合速率可以小于0，從圖像可以看到實(shí)線有一部分在下方，說明實(shí)線表示凈光合速率，A正確；B、圖中可以看到兩條曲線都可以隨著溫度變化而變化，說明溫度可能影響植物生理活動，是通過影響呼吸作用和光合作用相關(guān)酶的活性而影響呼吸作用和光合作用的，B正確；C、當(dāng)溫度為55℃時，真光合速率=呼吸速率+凈光合速率，呼吸作用速率為兩個單位，凈光合速率為負(fù)兩個單位，則真正光合速率（也就是總光合作用速率）等于0，C錯誤；D、圖中可以看到，實(shí)線達(dá)到CO2吸收量的峰值所在的溫度是約為30℃，說明此時凈光合速率最大，那么在此溫度下積累的有機(jī)物最多，積累有機(jī)物越多越有利于植物生長，故該植物生長的最適溫度約為30℃，D正確。故選C。13．水稻幼苗適合在pH為5～6的微酸性土壤中生長，此條件下種子吸水發(fā)芽快，生理機(jī)能旺盛，增強(qiáng)幼苗抗性。當(dāng)土壤pH超過7時，水稻發(fā)芽、出苗生長顯著變?nèi)?。研究人員研究了堿脅迫對水稻幼苗的影響，氣孔導(dǎo)度越大，說明氣孔開放程度越大?；卮鹣铝袉栴}：項(xiàng)目葉綠素含量氣孔導(dǎo)度RuBP羧化酶活性凈光合速率微酸性土壤堿脅迫堿脅迫+適宜濃度的糠醛渣調(diào)酸劑注：表中數(shù)據(jù)為相對值，計(jì)算方式為檢測數(shù)據(jù)與自然條件下檢測數(shù)據(jù)的比值(1)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2與C5生成C3，該過程發(fā)生在水稻葉肉細(xì)胞的（填具體場所）中。還原C3還需要光反應(yīng)過程提供。(2)據(jù)表分析，若其他條件相同且適宜，與微酸性土壤條件相比，生長在堿性土壤中的RuBP羧化酶活性，葉綠素含量，最終導(dǎo)致制造有機(jī)物的速率。(3)據(jù)表分析，施加糠醛渣調(diào)酸劑能提高水稻的抗堿脅迫能力，判斷依據(jù)是。(4)實(shí)驗(yàn)小組在適宜條件下，測定了堿脅迫+適宜濃度的糠醛渣調(diào)酸劑土壤含水量為30%、60%、90%時水稻干重的變化，發(fā)現(xiàn)含水量為60%時植株干重最大（填“一定”或“不一定”）是水稻制造有機(jī)物的最適土壤含水量?！敬鸢浮?1)葉綠體基質(zhì)NADPH和ATP(2)降低減少下降(3)施用糠醛渣調(diào)酸劑能增大氣孔導(dǎo)度，增加CO2吸收量，也能提高RuBP羧化酶的活性2的固定，使凈光合速率增大(4)不一定【分析】據(jù)表分析：該實(shí)驗(yàn)的自變量是土壤是否經(jīng)過堿脅迫處理，因變量是凈光合速率、RuBP羧化酶活性、氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量。數(shù)據(jù)表明堿脅迫會導(dǎo)致葉綠素含量、凈光合速率、氣孔開度、以及RuBP羧化酶活性均降低。【詳解】（1）分析題意可知：RuBP羧化酶能催化CO2與C5生成C3，該反應(yīng)為CO2的固定，發(fā)生階段為光合作用暗反應(yīng)階段，故其場所是葉綠體基質(zhì)；C3的還原需要光反應(yīng)過程提供ATP和NADPH。（2）分析題表數(shù)據(jù)可知：生長在堿性土壤中的水稻植株的RuBP羧化酶活性，比微酸性土壤條件下活性降低，葉綠素的含量也明顯減少，從而導(dǎo)致凈光合速率減低，最終導(dǎo)致制造有機(jī)物的速率下降。（3）分析題表可知：施用糠醛渣調(diào)酸劑能增大氣孔導(dǎo)度，增加CO2的吸收量，也能提高RuBP羧化酶的活性，使CO2的固定速率加快，使凈光合速率增大，故施加糠醛渣調(diào)酸劑能提高水稻的抗堿脅迫能力。（4）分析題意可知：發(fā)現(xiàn)含水量為60%時植株干重最大，但土壤含水量為60%不一定是水稻制造有機(jī)物的最適土壤含水量，而該實(shí)驗(yàn)并沒有測定該含水量條件下，也就無法確定該植物有機(jī)物制造量。14．荔枝味道甘甜，汁水豐富，某地區(qū)對荔枝種植開展研究，以便提高其經(jīng)濟(jì)價值。取生長狀態(tài)相似的荔枝幼苗隨機(jī)平均分成甲、乙、丙三組，甲組給予正常光照處理，乙組和丙組給予相同強(qiáng)度的弱光照處理，同時丙組減少水分供給。三組測得葉綠素a、b的含量及最大凈光合速率如下表。回答下列問題：組別葉綠素a（mg·cm2）葉綠素b（mg·cm2）最大凈光合速率（mmolCO2·m2·s2）甲1.82×1020.41×1021.93×102乙1.64×1020.44×1020.74×102丙2.61×1020.71×1020.96×102(1)上述實(shí)驗(yàn)的自變量為，實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量需保持。(2)上述實(shí)驗(yàn)中減少供水的丙組最大凈光合速率低的主要原因是，據(jù)表分析乙組凈光合速率與丙組存在差異的原因是。(3)荔枝通過光合作用產(chǎn)生豐富的果糖、葡萄糖和蔗糖，與葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)，光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ是葉綠體類囊體膜的重要結(jié)構(gòu)，由葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體構(gòu)成，如圖所示。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ主要吸收光。圖中類囊體膜兩側(cè)通過合成NADPH消耗H?和、等過程，造成H?濃度差，有利于暗反