高考生物微專題（通用版）：第9講 能量之源-光與光合作用

第9講能量之源——光與光合作用內(nèi)容考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能內(nèi)容要求1.說明光合作用過程及對它的認(rèn)識過程2.活動：提取和分離葉綠體色素3.活動：探究不同環(huán)境因素對光合作用的影響生命觀念通過比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)及它們之間的關(guān)系，建立對立統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)決定功能的觀點科學(xué)思維理解C3、C5等物質(zhì)變化和光合作用的相關(guān)曲線近三年考情2020·全國卷Ⅰ(30)、2020·全國卷Ⅲ(29)、2019·全國卷Ⅰ(3、29)、2019·全國卷Ⅱ(31)、2018·全國卷Ⅰ(30)、2018·全國卷Ⅱ(30)、2018·全國卷Ⅲ(29)科學(xué)探究探究光照強(qiáng)度、CO2濃度等對光合作用強(qiáng)度的影響社會責(zé)任關(guān)注光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活的聯(lián)系考點一葉綠體中的色素及其提取和分離1.色素的提取與分離實驗可看作兩個實驗哦！(1)實驗原理(2)實驗流程(3)實驗結(jié)果及分析2.葉綠體的結(jié)構(gòu)及其中的色素(1)光合作用的結(jié)構(gòu)——葉綠體并非光合作用的必要條件，藍(lán)藻、光合細(xì)菌也能進(jìn)行光合作用，但沒有葉綠體。(2)色素的吸收光譜由圖可以看出：①色素的功能：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。②色素吸收光的范圍：一般葉綠體中的色素只吸收可見光(可見光的波長范圍大約是390～760nm)，對紅外光和紫外光不吸收。參看必修1教材P99“學(xué)科交叉”提醒①植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。②植物的液泡中含有的色素不參與光合作用。③植物幼嫩的莖和果實的細(xì)胞中也含有吸收光能的色素。(教材P100拓展題)(1)葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素(√)(2)葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同(√)(3)秋天葉片變黃，是葉黃素含量增多導(dǎo)致的(×)(4)光合作用需要的色素和酶只分布在葉綠體基粒中(×)(5)光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與(√)1.生產(chǎn)上，用何種顏色的塑料薄膜做頂棚產(chǎn)量高？如果陰天或夜間給大棚內(nèi)的農(nóng)作物補(bǔ)光呢？eq\x(必修①P99“與社會的聯(lián)系”拓展)提示無色，因日光中各種顏色的光均能通過，作物光合效率高。補(bǔ)紅光和藍(lán)紫光。2.(實驗改進(jìn))提取葉綠體中的色素，也可用如圖所示的方法：即在圓心處滴加適量濾液，待干燥后再滴加適量層析液進(jìn)行層析，結(jié)果會出現(xiàn)不同顏色的4個同心圓，則①～④依次對應(yīng)哪種色素及顏色？提示①胡蘿卜素(橙黃色)②葉黃素(黃色)③葉綠素a(藍(lán)綠色)④葉綠素b(黃綠色)1.色素提取分離三個常見異?，F(xiàn)象原因分析(1)濾液顏色均過淺的原因若只是最下面兩條色素帶較淺呢？①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇)。(2)濾紙條色素帶重疊的原因①濾液細(xì)線不直；②濾液細(xì)線過粗。(3)濾紙條無色素帶的原因①忘記畫濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。2.影響葉綠素合成的三大因素3.色素與葉片的顏色考向1結(jié)合實驗原理及過程，考查科學(xué)探究能力1.(2020·江蘇卷，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是()A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時添加石英砂有助于色素提取D.畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散答案B解析葉綠體色素能溶解在無水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑中，所以可用無水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素，A正確；研磨時加入CaCO3可以防止葉綠素被氧化破壞，B錯誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉綠體中的色素釋放出來，C正確；畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散，防止色素帶之間部分重疊，D正確。2.(2020·云南畢業(yè)班統(tǒng)一檢測)為探究pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響，某科研小組進(jìn)行了如表實驗。下列敘述錯誤的是()組號葉綠素溶液/mLpH處理時間/min溶液顏色①3.08.010綠色②3.07.010綠色③3.06.010黃綠色④3.05.010黃褐色A.葉綠素可用無水乙醇提取B.該實驗設(shè)置了四個實驗組，是一個對照實驗C.該實驗說明葉綠素在酸性條件下不穩(wěn)定，在堿性條件下穩(wěn)定D.由該實驗結(jié)果推測，酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降答案C解析葉綠體色素易溶于有機(jī)溶劑，可以加入無水乙醇進(jìn)行葉綠素的提取，A正確；該實驗設(shè)置了四個實驗組，每個組別之間形成對照關(guān)系，是一個對照實驗，B正確；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，酸性環(huán)境下葉綠素溶液的顏色變成黃綠色或黃褐色，說明酸性環(huán)境下的葉綠素可能因穩(wěn)定性較差而被分解，在pH為7或8的環(huán)境中，葉綠素溶液的顏色均為綠色，但這不能排除堿性增強(qiáng)時色素可能會被破壞，C錯誤；結(jié)合C項分析，可知酸性條件下葉綠素含量降低，因此酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降，D正確?？枷?圍繞光合色素考查科學(xué)思維能力3.(2017·全國卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是()A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的答案A解析類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，不吸收紅光，所以在藍(lán)紫光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成，A錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，其吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，B正確；CO2的吸收速率和O2的釋放速率隨光波長的變化均可表示光合作用的作用光譜，C正確；根據(jù)葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜可知，葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的，D正確。4.(2021·長沙一中質(zhì)檢)用葉綠素完全缺失的水稻葉片進(jìn)行相關(guān)實驗，下列敘述正確的是()A.葉綠素完全缺失的水稻葉片不能吸收紅光B.葉綠體內(nèi)部巨大的膜面積為暗反應(yīng)的酶提供了附著位點C.用該水稻葉片進(jìn)行光合色素的分離實驗，圓形濾紙片上會出現(xiàn)兩個直徑較小的圓D.Fe參與葉綠素的組成答案A解析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，所以葉綠素完全缺失的水稻葉片不能吸收紅光，A正確；葉綠體內(nèi)部巨大的膜面積(類囊體膜)為光反應(yīng)的酶提供了附著位點，B錯誤；用該水稻葉片(葉綠素完全缺失)進(jìn)行光合色素分離實驗，濾紙條上會出現(xiàn)兩個直徑較大的圓，即出現(xiàn)胡蘿卜素和葉黃素的色素帶，C錯誤；Fe不參與葉綠素的組成，Mg參與葉綠素的組成，D錯誤?？键c二光合作用的過程1.光合作用的探究歷程2.光合作用的過程3.光合作用和化能合成作用的比較項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源光能氧化無機(jī)物釋放的能量代表生物綠色植物硝化細(xì)菌相同點都能將CO2和H2O等無機(jī)物合成有機(jī)物提醒(1)同位素標(biāo)記法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就沒有放射性，不能檢測其放射性；而14C有放射性，可被追蹤檢測。(2)光合作用過程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同，光合作用中[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)的簡化表示方法。(3)綠色植物和化能合成菌為自養(yǎng)生物，人、動物、真菌以及大多數(shù)細(xì)菌屬于異養(yǎng)生物。(4)C3和C5并不是只含有3個或5個碳原子，還有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一種三碳化合物(1)光反應(yīng)必須在光照下進(jìn)行，暗反應(yīng)必須在暗處進(jìn)行(×)(2)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中(×)(3)光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑(√)(4)適宜條件下培養(yǎng)的葉綠體，突然將原來的白光改為綠光照射，則短時間內(nèi)[H]含量會增多(×)(5)葉肉細(xì)胞在葉綠體外膜上合成淀粉(×)(6)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應(yīng)過程(√)(7)土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖類(√)必修①P100“資料分析”、P102“文字信息”1.下面是光合作用探究歷程中恩格爾曼和薩克斯的實驗示意圖，請分析：(1)恩格爾曼實驗在實驗材料的選取上有什么巧妙之處？提示選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。(2)恩格爾曼實驗要在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進(jìn)行的原因是什么？提示排除氧氣和極細(xì)光束外的其他光的干擾。(3)薩克斯實驗中進(jìn)行“黑暗”處理的目的是什么？提示消耗掉細(xì)胞中原有的淀粉，防止對實驗結(jié)果造成干擾。(4)薩克斯實驗中在染色前通常用酒精對葉片進(jìn)行脫色處理，目的是什么？提示防止葉片中色素顏色對實驗結(jié)果的干擾。(5)兩實驗設(shè)計中是如何形成對照的？提示恩格爾曼的實驗中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對照；薩克斯的實驗中，暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對照。2.葉綠體中C3的分子數(shù)量為什么多于C5的分子數(shù)量？eq\x(必修①P104“文字信息”)提示暗反應(yīng)CO2固定時，每消耗1分子C5，產(chǎn)生2分子C3；C3還原時，每還原2分子C3產(chǎn)生1分子C5，因此當(dāng)暗反應(yīng)速率達(dá)到穩(wěn)定時，C3的分子數(shù)是C5的2倍。1.光合作用反應(yīng)式及元素去向分析①O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))18O2C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(CHeq\o\al(18,2)O)②C：14CO2→14C3→(14CH2O)③H：H2O→[H]→(CH2O)為還原型輔酶Ⅱ(NADPH)2.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化下圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：(2)“模型法”表示C3和C5的含量變化起始值C3高于C5(約其2倍)考向1結(jié)合光合作用的過程，考查科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力1.(2020·天津等級考，5)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是()A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素答案A解析題干信息“該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸”說明，乙醇酸是在暗反應(yīng)中合成的，合成場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A正確；該反應(yīng)體系既能在類囊體上進(jìn)行光反應(yīng)，又能利用16種酶等物質(zhì)進(jìn)行暗反應(yīng)，因此該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)有CO2、H2O等，B錯誤；類囊體上進(jìn)行的光反應(yīng)為暗反應(yīng)中C3的還原提供了NADPH和ATP，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2不參與暗反應(yīng)，C錯誤；該反應(yīng)體系中有類囊體，在光照條件下還可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，說明該反應(yīng)體系中有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的光合作用色素，D錯誤。2.(2019·全國卷Ⅰ，3)將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達(dá)到40g，其增加的質(zhì)量來自于()A.水、礦質(zhì)元素和空氣 B.光、礦質(zhì)元素和水C.水、礦質(zhì)元素和土壤 D.光、礦質(zhì)元素和空氣答案A解析水是占細(xì)胞鮮重含量最多的化合物，礦質(zhì)元素是構(gòu)成細(xì)胞中主要化合物的基礎(chǔ)，植物幼苗生長過程中可從土壤中吸收水分和礦質(zhì)元素使植株質(zhì)量增加；另外，植物在光照條件下可進(jìn)行光合作用，通過吸收空氣中的CO2合成有機(jī)物使植株質(zhì)量增加。故A符合題意。3.(2021·河南頂級名校聯(lián)考)追根溯源，對絕大多數(shù)生物來說，活細(xì)胞所需能量的最終源頭是太陽能。高等植物通過光合作用固定太陽能，同時也進(jìn)行細(xì)胞呼吸釋放能量。下列關(guān)于高等植物光合作用和有氧呼吸的說法，正確的是()A.光合作用和有氧呼吸均產(chǎn)[H]，且為同一物質(zhì)B.植物個體的所有細(xì)胞均能進(jìn)行光合作用和有氧呼吸C.光合作用只在葉綠體中進(jìn)行，有氧呼吸只在線粒體中進(jìn)行D.用Heq\o\al(18,2)O培養(yǎng)小球藻，一段時間后可在其產(chǎn)生的糖類和氧氣中檢測到18O答案D解析光合作用和有氧呼吸均產(chǎn)[H]，但光合作用產(chǎn)的[H]為NADPH(還原型輔酶Ⅱ)，有氧呼吸產(chǎn)的[H]為NADH(還原型輔酶Ⅰ)，為不同的物質(zhì)，A錯誤；植物個體所有活細(xì)胞均能進(jìn)行有氧呼吸，但并非所有細(xì)胞均能進(jìn)行光合作用，例如根細(xì)胞沒有葉綠體，無法進(jìn)行光合作用，B錯誤；高等植物的光合作用只在葉綠體中進(jìn)行，有氧呼吸的第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，第二、三階段在線粒體中進(jìn)行，C錯誤；Heq\o\al(18,2)O可參與光反應(yīng)過程產(chǎn)生18O2，也可參與有氧呼吸第二階段產(chǎn)生C18O2，C18O2再參與暗反應(yīng)過程，可使18O轉(zhuǎn)移到糖類等有機(jī)物中，D正確。考向2條件驟變時葉綠體中各物質(zhì)含量變化，考查科學(xué)思維能力4.(2014·全國卷Ⅰ，2改編)在條件適宜的情況下，用自然光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強(qiáng)度與自然光相同的綠色光照射，在照射瞬間葉綠體中的物質(zhì)所發(fā)生的變化錯誤的是()A.ATP含量下降 B.C3的含量上升C.合成C5的速率加快 D.NADPH的含量下降答案C解析葉綠體中的色素主要吸收利用紅光和藍(lán)紫光，若由自然光突然改用光照強(qiáng)度與自然光相同的綠光，可導(dǎo)致光反應(yīng)速率減慢，光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP減少，A、D正確；由于NADPH和ATP含量下降，導(dǎo)致C3被還原為C5的速率減慢，而短時間內(nèi)暗反應(yīng)中CO2的固定仍在消耗C5，生成C3，故短時間內(nèi)C3的含量會上升，合成C5的速率減慢，B正確，C錯誤。5.(2021·長春市質(zhì)檢)光合作用通過密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實現(xiàn)。對于改變反應(yīng)條件而引起的變化，說法正確的是()A.突然中斷CO2供應(yīng)會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3比值減小B.突然中斷CO2供應(yīng)會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值增加C.突然將紅光改變?yōu)榫G光會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5比值減小D.突然將綠光改變?yōu)榧t光會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值減小答案B解析突然中斷CO2供應(yīng)導(dǎo)致CO2的固定速率降低，葉綠體中C5含量增加、C3含量減少，A錯誤；突然中斷CO2供應(yīng)使C3含量減少，進(jìn)而使ATP和[H]含量增多，所以ATP/ADP比值增加，B正確；突然將紅光改變?yōu)榫G光后光能利用率降低，ATP和[H]含量減少，進(jìn)而使C3含量增多、C5含量減少，C錯誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP比值增加，D錯誤。光反應(yīng)制約暗反應(yīng)，暗反應(yīng)也制約光反應(yīng)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，故光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，然而光反應(yīng)也需暗反應(yīng)為之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反應(yīng)停止(如停止CO2供應(yīng))時，光反應(yīng)也將受制約，從而導(dǎo)致O2產(chǎn)生速率下降。考點三影響光合作用的因素及應(yīng)用1.內(nèi)部因素(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶(3)葉面積指數(shù)2.外部因素(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析①光照強(qiáng)度②CO2濃度③溫度④水分或礦質(zhì)元素影響氣孔的開閉超過一定濃度后，植物會因土壤溶液濃度過高而滲透失水，出現(xiàn)萎蔫。(2)多因子對光合速率的影響(1)生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光反應(yīng)(√)(2)延長光照時間能提高光合作用強(qiáng)度(×)(3)植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用(×)(4)停止供水，植物光合速率下降，這是由于水是光合作用的原料，又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕橘|(zhì)(√)1.(生產(chǎn)實踐)土壤板結(jié)，光合速率下降的原因是土壤板結(jié)，導(dǎo)致土壤中缺氧，根細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生的ATP減少，供給根細(xì)胞用于礦質(zhì)元素吸收的能量減少，光合色素的合成和酶數(shù)量減少，光合作用減弱。2.(生產(chǎn)實踐)北方夏季中午時，光照強(qiáng)度很強(qiáng)，植物出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象的原因是：光照強(qiáng)度過強(qiáng)，溫度升高，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，細(xì)胞CO2供應(yīng)不足，光合作用減弱。3.(生產(chǎn)實踐)大棚種植使用有機(jī)肥有利于增產(chǎn)，請從影響光合作用的因素分析原因。提示有機(jī)肥在被微生物分解的時候會產(chǎn)生無機(jī)鹽并釋放CO2，增加了土壤中礦質(zhì)元素含量和大棚中的CO2濃度，促進(jìn)光合作用。考向1單因子對光合作用的影響及應(yīng)用1.(2021·江西九江聯(lián)考)如圖表示植物光合速率隨光照強(qiáng)度改變的曲線，請分析選出不正確的一項()A.若適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補(bǔ)償點B應(yīng)相應(yīng)地向右移動B.若增加二氧化碳濃度，B點左移，C點左移，D點向右上方移動C.D點時，ATP的移動方向從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)移動D.若圖中為陽生植物，則換為陰生植物，B點和D點均要向左移動答案B解析B點為光補(bǔ)償點，此時光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等，若適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補(bǔ)償點B應(yīng)相應(yīng)地向右移動，A正確；若增加二氧化碳濃度，則光合作用強(qiáng)度增加，B點左移，C點右移，D點向右上方移動，B錯誤；D點時的光合作用強(qiáng)度最大，其光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)，參與暗反應(yīng)過程中三碳化合物的還原，C正確；若換為陰生植物，B點和D點均要向左移動，D正確。2.(2020·全國卷Ⅰ，30)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進(jìn)作物的生長發(fā)育，達(dá)到增加產(chǎn)量等目的?；卮鹣铝袉栴}：(1)中耕是指作物生長期中，在植株之間去除雜草并進(jìn)行松土的一項栽培措施，該栽培措施對作物的作用有____________________(答出2點即可)。(2)農(nóng)田施肥的同時，往往需要適當(dāng)澆水，此時澆水的原因是__________________________________________(答出1點即可)。(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率。現(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長能達(dá)到的株高和光飽和點(光合速率達(dá)到最大時所需的光照強(qiáng)度)見下表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是________，選擇這兩種作物的理由是______________________________________________。作物ABCD株高/cm1706559165光飽和點/(μmol·m－2·s－1)12001180560623答案(1)減少雜草對水分、礦質(zhì)元素和光的競爭；增加土壤中氧氣含量，促進(jìn)根系的呼吸作用(2)肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收(3)A和C作物A光飽和點高且長得高，可利用上層較強(qiáng)光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點低且長得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用解析(1)除去雜草可以減少雜草和農(nóng)作物之間對水分、礦質(zhì)元素和光的競爭，使能量更多地流向農(nóng)作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，進(jìn)而增強(qiáng)根對礦質(zhì)元素的吸收等活動。(2)肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而農(nóng)田施肥的同時常適當(dāng)澆水，以使肥料中的礦質(zhì)元素溶解在水中；另外，澆水還可以降低土壤溶液的濃度，防止作物因過度失水而死亡。(3)為了更充分地利用光照資源，間作過程中要確保高低作物的合理搭配。株高較高的作物獲取的光照充足，應(yīng)選擇光飽和點較高的作物(作物A)；株高較低的作物獲取的光照較少，應(yīng)選擇光飽和點較低的作物(作物C)?？枷?結(jié)合多因素對光合作用的影響，考查綜合分析問題能力3.(2014·全國卷Ⅱ，29)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。據(jù)圖回答下列問題：(1)當(dāng)CO2濃度為A時，高光強(qiáng)下該植物的凈光合速率為________。CO2濃度在A～B之間時，曲線________表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于C時，曲線b和c所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是______________________________________________。(3)當(dāng)環(huán)境中CO2濃度小于A時，在圖示的3種光強(qiáng)下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)該同時考慮____________這一因素的影響，并采取相應(yīng)措施。答案(1)0a、b、c(2)光強(qiáng)(3)大于(4)光強(qiáng)[慧眼識圖獲取信息]考向3創(chuàng)新實驗，考查科學(xué)探究能力4.(2020·江蘇揚(yáng)州中學(xué)模擬)圖1是某植物葉肉細(xì)胞中光合作用和有氧呼吸過程氧元素的變化示意圖，其中甲、乙表示氣體，①～④表示相關(guān)過程；圖2是研究人員探究光照強(qiáng)度對該植物光合作用影響的實驗裝置以及得到的實驗結(jié)果。請回答下列問題。(1)圖1中，甲、乙代表的氣體分別是________。④過程發(fā)生的場所是________________。(2)圖2實驗中選擇長勢良好的健康植物的目的是 。(3)圖2中A點葉肉細(xì)胞中發(fā)生的生理過程包括圖1中的________(填序號)過程。(4)有同學(xué)提出：在本研究中，隨著時間的推移由于裝置中CO2供應(yīng)減少，植株幼苗的光合速率會受到限制，進(jìn)而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。請簡要寫出實驗思路，探究該同學(xué)的想法是否正確。答案(1)CO2、O2葉綠體基質(zhì)(2)防止除光照強(qiáng)度以外的其他因素(無關(guān)變量)對實驗結(jié)果造成影響(3)①②③④(4)可取圖2所示的兩個相同裝置，其中一個裝置內(nèi)放一個加有一定量CO2緩沖液(保證裝置內(nèi)CO2濃度維持穩(wěn)定)的小燒杯，另一個裝置內(nèi)放一個加有等量蒸餾水(或清水)的小燒杯，將兩裝置放在題干所述實驗環(huán)境中，再每隔一定時間，測定并記錄兩裝置內(nèi)的光合速率，并進(jìn)行比較。(答案合理即可)解析(1)由[H]和乙生成H2O可知，這是有氧呼吸第三階段(②)，乙是O2，由H2O生成[H]和O2為光合作用的光反應(yīng)階段(③)，其中生成的[H]用于暗反應(yīng)階段。由甲是氣體，且圖1中C6H12O6→[H]＋甲、[H]＋甲→C6H12O6可知，甲是CO2，因為CO2既是有氧呼吸的產(chǎn)物，又是光合作用暗反應(yīng)階段的原料。(2)圖2實驗中選擇長勢良好的健康植物的目的是防止除光照強(qiáng)度以外的其他因素(無關(guān)變量)對實驗結(jié)果造成影響。(3)圖2中A點為光補(bǔ)償點，B點為光飽和點，限制AB段光合速率的因素主要是光照強(qiáng)度，限制B點之后的光合速率的因素是除光照強(qiáng)度以外的溫度、CO2濃度等。圖2中A點凈光合速率為0，此時光合速率等于呼吸速率，故A點葉肉細(xì)胞中發(fā)生的生理過程包括圖1中的①②③④。(4)要探究隨著時間的推移由于裝置中CO2供應(yīng)減少，植株幼苗的光合速率會受到限制的正確性，可取圖2所示的兩個相同裝置，其中一個裝置內(nèi)放一個加有一定量CO2緩沖液(保證裝置內(nèi)CO2濃度維持穩(wěn)定)的小燒杯，另一個裝置內(nèi)放一個加有等量蒸餾水(或清水)的小燒杯，將兩裝置放在題干所述實驗環(huán)境中，再每隔一定時間，測定并記錄兩裝置內(nèi)的光合速率，并進(jìn)行比較?？键c四光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合應(yīng)用1.光合作用與有氧呼吸的區(qū)別項目光合作用有氧呼吸物質(zhì)變化無機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無機(jī)物能量變化光能→穩(wěn)定的化學(xué)能(儲能)穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍化學(xué)能及熱能(放能)實質(zhì)合成有機(jī)物，儲存能量分解有機(jī)物、釋放能量，供細(xì)胞利用場所葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行2.光合作用與細(xì)胞呼吸三個層面上的聯(lián)系(1)過程聯(lián)系(2)物質(zhì)聯(lián)系①C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅰ))C3H4O3eq\o(→,\s\up9(有氧呼吸Ⅱ))CO2②O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))O2eq\o(→,\s\up9(有氧呼吸Ⅲ))H2O③H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))[H]eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up9(有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ))[H]eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅲ))H2O(3)能量聯(lián)系3.光合作用與有氧呼吸中[H]、ATP的來源與去路1.辨析凈光合速率與總光合速率(1)微觀辨析(2)結(jié)合曲線辨析(3)從語言文字中辨析還有“葉綠體吸收”也表示總光合速率總(真正)光合速率凈(表觀)光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”的CO2的量“從環(huán)境(容器)中吸收”或“環(huán)境(容器)中減少”的CO2的量黑暗中釋放的CO2的量“產(chǎn)生”或“制造”的O2的量“釋放至容器(環(huán)境)中”或“容器(環(huán)境)中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2的量“產(chǎn)生”“合成”或“制造”的有機(jī)物的量“積累”“增加”或“凈產(chǎn)生”的有機(jī)物的量黑暗中消耗的有機(jī)物的量注真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率光合作用消耗的CO2量＝從環(huán)境中吸收的CO2量＋呼吸釋放的CO2量光合作用產(chǎn)生的O2量＝釋放到環(huán)境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量2.光合作用曲線中的“關(guān)鍵點”移動(1)A點：代表呼吸速率，細(xì)胞呼吸增強(qiáng)，A點下移；反之，A點上移。(2)B點與C點的變化(注：只有橫坐標(biāo)為自變量，其他條件不變)B點(補(bǔ)償點)C點(飽和點)適當(dāng)增大CO2濃度(光照強(qiáng)度)左移右移適當(dāng)減小CO2濃度(光照強(qiáng)度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移注意：細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補(bǔ)償點應(yīng)右移，反之左移。(3)D點：代表最大光合速率，若增大光照強(qiáng)度或增大CO2濃度使光合速率增大時，D點向右上方移動；反之，移動方向相反。3.自然環(huán)境與密閉環(huán)境中一晝夜內(nèi)光合速率曲線的比較考向1結(jié)合光合作用與呼吸作用相關(guān)曲線考查科學(xué)思維能力1.(2020·江西南昌四校二聯(lián))如圖為自然環(huán)境中一晝夜測得某植物CO2的吸收速率曲線圖，關(guān)于該圖的敘述錯誤的是()A.A點產(chǎn)生的原因是夜溫降低，細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放減少B.開始進(jìn)行光合作用的點是B點，結(jié)束光合作用的點是M點C.光合速率與呼吸速率相等的點是C、H點，有機(jī)物積累量最大的點是M點D.DE段下降的原因是部分氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，F(xiàn)H段下降的原因是光照減弱答案C解析A點釋放CO2的速率減小，是由于夜間溫度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率降低，CO2釋放減少，A正確；由圖可知，B點是光合作用開始的點，M點之后，CO2釋放速率不變，說明M點之后不再進(jìn)行光合作用，B正確；H點之后，光合作用速率小于呼吸作用速率，有機(jī)物減少，因此有機(jī)物積累最大的點是H點，C錯誤；DE段光照較強(qiáng)，溫度較高致使部分氣孔關(guān)閉，二氧化碳通過氣孔進(jìn)入葉肉細(xì)胞間隙的量減少，光合速率降低；FH段是下午光照逐漸減弱的時間段，此時光合速率下降的原因是光照減弱，D正確。2.(2021·湖北黃岡第一次調(diào)研)如圖所示，在適宜溫度和一定的光照強(qiáng)度下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關(guān)系，下列說法正確的是()A.在CO2濃度低于b的環(huán)境中植物乙比植物甲生長得更好B.CO2濃度大于a時，甲才能進(jìn)行光合作用C.適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，a點將右移D.CO2濃度為b時，甲、乙植物的實際光合作用強(qiáng)度相等答案A解析據(jù)圖分析，可知在CO2濃度低于b的環(huán)境中，植物乙比植物甲生長得更好，A正確；CO2濃度等于a時，甲的光合作用速率與呼吸作用速率相等，B錯誤；適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，光合作用增強(qiáng)，則a點將左移，C錯誤；CO2濃度為b時，甲、乙兩種植物的凈光合作用強(qiáng)度相等，但是甲、乙的呼吸作用強(qiáng)度與實際光合作用強(qiáng)度不一定相等，D錯誤。考向2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合運(yùn)用，考查綜合分析問題能力3.(2020·黑龍江哈爾濱一調(diào)改編)如圖表示綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝過程，相關(guān)敘述錯誤的是()A.在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生過程①時，會釋放少量能量B.過程③和④都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C.過程③主要消耗過程①、②產(chǎn)生的[H]D.突然增大光照強(qiáng)度，則短時間內(nèi)葉綠體中C3含量會減少答案C解析圖示表示細(xì)胞呼吸和光合作用的部分過程，其中①表示有氧呼吸或無氧呼吸的第一階段、②表示有氧呼吸或無氧呼吸的第二階段、③表示暗反應(yīng)中C3的還原、④表示暗反應(yīng)中CO2的固定。有氧呼吸或無氧呼吸第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，其中有機(jī)物分解為丙酮酸，同時釋放少量的能量，A正確；過程③和④表示暗反應(yīng)的兩個階段，都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，B正確；光合作用與細(xì)胞呼吸所產(chǎn)生的[H]本質(zhì)不同，光合作用中的[H]為還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，細(xì)胞呼吸過程中的[H]為還原型輔酶Ⅰ(NADH)，細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的[H]不用于光合作用，C錯誤；突然增大光照強(qiáng)度，光反應(yīng)會增強(qiáng)，導(dǎo)致[H]和ATP生成增加，而短時間內(nèi)CO2濃度基本不變，暗反應(yīng)中CO2固定(C3的來源)速率基本不變，但C3的還原(C3的去路)速率增大，故短時間內(nèi)葉綠體中C3含量會減少，D正確。4.(2020·山東等級考，21)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是________，模塊3中的甲可與CO2結(jié)合，甲為________。(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時間內(nèi)乙的含量將________(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時間較長，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變，原因是__________________________________________________。(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_________________。(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是____________________________。人工光合作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。答案(1)模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)(2)減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足(3)高于人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)(4)葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少解析(1)根據(jù)題圖可知，模塊1利用太陽能發(fā)電裝置將吸收的光能轉(zhuǎn)換為電能，模塊2利用電能電解水生成H＋和O2，并發(fā)生能量轉(zhuǎn)換的過程。該系統(tǒng)中的模塊1和模塊2相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能。模塊3將大氣中的CO2轉(zhuǎn)換為糖類，相當(dāng)于光合作用的暗反應(yīng)。暗反應(yīng)中的CO2的固定為CO2和C5結(jié)合生成C3，C3在光反應(yīng)提供的NADPH和ATP的作用下被還原，隨后經(jīng)過一系列反應(yīng)形成糖類和C5，故該系統(tǒng)中模塊3中的甲為五碳化合物(C5)，乙為三碳化合物(C3)。(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則CO2濃度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的還原短時間內(nèi)仍正常進(jìn)行，因此短時間內(nèi)會導(dǎo)致三碳化合物(C3)含量減少。暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋，若該系統(tǒng)氣泵停轉(zhuǎn)時間較長，則模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，從而導(dǎo)致模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變。(3)由于植物中糖類的積累量＝光合作用合成糖類的量－細(xì)胞呼吸消耗糖類的量。與植物相比，該系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類，所以在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量高于植物。(4)干旱條件下，土壤含水量低，導(dǎo)致植物葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少。因此，干旱條件下，很多植物光合作用速率降低。重溫真題經(jīng)典再現(xiàn)1.經(jīng)典重組判斷正誤(1)藍(lán)藻沒有葉綠體也能進(jìn)行光合作用(2019·海南卷，1D)()(2)高等植物光合作用中光反應(yīng)只發(fā)生在生物膜上(2018·海南卷，4A)()(3)葉肉細(xì)胞中光合作用的暗反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中(2017·全國卷Ⅲ，2B)()(4)照光培養(yǎng)一段時間的綠藻，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)CO2的固定加快(2014·全國卷Ⅰ，2B)()(5)植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光(2013·全國卷Ⅱ，2D)()(6)用乙醇提取的葉綠體色素中無胡蘿卜素(2013·海南卷，8C)()提示(1)√(2)√(3)√(4)×用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，沒有光照，導(dǎo)致[H]和ATP減少，暗反應(yīng)減弱，CO2的固定減弱。(5)×植物主要的吸收峰在藍(lán)紫光區(qū)和紅光區(qū)，綠光吸收最少，反射多，所以葉片呈現(xiàn)綠色。(6)×用乙醇提取的葉綠體色素中含有胡蘿卜素。2.(2019·海南卷，9)下列關(guān)于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是()A.光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能B.紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素aC.光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與D.紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用答案B解析光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能，但需要利用光反應(yīng)階段形成的[H]和ATP，A正確；胡蘿卜素不能吸收紅光，B錯誤；光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的參與，C正確；紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能，D正確。3.(2019·海南卷，12)下列關(guān)于綠色植物的敘述，錯誤的是()A.植物細(xì)胞在白天和黑夜都能進(jìn)行有氧呼吸B.植物細(xì)胞中ATP的合成都是在膜上進(jìn)行的C.遮光培養(yǎng)可使植物葉肉細(xì)胞的葉綠素含量下降D.植物幼莖的綠色部分能進(jìn)行光合作用和呼吸作用答案B解析有氧呼吸不需要光照，植物細(xì)胞在白天和黑夜都能進(jìn)行有氧呼吸，A正確；植物細(xì)胞中ATP不一定都是在膜上合成的，如細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中也可以合成ATP，B錯誤；合成葉綠素需要光照，遮光培養(yǎng)會導(dǎo)致光照減弱，會導(dǎo)致葉肉細(xì)胞的葉綠素含量下降，C正確；植物幼莖的綠色部分含有葉綠體，能進(jìn)行光合作用，所有的活細(xì)胞都能進(jìn)行呼吸作用，D正確。4.(2020·全國卷Ⅲ，29)參照表中內(nèi)容，圍繞真核細(xì)胞中ATP的合成來完成下表。反應(yīng)部位(1)______葉綠體的類囊體膜線粒體反應(yīng)物葡萄糖/丙酮酸等反應(yīng)名稱(2)______光合作用的光反應(yīng)有氧呼吸的部分過程合成ATP的能量來源化學(xué)能(3)______化學(xué)能終產(chǎn)物(除ATP外)乙醇、CO2(4)______(5)______答案(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(2)無氧呼吸(3)光能(4)O2、NADPH(5)H2O、CO2解析(1)(2)無氧條件下，某些細(xì)胞可以將葡萄糖分解成乙醇和CO2，并釋放少量能量，該過程為無氧呼吸，發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。(3)(4)在真核細(xì)胞中，光合作用的光反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體的類囊體膜上，葉綠體類囊體膜上的光合色素吸收的光能，有兩方面的用途：①將水分解成[H](NADPH)和氧，氧直接以分子的形式釋放出去，[H](NADPH)被傳遞到葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中，作為活潑的還原劑參與到暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)中去；②在有關(guān)酶的催化作用下，促成ADP與Pi發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成ATP。(5)在線粒體中可以發(fā)生有氧呼吸的第二階段和第三階段，在有氧呼吸的第二階段，丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H](NADH)，并釋放出少量的能量；在有氧呼吸的第三階段，前兩個階段產(chǎn)生的[H](NADH)經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，與氧結(jié)合形成水，同時釋放出大量的能量。因此丙酮酸等在線粒體內(nèi)氧化分解的終產(chǎn)物除了ATP外，還有二氧化碳和水。5.(2020·江蘇卷，27)大豆與根瘤菌是互利共生關(guān)系，如圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質(zhì)的代謝、運(yùn)輸途徑，請據(jù)圖回答下列問題：(1)在葉綠體中，光合色素分布在________上；在酶催化下直接參與CO2固定的化學(xué)物質(zhì)是H2O和________。(2)如圖所示的代謝途徑中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在________中，PGA還原成磷酸丙糖(TP)運(yùn)出葉綠體后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于________。(3)根瘤菌固氮產(chǎn)生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白質(zhì)時，通過脫水縮合形成________鍵。(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。葉綠體中合成ATP的能量來自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。(5)蔗糖是大多數(shù)植物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕袡C(jī)物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點是________________________________________________。答案(1)類囊體(薄)膜C5(2)葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3)肽(4)光能糖類(5)非還原糖較穩(wěn)定(或蔗糖分子為二糖，對滲透壓的影響相對小)解析(1)葉綠體中的光合色素分布在類囊體薄膜上；在暗反應(yīng)過程中，一分子CO2和一分子C5在酶的催化下結(jié)合、反應(yīng)，形成兩分子C3。(2)光合作用的暗反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，固定CO2形成PGA發(fā)生在暗反應(yīng)過程中，相關(guān)酶分布在葉綠體基質(zhì)中。由題圖可以看出，TP合成蔗糖的過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，相關(guān)酶也分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。(3)氨基酸合成蛋白質(zhì)時，通過脫水縮合形成肽鍵。(4)光合作用的光反應(yīng)階段，葉綠體中的光合色素可將光能轉(zhuǎn)變成ATP中的化學(xué)能。根瘤中沒有葉綠體，不進(jìn)行光合作用，故其中合成ATP的能量主要來自呼吸作用中糖類的氧化分解。(5)與葡萄糖相比，蔗糖是非還原性二糖，化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定；質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，蔗糖溶液溶質(zhì)分子數(shù)少，對植物細(xì)胞的滲透壓影響相對小。課后·分層訓(xùn)練(時間：35分鐘)1.(2020·海南省高考模擬，3)溫室大棚栽培黃瓜時，CO2不足會引起黃瓜苗黃化，畸形瓜增多，產(chǎn)量下降。針對以上現(xiàn)象所采取的措施中，不合理的是()A.白天氣溫較高時打開大棚換氣口B.晚上在大棚內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光C.將養(yǎng)豬棚與黃瓜棚相連通D.在大棚內(nèi)適當(dāng)施用有機(jī)肥答案B解析晚上在大棚內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光，延長了光照時間，沒有補(bǔ)充二氧化碳，B錯誤。2.(2021·吉林長春實驗中學(xué)考試)下列有關(guān)光合作用和細(xì)胞呼吸中[H]的敘述，正確的是()A.光合作用中的[H]為NADPHB.光合作用中的[H]將五碳化合物還原C.有氧呼吸中的[H]均在膜上產(chǎn)生D.無氧呼吸中消耗NADH的過程有ATP生成答案A解析呼吸作用中的[H]是NADH，光合作用中的[H]是NADPH，A正確；在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP釋放的能量并且被[H]還原，B錯誤；有氧呼吸第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生[H]，有氧呼吸第二階段在線粒體基質(zhì)中產(chǎn)生[H]，C錯誤；無氧呼吸產(chǎn)生的[H]是NADH，無氧呼吸第二階段消耗NADH的過程沒有ATP生成，D錯誤。3.(2020·河南鄭州一測)下列有關(guān)細(xì)胞呼吸和光合作用原理的應(yīng)用，說法錯誤的是()A.用乳酸菌制酸奶時，應(yīng)先通氣后密封，以利于乳酸菌發(fā)酵B.手指受傷時選擇透氣的消毒紗布包扎，可以抑制破傷風(fēng)芽孢桿菌的繁殖C.給蔬菜大棚補(bǔ)充光照，用紅色光源好于同樣強(qiáng)度的白熾燈D.栽培農(nóng)作物要“正其行，通其風(fēng)”，主要目的是為植物光合作用提供較多的CO2答案A解析乳酸菌是厭氧菌，制酸奶時應(yīng)密封發(fā)酵，A錯誤；破傷風(fēng)芽孢桿菌是厭氧菌，手指受傷時選擇透氣的消毒紗布包扎，充足的氧氣可以抑制破傷風(fēng)芽孢桿菌的繁殖，B正確；相同光照強(qiáng)度下，紅色光源比白熾燈光源能更多地被光合色素吸收，有利于蔬菜的光合作用，C正確；栽培農(nóng)作物時通風(fēng)有利于及時補(bǔ)充CO2，可為植物光合作用提供充足的原料，D正確。4.(2021·海南調(diào)研)下列有關(guān)“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，正確的是()A.提取色素時加入SiO2的目的是防止研磨中色素被破壞B.畫濾液細(xì)線時要等上一次濾液線干燥后再進(jìn)行畫線C.研磨時一次性加入足量無水乙醇的提取效果最好D.分離色素時，濾液細(xì)線浸入層析液中會導(dǎo)致色素帶變淺答案B解析提取色素時需要加入一些特定試劑，加入SiO2的目的是使研磨更充分，加入CaCO3的目的是防止色素被破壞，A錯誤；重復(fù)畫濾液細(xì)線時要等上一次濾液線干燥后再進(jìn)行畫線，B正確；研磨時無水乙醇應(yīng)分次少量加入，C錯誤；分離色素時，濾液細(xì)線浸入層析液中會導(dǎo)致色素溶解在層析液中，最終濾紙上會得不到色素帶，D錯誤。5.(2021·廣東惠州市調(diào)研)下列有關(guān)光合作用和呼吸作用的敘述，正確的是()A.無氧呼吸的第一、二階段均可產(chǎn)生[H]B.馬拉松比賽中人體主要通過無氧呼吸獲得能量C.CO2固定不需要光照，但需要酶的催化D.光合作用過程中產(chǎn)生的(CH2O)中的氧一部分來自H2O，一部分來自CO2答案C解析無氧呼吸的第一階段可產(chǎn)生[H]，無氧呼吸的第二階段不能產(chǎn)生[H]，A錯誤；馬拉松比賽中人體主要通過有氧呼吸獲得能量，B錯誤；CO2的固定不需要光照，但需要酶催化，C正確；光合作用過程中產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自CO2，D錯誤。6.(2021·青海西寧模擬)如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖，字母表示葉綠體的結(jié)構(gòu)(A為膜結(jié)構(gòu))，數(shù)字表示有關(guān)物質(zhì)。下列敘述不正確的是()A.參與光合作用的色素位于圖中的A部分B.③進(jìn)入葉綠體后，通過固定形成⑤物質(zhì)C.若突然停止光照，B中④的含量會升高D.用18O標(biāo)記①，可在②中測到較高放射性答案B解析A為葉綠體類囊體薄膜，參與光合作用的色素位于圖中的A上，A正確；③CO2進(jìn)入葉綠體后，通過固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成還需要經(jīng)過C3還原的過程，B錯誤；若突然停止光照，光反應(yīng)合成的NADPH與ATP減少，被還原的C3減少，則B葉綠體基質(zhì)中④C3的含量會升高，C正確；O2中的O來源于H2O，用18O標(biāo)記①H2O，可在②O2中測到較高放射性，D正確。7.(2020·昆明市“三診一?！泵自\斷)在4月和9月，茶樹樹冠上層葉片的凈光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系如圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)本研究可通過測定________的吸收速率來表示上層葉片的凈光合速率，該物質(zhì)進(jìn)入葉肉細(xì)胞后在________中被固定。(2)光照強(qiáng)度為0和b時，葉肉細(xì)胞中都能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是________。(3)光照強(qiáng)度小于a時，限制茶樹樹冠上層葉片凈光合速率的主要環(huán)境因素是________，判斷依據(jù)是____________________________________________。光照強(qiáng)度為a時，4月茶樹樹冠上層葉片單位時間內(nèi)固定的太陽能________(填“大于”“等于”或“小于”)9月的。答案(1)CO2葉綠體基質(zhì)(2)線粒體(3)光照強(qiáng)度隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，凈光合速率增大小于解析(1)茶樹樹冠上層葉片的凈光合速率可用CO2的吸收速率、O2的釋放速率或者有機(jī)物的積累速率來表示；CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞后首先被葉綠體基質(zhì)中的C5固定。(2)光照強(qiáng)度為0時，葉肉細(xì)胞只能進(jìn)行呼吸作用，不能進(jìn)行光合作用，此時能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體；光照強(qiáng)度為b時，葉肉細(xì)胞既能進(jìn)行呼吸作用，又能進(jìn)行光合作用，此時能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體和葉綠體；因此光照強(qiáng)度為0和b時，葉肉細(xì)胞中都能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體。(3)光照強(qiáng)度小于a時，隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，凈光合速率增大，故光照強(qiáng)度小于a時，限制茶樹樹冠上層葉片凈光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。分析題圖可知，光照強(qiáng)度為a時，4月和9月茶樹樹冠上層葉片的凈光合速率相等，而4月茶樹樹冠上層葉片的呼吸速率小于9月茶樹葉冠上層葉片的呼吸速率，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，因此4月茶樹樹冠上層葉片的總光合速率小于9月茶樹樹冠上層葉片的總光合速率，4月茶樹樹冠上層葉片單位時間內(nèi)固定的太陽能小于9月的。8.(2020·山東等級考試二模，3)茶樹是一年內(nèi)多輪采摘的葉用植物，對氮元素需求較大，因此生產(chǎn)中施氮量往往偏多，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。為了科學(xué)施氮肥，科研小組測定了某品種茶樹在不同施氮量情況下凈光合速率等指標(biāo)，結(jié)果見下表。表中氮肥農(nóng)學(xué)效率＝(施氮肥的產(chǎn)量－不施氮肥的產(chǎn)量)/施氮肥的量，在茶葉收獲后可通過計算得出；葉綠素含量、凈光合速率能直接用儀器快速檢測。下列說法錯誤的是()施氮量/(g·m－2)葉綠素含量/(mg·g－1)凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)氮肥農(nóng)學(xué)效率/(g·g－1)01.289.96－251.4510.411.51401.5212.542.4255(生產(chǎn)中常用施氮量)1.5010.681.72A.氮元素與茶樹體內(nèi)葉綠素合成有關(guān)，科學(xué)施氮肥能夠促進(jìn)光反應(yīng)B.在茶樹體內(nèi)，氮元素不參與二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的過程C.凈光合速率能夠反映氮肥農(nóng)學(xué)效率，生產(chǎn)過程中可依此指導(dǎo)科學(xué)施氮肥D.40g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量還需進(jìn)一步測定答案B解析葉綠素中含有N、Mg等元素，所以氮元素與葉綠素合成有關(guān)，葉綠素具有吸收、轉(zhuǎn)化、傳遞光能的作用，科學(xué)施氮肥能夠促進(jìn)光反應(yīng)，A正確；在茶樹體內(nèi)，二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物需要[H]以及多種酶的參與，這些物質(zhì)都含氮，氮元素參與該過程，B錯誤；從表格中可以看出，施氮量不同，凈光合速率不同，凈光合速率能夠反映氮肥農(nóng)學(xué)效率，生產(chǎn)過程中可依此指導(dǎo)科學(xué)施氮肥，C正確；40g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量還需進(jìn)一步在25g·m－2～55g·m－2之間縮小梯度進(jìn)行測定，D正確。9.(2021·湖南懷化期末)為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動力，科學(xué)家在黑暗條件下進(jìn)行了如下實驗，有關(guān)分析正確的是()A.黑暗的目的是與光照作對照B.pH＝4的緩沖溶液模擬的是葉綠體基質(zhì)的環(huán)境C.ADP和Pi形成ATP后進(jìn)入類囊體腔內(nèi)D.類囊體膜兩側(cè)的pH差是葉綠體形成ATP的動力答案D解析黑暗處理的目的是避免光照對ATP的合成產(chǎn)生干擾，A錯誤；pH＝4的緩沖溶液模擬的是葉綠體類囊體內(nèi)部的環(huán)境，B錯誤；ADP與Pi在類囊體薄膜上形成ATP，ATP形成后進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，C錯誤；分析實驗結(jié)果可知，類囊體轉(zhuǎn)移至pH＝8緩沖溶液中立即加入ADP和Pi有ATP產(chǎn)生，而平衡之后加入ADP和Pi無ATP產(chǎn)生，說明葉綠體中ATP形成的動力來自類囊體膜兩側(cè)的pH差，D正確。10.(2021·四川遂寧調(diào)研)下圖分別是薩克斯、魯賓和卡門、恩格爾曼所做的關(guān)于光合作用的三個經(jīng)典實驗。下列相關(guān)敘述中，正確的是()A.圖1中A與C部分對照說明光合作用需要光B.圖2所示實驗運(yùn)用的實驗方法是熒光標(biāo)記法C.圖3所示實驗中，好氧細(xì)菌分布于被光束照射的葉綠體部位D.若探究光反應(yīng)的過程，需要對H2O和CO2進(jìn)行同位素標(biāo)記并追蹤其去向答案C解析圖1中B與C部分對照說明光合作用需要光，A錯誤；圖2所示實驗運(yùn)用的實驗方法是同位素標(biāo)記法，B錯誤；圖3所示實驗中，光束照到的葉綠體部位能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，所以好氧細(xì)菌分布于被光束照射的葉綠體部位，C正確；H2O是光反應(yīng)的反應(yīng)物，CO2是暗反應(yīng)的反應(yīng)物，因此若探究光反應(yīng)的過程，需要對H2O進(jìn)行同位素標(biāo)記并追蹤其去向，D錯誤。11.(2021·廣東廣州市畢業(yè)班綜合測試)圖示為光合作用的部分過程，磷酸丙糖是光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物，它可在葉綠體中轉(zhuǎn)化為淀粉，也可運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖，回答下列問題：(1)圖示中a過程表示三碳化合物的合成，該過程發(fā)生在葉綠體________中，光照強(qiáng)度下降會導(dǎo)致光合速率下降，原因是光反應(yīng)產(chǎn)物減少，直接導(dǎo)致圖示中________(填圖中字母)過程反應(yīng)速率下降。我國勞動人民在古代就總結(jié)出“正其行，通其風(fēng)”增產(chǎn)措施，該措施的主要目的是促進(jìn)圖示中________(填圖中字母)過程。(2)在薩克斯驗證葉片在光下產(chǎn)生淀粉的實驗中，對實驗材料進(jìn)行24h的饑餓處理，請據(jù)圖解釋遮光部分為何檢測不到淀粉： 。(3)已知焦磷酸化酶可催化淀粉的合成，該酶的活性受葉綠體內(nèi)C3和Pi調(diào)節(jié)(一個表現(xiàn)為促進(jìn)，一個表現(xiàn)為抑制)，葉綠體在白天會形成淀粉粒，夜間淀粉粒消失，據(jù)此推斷對焦磷酸化酶有活化作用的是________，有抑制作用的是________。圖示中，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Pi濃度較高時磷酸丙糖與Pi交換后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，因此淀粉的合成和蔗糖的合成呈________關(guān)系。(4)合理施用磷肥，可增加作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，P通常以HPOeq\o\al(2－,4)或H2POeq\o\al(－,4)形式被植物吸收，參與重要大分子有機(jī)物如________的合成；也參與光合作用過程，如_______________________________________________。答案(1)基質(zhì)ba(2)黑暗條件下不產(chǎn)生磷酸丙糖，導(dǎo)致淀粉不能合成，同時原有的淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖(3)C3Pi競爭(相互抑制)(4)核酸(或DNA/RNA)光反應(yīng)中ATP的合成(或NADPH的合成/糖類的磷酸化)解析(1)C5與CO2反應(yīng)生成C3發(fā)生在暗反應(yīng)階段，暗反應(yīng)的場所是