高考生物一輪復(fù)習(xí)《第4節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化》教案（兩套）

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求核心素養(yǎng)對(duì)接學(xué)業(yè)質(zhì)量水平1.理解實(shí)驗(yàn)“綠葉中色素的提取和分離”的原理和方法，掌握基本操作技能。2.掌握綠葉中色素的種類和作用，明確葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：葉綠體的結(jié)構(gòu)尤其是基粒大大擴(kuò)展了膜面積，與光合作用的功能相適應(yīng)。水平一2.科學(xué)探究——實(shí)驗(yàn)思路及設(shè)計(jì)：科學(xué)設(shè)計(jì)提取和分離色素的實(shí)驗(yàn)步驟，注意每個(gè)操作步驟的規(guī)范性。水平二知識(shí)點(diǎn)2：綠葉中色素的提取和分離知識(shí)梳理1.提取葉綠體中的色素(1)原理：綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。若實(shí)驗(yàn)室缺少無(wú)水乙醇，可以用95%的乙醇，但需加入適量的無(wú)水Na2CO3以除去水分。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：取材—稱取5g新鮮的菠菜葉過(guò)濾—將研磨液過(guò)濾到試管中，及時(shí)用棉塞塞緊試管口2.分離綠葉中的色素方法：紙層析法(1)原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：科學(xué)探究——綠葉中色素的提取和分離下圖是提取和分離綠葉中色素的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)分析：1.提取色素時(shí)，加入剪碎的葉片后還需要加入三種物質(zhì)，若A是二氧化硅，B、C分別是什么？A、B、C各起什么作用？提示A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸鈣，作用是防止研磨中色素被破壞；C是無(wú)水乙醇，作用是溶解色素。2.色素分離時(shí)，關(guān)鍵應(yīng)注意層析液不要沒(méi)及濾液細(xì)線，為什么？提示否則濾液細(xì)線會(huì)被層析液溶解，不能分離。3.下圖是分離到的色素在濾紙條上的分布情況，那么：提取和分離色素的方法：提取方法：無(wú)水乙醇提取色素分離方法：紙層析法(1)含量最多和最少的色素分別是哪兩種？提示葉綠素a和胡蘿卜素。(2)在層析液中溶解度最高和最低的色素分別是哪兩種？提示胡蘿卜素和葉綠素b。(3)分子結(jié)構(gòu)最相似的是哪兩種色素？提示葉綠素a和葉綠素b。[典例1]甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在利用新鮮綠色菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，用層析法進(jìn)行葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于操作不同，而得到了以下四種不同的層析結(jié)果。下列分析錯(cuò)誤的是()A.甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B.乙可能是因?yàn)檠心r(shí)加入無(wú)水乙醇過(guò)多C.丙可能是正確操作得到的理想結(jié)果D.丁可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入CaCO3解析葉綠體中的色素易溶于酒精等有機(jī)溶劑，難溶于水，所以甲可能是用蒸餾水作提取液和層析液的結(jié)果；乙中每種色素都有，但含量很少，可能是無(wú)水乙醇過(guò)多，色素濃度太低導(dǎo)致的；丙中每種色素都有，但是胡蘿卜素和葉黃素含量較多，葉綠素a和葉綠素b含量較少，這不應(yīng)該是正確操作得到的理想結(jié)果；丁中葉綠素a和葉綠素b含量很少，可能是研磨時(shí)未加入CaCO3破壞了葉綠素，因?yàn)榕c類胡蘿卜素相比，葉綠素更易受到破壞。答案C[變式訓(xùn)練]從植物葉片中提取光合色素并用紙層析法分離。結(jié)果如圖。下列判斷正確的是()A.該植物葉片主要吸收藍(lán)紫光和紅光B.該植物葉片中含量最多的色素是葉綠素bC.提取色素時(shí)要加入蒸餾水、二氧化硅、碳酸鈣D.濾紙條最上方的色素帶呈藍(lán)綠色解析濾紙條上的4條色素帶對(duì)應(yīng)的色素自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。葉綠素a的含量最多，B錯(cuò)誤；光合色素不溶于水，提取光合色素不可用水，而用無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑，C錯(cuò)誤；濾紙條最上方的是胡蘿卜素，呈橙黃色，D錯(cuò)誤。答案A聯(lián)想質(zhì)疑★濾紙條邊緣的溶液分子運(yùn)動(dòng)速度快，中間的溶液分子運(yùn)動(dòng)速度慢，為了跑出平齊的色素帶，要剪去濾紙條兩角?！餅V液細(xì)線不能觸及層析液收集到的濾液綠色過(guò)淺原因①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無(wú)水乙醇)④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞濾紙條色素帶重疊原因①濾液細(xì)線不直；②濾液細(xì)線過(guò)粗濾紙條無(wú)色素帶原因①忘記畫(huà)濾液細(xì)線②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中★北方的秋天，葉綠素受氣溫下降等因素的影響，逐漸分解、消失，而類胡蘿卜素則比較穩(wěn)定，所以秋天葉子變黃。用秋冬季節(jié)的葉片做色素提取、分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，色素在濾紙條上的分布有何變化？提示：葉綠素a和葉綠素b對(duì)應(yīng)條帶變窄，甚至沒(méi)有。知識(shí)點(diǎn)2：捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)知識(shí)梳理1.綠葉中色素的種類與光能吸收色素種類葉綠素(3/4)類胡蘿卜(1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素顏色藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色光能吸收主要吸收藍(lán)紫光和紅光主要吸收藍(lán)紫光分布葉綠體的類囊體的薄膜上2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(1)形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形。(2)結(jié)構(gòu)：填寫(xiě)圖中字母所代表的結(jié)構(gòu)：a.外膜，b.內(nèi)膜c.基質(zhì)d.基粒。(3)功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)證據(jù)：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中，需氧細(xì)菌只聚集在葉綠體受光的部位。生命觀念——捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.光合色素分布在葉綠體中，請(qǐng)結(jié)合下面材料探究葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。(1)光合作用的色素分布在類囊體薄膜(基粒)，光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體薄膜和基質(zhì)中。(2)葉綠體擴(kuò)展膜面積的方式是類囊體薄膜堆疊成基粒，其意義是分布有更多的酶和色素，有利于光合作用的進(jìn)行。eq\a\vs4\al(體現(xiàn)了葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng))2.下圖為不同色素的吸收光譜，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)說(shuō)出色素1和色素2分別代表哪種色素？提示色素1代表葉綠素b，色素2代表葉綠素a。(2)分析葉片為什么呈現(xiàn)綠色？提示各種色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，而對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射出去使葉片呈綠色。(3)大棚種植蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇使用的塑料薄膜的顏色最好是無(wú)色透明的。3.德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼用載有水綿和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片為材料，進(jìn)行了光合作用的實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示，請(qǐng)思考：(1)甲、乙在處理方法上有何不同？結(jié)果有何不同？提示①處理方法不同，甲：將載有水綿和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中，然后用極細(xì)的光束照射水綿。乙：將上述裝片“完全暴露于光下”。②結(jié)果：甲：需氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。乙：需氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位。(2)本實(shí)驗(yàn)選擇水綿及需氧細(xì)菌有何巧妙之處？提示選擇水綿和需氧細(xì)菌：水綿葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用需氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣的部位。(3)實(shí)驗(yàn)中甲組設(shè)置方案有何巧妙之處？提示巧妙排除干擾因素：沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和除極細(xì)光束外其他光的干擾。(4)請(qǐng)分析本實(shí)驗(yàn)如何設(shè)置了對(duì)照組？提示本實(shí)驗(yàn)巧妙設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照部位和黑暗部位，相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)；臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。[典例2]如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，下列有關(guān)葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述錯(cuò)誤的是()A.①和②具有選擇透過(guò)性功能B.③上既有光合色素又有與光合作用有關(guān)的酶C.③和④中都有與光合作用有關(guān)的酶D.有葉綠體的細(xì)胞才能進(jìn)行光合作用解析①②表示葉綠體的雙層膜，它們是具有選擇透過(guò)性的，③為葉綠體的基粒，其上含有進(jìn)行光合作用的色素和酶，④基質(zhì)也是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，也具有與光合作用有關(guān)的酶。具有與光合作用有關(guān)的酶和光合色素而不具有葉綠體的藍(lán)細(xì)菌也能進(jìn)行光合作用。答案D[典例3]如圖為水綿結(jié)構(gòu)模式圖，恩格爾曼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，把載有水綿和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細(xì)光束對(duì)水綿細(xì)胞的不同部位(如a處)做點(diǎn)狀投射，發(fā)現(xiàn)水中的需氧細(xì)菌明顯聚集在葉綠體被光照射處；若將裝片完全暴露在光下，需氧細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光部位的周?chē)４藢?shí)驗(yàn)證明了()A.氧氣是由水分解來(lái)的B.葉綠體是光合作用的場(chǎng)所C.光合作用能產(chǎn)生淀粉D.光合作用需以二氧化碳作原料解析由題意可知，只有被光照射到的葉綠體部位才能產(chǎn)生氧氣。答案B聯(lián)想質(zhì)疑★葉子中的色素對(duì)綠光吸收少，綠光被反射出來(lái)，故一般葉子呈綠色?！锟茖W(xué)解釋：類囊體薄膜堆疊成基粒，大大增加了受光面積。1.恩格爾曼用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，驚奇地發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。從這一實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論？提示：葉綠體主要利用紅光和藍(lán)紫光進(jìn)行光合作用，放出O2。2.葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，該說(shuō)法是否正確？進(jìn)行光合作用的生物都有葉綠體嗎？提示：不正確，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的唯一場(chǎng)所。進(jìn)行光合作用的生物未必具有葉綠體(如藍(lán)細(xì)菌)。課堂小結(jié)隨堂檢測(cè)1.關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯(cuò)誤的是()A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的解析葉綠體中的色素能夠溶解在包括無(wú)水乙醇在內(nèi)的有機(jī)溶劑中，A正確；葉綠素分子中含有鎂元素，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進(jìn)而參與葉綠素的合成，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見(jiàn)光，可見(jiàn)光不包括紅外光和紫外光，C錯(cuò)誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗，因沒(méi)有光照而導(dǎo)致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來(lái)，因而葉片呈黃色，D正確。答案C2.如圖為用分光光度計(jì)測(cè)定葉片中兩類色素吸收不同波長(zhǎng)光波的曲線圖，請(qǐng)判定A和B分別為何種色素()A.葉綠素、類胡蘿卜素 B.類胡蘿卜素、葉綠素C.葉黃素、葉綠素a D.葉綠素a、葉綠素b解析據(jù)圖分析，色素A吸收波峰為紅光和藍(lán)紫光，則色素A表示葉綠素；色素B吸收波峰只有藍(lán)紫光，則色素B代表類胡蘿卜素。答案A3.葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()A.在光學(xué)顯微鏡下，可以觀察到葉綠體的類囊體B.葉綠體具有雙層膜，即外膜和內(nèi)膜，其中內(nèi)膜上附著有與光合作用有關(guān)的酶C.葉綠體的形態(tài)和分布不會(huì)發(fā)生改變D.葉綠體的類囊體增大了膜面積，有利于光合作用的進(jìn)行解析光學(xué)顯微鏡下可以觀察到葉綠體，但不能觀察到類囊體，A錯(cuò)誤；葉綠體具有內(nèi)外兩層膜，光合作用有關(guān)的酶分布于葉綠體基質(zhì)和類囊體膜上，B錯(cuò)誤；葉綠體會(huì)隨著細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)而變換位置，C錯(cuò)誤；葉綠體的類囊體增大了膜面積，有利于光合作用的進(jìn)行，D正確。答案D4.關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是()A.二氧化硅有助于研磨得充分B.葉綠素a的色素帶最寬，溶解度最高C.濾紙條插入時(shí)應(yīng)注意濾液細(xì)線不能觸及層析液D.用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，畫(huà)在濾紙條一端解析葉綠素a的色素含量最多，色素帶最寬，但溶解度最高的是胡蘿卜素，B錯(cuò)誤。答案B5.在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體中的色素濾液進(jìn)行色素分離，可看到近似同心環(huán)狀的四個(gè)色素圈，排在最外的一個(gè)呈()A.藍(lán)綠色 B.黃綠色C.黃色 D.橙黃色解析因?yàn)槌食赛S色的胡蘿卜素?cái)U(kuò)散的速度最快，因此排在最外一圈。答案D課時(shí)作業(yè)(時(shí)間：30分鐘)知識(shí)點(diǎn)1綠葉中色素的提取和分離1.光合色素提取實(shí)驗(yàn)中，適宜的實(shí)驗(yàn)材料是()A.菠菜葉片 B.洋蔥鱗莖C.馬鈴薯塊莖 D.番薯塊根解析菠菜葉片的葉肉細(xì)胞中含有大量的葉綠體，可以用于提取葉綠體色素；洋蔥鱗莖、馬鈴薯塊莖、番薯塊根沒(méi)有葉綠體，無(wú)法提取光合色素。答案A2.在做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，研磨綠葉不需要加入()A.無(wú)水乙醇 B.碳酸鈣C.二氧化硅 D.層析液解析研磨葉片是為了提取葉綠素，無(wú)水乙醇可溶解色素，加二氧化硅可使研磨充分，加碳酸鈣是為了防止研磨時(shí)葉綠素被破壞。而層析液是用于分離色素的，在提取時(shí)不需加入。答案D3.某興趣小組選擇了新鮮菠菜的“綠葉”、“嫩黃葉”，做綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)。色素層析結(jié)果如圖，下面敘述正確的是()A.提取色素的原理是色素在層析液中溶解度不同B.如果以“綠葉”為實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)中沒(méi)加碳酸鈣也可能出現(xiàn)和“嫩黃葉”相似的結(jié)果C.如果將兩組實(shí)驗(yàn)提取的色素放置在陽(yáng)光和三棱鏡之間，則吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在藍(lán)紫光區(qū)域D.甲為“嫩黃葉”，乙為新鮮菠菜的“綠葉”解析提取色素的原理是葉綠體中的色素不溶于水而溶于有機(jī)溶劑，分離色素的原理是色素在層析液中的溶解度不同，A錯(cuò)誤；研磨葉片時(shí)加CaCO3的作用是防止色素被破壞，如果以“綠葉”為實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)中沒(méi)加碳酸鈣也可能出現(xiàn)和“嫩黃葉”相似的結(jié)果，B正確；由于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，如果將兩組實(shí)驗(yàn)提取的色素放置在陽(yáng)光和三棱鏡之間，則吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在紅光區(qū)域，C錯(cuò)誤；新鮮菠菜所含葉綠素a和葉綠素b較多，葉綠素a帶和葉綠素b帶較寬，所以甲為新鮮菠菜的“綠葉”，乙為“嫩黃葉”，D錯(cuò)誤。答案B4.秋季楓樹(shù)等植物的葉片變?yōu)榧t色，主要是由于花青素增多而葉綠素含量降低所致，實(shí)驗(yàn)小組對(duì)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：用無(wú)水乙醇提取葉片中色素，用層析液進(jìn)行分離，結(jié)果濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，靠近層析液的兩條色素帶非常窄，有關(guān)推斷不合理的是()A.變窄的是葉黃素和葉綠素aB.低溫葉綠素容易被破壞C.濾紙條未顯現(xiàn)花青素的原因可能是花青素不溶于無(wú)水乙醇D.葉綠素易溶于無(wú)水乙醇解析葉綠體中色素分離實(shí)驗(yàn)中色素帶由上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，因此變窄的兩條色素帶是葉綠素a和葉綠素b，A錯(cuò)誤；秋天葉片變黃是因?yàn)榈蜏仄茐牧巳~綠素，B正確；如果花青素溶于有機(jī)溶劑，則濾紙條上會(huì)有花青素，所以濾紙條未顯現(xiàn)花青素的原因可能是花青素不溶于無(wú)水乙醇，C正確；提取色素的依據(jù)是相關(guān)色素易溶于有機(jī)溶劑—無(wú)水乙醇，D正確。答案A5.下列有關(guān)葉綠體中色素提取與分離實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新改進(jìn)的說(shuō)法中，不合理的是()A.設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，一組在研磨前加CaCO3，另一組不加，然后按規(guī)定步驟研磨并仔細(xì)觀察現(xiàn)象，可探究CaCO3加與不加對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響B(tài).秋季使用黃色或紅色葉片做實(shí)驗(yàn)材料可以證明葉片中不含葉綠素C.把濾液細(xì)線畫(huà)的寬一點(diǎn)做層析可以探究濾液細(xì)線的寬度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響D.用不同量的綠葉作實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)不同濃度的濾液對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可探究實(shí)驗(yàn)中濾液的量是否需要準(zhǔn)確稱量及濾液純度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響解析探究CaCO3加與不加對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響實(shí)驗(yàn)中，自變量為是否加CaCO3，因此一組在研磨前加CaCO3，另一組不加，然后按規(guī)定步驟研磨并仔細(xì)觀察現(xiàn)象，A正確；植物細(xì)胞葉綠體中含有葉綠素和類胡蘿卜素，而紅色葉片的顏色是因?yàn)橐号葜械幕ㄇ嗨兀c葉綠體中的色素?zé)o關(guān)，B錯(cuò)誤；把濾液細(xì)線畫(huà)的寬一點(diǎn)做層析，與正常寬度做對(duì)比，可以探究濾液細(xì)線的寬度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，C正確；用不同量的綠葉作實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)不同濃度的濾液對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可探究實(shí)驗(yàn)中綠葉的量是否需要準(zhǔn)確稱量及濾液純度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，D正確。答案B6.在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中得到的色素帶顏色較淺，分析其原因可能是()①加入的提取液太多②用無(wú)水乙醇代替丙酮③研磨時(shí)沒(méi)有加入碳酸鈣④研磨時(shí)沒(méi)有加入二氧化硅⑤取的葉片葉脈過(guò)多，葉肉細(xì)胞過(guò)少⑥畫(huà)濾液細(xì)線的次數(shù)少⑦使用放置數(shù)天的菠菜葉A.①③⑦ B.②④⑤C.①③④⑤⑥⑦ D.②③④⑤⑥解析在實(shí)驗(yàn)中，濾紙條上的色素帶顏色較淺的原因可能是：濾液中色素含量少；在濾紙條上畫(huà)濾液細(xì)線時(shí)，重復(fù)的次數(shù)太少；加入的提取液太多，使濾液中色素濃度降低。濾液中色素含量少的原因可能是：沒(méi)有加入二氧化硅，導(dǎo)致研磨不充分；研磨時(shí)沒(méi)有加入碳酸鈣，使部分色素被破壞；選取的葉片中葉肉細(xì)胞少，色素含量低；葉片不新鮮，里面的色素被破壞。答案C知識(shí)點(diǎn)2捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)7.在葉綠體中色素的分離過(guò)程中，濾紙條上擴(kuò)散速度最慢的色素及其主要吸收的光是()A.葉綠素a，藍(lán)紫光B.葉綠素a，紅光和藍(lán)紫光C.葉綠素b，藍(lán)紫光D.葉綠素b，紅光和藍(lán)紫光解析各色素隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散速度不同，葉綠素b溶解度小，擴(kuò)散速度慢；葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光。答案D8.某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進(jìn)行了紅光照射光吸收測(cè)定和色素層析條帶分析(從上至下)，與正常葉片相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是()A.光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B.光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C.光吸收差異顯著，色素帶缺第3條D.光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條解析水稻葉片中的葉黃素缺失，其對(duì)藍(lán)紫光的吸收減小，但對(duì)紅光的吸收無(wú)明顯差異。色素層析條帶從上至下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，葉黃素缺失則會(huì)導(dǎo)致色素層析條帶從上至下缺失第2條。答案B9.下圖為正常綠色植物的葉綠素a的吸收光譜、葉綠體色素總吸收光譜以及光合作用的作用光譜(作用光譜代表各種波長(zhǎng)下植物的光合作用效率)，以下對(duì)該圖的分析錯(cuò)誤的是()A.圖示表明葉綠素a主要吸收紅光和藍(lán)紫光B.總吸收光譜是代表葉綠體四種色素對(duì)光能的吸收C.圖示表明只有葉綠素a吸收的光能才能用于光合作用D.總吸收光譜與光合作用的作用光譜基本一致，說(shuō)明葉綠體色素吸收的光能都能參加光合作用解析圖示中，葉綠素a的吸收值有兩個(gè)波峰，主要集中于紅光和藍(lán)紫光區(qū)；總吸收光譜是指葉綠體色素總吸收值，葉綠體含四種光合色素；圖示中，作用光譜的變化趨勢(shì)與總吸收光譜非常相似，說(shuō)明色素吸收的光均可用于光合作用。答案C10.將長(zhǎng)勢(shì)相同的三盆麥苗分別置于鐘罩內(nèi)，如下圖所示，若干天后，與丙盆相比，甲、乙兩盆麥苗的長(zhǎng)勢(shì)是()A.甲、乙、丙三盆麥苗長(zhǎng)勢(shì)相近B.乙與丙長(zhǎng)勢(shì)相近，甲比丙長(zhǎng)勢(shì)差C.甲與丙長(zhǎng)勢(shì)相近，乙比丙長(zhǎng)勢(shì)差D.甲、乙長(zhǎng)勢(shì)都比丙好解析只有綠光能透過(guò)綠色透明膜，光合色素對(duì)綠光吸收最少，光合作用最弱，甲裝置中麥苗長(zhǎng)勢(shì)較差；只有藍(lán)紫光能夠透過(guò)藍(lán)紫色透明膜，光合色素對(duì)藍(lán)紫光吸收較多，植物進(jìn)行的光合作用較強(qiáng)，因此乙裝置中麥苗長(zhǎng)勢(shì)較好；太陽(yáng)光能夠透過(guò)無(wú)色透明膜，植物進(jìn)行的光合作用最強(qiáng)。答案B11.葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是()A.葉綠體中的色素都分布在類囊體結(jié)構(gòu)的膜上B.葉綠體中的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D.光合作用的酶分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上解析類囊體是光反應(yīng)的場(chǎng)所，葉綠體中的色素都分布在類囊體結(jié)構(gòu)的膜上，A正確，B錯(cuò)誤；光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)的場(chǎng)所是類囊體膜，暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，因此與光反應(yīng)有關(guān)的酶分布在類囊體膜上，與暗反應(yīng)有關(guān)的酶分布在葉綠體基質(zhì)中，C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。答案A12.關(guān)于葉綠體中的類囊體的敘述正確的是()A.葉綠體中的一個(gè)個(gè)基粒就是一個(gè)個(gè)類囊體B.全部光合色素都分布在類囊體的雙層薄膜上C.組成各基粒的類囊體之間沒(méi)有結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系D.基粒和類囊體極大地?cái)U(kuò)大了光合作用的反應(yīng)面積答案D13.德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼利用一種綠藻(這種綠藻具有呈螺旋狀的葉綠體)，研究光對(duì)光合作用的效應(yīng)。他將該種綠藻放在一張載有需氧細(xì)菌懸浮液的玻片上，這些細(xì)菌會(huì)移往氧濃度高的區(qū)域。他觀察細(xì)菌在不同光照下的分布情況，結(jié)果如圖所示：(1)描述B情況下細(xì)菌的分布情況如何？，如此分布是因?yàn)楣夂献饔冕尫拧?2)該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光合作用的場(chǎng)所是，吸收光能的色素和催化反應(yīng)的酶分別分布在_____________________________________________。(3)恩格爾曼進(jìn)行裝置C的實(shí)驗(yàn)，其目的是什么？___________________________，在區(qū)域的細(xì)菌特別多。解析(1)白光的光質(zhì)較為均勻，需氧細(xì)菌主要分布在能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2的葉綠體周?chē)?2)通過(guò)螺旋狀的葉綠體與需氧細(xì)菌的關(guān)系可以看出進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，吸收光能的色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，而酶有的分布在類囊體上，有的分布在葉綠體的基質(zhì)中。(3)在C實(shí)驗(yàn)中的自變量是光質(zhì)，主要有紅、綠、藍(lán)三區(qū)，而在紅光和藍(lán)光區(qū)域的需氧細(xì)菌遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于綠光區(qū)域。答案(1)細(xì)菌集中在葉綠體周?chē)鶲2(2)葉綠體類囊體的薄膜上、類囊體上和葉綠體基質(zhì)中(3)探究不同顏色的光對(duì)光合作用的影響紅光和藍(lán)光14.關(guān)于葉綠體中光合色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)。(1)某同學(xué)在做“葉綠體中光合色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作情況如下所述：①將2g新鮮完整的菠菜葉，放在研缽中，加入無(wú)水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨。②用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿濾紙上的鉛筆線處小心均勻地畫(huà)出一條濾液細(xì)線，并連續(xù)迅速地重復(fù)畫(huà)一兩次。③把畫(huà)好細(xì)線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴(kuò)散。結(jié)果實(shí)驗(yàn)失敗，請(qǐng)指出其錯(cuò)誤所在：①___________________________________________________________，②___________________________________________________________，③___________________________________________________________。(2)某興趣小組同學(xué)想探究蔬菜不同葉片在葉綠素含量上的區(qū)別，選擇了新鮮菠菜的“綠葉”、“嫩黃葉”，做葉綠體中光合色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)。色素層析結(jié)果如圖，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果填寫(xiě)下表：組別濾紙條編號(hào)判斷依據(jù)綠葉組嫩黃葉組答案(1)①不應(yīng)用完整葉片而應(yīng)剪碎②不應(yīng)連續(xù)迅速重復(fù)畫(huà)線，而應(yīng)干后重復(fù)畫(huà)線③不應(yīng)搖晃，以免層析液沒(méi)及濾液細(xì)線(2)組別濾紙條編號(hào)判斷依據(jù)綠葉組A葉綠素a帶和葉綠素b帶較寬嫩黃葉組B葉綠素a帶和葉綠素b帶較窄15.光和葉綠體是光合作用的重要條件，淀粉是光合作用的主要生成物。要驗(yàn)證光合作用需要光和葉綠體。根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具，補(bǔ)充完善實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并分析回答有關(guān)問(wèn)題：(1)材料用具：銀邊天竺葵(葉邊緣呈白色，無(wú)葉綠體)，黑紙片，打孔器，白紙板，吸管，適宜濃度的酒精，碘液，回形針。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①第一步：_____________________________________________。②第二步：把黑紙片用回形針夾在綠色部位上，然后把植株放在陽(yáng)光下照射4～6h。③第三步：剪下此葉片，用打孔器分別在A、B和C各取一個(gè)葉圓片。④第四步：把取下的葉圓片放入裝有酒精溶液的試管中，熱水浴加熱、脫色，清水中漂洗。⑤第五步：_____________________________________________________(3)預(yù)期結(jié)果：A；B；C。(4)分析問(wèn)題：①要證明光合作用需要光，需比較和，其中起對(duì)照作用的是。②要證明光合作用需要葉綠體，需比較和，其中起對(duì)照作用的是。解析此實(shí)驗(yàn)要證明光合作用需要的條件是光和葉綠體，需做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，給予實(shí)驗(yàn)條件處理的是實(shí)驗(yàn)組，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)條件處理的是對(duì)照組，由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是檢測(cè)淀粉的生成，所以事先給植物進(jìn)行黑暗處理，以消耗掉原來(lái)的淀粉。答案(2)①將天竺葵放在黑暗處24h③用黑紙片遮光的綠色部分照光的綠色部位照光的白色部位⑤將三個(gè)葉圓片放在白紙板上，用吸管吸取碘液，分別滴在三個(gè)葉圓片上，觀察現(xiàn)象(3)A.不變藍(lán)B.變藍(lán)C.不變藍(lán)(4)①ABB②CBB第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求核心素養(yǎng)對(duì)接學(xué)業(yè)質(zhì)量水平1.分析光合作用的過(guò)程，比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)。2.分析影響光合作用的環(huán)境因素。3.舉例說(shuō)明光合作用原理的實(shí)踐應(yīng)用。1.科學(xué)思維——分析與綜合：分析光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)過(guò)程，認(rèn)同兩個(gè)階段既有區(qū)別又有聯(lián)系。水平二2.科學(xué)探究——根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用的影響因素，會(huì)分析相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。水平三3.社會(huì)責(zé)任——能夠根據(jù)光合作用原理指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。水平三知識(shí)點(diǎn)1：光合作用的原理知識(shí)梳理1.光合作用概念(1)概念：綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把CO2和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放氧氣的過(guò)程。(2)反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up12(光能),\s\do12(葉綠體))(CH2O)＋O2(3)光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)(也叫作碳反應(yīng))兩個(gè)階段2.光合作用物質(zhì)轉(zhuǎn)化探索(1)實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法(2)探究過(guò)程：3.光反應(yīng)階段(1)場(chǎng)所：葉綠體的類囊體薄膜上。(2)條件：必須在光下才能進(jìn)行(3)(4)能量變化：光能轉(zhuǎn)化為活躍化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中4.暗反應(yīng)階段(1)場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)。(2)物質(zhì)變化：光合作用光反應(yīng)消耗水，暗反應(yīng)的C3還原過(guò)程產(chǎn)生水①CO2的固定1分子CO2＋1分子五碳化合物→2分子三碳化合物。②三碳化合物的還原：在酶的催化下，三碳化合物接受ATP和NADPH釋放的能量并被NADPH還原形成五碳化合物和糖類等。③ATP被消耗重新形成ADP和Pi。(3)能量變化：活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)變成糖類等有機(jī)物中的穩(wěn)定化學(xué)能。生命觀念——光合作用的過(guò)程如圖為光合作用過(guò)程，請(qǐng)分析回答：(1)光反應(yīng)和暗反應(yīng)都需要光嗎？原料分別有哪些？提示光反應(yīng)需要光，暗反應(yīng)有光無(wú)光都可以；原料：光反應(yīng)：H2O、ADP、Pi；暗反應(yīng)：CO2以及光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、[H]。(2)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的酶分布在葉綠體的什么部位？提示光反應(yīng)的酶分布于葉綠體的類囊體薄膜上，暗反應(yīng)的酶分布在葉綠體的基質(zhì)中。(3)光反應(yīng)的產(chǎn)物有哪些？產(chǎn)物的去向用途如何？提示光反應(yīng)的產(chǎn)物有ATP、[H]以及O2；ATP、[H]將進(jìn)入葉綠體基質(zhì)參與暗反應(yīng)用于C3的還原；而O2則進(jìn)入線粒體參與細(xì)胞呼吸，或以氣體形式從植物表皮的氣孔釋放進(jìn)入大氣。(4)光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)有機(jī)的整體，如何理解？提示光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。如果沒(méi)有光反應(yīng)，則不能為暗反應(yīng)提供光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和[H]，暗反應(yīng)就不能進(jìn)行；同樣如果沒(méi)有暗反應(yīng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]會(huì)大量積累，也會(huì)抑制光反應(yīng)的進(jìn)行。所以光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)有機(jī)的整體。(5)科學(xué)研究表明，光合作用的產(chǎn)物除了糖類(包括淀粉、葡萄糖等)和O2外，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)也是光合作用的產(chǎn)物。我們用實(shí)驗(yàn)怎樣證明這種觀點(diǎn)呢？提示根據(jù)同位素標(biāo)記法，以14C標(biāo)記參加光合作用的CO2，測(cè)定其帶放射性的產(chǎn)物中是否有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)。[典例1]甲圖表示光合作用部分過(guò)程的圖解，乙圖表示改變光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在細(xì)胞內(nèi)的變化曲線。據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)圖中A表示的物質(zhì)是，它是由產(chǎn)生的，其作用主要是。(2)圖中ATP形成所需的能量最終來(lái)自于。若用同位素標(biāo)記14CO2，則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是。光合作用產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應(yīng)，其他生命活動(dòng)消耗的ATP來(lái)自細(xì)胞呼吸。(3)圖中曲線a表示的化合物是，在無(wú)光照時(shí)，其含量迅速上升的原因是_________________________________________________________。(4)曲線b表示的化合物是，在無(wú)光照時(shí)，其含量下降的原因是______________________________________________________________________________________________________________________。解析分析甲圖可以看出，過(guò)程②為C3的還原，它需要ATP和[H]，[H]是水在光下分解產(chǎn)生的。CO2首先被C5固定生成C3，然后被還原生成葡萄糖等有機(jī)物。根據(jù)圖乙，黑暗條件下光反應(yīng)停止，產(chǎn)生的[H]和ATP迅速減少，使C3的還原受阻，而此時(shí)CO2仍在不斷地被C5固定成C3而使C3的含量迅速上升，可見(jiàn)a應(yīng)是C3含量的變化曲線，那么b則是C5含量的變化曲線。答案(1)[H]水在光下分解用于C3的還原和提供能量(2)太陽(yáng)光能(CH2O)(3)C3無(wú)光時(shí)，C3還原受阻，C3合成仍在進(jìn)行(4)C5C5與CO2結(jié)合形成C3，且C3不能被還原為C5[變式訓(xùn)練1]下圖是黑藻光合作用過(guò)程示意圖(用字母代表物質(zhì))。請(qǐng)分析回答：(1)反應(yīng)Ⅰ發(fā)生的場(chǎng)所是，其中產(chǎn)物B是。(2)在反應(yīng)Ⅱ中C5不斷被利用，但含量仍能保持穩(wěn)定的原因是。光合作用合成的C3，大部分運(yùn)至葉綠體外轉(zhuǎn)變成蔗糖，還有一部分在葉綠體中轉(zhuǎn)變成。(3)若要分析黑藻葉綠體的色素種類，制備色素提取液時(shí)需要加入可使研磨充分。將提取到的濾液收集到試管中，塞上橡皮塞，將試管置于適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下2～3min后，試管內(nèi)氧氣的含量(填“增加”“減少”“不變”)(4)給黑藻提供C18O2和H2O，釋放的氧氣中含有18O是由于_____________________________________________________________。答案(1)類囊體膜(或光合膜、葉綠體基粒)[H](2)C5可以再生淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)(寫(xiě)出淀粉即可)(3)二氧化硅(SiO2)不變(4)C18O2經(jīng)光合作用產(chǎn)生Heq\o\al(18,2)O，然后光合作用利用Heq\o\al(18,2)O產(chǎn)生含18O的氧氣(用箭頭表示也可)聯(lián)想質(zhì)疑★光合作用能夠制造有機(jī)物，進(jìn)行光合作用的生物有原核生物中的藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌和真核生物中的綠色植物。巧記光合作用過(guò)程的“一、二、三、四”★在光照條件下，綠色植物才能進(jìn)行光合作用，吸收CO2，放出O2；在無(wú)光照的時(shí)候，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，吸收O2，放出CO2。光合作用過(guò)程中元素的轉(zhuǎn)移途徑①光合作用過(guò)程中O元素的轉(zhuǎn)移途徑Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))eq\a\vs4\al(18O2)C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(CHeq\o\al(18,2)O)＋Heq\o\al(18,2)O②光合作用過(guò)程中C元素的轉(zhuǎn)移途徑14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))eq\a\vs4\al(14C3)eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(14CH2O)③光合作用過(guò)程中H元素的轉(zhuǎn)移途徑：H2O→[H]→(CH2O)＋H2O知識(shí)點(diǎn)2：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響知識(shí)梳理1.光合作用強(qiáng)度的表示方法eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物的量,單位時(shí)間內(nèi)光合作用吸收CO2的量,單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出O2的量))2.探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響自變量：光照強(qiáng)度(1)實(shí)驗(yàn)原理：抽去小圓形葉片中的氣體后，葉片在水中下沉，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，充滿細(xì)胞間隙，葉片又會(huì)上浮。光合作用越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)小圓形葉片上浮的數(shù)量越多。(2)實(shí)驗(yàn)流程：打出小圓形葉片(30片)：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出(直徑＝0.6cm)避開(kāi)大的葉脈↓抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器(內(nèi)有清水、小圓形葉片)抽出葉片內(nèi)氣體(O2等)一般要重復(fù)2～3次↓小圓形葉片沉到水底：將抽出內(nèi)部氣體的小圓形葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部沉到水底↓遵循平行重復(fù)性原則強(qiáng)、中、弱三種光照處理：取3只小燒杯，分別倒入20mL富含CO2的清水，各放入10片小圓形葉片，用強(qiáng)、中、弱三種光照分別照射↓可利用小燒杯與光源的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果分析：光照越強(qiáng)，燒杯內(nèi)小圓形葉片浮起的數(shù)量越多，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。科學(xué)思維——光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響結(jié)合細(xì)胞呼吸，人們用下面的曲線來(lái)表示光照強(qiáng)度和光合作用強(qiáng)度之間的關(guān)系，請(qǐng)分析：1.圖中A、B、C各點(diǎn)代表的生物學(xué)意義分別是什么？提示A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為零，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。B點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，為光補(bǔ)償點(diǎn)。C點(diǎn)：是光合作用達(dá)到最大值時(shí)所需要的最小光照強(qiáng)度，即光飽和點(diǎn)。2.OA段的含義是什么？其大小主要受哪種環(huán)境因素的影響？提示OA段代表呼吸作用強(qiáng)度。其大小主要受溫度的影響。3.DE段的含義是什么？如果此時(shí)想增加光合作用強(qiáng)度，可以采取哪些措施？提示DE段光合作用強(qiáng)度達(dá)到飽和，不再隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整溫度和增加CO2濃度等措施增加光合作用強(qiáng)度。4.若光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，這是在25℃測(cè)得的曲線，若溫度升至30℃，曲線中A點(diǎn)，B點(diǎn)將如何變化？提示A點(diǎn)下移，B點(diǎn)右移。5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得一片葉子在不同光照強(qiáng)度下氣體吸收和釋放的情況如下圖所示。那么曲線中AB段(不包括A、B兩點(diǎn))中哪些過(guò)程是存在的(用如圖字母表示)？提示c、d、e、f。[典例2]甲圖表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系，乙圖表示該植物葉肉細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)(圖中M和N代表兩種氣體)。據(jù)圖判斷，下列說(shuō)法正確的是(注：不考慮無(wú)氧呼吸)()A.甲圖中的縱坐標(biāo)數(shù)值對(duì)應(yīng)乙圖中的m4B.甲圖中C點(diǎn)時(shí)，乙圖中有m1＝n1＝m4＝n4C.甲圖中E點(diǎn)以后，乙圖中n4不再增加，其主要原因是m1值太低D.甲圖中A、B、C、D、E任意一點(diǎn)，乙圖中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0解析分析題圖可知，乙圖中上面的細(xì)胞器是線粒體，下面的細(xì)胞器是葉綠體。M代表CO2，N代表O2。甲圖中的縱坐標(biāo)數(shù)值為凈光合作用量，故當(dāng)光照強(qiáng)度小于C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度時(shí)，對(duì)應(yīng)圖乙中的m2，當(dāng)光照強(qiáng)度大于C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度時(shí)，對(duì)應(yīng)圖乙中的m3，即從外界吸收的CO2量，A錯(cuò)誤；甲圖中C點(diǎn)既沒(méi)有CO2的釋放也沒(méi)有CO2的吸收，因此m1＝n1＝m4＝n4，B正確；甲圖中E點(diǎn)以后，乙圖中n4不再增加，說(shuō)明光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加，其主要原因不是m1值太低，而是受外界CO2量的影響，也就是受m3的影響，C錯(cuò)誤；甲圖中A、B、C、D、E任意一點(diǎn)，乙圖中都有m1＝n1>0，但由于D、E點(diǎn)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度，應(yīng)為m3＝n3>0，C點(diǎn)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度，m3＝n3＝0，C、D、E點(diǎn)時(shí)都有m2＝n2＝0，D錯(cuò)誤。答案B[變式訓(xùn)練2]植物的光合作用受光強(qiáng)度、CO2濃度等環(huán)境因素的影響(如圖)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.A點(diǎn)條件下NADPH的合成速率大于B點(diǎn)B.B點(diǎn)條件下C5的再生速率小于C點(diǎn)C.X一般大于大氣中CO2濃度D.A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度一般大于全日照解析A點(diǎn)光照強(qiáng)度大于B點(diǎn)，光反應(yīng)強(qiáng)，NADPH的合成速率也較大，A正確；B點(diǎn)CO2濃度小于C點(diǎn)，碳反應(yīng)較弱，C5的再生速率較小，B正確；CO2為X濃度條件下植物光合速率較大，因此X一般大于大氣中CO2濃度，C正確；A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度下，光合速率最大，為光飽和點(diǎn)，但全日照的光強(qiáng)度，根據(jù)題意無(wú)法判斷，故選D。答案D聯(lián)想質(zhì)疑★葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車(chē)間”和“能量轉(zhuǎn)換站”。光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響曲線①關(guān)鍵點(diǎn)：A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，單位時(shí)間內(nèi)釋放的CO2量表示呼吸速率。B點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。C點(diǎn)時(shí)已經(jīng)達(dá)到了光飽和點(diǎn)，此時(shí)光照強(qiáng)度增加，光合作用強(qiáng)度不再增加。②關(guān)鍵線段：AB段光合作用的強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度；BC段光合作用的強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。微觀分析光合作用與細(xì)胞呼吸之間的氣體變化知識(shí)點(diǎn)3：影響光合作用的因素及應(yīng)用知識(shí)梳理一、影響光合作用的環(huán)境因素環(huán)境因素為影響光合作用的外因，影響光合作用的內(nèi)因包括色素的種類和含量，酶的含量和活性等因素。1.光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度低時(shí)，植物光合速率低。光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合速率變大；光照強(qiáng)度進(jìn)一步提高，光合速率增加幅度減??；光照強(qiáng)度超過(guò)某一定值時(shí)，光合速率不再增加。2.CO2的濃度CO2是光合作用的原料之一。在一定范圍內(nèi)，植物光合速率隨著CO2濃度的上升而增加，達(dá)到某一定值后，再增加CO2濃度，光合速率不再增加(如上圖所示)。3.溫度溫度影響酶活性，因而對(duì)光合速率也有明顯的影響。(1)不同植物光合作用的最適溫度不同，一般在25～30℃。(2)低溫下植物光合速率變低的原因主要是酶活性降低。(3)高溫下光合速率變低的原因主要是高溫使植物失水過(guò)多，影響氣孔的開(kāi)閉，減少了CO2進(jìn)入細(xì)胞的量。4.水和礦質(zhì)元素會(huì)直接或間接地影響植物光合速率。(1)水是光合作用的原料，能直接影響植物光合速率；(2)礦質(zhì)元素：缺少N會(huì)影響酶的合成，缺少P會(huì)影響ATP的合成，缺少M(fèi)g會(huì)影響葉綠素的合成。土壤礦質(zhì)元素過(guò)多，會(huì)引起細(xì)胞滲透失水，光合速率下降。二、光合作用原理的應(yīng)用及化能合成作用1.光合作用原理的應(yīng)用(1)大田：利用套種、合理密植等措施充分吸收陽(yáng)光以達(dá)到目的。(2)大棚：適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高CO2濃度和溫度以提高光合作用效率。(3)提供適宜濃度的礦質(zhì)元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料。2.化能合成作用(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制作有機(jī)物的合成作用。(2)實(shí)例：硝化細(xì)菌能利用氨氧化成亞硝酸，進(jìn)而將亞硝酸氧化成硝酸，這兩個(gè)過(guò)程中釋放的化學(xué)能將二氧化碳和水合成為糖類，供自身利用?？茖W(xué)思維——影響光合作用的因素及應(yīng)用科學(xué)家研究光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對(duì)同一植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖，請(qǐng)據(jù)圖分析：(1)結(jié)合光合作用的過(guò)程，解釋曲線Ⅰ形成的原因。提示光照是光合作用光反應(yīng)的條件，主要影響光反應(yīng)。光照強(qiáng)度增加，[H]和ATP生成速率增大，光合作用速率增加，當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)后，光合作用速率不再增加。(2)光照強(qiáng)度為a時(shí)，曲線Ⅰ和Ⅱ重合說(shuō)明什么？此時(shí)曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異主要由引起。提示光照強(qiáng)度為a時(shí)，曲線Ⅰ和Ⅱ重合說(shuō)明此時(shí)溫度不是限制因素，光照強(qiáng)度才是限制因素。CO2濃度(3)光照強(qiáng)度為b時(shí)，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是什么？提示溫度不同?！就卣箲?yīng)用】提高作物產(chǎn)量的四大途徑途徑措施或方法延長(zhǎng)光照時(shí)間補(bǔ)充光照增大光合作用面積間作、合理密植提高光合作用效率提供適宜光照強(qiáng)度、提高CO2濃度(如通風(fēng))、合理施肥(供應(yīng)適量必需礦質(zhì)元素)提高凈光合作用速率維持適當(dāng)晝夜溫差(白天適當(dāng)升溫，晚上適當(dāng)降溫)[典例3]下圖甲表示植物光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。圖乙表示植物在不同外界環(huán)境條件下，光合速率受CO2濃度影響的變化曲線。分析回答下列問(wèn)題：(1)圖甲中，當(dāng)光照強(qiáng)度為K點(diǎn)時(shí)，葉綠體中ADP的移動(dòng)方向是從移向。(2)圖乙中，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，葉肉細(xì)胞中C3含量于B點(diǎn)；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，葉肉細(xì)胞中C5含量于B點(diǎn)；結(jié)合圖甲信息，D點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，葉肉細(xì)胞中C5含量于C點(diǎn)。(3)根據(jù)圖甲信息，圖乙中的N線與K線應(yīng)重合，而實(shí)際情況不是這樣的。寫(xiě)出一個(gè)引起圖乙中陰影顯示的差距的主要外界因素。(4)綜合上述分析，影響植物光合速率的因素包括_______________。解析(1)當(dāng)光照強(qiáng)度為K點(diǎn)時(shí)，光反應(yīng)消耗ADP，暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP由葉綠體基質(zhì)運(yùn)往葉綠體類囊體薄膜。(2)由反應(yīng)式“CO2＋C5→2C3”和“2C3eq\o(→,\s\up7([H]、ATP),\s\do5(酶))C5＋(CH2O)”可知：一定范圍內(nèi)CO2濃度增加可以使細(xì)胞中C3增加；一定范圍內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)C5增加。(3)圖甲信息顯示：只考慮光照的影響，光照強(qiáng)度由N增加到K時(shí)，光合速率幾乎不變，故圖乙的變化應(yīng)是光照之外的其他因素引起的，比如溫度等。(4)綜合分析，影響光合作用的因素包括光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等。答案(1)葉綠體基質(zhì)葉綠體類囊體薄膜(2)低高約等(3)溫度(4)光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度【一題多變】根據(jù)圖中的曲線分析，在晴天，大田農(nóng)作物光合作用的主要限制因素是什么？提示CO2濃度聯(lián)想質(zhì)疑★缺水時(shí)氣孔關(guān)閉，影響CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞，從光合產(chǎn)物積累的角度分析，植物缺水導(dǎo)致光合產(chǎn)物輸出緩慢，使光合速率下降。★大棚中增加CO2濃度有助于提高作物光合作用效率。多因子對(duì)光合速率的影響(1)曲線分析：P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。Q點(diǎn)：橫坐標(biāo)所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高圖中的其他因子。(2)應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。大田中植物出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象的原因是什么？提示：大田植物出現(xiàn)光合“午休”是因?yàn)橹形鐨鉁剡^(guò)高，為降低蒸騰作用，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致外界CO2無(wú)法進(jìn)入葉片內(nèi)部。課堂小結(jié)隨堂檢測(cè)1.下列屬于光合作用光反應(yīng)的是()A.2，4，6 B.2，3，6C.4，5，6 D.2，6解析光反應(yīng)產(chǎn)生ATP和氧氣。答案D2.下圖為光合作用示意圖，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.①表示O2，④表示CO2B.暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O)C.C3的還原過(guò)程中，需要光反應(yīng)提供的物質(zhì)只有②D.(CH2O)可以轉(zhuǎn)化為多糖、脂質(zhì)解析據(jù)圖分析，①表示O2，④表示CO2；暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O)；C3的還原過(guò)程中，需要光反應(yīng)提供的物質(zhì)有②③；(CH2O)在植物細(xì)胞中可以轉(zhuǎn)化為多糖、脂質(zhì)等。答案C3.用一水生植物做如圖所示的處理，不影響單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡數(shù)的是()A.玻璃容器的容積 B.臺(tái)燈與玻璃容器的距離C.溶于水中的CO2的量 D.水生植物的葉片數(shù)解析臺(tái)燈與玻璃容器的距離決定了光照強(qiáng)度，溶于水中的二氧化碳是光合作用的原料，水生植物葉片數(shù)目決定了葉綠體數(shù)目。答案A4.我國(guó)青藏高原農(nóng)區(qū)小麥產(chǎn)量高，新疆、甘肅產(chǎn)的瓜果特別甜，其主要原因是()A.晝夜溫差大，太陽(yáng)輻射強(qiáng)B.CO2濃度高C.雨量充沛D.氣溫偏低，水分蒸發(fā)少解析我國(guó)青藏高原、新疆、甘肅等地區(qū)海拔高，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，白天可以形成更多的糖類等光合產(chǎn)物；同時(shí)由于晝夜溫差大，夜晚溫度低，呼吸消耗的有機(jī)物較少，因此小麥產(chǎn)量高、瓜果特別甜。答案A5.如圖曲線Ⅰ表示黃豆光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系(適宜溫度、CO2濃度為0.03%)。在Y點(diǎn)時(shí)改變某條件，曲線變?yōu)棰颉Ｏ铝蟹治龊侠淼氖?)A.與Y點(diǎn)相比，X點(diǎn)葉綠體中的C3含量較低B.在Y點(diǎn)時(shí)，升高溫度導(dǎo)致曲線由Ⅰ變?yōu)棰駽.制約X點(diǎn)光合作用的因素主要是葉綠體中色素的含量D.制約Z點(diǎn)光合作用的因素可能是CO2濃度解析X點(diǎn)的光照強(qiáng)度比Y點(diǎn)弱，所以X點(diǎn)的C3含量較Y點(diǎn)高，A錯(cuò)誤；本來(lái)處于適宜溫度下的Y點(diǎn)，升高溫度會(huì)導(dǎo)致酶的活性降低，則所得到的曲線應(yīng)在曲線Ⅰ的下方；X點(diǎn)光合作用的限制因素主要是光照強(qiáng)度；在大于光飽和點(diǎn)的光照強(qiáng)度處增加CO2濃度，可能會(huì)提高光合作用強(qiáng)度。答案D課時(shí)作業(yè)(時(shí)間：30分鐘)知識(shí)點(diǎn)1光合作用過(guò)程1.如圖是綠色植物細(xì)胞代謝的某一階段的簡(jiǎn)圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.a過(guò)程是指CO2的固定B.b過(guò)程是指三碳化合物的還原C.c過(guò)程完全在線粒體內(nèi)完成D.a、b、c三過(guò)程都需要酶參與解析圖中的過(guò)程c是有氧呼吸，有氧呼吸的第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成，故C錯(cuò)誤。答案C2.下列關(guān)于光合作用中光反應(yīng)的敘述，錯(cuò)誤的是()A.O2是光反應(yīng)的產(chǎn)物之一B.有光和無(wú)光時(shí)都可以進(jìn)行光反應(yīng)C.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATPD.光反應(yīng)在葉綠體的類囊體膜上進(jìn)行解析光反應(yīng)需要光照，暗反應(yīng)不需要，所以無(wú)光條件下不能進(jìn)行光反應(yīng)。答案B3.下列關(guān)于光合作用的敘述，正確的是()A.綠色植物所有的細(xì)胞都能進(jìn)行光合作用B.光合作用的產(chǎn)物既有有機(jī)物，也有無(wú)機(jī)物C.光合作用的光反應(yīng)只在光下進(jìn)行，暗反應(yīng)只在黑暗中進(jìn)行D.光合作用的暗反應(yīng)需要酶，光反應(yīng)不需要酶解析綠色植物含有葉綠體的細(xì)胞才能進(jìn)行光合作用；光合作用的產(chǎn)物中糖類等是有機(jī)物，O2是無(wú)機(jī)物；光合作用的光反應(yīng)需要光，只在白天進(jìn)行，暗反應(yīng)不需要光，有光無(wú)光都能進(jìn)行；光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)都需要酶。答案B4.如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)捕獲光能的色素分布于圖中的[]上。(2)暗反應(yīng)發(fā)生在圖中[]中，它需要光反應(yīng)提供。(3)科學(xué)家利用18O標(biāo)記水中的氧，經(jīng)光合作用后，18O將會(huì)出現(xiàn)在中。(4)CO2與C5結(jié)合生成C3的過(guò)程叫做。(5)如果突然停止CO2的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)C3將會(huì)(填“增多”或“減少”)。解析(1)捕獲光能的色素分布于葉綠體的類囊體薄膜上。(2)碳反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，它需要光反應(yīng)提供的NADPH和ATP。(3)科學(xué)家利用18O標(biāo)記水中的氧，經(jīng)光合作用的光反應(yīng)，水發(fā)生光解，產(chǎn)生氧氣，所以18O將會(huì)出現(xiàn)在O2中。(4)暗反應(yīng)中CO2與C5結(jié)合生成C3的過(guò)程叫做CO2的固定。(5)如果突然停止CO2的供應(yīng)，二氧化碳的固定會(huì)減少，導(dǎo)致C3的生成減少，由于C3的還原不變，所以短時(shí)間內(nèi)C3將會(huì)減少。答案(1)2類囊體薄膜(2)3葉綠體基質(zhì)NADPH和ATP(3)O2(4)CO2的固定(5)減少5.用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測(cè)其放射性。能正確表示14C轉(zhuǎn)移途徑的是()A.14CO2→葉綠素→(14CH2O)B.14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)C.14CO2→14C5→(14CH2O)D.14CO2→14C3→(14CH2O)解析二氧化碳參加光合作用的暗反應(yīng)，與C5固定生成C3，C3與光反應(yīng)提供的[H]和ATP反應(yīng)，生成(CH2O)，故D正確。答案D知識(shí)點(diǎn)2影響光合作用的因素及應(yīng)用6.番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，與對(duì)照組相比，其葉片光合作用強(qiáng)度下降，原因是()A.光反應(yīng)強(qiáng)度升高，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低B.光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低C.光反應(yīng)強(qiáng)度不變，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低D.光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度不變解析鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂會(huì)導(dǎo)致葉綠素缺少而使光反應(yīng)強(qiáng)度降低，進(jìn)而因[H]和ATP合成不足而使暗反應(yīng)強(qiáng)度降低。答案B7.光照增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)，但在光照最強(qiáng)的夏季中午，由于氣孔關(guān)閉，光合作用不但不能繼續(xù)增強(qiáng)，反而下降，主要原因是()A.水分解產(chǎn)生的[H]的數(shù)量不足B.暗反應(yīng)過(guò)程中三碳化合物產(chǎn)生量不足C.葉綠體利用光能合成的ATP的數(shù)量不足D.水分含量減少解析夏季中午光照強(qiáng)度過(guò)大，葉片氣孔關(guān)閉，二氧化碳進(jìn)入葉片受阻，導(dǎo)致光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程中三碳化合物產(chǎn)生量下降，使光合作用強(qiáng)度下降。答案B8.下列關(guān)于光照與光合速率之間的關(guān)系的敘述，正確的一項(xiàng)是()A.陰生植物的光合速率與光照強(qiáng)度成反比B.光照越強(qiáng)，光合速率越高C.適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)光照可以提高陰生植物光合速率D.陰生植物在光照條件下，光合速率為零解析陰生植物相對(duì)于陽(yáng)生植物而言，達(dá)到最大光合速率所需的光照強(qiáng)度較低一些；陰生植物在弱光條件的光合速率隨著光照強(qiáng)度增大而增加，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后光合速率不再增加。答案C9.溫室栽培可不受季節(jié)、地域限制，為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供最適宜的條件，有利于提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量。在封閉的溫室內(nèi)栽種農(nóng)作物，以下哪種措施不能提高作物產(chǎn)量()A.增加室內(nèi)CO2濃度B.增大室內(nèi)晝夜溫差C.增加光照強(qiáng)度D.采用綠色玻璃蓋頂解析光合色素幾乎不吸收綠光，綠光下光合強(qiáng)度低。答案D10.在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢(shì)如圖。據(jù)此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.圖中物質(zhì)A可表示C3B.圖中物質(zhì)B可表示C5C.若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，一段時(shí)間后，物質(zhì)A的濃度將比物質(zhì)B高D.CO2濃度為0.003%時(shí)，該植物光合速率最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度比CO2濃度為1%時(shí)的高解析從暗反應(yīng)圖解可知，CO2濃度降低，C3化合物含量下降，C5化合物含量上升，A正確，B正確；若使植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，物質(zhì)A三碳化合物和B五碳化合物濃度將達(dá)到穩(wěn)定，光合作用處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，C3濃度仍是C5的2倍，C正確；CO2濃度為0.003%時(shí)，由于CO2濃度低時(shí)，暗反應(yīng)強(qiáng)度低，所需ATP和[H]少，所以該植物光合速率最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度比CO2濃度為1%時(shí)的低，D錯(cuò)誤。答案D11.圖甲表示植物光合作用中的光反應(yīng)，其中數(shù)字表示物質(zhì)，a和b表示結(jié)構(gòu)。圖乙為“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響”的實(shí)驗(yàn)裝置，廣口瓶裝有碳酸氫鈉溶液以維持溶液中二氧化碳濃度。(說(shuō)明：題中“[]”填數(shù)字或字母，“”填文字)請(qǐng)回答：(1)葉片中的光合色素存在于圖甲中的[]。“光合色素的提取與分離”實(shí)驗(yàn)中，用液將光合色素在濾紙上分離，其中擴(kuò)散最快的色素是。(2)圖甲中，水中的氫轉(zhuǎn)移到[]物質(zhì)中，該物質(zhì)在卡爾文循環(huán)中的作用是。(3)某研究小組利用圖乙裝置探究不同波長(zhǎng)的光對(duì)黑藻光合作用的影響。光合作用速率常用圖甲中[]的相對(duì)釋放量表示，其釋放量可依據(jù)圖乙中估算。解析(1)甲圖中①是O2，②為NADPH，③為NADP＋，④為ATP，⑤為ADP。a為類囊體腔，b為類囊體薄膜。光合色素在b上。(2)在光反應(yīng)中水中的氫生成NADPH，在卡爾文循環(huán)中供氫又供能。(3)光合作用速率可用反應(yīng)物的消耗量和生成物的生成量表示，量筒中液體的體積就是生成氧氣的體積。答案(1)b類囊體薄膜層析胡蘿卜素(2)②NADPH提供氫和能量(3)①氧氣量筒中收集的液體體積12.已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30℃時(shí)光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若溫度降到25℃(原光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度不變)，理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)A、B、D的移動(dòng)方向分別是()A.下移、右移、上移 B.下移、左移、下移C.上移、左移、上移 D.上移、右移、上移解析圖中A、B、D三點(diǎn)分別表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度、光補(bǔ)償點(diǎn)和在光飽和點(diǎn)時(shí)的光合作用速率。據(jù)題意，由于光合作用酶和細(xì)胞呼吸酶的最適溫度不同，當(dāng)溫度由30℃降到25℃時(shí)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，A點(diǎn)上移；光合作用速率增大，D點(diǎn)上移。B點(diǎn)表示光合作用速率＝細(xì)胞呼吸速率，在25℃時(shí)細(xì)胞呼吸作用速率降低，在除光照強(qiáng)度外其他條件不變的情況下要使其仍然與細(xì)胞呼吸速率相等，需降低光照強(qiáng)度以使光合作用速率減弱，即B點(diǎn)左移。答案C13.某植物凈光合速率的變化趨勢(shì)如圖所示。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)當(dāng)CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)下該植物的凈光合速率為。CO2濃度在a～b之間時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(cè)，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來(lái)提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)該同時(shí)考慮這一因素的影響，并采取相應(yīng)措施。解析(1)由圖可知，當(dāng)CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)下對(duì)應(yīng)的凈光合速率為0。CO2濃度在a～b之間時(shí)，三條曲線均呈上升趨勢(shì)。(2)由圖可知，CO2濃度大于c時(shí)，B、C兩條曲線均不再上升，說(shuō)明CO2濃度已不是限制凈光合速率的因素。CO2濃度相同時(shí)，凈光合速率：高光強(qiáng)＞中光強(qiáng)＞低光強(qiáng)，故此時(shí)的限制因素是光強(qiáng)。(3)凈光合速率為0時(shí)，植物光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等；低于0時(shí)，則呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。(4)題圖曲線反映了光強(qiáng)和CO2濃度對(duì)植物真正光合作用速率的影響，故溫室中提高該種植物的產(chǎn)量，應(yīng)考慮提高CO2濃度和增強(qiáng)光強(qiáng)。答案(1)0A、B和C(2)光強(qiáng)(3)大于(4)光強(qiáng)14.下圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能示意圖，請(qǐng)回答：(1)光合作用中光反應(yīng)產(chǎn)生的可以被暗反應(yīng)所利用；在光照條件下，ATP的移動(dòng)方向是(用圖中字母和箭頭表示)。(2)若暗反應(yīng)被抑制，可能的外部影響因素是、。(3)在電子顯微鏡下觀察，可見(jiàn)到葉綠體基質(zhì)中含量最多的物質(zhì)是顆粒(光合產(chǎn)物)。(4)暗反應(yīng)通過(guò)來(lái)影響光反應(yīng)，從而影響光合作用速率。解析(1)光合作用光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了[H]和ATP，用于三碳化合物的還原。光反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜(A)。暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)(B)，所以光照下ATP從A移向B。(2)暗反應(yīng)主要受外界環(huán)境中二氧化碳濃度和溫度的影響。(3)光合作用的產(chǎn)物葡萄糖最終以淀粉的形式儲(chǔ)存起來(lái)，且淀粉顆粒在電子顯微鏡下是可以觀察到的，所以電子顯微鏡下葉綠體基質(zhì)中含量最多的物質(zhì)是淀粉。(4)暗反應(yīng)消耗ATP和NADPH產(chǎn)生ADP、Pi以及NADP＋，而ADP、Pi以及NADP＋為光反應(yīng)過(guò)程中ATP、NADPH合成的原料。答案(1)[H]和ATPA→B(2)二氧化碳供應(yīng)不足溫度過(guò)高或過(guò)低(3)淀粉(4)提供ADP、Pi以及NADP＋15.用高速離心機(jī)打碎小球藻細(xì)胞，獲得可以進(jìn)行光合作用的離體葉綠體，進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)A中離體的葉綠體能合成糖類，碳酸氫鈉溶液所起的作用是。若要使該實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有糖類產(chǎn)生，燒杯中液體應(yīng)改為。(2)若要使實(shí)驗(yàn)B中離體的葉綠體內(nèi)糖類合成速度明顯加快，在光照和CO2條件不變且適宜的情況下，可考慮采用的方法。(3)若要使實(shí)驗(yàn)C中離體的葉綠體產(chǎn)生糖類，錐形瓶?jī)?nèi)至少應(yīng)加入和。(4)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)利用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，最終證明光合作用釋放的O2來(lái)自H2O；科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了卡爾文循環(huán)途徑。以上科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中共同使用了技術(shù)。解析(1)植物體合成糖類是葉綠體進(jìn)行了光合作用的結(jié)果，而光合作用需要CO2，碳酸氫鈉溶液的作用是提供CO2；如果將碳酸氫鈉溶液換成氫氧化鈉溶液，因?yàn)闅溲趸c溶液可以吸收玻璃罩中的CO2，所以光合作用不能進(jìn)行，沒(méi)有糖類生成。(2)影響光合作用的因素有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度、礦質(zhì)離子和水等，其中適當(dāng)提高溫度可以增強(qiáng)酶的活性，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)B的裝置中只有離體的葉綠體，不用考慮細(xì)胞呼吸消耗，且實(shí)驗(yàn)B裝置所處溫度較低(10℃)，所以適當(dāng)提高溫度可以使糖類合成速度明顯加快。礦質(zhì)離子雖然可以影響光合作用，但因?qū)嶒?yàn)材料是離體的葉綠體，沒(méi)有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，或?qū)嶒?yàn)B中本來(lái)就不缺乏礦質(zhì)離子，所以添加礦質(zhì)離子后不會(huì)明顯改變光合速率；題圖實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料置于水中，光合作用利用的水很少，所以加水也不會(huì)明顯提高光合速率。(3)實(shí)驗(yàn)C中離體的葉綠體置于黑暗處，不能進(jìn)行光反應(yīng)，也就不能為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，所以其暗反應(yīng)不能進(jìn)行，如果要使實(shí)驗(yàn)C中產(chǎn)生糖類，則錐形瓶中至少應(yīng)加入ATP和[H]。(4)研究光合作用過(guò)程中物質(zhì)變化、元素轉(zhuǎn)移的情況時(shí)可以用同位素標(biāo)記法進(jìn)行示蹤。答案(1)提供CO2氫氧化鈉溶液(堿液)(2)適當(dāng)提高溫度(3)ATP[H](4)同位素示蹤素養(yǎng)進(jìn)階(三)光合作用、呼吸作用的影響因素分析1.環(huán)境因素對(duì)光合速率的影響(1)光照強(qiáng)度對(duì)光合速率的影響①曲線分析：A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2釋放量表明此時(shí)的呼吸強(qiáng)度。AB段：光照強(qiáng)度增大，光合作用逐漸加強(qiáng)，CO2的釋放量逐漸減小(有一部分用于光合作用)，此段細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用)。BC段：隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)不再加強(qiáng)，稱C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)。②應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比較低，如圖中虛線表示。間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類搭配、林帶樹(shù)種的配置、冬季溫室栽培等都與光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)有關(guān)。(2)CO2濃度對(duì)光合速率的影響①圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后，光合速率不再增加，此CO2濃度稱為CO2飽和點(diǎn)。②圖1中A點(diǎn)表示光合速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)；圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。③圖1和圖2中的B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。2.多因素對(duì)光合作用的影響曲線分析P點(diǎn)時(shí)，限制光合作用速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因素，隨其不斷加強(qiáng)，光合作用速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合作用速率的因素，要想提高光合作用速率，可采取適當(dāng)提高圖示中其他因素的措施。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1如圖為某植物在適宜的條件下，CO2吸收速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系圖像。下列分析不正確的是()A.若溫度降低，則A點(diǎn)上移B.B點(diǎn)時(shí)細(xì)胞呼吸消耗的O2量等于光合作用產(chǎn)生的O2量C.若CO2濃度升高，則C點(diǎn)左移D.在C點(diǎn)時(shí)該植物每小時(shí)光合作用利用CO2總量為44mg解析圖示為在適宜條件下測(cè)定的CO2吸收速率，若溫度降低，則呼吸速率會(huì)降低，A點(diǎn)上移；B點(diǎn)是光補(bǔ)償點(diǎn)，此時(shí)光合作用速率和細(xì)胞呼吸速率相等，即細(xì)胞呼吸消耗的O2量等于光合作用產(chǎn)生的O2量；若CO2濃度升高，則光合作用強(qiáng)度增加，達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度所需的最小的光照強(qiáng)度增加，即光飽和點(diǎn)右移；C點(diǎn)時(shí)凈光合速率為36(mg·h－1)，細(xì)胞呼吸速率為8(mg·h－1)，所以實(shí)際光合速率用CO2消耗速率表示為44(mg·h－1)。答案C對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2下圖為在最適溫度和光照強(qiáng)度下，測(cè)得甲、乙兩種植物的光合速率隨環(huán)境中CO2濃度的變化情況，相關(guān)說(shuō)法不正確的是()A.植物乙比植物甲對(duì)CO2濃度更敏感B.當(dāng)CO2吸收量為C時(shí)，植物甲與植物乙合成有機(jī)物的量相等C.D點(diǎn)時(shí)植物甲細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的結(jié)構(gòu)有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體D.適當(dāng)降低光照強(qiáng)度，B點(diǎn)將向右移動(dòng)解析由題圖可知，環(huán)境中CO2濃度升高到一定程度后植物乙的CO2吸收量降低幅度較大，植物甲的CO2吸收量基本保持不變，可見(jiàn)植物乙比植物甲對(duì)CO2濃度更敏感；當(dāng)CO2吸收量為C時(shí)，植物甲與植物乙的凈光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根據(jù)實(shí)際光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率可知，植物甲合成有機(jī)物的量比植物乙多；D點(diǎn)時(shí)植物甲細(xì)胞既進(jìn)行光合作用，又進(jìn)行細(xì)胞呼吸，因此，產(chǎn)生ATP的結(jié)構(gòu)有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體；根據(jù)題意可知，圖中曲線是在最適的光照強(qiáng)度條件下測(cè)得的，因此光照強(qiáng)度減弱，CO2吸收量降低，B點(diǎn)時(shí)光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，降低光照強(qiáng)度后，需要環(huán)境中提供較高濃度的CO2才能使光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，因此B點(diǎn)將右移。答案B3.光合作用和細(xì)胞呼吸中各速率的關(guān)系(1)呼吸速率、凈光合速率和真正光合速率的描述方式項(xiàng)目表示方式凈光合速率(又稱表觀光合速率)單位時(shí)間內(nèi)O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量真正光合速率(又稱實(shí)際光合速率)單位時(shí)間內(nèi)O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量呼吸速率(黑暗中測(cè)量)單位時(shí)間內(nèi)CO2的釋放量、O2的吸收量、有機(jī)物的消耗量(2)呼吸速率、凈光合速率和真正光合速率的關(guān)系圖解a.各點(diǎn)代表的生物學(xué)意義①A：光照強(qiáng)度為零，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸；②B：光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，為光補(bǔ)償點(diǎn)；③C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度：是光合作用達(dá)到最大值時(shí)所需要的最小光照強(qiáng)度，即光飽和點(diǎn)。b.各線段代表的生物學(xué)意義①OA段：細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；②AB段：隨光照增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)，但仍比細(xì)胞呼吸弱；③BC段：光合作用強(qiáng)度繼續(xù)隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加，而且光合作用大于細(xì)胞呼吸；④CE段：光合作用達(dá)到飽和，不再隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3植物的光合作用受CO2濃度、溫度與光照強(qiáng)度的影響。如圖為在一定CO2濃度和溫度為25℃條件下，測(cè)定某植物葉片在不同光照條件下的光合作用速率。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A.在A點(diǎn)所示條件下，該植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)能夠產(chǎn)生ATP的部位只有線粒體B.該植物葉片的呼吸速率是5mgCO2/(100cm2葉·小時(shí))C.在一晝夜中，將該植物葉片置于C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度條件下11小時(shí)，其余時(shí)間置于黑暗中，則每100cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為45mgD.已知該植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃。若將溫度提高到30℃的條件下(原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變)，則圖中B點(diǎn)將右移，C點(diǎn)將下移解析由題圖可知，在A點(diǎn)所示條件下，該植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用，所以在A點(diǎn)該植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)能夠產(chǎn)生ATP的部位有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；將該植物葉片置于C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度條件下11小時(shí)，每100cm2葉片CO2的凈吸收量為10×11＝110(mg)，其余時(shí)間置于黑暗中，每100cm2葉片CO2的釋放量為5×13＝65(mg)，故每100cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為110－65＝45(mg)；若將溫度升高到30℃，則細(xì)胞呼吸強(qiáng)度會(huì)增大，光合作用強(qiáng)度會(huì)減小，故B點(diǎn)將右移，C點(diǎn)將下移。答案A對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4將某株植物置于CO2濃度適宜、水分充足、光照強(qiáng)度合適的環(huán)境中，測(cè)定其在不同溫度下的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，得到如圖所示的結(jié)果。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.若每天的日照時(shí)間相同，則該植物在15℃的環(huán)境中積累有機(jī)物的速率最大B.若每天的日照時(shí)間少于12h，與5℃相比，該植物在25℃環(huán)境中生長(zhǎng)更快C.若每天的日照時(shí)間為12h，則該植物在35℃的環(huán)境中無(wú)法生存D.由圖可知，在一定范圍內(nèi)，溫度對(duì)該植物的細(xì)胞呼吸幾乎沒(méi)有影響解析由圖可知，在15℃時(shí)光合作用與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度差值最大，故有機(jī)物積累速率最大，A正確；假設(shè)光照時(shí)間為a，在5℃時(shí)一晝夜有機(jī)物積累量可表示為4a－24，在25℃時(shí)一晝夜有機(jī)物積累量可表示為6a－48，當(dāng)a＝12時(shí)，4a－24＝6a－48，當(dāng)a<12時(shí)，(4a－24)>(6a－48)，即每天日照時(shí)間少于12h，在5℃時(shí)該植物生長(zhǎng)更快，B錯(cuò)誤；在35℃時(shí)，有機(jī)物積累量可表示為5×12－3×24＝－12，故該植物無(wú)法生存，C正確；由圖可知，在5～15℃范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度幾乎沒(méi)有變化，D正確。答案B光合速率與呼吸速率的測(cè)定裝置(1)裝置中溶液的作用在測(cè)細(xì)胞呼吸速率時(shí)，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測(cè)凈光合速率時(shí)，NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測(cè)定原理①甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。②乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5某興趣小組用如圖裝置探究光照強(qiáng)度對(duì)黑藻光合速率的影響。(1)用多套圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制自變量的方法是________________________________________________________________________。(2)黑藻培養(yǎng)液中加入適量NaHCO3目的是________________________________________________________________________________。光源用熒光燈比白熾燈更好，這是因?yàn)開(kāi)_____________________。(3)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：_______________________________________。答案(1)控制熒光燈與燒杯之間的距離(2)為黑藻光合作用提供充足CO2熒光燈釋放的熱量少，避免溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響(3)隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)(熒光燈與裝置距離縮小)，氣泡產(chǎn)生速率加快(氧氣裝滿試管需要的時(shí)間越短，或相同時(shí)間內(nèi)收集的氧氣越多)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6某轉(zhuǎn)基因作物有很強(qiáng)的光合作用能力。某中學(xué)生物興趣小組在暑假開(kāi)展了對(duì)該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強(qiáng)度測(cè)試的研究課題，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。請(qǐng)你利用這些裝置完成光合作用強(qiáng)度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并分析回答有關(guān)問(wèn)題。(1)先測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度，方法步驟如下：①甲、乙兩裝置的D中都放入，裝置乙作為對(duì)照。②將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進(jìn)行處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。③30min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動(dòng)的方向和距離。(2)測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度，方法步驟如下：①甲、乙兩裝置的D中放入___________________________________。②把甲、乙裝置放在_________________________________________。③30min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動(dòng)的方向和距離。(3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30min后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動(dòng)情況如下表：實(shí)驗(yàn)30min后紅墨水滴移動(dòng)情況測(cè)定植物呼吸作用強(qiáng)度甲裝置(填“左”或“右”)移1.5cm乙裝置右移0.5cm測(cè)定植物凈光合作用強(qiáng)度甲裝置(填“左”或“右”)移4.5cm乙裝置右移0.5cm(4)假設(shè)紅墨水滴每移動(dòng)1cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1g，那么該植物的呼吸速率是g/h；白天光照15h，一晝夜葡萄糖的積累量是g(不考慮晝夜溫差的影響