2018版高中生物总复习第5章细胞的能量供应和利用第4讲能量之源__光与光合作用讲义新人教版必修12.wps

第4 4 讲 能量之源光与光合作用 一、捕获光能的色素和结构 1.1.绿叶中色素的提取和分离 实验原理：绿叶中色素溶于有机溶剂而不溶于水，因此可用 等有机溶剂“提 ”取 绿叶中的色素。不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度 的随层析液在滤纸上扩 “散得快，反之则慢，从而使不同色素 分离”。 实验流程 思考 1：有哪些实验因素可能造成色素提取液颜色过浅？ 思考 2：为什么层析液面不能淹没滤纸条上的滤液细线？ 2种叶绿素主要吸收 光，2种类胡萝卜素主要吸收 光。 思考 3：叶片为什么呈现绿色？秋天为什么又会变成黄色？ 思考 4：温室栽培为什么不选红色薄膜覆盖而常选择无色？ 例1.关于叶绿体色素的叙述，的是（ ） A. 叶绿素a和b 主要吸收红光和蓝紫光 B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 C.利 用纸层析法可分离4 种叶绿体色素 D.乙醇提取 的叶绿体色素不能吸收光能 2.2.叶绿体的结构 例2.下列关于叶绿体的描述，的是（ ） A基粒由类囊体堆叠而成 1 B 叶绿体被膜由双层膜组成 C暗反应发生在类囊体膜上 D类囊体膜上具有叶绿素和酶 2 二、光合作用的探究历程 思考 5：人类是怎样认识到光合作用原理的？ 例3.某植物叶片不同部位的 颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h 后，用锡 箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。 在日光下照光一 段时间，去除锡箔纸，用 碘染色法处理叶片，观 察到叶片有的部位 出现蓝色，有的没有出现蓝色。 其中，没 有出现蓝色的部位是（ ） Aa、b 和d Ba、c和e Cc、d 和e Db、c和e 例4.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片 进行实验，装片需要给予 一定的条件，这些条件是（ ） A光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 C黑 暗、有空气、临时装片中无NaHCO3 稀溶液 D黑暗、 无空气、临时装片中有NaHCO3 稀溶液 三、光合作用的基本过程 例5.科学家研究CO2 浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影 响，得到实验结果如右 图。请据图判断下列叙述的是（ ） A. 光照强度为a时，造成曲线 和光合 作用强度差异的原因是CO2 浓度不同 B. 光照强度为 b 时，造成曲线 和 光合 作用强度差异的原因是温度的不同 C.光照强度为ab，曲线 、 光合作用强 度随光照强度升高而升高 D. 光照强度为ac，曲线 、光合作用 强度随光照强度升高而升高 正是上题中这个实验才让科学家认识到光合作用分为依赖光的反应（光反应）和不依赖 光 的反应（暗反应）。 3 4 比较光反应和暗反应 光反应 暗反应 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶 H2O 酶 物质 H+O 2 CO2 + C5 2C3 C3+H+ATP 变化 ADP+PiATP+H2O (CH2O)+C5+ADP+Pi 光能转换为ATP中化学能 ATP中化学能转换为(CH2O) 中化学能 能量变化 光反应为暗反应提供H（NADPH）和ATP； 暗反应为光反应提供NADP+ 以及ADP和Pi。 思考6：光合作用的实质是什么？光、水、叶绿体分别起什么作用？在利用CO2合成有 机物的过程中，它们可被替代吗？ 例6.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的 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 例7.右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的 示意图。下列叙述正确的 是（ ） A. CO2的固定实质上是将ATP 中的化学能转变为C3中的 化 学能 B. CO2可直接被H还原，再经过一系列的变化形成糖类 C. 被 还原的C3 在相关酶的催化作用下，可再形成C5 D.光照强度由强变弱时，短时间内C5 含量会升高 例8.下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是（ ） A破坏叶绿体外膜后，O2 不能产生 B植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变 C与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 D离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH 和CO2后，可完成碳（暗）反应 例 9.正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩 上，此后绿藻细胞的叶绿体内 可能发生的现象是（ ） A. O2的产生停止 B. CO2 的固定加快 + C. ATP/ADP 比值下降 D. NADPH/NADP 比值下降 四、光合作用的影响因素 思考 7：哪些外界和内部因素会影响到植物光合速率的大小？解释其影响。 5 例10.（16天津第2 题）在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突 然 改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质， 组合 正确的是（ ） A红光，ATP下降 B红光，未被还原的C3上升 C绿光，H下降 D绿光，C5 上升 6 例11下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意 图。下列有关叙 述，正确的是（ ） At1t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加， 基质中水光解加快、O2 释放增多 Bt2t3，暗反应（碳反应）限制光合作用。若在 t2 时刻增加光照，光合速率将再提高 Ct3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于 光反应速率不变、暗反应增强的结果 Dt4后短暂时间内，叶绿体中ADP 和Pi含量升高， C3 化合物还原后的直接产物含量降低 例12.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 CO2CO2 浓度可出现的变化趋势是（ ） A一直降低，直至为零 B一直保持稳定，不变化 C降低至一定水平时保持相对稳定 D升高至一定水平时保持相对稳定 例13.某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片 光合速率的影响。实 验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分 条件保持适宜，实验结 果如下图所示。下列有关分析正确的有（多选）（ ） A叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势 B叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降 C实验24 天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的 D实 验24 天，光合速率下降可能是由叶片内CO2 浓度下降引起的 例14 .番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比， 其叶片光合作用强度下 降，原因是（ ） A光反应强度升高，暗反应强度降低 B光反应强度降低，暗反应强度降低 C光反应强度不变，暗反应强度降低 D光反应强度降低，暗反应强度不变 思考 8：怎样测定一定温度、光照强度和CO2 浓度等条件下植物光合作用进行的快慢（即 光合作用强度或速率）？测得的结果是真正或实际的光合速率吗？为什么？ 例15以测定的CO2 吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光 合作用与呼吸作用的影响， 结果如图所示。下列分析正确的是（ ） A 光照相同时间，35时光合作用制造的 有机物的量与30相等 B光照相同时间，在 20条件下植物积累 的有机物的量最多 C温度高于 25时，光合作用制造的有机 物的量开始减少 D两曲线的交点表示光合作用制造的与呼 吸作用消耗的有机物的量相等 例16.将如图所示细胞置于密闭容器 中培养。在不同光照强度 下，细胞内外的CO2 和O2 浓度在短时间内发生了相应变化。 下列叙述的 是 （ ） A.黑暗条件下增大、减小 B.光强低于光补偿点时，、增大 C.光强等于光补偿点时，、保持不变 D.光强 等于光饱和点时，减小、增大 例17.科研人员获得一种叶绿素b 完全缺失的水稻突变体，该突变体 对强光照环境的适应能 力更强。请回答： （l）提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入 ，以防止色素被破坏。 用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的 。 （2）该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度 的关系如右图所示。当光照强度为 n 时，与野生型相比， 突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率 。当 光照强度为m 时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型 更大，据此推侧，突变体固定CO2形成的速率更 快，对光反 应产生的 消耗也更快，进而提 高了光合放氧速率。 （3）如果水稻出现叶绿素a 完全缺失的突变，将无法 进行光合作用，其原因是 。 例18.我省某经济植物光合作用的研究结果如图。 （1）图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片中叶绿素含量的影响。叶绿素存在于 叶绿 体中的 上。需先用 （填溶剂名称）提取叶片中的色素，再测定 叶绿素含量。用纸层析法进一步分离色素时，叶绿素a和叶绿素b 在层析液中溶解度较大的 是 。据图分析，该植物可通过 以增强对弱光的适应能力。 （2）图乙表示初夏某天在遮光50%条件下，温度、光照强度、该植物净光合速率和气 孔导度（气孔张开的程度）的日变化趋势。8：00 到12：00 光照强度增强而净光合速率降 低，主要原因是 。18:00时叶肉细胞内 产生ATP的细胞器有 。 （3）实 验 过 程 中 ， 若 去 除 遮 光 物 ， 短 时 间 内 叶 肉 细 胞 的 叶 绿 体 中 C3化合物含量 。 例19.观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题: 光照强度 叶色 平均叶面积 （cm2） 13.6 气孔密度 （个·mm-2） 净光合速率 （mol CO·m-2·s-1） 2 强 浅绿 （100%） 826（100%） 4.33(100%) 中 绿 20.3（149%） 768（93%） 4.17(96%) 弱 深绿 28.4（209%） 752（91%） 3.87(89%) 注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照 （1）CO2 以 方式进入叶绿体后，与 结合而被固定，固定产物 的还原需要光反应提供的 。 （2）在弱光下，柑橘通过 和 来吸收更多的光能，以适应弱光 环境。 （3）与弱光相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数 ，单位时间内平均每片叶 CO2吸收量 。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观察叶色、叶面积和净光合速率， 这 三个指标中，最先发生改变的是 ，最后发生改变的是 。 例20.为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取 至少具有10个棉 铃的植株，去除不同比例棉铃，3 天后测定叶片的CO2 固定速率以及蔗糖和 淀粉含量。结果如 图。 （1）光合作用碳（暗）反应利用光反应产生的ATP 和 ,在 中 将CO2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。 （2）由图1 可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率 。本实验中对照 组（空白对照组）植株CO2固定速率相对值是 。 （3）由图2 可知，去除棉铃后，植株叶片中 增加。已知叶片光合产 物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少， 降低，进而在叶片中积累。 （4）综合上述结果可推测，叶片光合产物的积累会 光合作用。 （5）一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶 片成为需要光合产物输入的器官，检测 叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除 棉铃植株的叶片相比，若检测结果是 ， 则支持上述推测。 例21.某课题小组研究红光和蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验 结果如图所示。（注： 气孔导度越大，气孔开放程度越高） （1）与15d 幼苗相比，30d幼苗的叶片净光合速率 。与对照组相比， 光 处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高，据图分析，其原因是 。 （2）叶肉细胞间隙CO2至少需要跨 层磷脂双分子层才能到达CO2 固定的部位。 （3）某同学测定30d 幼苗的叶片叶绿素含量，获得红光处理组的3 个重复实验数据分 -1 -1 -1 别为2.1mg·g 、3.9 mg·g 、4.1 mg·g 。为提高该组数据的可信度，合理的处理方 法 是 。 例 22.为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以 此为材料，测定了藻 细胞在不同条件下的净光合速率（Pn）。 图 1 为光合放氧测定装置的示 意 图；图 2 是不同 NaHCO3 浓度（pH8.5，25）条件下测得的 Pn 曲线图。请回答下列问题： （1）通过变换图 1 中光源，可研究 、 对光合作用的影响。 （2）在测定不同光照对 Pn 的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与 Pn 的关系 “（填 呈正相关”“”“、 呈负相关 或 难以确定”）。 （3）由于弱碱性的藻培养液中游离 CO2 浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶 - （CA）分解水中的 HCO 获得 CO。图 2 中达到最大 Pn 值的最低 NaHCO浓度为 ； 3 2 3 在 更高 NaHCO3 浓度下，Pn 不再增加的主要原因有 、 。 - 2- - - （4）培养基中的 HCO3 与 CO3 之间的离子平衡与 pH 有关,碱性条件下 pH 越高，HCO3 越 2- 2- 少， CO 3 越多，而 CO3 几乎不能被该藻利用。在测定不同 pH（7.010.0）对光合作用的影响时， 导致 Pn 发生变化的因素有 、 。 例23. 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 50min 后 试 管 中 溶 液 的 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 。 例24(15年全国 卷第 29 题) 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135s。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67.5s；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 7.5s；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3.75ms（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135s；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。 第4 4 讲 能量之源光与光合作用 思考 1：有哪些实验因素可能造成色素提取液颜色过浅？ 答：叶片本身色素少，如老叶（材料原 因）、研磨不充分、色素被破坏（方法原因）等， 都可能造成色素提取液颜色过浅。 思考 2：为什么层析液面不能淹没滤纸条上的滤液细线？ 答：防止 色素溶解到层析液中，导致结果色带颜色不明显。 思考 3：叶片为什么呈现绿色？秋天为什么又会变成黄色？ 答：叶片中叶绿素含量多，吸收绿光少，反射绿光多，故呈现绿色。秋天叶绿素含量减 少，因 此类胡萝卜素的黄色显现出来。 思考 4：温室栽培为什么不选红色薄膜覆盖而常选择无色？ 答：红色薄膜透过的光线比无色薄膜少。 例1. D。乙醇提取的叶绿体色素能吸收光能。 例2. C。暗反应发生在叶绿体基质。 思考 5：人类是怎样认识到光合作用原理的？ “”答：参考课本 光合作用的探究历程 等资料。 例3. B。在黑暗中放置48 h后，原有淀粉消耗完。没有出现蓝色的部位 是实验期间不能进行光 合作用制造淀粉的。a 黄白色无叶绿体、c、e 用锡箔纸遮蔽， 无光，均不能进行光合作 用。b、d 绿色又照光，能进行光合作用产生淀粉，用碘染 色会出现蓝色。本题考查 光合作用的条件和场所，以及实验分析问题的能力。 例4. B。叶绿体放氧需要光照和二氧化碳。证实叶绿体放氧，需排除空 气中的氧。在无空气条件下， 临时装片中有 NaHCO3 稀溶液，可以满足叶绿体放氧对二 氧化碳的需要。关于NaHCO3 稀溶液 提供二氧化碳的原理，后面的例 22（3）题有介绍： “由于弱碱性的藻培养液中游离 CO2 浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶（CA） 分解水中的HCO3 获得CO2。” - 例5. D。光照强度为ac，曲线光合作用强度不随光照强度升高而升高。 正是题中这个实验才让科 学家认识到光合作用分为依赖光的反应（光反应）和不依赖光 的反应（暗反应）。 思考6：光合作用的实质是什么？光、水、叶绿体分别起什么作用？在利用CO2 合成有 机物的过程中，它们可被替代吗？ 答：光合作用的实质是细胞利用光能，将简单的无机物二氧化碳和水转化成贮存能量的 有机 物。在此过程中，光供能，水供氢，叶绿体提供光合作用所需要的色素和酶等条件。在 某些光 合细菌利用CO2 合成有机物的过程中，水可被硫化氢替代作为供氢体。硝化细菌可以 利用 化学能替代光能作为CO2合成有机物的动力。蓝藻没有叶绿体，但也可以将CO2 合成有 机 物。 例6. D。叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜。 H2O在光下分解为H 和O2的过程发生在类囊体 膜。CO2 的固定过程发生在叶绿体基质。 例7. C。CO2 的固定实质是1个CO2 和1个 C5 生成2 个C3的过程，不消耗 ATP 中的化学能。CO2被固定 成C3 后才可被H还原。被还原的C3在相关酶的催化作用 下，可再形成C5。光照强度由强变弱 时，H和ATP 减少，短时间内C5含量会随之降低。 提醒：如果借本题中的图分析光合作用的实 质，将非常方便。 例8. D。O2 是在类囊体膜产生的，与叶绿体外膜无关。植物生长过程中， 叶绿体内各种色素的比例 会改变，如叶片衰老时，叶绿素比例减少。与夏季相比，植物 在冬季光合速率低的主要原因是 光照强度减弱，光照时间缩短只会影响光合总量，不会 影响光合速率（强度）。光反应意义就在 于为暗反应提供ATP 和NADPH，故离体的叶绿 体基质中添加ATP、NADPH 和CO2后，可完成碳（暗） 反应，如例7 中的图所示。 + 例 9. B。黑布将培养瓶罩上，光反应中断，O2、ATP 和NADPH的产生停 止，ATP/ADP 和NADPH/NADP 比值均下降，CO 的固定减慢。 2 思考 7：哪些外界和内部因素会影响到植物光合速率的大小？解释其影响。 答：光反应需要光。温度影响酶活性。CO2 是暗反应的原料。水分不仅是光合作用的原 料，而且水分不足还会影响气孔开闭，从而间接影响暗反应。矿质元素 N 是光合膜、酶和色 素等多种直接影响光合速率的结构和物质的组成元素，P 是 ATP和 NADPH 的组成元素，Mg 是叶绿素的组成元素。所以，光（强度、波长）、温（度）、气（CO2）、水、肥（矿质元 素）等外界环境因素会影响植物的光合速率。影响光合速率的内部因素有光合色素和酶等。 例 10. C。改用光照强度与白光相同的红光照射，吸收的光能增多，H 和ATP 产量增加，还原的C3上升。改用光照强度与白光相同的绿光照射，吸收的光能 减少，H产量下降，再生出的 C5 下降。考查光的波长对光合作用的影响。 例11 D。水光解在类囊体膜上。t3时充CO2后光合速率提高，说明t2t3， 暗反应（碳反 应）限制光合作用。t1 时开始，光照已经充足恒定，故若在 t2 时刻增加 光照，光 合速率不再提高。t3t4，光合速率的提高是由于光反应速率和暗反应都增 强的结果。 t3 时充CO2 后，暗反应率先提速，产生的ADP、Pi 和NADP 增多，使充足+ 的 光照（虽然强 度不变）得以充分地利用，从而光反应速率也随之提高。t4 后黑暗，H 和ATP合 成骤降，一方面叶绿体中 ADP 和Pi得不到利用而含量升高，另一方面C3化 合物还原 减少，其直接产物含量降低。本题考查光照强度、二氧化碳对光合作用过程 的影响。 例12. C。一株生长正常的绿色植物，光合作用应强于呼吸作用。将其置 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 浓度会因消耗大 于产生而持续下降，直至光合速率等于呼吸速率时保持相对稳定。本 题考查二氧化碳浓 度对光合作用的影响。 例13. ABD。叶片光合速率下降和叶绿素含量下降分别开始于实验第2 天和第4 天。实验24 天，光合速率下降时，叶片叶绿素含量还没有下降。但停止浇 水可能引起叶片气孔关闭 （保持水分），导致叶片内 CO2 浓度下降，从而引起光合速 率下降。本题考查水对光合作用的间接影响（干旱导致气孔关闭，影响二氧化碳吸收， 同时涉及 了叶绿素这个内因。 例14 . B。缺镁，叶绿素合成不足，直接降低光反应强度，随之暗 反应强度会因光反应合 成H和ATP 不足而降低。本题考查矿质元素对光合作用过程的 影响。 思考8：怎样测定一定温度、光照强度和CO2 浓度等条件下植物光合作用进行的快慢（即 光合作用强度或速率）？测得的结果是真正或实际的光合速率吗？为什么？ 答：测定一定温度、光照强度和CO2浓度等条件下植物光合作用进行快慢（即光合作用 强度或速率）的方法多种多样，课本案例只是测定光照强度对光合作用影响的一个例子。如 果以 环境中CO2 浓度、O2浓度或叶片干重的变化为测量指标，测得的结果并非真正或实际的 光 合速率，而是光合速率与呼吸速率之差，又称表观光合速率，或称净光合速率。 例15 A。虚线光照下CO2 吸收量，对应光合作用积累有机物的量，代表 净光合速率。实线 CO2 释放量代表呼吸速率。光合作用制造有机物的量=光合作用积累 有机物的量+呼吸 作用消耗有机物的量。光照相同时间，35时光合作用制造的有机物 的量,对应CO2 消 耗量=CO2 吸收量+ CO2 释放量=3.5+3.0=6.5mg/h）, 30光合作用制造 的有机物的量, 对应CO2 消耗量=CO2吸收量+ CO2释放量=3.0+3.5=6.5mg/h，二者相等。 光照相同时间， 在25条件下植物积累的有机物的量（虚线所示）最多。25时，光 合作用制造的有 机 物 的 量 约 为 3.75+2.25=6.0 mg/h，而 30 光 合 作 用 制 造 的 有 机 物 的 量 为 3.0+3.5=6.5mg/h，所以温度高于25时，光合作用制造的有机物的量并没有开 始减 少。温度高于25时，开始减少的是光合作用积累的有机物的量。两曲线的交点 表示 光合作用积累的（而非制造的）与呼吸作用消耗的有机物的量相等。本题温度对 光合 作用和呼吸作用的影响，以及光合速率与呼吸速率的关系：总光合速率=净光合速 率+呼 吸速率。光合作用强度（光合速率）的3 种表示方法如下： 总（真正、实际）光合速率 净光合速率 单位时间单位叶面积CO2利用或消耗量 单 单位时间单位叶面积CO2吸收量 位时间单位叶面积有机物的制造量（合成 单位时间单位叶面积有机物的积累量 量或产生量） 单位时间单位叶面积O2产生量 单位时间单位叶面积O2释放量 例16. B。黑暗条件下只有呼吸作用，吸收氧气，释放二氧化碳，所以 减小，增大。光强低于光补偿点时，呼吸强于光合，净消耗氧，释放二氧化碳，故 减小，增大。光强等于光补偿点时，呼吸等于光合，故、保持不变。 光强 等于光饱和点时，呼吸小于光合，净消耗二氧化碳，释放氧，故减小、增大。 例17.（1）CaCO3 最下端 （2）较大 C3 NADPH、ATP (3) 缺失叶绿素a 不能完成光能转换 【解析】（1）该小题考查绿叶中色素的提取和分离实验内容。（2）考查总光合速率和 呼吸 速率的关系以及光合作用的基本过程。叶片中叶绿体的氧气产生速率=氧气释放速率+ 呼吸速 率。当光照强度为n 时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气释放速 率相等， 但突变体的呼吸速率大于野生型（曲线与纵坐标交点），因此，当光照强度为 n 时，与野生 型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率较大。（3）考查叶绿素 在能量转换中 的作用。 例18.（1）类囊体膜（或类囊体，基粒）；无水乙醇（或丙酮）；叶 绿素a；增加叶绿素含 量（2）呼吸作用增强，光合速率与呼吸速率的差值减小；线粒 体、叶绿体 （3）减 少 【解析】（1）图甲显示，随着遮光程度的增加，叶绿素含量增加，可见，该植物可通 过增加叶绿素含量以增强对弱光的适应能力。（2）8：00到12：00光照强度增强而净光合 速 率降低的主要原因，是温度升高导致呼吸作用上升。气孔导度低可能也是原因之一。18:00 时净光 合速率为0，意味着叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP 的细胞器有 线粒体、 叶绿体。（3）实验过程中，若去除遮光物，短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3 化合 物含量会 因H和ATP供应不足而减少。部分学生可能根据图甲推出，若去除遮光物，叶绿 素含量 增加，从而光反应增强，叶肉细胞的叶绿体中C3化合物含量会因H和ATP 供应增加 而增加 的相反结论。但要注意的是，去除遮光物导致叶绿素含量增加的效应不是在短时间内 就出现的。 例19.（1）自由扩散 五碳化合物 H/NADPH 和ATP （2）增加叶面积 提高叶绿素含量 （3）较少 较少 净光合速率 叶面积 【解析】（1）主要考查光合作用的基本过程。（2）表格显示，随光照减弱，绿色加深， 平均叶面 2 -2 积增大。（3）平均每片叶的气孔总数=平均叶面积（cm ）×气孔密度（个·mm ）。 易错点：直接用 气孔密度衡量平均每片叶的气孔总数。单位时间内平均每片叶 CO2 吸收量= -2 -1 2 净光合速率（mol CO2·m ·s）×平均叶面积（cm）。易错点：直接用净光合速率衡量 平均每片叶CO2吸收量。 例20. （1） H/NADPH 叶绿体基质 （2） 逐渐下降 28 （3） 淀粉和蔗糖含量 输出量 （4） 抑制 （5） 未遮光的 光合产物含量下降，光合速率上升 【解析】（1）考查光合作用的基本过程。（2）本实验中对照组（空白对照组），即不 去除棉 铃，植株CO2固定速率相对值（纵坐标）是28。（3）由图2 可知，去除棉铃后，植 株叶片中 淀粉和蔗糖含量增加。叶片光合产物的去向有二：一是自身呼吸消耗，二是从叶片 中输出，被运 到棉铃等其他器官被利用，剩余部分在叶片积累。（4）图1：去除棉铃光 合速率降低， 图2：去除棉铃叶片积累淀粉和蔗糖。由此推测：叶片光合产物的积累会抑 制光合作用。 （5）本小题的验证方法，思路上是一种假说演绎法。假设：叶片光合产物的 积累会抑制光合 作用。验证实验：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成 为需要光合产物输入 的器官（编者注：这就相当于棉铃未被去除，或者说遮光叶片起到棉铃 的作用），检测未遮光的叶 片的光合产物含量和光合速率。演绎推理：根据“叶片光合产物 的积累会抑制光合作用”的假设， 与只去除棉铃植株的叶片相比，未遮光的叶片的光合产物 （因输出到遮光叶片）含量预期下降，光合速率（因光合产物积累少，受抑制弱）预期上升。 例21.（1）高 蓝 蓝光促进了气孔开放，CO2 供应充分，暗反 应加快 （2）3 （3）随机取样进行重复测定 【解析】（1）与15d 幼苗相比，30d幼苗的CO2 吸收量更大，说明30d幼苗的净光合速 率 更大。与对照组相比，蓝光处理组吸收CO2 多，气孔导度大，胞间 CO2浓度低，说明蓝光 通过促进气孔开放，使 CO2供应充分，加快暗反应，提高对 CO2 的利用率。（2）CO2 固定 部 位在叶绿体基质，因此叶肉细胞间隙的CO2 至少需要穿过细胞膜、叶绿体外膜、内膜共3 层 膜（即3 层磷脂双分子层）才能到达作用部位。（3）叶片本身叶绿素少，如老叶（材料 原 因）、研磨不充分、色素被破坏（方法原因）等，都可能造成测定值低。为了提高实验数据 的 可信度，可随机取样，并进行重复测定。 -1 例 22.（1）光强 光质 （2）难以确定 （3）120mg·L 达到了 2 2 3 CO饱和点 CA量有限 （4）CO（或 HCO - ）供应量不同 CA（细胞）活性变化 【解析】（1）变换光源，能改变光的强度和颜色（光质）。（2）如不精确控制温度， 将造成 自变量不唯一，Pn 的变化是因光照还是温度变化引起将难以确定。（3）注意 120 后面 要带上 -1 - 单位 mg·L “。根据 碳酸酐酶（CA）分解水中的 HCO 获得 CO 的题目信息”，可知在 3 2 更高 NaHCO3 浓度下，Pn 不再增加的主要原因有提供的 CO2已经饱和或者胞内碳酸酐酶（CA） - 2- - 量有限，难以分解产生更多的 CO2。（4“）根据 培养基中的 HCO3 之间的离子平衡与 pH 与 CO3 - 2- 2- 有关,碱性条件下 pH越高，HCO3越少 CO3 越多，CO3 ”几乎不能被该藻利用 的题目信息， - pH 会通过影响 CO2（或 HCO3 ）供应量改变 Pn。结合所学酶的相关知识可知，pH 还会影 响 CA（细 胞）活性，进而影响 HCO3 分解产生的 CO2 多少，最终影响 Pn。编者选用本题，一 - 个重要的关 注点是光合作用受酶的含量和活性这一自身因素的影响。 例23.（1）不同光强下水草的光合作用和呼吸作用 不可靠 （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号试管 （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 【解析】（1）1 号试管无水草，而2至7 号试管有水草，且光照强度不同（遮光与否以 及光源距离试管远近不同），结合所学知识和题干信息“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”，可知2至7 号试管的实验结果是由不同光强下水草的光合 作用和呼吸作用影响溶液中CO2浓度引起的；若1 号试管的溶液是蓝色，这和7号试管一样， 说明即使没有水草的光合作用和呼吸作用一，开始加入到 7 支试管中的浅绿色溶液也会发 生 变化，若此，2至7 号试管的实验结果将是不可靠的。（2）2 号试管遮光，水草不进行光 合 作用，只进行呼吸作用，使得溶液中CO2浓度高于3 号管，结合“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 的题目信息，2 号试管中的溶液颜色 应比3号试 管偏黄一些。（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，提示溶液中 CO2 浓度没有变 化，这说明在此条件下水草光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的 CO2 量相等。 例24（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H（或者ATP 和 【说明】科学家如何知道光合作用中有些反应不需要光，本题中的实验提供了对这一问 题的理解。这是编者选用此题的一个重要考虑。