高考生物一輪總復(fù)習(xí) 必修1　第3單元　第3講　能量之源-光與光合作用 課件

必修一分子與細(xì)胞第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3講能量之源——光與光合作用考情研讀·備考定位考點(diǎn)展示核心素養(yǎng)1．說明光合作用及其對它的認(rèn)識過程。2．研究影響光合速率的環(huán)境因素。3．提取和分離葉綠體色素。1．生命觀念——通過分析討論光合作用的過程，形成物質(zhì)與能量觀。2．科學(xué)思維——通過解讀光合作用過程及影響因素的模型，形成利用科學(xué)的思維解決問題的習(xí)慣。3．科學(xué)探究——通過光合作用歷程的探究及提取和分離葉綠體色素，掌握實驗的原理、思路及操作技能。4．社會責(zé)任——通過探討光合作用的實際應(yīng)用，形成社會責(zé)任感。考點(diǎn)一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)(含綠葉中色素的提取

和分離)考點(diǎn)二光合作用的探究歷程與光合作用的過程考點(diǎn)三光合作用速率的影響因素及應(yīng)用考點(diǎn)四光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系課末總結(jié)素養(yǎng)提升課(一)光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用考點(diǎn)一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)(含綠葉中色素的提取和分離)自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎(chǔ)

梳

理有機(jī)溶劑(無水乙醇)

無水乙醇溶解度溶解度高層析液|

(2)實驗流程2．葉綠體中的色素及色素的吸收光譜由圖可以看出：(1)葉綠體中的色素只吸收_________，而對紅外光和紫外光等不吸收。(2)葉綠素對_______________的吸收量大，類胡蘿卜素對_________的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少?？梢姽饧t光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光3．葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能(1)結(jié)構(gòu)模式圖雙層膜暗反應(yīng)基粒光合作用色素思維辨析易錯整合，判斷正誤。(1)綠葉中色素分離的原理是色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中

(

)(2)提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分 (

)(3)吸收光能的有關(guān)色素分布在葉綠體的內(nèi)膜上 (

)(4)植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光 (

)(5)葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光 (

)×

×

×

×

√

延伸探究1．提取葉綠體中的色素，也可用右圖所示的方法：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)。2．(必修1P99“與社會的聯(lián)系”改編)溫室或大棚種植蔬菜時，最好選擇___________的玻璃、塑料薄膜，理由有什么？[提示]有色玻璃或塑料薄膜主要透過同色光，其他色光很少或不能透過，光利用率會減弱，不利于光合作用；而無色透明的玻璃或塑料薄膜能透過日光中各色光，光利用率較大，有利于光合作用的進(jìn)行。無色透明剖析難點(diǎn)·考點(diǎn)突破精準(zhǔn)命題突破點(diǎn)

實驗的基本原理和過程分析

下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，正確的是 (

)A．綠葉中的色素只能溶解在無水乙醇中B．層析分離時必須確保濾液細(xì)線不觸及層析液C．制備濾紙條時用圓珠筆畫橫線更方便D．若研磨綠葉時沒有加入碳酸鈣，則提取不到光合色素B

例

1[解析]

綠葉中的色素能溶解在丙酮、無水乙醇等有機(jī)溶劑中，A錯誤；層析分離時必須確保濾液細(xì)線不觸及層析液，否則色素會溶解在層析液中，B正確；圓珠筆筆油中有色素，因此制備濾紙條時應(yīng)該用鉛筆畫橫線，C錯誤；碳酸鈣的作用是防止色素被破壞，因此沒有加入碳酸鈣會導(dǎo)致層析后濾紙條上的葉綠素帶顏色較淺，D錯誤。〔變式訓(xùn)練〕1．在做提取和分離葉綠體中的光合色素實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，試劑甲乙丙丁無水乙醇－＋＋＋CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－其余操作均正常，他們所得的實驗結(jié)果依次應(yīng)為 (

)A．①②③④

B．②④①③C．④②③① D．③②①④[解析]

甲同學(xué)由于沒有加入提取劑無水乙醇，所以提取液中不會出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是②；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到的色素帶有四條，與④情況相符；丙同學(xué)由于未加CaCO3，所以葉綠素含量減少，所得到的色素帶中兩條葉綠素帶比正常的色素帶要窄，對應(yīng)①；丁同學(xué)由于未加SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少，對應(yīng)③。故B正確。B

突破點(diǎn)

色素的種類和功能

(2017·全國卷Ⅲ)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A

例

2[解析]

類胡蘿卜素不吸收紅光，A錯誤；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，B正確；作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)來繪制的，因此可用CO2吸收速率隨光波長的變化來表示，C正確；葉綠素吸收640～660nm的紅光，導(dǎo)致水光解釋放氧氣，D正確?！沧兪接?xùn)練〕2．(2021·河北省唐山市高三一模)下表是科研人員測得大棚中某草莓在補(bǔ)充X光和Y光后葉片色素含量及果實產(chǎn)量的部分?jǐn)?shù)據(jù)。組別葉綠素總量(mg/g)類胡蘿卜素(mg/g)單株果數(shù)量(個)單果質(zhì)量(g)對照組6.42.51215X光組5.54.01316Y光組7.62.41022下列分析錯誤的是 (

)A．大棚中草莓葉片在不同光照下會做出適應(yīng)性變化B．Y光組葉片顏色比對照組偏黃C．X光組葉綠體中NADPH合成速率小于Y光組D．補(bǔ)充Y光更有利于提高大棚草莓產(chǎn)量B

[解析]

根據(jù)表格分析可知，在補(bǔ)充X光和Y光后，X光組和Y光組的色素含量變化不一樣，說明植株在不同光照下會做出適應(yīng)性變化，A正確；Y光組葉綠素總量增加，比對照組偏綠，B錯誤；根據(jù)單株果的數(shù)量和質(zhì)量能推測出Y光組植株制造的有機(jī)物量高于X光組，所以X光組葉綠體中NADPH合成速率小于Y光組，C正確；根據(jù)表格分析，Y光組制造的有機(jī)物量高于X光組，所以補(bǔ)充Y光更有利于提高大棚草莓產(chǎn)量，D正確。1．光合作用的探究歷程(連線)考點(diǎn)二光合作用的探究歷程與光合作用的過程自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎(chǔ)

梳

理2．光合作用的過程光合作用反應(yīng)式：___________________________。圖中：①_____，②_______，③_____，④_______。O2

[H]

C3

CO2

葉綠體類囊體薄膜O2

[H]

ATP

ATP

葉綠體基質(zhì)CO2

2C3

2C3

(CH2O)

ATP

有機(jī)物3．反應(yīng)式(寫出反應(yīng)式并標(biāo)出元素的去向)(1)若有機(jī)物為(CH2O)：

_____________________________。(2)若有機(jī)物為C6H12O6：___________________________________。巧學(xué)妙記：光合作用的過程“一、二、三、四”││思維辨析易錯整合，判斷正誤。(1)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

(

)(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)只提供光照，不提供CO2，植物可獨(dú)立進(jìn)行光反應(yīng) (

)√

×

×

(4)在其他條件適宜的情況下，在供試植物正常進(jìn)行光合作用時突然停止光照，并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析，在短時間內(nèi)，葉綠體中C3和C5含量都迅速增加 (

)(5)正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，其葉綠體內(nèi)CO2的固定立即停止 (

)(6)土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖 (

)×

×

√

延伸探究1．細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]和光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]是同一物質(zhì)嗎？其成分是蛋白質(zhì)嗎？[提示]細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶I(NADH)的簡化表示方式，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，NADH和NADPH中的N指煙酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸，P是磷酸基團(tuán)，因此[H]的成分不是蛋白質(zhì)。2．若將某種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是什么？[提示]某種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，而O2與有機(jī)物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié)，所以當(dāng)O2增多時，有氧呼吸會增加。3．光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析。實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30s的時間，放射性代謝產(chǎn)物多達(dá)幾十種。縮短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝產(chǎn)物減少到12種，想要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么，可能的實驗思路是？[提示]不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物。剖析難點(diǎn)·考點(diǎn)突破重難精講1．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較過程光反應(yīng)暗反應(yīng)根據(jù)區(qū)別必須在光下有光、無光都可以條件光照、色素、酶多種酶實質(zhì)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放出O2同化CO2，合成有機(jī)物場所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)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)變化右圖中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等物質(zhì)含量變化精準(zhǔn)命題突破點(diǎn)

光合作用的探究歷程

(2021·安徽合肥九中暑期檢測)在光合作用的探究歷程中，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，曾提出了植物在進(jìn)行光合作用時能量轉(zhuǎn)化的假說。

以下哪項科學(xué)實驗?zāi)茏C明這一假說 (

)A．英格豪斯證明植物在光照條件下可以更新空氣的實驗B．恩格爾曼證明光合作用的有效光是紅光和藍(lán)紫光的實驗C．薩克斯證明綠葉在光下進(jìn)行光合作用可以產(chǎn)生淀粉的實驗D．魯賓和卡門證明光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水的實驗C

例

2[解析]

英格豪斯通過實驗證明了植物更新空氣必須在光下才能進(jìn)行，沒有涉及能量的轉(zhuǎn)化，A錯誤；恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，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，證明了光合作用的有效光是紅光和藍(lán)紫光，該實驗沒有涉及能量的轉(zhuǎn)化，B錯誤；薩克斯將暗處理的葉片一半曝光、一半遮光，用碘液證明了光合作用產(chǎn)生淀粉，從而證明了光能轉(zhuǎn)化為淀粉中穩(wěn)定的化學(xué)能，C正確；魯賓和卡門用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的O2來自水，沒有涉及能量的轉(zhuǎn)化，D錯誤?！沧兪接?xùn)練〕3．(2022·吉林“五地六?！甭?lián)考)把一株牽?；ㄔ诤诎抵蟹胖靡粫円?，然后利用下圖裝置進(jìn)行實驗。該實驗不能用于驗證 (

)A．光合作用需要CO2

B．光合作用能產(chǎn)生O2C．光合作用需要光

D．光合作用需要葉綠體B

[解析]

圖中NaOH的作用是吸收CO2，所以該裝置可以用于驗證光合作用需要CO2，A正確；圖中沒有檢驗O2的手段，B錯誤；圖中鋁箔的作用是遮光，從而證明光合作用需要光，C正確；圖中白斑葉片分為綠色部分和白色部分，可以用于驗證光合作用需要葉綠體，D正確。突破點(diǎn)

光合作用的過程

如圖為綠色植物光合作用過程示意圖(圖中a～g為物質(zhì)，①～⑥為反應(yīng)過程，物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實線表示，能量傳遞用虛線表示)。例

4下列有關(guān)敘述錯誤的是 (

)A．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解B．c為ATP，f為[H]C．將b物質(zhì)用18O標(biāo)記，最終在(CH2O)中能檢測到18OD．圖中a物質(zhì)主要吸收紅光和藍(lán)紫光，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能B

突破光合作用過程的4個誤區(qū)(1)綠色植物中參與光合作用的色素只存在于葉綠體類囊體薄膜上，液泡中的色素不參與光合作用。(2)綠色植物中參與光合作用的酶存在于葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。易錯提醒(3)不要認(rèn)為暗反應(yīng)不需要光。光合作用的過程可以分為兩個階段，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。前者在光下才能進(jìn)行，并在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)；后者在有光、無光的條件下都可以進(jìn)行，但需要光反應(yīng)的產(chǎn)物[H]和ATP，因此在無光條件下不可以長期進(jìn)行。(4)葉綠體并不是進(jìn)行光合作用的必要場所。進(jìn)行光合作用的細(xì)胞不一定含葉綠體，如藍(lán)藻、光合細(xì)菌能進(jìn)行光合作用，但沒有葉綠體?！沧兪接?xùn)練〕4．如圖表示光合作用過程，a、b、c表示物質(zhì)，甲、乙表示場所，下列有關(guān)分析錯誤的是 (

)A．物質(zhì)b可能是ADP和PiB．物質(zhì)c直接被還原生成(CH2O)和C5C．甲中色素不溶于水，能溶于有機(jī)溶劑D．乙中含有多種催化反應(yīng)的酶B

[解析]

根據(jù)圖示可看出，甲是葉綠體的類囊體薄膜，是光合作用光反應(yīng)的場所，乙為葉綠體基質(zhì)，是暗反應(yīng)的場所，物質(zhì)b可能是暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供的ADP和Pi，A正確；物質(zhì)c為CO2，CO2轉(zhuǎn)化成(CH2O)和C5需經(jīng)過CO2的固定和C3的還原兩個過程，B錯誤；類囊體薄膜上的色素不溶于水，能溶于有機(jī)溶劑，C正確；葉綠體基質(zhì)中含有多種催化反應(yīng)的酶，D正確。突破點(diǎn)

不同條件下光合作用過程中物質(zhì)含量的變化分析

將單細(xì)胞綠藻置于適宜的溫度、光照以及充足的CO2條件下培養(yǎng)，經(jīng)一段時間后，突然停止光照，則下列敘述中不會發(fā)生的是

(

)A．光反應(yīng)停止，不能形成NADPH和ATPB．短時間內(nèi)暗反應(yīng)仍進(jìn)行，CO2與C5繼續(xù)結(jié)合形成C3C．短時間內(nèi)綠藻體內(nèi)C3的含量會上升D．由于沒有NADPH和ATP供應(yīng)，C3不能形成糖類等物質(zhì)，積累了許多C5例

5D

[解析]

光照突然停止，光反應(yīng)不能進(jìn)行，不能形成ATP和NADPH，短時間內(nèi)在CO2充足的條件下，CO2繼續(xù)與C5結(jié)合形成C3，但因NADPH及ATP供應(yīng)不足，C3的還原受阻，無法合成C5和有機(jī)物，故細(xì)胞內(nèi)C3增加，C5減少。歸納總結(jié)〔變式訓(xùn)練〕5．(2021·福建廈門湖濱中學(xué)第一次階段檢測)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，下列說法正確的是 (

)A．突然中斷CO2供應(yīng)，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值減小B．突然中斷CO2供應(yīng)，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大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的值減小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的值減小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，因此會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值增加，A錯誤；突然中斷CO2供應(yīng)，導(dǎo)致C3含量減少，進(jìn)而使ATP和[H]含量增加，所以暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大，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含量增加、C5含量減少，因此會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值增大，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的值增加，D錯誤。考點(diǎn)三光合作用速率的影響因素及應(yīng)用自主回顧·素養(yǎng)儲備一、內(nèi)部因素1．與植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)有關(guān)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示?；A(chǔ)

梳

理2．植物葉片的葉齡、葉面積指數(shù)、葉綠素含量及酶等也會影響光合作用，如圖所示。二、外部環(huán)境因素1．光照強(qiáng)度(1)原理：光照強(qiáng)度通過影響植物的_____反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速度_______，產(chǎn)生的[H]和ATP增多，使暗反應(yīng)中還原過程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。光加快(2)曲線分析：①A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，此時只進(jìn)行___________。②AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸_______。③B點(diǎn)：為光補(bǔ)償點(diǎn)，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度_______細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。④BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，到C點(diǎn)后不再增強(qiáng)了。細(xì)胞呼吸減少等于⑤C點(diǎn)：為光飽和點(diǎn)，限制C點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量和最大活性，外部因素是CO2濃度等除光照強(qiáng)度之外的環(huán)境因素。(3)應(yīng)用：①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)___________，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。光照強(qiáng)度2．CO2濃度(1)原理：CO2影響_____反應(yīng)階段，制約_____的形成。(2)曲線分析：暗C3

圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B點(diǎn)和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。(3)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。3．溫度(1)原理：溫度通過影響___________影響光合作用。(2)曲線分析：酶的活性(3)應(yīng)用：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)_______溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。AB段在B點(diǎn)之前，隨著溫度升高，光合速率_______B點(diǎn)酶的_______溫度，光合速率最大BC段隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率_______，50℃左右光合速率幾乎為零增大最適減小降低4．水分(1)原理：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的_______，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。介質(zhì)(2)曲線分析：圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉。圖2曲線中間E處光合作用強(qiáng)度暫時降低，是因為溫度高，蒸騰作用過強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，影響了_______的供應(yīng)。CO2

思維辨析易錯整合，判斷正誤。(1)光照強(qiáng)度只影響光反應(yīng)，不影響暗反應(yīng) (

)(2)只要有光照，植物就能正常生長 (

)(3)鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應(yīng) (

)(4)水分能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)，從而影響光合作用

(

)(5)整個植物體處于光補(bǔ)償點(diǎn)時，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等

(

)×

×

√

√

×

延伸探究1．大棚生產(chǎn)中，為什么多施有機(jī)肥能夠提高作物的產(chǎn)量？[提示]有機(jī)肥中的有機(jī)物被微生物分解產(chǎn)生了CO2和無機(jī)鹽，能夠增加大棚中的CO2濃度并為作物提供礦質(zhì)營養(yǎng)。2．在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，農(nóng)作物的種植密度過大時，農(nóng)作物的產(chǎn)量反而會降低，原因是什么？[提示]農(nóng)作物的種植密度過大時，會造成作物下部的葉片通風(fēng)和透光度低，下部的葉片因光照強(qiáng)度和CO2濃度低，光合速率降低，而作物種植密度大又造成整體上作物的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的增大，因此作物的凈光合速率降低。3．在下面的四幅圖中依次標(biāo)出坐標(biāo)曲線中的A點(diǎn)，AB段(不包括A、B兩點(diǎn))，B點(diǎn)和B點(diǎn)之后的O2和CO2的轉(zhuǎn)移方向。[提示]剖析難點(diǎn)·考點(diǎn)突破重難精講多因子變量對光合速率的影響精準(zhǔn)命題突破點(diǎn)

單一因素對光合作用影響的分析和探究

(2018·全國卷Ⅰ，30)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢如圖所示。例

6回答下列問題：(1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時，甲、乙兩種植物中，對光能的利用率較高的植物是_____。(2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是_____，判斷的依據(jù)是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是_____。(4)某植物夏日晴天中午12∶00時葉片的光合速率明顯下降，其原因是進(jìn)入葉肉細(xì)胞的_______(填“O2”或“CO2”)不足。甲甲

光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大乙CO2

[解析]

(1)由曲線圖可知，光照強(qiáng)度大于a時，甲植物的凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加而增加的幅度更大，說明甲植物對光能的利用率較高。(2)當(dāng)種植密度過大時，植株的葉片會相互遮擋，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致植物凈光合速率下降。由曲線圖可知，光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲線圖可知，在低光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率較高，在高光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率明顯低于甲植物，所以乙植物更適合在林下低光照強(qiáng)度的環(huán)境下種植。(4)夏日晴天中午12點(diǎn)，溫度較高，部分氣孔關(guān)閉，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2明顯減少，抑制了暗反應(yīng)，導(dǎo)致葉片的光合速率明顯降低。關(guān)于環(huán)境因素影響光合速率的兩點(diǎn)提醒易錯提醒溫度改變對光合作用的影響當(dāng)溫度改變時，不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng)都會受影響，但主要是影響暗反應(yīng)，因為參與暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量都比參與光反應(yīng)的多CO2濃度對光合作用的影響CO2濃度很低時，光合作用不能進(jìn)行，但CO2濃度過高時，會抑制植物的細(xì)胞呼吸，進(jìn)而影響光合作用〔變式訓(xùn)練〕6．(2021·山東省泰安市高三上學(xué)期期末)如圖是研究人員通過實驗得出的溫度對草莓光合作用的影響(以測定的放氧速率為指標(biāo))。據(jù)圖分析回答：(1)由圖可知，適合草莓生長的最適溫度是_______。該溫度___________(填“是”或“不是”或“不一定是”)草莓光合作用的最適溫度，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗測得，40℃培養(yǎng)條件下草莓葉肉細(xì)胞間隙的CO2濃度高于35℃培養(yǎng)條件下，分析主要原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。35℃

不一

定是

因為實際光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，35℃條件下凈光合速率最大，但沒有測定該溫度下的呼吸速率，所以無法確定實際(真正)光合速率的大小，也就不能確定是否是光合作用最適溫度 40℃培養(yǎng)條件下，放氧速率降低，草莓凈光合速率減小，葉肉細(xì)胞對CO2的利用(吸收)速率減小，導(dǎo)致40℃培養(yǎng)條件下草莓葉肉細(xì)胞間隙的CO2濃度高于35℃培養(yǎng)條件下(3)若向密閉空間內(nèi)加入18O標(biāo)記的O2，可在草莓葉肉細(xì)胞中檢測到有18O的淀粉，請寫出18O最短的轉(zhuǎn)移途徑(用文字和箭頭表示，并注明具體反應(yīng)階段)。_____________________________________________________。(4)實踐表明，種植密度過大，草莓單株光合作用強(qiáng)度會下降，限制草莓單株光合作用強(qiáng)度的主要外界因素有_____________________等。光照強(qiáng)度和CO2濃度[解析]

(1)由圖可知，在35℃時，光下的放氧速率最大，說明此時凈光合速率最高，積累的有機(jī)物最多，是草莓生長的最適溫度，由于實際光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，雖然35℃條件下凈光合速率最大，但沒有測定該溫度下的呼吸速率，所以無法確定實際(真正)光合速率的大小，也就不能確定是否是光合作用最適溫度。(2)由圖可知，40℃時，放氧速率降低，說明草莓凈光合速率減小，葉肉細(xì)胞對CO2的利用速率減小，導(dǎo)致40℃培養(yǎng)條件下草莓葉肉細(xì)胞間隙的CO2濃度高于35℃培養(yǎng)條件下。(3)根據(jù)細(xì)胞呼吸和光合作用過程中物質(zhì)變化規(guī)律，若向密閉空間內(nèi)加入18O標(biāo)記的O2，可在草莓葉肉細(xì)胞中檢測到有18O的淀粉，其轉(zhuǎn)移途徑可表示為：18O2有氧呼吸Ⅲ,H218O有氧呼吸Ⅱ,C18O2暗反應(yīng),淀粉。(4)種植密度過高，導(dǎo)致植株相互遮擋陽光，空氣不流通，影響光照強(qiáng)度和二氧化碳供應(yīng)，降低單株草莓的光合速率。突破點(diǎn)

多因素對光合作用的影響分析例

7

(2018·江蘇卷)如圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設(shè)條件中能使圖中結(jié)果成立的是

(

)A．橫坐標(biāo)是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度B．橫坐標(biāo)是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度C．橫坐標(biāo)是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度D．橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度D

[解析]

植物體內(nèi)的酶存在最適溫度，在一定范圍內(nèi)，凈光合速率隨溫度升高而升高，超過某一溫度，凈光合速率隨溫度升高而下降；也因為酶有最適溫度，故當(dāng)橫坐標(biāo)為CO2濃度或光波長時，凈光合速率與溫度不一定呈正相關(guān)；當(dāng)橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度時，溫度為無關(guān)變量，即溫度相同，所以呼吸速率相同，即兩曲線起始相同，在一定范圍內(nèi)，光照強(qiáng)度越大，凈光合速率越大，且CO2濃度越大，凈光合速率越大，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到光飽和點(diǎn)后，凈光合速率不再隨光照強(qiáng)度變化而變化。多因素對光合作用影響的曲線分析方法解答受多因素影響的光合作用曲線題時，找出曲線的限制因素是關(guān)鍵。具體方法是對縱坐標(biāo)或橫坐標(biāo)畫垂線或者只看某一條曲線的變化，將多因素轉(zhuǎn)變?yōu)閱我灰蛩?，從而確定限制因素。當(dāng)曲線上標(biāo)有條件時，說明因變量受橫坐標(biāo)和曲線上條件的共同影響。若題干中描述了曲線的獲得前提，如最適溫度下測得，則應(yīng)該考慮溫度以外的影響因素。技巧總結(jié)〔變式訓(xùn)練〕7．(2022·黃岡質(zhì)檢)如圖表示光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對植物光合速率的影響，根據(jù)圖形分析有關(guān)說法錯誤的是(

)A．CO2濃度大小直接影響光合作用生成C3的速率D

B．光照強(qiáng)度在O～A區(qū)間，限制光合速率的環(huán)境因素主要是光照強(qiáng)度C．光照強(qiáng)度在B～C區(qū)間，限制Ⅱ組實驗光合速率的環(huán)境因素一定有光照強(qiáng)度、溫度D．圖中所示溫度數(shù)值一定是t1大于t2[解析]

光合作用過程中，二氧化碳固定后首先生成三碳化合物，故CO2濃度大小直接影響光合作用生成C3的速率，A正確；圖中光照強(qiáng)度在O～A區(qū)間，曲線處于上升階段，限制上述三組實驗光合速率的環(huán)境因素主要是光照強(qiáng)度，B正確；光照強(qiáng)度在B～C區(qū)間，Ⅱ組還沒有達(dá)到光飽和點(diǎn)，此時限制Ⅱ組實驗光合速率的環(huán)境因素一定有光照強(qiáng)度、溫度，C正確；溫度通過影響光合作用與呼吸作用的相關(guān)酶的活性來影響光合作用與呼吸作用，圖中曲線I與Ⅱ的二氧化碳濃度相同，曲線I與Ⅲ的溫度相同二氧化碳濃度不同，故無法判斷t1和t2數(shù)值的大小，D錯誤。考點(diǎn)四光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系自主回顧·素養(yǎng)儲備1．圖解光合作用與呼吸作用過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系基礎(chǔ)

梳

理據(jù)圖填表提供的標(biāo)記物最先出現(xiàn)標(biāo)記的物質(zhì)最終出現(xiàn)標(biāo)記的物質(zhì)“對18O的示蹤分析”的注意點(diǎn)18O2_____(①途徑)①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有機(jī)物→③→丙酮酸如果分析“首先出現(xiàn)在”“短時間出現(xiàn)在”，一般是要求分析第一步反應(yīng)，不必沿箭頭所指路線過多分析；如果是分析“在哪些物質(zhì)中出現(xiàn)”，則需要沿箭頭所指路線將所有可能出現(xiàn)的情況分析出來HO氧氣(④途徑)；水(蒸騰作用)_____________________________________________________________________________________C18O2____________(⑤途徑)(一)⑤→三碳化合物→葡萄糖等有機(jī)物→③→丙酮酸；(二)⑤→水→⑥→④→氧氣14CO2三碳化合物(⑤途徑)_____________________________________________水④→氧氣→⑦→①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有機(jī)物→③→丙酮酸三碳化合物⑤→三碳化合物→葡萄糖等有機(jī)物→③→丙酮酸[特別提醒]①光合作用中產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)簡化的表示方式，而細(xì)胞呼吸中產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶I(NADH)簡化的表示方式，二者不是一種物質(zhì)，盡管書寫形式相同。②還原氫的書寫形式一定不能寫成H、H＋或H2，只能寫成[H]、NADH或NADPH。2．光合作用與細(xì)胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(1)細(xì)胞呼吸對應(yīng)點(diǎn)(A點(diǎn))的移動：細(xì)胞呼吸增強(qiáng)，A點(diǎn)_______，細(xì)胞呼吸減弱，A點(diǎn)_______。下移上移(2)補(bǔ)償點(diǎn)(B點(diǎn))的移動①細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。②細(xì)胞呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)_______，反之_______。(3)飽和點(diǎn)(C點(diǎn))和D點(diǎn)的移動：相關(guān)條件的改變(如增大光照強(qiáng)度或增大CO2濃度)使光合速率增大時，C點(diǎn)右移，D點(diǎn)上移的同時右移；反之，移動方向相反。右移左移剖析難點(diǎn)·考點(diǎn)突破重難精講1．光合作用和有氧呼吸的區(qū)別2．光合作用與細(xì)胞呼吸中[H]的來源和去路比較3．光合作用與細(xì)胞呼吸中ATP的來源與去路比較5．真正光合作用速率、凈光合作用速率與呼吸速率的關(guān)系(1)凈光合作用速率與真正光合作用速率的關(guān)系

①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點(diǎn))。②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。(2)光合速率與呼吸速率的常用表示方法項目含義表示方法(單位面積的葉片在單位時間內(nèi)變化量)O2CO2有機(jī)物真正光合速率植物在光下實際合成有機(jī)物的速率O2產(chǎn)生(生成)速率或葉綠體釋放O2量CO2固定速率或葉綠體吸收CO2量有機(jī)物產(chǎn)生(制造、生成)速率項目含義表示方法(單位面積的葉片在單位時間內(nèi)變化量)O2CO2有機(jī)物凈光合速率植物有機(jī)物的積累速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞O2釋放速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞CO2吸收速率有機(jī)物積累速率呼吸速率單位面積的葉片在單位時間內(nèi)分解有機(jī)物的速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機(jī)物消耗速率(3)計算公式實際光合速率＝表觀(凈)光合速率＋呼吸速率。精準(zhǔn)命題突破點(diǎn)

光合作用和呼吸作用過程的聯(lián)系

如圖表示菠菜葉肉細(xì)胞光合作用與細(xì)胞呼吸過程中碳元素和氫元素的轉(zhuǎn)移途徑，其中①～⑥代表有關(guān)生理過程。例

8下列敘述錯誤的是 (

)A．過程①、②、③不在生物膜上進(jìn)行B．參與過程②、③、⑤的酶種類不同C．過程②、③、④、⑤都有ATP產(chǎn)生D．過程③產(chǎn)生的[H]全部來自丙酮酸D

[解析]

過程①表示光合作用暗反應(yīng)，發(fā)生的場所是葉綠體基質(zhì)；過程②表示有氧呼吸的第一階段，發(fā)生的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；過程③表示有氧呼吸第二階段，發(fā)生的場所是線粒體基質(zhì)，都不在生物膜上進(jìn)行，A正確；②、③為有氧呼吸的過程，其催化酶都為呼吸酶，⑤為光合作用光反應(yīng)過程，參與的酶種類不相同，B正確；過程②、③、④為有氧呼吸的三個階段，都有ATP產(chǎn)生，⑤為水的光解，有ATP產(chǎn)生，C正確；過程③為有氧呼吸第二階段，是丙酮酸和水反應(yīng)產(chǎn)生CO2和[H]，釋放少量能量，產(chǎn)生的[H]部分來自丙酮酸，部分來自水，D錯誤?！沧兪接?xùn)練〕8．(2022·河北石家莊辛集中學(xué)期末)如圖表示某高等綠色植物體內(nèi)的生理過程，下列有關(guān)分析不正確的是 (

)A．階段Ⅰ生成的[H]可作為還原劑用于⑥過程生成水B．Ⅲ的某些反應(yīng)階段能夠在生物膜上進(jìn)行C．過程③進(jìn)行的場所是葉綠體基質(zhì)D．影響過程Ⅱ的外界因素主要是CO2濃度和溫度A

[解析]

光合作用中階段Ⅰ生成的[H]只能用于暗反應(yīng)，不能用于⑥有氧呼吸的過程，A錯誤；Ⅲ中的有氧呼吸第三階段是在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行的，B正確；過程③是CO2的固定，進(jìn)行的場所是葉綠體基質(zhì)，C正確；影響過程Ⅱ暗反應(yīng)的外界因素主要是CO2濃度和溫度，D正確。突破點(diǎn)

光合作用與細(xì)胞呼吸的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動

已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30℃時光合作用與光照強(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、上移例

9C

[解析]

由題干“光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃”可知，當(dāng)溫度從30℃降到25℃時，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，a點(diǎn)上移；光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，所以光飽和點(diǎn)時吸收的CO2增多，d點(diǎn)上移；b點(diǎn)光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，在25℃時細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，在除光照強(qiáng)度外其他條件不變的情況下要使光合作用強(qiáng)度仍然與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，則需降低光照強(qiáng)度，即b點(diǎn)左移，C正確。〔變式訓(xùn)練〕9．下面為幾種環(huán)境因素對植物光合作用影響的關(guān)系圖，有關(guān)描述錯誤的是 (

)A．圖1中，若光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)至最適狀態(tài)，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移B．圖2中，若CO2濃度適當(dāng)增大至最適狀態(tài)，a點(diǎn)右移，b點(diǎn)左移C．圖3中，a點(diǎn)與b點(diǎn)相比，a點(diǎn)時葉綠體中C3含量相對較多D．圖3中，限制b點(diǎn)光合作用的主要因素是光照強(qiáng)度和CO2濃度B

[解析]

由圖示分析可知，圖1中，a點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，b點(diǎn)表示CO2飽和點(diǎn)，當(dāng)光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)至最適狀態(tài)，光合速率增大，b點(diǎn)右移，要使光合速率等于呼吸速率，a點(diǎn)左移，A正確；圖2中，a點(diǎn)表示光補(bǔ)償點(diǎn)，b點(diǎn)表示光飽和點(diǎn)，根據(jù)圖1分析過程可知a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移，B錯誤；圖3中，b點(diǎn)時，光照強(qiáng)度和CO2濃度均是光合作用的限制因素，a點(diǎn)和b點(diǎn)的光照強(qiáng)度相同，a點(diǎn)的CO2濃度高于b點(diǎn)的CO2濃度，故a點(diǎn)時葉綠體中C3含量比b點(diǎn)多，C、D正確。提升

自然環(huán)境及密閉容器中植物光合作用曲線及分析1．自然環(huán)境中(夏季)一晝夜植物CO2吸收量與CO2釋放量變化曲線素養(yǎng)提升課(一)光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用(1)曲線的各點(diǎn)含義及形成原因分析如下：①a點(diǎn)：凌晨3時～4時，溫度降低，呼吸作用減弱，CO2釋放減少。②b點(diǎn)：上午6時左右，太陽出來，開始進(jìn)行光合作用。③bc點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。④c點(diǎn)：上午7時左右，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。⑤ce段：光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。⑥d點(diǎn)：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。⑦e點(diǎn)：下午6時左右，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。⑧ef段：光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。⑨fg段：太陽落山，停止光合作用，只進(jìn)行呼吸作用。(2)綠色植物一晝夜內(nèi)有機(jī)物的“制造”“消耗”與“積累”模型分析AB段無光照，植物只進(jìn)行呼吸作用BC段溫度降低，呼吸作用減弱CD段4時后，微弱光照，開始進(jìn)行光合作用，但光合作用強(qiáng)度＜呼吸作用強(qiáng)度D點(diǎn)光合作用強(qiáng)度＝呼吸作用強(qiáng)度DH段光合作用強(qiáng)度＞呼吸作用強(qiáng)度。其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象H點(diǎn)光合作用強(qiáng)度＝呼吸作用強(qiáng)度HI段光照繼續(xù)減弱，光合作用強(qiáng)度＜呼吸作用強(qiáng)度，直至光合作用完全停止[名師支招]巧據(jù)小室內(nèi)CO2(或O2)的“初測值”與“末測值”確認(rèn)植物是否生長植株≠葉肉細(xì)胞密閉小室中氣體變化是整棵植株(綠色、非綠色部位)光合與呼吸作用綜合影響的結(jié)果?！觥册槍τ?xùn)練〕1．(2021·河北衡水金卷)如圖為某農(nóng)作物光合速率隨土壤水分減少的日變化曲線圖，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為降雨后第2、8、15天測得的數(shù)據(jù)。若光照強(qiáng)度的日變化相同，則據(jù)圖分析錯誤的是 (

)A．在水分充足時該農(nóng)作物光合作用沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象B．曲線Ⅱ波谷的形成與氣孔有關(guān)C．適時進(jìn)行灌溉可以緩解該農(nóng)作物光合作用的“午休”程度D．導(dǎo)致曲線Ⅲ日變化的主要因素是土壤含水量D

[解析]

分析題圖，自變量是土壤含水量、光照強(qiáng)度，因變量是光合速率。由題干信息“曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為降雨后第2、8、15天測得的數(shù)據(jù)”，分析曲線圖可知，在水分充足時(如降雨后第2天)該農(nóng)作物光合作用沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象；由曲線圖可知，曲線Ⅱ雙峰的形成與光照強(qiáng)度的變化有關(guān)，波谷的形成是由氣溫過高導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，進(jìn)而固定的CO2減少引起的，即曲線Ⅱ波谷的形成與氣孔有關(guān)；導(dǎo)致曲線Ⅲ日變化的主要因素是光照強(qiáng)度，導(dǎo)致曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)光合速率不同的主要因素是土壤含水量。2．(2021·湖北八校聯(lián)考)把等量新鮮的不同植物葉片(葉面積相同)放在密閉透明的容器內(nèi)(形狀大小相同)。并把它們暴露在不同顏色的光照下(光照強(qiáng)度相同)。經(jīng)過8小時后，對容器內(nèi)的氧氣進(jìn)行測量，得到下表所示的實驗數(shù)據(jù)。請回答下列問題：光合作用反應(yīng)速率容器植物部位光的顏色溫度/℃O2增加量/mL1天竺葵葉紅色251202天竺葵葉綠色25153紫羅蘭葉紅色25804紫羅蘭葉綠色2510注：4個容器內(nèi)植物葉片呼吸速率相同。(1)該實驗的自變量是_____________________，實驗中的光合作用反應(yīng)速率是植物葉片的_____________(填“凈光合速率”或“總光合速率”)。

(2)容器1和2內(nèi)O2增加量不同的原因是____________________________________________________________________________。

植物種類和光的顏色凈光合速率

葉片中的色素吸收的紅光遠(yuǎn)大于綠光，導(dǎo)致容器1內(nèi)的凈光合速率遠(yuǎn)大于容器2內(nèi)的(3)容器1和3內(nèi)O2增加量不同，原因是植物種類的不同，則其影響因素可能是_______________________________。

(4)如果將實驗的時間適當(dāng)延長(其他條件不變)，最終發(fā)現(xiàn)容器1和3內(nèi)O2增加到一定數(shù)值后不再增加，原因是____________________________________________________________________________________(實驗過程中葉片活性始終不變)。光合作用酶的活性(或含量)不同

容器內(nèi)的CO2濃度降低，導(dǎo)致光合速率等于呼吸速率(或凈光合速率為零)，O2含量不再增加[解析]

(1)該實驗中除了植物種類不同，各組中另一個不同的處理是光的顏色不同，故實驗的自變量為植物種類和光的顏色，通過檢測不同條件下氧氣的釋放量來表示植物的凈光合速率。(2)容器1和2內(nèi)的自變量為光照顏色不同，由于葉片中的色素吸收的紅光遠(yuǎn)大于綠光，導(dǎo)致容器1內(nèi)的凈光合速率遠(yuǎn)大于容器2內(nèi)的凈光合速率，所以容器1和2內(nèi)O2增加量不同。(3)容器1和3的自變量是植物的種類不同，兩個容器內(nèi)O2增加量不同，可能是不同植物體內(nèi)光合作用酶的活性或含量不同。(4)由于各組凈光合速率大于0，所以隨著實驗時間的延長，導(dǎo)致容器中的二氧化碳濃度逐漸降低，進(jìn)而限制了光合速率，當(dāng)光合速率等于呼吸速率時，容器1和3內(nèi)O2不再增加。提升

植物“三率”的含義、關(guān)系及判定1．微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系2．常考曲線分析[特別提醒]總光合速率與呼吸速率曲線交點(diǎn)處表示此時光合速率＝呼吸速率，不要認(rèn)為凈光合速率曲線與呼吸速率曲線交點(diǎn)處也表示光合速率＝呼吸速率，此時總光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。〔針對訓(xùn)練〕3．(2022·安徽宣城調(diào)研)科研人員研究不同溫度和光照強(qiáng)度下菠菜葉片的凈光合速率的變化情況，結(jié)果如下圖。下列分析不正確的是 (

)A．溫度通過影響酶活性對光合作用的影響只與暗反應(yīng)有關(guān)B．此實驗中CO2濃度是無關(guān)變量，各組間需保持相同且適宜C．溫度為40℃，光照為1500lx條件下菠菜光合速率為6μmol·m－2·s－1D．菠菜葉片進(jìn)行光合作用的最適溫度低于細(xì)胞呼吸的最適溫度A

[解析]

溫度通過影響酶活性對光合作用的影響與光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有關(guān)，A錯誤；本實驗的自變量是光照強(qiáng)度與溫度，因變量是凈光合速率，CO2濃度等其他因素是無關(guān)變量，應(yīng)保持相等且適宜，B正確；據(jù)圖可知，溫度為40℃，光照為1500lx條件下，菠菜凈光合速率為2μmol·m－2·s－1，呼吸速率為4μmol·m－2·s－1，根據(jù)實際光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率可知，此時其光合速率為6μmol·m－2·s－1，C正確；比較30℃和40℃的光合速率和呼吸速率，可知進(jìn)行光合作用的最適溫度低于細(xì)胞呼吸的最適溫度。4．如圖表示在適宜溫度和CO2濃度下的大棚中，光照強(qiáng)度對某植物體光合作用的影響。下列有關(guān)說法正確的是

(

)A．光照強(qiáng)度為D時，光反應(yīng)最強(qiáng)，細(xì)胞中的ATP大量積累B

B．B點(diǎn)時葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度C．植物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2總量＝S2＋S4D．大棚用紅色或藍(lán)紫色薄膜對提高棚內(nèi)植物的產(chǎn)量最有效[解析]

細(xì)胞中的ATP不能大量積累，A錯誤；B點(diǎn)時，整個植物體的光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，但是葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，B正確；植物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2總量＝S1＋S2＋S4，C錯誤；大棚用無色透明的薄膜對提高棚內(nèi)植物的產(chǎn)量最有效，D錯誤。提升

光合速率和呼吸速率的測定方法1．方法1測定裝置中氣體體積變化(1)裝置中溶液的作用：在測細(xì)胞呼吸速率時NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測定原理①在黑暗條件下甲裝置中的植物只進(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在光照條件下乙裝置中的植物進(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。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進(jìn)行校正。方法2

“半葉法”測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表呼吸作用強(qiáng)度，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值，最后計算真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。方法3

“黑白瓶法”測定溶氧量的變化黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行呼吸作用，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為呼吸作用強(qiáng)度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。方法4葉圓片稱重法——測定有機(jī)物的變化量本方法通過測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝(z－y)/2S呼吸速率＝(x－y)/2S；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。方法5葉圓片上浮法——定性檢測O2釋放速率本方法通過利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用強(qiáng)度的大小。方法6間隔光照法——比較有機(jī)物的合成量光反應(yīng)和暗反應(yīng)在不同酶的催化作用下相對獨(dú)立進(jìn)行，由于催化暗反應(yīng)的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的，因此在一般情況下，光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)快，光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和[H]不能被暗反應(yīng)及時消耗掉。持續(xù)光照，光反應(yīng)產(chǎn)生的大量的[H]和ATP不能及時被暗反應(yīng)消耗，暗反應(yīng)限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替進(jìn)行，則黑暗間隔有利于充分利用光照時積累的光反應(yīng)的產(chǎn)物，持續(xù)進(jìn)行一段時間的暗反應(yīng)。因此在光照強(qiáng)度和光照時間不變的情況下，制造的有機(jī)物相對多。歸納提升光合作用和細(xì)胞呼吸實驗探究中常用實驗條件的控制①增加水中O2——泵入空氣或吹氣或放入綠色水生植物；②減少水中O2——容器密封或油膜覆蓋或用涼開水；③除去容器中CO2——?dú)溲趸c溶液；④除去葉中原有淀粉——置于黑暗環(huán)境中；⑤除去葉中葉綠素——酒精隔水加熱；⑥除去光合作用對呼吸作用的干擾——給植株遮光；⑦如何得到單色光——棱鏡色散或薄膜濾光；⑧線粒體提取——細(xì)胞勻漿離心?！册槍τ?xùn)練〕5．(2021·四川省達(dá)州市高三二診)將只含有小球藻的培養(yǎng)液置于密閉恒溫箱中，8：00至24：00給予恒定光照強(qiáng)度，24：00至次日8：00為黑暗條件，每隔1小時檢測恒溫箱中CO2濃度。培養(yǎng)條件光照階段黑暗階段測定時間8：009：0010：0011：0012：00～24：001：002：003：004：005：006：007：008：00CO2濃度(μL/L)570420290220180270360450540600645680695下列分析不正確的是 (

)A．12：00～24：00小球藻的光合速率等于呼吸速率B．在黑暗階段，小球藻的呼吸速率逐漸增強(qiáng)C．24小時的實驗結(jié)束后，小球藻的總干重減少D．給小球藻提供C18O2，一段時間后可能檢測到18O2B

6．現(xiàn)采用如圖所示方法測定植物葉片光合作用強(qiáng)度，將對稱葉片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚笰、B間物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照和溫度下照射一段時間，在A、B中截取對應(yīng)部分相等面積的葉片，烘干稱重，分別記作m1和m2，單位為mg/(dm2·h)。下列說法正確的是

(

)A．該方法在未測出細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的條件下，能測出實際光合作用的強(qiáng)度B．(m2－m1)表示B葉片被截取的部分在光照時間內(nèi)有機(jī)物的積累量C．m2表示被截取的部分在光照時間內(nèi)凈光合作用的大小D．m1表示被截取的部分在光照時間內(nèi)細(xì)胞呼吸的大小A

[解析]

假設(shè)原來半片葉重為m0，m1和m2分別表示在適宜光照和溫度下照射一段時間后的被截取的部分(A部分)干重和(B部分)干重，而在該時間段內(nèi)，前者只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而后者同時進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，則m0－m1＝細(xì)胞呼吸速率，m2－m0為光照下的凈光合作用速率，實際光合作用速率＝凈光合作用速率＋細(xì)胞呼吸速率＝m2－m0＋m0－m1＝m2－m1，即B葉片被截取的部分在光照時間內(nèi)有機(jī)物的合成量。7．(2021·北京市海淀區(qū)高三期末)將編號為甲、乙、丙的三個相同透光玻璃瓶放入池塘水深0.5m處，裝入等量含有浮游植物的池塘水。甲瓶立即測定并記錄水中氧含量，乙、丙瓶均密封，丙瓶裝入不透光袋中，與乙瓶一同放回水深0.5m處，24h后測定并記錄水中氧含量，得到表中結(jié)果。下列相關(guān)分析，正確的是

(

)A．24h后乙瓶中的二氧化碳含量高于開始時B．丙瓶浮游植物的線粒體中沒有ATP產(chǎn)生C．乙瓶浮游植物24h光合作用產(chǎn)生的氧量為1.9mgD．乙瓶與甲瓶的氧含量差值為浮游植物呼吸消耗量C

玻璃瓶氧含量甲4mg乙5.2mg丙3.3mg[解析]

24h后乙瓶中的氧氣含量大于初始值，說明此時光合作用大于呼吸作用，所以在吸收二氧化碳，二氧化碳含量低于開始時，A錯誤；丙瓶浮游植物在黑暗環(huán)境中可以進(jìn)行呼吸作用，所以線粒體中有ATP產(chǎn)生，B錯誤；測定的乙瓶浮游植物24h后氧含量為凈光合作用，所以4h光合作用產(chǎn)生的氧量為凈光合作用＋呼吸作用＝(5.2－4)＋(4－3.3)＝1.9mg，C正確；乙瓶與甲瓶的氧含量差值為浮游植物的凈光合作用，D錯誤。

知識導(dǎo)圖·思維縷析課末總結(jié)

學(xué)科素養(yǎng)·核心釋疑某植物在停止供水和恢復(fù)供水條件下，氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變化如圖所示。請回答下列問題：(1)停止供水后，光合速率下降，原因是一方面水是光合作用的原料；另一方面缺水會導(dǎo)致氣孔開度降低，CO2供應(yīng)不足，影響了光合作用的暗反應(yīng)，導(dǎo)致光合作用速率下降。(2)在溫度、光照相同的條件下，圖中A點(diǎn)與B點(diǎn)相比，B點(diǎn)光飽和點(diǎn)低，其主要原因是B點(diǎn)氣孔開度低，CO2吸收減少，暗反應(yīng)速率低，需要光反應(yīng)提供的ATP和[H]少，所以光飽和點(diǎn)低。(3)停止供水一段時間后，葉片發(fā)黃，原因是葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解)，類胡蘿卜素的顏色顯露出來。

探究高考·明確考向1．(2021·廣東卷，12)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是 (

)A．Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合D

[解析]

Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應(yīng)，暗反應(yīng)場所在葉綠體基質(zhì)，故Rubisco存在于葉綠體基質(zhì)中，A錯誤；暗反應(yīng)在有光和無光條件下都可以進(jìn)行，故參與暗反應(yīng)的酶Rubisco的激活對光無要求，B錯誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯誤；Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2結(jié)合生成C3的過程，D正確。故選D。2．(2021·湖南卷，7)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是 (

)A．弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用B．在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原C．在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降D．合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度A

[解析]

弱光條件下植物沒有氧氣的釋放，有可能是光合作用強(qiáng)度小于或等于呼吸作用強(qiáng)度，光合作用產(chǎn)生的氧氣被呼吸作用消耗完，此時植物雖然沒有氧氣的釋放，但是進(jìn)行了光合作用，A錯誤；二氧化碳性質(zhì)不活潑，在暗反應(yīng)階段，一個二氧化碳分子被一個C5分子固定以后，很快形成兩個C3分子，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，因此二氧化碳不能直接被還原，B正確；在禾谷類作物開花期減掉部分花穗，光合作用產(chǎn)物輸出受阻，葉片的光合速率會暫時下降，C正確；合理密植可以充分利用光照，增施有機(jī)肥可以為植物提供礦質(zhì)元素和二氧化碳，這些措施均能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度，D正確。故選A。3．(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B

[解析]

綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，因而可以用無水乙醇提取綠葉中的色素，A正確；研磨時需要加入碳酸鈣(CaCO3)，可防止研磨時葉綠素被破壞，B錯誤；研磨時加入少許石英砂(SiO2)有助于充分研磨，利于破碎細(xì)胞使色素釋放，C正確；畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少濾液擴(kuò)散，要求細(xì)、直、齊，才有利于色素均勻地分離，D正確。故選B。4．(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 (

)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[解析]

根據(jù)光合作用的過程，植物產(chǎn)生的有機(jī)物主要來自空氣中的CO2，另外植株增加的質(zhì)量還來自對水和礦質(zhì)元素的吸收。光合作用過程中，光是光合作用進(jìn)行的動力。A

5．(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。故選B。6．(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)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。故選B。7．(2019·江蘇卷，17)右圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是 (

)A．研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液C．在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時，需通風(fēng)操作D．實驗驗證了該種藍(lán)藻沒有葉綠素bD

[解析]

研磨時加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時加入CaCO3過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取液的純度，A項錯誤。光合作用色素易溶于有機(jī)溶劑不溶于水，故層析液應(yīng)選用有機(jī)溶劑，而生理鹽水和磷酸鹽緩沖液為無機(jī)溶劑，B項錯誤。層析液易揮發(fā)，故進(jìn)行層析時要用培養(yǎng)皿覆蓋燒杯，C項錯誤。比較題圖所示分離結(jié)果可知，該種藍(lán)藻沒有葉黃素和葉綠素b，D項正確。8．(2021·河北卷，19)為探究水和氮對光合作用的影響，研究者將一批長勢相同的玉米植株隨機(jī)均分成三組，在限制水肥的條件下做如下處理：(1)對照組；(2)施氮組，補(bǔ)充尿素(12g·m－2)；(3)水＋氮組，補(bǔ)充尿素(12g·m－2)同時補(bǔ)水。檢測相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果見下表。生理指標(biāo)對照組施氮組水＋氮組自由水/結(jié)合水6.26.87.8氣孔導(dǎo)度(mmol·m－2s－1)8565196葉綠素含量(mg·g－1)9.811.812.6RuBP羧化酶活性(μmol·h－1g－1)316640716光合速率(μmol·m－2s－1)6.58.511.4注：氣孔導(dǎo)度反映氣孔開放的程度回答下列問題：(1)植物細(xì)胞中自由水的生理作用包括_________________________________________________________________________________________________等(寫出兩點(diǎn)即可)。補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對氮的_____________，提高植株氮供應(yīng)水平。(2)參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與_____離子參