（江苏专用）2020版新高考生物 第三单元 细胞的能量供应与利用 第9讲 光合作用的探究历程与基本过程学案

第9讲光合作用的探究历程与基本过程考纲考情知考向核心素养提考能最新考纲1.光合作用以及对它的认识过程(B)2.影响光合作用速率的环境因素(C)3.实验：叶绿体色素的提取与分离(b)生命观念通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一的观点近三年江苏考情2017年T29(2分)；2016年T17(2分)、T32(2分)；2015年T21(3分)科学思维理解C3、C5等物质变化和光合作用的相关曲线科学探究探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响考点一叶绿体中色素及提取和分离1.色素的提取与分离(1)实验原理(2)实验流程2.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图3.色素的种类与吸收光谱(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。(2)功能：吸收、传递(四种色素)和转换光能(只有少量叶绿素a)。由图可以看出：叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。1.进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液没及？提示层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。2.提取叶绿体中的色素，也可用下图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则依次对应哪种色素及颜色？提示胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)。结合色素的提取与分离，考查科学思维和科学探究能力1.(2016全国卷，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的解析叶绿体中的色素能够溶解在包括无水乙醇在内的有机溶剂中，A正确；叶绿素分子中含有镁元素，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。答案C2.(2018苏北四市一模)用新鲜菠菜叶进行色素提取和分离的实验。下列叙述正确的是()A.将滤液收集到试管中，应及时用棉塞将试管口塞紧B.画滤液细线时，在点样线上需连续重复多次画线C.滤液细线浸入层析液，可导致滤纸条上色素带重叠D.滤纸条上4条色素带通常都是平齐的，且彼此之间的距离明显解析滤液收集到试管后，为防止色素随无水乙醇挥发，应及时用棉塞将试管口塞紧；画滤液细线时，需重复多次画线，但应等上次画线干燥后再画；滤液细线浸入层析液，色素溶解在层析液中，导致滤纸条上无色素带；滤纸条上色素带是平齐的，但叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)两条色素带之间距离不明显。答案A色素提取分离四个常见异常现象原因分析1.滤液绿色过浅的原因未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏2.滤纸条色素带重叠的原因滤液细线不直；滤液细线过粗。3.滤纸条无色素带的原因忘记画滤液细线；滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。4.滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因忘记加CaCO3，导致叶绿素被破坏；所用叶片为黄叶。围绕捕获光能的色素和结构，考查科学思维能力3.(2017全国卷，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是()A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的解析类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。答案A4.(多选)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法正确的是()A.由图可知，类胡萝卜素主要吸收400500 nm波长的光B.用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度C.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加D.土壤中缺乏镁时，植物对420470 nm波长的光的利用量显著减少解析由图可知，类胡萝卜素吸收峰在400500 nm，A正确；叶绿体中的色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和H增多，暗反应中C3的还原量增多，则叶绿体中C3的量减少，C错误；叶绿素吸收420470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420470 nm波长的光变少，D正确。答案ABD影响叶绿素合成的三大因素考点二光合作用的探究历程与光合作用的过程1.光合作用的探究历程(连线)答案AbCaEfDcFeBdGg如图1、2、3所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)请思考：(1)图1中ae可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？(2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？(3)图3所示实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？该实验对环境有何特殊要求？其目的是什么？实验结果怎样？可得出何种结论？提示(1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体；进行图1所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。(2)图2所示实验运用了同位素标记技术，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2。(3)图3实验选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。该实验要在没有空气的黑暗环境中进行以排除氧气和极细光束外的其他光的干扰，实验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所，氧气是由叶绿体释放出来的。2.光合作用的过程(1)光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。(2)光合作用反应式及元素去向分析：O：HOOC18O2C3(CHO)HOC：14CO214C3(14CH2O)H：3H2O3H(C3H2O)3H2O巧学助记光合作用过程的“一、二、三、四”3.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化下图中表示光反应，表示CO2的固定，表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化助学巧记结合光合作用的探究历程，考查科学探究能力1.在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是()A.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验解析萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用产物除氧气外还可以产生淀粉，即光能转变成储存在淀粉等有机物中的化学能，因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假说。答案C2.(2018苏州一模)下列有关光合作用探究历程的叙述，正确的是()A.英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气B.萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶绿体在光下产生了淀粉C.鲁宾和卡门只用18O标记H2O，证明了光合作用释放的氧气都来自于水D. 恩格尔曼的水绵实验利用了好氧细菌的生理特点作为因变量观测指标解析英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是空气没有更新，当时还不知道空气的组成；萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶片在光下产生了淀粉；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气中的氧都来自于水。答案D围绕光合作用过程的分析，考查科学思维能力3.(2018北京卷，3)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中()A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气解析光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成H，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D正确，A、C错误；结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被H还原，B错误。答案D4.(多选)下列关于光合作用的叙述，正确的是()A.光反应阶段不需要酶的参与B.暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗C.光合作用过程中既有H的产生又有H的消耗D.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能解析光反应过程需要酶的参与；暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗；光合作用过程中光反应阶段产生H，暗反应阶段消耗H；光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能。答案BCD突破光合作用过程的4个误区(1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。(2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。(3)不要认为暗反应不需要光。光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物H和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。(4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所：进行光合作用的细胞不一定含叶绿体，如蓝藻、光合细菌能进行光合作用，但没有叶绿体。围绕条件骤变时对叶绿体中物质含量的影响，考查科学思维的能力5.(2018淮安、宿迁市上学期期中卷)下图为在一定温度和最适光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况，相关说法错误的是()A.适当降低光照强度，D点将向左移动B.甲植物的CO2补偿点比乙植物的CO2补偿点高C.当CO2吸收量为C时，植物甲比植物乙合成的有机物量多D.当CO2浓度短时间内由B点上升到D点时，甲植物细胞的叶绿体内C3的含量降低解析根据题意，图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的CO2吸收量，因此光照强度减弱，CO2的吸收量降低，导致D点将向左移动；根据曲线图可知，甲植物的CO2补偿点比乙植物的CO2补偿点高；由于植物甲的呼吸速率高于植物乙，所以当CO2吸收量为C时，植物甲比植物乙合成的有机物量多；当CO2浓度短时间内由B点上升到D点时，甲植物细胞的叶绿体内C3的含量升高。答案D6.在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是()A.C3和C5都迅速减少B.C3和C5都迅速增加C.C3迅速增加，C5迅速减少D.C3迅速减少，C5迅速增加解析由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，H和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定则继续进行，但由于缺少H和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2C5C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5将迅速减少。所以，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，此时叶绿体中C3迅速增加，C5迅速减少。答案C考点三影响光合作用的因素及应用1.内部因素(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶2.外部因素(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析光照强度CO2浓度温度水分和矿质元素(2)多因子对光合速率的影响单因子对光合作用的影响1.(2018全国卷，30)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于A时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_，判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。解析(1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于A时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。答案(1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2结合多因素对光合作用的影响，考查综合分析问题能力2.(2014全国卷，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2浓度在AB之间时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。慧眼识图获取信息答案(1)0a、b、c(2)光强(3)大于(4)光强结合教材实验拓展，考查科学探究能力3.(2018通、泰、扬、徐、淮、宿二模)为了解红松光合特性，研究人员对某良种基地的红松进行光合指标日变化的相关测定，结果如下图。请回答下列问题：(1)影响红松净光合速率日变化的主要环境因素有_。 (2) 在6点时红松叶肉细胞中合成ATP的细胞器有_。红松体内一昼夜中有机物积累最多的时刻是_。(3) 结合图1、图2分析，1113点间红松净光合速率发生变化的主要原因是_，在此时间段，叶绿体中C5的含量变化趋势是_。 (4) 从图3可知，胞间CO2浓度在1216点间基本没有变化，这是因为_。17点后胞间CO2浓度迅速上升，主要原因是_。 (5) 在某些农作物栽培过程中，中午时段也会出现与红松相似的现象。为缓解此现象，可采取的措施有_。 解析(1)一日之内光照强度、温度等会随时间发生变化，植物周围小环境中CO2浓度也会发生变化；这些都会影响红松的净光合速率。(2)图1显示，6点时红松净光合速率为0，说明此时呼吸速率与光合速率相等，因此此时能够合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。从6点开始，红松体内有机物开始积累至18点时停止，故18时积累的有机物最多。(3)结合图1、2可知，1113点净光合速率下降是随气孔导度下降而下降。气孔导度下降导致CO2供应减少，故C5的含量增加。(4)当植物从环境中吸收CO2的量与叶肉细胞光合作用吸收的量平衡时，胞间CO2浓度保持基本平衡。当光照减弱，光合作用随之减弱，消耗CO2减少，导致胞间CO2浓度升高。(5)植物“午休”现象的发生主要是蒸腾作用增强使得气孔导度下降，CO2供应减少所致，因此可适当遮阴、灌溉，补充CO2等。答案(1)光照强度、温度、CO2浓度等(2)线粒体和叶绿体18时(3)叶片气孔导度降低增加(4)从环境中吸收的CO2量与叶肉细胞吸收的CO2量基本相等光照减弱，光合速率下降，消耗的CO2量减少(5)适当补充水分、适当遮阴、补充CO2等澄清易错易混强化科学思维易错易混易错点1混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择点拨为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光。然而，为避免白炽灯光中黄、绿光利用率较低，阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。易错点2同一植物光照时间相等光合产量不一定相等点拨若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用。甲：一直光照10分钟(暗反应时间为10分钟)；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲乙(暗反应时间为20分钟)。易错点3CO2中C进入C3但一定不进入C5点拨可用放射性同位素标记法证明，CO2中的C进入C3但一定不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中的C一定不进入(CH2O)。即：14CO214C3(14CH2O)易错点4光反应产生的H细胞呼吸产生的H点拨光反应产生的H为还原型辅酶(NADPH)，其可还原C3；细胞呼吸产生的H为还原型辅酶(NADH)，其可还原O2。 规范答题(2015全国卷，29改编)回答下列问题：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的_上，该物质主要捕获可见光中的_。由此，在大棚生产中为保证作物的最大光合速率常选用(如遇阴雨天)_色塑料或玻璃作棚顶，室内补光时则宜选用_(填“白炽”“绿色”或“红色与蓝紫色”)灯泡。(2)为研究补光措施与效率，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，每组处理的总时间均为135秒，请分析：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_。A、B、C三组处理相比，随着_的增加，使光下产生的ATP和_(填“NADH”或“NADPH”)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。答卷采样错因分析忽略大棚“补光效率”与照光“成本”的关系正确答案：红色与蓝紫色误认为C组掺杂黑暗处理导致合成有机物大量减少正确答案：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%混淆光合作用与细胞呼吸中“H”正确答案：NADPH探索高考命题的奥秘(三)教材原型1.(必修1 P106T8)假如白天突然中断了CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是什么？提示白天若突然中断CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。2.(必修1 P106拓展题)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：(1)为什么710时的光合作用强度不断增强？(2)为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？(3)为什么1417时的光合作用强度不断下降？提示(1)根据图中的曲线表明，710时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。(2)在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。(3)1417时光合作用强度不断下降的原因，是因为此时光照强度不断减弱。转换视角转换视角1结合曲线模型考查CO2或光照强度对光合速率及C3、C5等物质变化的影响1.(2013重庆理综)如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()A.t1t2，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B.t2t3，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C.t3t4，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D.t4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解析水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A错误；t2t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B错误；t3t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D正确。答案D2.(2018江苏卷，18)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是()A.横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B.横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D.横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度解析由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后又分开，A项所述条件不会出现图示结果，A项不符合题意；横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B项不符合题意；叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。若横坐标表示光波长，随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C项不符合题意；随着光照强度的增加，净光合速率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大，D项符合题意。答案D3.(2018全国卷，30)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：(1)从图可知，A叶片是树冠_(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是_。(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_反应受到抑制。(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是_。解析(1)树冠下层叶片达到最大净光合速率时所需的光照强度会低于上层叶片，故由图中曲线可得出A叶片是树冠下层叶片。(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，说明CO2的吸收量减少，但测得放氧速率不变，由此可知，光反应速率基本不变，因此，净光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用有机溶剂无水乙醇对叶绿素进行提取。答案(1)下层A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片(2)暗(3)无水乙醇转换视角2逆向思维根据变化结果逆推“改变因子”4.(2020高考预测)如图表示在夏季晴朗的白天且气温适宜，植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是()A.突然停止光照 B.突然增加CO2浓度C.降低环境温度 D.增加光照强度解析突然停止光照，光反应产生的H和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加，C错误；增加光照强度，光反应产生的H和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D正确。答案D转换视角3思维变通将“变化因子”切入试题综合考查5.(2017全国卷，30) 植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，回答下列问题：(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_，甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率_(填“大于0”、“等于0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_。解析(1)在适宜条件下照光培养时，由于光合速率大于呼吸速率，导致密闭容器内CO2 浓度下降，进而导致光合作用速率降低。题干信息表明甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此甲种植物净光合速率为0时(即CO2补偿点时)的二氧化碳浓度已超过乙种植物的CO2补偿点，因此其净光合速率大于0。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，由于植物进行光合作用能释放氧气，因此植物的有氧呼吸增加。答案(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低大于0(2)甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的H发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸增加课后分层训练 (时间：35分钟)1.(2016江苏卷，17)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是()A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素B.即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素C.为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好D.层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失解析CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜中叶剪碎不够充分，但色素种类并没有减少，也可提取出4种光合色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时加入多于10 mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发消失，D错误。答案B2.科学家发现了一种完全缺失了叶绿素b的水稻突变体。在适宜的条件下，该突变体和野生型水稻CO2吸收速率与光照强度的关系如图所示。下列分析错误的是()A.该突变体细胞呼吸速率较大，对强光照环境的适应能力更强B.用纸层析法分离突变体的光合色素，滤纸条上缺失了黄绿色的色素带C.当光照强度为a时，突变体和野生型水稻光合作用固定CO2的速率相等D.当光照强度为b时突变体吸收CO2的速率较大，其原因可能是气孔开度较大解析本题考查影响光合作用速率的因素，主要考查理解能力和获取信息的能力。据图分析，该突变体细胞呼吸速率较大，对强光照环境的适应能力较强，A正确；叶绿素b呈黄绿色，滤纸条上缺失了黄绿色的色素带，B正确；当光照强度为a时，突变体和野生型水稻光合作用吸收CO2的速率相等，但突变体固定CO2的速率较大，C错误。答案C3.(2018苏北四市一模)下图表示某植物叶肉细胞中部分物质变化途径，其中代表有关生理过程。相关叙述错误的是()A.过程不在生物膜上进行B.过程都有ATP生成C.过程产生的C6H12O6中的氧来自H2O和CO2D.过程产生的H并不全都来自于C6H12O6解析由图可知，过程是光反应，发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，过程是暗反应，发生在叶绿体基质中，过程是有氧呼吸的第一、二阶段，发生在细胞质基质和线粒体基质中；过程都有ATP生成，过程消耗ATP；过程产生的C6H12O6中的氧来自CO2；过程产生的H来自C6H12O6和H2O。答案C4.(2018扬州上学期期中卷)关于叶绿体中色素提取分离实验及光合作用的叙述，错误的是()A.在绿叶中色素的提取和分离实验中，可以使用纸层析法分离绿叶中的色素B.进入叶绿体中的CO2不能被H直接还原成有机物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.农业上可以采取增施农家肥的措施来提高作物光合作用的产量解析在绿叶中色素的提取和分离实验中，根据各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，可以使用纸层析法分离绿叶中的色素；进入叶绿体中的CO2不能被H直接还原成有机物，需要先与C5结合生成C3后，才能被H还原成有机物；与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是温度低，光照时间缩短影响的不是光合速率；农家肥通过微生物的分解为农作物提供CO2和矿质元素，所以农业上可以采取增施农家肥的措施来提高作物光合作用的产量。答案C5.(2018常州一模)科研工作者利用位于江苏省扬州市江都区小纪镇良种场作为实验平台研究高二氧化碳浓度、高温对水稻光合日变化特征的影响，设置了环境CO2和环境温度(ACAT)、环境CO2和高温度(ACET)、高CO2和环境温度(ECAT)、高CO2和高温度(ECET)等4个处理，从9：00到17：00每隔1 h测定某晴天水稻的光合作用。下图为4种不同方式处理水稻后的净光合作用速率(Pn)变化图，请据图回答下列问题：(1)该实验的自变量是_，ACAT组在本实验中的作用是_。 (2) 从图中可看出，_升高，显著增加了水稻净光合作用速率(Pn)，而_升高呈相反趋势。 (3) 从图中可看出，Pn在_(时间)两个峰值间出现了明显的下降，产生了光合“午休”。另一个科研小组利用本平台进行研究，每隔2 h记录一次，并未发现水稻的该现象，可能的原因是_。对于叶片光合“午休”的机理存在不同的观点，有学者研究认为，自然条件下晴天中午过饱和光强抑制及_的增强，是植物光合作用效率降低的主要原因。也有学者研究发现，中午强光高温影响_过程，进而影响到ATP和_的产生。但也有研究认为，“午休”的发生与维持主要由_(结构)限制引起的，与胞间CO2的浓度密切相关。 解析(1)该实验是研究二氧化碳浓度、温度对水稻光合日变化特征的影响，自变量是二氧化碳浓度和温度变化，ACAT组是环境CO2和环境温度，起对照作用。(2)从图中可看出，高CO2和环境温度(ECAT)及高CO2和高温度(ECET)水稻净光合作用速率(Pn)较大，说明CO2浓度升高能显著增加水稻净光合作用速率，而温度升高降低了水稻净光合作用速率。(3)从图中可看出，Pn在12：0014：00间出现了明显的下降，而每隔2 h记录一次，测定间隔时间较长，可能无法发现水稻的光合“午休”现象。自然条件下晴天中午过饱和光强造成光抑制及呼吸作用的增强，这是植物光合作用效率降低的主要原因；中午强光高温会影响光反应过程，进而影响到ATP和H的产生，从而影响光合作用效率；中午的强光高温条件下，蒸腾作用较强，会引起气孔导度下降，气孔部分关闭限制胞间CO2的浓度，进而影响光合作用效率。答案(1)二氧化碳和温度变化对照(2)CO2浓度温度(3)12：00、14：00测定间隔时间较长，无法观察到光合“午休”现象呼吸作用光反应H气孔6.(2018苏锡常镇三模)如图为科研人员测定猕猴桃果肉的光合放氧特性时的装置示意图。下列有关叙述错误的是()A.实验前需测定反应室中的溶解氧浓度B.NaHCO3能为果肉细胞光合作用提供充足的CO2C.进水口在下，出水口在上，有利于维持反应室温度D.若反应室中的氧气浓度保持不变，表明果肉细胞不进行光合作用解析若反应室中的氧气浓度保持不变，可能是果肉细胞的光合作用速率与有氧呼吸速率相等。答案D7.(2018南通、徐州六市二模)(多选)右图是某植物叶肉细胞光合作用与有氧呼吸过程中的物质变化图解，其中表示过程。相关叙述正确的是()A.过程都能合成ATPB.过程总是同时进行C.过程都在生物膜上进行D.过程产生的H还来自于水解析据图可知，过程依次是光合作用的光反应阶段、光合作用的暗反应阶段、有氧呼吸的第三阶段、有氧呼吸的第一、二阶段，其中都能合成ATP，A正确；过程不一定同时进行，如晚上仅进行(有氧呼吸)而不进行(光合作用)，B错误；过程是光合作用的光反应阶段，场所是类囊体薄膜；过程是有氧呼吸的第三阶段，场所是线粒体内膜，C正确；过程是有氧呼吸的第一、二阶段，产生的H除了来自葡萄糖之外，还来自于水，D正确。答案ACD8.(2018徐州市上学期期中卷)下列有关光合作用和细胞呼吸原理应用的说法，正确的是()A.包扎伤口应选用透气的敷料，能促进伤口附近细胞的有氧呼吸B.连续阴雨，白天适当降低大棚内的温度，不利于提高作物产量C.合理密植、保证行间通风有利于提高农作物产量D.提倡慢跑等有氧运动，是因为剧烈运动产生的大量乳酸使内环境pH明显下降解析包扎伤口应选用透气的敷料，能抑制伤口附近厌氧菌的无氧呼吸，不能大量繁殖，A错误；连续阴雨，白天适当降低大棚内的温度，可以降低呼吸消耗，因此是有利于提高作物产量的，B错误；合理密植、保证行间通风，可以提高光合作用强度，有利于提高农作物产量，C正确；由于血浆中有缓冲物质的存在，所以剧烈运动产生的乳酸不会导致血浆pH明显下降，D错误。答案C9.(2018无锡一模)野生川贝母是一类珍贵的药用植物，多生长在高海拔的林间灌丛。研究人员采用人工遮阴的方法模拟高原群落灌丛下的遮阴度，研究遮阴和全光对野生川贝母光合作用的影响，为人工引种提供理论支持。下图为研究人员对遮阴和全光条件下川贝母光合速率部分研究数据的曲线图，请分析回答：(1)在高海拔地区，灌丛与野生川贝母之间结构分布显著提高了_利用环境资源的能力。 (2)光照强度为a时，川贝母叶肉细胞中产生ATP的场所有_。研究表明，川贝母人工引种的适宜条件是_，理由是_。(3)研究人员进一步检测了川贝母叶片光合作用的相关参数。结果如下表：参数遮阴全光能量捕获效率/(Fv/Fm)0.5630.491气孔导度/(mol H2Om2s1)0.4560.201胞间CO2浓度/(mol CO2 molair)261210叶绿体中光反应捕获的能量既用于暗反应，也参与叶绿体中淀粉和_等生物大分子的合成。同时，遮阴条件下，_(填表中参数)更高，有利于提高川贝母叶肉细胞中CO2固定速率。解析(1)在高海拔地区，灌丛与野生川贝母之间结构分布体现了群落的垂直结构，显著提高了群落利用环境资源的能力。(2)由图可知，光照强度为a时，川贝母细胞已开始进行光合作用，且光合作用速率小于呼吸作用速率，因此叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。由图可知，遮阴条件下，川贝母光合速率比全光条件下光合速率更高，有利于有机物的积累。(3)光合作用光反应产生的ATP既可以用于暗反应，也可以用于叶绿体中淀粉、核酸、蛋白质等生物大分子的合成。由表中数据可知，遮阴条件下川贝母叶肉细胞的气孔导度、胞间CO2浓度更高，有利于CO2固定。答案(1)群落(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体遮阴遮阴条件下川贝母光合速率更高，更有利于有机物的积累(3)核酸、蛋白质气孔导度、胞间CO2浓度10.(2018苏州一模)随着全球气候变化的加剧，土壤盐渍化已成为影响生态和农业的主要问题。摩西球囊霉(G.mosseae)广泛分布于盐碱土壤中，能侵染植物并提高植物抗盐能力。研究人员将2年生盆栽“凤丹”牡丹幼苗接种摩西球囊霉，测定叶片的净光合速率(Pn)随光合有效辐射及日变化的影响，CK为对照组，统计数据绘制有关曲线如下图所示。请据图分析回答下列问题：(1) 接种摩西球囊霉能促进牡丹等植物对_的吸收，提高植物的抗盐能力。从生物群落的种间关系来看，摩西球囊霉与牡丹等植物之间的关系为_。 (2) 由图1分析可知，在较大光合有效辐射时，相同_条件下接种摩西球囊霉的牡丹的净光合速率高于未接种植株，说明盐胁迫下摩西球囊霉能提高牡丹的净光合速率，且与24%盐浓度胁迫相比，在12%盐浓度胁迫下摩西球囊霉对牡丹净光合速率的提升效果_。 (3) 由图2可知，接种摩西球囊霉的牡丹净光合速率日变化呈明显的“双峰型”曲线，导致中午净光合速率出现“低谷”的主要原因是_，导致对叶绿体基粒产生的_利用率降低，进而影响对光能的转化利用。 (4) 科学家推测，摩西球囊霉对盐胁迫作用下绿色植物的光合作用具有积极的影响，最可能的原因是它能_(选填“提高”“降低”或“保持不变”)植物叶片中的叶绿素水解酶的活性。进一步研究发现在高于24%盐浓度时，接种摩西球囊霉的牡丹提升净光合速率效果有限，原因可能是随盐浓度的增大，_，无法充分发挥菌株的作用。解析(1)接种摩西球囊霉能促进植物对无机盐的吸收，增大细胞液浓度，增强植物的抗盐能力。摩西球囊霉能提高植物的抗盐能力，植物能为摩西球囊霉提供有机物，两者之间的关系为互利共生。(2)由图1可知，在较大光合有效辐射时，相同盐浓度和光合有效辐射条件下接种摩西球囊霉的牡丹的净光合速率高于未接种植株，说明盐胁迫下摩西球囊霉能提高牡丹的净光合速率。接种摩西球囊霉的牡丹在12%盐浓度胁迫下净光合速率比24%盐浓度胁迫下高，说明12%盐浓度胁迫下摩西球囊霉对牡丹净光合作用的提升效果更好。(3)由图2可知，接种摩西球囊霉的牡丹净光合速率在中午出现“低谷”，这是因为中午蒸腾作用过强，气孔关闭，CO2供应不足，生成的C3较少，利用的ATP和H减少，进而影响光反应。(4)摩西球囊霉在盐胁迫作用下能提升绿色植物的光合作用，最可能的原因是降低叶绿素水解酶的活性，提升了叶绿素含量，从而提升了光合作用。在高于24%盐浓度时，随盐浓度的增大，G.mosseae真菌的生理活性或侵染率可能下降，无法充分发挥菌株的作用，所以接种摩西球囊霉的牡丹提升净光合速率效果有限。答案(1)矿质元素(或NaCl、无机盐)互利共生(2)盐(胁迫)浓度和(光合)有效辐射更显著(更好)(3)蒸腾作用过强导致气孔关闭，CO2供应不足ATP和H(4)降低G.mosseae真菌的生理活性下降(或G.mosseae真菌的侵染率下降)11.(2018南通泰州一模)植物根际促生细菌(PGPR)是指生存在植物根系周围，可促进植物生长、拮抗病原菌的有益菌。科研人员研究了核桃幼苗在干旱环境下接种PGPR后对幼苗光合特性的影响，结果如下图，其中气孔导度指单位时间、单位面积叶片上通过气孔的气体量。请回答下列问题：(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在_等相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积_的吸收量。 (2)测定叶绿素含量时，可先用_(化学试剂)提取叶片中的色素。叶片中叶绿素含量的变化会影响光反应阶段产生_的量，进而影响整个光合作用过程。 (3)根据结果分析，与正常浇水组相比，干旱胁迫18天之前，导致核桃幼苗净光合速率显著下降的环境因素主要是_。干旱胁迫19天后，核桃幼苗净光合速率显著下降主要受非气孔因素限制，判断的理由是_，导致其净光合速率下降的原因是_ (4) 本研究表明，干旱环境中接种PGPR可减缓植株净光合速率的下降，其作用机制可能有_。解析(1)在科学研究中，不仅要设置好自变量，还要控制好无关变量，对不同实验组和对照组自变量的测定也要注意在相同的条件下进行，得到的数据才具有可比性，所以选用的叶片的叶龄、所处的环境条件(如温度、光照强度等)要相同。根据图1信息，净光合速率的测定是指单位时间、单位叶面积二氧化碳的吸收量。(2)叶绿素能溶解于无水乙醇、丙酮等有机溶剂中。叶绿素能吸收光能，用于光合作用的光反应，因此，叶绿素含量的变化直接影响光反应的进行，光反应阶段的产物中H和ATP可用于暗反应。(3)根据实验结果，干旱胁迫18天之前，叶绿素的含量上升，气孔导度和胞间二氧化碳浓度下降，由此可见，净光合速率下降的原因是干旱造成气孔导度下降，从空气中获得的二氧化碳减少，影响了暗反应的进行。根据图4，干旱胁迫19天之后，胞间二氧化碳浓度上升，说明二氧化碳已经不是光合作用的限制因素。从图2可以看出，干旱胁迫19天之后叶绿素含量开始下降，从而影响了光合作用的光反应，导致光合速率下降。(4)从实验结果看，接种PGPR之后，可以缓解干旱对光合作用的影响。气孔导度有所上升，叶绿素的破坏也有所减少，这可能是PGPR促进了植物根系的发育，有利于植物从土壤中吸收更多的水分和无机盐，以缓解植物缺水和缺少无机盐的状态。答案(1)光照强度、温度CO2(2)无水乙醇(或丙酮)H和ATP(3)CO2浓度胞间CO2浓度增加叶绿素含量下降(4)接种PGPR可促进根系生长，促进吸收水分和无机盐，从而调节气孔导度、减少叶绿素流失(破坏)等28