（浙江选考）2020版高考生物一轮复习 第7讲 光合作用学案

第7讲光合作用知识内容展示核心素养对接（1）色素的种类、颜色和吸收光谱（2）光合作用的概念、阶段与场所（3）光反应和碳反应的过程（4）环境因素对光合速率的影响（5）光合作用与细胞呼吸的异同（6）活动：光合色素的提取和分离（7）活动：探究环境因素对光合作用的影响生命观念通过比较光反应与碳反应的关系，建立物质与能量观点科学思维通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力科学探究通过“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，培养学生的实验探究能力考点一叶绿体色素的种类活动：光合色素的提取和分离1.2018浙江4月选考，30（2）在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容和结果见下表。品种光照处理叶绿素a含量（mg/cm2）叶绿素b含量（mg/cm2）类胡萝卜素含量（mg/cm2）光合作用速率（ mol CO2/m2s）A正常光照1.810.421.024.59A弱光照0.990.250.462.60B正常光照1.390.270.783.97B弱光照3.803.040.622.97回答下列问题：表中的光合色素位于叶绿体的膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素，再用滤纸进行层析分离，与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变，这有利于品种B利用可见光中较短波长的光。解析光合色素位于叶绿体的类囊体膜中。叶绿素b主要吸收蓝紫光。用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸条上，由上而下的第4条色素带是叶绿素b。表中信息显示：品种B的叶绿素b的含量，弱光照时高于正常光照。可见，分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素并用纸层析法进行分离，与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变宽，这有利于品种B利用可见光中较短波长的蓝紫光。答案类囊体宽蓝紫2.2017浙江4月选考，30为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如图所示。回答下列问题：（1）本实验的因变量是。由图中曲线对比可知，经处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将直接导致光反应中叶绿素吸收的光减少而降低了光合速率。由此推知，若遇较低温天气，除升温外，可对该植物进行处理以减少叶绿素的损失。（2）提取上述四种该植物叶片中的色素时，为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离，结果发现，第4组得到的色素带中，从上到下的第条色素带均明显变窄。（3）若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液并测定，可得到叶绿素a的吸收光谱。解析（1）从题图中可以看出，本实验探究的是不同环境因素（温度、光照）对某植物叶片中叶绿素含量的影响，因此，因变量应该是叶绿素含量。其中叶绿素含量下降最为明显的是4号曲线，处于低温和光照处理的叶片。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此，叶绿素含量下降后，会导致吸收红光和蓝紫光减少从而降低光合速率。由题图可知，光照低温可导致叶绿素含量降低，因此，推知黑暗和升温处理可以减少叶绿素的损失。（2）在提取绿叶中的色素时，加入碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。在纸层析法的结果中，从上到下的色素带顺序为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，已知第4组叶片的叶绿素含量显著减少，因此可知第4组由上到下的第三、四条色素带均明显变窄。（3）以某种物质对不同波长光的吸收率（即吸光率）为纵坐标，以波长为横坐标作图， 所得到的曲线就是该物质的吸收光谱。答案（1）叶绿素的含量光照和低温红光和蓝紫遮光（2）碳酸钙三、四（3）吸光率3.2016浙江4月选考卷30题（3）分离新鲜菠菜叶片中的光合色素时，应注意滤纸条上的滤液细线要高于的液面，滤纸条上最宽色素带所含的色素是。答案层析液叶绿素a本题组对应必修一P87光合色素的提取和分离实验，常以具体的实验背景为载体考查实验的原理、操作过程及实验结果分析。活动：光合色素的提取与分离（1）实验原理（2）实验流程1.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.甲、乙、丙、丁四位同学，在利用菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果，你能否指出其各自的“异常结果”成因？提示甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液，导致层析后没有出现色素带。乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多，导致色素被“稀释”。丙可能是未选择“鲜绿”叶片，而错用了“黄叶”，从而导致色素中叶黄素、胡萝卜素“偏多”。丁可能是因为研磨时未加入CaCO3，从而导致叶绿素“保护”不利，含量偏少。3.叶绿体的结构与功能观察上面的叶绿体结构示意图，完成下列问题：外膜，内膜。基粒，由许多类囊体叠联而成，其膜上分布有色素和酶，称光合膜。为液态的叶绿体基质，含有许多酶。4.色素的种类、颜色和吸收光谱色素种类叶绿素（约3/4）类胡萝卜素（约1/4）叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色分布叶绿体的类囊体薄膜上吸收光谱（1）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。（2）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（3）对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。收量大。功能吸收光能并转化成化学能分离方法纸层析法绿叶中色素提取分离异常现象分析收集到的滤液绿色过浅原因未加石英砂（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（正确做法：分次加入少量无水乙醇）未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏滤纸条色素带重叠原因滤液细线不直；滤液细线过粗滤纸条无色素带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角度1围绕叶绿体色素的种类与吸收光谱考查结构与功能观1.（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，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A2.如图表示叶绿体中各色素的吸收光谱，据图判断，下列判断错误的是（）A.在研究叶绿素的过程中，为避免类胡萝卜素的干扰，应该选用红橙光区B.进入秋季，植物对420 nm450 nm波长的光的利用量减少C.用450 nm波长的光比用600 nm波长的光更能提高光合作用强度D.用550 nm波长的光改用670 nm波长的光后短时间内叶绿体中三碳酸含量增加解析由图可知，类胡萝卜素主要吸收400 nm500 nm波长的光，研究叶绿素应选红橙光区，A正确；秋季叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420 nm470 nm波长的光变少，则植物对420 nm470 nm波长的光的利用量显著减少，B正确；由图可知，叶绿体中色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，因此用450 nm波长的光比用600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，C正确；由图可知，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NADPH变多，碳反应中三碳酸消耗量增加，则叶绿体中三碳酸含量减少，D错误。答案D角度2围绕光合色素提取与分离的实验考查科学探究能力3.（2018浙江湖州、衢州、丽水三地市质量检测）在“光合色素的提取与分离”实验中，为防止色素被破坏，应加入的试剂是（）A.SiO2 B.CaCO3 C.95%乙醇 D.层析液答案B4.（2018台州选考模拟）为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响，某同学提取等量绿叶中的色素，纸层析后得到如图的结果（、为色素条带）。回答下列问题：（1）利用95%的乙醇提取色素时，还需加入二氧化硅和，点样中应画出一条细而直的。（2）色素在吸收光的过程中，NADPH 作为氢的可为碳反应提供。（3）由图可知，强光照对色素合成的影响是_其中、色素条带主要吸收光。、色素条带对应色素是由组成的分子。答案（1）碳酸钙滤液细线（2）载体 能量和氢（3）抑制（减少）叶绿素的合成，促进（增加）类胡萝卜素的合成红光和蓝紫碳氢链角度3巧借影响叶绿素合成的因素考查社会责任5.（2015广东高考）为推动生态文明建设，国务院发布了大气污染防治行动计划。某科研小组开展酸雨与生态系统关系的研究。下表是不同pH的酸雨对三种植物叶绿素含量（mg/g）影响的结果。pH5.8（对照）4.03.02.0桃树2.20（100）2.19（99.55）2.13（96.82）1.83（83.18）腊梅3.65（100）3.58（98.08）3.44（94.25）2.95（80.82）木樨1.07（100）1.07（100）1.05（98.13）0.96（89.72）注：括号内为与同种植物对照实验的相对百分比。（1）叶绿素位于叶绿体内的上，提取后经层析分离，扩散最慢的色素带呈色。酸雨中的SO破坏叶绿素，导致光反应产生的（产物）减少。由于光反应速率降低，将直接影响暗（碳）反应过程中的，最后导致（CH2O）生成减少。（2）由表可知：随着酸雨pH的降低，叶绿素含量受影响的程度；。解析（1）叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜上，提取后用纸层析的方法分离，在滤纸条上扩散最慢的色素带是叶绿素b，其颜色为黄绿色。叶绿素被破坏，则光反应产生的H和ATP减少，直接影响暗（碳）反应中三碳酸的还原过程，进而导致糖类的生成减少。（2）总体来说，随着酸雨pH的降低，叶绿素含量受影响的程度增大。从表中还可以看出，在相同pH酸雨的作用下，木樨受影响程度最小，腊梅受影响程度最大。答案（1）类囊体薄膜黄绿H和ATP三碳酸的还原（2）增大腊梅对酸雨最敏感木樨对酸雨的耐受性较强6.（2018台州第一次统练）高浓度重金属胁迫会影响植物的光合色素含量，降低植物的光合速率。某科研小组研究了锶对油菜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b的影响，实验结果如下图。请回答：（1）实验表明高浓度的锶使 的减少量更大，该色素主要吸收可见光中的光。（2）为验证上述结论，可采用 法分离色素，与正常叶片所提取的色素条带进行比较，若滤纸条从上到下第 条明显变窄则可证明。（3）在光合作用中，叶绿素吸收的光能转变为NADPH等中的 能，并用于卡尔文循环中将三碳酸还原为 ，该还原产物大部分用于 ，以保证卡尔文循环的继续进行。解析（1）与对照组相比，高浓度的锶都会使叶绿素a、b的含量下降，但对叶绿素a的影响更大，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。（2）光合作用的色素的分离采用纸层析法进行分离，滤纸条上从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，所以与正常叶片所提取的色素条带进行比较，若滤纸条从上到下第三条明显变窄则可证明上述结论。（3）光合作用中，叶绿素吸收的光能首先转变为NADPH等中的化学能，然后参与碳反应中将三碳酸还原为三碳糖，该还原产物大部分用于再生RuBP，以保证卡尔文循环的继续进行。答案（1）叶绿素a 红光和蓝紫（2）纸层析三（3）化学三碳糖再生RuBP7.（2018浙江台州3月质量评估）为探究我省不同时期银杏叶片各种色素含量的变化，进行了相关实验，结果如下图所示。回答下列问题：（1）据图分析，引起7月11月间银杏叶片叶绿素相对含量下降的主要环境因素有。（2）叶绿素参与光合作用的阶段，该阶段的产物有 ；叶绿素几乎不吸收光。（3）9月份叶绿素含量下降非常明显，但光合速率下降趋势反而变缓，据图分析可能的原因是。在秋季叶色变化过程中，银杏叶色变黄与叶绿素总量呈（填“正”或“负”）相关。（4）用纸层析法，对叶片光合色素进行分离实验，与7月的色素带相比，10月的色素带中从上到下，第条带的宽度明显变窄。解析7月至11月，光照强度下降，温度渐低，叶绿素合成减少，分解加快，导致银杏叶片叶绿素相对含量下降。（2）叶绿素参与光合作用的光反应阶段，该阶段利用吸收的光能，把水分解为NADPH和O2，同时生成ATP；叶绿素几乎不吸收绿光，所以叶片显绿色。（3）据图可知，9月份叶绿素含量下降非常明显，但此时仍含有较多的类胡萝卜素，吸收的光能可用于光合作用，使光合速率下降趋势反而变缓。在秋季叶色变化过程中，银杏叶色变黄的过程伴随着叶绿素总量的减少，二者呈负相关。（4）用纸层析法对叶片光合色素进行分离实验，与7月的色素带相比，10月的色素带中叶绿素明显减少，叶绿素的色素带位于从上到下第三、四条带，宽度明显变窄。答案（1）光照和温度（2）光反应NADPH、ATP和O2绿（3）此时仍含有较多的类胡萝卜素，可以进行光合作用负（4）三、四影响叶绿素合成的三大因素考点二光合作用的概念及过程1.（2018浙江11月选考节选）光合作用是整个生物圈的物质基础和能量基础。回答下列问题：为研究光合作用中碳的同化与去向，用的CO2供给小球藻，每隔一定时间取样，并将样品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以杀死小球藻并标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析，使标记化合物。根据标记化合物出现的时间，最先检测到的三碳化合物。猜测此三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的，但当后，发现RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物质不是二碳分子。解析同位素示踪法可研究物质的变化和去向。题干强调为研究光合作用中碳的同化与去向，因此可用同位素14C标记的CO2供给小球藻，每隔一定时间取样。通过定时杀死细胞提取标记化合物，可研究碳元素的同化与去向。通过类比叶绿体中光合色素的分离实验，可推知双向纸层析的目的也是为了使标记化合物分离。由题意可知，固定CO2的是RuBP，而不是二碳化合物，因此突然降低CO2浓度后，RuBP的含量将会快速上升。答案同位素14C标记提取分离突然降低CO2浓度2.（2016浙江4月选考）叶绿体中的色素、蛋白质等在某种膜上的分布及部分反应的示意图如下，请回答：（1）该膜是膜，其上含有色素和催化光反应的。光反应中，色素吸收的光能转变为ATP等物质中的。（2）光反应的产物除图中所示的物质外，还有电子和。ATP为碳反应提供了能量和。解析（1）由图可知，该膜可以在光的作用下将水分解，形成ATP，产生氧气和氢离子，因此可判断该膜为进行光合作用中光反应的场所，即叶绿体的类囊体膜，类囊体膜上含有各种与光合作用相关的色素和催化光反应所需的酶。光反应中色素吸收的光能转移到ATP中以活跃的化学能的形式存在。（2）图中光反应的产物有氧气、氢离子和ATP，还缺少NADPH和电子。碳反应阶段，三碳化合物还原生成糖类的过程中需要磷酸基团，也由ATP提供。答案（1）类囊体（光合）酶化学能（2）NADPH磷酸基团本题组对应必修一教材P90P93光反应和碳反应，以实验或叶绿体的结构为载体考查了光反应和碳反应的过程和联系。1.光合作用的过程（1）光合作用过程图解（2）光反应与碳反应关系图中显示光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供NADP和ADP、Pi。由此可得出没有光反应，碳反应无法进行；没有碳反应，光反应也将受抑制。光合作用过程的“一、二、三、四”2.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响（1）“过程法”分析三碳酸和RuBP的含量变化当外界条件改变时，光合作用中三碳酸、RuBP及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：（2）“模型法”表示三碳酸和RuBP的含量变化角度1结合光合作用的基本过程考查科学思维的能力1.（2018杭州质检）植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是（）A.图中H通过主动转运从类囊体膜内运到膜外B.通常，在光强度达到全日照之前，物质A的释放速率已达到最大值C.每个三碳酸分子接受来自物质N的氢和来自ATP的磷酸基团D.叶片呈绿色，是因为它大量吸收绿光，而几乎不吸收其他颜色的光解析图中H从类囊体膜内运到膜外的过程是顺浓度梯度进行的，不属于主动转运，A错误；通常，在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的光合速率，即光合作用的光反应已达到最大速率，因此物质A（即O2）的释放速率已达到最大值，B正确；物质N为NADP，碳反应中三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团，C错误；叶片呈绿色，是因为它几乎不吸收绿光，D错误。答案B2.（2018浙江省台州市期末）下图是黑藻光合作用过程示意图（用字母代表物质）。请分析回答：（1）反应发生的场所是，其中产物B是 。（2）在反应中RuBP不断被利用，但含量仍能保持稳定的原因是。光合作用合成的三碳糖，大部分运至叶绿体外转变成蔗糖，还有一部分在叶绿体中转变成。（3）若要分析黑藻叶绿体的色素种类，制备色素提取液时需要加入 可使研磨充分。将提取到的滤液收集到试管中，塞上橡皮塞，将试管置于适当的光照条件下23 min后，试管内氧气的含量 （填“增加”“减少”或“不变”）（4）给黑藻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O是由于_。解析（1）为光反应，场所在类囊体膜，其中产物B是H。（2）在碳反应中RuBP不断被利用，但含量仍能保持稳定的原因是RuBP可以再生。 （3）要分析黑藻叶绿体的色素种类，制备色素提取液时需要加入二氧化硅可使研磨充分，因为研磨后叶绿体遭破坏，只有色素不能进行光合作用，所以试管内氧气含量基本不变。 （4）给黑藻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O是因为C18O2经光合作用产生HO，然后光合作用利用HO产生含18O的氧气。 答案（1）类囊体膜（或光合膜、叶绿体基粒）H（2）RuBP可以再生淀粉、蛋白质和脂质（3）二氧化硅（SiO2）不变 （4）C18O2经光合作用产生HO，然后光合作用利用HO产生含18O的氧气 角度2结合光反应和碳反应的过程考查物质和能量观3.（2018浙江嘉兴3月教学测试）如图表示光合作用碳反应示意图，数字代表物质。下列叙述正确的是（）A.是3磷酸甘油酸B.的全称是核酮糖五磷酸C.在叶绿体基质中被还原D.碳反应生成的三碳糖主要用于合成蔗糖答案A4.科学家为小球藻的光合作用供给14CO2，检测发现放射性最早出现在（）A.三碳酸 B.三碳糖 C.RuBP D.蔗糖解析在碳反应阶段，二氧化碳首先与五碳化合物结合生成三碳酸，三碳酸再进一步被还原生成葡萄糖和五碳化合物，故科学家为小球藻的光合作用供给14CO2，检测发现放射性最早出现在三碳酸中，A正确，B、C、D错误。答案A5.美国科学家卡尔文利用同位素标记法对小球藻的光合作用进行研究，最终探明了光合作用中碳的转化途径，因此获得了1961年的诺贝尔化学奖。下图为简化的卡尔文循环示意图，表示相关物质，请回答问题：（1）卡尔文循环中，3磷酸甘油酸在和ATP的作用下被还原为，其中的为3磷酸甘油酸的还原提供了和能量，在（场所）重新形成，所以卡尔文循环只有在条件下才能一轮一轮循环不已。（2）对培养小球藻的试管，先进行一定强度的光照后，再黑暗处理，暗处理后短时间内3磷酸甘油酸的含量会。如果加入18O标记CO2，则会形成，进而产生18O2。（3）提取并分离小球藻中的光合色素，滤纸条上从上至下第二个色素带的颜色是。解析（1）3磷酸甘油酸在NADPH和ATP作用下被还原为三碳糖（），在此过程中NADPH既提供氢，又提供能量。光反应只有在有光的条件下才能进行。（2）暗处理后，NADPH和ATP减少，3磷酸甘油酸消耗减少，其含量会增加。加入C18O2，在碳反应中先生成HO，进而在光反应中生成18O2。答案（1）三碳糖氢类囊体有光（2）增加HO（3）黄色对光反应与碳反应认识的几个误区（1）光合作用中光反应和碳反应不是独立的，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。（2）光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中为质膜。（3）碳反应所需要的ATP仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。（4）光合作用中，ATP提供能量和磷酸基团；NADPH提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。（5）三碳糖或RuBP组成元素中含有磷。角度3结合三碳酸、RuBP含量的变化考查科学思维的能力6.（2017温州选考模拟）适宜的光照、温度条件下，在0.003% CO2和1% CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。据图分析合理的是（）A.AB段碳反应速率越来越小B.BC段甲物质浓度降低是因为生成速率变小C.CD段光合作用较弱是因为光反应产物不足D.AE段叶肉细胞的光饱和点稳定不变解析AB段甲、乙两物质含量相对稳定，因此，碳反应速率保持基本不变，A错误；BC段CO2浓度降低，生成的三碳酸（甲物质）减少，含量降低，B正确；CD段是因为碳反应产物不足，C错误；AE段随CO2浓度上升，光饱和点上升，反之则下降，D错误。答案B7.（2018浙江十校联考）下图表示某豆科植物叶肉细胞中三磷酸甘油酸的相对含量在夏季某天24 h内（有一段时间乌云遮蔽）的变化趋势。下列有关叙述正确的是（）A.叶肉细胞进行光合作用的区间是BG段所对应的时间B.与F点相比，G点叶绿体中RuBP的含量较低C.乌云消失的时间可能是曲线上D点对应的时刻D.该植物在24小时内有机物含量一定增加解析三磷酸甘油酸可以被光反应产生的ATP和H还原，当其含量下降时，说明进行着光合作用，由图可知进行光合作用的区间是BI所对应的时间，A错误；与F点相比，G点叶绿体中三磷酸甘油酸的含量低，此时二氧化碳和RuBP形成的三磷酸甘油酸可能不变，也可能是减少的，所以RuBP的含量是高的，B错误；D点时三磷酸甘油酸含量重新有所下降，可能是因为光反应产生的ATP和H充足，所以可能是乌云消失的时间，C正确；该植物在24小时内三磷酸甘油酸的含量没有改变，应没有有机物的积累，D错误。答案C“相对速率法”判断外界因素对三碳酸、RuBP含量的影响1.模型构建与分析（1）模型构建（2）从物质生成和消耗的相对速率分析（以停止光照为例）2.外界条件变化与物质含量对照表项目光照变强CO2不变光照变弱CO2不变光照不变CO2增多光照不变CO2减少三碳酸RuBPATP三碳糖NADPH3.区分含量变化和合成速率变化当外界条件改变时，短时间内三碳酸、RuBP等物质的含量变化可能上升或下降，但一段时间后两者的含量将重新达到新的平衡。此外，若题干设问“合成速率”变化，可从总体光合速率变化角度予以考虑，即总体光合速率下降时各物质的合成速率均下降。考点三环境因素对光合速率的影响（2015浙江10月选考）某小组进行了低温弱光对番茄幼苗光合作用影响的实验，对照组：25 、600 （molm2s1）（光照单位），处理16天；实验组：5 、60 （molm2s1），先处理8天，再恢复到对照组条件处理8天。实验结果如图所示。下列叙述中，正确的是（）注：气孔导度指气孔开放程度A.实验组植株光合速率与气孔导度呈负相关B.实验组植株第16天的光饱和点比第8天的高C.5 低温处理番茄幼苗，对其光合作用造成的影响是不可恢复的D.若在第4天给实验组植株提供对照组条件，则瞬间叶肉细胞中核酮糖二磷酸的含量上升慧眼识图答案B本题借助图像、表格，考查分析能力、获取信息能力等科学思维素养，对应必修一P95、P96环境因素影响光合速率内容。1.影响光合作用的自然环境2.多因素综合影响（1）多因子变量的三类典型曲线：（2）共性解读P点之前：限制光合速率的因素应为自变量1所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点之后：影响因子主要为自变量2所表示的因子，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。（3）生产应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性，可以有效提高光合速率；还可以采取的措施是施用农家肥，增加CO2浓度等。当温度适宜时，要适当提高CO2浓度以提高光合速率。1.光饱和点与全日照的关系光饱和点是指达到最大光合速率所需的最小光照强度。对某一植物而言，光饱和点并不是一个定值，可随二氧化碳浓度、温度等条件的变化而变化。虽然在一定范围内，光合速率可随光强度的增强而增大，但在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的速率。2.光补偿点、光饱和点及其他相关点的移动若已知某种植物呼吸作用最适温度为30 ，光合作用最适温度为25 ，在25 ，大气CO2浓度下，测得如下曲线：当相关条件改变时，相关点的移动规律如下表：改变因素A点B点C点D点提高CO2浓度/左移右移右上移降低CO2浓度/右移左移左下移25 30 下移右移左移左下移土壤缺Mg2不移右移左移左下移角度环境因素对光合速率的影响1.某植物表观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，高光强下该植物的表观光合速率为。CO2浓度在AB之间时，曲线表示了表观光合速率随CO2浓度的增高而增高。（2）CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的表观光合速率不再增加，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。慧眼识图答案（1）0a、b、c（2）光强（3）大于（4）光强2.（2016浙江10月选考）在玻璃温室中，研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源（补光）试验，结果如图所示。补光的光强度为150 （molm2s1），补光时间为上午7：0010：00，温度适宜。下列叙述正确的是（）A.给植株补充580 nm光源，对该植株的生长有促进作用B.若680 nm补光后植株的光合色素增加，则光饱和点将下降C.若450 nm补光组在9：00时突然停止补光，则植株释放的O2量增大D.当对照组和450 nm补光组CO2吸收速率都达到6（molm2s1）时，450 nm补光组从温室中吸收的CO2总量比对照组少解析与对照组相比，补充580 nm光源，CO2的吸收速率较低，所以补充580 nm光源不能促进植物生长，A错误；光合色素增加则光饱和点会升高，B错误；由于补充450 nm光源可促进植物的光合作用，所以突然停止了补光后，释放O2的量应降低，C错误。答案D3.（2018浙江11月选考节选）在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物幼苗，用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液进行培养，测定其光合作用速率和气孔异度，结果如图所示。本实验可推出的实验结论是。实验中设置了前后自身对照，还可设置作为空白对照。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外，还可采用_（答出两点即可）。解析由图可知，随NaCl处理时间延长，气孔导度下降，光合速率也下降，且抑制效果与NaCl处理时间呈正相关。作为空白对照，所用完全培养液不加NaCl即可。光合作用速率的指标可以采用单位时间单位叶面积的CO2吸收量或O2释放量表示，也可采用单位时间单位叶面积的干物质积累量表示。答案NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抵制作用越明显不加NaCl的完全营养液单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量4.（2017浙江11月选考）为探究环境因素对光合作用的影响，进行了相关实验。取去除淀粉的某植物叶片打成大小相等的圆片，并将相同数量的叶圆片分别放入AD四组烧杯中，在25 环境中进行实验，实验内容与结果见下表。组别烧杯中液体成分处理条件检测结果A富含CO2的纯水光照B富含CO2的纯水黑暗C富含CO2的葡萄糖溶液光照D富含CO2的葡萄糖溶液黑暗注：“”表示检出淀粉，“”表示检出淀粉含量较高，“”表示未检出淀粉。回答下列问题：（1）据表分析，将CO2作为光合作用原料的是组。在植物体内，CO2转变为有机物的途径为循环，其产物可运至叶绿体外转变成，并运到植物体其他部位供细胞利用。（2）检测结果表明离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉。叶肉细胞合成淀粉的场所是。而在块茎中，淀粉长期储存在中。解析（1）据表分析，A、C组都有光照条件可以进行光合作用，所以可吸收CO2作为光合作用原料。在植物体内，CO2转变为有机物的途径为卡尔文循环，其产物可运至叶绿体外转变成蔗糖，并运到植物体其他部位供细胞利用。（2）D组叶片在黑暗条件下，因此不能进行光合作用，但可以直接利用葡萄糖合成淀粉。叶肉细胞合成淀粉的场所是叶绿体基质。而在不见光的块茎中，白色体是长期储存淀粉的场所。答案（1）A、C卡尔文蔗糖（2）叶绿体基质白色体考点四光合作用与细胞呼吸的关系1.（2017全国卷，29）下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：（1）图中代表的物质依次是、，H代表的物质主要是_。（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是。解析（1）光合作用光反应阶段，水光解形成NADPH和氧气，因此图中是O2；可形成NADPH，应为NADP；可形成ATP，应为ADP和Pi；三碳酸还原可形成有机物和RuBP，因此表示RuBP。细胞呼吸过程中产生的H代表的物质主要是NADH。（2）图中A表示光反应阶段，B表示碳反应阶段，C代表细胞溶胶（可发生细胞呼吸的第一阶段），D代表线粒体（可发生需氧呼吸的第二阶段和第三阶段），其中光反应阶段、需氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，而碳反应阶段不但不能合成ATP还会消耗ATP。因此，ATP合成发生在A过程，还发生在C和D。（3）植物叶肉细胞中，有氧条件下，丙酮酸进入线粒体最终分解形成二氧化碳和水；在缺氧条件下，转化成酒精和二氧化碳。答案（1）O2NADPADP和PiRuBPNADH（2）C和D（3）缺氧2.（2017浙江11月选考）在黑暗条件下，将分离得到的类囊体放在pH4的缓冲溶液中，使类囊体内外的pH相等，然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH8的缓冲溶液中，结果检测到有ATP的生成。根据实验分析，下列叙述正确的是（）A.实验中溶液的H均来自水的裂解B.黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATPC.光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H浓度较高D.若使类囊体的脂双层对H的通透性增大，ATP生成量不变解析本实验是在黑暗条件下完成的，实验中溶液的H不仅仅来自于实验前在光下时水的裂解，也有来自于缓冲液中，A错误；黑暗条件下，植物叶肉细胞中的叶绿体不能产生ATP，B错误；光照条件下，植物细胞叶绿体中类囊体的腔内发生水的裂解产生H，使类囊体的腔内H浓度较高，C正确；根据实验的结果，在类囊体内H浓度大于外面时会有ATP产生，H的浓度差和ATP的产生有关，若使类囊体的脂双层对H的通透性增大，ATP生成量会发生改变，D错误。答案C1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系项目光合作用细胞呼吸范围植物的绿色细胞；少数原核生物所有活细胞场所植物细胞的叶绿体蓝细菌的质膜细胞溶胶和线粒体好氧细菌的质膜物质转化无机物（CO2和H2O）转化为有机物分解有机物产生CO2和H2O或其他小分子能量变化光能ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能热能实质合成有机物，贮存能量分解有机物，释放能量代谢类型同化作用（或合成作用）异化作用（或分解作用）联系2.NADPH/NADH与ATP来源与去路角度围绕光合作用与细胞呼吸的关系考查物质和能量观1.（2018宁波十校联考）下图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列叙述正确的是（）A.过程中类胡萝卜素主要吸收的是红光和蓝紫光 B.过程只发生在叶绿体基质，过程只发生在线粒体 C.过程释放的能量大部分储存于ATP 中 D.过程一般与吸能反应相联系 解析依次代表光反应、碳反应、细胞呼吸和ATP水解，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；细胞呼吸发生在细胞溶胶和线粒体，释放的能量大部分以热能的形式散失，B、C错误。答案D2.下图表示某高等绿色植物的部分生理过程，字母表示物质，数字表示具体物质变化过程，请回答：（1）是上进行的过程，其产生的物质A除了为三碳糖的生成提供氢外，还能提供。（2）柠檬酸循环发生于（用标号回答）过程中，场所是。（3）过程离开卡尔文循环的三碳糖大部分是运至外，并且转变为，供植物体所有细胞利用。解析（1）A为NADPH，在碳反应中既提供氢又提供能量。（2）柠檬酸循环是需氧呼吸第二阶段（），发生于线粒体基质和嵴中。（3）在高等植物细胞中，在叶绿体内离开卡尔文循环的三碳糖大部分被运至叶绿体外，并且转变成蔗糖。答案（1）光合膜（类囊体膜）光反应能量（2）线粒体基质和嵴（3）叶绿体蔗糖课后限时训练（A卷）（时间：30分钟分数：100分）1.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乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，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.卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后，从小球藻中提取并分析放射性物质。预测实验结果是（）A.光照时间越长，三碳酸的积累越多B.光照时间越长，戊糖的积累越多C.光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多D.无论光照时间长短，放射性物质都会集中分布在类囊体膜上解析光合作用过程中，由C元素的转移途径可知，戊糖（RuBP）与三碳酸的变化是一个循环过程，正常情况下，会保持相对平衡的状态，光照时间延长不会使三碳酸和戊糖积累更多，A、B错误；类囊体膜进行光反应阶段，二氧化碳的固定和还原是在叶绿体基质中进行的，如果光照时间短，类囊体膜上无放射性，D错误。答案C3.（2018台州市质检）光照增强，光合作用也增强，但在光照最强的夏季中午，由于叶片部分气孔关闭，光合作用不继续增强，反而下降，主要原因是（）A.夏季光照太强，叶绿素分解B.夏季气温太高，酶活性降低C.气孔关闭，CO2固定减少D.光反应产生的ATP和NADPH减少解析夏季正午太阳光太强，植物为减少蒸腾作用的水分散失，气孔关闭，导致二氧化碳吸收量减少，因此光合作用下降。答案C4.（2018温州3月选考适应）科学家为小球藻的光合作用供给14CO2，检测发现放射性最早出现在（）A.三碳酸 B.三碳糖 C.RuBP D.蔗糖答案A5.（2018温州市十校联考）如图是新鲜菠菜叶中的光合色素纸层析的结果，下列描述中正确的是（）A.能够吸收红光和蓝紫光的色素位于色素带B.色素带是含镁的有机分子C.纸层析的原理是光合色素易溶于95%乙醇D.色素带是仅由碳氢链组成的分子解析叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，A正确；色素带是含镁的有机分子，B错误；纸层析的原理是光合色素在层析液中的溶解度不同，导致其随层析液在滤纸上扩散速度不同；光合色素提取的原理是光合色素不溶于水易溶于无水乙醇，C错误；色素带对应的色素分子是叶绿素，含有C、H、O、N和Mg元素，D错误。答案A6.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叶绿体基质中合成的解析叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上，不是分布在类囊体腔内，A错误；H2O在光下分解为H和O2的过程发生在类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定过程属于碳反应，发生在叶绿体基质内，C错误；光合作用的产物淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。答案D7.下列图解中甲是在有光照条件下，验证绿色植物能够释放O2的装置；乙和丙是另外2个装置，通常可作为甲的对照实验装置的是（）A.只有乙 B.只有丙C.乙和丙都是 D.乙和丙都不是解析根据题意和图示分析可知：甲、乙构成一组对照实验，变量是光照，得出的结论是光照是绿色植物产生氧的条件；甲、丙构成一组对照实验，变量是绿色植物，得出的结论是：氧是绿色植物光合作用产生的。乙与丙的变量是光和绿色植物，不可作为对照实验。B选项符合题意。答案B8.（2018浙江台州高三期末）阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，它会随着太阳的运动和枝叶的摆动而移动。下图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的有关曲线，下列叙述正确的是（）A.光斑照射前，光合作用无法进行B.A点与C点相比，A点三碳酸的含量较高C.B点时，该植株叶肉细胞叶绿体光合作用所需二氧化碳来源于线粒体D.光斑移开后的二氧化碳曲线下降缓慢说明此前有ATP和NADPH的积累答案D9.为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果（、为色素条带）。下列叙述正确的是（）A.强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B.强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C.四种色素在层析液中的溶解度大小是D.色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间解析根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；四种色素在层析液中溶解度大小是，C错误；色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液中，很有可能无法得到色素带，D错误。答案B10.下表是在最适温度条件下测得某植物叶绿体中色素吸收光能的情况，下列分析错误的是（）波长/nm400450500550600670700吸收光能百分比/%叶绿素a4068515164016全部色素75935035457535A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致B.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，叶绿体中三碳酸的量会增加C.该植物缺乏镁时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大D.环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低解析植物光合作用吸收光能，发生水的光解产生O2，因此O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致，A正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，植物吸收的光能增加，光反应加快，为碳反应提供的NADPH和ATP增加，三碳酸的还原速率加快，叶绿体中三碳酸的含量减少，B错误；镁是叶绿素的重要组成成分，植物缺乏镁时，叶绿素a含量降低，吸收的光能百分比的减少幅度更大，C正确；表中实验数据是在最适温度条件下所得的实验结果，因此环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低，D正确。答案B11.（2018绍兴选考诊断）研究人员对2年生香榧苗进行不同程度的遮阴处理，一段时间后测定其叶片的各项生理特征，结果如下表。有关叙述错误的是（）不遮阴（对照）50%遮阴75%遮阴90%遮阴叶绿素a含量/（mgdm2）2.033.424.154.04叶绿素b含量/（mgdm2）0.751.321.611.65类胡萝卜素含量/（mgdm2）1.051.491.711.72最大光合速率/（umolm2s1）4.526.046.524.93A.遮阴会导致香榧苗对镁离子的需求量增加B.随着遮阴程度增加，叶肉细胞中RuBP生成速率逐渐减小C.75%遮阴会提高香榧苗利用早晨和傍晚弱光的能力D.90%遮阴处理时限制香榧苗光合速率的主要因素是光强度解析镁离子是合成叶绿素的必需无机盐离子，结合题意分析表中数据可知，在一定范围内，随着遮阴程度增大，叶片中叶绿素的含量增加，因此可推知遮阴会导致香榧苗对镁离子的需求量增加，A正确；表中数据表明，在一定范围内，随着遮阴程度增加，叶绿体色素含量增加，光反应为碳反应提供的H和ATP增加，因此叶肉细胞碳反应中RuBP生成速率增大，B错误；表中数据显示，75%遮阴时光合色素含量较高，因此75%遮阴会提高香榧苗利用早晨和傍晚弱光的能力，C正确；与50%遮阴和75%遮阴相比，90%遮阴处理时最大光合速率反而降低，说明90%遮阴处理时限制香榧苗光合速率的主要因素是光强度，D正确。答案B12.迁移率（Rf）是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析的部分结果。下列相关叙述错误的是（）溶剂移动距离色素甲移动距离色素乙移动距离色素丙移动距离色素丁移动距离实验组17.81.9实验组28.21.5实验组38.01.4平均移动距离8.07.60.8迁移率（Rf）无0.530.10A.色素甲的迁移率（Rf）是0.95B.色素丙主要吸收红光和蓝紫光C.色素乙的扩散速度比色素甲快D.叶片衰老过程中色素丁含量逐渐减少解析迁移率色素移动距离/溶剂移动距离，因此色素甲的迁移率（Rf）7.6/8.00.95，A正确；色素丙的迁移率（Rf）（1.91.51.4）/（7.88.28.0）0.2，故为叶绿素a，其主要吸收红光和蓝紫光，叶片衰老过程中叶绿