2018届高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用 第10讲 光合作用的探究历程与基本过程学案

第10讲光合作用的探究历程与基本过程最新考纲1.光合作用的基本过程（）。2.实验：叶绿体色素的提取和分离。考点一实验：叶绿体中色素的提取和分离（5年6考）1.实验原理2.实验流程叶绿体中色素的提取和分离（2013海南卷，8）关于叶绿素提取的叙述，错误的是（）A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B.加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分解析菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D正确。答案C叶绿体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【即学即练】（2017河北冀州中学第二次段考，41）如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是（）A.提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨B.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同C.实验结果可说明叶绿素合成需要光照D.实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多解析提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；实验结果色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照，C正确；实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。答案B考点二捕获光能的色素和结构及光合作用探究历程1.叶绿体色素的种类和功能色素种类及特点叶绿素（约占3/4）叶绿素a（蓝绿色）主要吸收红光和蓝紫光叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素（约占1/4）胡萝卜素（橙黄色）主要吸收蓝紫光，且有保护叶绿素的作用叶黄素（黄色）功能吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有少量叶绿素a）吸收光谱图示及说明图示说明：阳光经三棱镜折射后形成不同波长和颜色的光折射光透过色素滤液时部分光被吸收色素对红光和蓝紫光吸收较多，使两光区呈现暗带2.叶绿体的结构与功能（1）结构模式图（4）恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h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，有的部位出现了蓝色，请思考：（1）实验时预先对植物进行暗处理，其目的是消耗掉原有淀粉，排除其对实验结果的干扰。（2）实验中a与b、d对照可证明光合作用需叶绿体，e与b、d对照可证明光合作用需要光。（3）本实验可证明光合作用的产物是淀粉。3.光合作用的探究历程（连线）答案AbCaEfDcFeBdGg（经典实验分析）下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：（1）恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？提示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的部位。（2）两实验如何设计对照实验？提示恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。捕获光能的色素和结构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A2.2017江淮十校联考（三）下图表示光合作用时ATP形成的图解，图中b6f复合体能将叶绿体基质中的质子（H）转移到类囊体腔内，该过程需要依赖水光解时产生的电子（e）的推动，下列有关分析错误的是（）A.图示过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上B.质子从叶绿体基质转移到类囊体腔内的运输方式是协助扩散C.光合作用中ATP的合成会降低类囊体内外的质子浓度差D.物质X既具有催化功能又具有运输功能解析由题干信息可知，质子从叶绿体基质转移到类囊体腔内的运输需要“依赖水光解时产生的电子（e）的推动”，说明推动质子进入类囊体腔内的动力不是浓度差，而是能量（这个能量不一定是ATP水解释放的能量，也可能是电能或其他能量），同时需要载体（b6f复合体），应为主动运输，B错误。答案B影响叶绿素合成的三大因素光合作用的探究历程（2018湖北鄂西部分优质高中联考，5）以下关于叶绿体和光合作用的几个实验，得不到相应实验结果的是（）A.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5 h，加碘液处理后溶液呈蓝色B.在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，变成蓝色C.将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗（暗带）的区域主要是红光和蓝紫光区域D.将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内，3小时后在叶内淀粉中可检验到14C的存在解析叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素，不能完成光反应，也不能产生淀粉，A错误；光合作用产生淀粉，观察时需对叶片进行脱色处理，B正确；叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，导致连续光谱相应区域变暗，C正确；CO2是光合作用的原料，14CO2中的14C元素可转移到淀粉中，故产物中可检测到14C，D正确。答案A恩格尔曼实验方法的巧妙之处（1）巧选实验材料：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。（2）巧妙排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。（3）巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。【即学即练】（2017辽宁沈阳检测）1941年，鲁宾和卡门用同位素标记法追踪光合作用中O2的来源。（1）鲁宾和卡门用HO和普通的CO2进行小球藻光合作用实验，见A图。实验结果，放出的O2（填“具有”或“不具有”）放射性。A实验的结论是_。（2）鲁宾和卡门用C18O2和普通的H2O进行光合作用，见B图实验结果，产生的O2（填“具有”或“不具有”）放射性。仅B实验的结论是什么？_。（3）综合实验A、B，结论是_。答案（1）具有光合作用释放的O2的氧来源于H2O中的氧（2）不具有光合作用释放的O2的氧，不来源于CO2中的氧（3）光合作用释放的O2的氧，来源于H2O中的氧，不来源于CO2中的氧考点三光合作用的过程（5年12考）1.光合作用的过程2.光反应与暗反应的关系（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：光合作用过程中O元素的转移途径HOOC18O2C3（CHO）HO光合作用过程中C元素的转移途径14CO214C3（14CH2O）光合作用过程中H元素的转移途径：H2OH（CH2O）H2O巧学助记光合作用过程的“一、二、三、四”3.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响（1）“过程法”分析C3和C5的含量变化当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：.停止光照时：光停，ATP，ADP，C3，C5，分析如下：.CO2供应停止时：CO2停，C5，C3，ATP，ADP，分析如下：（2）“模型法”表示C3和C5的含量变化1.真题重组判断正误（1）叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中（2017全国卷，2B）（）（2）某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的（2017全国卷，6B）（）（3）硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量（2017海南卷，5D）（）（4）叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP（2016全国卷，1D）（）（5）照光培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快（2014全国卷，2B）（）（6）温度和光照会影响CO2的同化速率（2016海南卷，10A）（）以上内容源自人教版必修一P97P104，有关光合作用的原理、过程相关的知识。2.（人教必修1 P106拓展题改编）课外活动小组同学在适宜的温度下，以葡萄为材料所做的几组实验（假设该植物在24 h内呼吸速率不变），结果记录如下，请回答：（1）据图一结果推测，栽培农作物时，密度是否越小越好？图中哪点对应的“密度”最合理？_。（2）经检测，葡萄植株一昼夜的CO2净吸收量为250 mg，图二中阴影部分所表示的CO2吸收量应（填“大于”“小于”或“等于”）250 mg。（3）图二曲线中能制造有机物的区段是，能积累有机物的时段是。提示（1）不是，要合理密植B（2）大于（3）BHCG光合作用过程分析1.（2015安徽卷，2）下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C5D.光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高解析由图解可知，光反应产生的ATP和H参与C3的还原，而不参与CO2的固定，A、B错误；被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了（CH2O），另一部分又形成了C5，C正确；光照强度变弱时，光反应产生的ATP和H减少，C3的还原过程减弱，故短时间内C5含量会降低，D错误。答案C2.如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是（）A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中B.上产生的B物质移动到参与C3的还原C.中产生的NADP移动到上参与水的光解D.上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原解析光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；类囊体膜上产生的B物质H移动到叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；叶绿体基质中产生的NADP移动到类囊体膜上参与水的光解，C正确；类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。答案D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。环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响【典例】 （2011全国卷）在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。（1）图中物质A是（C3、C5）。（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_。（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的（填“低”或“高”）。（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的（填“低”或“高”），其原因是_。解析（1）CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3的量减少，确定物质A是C3，物质B是C5。（2）CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累。（3）CO2浓度为0.003%时，C3和C5的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，此时根据暗反应中CO2的固定的反应式确定，C3分子数应是C5分子数的2倍。（4）CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因库暗反应减弱，所需的ATP和H减少，光反应强度减弱。答案（1）C3（2）暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累（3）高（4）低CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和H少【即学即练】（2017河北衡水中学二调，21）如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内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易错防范清零易错清零易错点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，这是因为太阳的全色光透过时各种色的光均可被作物吸收（尽管黄绿色吸收量较小），而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。因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄、绿光”利用率极低，从节省能源（节电、节省成本）角度讲，用红灯泡、紫灯泡效率最高。易错点2误认为只能是光反应制约暗反应，暗反应不会制约光反应，从而认为停止CO2供应时，不影响O2产生点拨光反应为暗反应提供H和ATP，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供ADP、Pi和NADP等，故暗反应停止（如撤掉CO2供应）时，光反应也将受制约，从而导致O2产生速率下降。易错点3误认为温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高点拨白天适当提高温度或增加CO2浓度，可有利于提高光合产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产量。然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程，从而制约次日的光合作用，这对作物生长显然不利。规范答题甲图是生物兴趣小组在密闭的玻璃容器内进行的实验示意图（CO2传感器用于测量装置内CO2的含量），乙图表示在夏季晴朗的一天甲图所示密闭玻璃容器内24 h的CO2浓度变化，请回答下列问题：（1）甲图所示实验中对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现，也可通过调节来实现，装置中热屏障的作用是_。（2）乙图中代表植物光合作用强度等于呼吸作用强度的点是_。此时叶肉细胞内的代谢状况应为下列中的。（3）乙图中FG段相比EF段CO2浓度下降趋缓的原因是_；推测此时段叶肉细胞内光反应速率应（填“更强”“稍弱”或“不变”），原因是。（4）为提高光合效率农民采用玻璃温室栽培蔬菜，最好采用玻璃（填“无色”“红色”或“蓝色”），若遇到阴雨天气，室内常需补光，则最好选用（填“白炽”“红色与蓝紫色”或“绿色”）灯泡用以室内照光答卷采样错因分析混淆“植株全株”与“叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等”正确答案应为。暗反应减弱后，产生的NADP、ADP、Pi不足，制约了光反应，光反应速率应为稍弱，故正确答案为稍弱；暗反应减弱，抑制光反应。“室内补光”应顾及温室照光的“成本与效率”，正确答案为红色与蓝紫色。课堂小结思维导图晨读必背1.用无水乙醇提取绿叶中的色素；用层析液将绿叶中的色素分离。色素在层析液中溶解度越高，在滤纸条上随层析液扩散得越快。2.叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，包括叶绿素和类胡萝卜素；叶绿素主要吸收波长较短的蓝紫光和波长较长的红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。3.暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括CO2的固定和C3的还原等过程。4.生物体中的能量转化：光能电能ATP中的活跃化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能（被组织细胞利用）。随堂真题&预测1.（2017海南卷，10）将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是（）A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B.若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C.若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量解析叶绿体中含有的光合色素主要吸收红光、蓝紫光，用来进行光反应；一方面光解水产生O2、H，另一方面促使ADP、Pi合成ATP。答案A2.（2016四川卷，5）三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率（Pn，以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化曲线，以下分析正确的是（）A.与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的速率相对较高B.14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少C.17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D.叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度解析与11：00相比，13：00时Ci低，CO2固定减弱，C3合成速率相对较低，A错误；14：00后Pn下降，有机物的合成速率下降，但有机物仍有积累，B错误；17：00后叶片的Ci快速上升是光合速率小于呼吸速率的原故，光反应与暗反应相互制约，不会形成速率差别很大，C错误；叶片的Pn先后两次下降，第一次是气孔关闭，CO2浓度下降引起，第二次是光照强度减弱引起光反应速率降低导致的，D正确。答案D3.（2017天津卷，6）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是（）A.光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型B.光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型C.光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D.光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度解析由于突变型水稻叶片的叶绿素较少，由图可知，光照强度低于P时，突变型的光合作用光反应强度低于野生型，A正确；突变型水稻中固定CO2酶的活性显著高于野生型，当光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，光照强度没有达到光饱和点，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度，C正确；对于突变型个体而言，P点光强未达到光饱和点，光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度、光照强度，D错误。答案D4.（2019高考预测）某植物上有白斑和绿色两种叶片，在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程，如图1，甲、乙中的叶片生长状况相同，丙、丁叶片生长状况相同，丙进行遮光处理，给丁提供一定浓度的14CO2，回答下列相关问题：（1）要利用该植物做叶绿体中色素的提取和分离实验，选择图1中如（填“甲”或“丁”）装置中的叶片比较合适，一般常用的提取色素的试剂是_。（2）在相同且适宜条件下，对甲、乙两装置中的叶片进行实验，用碘蒸汽处理叶片，结果只有乙装置内叶片上编号的部位变成蓝色，此实验说明_。（3）图2是在适宜的光照条件下，改变通入的14CO2浓度测定的叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物的变化情况的实验结果。图2中曲线a、b、c分别表示的含量变化。若在1% CO2浓度条件下，某一时刻突然增加光照，则短时间内曲线b表示的物质在细胞中的变化情况是，产生这种变化的原因是_。图2中在05分钟内，曲线a、b中的14C量保持不变，形成两曲线平行的原因是_。解析（1）提取分离叶绿体中的色素应选择四种色素都含有且色素含量比较高的叶片，因此应选择丁装置中的叶片，一般选用无水乙醇来提取绿叶中的色素。（2）甲装置中有NaOH溶液，因此该装置中的CO2被NaOH溶液吸收，植物不能进行光合作用，而乙装置中，编号的部位为叶子白色部分，该部位无叶绿体，编号的部位为叶子绿色部分，该部位有叶绿体，且不对乙装置进行遮光处理，而在编号的部位能检测到光合作用的产物淀粉，故该实验说明叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体。（3）由图可知，在适宜的光照条件下，CO2浓度先降低后升高，由于二氧化碳浓度降低，暗反应固定二氧化碳的速率降低，所以C3的含量会下降，而C5消耗量降低，故C5的含量会升高；由于光合作用一直进行，故其葡萄糖含量应一直增加，则曲线a表示的是C3的含量变化，曲线b表示的是C5的含量变化，曲线c表示的是葡萄糖的含量变化。突然增加光照强度，光反应产生的H和ATP的量增加，C3的还原速率增加，C5的再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变，则短时间内叶肉细胞中C5的含量上升。由图2中可看出，在05分钟内，曲线a、b中的14C量保持不变，形成两曲线平行的原因是光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡。答案（1）丁无水乙醇（2）叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体（合理即可）（3）C3、C5、葡萄糖增加光照强度增加，光反应产生的H和ATP增多，C3还原速率增加，C5再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变（合理即可）光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡教师独具1.（2014全国卷，2）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不可能发生的现象是（）A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP比值下降解析正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和H（即NADPH）停止产生，所以A、C、D所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B所叙述现象不会发生。答案B2.（2015海南卷，9）植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是（）A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能B.叶温在3650 时，植物甲的净光合速率比植物乙的高C.叶温为25 时，植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的D.叶温为35 时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为0解析植物光合作用所需能量的最终源头是来自太阳能，A正确；由题图可知：叶温在3650 时，植物甲的净光合速率始终比植物乙的高，B正确；植物进行光合作用时，总光合速率呼吸速率净光合速率，叶温为25 时，植物甲的净光合速率小于植物乙的净光合速率，所以C正确；同理，叶温为35 时，植物甲与植物乙的净光合速率相同，但不为0，D错误。答案D3.（2015海南卷，24）将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是（）A.降低至一定水平时再升高B.降低至一定水平时保持不变C.持续保持相对稳定状态D.升高至一定水平时保持相对稳定解析由题意可知，植物进行光合作用，其中净光合速率不断下降，说明密闭容器中CO2的浓度逐渐下降，之后净光合速率降至为0且保持不变，说明CO2的浓度保持在一定水平不变。答案B4.（2015重庆卷，4）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。下列叙述错误的是（）注：适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图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、增大解析光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度，当光强低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，细胞吸收O2，释放CO2，故增大、减小，B错误。答案B5.（2014海南卷，6）下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄绿色叶片的叙述，错误的是（）A.两种叶片都能吸收蓝紫光B.两种叶片均含有类胡萝卜素C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素aD.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP解析叶片变黄的原因是叶绿素分解，显现出类胡萝卜素的颜色。两种叶片都能吸收蓝紫光，A正确；生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片，都含有类胡萝卜素，B正确；两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，C正确；黄绿叶片的叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，在光反应中也会产生ATP，D错误。答案D6.（2017黑龙江哈尔滨模拟）在深海中火山口周围的热泉的海水温度超过300 ，其中的硫细菌通过氧化硫获取能量来还原CO2，制造有机物。下列相关叙述错误的是（）A.硫细菌合成有机物的方式为化能合成作用B.能进行该过程的生物还有硝化细菌和蓝藻C.在该环境下的生物所需的能量来自化学能D.该环境中生物体内的酶具有耐高温的特点解析硫细菌属于原核生物，根据化能合成作用的定义可知，硫细菌通过氧化硫获取能量来还原CO2，制造有机物的方式为化能合成作用，A正确；蓝藻细胞中含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的原核生物，B错误；根据“硫细菌通过氧化硫获取能量来还原CO2，制造有机物”可推测，在该环境下的生物所需的能量来自化学能，C正确；由“热泉的海水温度超过300 ”可知，该环境中生物体内的酶具有耐高温的特点，D正确。答案B（时间：30分钟满分：100分）1.（2017吉林实验中学二模，22）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能量转化的假说。能证明这一假说的实验是（）A.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水解析英格豪斯在实验中证明了植物在光照条件下可以改变空气成分，即氧气和二氧化碳，但是这两种气体中未涉及能量的转换，A错误；恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光，但未能证明该光能是否转变成其他形式的能量，B错误；萨克斯的实验可以证明光合作用过程中吸收的光能转化成了有机物（淀粉）中稳定的化学能，C正确；鲁宾和卡门的实验只是证明了氧气的来源，而未涉及能量的转换，D错误。答案C2.（2017山东济南期中，13）下图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中ag为物质，为反应过程），下列判断错误的是（）A.绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中B.e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂C.图中表示水分的吸收，表示水的光解D.在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升解析a为光合色素，能吸收、传递、转换光能到ATP中，A正确；e为水光解生成的NADPH，也含有活跃的化学能，参加暗反应C3的还原，B错误；图中表示根系从土壤中吸收水分，表示水的光解生成NADPH和氧气，C正确；g为二氧化碳，供应充足时，突然停止光照，生成NADPH和ATP量下降，C3的还原下降，C3的含量上升，D正确。答案B3.（2017吉林二模）为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP，对实验条件和结论分析正确的是（）A.黑暗中进行，结果表明：H能通过自由扩散进入类囊体膜B.光照下进行，结果支持：合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能C.黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H浓度差，推动ATP合成D.光照下进行，结果表明：光反应产生的H参与暗反应中三碳化合物的还原解析H能通过主动运输进入类囊体膜；光照下进行，题干信息无法得出合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能；黑暗中进行，类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，合成ATP，说明ATP的合成与H浓度梯度有关；光反应产生的H参与暗反应中三碳化合物的还原，暗反应的场所是叶绿体基质，不是叶绿体类囊体。答案C4.（2017四川成都期中）百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是（）A.图中B物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2C.PEP、RuBP均能与CO2结合D.夜间细胞液pH可能会下降解析在有氧呼吸过程中，进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖；由图可知，光合作用（叶绿体）中CO2的来源有两个，一是来自线粒体，二是来自细胞质基质；由图可知，CO2与PEP或RuBP结合分别形成OAA或PGA；液泡内的液体称为细胞液，晚间时苹果酸进入细胞液中，使细胞液pH下降。答案A5.（2017福建质量检查）萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验中，与曝光部分相比，遮光部分的叶肉细胞中不会发生的生理过程是（）A.NADH的产生 B.C3的还原C.ATP的合成 D.CO2的产生解析NADH是细胞呼吸过程中产生的，遮光部分的细胞也能进行细胞呼吸，因此能产生NADH；遮光部位不能进行光反应产生NADPH和ATP，因此不能发生暗反应中C3的还原；细胞呼吸过程中可以合成ATP；呼吸作用过程中有CO2的产生。答案B6.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是（）A.实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中是为了设置自变量B.水绵光合作用产生的O2能进入细菌的线粒体与H结合生成H2OC.图中细菌分布的差异是水绵不同区域光合作用强度不同造成的D.水绵叶绿体产生的ATP直接为核DNA复制提供能量解析实验过程中将临时装片放在黑暗、没有空气的环境中是为了排除环境中光线和氧的影响，从而确保实验的准确性，A错误；细菌是原核生物，无线粒体，B错误；照射水绵不同区域的光的波长不同，光合作用强度不同，产生的氧气量也不同，造成好氧菌的分布有差异，C正确；水绵光合作用光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原，D错误。答案C7.（2018江西金太阳全国大联考，27）如图：将某绿色植物置于左侧密闭透明的容器中，给予恒定且适宜的光照；右侧容器充满氮气（氮气对生物的代谢无影响），并放置有酵母菌培养液，开始时阀门关闭。请回答下列问题：（1）实验开始后的一段时间内，阀门始终关闭，则左侧容器内CO2浓度的变化趋势是_。（2）一段时间后，在打开阀门的短时间内，该植物叶肉细胞中C5/C3的值将；当容器中CO2浓度保持相对稳定时，该植物的净光合速率（填“大于零”“小于零”或“等于零”），原因是_。（3）若将酵母菌培养液换为乳酸菌培养液，则打开阀门后该植物的光合速率有所下降，原因是_。答案（1）逐渐降低后趋于稳定（2）变小大于零此时植物的光合速率与植物和酵母菌的呼吸速率之和相等（3）乳酸菌无氧呼吸不释放CO2，打开阀门后，CO2由左侧容器向右侧容器扩散，引起容器中CO2浓度下降，因此该植物的光合速率下降8.（2017辽宁沈阳模拟）关于蓝藻色素及其光合作用的叙述，错误的是（）A.蓝藻中含有能够溶解在层析液中的色素B.蓝藻中的色素可吸收红光和蓝紫光C.在蓝藻叶绿体的类囊体膜上存在ATP合成酶和藻蓝素D.在缺镁环境中，蓝藻用于光合作用的某种色素合成受阻解析蓝藻中含有叶绿素和藻蓝素等色素，叶绿素能溶解在层析液中，A正确；蓝藻中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，B正确；蓝藻为原核生物，无叶绿体，C错误；镁是合成叶绿素的元素，缺镁会导致叶绿素合成受阻，D正确。答案C9.（2017湖北襄阳调研）科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如表所示：实验组别光照时间（s）放射性物质分布12大量3磷酸甘油酸（三碳化合物）2 2012种磷酸化糖类360除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等根据上述实验结果分析，下列叙述错误的是（）A.小球藻没有叶绿体，CO2的固定是在细胞质基质中发生的B.每组光照后需立即将小球藻进行处理使酶失活才能测定放射性物质分布C.本实验研究的是卡尔文循环D.实验结果说明光合作用产物除糖类外还有其他有机物解析小球藻是真核生物，细胞中有叶绿体，CO2的固定是在叶绿体基质中进行的，A错误；暗反应在撤去光照后仍能进行一段时间，每组实验光照后如果不经过处理使酶失活，则待检测物质会很快转化为其他物质，使检测到的放射性物质分布改变，B正确；表中放射性物质均是在暗反应中形成的，因此，本实验研究的是卡尔文循环，C正确；表中实验组3说明，光合作用的产物除了糖类（CH2O）之外，还有非糖物质，如氨基酸、有机酸等，D正确。答案A10.（2017湖南五市十校联考，8）如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是（）A.AB段，叶肉细胞CO2固定速率增加B.BC段，叶片的净光合速率等于零C.AB段，CO2固定速率比C3的还原速率快D.BC段，可能是有关酶量限制了光合速率解析AB段，随叶肉细胞间隙的二氧化碳相对浓度升高，二氧化碳的固定加快，C5消耗增多，含量下降，A正确；BC段，叶肉细胞间隙的二氧化碳的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到二氧化碳饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，B错误；AB段，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，C正确；BC段CO2不再是光合作用的限制因素，可能是有关酶量或光反应产生的H和ATP的数量限制了光合速率，D正确。答案B11.（2017吉林长春七校一联，7）研究人员在不同光照强度下（其他条件恒定）测定某高等绿色植物的O2释放速率并绘制出如图所示的曲线。据图分析，下列叙述正确的是（）A.B点时，该植物的O2释放速率为0的原因是该植物不进行光合作用B.C点时，该植物叶肉细胞中产生O2的场所是叶绿体基质C.D点时，该植物通过光合作用产生O2的速率是10 mg/hD.D点之后O2释放速率不再增加的原因可能是受温度、CO2浓度等的限制解析B点时，该植物的O2释放速率为0的原因是光合作用产生O2的速率等于细胞呼吸消耗O2的速率，A错误；光合作用的光反应阶段产生O2，其场所为叶绿体类囊体薄膜，B错误；该植物通过细胞呼吸消耗O2的速率是5 mg/h，故D点时，该植物通过光合作用产生O2的速率是10515（mg/h），C错误；D点之后，可能受温度、CO2浓度等环境因素的限制，该植物的光合速率不再增加，D正确。答案D12.（2017河北冀州中学第二次段考，1）植物叶片中有一种酶，是叶片中含量最高的蛋白质，其功能是催化反应C5CO22C3。由此推断这种酶（）A.主要分布在细胞质基质中B.在低温环境中会失活，导致光合速率降低C.是固定CO2的关键酶，其催化效率比其他酶低D.由叶绿体中的基因控制合成，与细胞核基因无关解析植物细胞中CO2的固定发生在叶绿体基质中，A错误；低温时酶活性受到抑制，高温使酶失活，B错误；因为该酶是叶片中含量最高的蛋白质，所以其催化效率可能比其他酶低。C正确；叶绿体是半自主性细胞器，其生命活动受细胞核基因控制，D错误。答案C13.（2018河南省八市第一次联考，26）在25 、CO2浓度为0.03%等环境条件下，实验测得某植物幼苗甲在一定光照强度范围内释放O2的速率，结果如图所示。请回答：（1）在叶绿体中，由CO2转变成葡萄糖的过程需要存在于叶绿体基质中的作用。（2）图示中，光照强度小于C klx时，影响幼苗释放O2速率的环境因素主要是。在CO2浓度等环境条件保持不变的情况下，环境温度由25 升高到30 的过程中，C点逐渐左移，对这种变化的合理解释是_。（3）在温度等条件保持不变的情况下，CO2浓度由0.03%升高到0.10%的过程中，图中的B点逐渐左移，对该现象最合理的解释是_，此时C点光照强度下幼苗的光合作用速率会（填“增大”“保持不变”或“减小”）。解析本题以实验结果为背景，考查光合作用、细胞呼吸的相关知识，主要考查理解能力、获取信息的能力。（1）光合作用的过程中，光反应过程完成水的光解和ATP的合成，为暗反应提供H和ATP。暗反应阶段发生的物质变化为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，该过程需要酶、C5、H、ATP等物质，这些物质存在于叶绿体基质中。（2）图示中，C点为光饱和点，即达到最大光合速率所需的最小光照强度。在CO2浓度等环境条件保持不变的情况下，环境温度由25 升高到30 的过程中，C点逐渐左移，说明幼苗的光饱和点逐渐减小，光合作用速率逐渐减小，最可能的原因是温度影响光合作用酶的活性。（3）在温度等条件保持不变的情况下，幼苗的细胞呼吸速率保持不变；CO2浓度的升高会导致光合速率增大；因此，若增大CO2浓度，光照强度小于B点时，光合作用速率才会等于细胞呼吸速率。故CO2浓度由0.03%升高到0.10%的过程中，B点逐渐左移。在上述条件下，C点光照强度下幼苗的光合速率会增大。答案（1）H、ATP、酶、C5等（2）光照强度由25 升高到30 的过程中，光合作用酶的活性逐渐降低，光合作用速率减慢，幼苗对光的吸收、传递、转化与利用减少，光照强度比C点弱时，即可达到最大光合作用速率（其他合理答案也可）（3）在温度等保持不变条件下，幼苗的细胞呼吸基本保持不变，而CO2浓度的升高可使幼苗对CO2的吸收、固定与转化过程加快，光合作用速率增强，从而导致B点逐渐左移（其他合理答案也可）增大14.（2017安徽省名校联盟）（实验探究）人们对光合作用这一重要生命现象的发现及认识经历了漫长的过程，以下是光合作用探究历程中的几个经典实验，请结合所学知识回答下列问题：实验一：普利斯特利的实验密闭玻璃罩绿色植物蜡烛/小鼠蜡烛不易熄灭/小鼠不易窒息死亡（1）本实验缺乏组，应该如何改进？_。实验二：萨克斯的实验黑暗中饥饿处理的绿叶（2）本实验的自变量为，因变量为，实验组是（填“曝光组”或“遮光组”）。（3）实验中进行饥饿处理的目的是_。实验三：鲁宾和卡门的实验（4）鲁宾和卡门应用了法追踪CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的转移途径。（5）写出光合作用总反应式，并标明同位素（如18O）：_。解析（1）在设计探究性实验时应遵循单一变量和对照性原则，而本实验缺乏对照（空白对照）组，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。（2）分析实验可知，本实验的自变量为光的有无，因变量为叶片颜色变化（有无淀粉生成）。常态下一般为对照组，即曝光组为对照组，遮光组是实验组。（3）实验中进行饥饿处理的目的是使叶片中的营养物质（淀粉）被消耗掉，排除对实验的干扰，增强实验的说服力。（4）鲁宾和卡门应用了同位素标记法追踪CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的转移途径。（5）光合作用总反应式，由于产生的氧气全部来自于水，标明同位素（如18O）为：CO2HO（CH2O）18O2。答案（1）对照（空白对照）将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照（2）光的有无叶片颜色变化（有无淀粉生成）遮光组（3）使叶片中的营养物质（淀粉）被消耗掉，排除对实验的干扰，增强实验的说服力（4）同位素标记（5）CO2HO（CH2O）18O230