高考生物一轮总复习 第5章 第4节 能量之源 光与光合作用课件（必修1）

第4节 能量之源光与光合作用绿叶中的色素颜色吸收的光能存在部位叶绿素叶绿素 a蓝绿色蓝紫光和红光叶绿体中的_薄膜上叶绿素 b黄绿色类胡萝卜素胡萝卜素橙黄色蓝紫光_黄色一、 捕获光能的色素叶黄素类囊体二、叶绿体的结构和功能能进行光合作用的生物不一定含有叶绿体，如光合细菌、蓝藻等不含叶绿体，但能进行光合作用。暗反应类囊体光合作用叶绿体科学家实验及结论普利斯特利植物可以更新空气英格豪斯植物只有绿叶，只有在阳光的照射下才可以更新空气绿叶放出的气体是氧气萨克斯植物的光合作用可以产生_鲁宾和卡门利用_ 标记法得出光合作用释放的氧气来自_卡尔文利用放射性同位素 C14得出光合作用的原料CO2 转化为有机物的途径，即卡尔文循环淀粉同位素水三、光合作用的探究历程四、光合作用的过程1过程：光、色素、酶水的光解活跃的化学能ATP、H、酶CO2 固定稳定化学能2光反应和暗反应之间的联系：光反应为暗反应提供H和能量(ATP)；暗反应产生的 ADP 和 Pi 为光反应合成 ATP 提供原料。3光合作用反应式：五、影响光合作用强度的环境因素1光合作用强度：单位时间内糖类产物生成(1) 概念：植物在_ 通过光合作用制造_的数量。(2)表示方法：一定时间内原料消耗的数量或_的数量。注射器(3)探究光照强度对光合作用的影响：实验流程：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出直径为 1 cm 的圆形叶片 30 片。用_抽出小圆形叶片内的空气。取三个烧杯，分别放入 10 片已抽去空气的小圆形叶片，并向三个烧杯分别加入_的清水，编号 A、B、C，分别放置在_三种光照条件下照射，观察单位时间内_(或观察全部分叶片上浮所需的时间)。实验结论：_。CO22影响光合作用强度的环境因素：光照强度、温度、空气中_的浓度、土壤中水分的多少和矿质元素含量等。强、中、弱叶片上浮数量富含CO2在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强六、化能合成作用和新陈代谢类型1化能合成作用：无机物氧化时所释放的能量(1)概念：某些细菌能够利用体外环境中某些_制造有机物的过程。(2)实例：硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时释放的_将二氧化碳和水合成糖类。化学能项目化能合成作用光合作用能量来源体外无机物氧化放出的能量光能生物类型原核生 物 ( 如硝化细菌等)主要为绿色植物，还有蓝藻、光合细菌等代谢类型自养需氧型物质变化将无机物(CO2 等)转化为储存能量的有机物生态地位生产者(3)化能合成作用与光合作用的比较：2.生物的新陈代谢类型：判断正误1叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。()2光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体基质中进行的。()3H在光反应和暗反应中都起还原作用，并将能量转移到糖类分子中。()答案：1.2.3.时间科学家实验过程、方法实验现象实验结论1771 年普利斯特利(英)点燃蜡烛与绿色植物，密闭蜡烛不熄灭小鼠与绿色植物，密闭小鼠不易窒息植物更新空气1779 年英格豪斯(荷兰)500 多次植物更新空气的实验植物只有在光照下且只有绿叶才能更新空气1845 年梅耶(德)根据能量转换和守恒定律推测植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来考点一光合作用探究历程中的几个重要实验分析时间科学家实验过程、方法实验现象实验结论1864 年萨克斯(德)绿色叶片光合作用产生淀粉1880 年恩格尔曼(美)O2 是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用场所1939 年鲁宾、卡门(美)光合作用释放的氧全部来自于水（续表）1.普利斯特利的实验分析：(1)缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。(2)没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。(3)限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。2萨克斯的实验分析：(1)设置了自身对照，自变量为光照，因变量是颜色变化。(2)实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。(3)本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。3鲁宾和卡门的实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质(H218O 和C18O2)，因变量是 O2 的放射性。 高考探究 考向对光合作用探究实验的分析典例(2013年海南卷)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，如下图所示。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 dBa、c 和 eCc、d 和 eDb、c 和 e解析植物叶片黄白色区域的叶肉细胞中不含叶绿体，不能进行光合作用；图中e，c 处叶肉细胞中尽管含有叶绿体，但被锡箔纸遮住部位不能接受光照，也不能进行光合作用，均不能产生光合作用产物淀粉，加碘液不会变蓝，故B 项符合题意。答案B【考点练透】1(2016 年河北衡水期中)下列实验中科学家的使用手段或技术显著不同于其他的是()A科学家对分泌蛋白的合成和分泌的研究B鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水C恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所D卡尔文探明 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径解析：科学家利用同位素标记法对分泌蛋白的合成和分泌进行了研究，发现3H 标记的亮氨酸在细胞内出现的先后顺序分别是核糖体内质网高尔基体细胞膜外；鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，即2H18O24H18O2；恩格尔曼用极细的光束和好氧菌做实验，证明叶绿体是光合作用的场所；卡尔文利用同位素标记法探明CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即14CO214C3(14CH2O)。由此可知，C 选项符合题意。答案：C2(2016 年宁夏银川期中)请按发生时间的先后排列下列事件()德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明：光合作用释放的氧气全部来自参加反应的水英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气德国科学家恩格尔曼用水绵做实验证明：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所AB CD解析：随着科技的进步，对光合作用的研究从现象逐步深入到本质。答案：C过程光反应暗反应条件必须在光下有光、无光都可以场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质物质转化水的光解：2H2O4HO2ATP 的合成：ADPPi光能ATP考点二光合作用过程1光反应与暗反应的比较：过程光反应暗反应能量转化光能活跃的化学能有机物中稳定的化学能联系光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP 和 Pi 等，如下图所示：（续表）条件三碳化合物五碳化合物H和ATP模型分析光照由强到弱，CO2 供应不变增加减少减少或没有光照由弱到强，CO2 供应不变减少增加增加2.外界条件骤变时光合作用过程中各物质含量变化的分析：条件三碳化合物五碳化合物H和ATP模型分析光照不变，CO2由充足到不足减少增加增加光照不变，CO2由不足到充足增加减少减少（续表） 高考探究 考向以流程图的形式考查光合作用的过程典例(2015年安徽卷)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()ACO2 的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3 中的化学能BCO2 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 在有关酶的催化作用下，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C3 的还原实质是将ATP 中的化学能转变为(CH2O)中的化学能，A 错误；C3 可直接被H和ATP 还原，再经过一系列的变化形成糖类，B 错误；据图分析，被还原的C3 在有关酶的催化作用下，可再形成C5，C 正确；光照减弱时，ATP 和H合成减少，C3 还原受阻，C5 生成减少，短时间内C5 去路不变，最终导致 C5 含量降低，D 错误。答案C【考点练透】3下图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦，如果突然将 c 降低至极低水平(其他条件不变)，则 a、b 在叶绿)体中的含量变化将会是(Aa、b 都上升Ba 上升、b 下降Ca、b 都下降Da 下降、b 上升答案：A4(2016 年黑龙江省实验中学期中)下图表示某植物细胞内的代谢过程，下列有关叙述正确的是()AX、Y 物质分别代表三碳化合物和五碳化合物B过程可以产生 ATP，过程需要消耗 ATPC发生在线粒体基质中，发生在叶绿体基质中D四个过程既不消耗氧气也不产生氧气解析：据图示分析可知：图中X、Y 物质分别表示光合作用暗反应中的三碳化合物、有氧呼吸第一阶段的产物丙酮酸，A 错误；有氧呼吸的第一阶段和第二阶段可以产生ATP，三碳化合物还原过程需要消耗ATP，而二氧化碳固定过程不需要消耗ATP，B 错误；过程是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，过程是暗反应阶段，发生在叶绿体基质，C 错误；光合作用的光反应中产生氧气，有氧呼吸的第三阶段消耗氧气，因此四个过程中既没有产生氧气，也没有消耗氧气，D 正确。答案：D内部因素图示应用阳生植物与阴生植物光能利用能力由图示看出，阴生植物光补偿点与光饱和点均小于阳生植物，即 bb，cc。因此当图中光照大于 c 点所对应的强度时，提高光照强度对阳生植物更有利自身叶面积指数、叶片生长状况对光能利用能力由甲图知，无论是栽培农作物，还是植树、养花，种植的密度都应当合理，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。由乙图知，农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，都是根据该图原理考点三 影响光合速率的因素及应用1影响光合作用的内部因素：曲线分析曲线图A 点光照强度为 0，此时只进行细胞呼吸，释放的 CO2量可表示此时细胞呼吸的强度AB 段随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的 CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度2.影响光合作用的环境因素：(1)光照强度：（续表）曲线分析B点细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，B点所示的光照强度称为光补偿点BC段表明随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强，C点所示的光照强度称为光饱和点。限制C点以后光合作用强度增加的内部因素是色素的含量以及酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素应用阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示间作套种农作物，可合理利用光能(2)CO2 浓度：曲线图分析图一和图二表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加图一中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图二中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度图一和图二中的B和B点都表示CO2饱和点应用在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率曲线图分析温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合作用速率的应用温室栽培时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累(3)温度：曲线图分析在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫应用根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量(4)矿质元素：(5)水分：影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制 CO2 进入叶片，从而间接影响光合作用。应用：根据作物的需水规律合理灌溉。影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能合成类胡萝卜素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含 N、Mg 等必需元素，缺乏 N、Mg 将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe 是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺 Fe 也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。 高考探究 考向影响光合作用的因素及应用典例(2014 年四川卷)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如下图所示(注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是()A与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响B与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率D大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作解析由图曲线分析可知，桑树间作时比单作时呼吸强度增大，大豆间作时比单作时呼吸强度减小，均受到影响，故A错误。间作时，桑树光饱和点增大，大豆光饱和点减小，故B错。在某一光照强度范围内，间作也提高了大豆的光合速率，故 C 错。从大豆曲线图中可看到光合速率大于零表示有有机物的积累，其最低光照强度单作大于间作，D 正确。答案D(1)当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律如下：若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。(2)多个环境因素对光合速率的综合影响：分析：a在 P 点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。随着该因素的不断增强，光合速率不断提高。b在 Q 点之后，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要提高光合速率，可适当提高图示的其他因素的含量或强度等。应用：温室栽培时，在一定的光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2 浓度，以提高光合速率。【考点练透】5图甲和图乙表示某植物在适宜的 CO2 浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述错误的是()A图甲中，在 A 点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在 B 点限制光合作用速率的主要因素是温度B从图乙可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低C温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的D若光照强度突然由 A 变为 B，短时间内叶肉细胞中 C3的含量会增加解析：图甲表示光照强度和温度对光合作用的影响，图乙表示温度对光合作用的影响。分析图甲中某点的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如 A 点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如 B 点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的H和ATP，所以 C3 的还原速率加快，C3 含量会减少，D 项错误。答案：D6(2016 年内蒙古赤峰月考)科学家研究小麦 20 时光合作用强度与光照强度的关系，得到如下图曲线。下列有关叙述，错误的是()A在 25 条件下研究时，cd 段位置会下移，a 点会上移Ba 点时，叶肉细胞产生ATP 的细胞器只有线粒体C其他条件适宜，当植物缺 Mg 时，b 点将向右移动Dc 点之后，小麦光合作用强度不再增加可能与叶绿体中酶的浓度有关解析：题中并没有说明20 是光合作用的最适温度，在一定温度范围内适当提高温度时，光合速率将增强，cd 段位置会上移，a 点会下移，A 错误；a 点时，只进行呼吸作用，故叶肉细胞产生 ATP 的细胞器只有线粒体，B 正确；Mg 是叶绿素的组成元素，当植物缺 Mg 时，叶绿素合成减少，导致光合速率减慢，因此需要较高强度的光照才能达到光补偿点，即 b 点将向右移动，C 正确；外界条件均适宜时，c 点之后小麦光合作用强度不再增加是除光照强度外的其他因素造成的，叶绿体中影响光合作用的因素有色素量、酶的数量等，D 正确。答案：A考点四总(真)光合速率、净(表观)光合速率1呼吸速率的测定方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内 CO2 增加量、O2 减少量或有机物减少量。2总光合速率和净光合速率的测定方法：(1)总光合速率：常用一定时间内 O2 产生量、CO2 固定量或有机物产生量来表示。(2)净光合速率：常用一定时间内 O2 释放量、CO2 吸收量或有机物积累量表示。(3)净光合速率总光合速率呼吸速率。3总光合速率、净光合速率和呼吸速率的不同描述方式：4.植物光合速率的实验测定方法(如下图所示)：总光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率或单位时间的消耗量有机物产生(制造、生成)速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率黑暗中有机物消耗速率(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH 溶液可吸收容器中细胞呼吸产生的 CO2 ；在测净光合速率时，NaHCO3 溶液可提供 CO2，保证了容器内 CO2 浓度的恒定。(2)测定原理：甲装置在黑暗条件下植物进行细胞呼吸，由于 NaOH 溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2，所以单位时间内红色液滴左移的体积为细胞呼吸 O2 的吸收速率，可代表呼吸速率。乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于 NaHCO3 溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的体积为植物氧气的释放速率，可代表净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。(3)测定方法：将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 高考探究 考向光合作用、呼吸作用与净光合速率典例(2014年新课标卷)某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。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。解析(1)据图可知CO2 浓度为a 时，高光强(曲线 A)下的纵坐标为 0，即净光合速率为0；CO2 浓度在ab 之间时，曲线A、B、C 均表现为上升，即净光合速率均随CO2 浓度增高而增高。(2)CO2 浓度大于c 时，高光强条件下(曲线 A)的净光合速率仍然能够随着CO2 浓度的增加而增加，由此可知限制 B、C 净光合速率增加的环境因素是光强。(3)CO2 浓度小于 a 时，3 种光强下，净光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是说呼吸作用产生的CO2 量大于光合作用吸收的CO2 量。(4)据图可知CO2 浓度和光强会影响净光合速率，从而影响植物的产量，故要提高植物的产量，应综合考虑CO2 浓度和光强对植物的影响。答案(1)0 A、B、C(2)光强(3)大于(4)光强【考点练透】7下图表示两个分别放置甲、乙品种大豆幼苗的密闭透明玻璃罩内 CO2 含量变化，光照强度、温度等条件适宜且相同。下列叙述不正确的是()A乙植株比甲植株固定 CO2的能力强B甲植株产生 CO2 的主要场所是线粒体C015 min 乙植株释放 O2 的速率逐渐增大D3045 min 甲植株净光合速率为零，CO2 含量相对稳定解析：玻璃罩乙比甲中的CO2 下降得快，这说明乙植株比甲植株固定CO2 的能力强，A 正确；甲植株产生CO2 的主要场所是线粒体，B 正确；在一定时间内，玻璃罩内的CO2 浓度随着时间的推移而逐渐下降，说明大豆幼苗利用CO2 进行光合作用并释放氧气，随着玻璃罩内CO2 被利用，CO2 浓度越来越低，光合作用越来越弱，O2 释放速率越来越慢，C 错误；当植物的光合作用强度与呼吸作用强度相等时，玻璃罩内CO2 的浓度保持相对稳定，D 正确。答案：C8(2016 年山东淄博期中)图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内 CO2 释放量和 O2 产生总量的变化。图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不同光照强度下细胞呼吸)强度相等，下列说法正确的是(甲乙A若图甲代表水稻，图乙代表蓝藻，则图甲的 c 时与图乙的 C 时细胞中产生 ATP 的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体B若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的 b相当于图乙的 B 点C图甲植物的 d 时单位时间内细胞从周围环境吸收 2 个单位的 CO2D图乙的 A、B、C 点光合作用限制因素只有光照强度解析：蓝藻为原核生物，原核生物无线粒体和叶绿体，A错误；图甲显示的O2 产生总量反映的是真正光合作用的量，CO2释放量反映的是呼吸作用量与光合作用量，图甲中b 表示呼吸作用量是光合作用量的 2 倍，图乙中的B 点为光的补偿点，光合速率等于呼吸速率，B 错误；d 点时氧气的产生总量为 8 个单位，即需吸收 8 个单位的二氧化碳，由于呼吸作用产生的CO2的量仍为6 个单位，所以细胞要从环境吸收2 个单位的CO2，C 正确；图乙中A、B 点光合作用的限制因素主要是光照强度，C 点之后光照强度已经不是限制因素，D 错误。答案：C比较项目光合作用细胞呼吸发生范围含光合色素的细胞所有活细胞与光的关系在光照下才能进行与光无关，每时每刻都在进行场所叶绿体(原核细胞除外)细胞质基质和线粒体物质变化将无机物合成有机物分解有机物能量变化储能，光能化学能放能，实质合成有机物，储存能量 分解有机物，释放能量考点五光合作用与细胞呼吸的关系1区别：(1)光合作用只在部分细胞中进行(如植物含叶绿体的细胞和光合细菌等)，但细胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。(2)光合作用中光反应产生的ATP 只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP 可供各项生命活动利用( 叶绿体的暗反应除外)。2联系：(1)过程图解：(2)物质和能量转化关系：物质方面：3同一植物在不同条件下，气体代谢的特点：(1)黑暗状况时：植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。植物从外界吸收 O2，并将细胞呼吸产生的 CO2 释放到体外。(2)较强光照时：植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。(3)较弱光照时：光合作用速率等于细胞呼吸速率。叶绿体产生的 O2 供给线粒体进行细胞呼吸。线粒体产生的 CO2 供给叶绿体进行光合作用，叶片与外界环境不进行气体交换。(4)微弱光照时：光合作用速率小于细胞呼吸速率。叶绿体产生的全部 O2 供给线粒体利用不够，还必须从环境中摄取一部分 O2。线粒体产生的 CO2 除供给叶绿体利用外，其余释放到叶片外。 高考探究 考向光合作用与呼吸作用的比较典例(2014年新课标卷)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是()A磷酸是光反应中合成 ATP 所需的反应物B光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与C人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供D病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量解析光反应利用ADP 和磷酸合成ATP；叶绿素等吸收光能不需要酶的参与；人在剧烈运动时无氧呼吸和有氧呼吸同时进行，无氧呼吸生成的乳酸在人体内不能再分解供能；病毒无细胞结构，其核酸复制所需能量来自宿主细胞的呼吸作用。答案C【考点练透】9下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述中，正确的是()A无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜BCO2 的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6 分解成 CO2的过程发生在线粒体中C光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为 ATPD夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量解析：无氧时细胞会进行无氧呼吸，产生酒精，对细胞有毒害作用，零下低温环境会使细胞中的水结冰，破坏水果的营养成分，达不到保鲜的目的；CO2 的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6 分解发生在细胞质基质中，CO2 的生成发生在线粒体中；光合作用过程中，光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能、ATP 中的化学能；夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照(提高光合作用的强度)，夜晚适当降低温度(降低酶的活性，从而降低呼吸消耗)，以利于作物产量的提高。答案：D10. (2016 年浙江余姚期中)用等体积的三个玻璃瓶甲( 透光)、乙(透光)、丙(不透光)，同时从某池塘水深 0.5 m 处的同一位置取满水样，立即测得甲瓶中的氧气含量为 a mg，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。白天光照适宜，一昼夜后取出玻璃瓶，测得乙、丙瓶中的氧气含量分别为 b mg 和 c mg。下列分析合理的是()A丙瓶中浮游植物的细胞产生 ATP 的场所是线粒体B乙瓶中光合作用形成的糖类和 O2 可在线粒体中被利用C白天丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为(ac)mgD白天乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为(bc)mg解析：由于丙瓶为不透光的玻璃瓶，里面的浮游植物只能进行有氧呼吸，产生ATP 的场所有细胞质基质和线粒体基质，A 错误；糖类是在细胞质基质被利用，B 错误；由于丙瓶中生物只进行呼吸作用，经过一昼夜后，丙瓶中的氧气减少了(ac)mg, C 错误；由于丙瓶中氧气减少了(ac)mg 为呼吸量，而乙瓶中氧气增加了(ba)mg 为净光合量，实际上光合作用制造的氧气量为：净光合量呼吸量(ba)(ac)bc(mg)，故D 正确。答案：D绿叶中色素的提取和分离1实验原理：提取：绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。分离：叶绿体中的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。2实验过程及结果：观察与记录：滤纸条上的色素带有四条。过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇溶解色素(3)加少量 SiO2 和 CaCO3研磨充分和保护色素(4)迅速、充分研磨防止乙醇挥发和色素氧化(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、齐 使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中实验中的注意事项及操作目的归纳典例下列关于叶绿体中色素的叙述中，错误的是()A叶绿素 a 和叶绿素 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解析叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收红光和蓝紫光， A 正确；叶绿体中叶绿素含量占3/4，类胡萝卜素含量占 1/4，B 正确；不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，C 正确；乙醇提取的叶绿素只要没有被破坏，仍是可以吸收光能的。答案D举一反三(2013 年江苏卷)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C在画出一条滤液细线后紧接着重复画线 23 次D研磨叶片时，用体积分数为 70%的乙醇溶解色素解析：过滤主要是将滤渣和滤液分开，要用吸水性差的纱布而不能用吸水性强的滤纸过滤研磨液，A 错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快地扩散，使色素更好地分离，B 正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，C 错误；叶绿体中的色素为脂溶性的，要用无水乙醇溶解，D 错误。答案：B1下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法，不正确的是 ()A实验中需要加入 SiO2 进行研磨，以破碎细胞和叶绿体B在研磨过程中加入 CaCO3 的目的是防止色素被破坏C纸层析法分离色素后在滤纸条上形成的 4 条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色D色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小解析：叶绿体内色素提取和分离实验中，需要加入SiO2 进行研磨，以破碎细胞和叶绿体，A 正确；在研磨过程中加入CaCO3 的目的是防止色素被破坏，B 正确；纸层析法分离色素后在滤纸条上形成的4 条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色，C 正确；色素带的宽度反映了叶绿体中该色素含量的多少，D 错误。答案：D2炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞()A三碳化合物含量上升B光反应产物不能满足暗反应的需求C有机物积累速率明显下降D叶绿体基质中 ADP 含量增加解析：炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，二氧化碳供应不足，使暗反应减弱，生成的三碳化合物减少，叶肉细胞内三碳化合物含量下降，A 错误；暗反应减弱，对光反应产物消耗量减少，B 错误；由于暗反应减弱，导致暗反应中有机物积累速率明显下降，C正确；由于暗反应对光反应产物消耗量减少，叶绿体基质中 ATP 含量增加，ADP 含量减少，D 错误。答案：C3下图表示高等植物有关生理作用与环境因素的关系曲线，下列关于图中各曲线的叙述，正确的是()A曲线CD 段影响光合作用强度的主要因素是温度B植物在曲线 AB 段只进行呼吸作用，B 点以后开始合成有机物CF 点以后，光合作用强度不再增加是受暗反应速度的限制D各曲线表明随光照强度增加，光合作用增强，呼吸作用减弱解析：分析曲线图可知，导致CD 段CO2 吸收量未达到最大，主要原因是光照强度较弱，A 错误；在AB 段，由于光照较弱，植物光合速率小于呼吸速率，并不是未进化光合作用，B 错误；F点以后，光合作用强度不再增加是受CO2 浓度的限制，导致暗反应速度的限制，C 正确；光合作用受光照强度和CO2 浓度以及温度的影响，但呼吸作用主要受温度影响，所以D 错误。答案：C4两棵同种生长状况基本相同的植物，分别置于透明的玻璃罩内，如下图甲、乙所示；在相同自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如下图丙、丁曲线所示。下列说法正确的是()丙丁Aab 段和 cd 段，曲线下降的原因相同B一昼夜中，装置乙中植物积累的有机物比甲多Ce 点时，气孔关闭导致光合作用基本停止D装置甲的植物叶绿体中，在 14 点时 C5 含量比 10 点时低解析：依题意并结合图示分析可知，甲植物在密闭的透明玻璃罩内，限制光合作用的因素主要是二氧化碳浓度，ab段下降的原因是二氧化碳供应不足，图乙植物在自然状态下会出现光合午休现象，cd 段下降的原因是光照不足，A 项错误；丙和丁图中横坐标与曲线围成的面积表示净光合作用，据此可知，一昼夜中，装置乙中植物积累的有机物比甲多，B 项正确；e点时，气孔部分关闭导致光合作用下降，C 项错误；装置甲的植物叶绿体中，在14 点时，玻璃罩内二氧化碳因光合作用的消耗而含量不足，使得二氧化碳的固定过程减弱，消耗的C5 减少，导致C5 含量比10 点时高，D 项错误。答案：B5为研究不同光照强度下水稻的光合作用，某实验室将水稻幼苗固定于无底反应瓶中进行实验，实验装置如下图一所示。图一图二实验步骤：调节天平平衡；用 100 W 的灯泡作为光源，先将灯泡置于距装置 20 厘米处，15 分钟后观察并记录指针偏转方向和格数。加大灯泡与装置间距离，过 15 分钟再观察记录；连续重复步骤。实验结果绘制如上图二，请回答下列问题：(1)该实验的自变量是通过_进行调控。(2)请据实验结果分析回答：B 点与 A 点比较，光合强度较大的是_点，指针偏转的方向：_。C 点表示的是光合作用_呼吸作用(填写“小于”“等于”或“大于”)。CD 段形成的原因是_，与 C 点相比较，D 点指针向_偏转。(3)细胞作为一个基本的生命系统，需要外界的能量供应，而光合作用和呼吸作用是物质和能量转变的两个重要生理过程。从能量输入水稻叶肉细胞到能被生命活动所直接利用，其能量转移的具体途径是_ (用文字和箭头表示)。(4)实验装置一如此设计，依据的原理是_。解析：(1)由题意“研究不同光照强度下水稻的光合作用”可知，该实验的自变量是光照强度；再依据实验步骤中“加大灯泡与装置间距离”可推知：调控光照强度的方法为改变灯泡与装置间的距离。(2)分析实验装置图一可知，该实验依据的原理是：A 瓶中活的水稻苗进行光合作用产生的氧气使 A 瓶的浮力增大，B 瓶中死的水稻苗因不能进行光合作用而没有氧气产生，所以B 瓶的浮力不变，导致天平指针发生偏转。分析图二的实验结果可知，A点灯泡与装置间的距离小，光照强度大，而B 点与之相反，因此A 点的光合作用强度大于B 点，指针向右偏转。C 点之后指针开始回偏，说明A 瓶中的氧气开始减少，因此 C 点表示的是光合作用强度等于呼吸作用强度。CD 段随着灯泡与装置间的距离不断增大，光照强度越来越弱，导致呼吸作用强度大于光合作用强度，所以与 C 点相比较，D 点指针向左偏转。(3)能量是通过光合作用输入水稻叶肉细胞的，再通过呼吸作用转移到 ATP 中被生命活动所利用，其能量转移的具体途径是光能ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP 中活跃的化学能各种形式的能量。(4)综上分析，实验装置一如此设计，依据的原理是：该装置中水稻光合作用产生的气体，可使浮力增大，使天平指针发生偏转。答案：(1)改变灯泡与装置间的距离(2)A向右等于呼吸作用强度大于光合作用强度左(3)光能ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP 中活跃的化学能各种形式的能量(4)该装置中水稻光合作用产生的气体，可使浮力增大，使天平指针发生偏转