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第4节 能量之源光与光合作用,【知识梳理】 一、叶绿体的结构和捕获光能的色素 1.叶绿体的结构示意图：,双层膜 _：含有与暗反应有关的酶。 _：由类囊体堆叠而成，分布有_和与光反应有关的酶。,_ _,外膜,内膜,基质,基粒,色素,2.叶绿体中色素的种类和功能(连线)：,二、光合作用的探究历程,阳光照射,化学能,淀粉,叶绿体,叶绿体,水,有机物,三、光合作用的过程,叶绿体类囊体薄膜,光照、色素、酶,O2,H,ATP,ATP,叶绿体基质,CO2、酶、ATP、H,CO2,C3,C3,(CH2O),ATP,有机物,光反应,暗反应,四、光合作用原理的应用 1.光合作用强度： (1)含义：植物在单位时间内通过光合作用制造_的数量。 (2)两种表示方法。 一定时间内原料的_； 一定时间内产物的_。,糖类,消耗量,生成量,2.影响光合作用强度的因素： (1)空气中_。 (2)土壤中水分的_，温度的_。 (3)光照的_与_，光的成分。,二氧化碳的浓度,多少,高低,长短,强弱,【小题快练】 1.考题诊断： (1)(2014海南高考T6D)生长在植株上的黄绿色叶片在光反应中不 会产生ATP。 ( ) 【分析】黄绿色叶片的叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，在光反 应中也会产生ATP。 (2)(2013海南高考T2D)光合作用光反应阶段产生的H可在叶绿体 基质中作为还原剂。 ( ) 【分析】光反应阶段产生的H，用于暗反应中C3的还原。,(3)(2012福建高考T1D)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。 ( ) 【分析】叶片黄化后，叶绿素减少，剩余类胡萝卜素，主要吸收蓝 紫光。 (4)(2012北京高考T1B)细胞中不能合成ATP的部位是叶绿体中进行 光反应的膜结构。 ( ) 【分析】绿色植物光合作用的光反应阶段在叶绿体类囊体薄膜上将 光能转化为储存在ATP中的活跃化学能。,2.易错诊断： (1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。 ( ) 【分析】叶绿体基粒的类囊体的薄膜上和叶绿体基质中分布着光合 作用需要的酶，而色素只分布于叶绿体基粒的类囊体薄膜上。 (2)离体的叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后，可完成暗反应过程。 ( ) 【分析】暗反应需要光反应提供的ATP和H，在叶绿体基质中存在 暗反应进行所需要的酶，当添加ATP、H、CO2后，可完成暗反应过 程。,(3)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比， 其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度和暗反应强度都降 低。 ( ) 【分析】Mg是叶绿素的组成成分，而叶绿素存在于叶绿体的类囊体薄 膜上，光反应也在类囊体薄膜上进行，因此在缺Mg的培养液中光反应 受影响，暗反应在叶绿体基质中进行，需要光反应提供能量，因此光 反应强度降低，暗反应强度也降低。,(4)无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率高。 ( ) 【分析】无色透明塑料大棚各色光均能透过，绿色大棚主要透过绿 色光，其他光被吸收，所以用无色透明大棚的光合作用效率高。,3.教材研习： (1)(必修1 P100基础题T3改编)恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，该实验能得出的结论主要是( ) A.叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气 B.光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体 C.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 D.好氧细菌没有线粒体也能进行有氧呼吸,【解析】选A。好氧细菌需要氧气，集中在红光和蓝紫光区域，说明此处有氧气产生；此实验既不能说明光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体，也没有对照实验说明叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，更不能说明好氧细菌没有线粒体。,(2)(必修1 P106基础题T6改编)下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较，正确的是 ( ) A.甲乙 B.甲乙 C.甲=乙 D.无法确定,【解析】选B。小球藻在光照下进行光合作用，而光合作用产生氧气，氧气中的氧元素全部来自水中的氧元素，所以第一支试管中产生的物质是O2，相对分子质量是32；第二支试管中产生的物质是18O2，相对分子质量是36；所以相对分子质量的比较为甲物质小于乙物质。,4.在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是( ) 叶绿体基质 类囊体薄膜 线粒体基质 线粒体内膜 A. B. C. D. 【解析】选A。在叶肉细胞中，CO2的固定发生在光合作用的暗反应阶段，在叶绿体基质中完成；CO2是有氧呼吸第二阶段产生的，其场所是线粒体基质。,5.右下图为叶绿体的亚显微结构图，下列关于其结构与功能的叙述不正确的是( ) A.和均为选择透过性膜 B.上分布有与光反应有关的色素和酶 C.在上形成的产物H和ATP进入中，为 暗反应提供物质和能量 D.中进行的反应使ATP进入糖类等有机物中,【解析】选D。和表示叶绿体的外膜和内膜，为生物膜，具有选择透过性。为基粒，其上分布着光反应所需的色素和酶。光反应的产物H和ATP进入叶绿体基质中，为暗反应提供还原剂H和能源物质ATP。ATP水解后将活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能，而非直接将ATP转移到有机物中。,6.生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是( ) A.细胞呼吸和暗反应 B.光反应 C.暗反应 D.细胞呼吸 【解析】选B。弱光条件下光反应产生的ATP、H较少，还原的C3也少，有机物的产量低。增加二氧化碳浓度，光反应的产物并未随之增加，所以光合速率未发生改变。,7.在光合作用中，不需要酶参与的过程是( ) A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能 C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成 【解析】选B。叶绿素吸收光能的过程中，光能转化成电能并不是化学变化，也不需要酶的催化作用。,【速记卡片】 1.光合作用探究历程中的2种同位素： (1)18O：鲁宾和卡门利用H218O和C18O2证明光合作用释放的氧气来自水。 (2)14C：卡尔文利用14CO2探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 2.光合作用的2个场所： (1)光反应：叶绿体类囊体薄膜。 (2)暗反应：叶绿体基质。,3.光合作用过程中的3种能量变化： 光能活跃的化学能(ATP)稳定的化学能(糖类) 4.光合作用2个过程中的物质变化： (1)光反应。 水的光解：2H2O 4H+O2 ATP形成：ADP+Pi+能量 ATP (2)暗反应。 CO2的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：2C3,C5 (CH2O),5.提高光合作用强度的2种措施： (1)控制光照强弱和温度的高低。 (2)适当增加环境中的CO2浓度。,考点一 光合作用的过程分析 1.光合作用简图：,2.光反应和暗反应之间的关系： (1)光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。 (2)没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成，光反应也会受到抑制。,3.光照和CO2浓度变化对光合作用物质变化的影响：,【提分技法】分析C3和C5含量变化的方法 (1)明确C3和C5的来源与去路：在限定条件下，根据图示明确C3和C5的来源与去路，分析C3和C5含量的变化。,CO2供应不变，而光照变化。 a.分析思路：主要通过图中过程分析H和ATP含量的变化，然后通过过程分析C3和C5含量的变化。 b.含量变化：当光照由强弱时，光反应减弱，H和ATP减少，C3还原减弱，C3消耗减少，C5产生减少，结果使C3含量增加，C5含量减少。当光照由弱强时情况与之相反。,光照不变，而CO2供应变化。 a.分析思路：主要通过过程分析C3和C5含量的变化，然后根据C3还原过程来分析H和ATP含量的变化。 b.含量变化：当CO2供应充足不充足时，CO2固定减弱，C3产生减少，C5消耗减少，结果使C3含量减少，C5含量增多。当CO2供应不足充足时情况与之相反。,(2)C3和C5含量变化趋势相反：当环境中某一因素如光照或CO2供应发生变化时，C3和C5含量变化趋势总是相反的，如图所示：,【考题回访】 1.(2014海南高考)关于小麦光合作用的叙述，错误的是( ) A.类囊体(薄)膜上产生的ATP可用于暗反应 B.夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高 C.进入叶绿体的CO2不能被NADPH(H)直接还原 D.净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长,【解析】选B。本题主要考查光合作用过程中的相关知识。A项中，类囊体(薄)膜上产生的ATP用于暗反应，故A项正确。B项中，夏季晴天光照最强时，小麦叶片的气孔关闭，出现午休现象，导致光合作用的原料减少，小麦光合速率反而下降，故B项错误。C项中，进入叶绿体的CO2不能被NADPH(H)直接还原，而是首先与C5结合形成C3，此过程为CO2的固定，故C项正确。D项中，净光合速率长期为零时，没有光合产物的积累，会导致幼苗停止生长，故D项正确。,【易错提醒】不能正确理解光合速率和净光合速率与植物生长的关系，而错选D。植物生长不是取决于光合速率是否大于零，而是取决于净光合速率是否大于零。 (1)当净光合速率等于或小于零时：植物不能生长。 (2)当净光合速率大于零时：植物能生长。,2.(2014新课标全国卷)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 【解题指南】(1)题干关键词：“正常生长”“用黑布”“将培养瓶罩上”。 (2)隐含信息：绿藻细胞光合作用过程中突然停止光照，直接影响光反应阶段。,【解析】选B。本题主要考查光合作用过程中光反应阶段与暗反应阶段相关物质的变化。由于用黑布将培养瓶罩住，绿藻细胞光合作用过程中光反应停止，O2的产生停止，A项正确。C、D项中，光反应停止，NADPH和ATP的产生停止，而暗反应阶段继续消耗ATP生成ADP，ATP/ADP比值下降；暗反应阶段C3的还原继续消耗NADPH生成NADP+，使NADPH/NADP+比值下降，C、D正确。暗反应阶段会因为光反应阶段的停止，供应ATP与NADPH停止，使C3的还原速度减慢，C3在叶绿体内积累而导致CO2的固定速度减慢，B项错误。,3.(2015武汉模拟)如图表示光合作用示意图。下列说法错误的是 ( ) A.表示O2，表示CO2 B.暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O) C.C3的还原过程中，需要光反应提供的能源物质只有 D.(CH2O)可以转化为多糖、脂质,【解析】选C。图中分别表示O2、ATP、NADPH、CO2。在暗反应过程中，CO2首先与C5结合生成C3，在C3还原过程中，需要光反应为暗反应提供的能源物质有ATP、NADPH。C3被NADPH还原为(CH2O)，(CH2O)可转化为多糖、脂质。,【延伸探究】 (1)图中C3还原为(CH2O)主要有哪些条件？ 提示：C3、ATP、H、酶和温度。 (2)图中H2O若用18O标记，18O出现在哪种物质中？ 提示：图中的，即氧气。,4.(2015烟台模拟)下图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是( ) A.a上升、b下降 B.a、b都上升 C.a、b都下降 D.a下降、b上升,【解析】选B。由图解分析，c是CO2，a和b分别是H、ATP，若在其他条件不变的情况下，将c降低至极低水平，CO2的固定减弱，C3还原减慢，消耗H和ATP减少，则a、b在叶绿体中含量将会都上升。,5.(2015信阳模拟)利用小球藻培养液进行光合作用实验时，发现在其中加入抑制暗反应的药物后，在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。原因主要是( ) A.叶绿素吸收光能的速率下降 B.H的积累，水的光解减慢 C.ATP合成所需的酶的活性受到抑制 D.暗反应中生成的水减少，使得光反应的原料不足,【解析】选B。光照条件相同，光反应速率基本不变，叶绿素分子吸收光能的速率不变，ATP合成酶的活性不变；加入抑制暗反应的药物后，暗反应减弱，消耗的H、ATP减少，剩余的H、ATP增多，故H积累，水的光解减慢。,【加固训练】 1.关于光合作用，下列说法中正确的是( ) A.叶绿体的类囊体薄膜上可进行光反应和暗反应 B.ATP的移动方向为叶绿体基质类囊体薄膜 C.暗反应的产物为三碳化合物和O2 D.光反应为暗反应提供ATP和H,【解析】选D。叶绿体的光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行；ATP产生于类囊体薄膜上，在叶绿体基质中被消耗；暗反应的产物为有机物，O2是光反应的产物；光反应为暗反应提供ATP和H。,2.下图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是( ) A.该反应的场所是叶绿体的类囊体 B.C3生成(CH2O)需要H、ATP和多种酶 C.提高温度一定能促进(CH2O)的生成 D.无光条件有利于暗反应进行,【解析】选B。该图示阶段是暗反应，在叶绿体基质中进行；温度、CO2浓度、光照等都影响暗反应，单纯提高温度，不一定能促进(CH2O)的生成；暗反应是在光照下，产生ATP和H才能进行的。,考点二 单因子变量影响光合速率及其应用 1.光照强度： (1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的H和ATP多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。,(2)曲线分析：,(3)应用。 间作套种时农作物的种类搭配。 林间带树种的配置。 冬季温室栽培等。,2.CO2浓度： (1)原理：影响暗反应阶段，制约C3的形成。 (2)曲线分析：,(3)应用。 大田要“正其行，通其风”，多施有机肥。 温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。,3.温度： (1)原理：通过影响酶的活性来影响光合作用。 (2)曲线分析：,(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。,4.含水量和矿质元素： (1)原理。 水是光合作用的原料，当H2O散失过多时，植物叶片的气孔关闭，CO2无法进入植物体内，从而影响光合速率。 矿质元素也与光合作用有密切关系，如Mg是合成叶绿素的必要成分。,(2)曲线分析： 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合速率下降。 (3)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。,【高考警示】关于环境因素影响光合速率的两点提醒 (1)温度改变对光合作用强度的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。 (2)CO2浓度对光合作用强度的影响：CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用强度。,【考题回访】 1.(2014四川高考)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 【解题指南】(1)图示信息：图中各条曲线均为光照强度对光合速率的影响，比较每种植物的两条曲线可知同一光照强度下单作和间作对该植物光合速率的影响。 (2)关键知识：图中曲线与纵轴的交点表示呼吸强度，与横轴的交点表示光补偿点，光合速率不再增大时的光照强度即为光饱和点。,【解析】选D。本题考查光合速率的影响因素。A项中，图中各条曲线与纵轴的交点值代表呼吸强度，比较该值可知，间作时两种植物的呼吸强度都受到了影响，故A项错误；B项中，比较大豆的单作与间作曲线，大豆的光饱和点间作时较单作时减小，故B项错误；C项中，分析大豆的两条曲线，两条曲线相交前，即大豆在低光强时的光合速率间作时较单作时高，故C项错误；D项中，大豆开始积累有机物是指图中曲线与横坐标的交点之后，大豆的单作所需的最低光照强度较大，故D项正确。,【知识总结】单作与间作套种,2.(2015南宁模拟)有人把玉米和向日葵的叶片从植株上切下后，分别放在保持高湿度、光照充足的容器内(保持叶片的生活状态)，叶片的含水量由于蒸腾作用而逐渐减少，然后测定叶片在水分亏缺情况下的相对光合作用强度，结果如下图所示。据图分析，水分亏缺对光合作用产生影响的原因最可能是( ),A.水分亏缺直接影响植物的光合作用 B.水分亏缺对不同植物光合作用的影响程度和影响方式不同 C.水分亏缺影响光合作用是因为水分是光合作用的原料之一 D.水分亏缺影响光合作用主要是通过影响CO2进入叶内而起作用的,【解析】选D。由图可知，在水分亏缺为30%和50%时，向日葵和玉米已分别停止光合作用；植物所吸收的水分绝大部分用于蒸腾作用，可知水分亏缺对光合作用的影响不是原料水的不足(因为此时叶片的含水量是可以满足光合作用对水的需求的)，而是光合作用的另一原料CO2(CO2主要通过气孔从外界获取，而水分亏缺会导致气孔关闭)，结合玉米对CO2的利用效率高，可知水分亏缺主要是通过影响CO2进入叶内而影响光合作用的。,【易错提醒】本题易错选A，原因主要有两个： (1)思维定式的影响，水作为光合作用的原料，误认为水分亏缺会直接影响光合作用。 (2)忽略题中的关键信息，水分亏缺与蒸腾作用的关系，没有意识到气孔的作用。,3.(2015钦州模拟)下表是在适宜条件下测得的某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关分析不正确的是( ),A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致 B.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，叶绿体中C3的量会减少 C.该植物缺乏Mg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升高,【解析】选D。色素分子吸收光能进行光反应释放O2，所以O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，光反应增强，叶绿体中C3的还原会增强，所以C3的含量会减少；该植物缺乏Mg时，影响叶绿素的合成，所以叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大；环境温度降低，影响酶的活性，该植物对光能的利用能力会降低。,【加固训练】某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析不正确的是( ),A.叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势 B.叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降 C.实验24 d，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的 D.实验24 d，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的,【解析】选C。由图示曲线信息可知，实验条件下，随干旱时间的延长叶片的光合速率呈下降趋势；对比甲、乙图示可知，叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降；由于24 d光合速率下降早于叶绿素含量下降，因此，光合速率的下降不是叶绿素含量下降引起的；实验条件下，随时间推移，植物缺水严重、叶片失水、气孔关闭，导致CO2吸收减少，使光合速率下降。,考点三 多因子变量影响光合作用 1.曲线分析：,P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，影响因子主要为各曲线所表示的因子。 2.应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。,【提分技法】影响光合作用多因子变量的分析方法 (1)分解思想：将多因子变量转化为多个单因子变量，如上图可以分解为光照强度影响光合作用，温度或CO2影响光合作用。 (2)联系观点：找出多个因素影响的共同点，如上图中的P点，温度、光照强度和CO2浓度都比较低时，光合速率都比较低，说明此时光合作用较弱。 (3)综合分析：各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。,【考题回访】 1.(2013重庆高考)下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(薄)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还原后的直接产物含量降低,【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)理解图中条件的变化对光合作用的影响。光照主要影响光反应阶段，CO2主要影响暗反应阶段。 (2)理解光反应与暗反应之间的区别和联系。光反应为暗反应提供H和ATP，暗反应同时为光反应提供ADP和Pi。,【解析】选D。本题以坐标图为信息载体，考查光照、温度、CO2浓度对光合作用的影响及光合作用的过程。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，A项错误；t2t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定(即达到光饱和)，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；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项错误；突然停止光照，光反应停止，叶绿体类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3减少，直接产物糖类、C5含量降低，D项正确。,2.(2015洛阳模拟)下图曲线表示黄豆光合作用速率与光照强度的关系(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。在y点时改变某条件，曲线变为。下列分析合理的是( ),A.与y点相比，x点叶绿体中的C3含量较低 B.在y点时，升高温度导致曲线由变为 C.制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量 D.制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度,【解析】选D。x点的光照强度比y点弱，所以x点的C3含量较y点高；本来处于适宜温度下的y点，升高温度会导致酶的活性降低，则曲线应在曲线的下方；x点限制其光合作用的因素主要是光照强度；在大于光饱和点的光照强度处增加CO2浓度，会加大光合作用强度。,3.(2015吉林模拟)下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是( ),A.图1中，若光照强度适当增强，a点左移，b点右移 B.图2中，若CO2浓度适当增大，a点左移，b点右移 C.图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多 D.图4中，当温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少 【解析】选D。图4中“光照下CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量)，“黑暗中CO2的释放量”为植物呼吸量，故当温度高于25时，只是植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。,【方法技巧】CO2(光)补偿点移动方向的判断方法 植物的光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点受外界环境影响，当外界环境变化时，光(CO2)补偿点和饱和点都会发生相应变化，规律如下：,(1)呼吸速率增加，CO2(光)补偿点B应右移。 (2)呼吸速率减小，CO2(光)补偿点B应左移。 (3)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B右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点B左移。,4.(2014新课标全国卷)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。 【解题指南】(1)关键知识：净光合速率=光合速率-呼吸速率。 (2)图示信息：坐标图中净光合速率小于0时，光合速率小于呼吸速率；净光合速率为0时，光合速率=呼吸速率；净光合速率大于0时，光合速率大于呼吸速率。,【解析】本题考查环境因素对光合速率的影响。 (1)图中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时，曲线A、B、C均表现为上升，即净光合速率均随CO2浓度的增高而增高。 (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)图中CO2浓度和光强会影响净光合速率从而影响植物的产量，故为提高植物的产量，应综合考虑CO2浓度和光强对植物产量的影响。 答案：(1)0 A、B和C (2)光强 (3)大于 (4)光强,【加固训练】 1.某学校生物兴趣小组用伊乐藻进行光合作用的实验，将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽灯调节其与大试管的距离，分别在10、20和30下进行实验，观察并记录不同距离下单位时间枝条产生的气泡数目，结果如下图所示。下列相关叙述不正确的是( ),A.该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响 B.A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度 C.B点条件下伊乐藻能进行光合作用 D.若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向右移动,【解析】选D。白炽灯与大试管间距离的远近影响光照强度，设置10、20和30，表示不同温度对光合速率的影响；A点时，三条曲线光照强度相同，影响气泡产生的因素是温度；C点时，不同的温度下气泡产生量相同，影响因素是光照强度；B点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度；在缺镁的培养液中进行此实验，叶绿素的合成减少，吸收的光能减少，B点向左移动。,2.下图表示环境因素对绿色植物光合速率的影响，据图分析正确的 是( ),A.当处于a或b点时，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中均可产生ATP B.当所处环境中缺镁时，在CO2含量不变的情况下，a点可能降到b点 C.与a点相比，b点时叶绿体中C3含量较多 D.a点与b点光合速率不同的原因是光照强度和CO2浓度的不同,【解析】选B。叶肉细胞每时每刻都要进行细胞呼吸，所以细胞质基质、线粒体基质可产生ATP，而光合作用产生ATP的场所是叶绿体中的类囊体薄膜上。环境中缺镁时叶绿素的合成减少，相同光照强度等条件下光合速率会下降。b点与a点相比处于相同光照强度但CO2浓度低，所以合成C3的量较少，而二者产生的H和ATP一样多，故还原消耗的C3量相同，所以b点时叶绿体中C3含量较少。从图中可知，a点与b点光合速率不同的原因是CO2浓度的不同。,考点四 光合作用和细胞呼吸的关系 1.光合作用和有氧呼吸的区别：,2.光合作用与有氧呼吸的联系：,(1)物质方面。,(2)能量方面。,(3)气体交换模式图分析：,【高考警示】对于光合作用与细胞呼吸的两个认识误区 误区一：误以为白天植物只进行光合作用。细胞呼吸无论是在有光还是无光条件下，都会一直进行，即使在进行光合作用时，细胞呼吸也没有停止。 误区二：误以为光合作用与细胞呼吸是两个独立的过程。光合作用积累的有机物被细胞呼吸利用，储存的能量通过细胞呼吸释放出来，细胞呼吸产生的CO2等物质可以被光合作用利用。,【考题回访】 1.(2014天津高考)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。 下列叙述正确的是( ) (CH2O)+O2 CO2+H2O+能量 A.过程只在线粒体中进行，过程只在叶绿体中进行 B.过程产生的能量全部储存在ATP中 C.过程产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O D.过程和中均能产生H，二者还原的物质不同,【解题指南】(1)图示信息：过程表示糖类的彻底氧化分解，是有氧呼吸；过程表示有机物的生成，是光合作用。 (2)关键知识：线粒体是有氧呼吸的主要场所、有些原核生物无叶绿体也能进行光合作用、有氧呼吸中H和O2生成H2O。,【解析】选D。本题考查呼吸作用和光合作用的过程。过程为有氧呼吸过程，真核细胞的反应场所是细胞质基质和线粒体，过程为光合作用，绿色植物在叶绿体中进行，蓝藻无叶绿体也能进行光合作用，故A项错误；有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，故B项错误；光合作用所产生的糖类中的氧来自CO2，故C项错误；过程和都能产生H，前者产生的H与氧结合产生水并释放大量能量，后者产生的H用于C3的还原，故D项正确。,2.(2014新课标全国卷)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要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,【解题指南】(1)隐含信息：人体在剧烈运动时以有氧呼吸为主，同时进行无氧呼吸提供能量；核酸的复制需要能量。 (2)关键知识：光合作用的过程、细胞呼吸的方式、病毒的生理特点。,【解析】选C。本题主要考查光合作用和呼吸作用的有关知识。A项中，ATP是由ADP和磷酸合成的，所以磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物，正确。B项中，光合作用中吸收光能是由色素蛋白复合体来完成的，此过程不需要酶的参与，正确。C项中，人体在剧烈运动时，氧气供应不能满足要求，细胞会进行无氧呼吸，此时乳酸是其产物而不是反应物，乳酸不会被分解释放能量，错误。D项中，病毒核酸的复制是在宿主细胞内完成的，所需能量由宿主细胞呼吸作用提供，正确。,3.(2015长春模拟)下图表示某高等植物光合作用和呼吸作用的部分过程及二者间的关系，下列说法正确的是( ) A.过程进行的场所是叶绿体基质 B.属于光合作用过程的有 C.X物质和Y物质分别表示C5和丙酮酸 D.完成过程还需要ATP参与,【解析】选D。过程分别是光反应中水的光解和暗反应中C3的还原，它们分别在叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中进行；属于光合作用过程的有，属于细胞呼吸；X物质和Y物质分别表示C3和丙酮酸；过程是C3的还原，需要H和ATP参与。,4.(2015菏泽模拟)下图表示不同条件下，植物叶肉细胞的CO2转移途径。某小组在密闭玻璃温室中进行植物栽培实验，他们对室内空气中的CO2含量进行24小时监测，并根据数据绘制了如下图所示的曲线。下列分析正确的是(忽略土壤微生物代谢活动产生的CO2量)( ),A.与曲线中a点相符 B.与曲线中b点相符 C.与曲线中c点相符 D.与曲线中d点相符,【解析】选C。表示细胞呼吸大于光合作用，a点只进行细胞呼吸，故A项错误；表示只进行细胞呼吸，b点表示光合作用与细胞呼吸相等，故B项错误；表示光合作用与细胞呼吸相等，c点也表示光合作用与细胞呼吸相等，故C项正确；表示光合作用大于细胞呼吸，d表示只进行细胞呼吸，故D项错误。,【方法技巧】光合作用与细胞呼吸的典型曲线分析 有关光合作用和细胞呼吸关系曲线图中，最典型的是夏季的一天中CO2的吸收和变化曲线图，图中各点与各时间段含义及形成原因分析如下：,a点：凌晨3时4时，温度降低，细胞呼吸强度减弱，CO2释放减少。 b点：上午6时前，太阳出来，开始进行光合作用。 bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。 c点：上午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。 ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。 d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。 e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。 ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。 fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。,【加固训练】 1.下列与绿色植物叶肉细胞代谢有关的叙述，正确的是( ) A.线粒体可为叶绿体提供CO2和ATP B.叶绿体可为线粒体提供O2和H C.线粒体和叶绿体产生的H都能与O2结合 D.细胞质基质、线粒体和叶绿体都消耗ADP,【解析】选D。线粒体可为叶绿体提供CO2，但不提供ATP，叶绿体所需ATP由叶绿体自身通过光反应提供，A项错误。叶绿体可为线粒体提供O2，但不需为线粒体提供H，线粒体所需的H由细胞质基质和线粒体提供，B项错误。线粒体产生的H都能与O2结合生成水，叶绿体产生的H用于还原三碳化合物，生成糖类，C项错误。细胞质基质、线粒体和叶绿体都能利用ADP和Pi合成ATP，D项正确。,2.甲图表示某种植物从外界吸收二氧化碳的速率与光照强度和温度 的关系，乙图表示植物体内两种生理活动，则下列说法不正确的是 ( ),A.在甲图a点之前(不含a点)表示光照太弱，植物没有进行光合作用 B.与乙图所对应的状态是甲图中的a点 C.在10时，限制甲图b点二氧化碳吸收速率的环境因素主要是二氧化碳浓度 D.温度对二氧化碳吸收速率有影响是由于温度影响了有关生命活动中酶的活性 【解析】选A。a点时光合速率与呼吸速率相等，因此，在a点之前植物已经进行光合作用，只是光合速率小于呼吸速率。,【满分答题规则】 1.关键字词、专业名词书写既不能出现错字，也不能遗漏关键字。 如“类囊体薄膜”属于生物学专业名词，只要出现一个错字，如把“囊”写成“嚢”则不得分。常见易错字或专业名词示例如下(括号内为易混字词)：斐(菲)林试剂、吡(比)罗红、基(集)团、苯丙(苪)氨酸、液泡(胞)、异养(氧)型、纺锤(缍)体、测(侧)交、组织胺(氨)、竞(竟)争、协(谐)同作用、心率(律)加快等。,2.特别关注题设条件的要求、限定词等，注意隐含答题角度，避免答案不准确。 (1)括号中的要求：如本题回答时若不注意括号中的特殊要求“填溶剂名称”，答成笼统答案“有机溶剂”则不得分。 (2)限定词的要求：如本题回答时若忽略“细胞器”的要求，按照“细胞结构”作答则不得分。 (3)隐含答题角度的要求：如“F2中重组类型中能稳定遗传的个体所占比例”和“F2中能稳定遗传的个体所占比例”回答问题的角度是不同的。,3.挖掘分析图形的隐含信息，根据图示信息准确描述生理过程。 如图乙中不能从坐标图中获取隐含信息，8：0012：00气孔导度变化不明显，变化最明显、影响最大的是温度升高，使细胞呼吸强度增加，引起净光合速率降低。,【解析】(1)叶绿体中的叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，因此可以利用无水乙醇(或丙酮)作为提取液提取绿叶中的色素。色素在滤纸条上的扩散速度与色素在层析液中的溶解度呈正相关，因此溶解度大的色素随层析液在滤纸上扩散得快，层析后滤纸条上的色素带自上而下分别是橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b，叶绿素a比叶绿素b扩散得更远，说明叶绿素a比叶绿素b在层析液中溶解度大。由图甲可知，叶绿素含量随着遮光程度的增加而升高，说明植物可以通过增加叶绿素含量来增加对弱光的适应能力。,(2)植物的净光合速率是由实际光合速率和呼吸速率共同决定的，因此导致净光合速率下降的原因可能有实际光合速率下降或呼吸速率上升，结合图乙可知，在8：00到12：00时气温和光照强度升高，气孔导度相对稳定。由于光照强度升高会促进光合作用，气孔导度稳定对光合速率的影响较小，因此只能考虑温度的升高对细胞呼吸的促进比对光合作用的促进作用更强，使光合速率与呼吸速率的差值减小，净光合速率降低。由图乙可知，18：00时净光合速率为0，可以判断此时光合速率等于呼吸速率，故叶肉细胞中的ATP可来自线粒体和叶绿体两种细胞器。,(3)若突然去除遮光物，则对植物来说，光照增强，进而促进光反应，光反应产生的ATP和H增多，从而促进暗反应中的C3的还原过程，消耗的C3增多，而CO2的固定正常，因此短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3化合物含量会减少。,
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