生物第5章 細胞的能量供應和利用 第4節(jié) 能量之源——光與光合作用 必修1

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1、第4節(jié) 能量之源光與光合作用綠葉中的色素顏色吸收的光能存在部位葉綠素葉綠素 a藍綠色藍紫光和紅光 葉 綠 體 中 的_薄膜上葉綠素 b黃綠色類胡蘿卜素胡蘿卜素橙黃色藍紫光_黃色一、 捕獲光能的色素葉黃素類囊體二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能功能：進行_的場所暗反應類囊體光合作用葉綠體能進行光合作用的生物不一定含有葉綠體，如光合細菌、藍藻等不含葉綠體，但能進行光合作用。科學家結(jié) 論普利斯特利植物可以更新污濁的空氣英格豪斯普利斯特利的實驗只有在_下才能成功；植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣梅耶光合作用把光能轉(zhuǎn)換成_儲存起來薩克斯植物葉片在光合作用中產(chǎn)生_恩格爾曼氧氣是_釋放出來的，_是光合作用的場所魯賓和卡

2、門 光合作用釋放的氧氣全部來自_卡爾文探明了 CO2 中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成_中碳的途徑三、光合作用的探究歷程陽光照射化學能淀粉葉綠體葉綠體水有機物四、光合作用的過程1過程(1)光反應(2)暗反應光、色素、酶水的光解活躍的化學能ATP、H、酶CO2 固定穩(wěn)定的化學能2光反應和暗反應之間的聯(lián)系：光反應為暗反應提供H和能量(ATP)，暗反應產(chǎn)生的 ADP和 Pi 為光反應合成 ATP提供原料。3光合作用反應式CO2H2O(CH2O)O2五、影響光合作用強度的環(huán)境因素1光合作用強度(1) 概念：植物在_ 通過光合作用制造_的數(shù)量。單位時間內(nèi)糖類產(chǎn)物生成(2)表示方法：一定時間內(nèi)原料消耗的數(shù)量或_的

3、數(shù)量。(3)探究光照強度對光合作用的影響實驗流程注射器用打孔器在生長旺盛的綠葉上打出直徑為 1 cm 的圓形葉片 30 片。用_抽出小圓形葉片內(nèi)的空氣。取 3 個燒杯，分別放入 10 片已抽去空氣的小圓形葉片，并向 3 個燒杯分別加入_的清水，編號 A、B、C，分別放置在_3 種光照條件下照射，觀察單位時間內(nèi)_(或觀察全部分葉片上浮所需的時間)。實驗結(jié)論：_。2影響光合作用強度的環(huán)境因素：光照強度、溫度、空氣中_的濃度、土壤中水分的多少和礦質(zhì)元素含量等。CO2在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強富含 CO2強、中、弱葉片上浮數(shù)量六、化能合成作用和新陳代謝類型1化能合成作用

4、無機物氧化(1)概念：某些細菌能夠利用體外環(huán)境中某些_制造有機物的過程。(2)實例：硝化細菌能利用氨氧化成亞硝酸和硝酸時釋放的_將二氧化碳和水合成糖類?；瘜W能時所釋放的能量項目化能合成作用光合作用能量來源體外無機物氧化放出的能量光能生物類型 原核生物(如硝化細菌等)主要為綠色植物，還有藍藻、光合細菌等代謝類型自養(yǎng)需氧型物質(zhì)變化將無機物(CO2 等)轉(zhuǎn)化為儲存能量的有機物生態(tài)地位生產(chǎn)者(3)化能合成作用與光合作用的比較2.生物的新陳代謝類型判斷正誤1葉綠素 a 和葉綠素 b 主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。()2光反應是在葉綠體類囊體的薄膜上進行的，暗反應是在葉綠體基質(zhì)中進

5、行的。()3H在光反應和暗反應中都起還原作用，并將能量轉(zhuǎn)移到糖類分子中。()4離體葉綠體基質(zhì)中添加 ATP、H和 CO2 后，適宜條件下可完成暗反應。()5光照下葉綠體中的 ATP 主要是由光合作用合成的糖經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的。()答案：1.2.3.4.5.時間科學家實驗過程、方法、現(xiàn)象實驗結(jié)論1771年普利斯特利(英)點燃的蠟燭與綠色植物，密閉，蠟燭不熄滅小鼠與綠色植物，密閉，小鼠不易窒息植物更新空氣1779年英格豪斯(荷蘭)500 多次植物更新空氣的實驗植物只有在光照下且只有綠葉才能更新空氣考點一光合作用探究歷程中的幾個重要實驗分析考點梳理(續(xù)表)時間 科學家實驗過程、方法、現(xiàn)象實驗結(jié)論184

6、5年梅耶(德)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推測植物進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學能儲存起來1864年薩克斯(德)綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880年恩格爾曼(美)O2是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用場所1939年魯賓、卡門(美)光合作用釋放的氧全部來自水1.普利斯特利的實驗分析(1)缺少空白對照，實驗結(jié)果說服力不強，應將點燃的蠟燭和小鼠分別單獨置于玻璃罩內(nèi)，作為空白對照。(2)沒有認識到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長。(3)限于當時科學發(fā)展水平的限制，沒有明確植物更新氣體的成分。2薩克斯的實驗分析(1)設(shè)置了自身對照，自變量為光照，因變量是顏色變化。(2)實驗的關(guān)鍵是饑

7、餓處理，以使葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，增強了實驗的說服力。(3)本實驗除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明了光是光合作用的必要條件。高考探究考向?qū)夂献饔锰骄繉嶒灥姆治龅淅?(2017 年海南卷)將葉綠體懸浮液置于陽光下，一段時間后發(fā)現(xiàn)有氧氣放出。下列相關(guān)說法正確的是()A離體葉綠體在自然光下能將水分解產(chǎn)生氧氣B若將葉綠體置于紅光下，則不會有氧氣產(chǎn)生C若將葉綠體置于藍紫光下，則不會有氧氣產(chǎn)生D水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要 ATP 提供能量解析光合作用的場所是葉綠體，離體的葉綠體在自然光下通過光反應能將水分解產(chǎn)生氧氣，A 正確。葉綠體中的色素既能吸收紅光，也能吸收藍紫光，B、C 錯誤。水在葉綠體

8、中分解產(chǎn)生氧氣不僅不需要 ATP 提供能量，還能產(chǎn)生 ATP，D 錯誤。答案A考向預測1(2017 年新課標卷)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(如 O2 的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是()A類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應中 ATP的合成B葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C光合作用的作用光譜也可用 CO2 的吸收速率隨光波長的變化來表示D葉片在 640660 nm 波長光下釋放 O2 是由葉綠素參與光合作用引起的解析：類胡蘿卜素只吸收藍紫光，不吸收紅光，A 錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，其吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值

9、來繪制，B 正確；由于光反應產(chǎn)生的H和ATP 能用于暗反應，直接影響到暗反應階段對 CO2 的利用，所以光合作用的作用光譜也可用 CO2 的吸收速率隨光波長的變化來表示，C 正確；根據(jù)吸收光譜可知，葉片在 640660 nm 波長光下釋放 O2 是由葉綠素參與光合作用引起的，D 正確。答案：A2(2016 年河北衡水中學期中)下列實驗中科學家的使用手段或技術(shù)顯著不同于其他的是()A科學家對分泌蛋白的合成和分泌的研究B魯賓和卡門證明光合作用釋放的氧氣來自水C恩格爾曼證明葉綠體是光合作用的場所D卡爾文探明 CO2 中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑解析：科學家利用同位素標記法對分泌蛋白的合成

10、和分泌進行了研究，發(fā)現(xiàn) 3H 標記的亮氨酸在細胞內(nèi)出現(xiàn)的先后順序分別是核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細胞膜外；魯賓和卡門用同位素標記法證明光合作用釋放的氧氣來自水，即 2H218O4H18O2；恩格爾曼用極細的光束和好氧菌做實驗，證明葉綠體是光合作用的場所；卡爾文利用同位素標記法探明 CO2 中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑，即 14CO214C3(14CH2O)。由此可知，C 選項符合題意。答案：C3(2016 年山東濟寧月考)歷經(jīng)一個多世紀，經(jīng)過許多科學家的實驗，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物，在下面幾個著名實驗中，相關(guān)敘述不正確的是()A普利斯特利的實驗證明了植物可以更新空氣B

11、薩克斯的實驗可證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉C恩格爾曼的實驗能證明氧氣是葉綠體釋放出來的D卡爾文的實驗中，用 18O 分別標記 H2O 和 CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣只來自 H2O解析：證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣只來自 H2O 的科學家是魯賓和卡門，卡爾文研究的是暗反應過程中碳的轉(zhuǎn)移途徑。答案：D考點二光合作用過程考點梳理1光反應與暗反應的比較(1)光反應為暗反應提供H、ATP，暗反應為光反應提供ADP 和 Pi。(2)沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成。(3)反應式及元素去向分析2外界條件驟變時光合作用過程中各物質(zhì)含量變化的分析(1)分析方法需在繪制光合作用模式簡圖的基礎(chǔ)上

12、借助圖形進行分析。需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方面綜合分析。如 CO2 供應正常、光照停止時 C3 的含量變化：(2)含量變化分析過程與結(jié)果條件過程變化C3C5H和ATP模型分析光照由強到弱，CO2供應不變過程減弱，過程減弱，過程正常進行增加 減少 減少光照由弱到強，CO2供應不變過程增強，過程增強，過程正常進行減少 增加 增加（續(xù)表）條件過程變化C3C5H和ATP模型分析光照不變，CO2由充足到不足過程減弱，過程正常進行，隨C3減少減弱，過程正常減少 增加增加光照不變，CO2由不足到充足過程增強正常進行，隨C3增加增強，過程正常增加 減少減少C3、C5 含量變化的兩點注意(1)以上分析只表示條件

13、改變后短時間內(nèi)各物質(zhì)相對含量的變化，而非長時間。(2)以上各物質(zhì)變化中，C3 和 C5 含量的變化是相反的，H和ATP 的含量變化是一致的。高考探究考向以流程圖的形式考查光合作用的過程典例2(2015 年安徽卷)下圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是()ACO2 的固定實質(zhì)上是將 ATP 中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)?C3 中的化學能BCO2 可直接被H還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類C被還原的 C3 在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成 C5D光照強度由強變?nèi)鯐r，短時間內(nèi) C5 含量會升高解析C3 的還原實質(zhì)是將 ATP 中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)?CH2O)中的化學能，A 錯誤；C3 可直接被H和

14、 ATP 還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類，B 錯誤；據(jù)圖分析，被還原的 C3 在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成 C5，C 正確；光照減弱時，ATP 和H合成減少，C5 生成減少，短時間內(nèi) C5 去路不變，最終導致 C5含量降低，D 錯誤。答案C考向預測4(2017 年海南文昌模擬)植物氣孔由兩個保衛(wèi)細胞組成，下圖為植物氣孔開張度的一種調(diào)節(jié)機制，以下判斷錯誤的是()ACO2 進出保衛(wèi)細胞的方式為自由擴散B當 SO2 濃度過高時，植物體內(nèi)C3 的含量上升CABA 在一定程度上可幫助植物免受 SO2 的破壞D當 CO2 濃度過高時，可能會抑制光合作用解析： CO2 進出細胞的方式是自由擴散，A 正確

15、；由圖可知，當 SO2 濃度過高時，會抑制 CO2 固定酶的活性，進而使植物體內(nèi) C3 的含量下降，B 錯誤；ABA 可調(diào)節(jié)氣孔的開關(guān)，在一定程度上使植物免受 SO2 的破壞，C 正確；CO2 濃度過高時，導致保衛(wèi)細胞中 CO2 濃度升高，ABA 引起氣孔關(guān)閉，可能會抑制光合作用，D 正確。答案：B5光合作用過程包括光反應和暗反應，下圖表示光反應與暗反應的關(guān)系，據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是()A光反應為暗反應提供 ATP 和 NADPH(H)B停止光照，葉綠體中 ATP 和 NADPH 含量下降CATP 的移動方向是由類囊體到基質(zhì)D植物在暗處可大量合成(CH2O)解析：光合作用必須在光照條件下進

16、行，在暗處植物不能大量合成(CH2O)。答案：D6下面是綠色植物體內(nèi)能量供應及利用的示意圖，下列說法正確的是()A乙過程利用的 ATP 是由甲和丙過程共同提供的B乙中的 ATP 用于固定 CO2 和還原 C3C甲、丙中合成 ATP 所需的能量來源不相同D丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細胞吸收葡萄糖、興奮傳導等解析：從圖中發(fā)生的變化可判斷，甲是光反應，乙是暗反應，丙是有氧呼吸，丁是 ATP 的水解。有氧呼吸產(chǎn)生的 ATP 不能用于光合作用的暗反應； 光反應過程中產(chǎn)生的 ATP 用于還原 C3，CO2 的固定不消耗能量；光反應合成 ATP 所需的能量來源于光能，而有氧呼吸過程合成 ATP 所需的

17、能量來自有機物中的化學能；紅細胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴散，協(xié)助擴散需要載體蛋白但不消耗 ATP。答案：C考點三影響光合速率的因素及應用考點梳理1影響光合作用的內(nèi)部因素(1)同一植物的不同生長發(fā)育階段曲線分析：在外界條件相同的情況下，光合作用速率由弱到強依次是幼苗期、營養(yǎng)生長期、開花期。應用：根據(jù)植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時、適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長。(2)同一葉片的不同生長發(fā)育時期曲線分析：隨幼葉發(fā)育為壯葉，葉面積增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率提高；老葉內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率隨之下降。應用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉，可

18、降低其細胞呼吸消耗的有機物。曲線分析曲線圖A 點光照強度為 0，此時只進行細胞呼吸，釋放的 CO2 量可表示此時細胞呼吸的強度2影響光合作用的環(huán)境因素(1)光照強度曲線分析AB 段隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2 釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的 CO2 有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度B 點細胞呼吸釋放的 CO2 全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度，B 點所示的光照強度稱為光補償點BC 段隨光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到 C 點以后不再加強，C 點所示的光照強度稱為光飽和點。限制 C點以后光合作用強度增加的內(nèi)部因素是色素的含

19、量以及酶的數(shù)量和最大活性，外部因素是 CO2 濃度等除光照強度之外的環(huán)境因素應用陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，如圖中虛線所示間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能(續(xù)表)(2)CO2 濃度原理：CO2 影響暗反應階段，制約 C3 的形成。曲線分析圖 1圖 2圖 1 中 A 點表示 CO2 補償點，即光合速率等于呼吸速率時的 CO2 濃度，圖 2 中 A點表示進行光合作用所需 CO2 的最低濃度。B 和 B點都表示 CO2 飽和點。曲線圖分析溫度主要是通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性來影響光合作用速率的應用溫室栽培時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼

20、吸速率，減少有機物的消耗，保證植物有機物的積累應用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風”，增施農(nóng)家肥等增大 CO2 濃度，提高光合速率。(3)溫度曲線圖分析在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需元素的供應，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水而萎蔫應用根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量(4)礦質(zhì)元素(5)水分影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導致葉片氣孔關(guān)閉，限制 CO2 進入葉片，從而間接影響光合作用。應用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不

21、能合成葉綠素，但能合成類胡蘿卜素，因而葉片發(fā)黃。(2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。(3)必需元素：葉綠素中含 N、Mg 等必需元素，缺乏 N、Mg 將導致葉綠素無法合成，葉變黃。另外，F(xiàn)e 是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺 Fe 也將導致葉綠素合成受阻，葉變黃。高考探究考向影響光合作用的因素及應用典例3(2016 年新課標卷)BTB 是一種酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中 CO2 濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進行了如下實驗：用少量的 NaHCO3 和 BTB

22、 加水配制成藍色溶液，并向溶液中通入一定量的 CO2 使溶液變成淺綠色，之后將等量的綠色溶液分別加入到 7 支試管中，其中 6 支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結(jié)果見下表。試管編號1234567水草無有有有有有有距日光燈的距離(cm)20*遮光1008060402050 min 后試管中溶液的顏色淺綠色X淺黃色黃綠色淺綠色淺藍色藍色*：遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈 100cm 的地方。若不考慮其他生物因素對實驗結(jié)果的影響，回答下列問題：(1)本實驗中，50 min 后 1 號試管的溶液是淺綠色，則說明2 至 7 號試管的實驗結(jié)果是由

23、_引起的；若 1號試管的溶液是藍色，則說明 2 至 7 號試管的實驗結(jié)果是_(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2) 表 中 X 代 表 的 顏 色 應 為 _( 填 “ 淺 綠色”“黃色”或“藍色”)，判斷依據(jù)是_。(3)5 號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草_。解析(1)依題意并結(jié)合表中信息可知：距日光燈的距離表示光照的強弱。2 號試管遮光，其內(nèi)的水草不能進行光合作用，但能進行呼吸作用；37 號試管內(nèi)的水草在有光的條件下，溶液顏色的變化是光合作用吸收的 CO2 量與呼吸作用釋放的 CO2量的綜合反映；1 號試管為對照組，其中的 NaHCO3 可維持 CO2濃度的相對穩(wěn)定

24、，27 號試管為實驗組。綜上所述，若 50 min后，1 號試管的溶液是淺綠色，則說明 27 號試管的實驗結(jié)果是由光合作用與呼吸作用引起的；若 1 號試管的溶液是藍色，說明 27 號試管的實驗結(jié)果是不可靠的。(2)2 號試管因遮光，其內(nèi)的水草不能進行光合作用消耗 CO2，但能通過呼吸作用釋放 CO2，所以試管內(nèi) CO2 濃度比 3 號試管高，X 代表的顏色應為黃色。(3)5 號試管中的溶液顏色與對照組 1 號試管的相同，均為淺綠色，說明在此條件下水草的光合作用強度等于呼吸作用強度。答案(1)光合作用與呼吸作用 不可靠的(2)黃色遮光條件下水草不能進行光合作用，只能進行呼吸作用，溶液中 CO2

25、濃度高于 3 號管(3)光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的 CO2 量相等多個環(huán)境因素對光合速率的綜合影響分析a在 P 點之前，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因素。隨著該因素的不斷增強，光合速率不斷提高。b在 Q 點之后，橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因素，要提高光合速率，可適當提高圖示的其他因素的含量或強度等。應用：溫室栽培時，在一定的光照強度下，白天適當提高溫度，增加與光合作用相關(guān)的酶的活性，提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2 濃度，以提高光合速率。考向預測7(2017 年天津卷)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半，但固定 CO2 酶的活

26、性顯著高于野生型。下圖顯示兩者在不同光照強度下的 CO2 吸收速率。下列敘述錯誤的是()A光照強度低于 P 時，突變型的光反應強度低于野生型B光照強度高于 P 時，突變型的暗反應強度高于野生型C光照強度低于 P 時，限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強度D光照強度高于 P 時，限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是 CO2 濃度解析：突變型水稻葉片葉綠素含量低于野生型，光照強度低于 P 時，對光照的吸收能力低于野生型，則光反應強度低于野生型，A 正確；突變型水稻葉片固定 CO2 酶的活性顯著高于野生型，光照強度高于 P 時，突變型的 CO2 吸收速率大于野生型，則暗反應強度高于野生型，B 正確

27、；光照強度低于 P 時，由于突變型水稻葉片葉綠素含量低，則限制因素主要是光照強度，C 正確；光照強度高于 P 時，由于突變型水稻葉片固定 CO2酶的活性高，則限制因素是除 CO2 濃度外的其他因素，D 錯誤。答案：D8(2017 年湖南瀏陽月考)圖甲中試管 A 與試管 B 敞口培養(yǎng)相同數(shù)量的小球藻，研究光照強度對小球藻氧氣產(chǎn)生量的影響，試管 A 的結(jié)果如圖乙曲線所示。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是()甲乙AQ 點的 O2 凈釋放量為 0，是因為此點光合作用強度為 0BP 點為負值的原因是細胞呼吸消耗氧氣；適當降低溫度，P 點將下降C在圖乙上繪制裝置 B 的曲線，Q 點應右移D降低 CO2 濃度時，

28、在圖乙上繪制裝置 A 的曲線，R 點應右移解析：Q 點時凈光合速率為 0，光合速率不為 0，A 錯誤；P 點對應的數(shù)值的絕對值代表呼吸速率，若適當降低溫度，呼吸速率會下降，則 P 點會上移，B 錯誤；裝置 B 中缺鎂，影響葉綠素的合成，光合速率低，Q 點應右移，C 正確；CO2 濃度降低，光合速率下降，R 點應向左下移動，D 錯誤。答案：C9兩棵同種生長狀況基本相同的植物，分別置于透明的玻璃罩內(nèi)，如下圖甲、乙所示；在相同自然條件下，測得一晝夜中植物氧氣釋放速率分別如下圖丙、丁曲線所示。下列說法正確的是()丙丁Aab 段和 cd 段，曲線下降的原因相同B一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機物比甲多C

29、e 點時，氣孔關(guān)閉導致光合作用基本停止D裝置甲的植物葉綠體中，在 14 點時 C5 含量比 10 點時低解析：依題意并結(jié)合圖示分析可知，甲植物在密閉的透明玻璃罩內(nèi)，限制光合作用的因素主要是二氧化碳濃度，ab 段下降的原因是二氧化碳供應不足，圖乙植物在自然狀態(tài)下會出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象，cd 段下降的原因是光照不足，A 項錯誤；丙和丁圖中橫坐標與曲線圍成的面積表示凈光合作用，據(jù)此可知，一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機物比甲多，B 項正確；e點時，氣孔部分關(guān)閉導致光合作用下降，C 項錯誤；裝置甲的植物葉綠體中，在 14 點時，玻璃罩內(nèi)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過程減弱，消耗的

30、 C5 減少，導致 C5 含量比 10 點時高，D 項錯誤。答案：B考點四總(真)光合速率、凈(表觀)光合速率考點梳理1呼吸速率的測定方法：植物置于黑暗環(huán)境中，測定密閉實驗容器內(nèi) CO2 增加量、O2 減少量或有機物減少量。2總光合速率和凈光合速率的測定方法(1)總光合速率：常用一定時間內(nèi) O2 產(chǎn)生量、CO2 固定量或有機物產(chǎn)生量來表示。(2)凈光合速率：常用一定時間內(nèi) O2 釋放量、CO2 吸收量或有機物積累量表示。(3)凈光合速率總光合速率呼吸速率3總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的不同描述方式總光合速率O2產(chǎn)生(生成)速率CO2固定速率或單位時間的消耗量有機物產(chǎn)生(制造、生成)速率凈光

31、合速率O2釋放速率CO2吸收速率有機物積累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率黑暗中有機物消耗速率4.植物光合速率的實驗測定方法(如下圖所示)(1)裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時，NaOH 溶液可吸收容器中細胞呼吸產(chǎn)生的 CO2 ；在測凈光合速率時，NaHCO3 溶液可提供 CO2，保證了容器內(nèi) CO2 濃度的恒定。(2)測定原理甲裝置：在黑暗條件下植物進行細胞呼吸，由于 NaOH溶液吸收了細胞呼吸產(chǎn)生的 CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的體積為細胞呼吸吸收 O2 的速率，可代表呼吸速率。乙裝置：在光照條件下植物進行光合作用和細胞呼吸，由于 NaHCO3 溶液保證了容器內(nèi)

32、 CO2 濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的體積為植物氧氣的釋放速率，可代表凈光合速率。真正光合速率凈光合速率呼吸速率(3)測定方法將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等因素所引起的誤差，應設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進行校正。高考探究考向光合作用、呼吸作用與凈光合速率典例4(2014 年新課標卷)某植物凈光合速率的變化趨勢如下圖所示

33、。據(jù)圖回答下列問題：(1)當 CO2 濃度為 a 時，高光強下該植物的凈光合速率為_。CO2 濃度在 ab 之間時，曲線_表示了凈光合速率隨 CO2 濃度的增高而增高。(2)CO2 濃度大于 c 時，曲線 B 和 C 所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是_。(3)當環(huán)境中 CO2 濃度小于 a 時，在圖示的 3 種光強下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的 CO2 量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的 CO2 量。(4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高 CO2 濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應該同時考慮_這一因素的影響，并采取相應措施。解析(1)據(jù)圖可知 CO2 濃度為 a

34、 時，曲線 A(高光強下)的縱坐標為 0，即凈光合速率為 0；CO2 濃度在 ab 之間時，曲線A、B、C 均表現(xiàn)為上升，即凈光合速率均隨 CO2 濃度增高而增高。(2)CO2 濃度大于 c 時，高光強條件下(曲線 A)的凈光合速率仍然能夠隨著 CO2 濃度的增加而增加，由此可知限制曲線 B、C 凈光合速率增加的環(huán)境因素是光強。(3)CO2 濃度小于 a 時，3種光強下，凈光合速率均小于 0，即呼吸速率大于光合速率，也就是說呼吸作用產(chǎn)生的 CO2 量大于光合作用吸收的 CO2 量。(4)據(jù)圖可知 CO2 濃度和光強會影響凈光合速率，從而影響植物的產(chǎn)量，故要提高植物的產(chǎn)量，應綜合考慮 CO2 濃

35、度和光強對植物的影響。答案(1)0 A、B、C(2)光強 (3)大于 (4)光強透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9 mg5.6 mg3.8 mg考向預測10(2017 年安徽黃山一模)用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深 0.5 m 處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下(不考慮化能合成作用)。下列有關(guān)分析不合理的是()A.丙瓶中浮游植物的細胞產(chǎn)生H的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)B在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1 mgC在一晝夜后，乙瓶水樣的 pH 比丙瓶的低D在

36、一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量約為 1.8 mg解析：本題主要考查細胞呼吸、光合作用以及影響它們的因素。丙瓶不透光，生物只能進行細胞呼吸，產(chǎn)生H的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)，A 正確；甲瓶與丙瓶氧氣量的差表示丙瓶細胞呼吸消耗氧氣的量，B 正確；丙瓶不透光，一晝夜的時間內(nèi)水樣中生物均在進行呼吸作用，乙瓶透光，有光照時水樣中生物會進行光合作用，消耗部分呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳，因此一晝夜后，乙瓶水樣 pH 比丙瓶的高，C 錯誤；乙、丙瓶取自同一處，生物的種類和數(shù)量基本相同，細胞呼吸速率相同，乙瓶一晝夜的凈光合量用氧氣表示為 0.7 mg，細胞呼吸的量用氧氣表示為 1.1 mg，所以

37、一晝夜乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量為 1.8 mg，D 正確。答案：C11(2016 年山東淄博期中)圖甲表示植物在不同光照強度下單位時間內(nèi) CO2 釋放量和 O2 產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示植物光合速率與光照強度的關(guān)系曲線。假設(shè)不同光照強度下細胞呼)吸強度相等，下列說法正確的是(甲乙A若圖甲代表水稻，圖乙代表藍藻，則圖甲的 c 時與圖乙的 C 時細胞中產(chǎn)生 ATP 的場所都有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體B若圖甲與圖乙為同一植物，則相同溫度下，圖甲的 b相當于圖乙的 B 點C圖甲植物的 d 時單位時間內(nèi)細胞從周圍環(huán)境吸收 2 個單位的 CO2D圖乙的 A、B、C 點光合作用限制因素只有光照

38、強度解析：藍藻為原核生物，原核生物無線粒體和葉綠體，A錯誤；圖甲顯示的 O2 產(chǎn)生總量反映的是真正光合作用的量，CO2釋放量反映的是呼吸作用量與光合作用量的差，圖甲中 b 表示呼吸作用量是光合作用量的 2 倍，圖乙中的 B 點為光的補償點，光合速率等于呼吸速率，B 錯誤；d 點時 O2 的產(chǎn)生總量為 8 個單位，即需吸收 8 個單位的 CO2，由于呼吸作用產(chǎn)生的 CO2 的量仍為 6 個單位，所以細胞要從環(huán)境吸收 2 個單位的 CO2，C正確；圖乙中 A、B 點光合作用的限制因素主要是光照強度，C 點之后光照強度已經(jīng)不是限制因素，D 錯誤。答案：C比較項目光合作用細胞呼吸發(fā)生范圍含光合色素的細

39、胞所有活細胞與光的關(guān)系在光照下才能進行與光無關(guān)，每時每刻都在進行場所葉綠體(原核細胞除外)細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體物質(zhì)變化將無機物合成有機物分解有機物能量變化儲能，光能化學能放能，實質(zhì)合成有機物，儲存能量分解有機物，釋放能量考點五光合作用與細胞呼吸的關(guān)系考點梳理1區(qū)別(1)光合作用只在部分細胞中進行(如植物含葉綠體的細胞和光合細菌等)，但細胞呼吸則是所有活細胞都能進行的。(2)光合作用中光反應產(chǎn)生的ATP 只供暗反應利用，而細胞呼吸產(chǎn)生的ATP 可供各項生命活動利用( 葉綠體的暗反應除外)。 2聯(lián)系(1)過程圖解(2)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系物質(zhì)方面3同一植物在不同條件下氣體代謝的特點(1)黑暗狀況時：植

40、物只進行細胞呼吸，不進行光合作用。植物從外界吸收 O2，并將細胞呼吸產(chǎn)生的 CO2 釋放到體外。(2)較強光照時：植物同時進行細胞呼吸和光合作用，且光合作用強度大于呼吸作用強度。葉綠體產(chǎn)生的 O2，一部分供給線粒體進行細胞呼吸，其余的 O2 釋放到體外。線粒體產(chǎn)生的CO2 供給葉綠體進行光合作用，同時葉綠體還必須從環(huán)境中攝取一部分 CO2。(3)較弱光照時：光合作用速率等于細胞呼吸速率。葉綠體產(chǎn)生的 O2 供給線粒體進行細胞呼吸。線粒體產(chǎn)生的 CO2 供給葉綠體進行光合作用，葉片與外界環(huán)境不進行氣體交換。(4)微弱光照時：光合作用速率小于細胞呼吸速率。葉綠體產(chǎn)生的 O2 全部供給線粒體利用，還

41、必須從環(huán)境中攝取一部分O2。線粒體產(chǎn)生的 CO2 除供給葉綠體利用外，其余釋放到葉片外。高考探究考向光合作用與呼吸作用的比較典例5(2017年北京卷)某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖。據(jù)此，對該植物生理特性理解錯誤的是()A呼吸作用的最適溫度比光合作用的高B凈光合作用的最適溫度約為 25 C在 025 范圍內(nèi)，溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大D適合該植物生長的溫度范圍是 1050 解析由題目所給曲線可以看出，呼吸作用的最適溫度約為 53 ，而光合作用的最適溫度約為 30 ，A 正確；凈光合速率達到最大值對應的溫度(即最適溫度)約為 25 ，B 正確。在 025 范圍內(nèi)，與呼吸速

42、率變化曲線相比，光合速率變化曲線升高得更快，說明溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大，C 正確。超過 45 ，呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳多于光合作用消耗的二氧化碳，說明呼吸作用消耗的有機物多于光合作用產(chǎn)生的有機物，沒有有機物的積累，不適合該植物的生長，D 錯誤。答案D考向預測12(2017 年安徽六校一聯(lián))如圖表示在適宜的光照、CO2濃度等條件下，某植物在不同溫度下的凈光合作用速率和細胞呼吸速率曲線，下列敘述錯誤的是()A光合作用中溫度主要影響暗反應階段B光合作用、細胞呼吸都受到溫度的影響，其中與細胞呼吸有關(guān)的酶的適宜溫度更高C溫度在 30 左右時真正光合作用速率最大D若溫度保持在 25 ，長

43、時間每天交替進行 12 h 光照、12 h 黑暗，該植物不能正常生長解析：光合作用暗反應階段需要更多的酶參加，因此溫度主要影響暗反應階段，A 正確；由圖示可知光合作用最適溫度為 30 ，細胞呼吸的最適溫度為 40 ，B 正確；由圖示可知溫度為 30 時，凈光合作用速率與細胞呼吸速率之和最大，C正確；溫度保持在 25 時，光照條件下凈光合速率為 4，黑暗條件下的呼吸速率為 2.5，因此，長時間每天交替進行 12 h 光照、12 h 黑暗，該植物能正常生長，D 錯誤。答案：D13(2016 年山東青島質(zhì)檢)夏季某晴朗的一天對一密閉蔬菜大棚中的某種氣體的含量進行 24 小時的檢測，結(jié)果如下圖 1。圖

44、 2 是葉肉細胞內(nèi)兩種細胞器間的氣體關(guān)系圖解。請分析下列說法中錯誤的是()圖 1圖 2A圖 1 中所測氣體為氧氣，且該大棚內(nèi)的蔬菜經(jīng)過一晝夜后積累了一定量的有機物B圖 1 中 CD 段變化的原因可能是光照過強，使溫度升高，部分氣孔關(guān)閉C與它們各自前一段相比，EC 段和 DB 段葉肉細胞中的C3 含量變化趨勢分別是增加、減少D處于圖 1 中的 B 點時，圖 2 中應該進行的氣體轉(zhuǎn)移途徑有 A、C、D、E解析：EC段與其前一階段相比，光照強度增強，產(chǎn)生的H和 ATP 增多，則 C3 被還原的速率增大，C3 將減少；DB 段與其前一段(光合午休時段)相比細胞中 CO2 濃度上升，與 C5 結(jié)合形成的

45、 C3 量應增加，故 C 選項不正確。答案：C14某同學研究甲湖泊中 X 深度生物的光合作用和有氧呼吸。具體操作如下：取三個相同的透明玻璃瓶 a、b、c，將 a先包以黑膠布，再包以鉛箔。用 a、b、c 三瓶從待測水體深度取水，測定 c 瓶中水內(nèi)容氧量。將 a 瓶、b 瓶密封再沉入待測水體深度，經(jīng) 24 h 取出，測兩瓶氧含量，結(jié)果如下圖所示。則 24h 待測深度水體中生物光合作用和有氧呼吸的情況是()A24 h 待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是v mol/瓶B24 h 待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是k mol/瓶C24 h 待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是(k v)m

46、ol/瓶D24 h 待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是(k v)mol/瓶解析：根據(jù)題意知，a 瓶生物在黑暗條件下僅能進行呼吸作用，24 h 待測深度水體中生物進行呼吸消耗的氧氣量為(wv)mol/瓶；b 瓶生物在光照條件下，氧氣的增加量(kw)mol/瓶，即瓶內(nèi)生物 24 h 進行光合作用和有氧呼吸凈積累的氧氣量(凈光合量)，故 24 h 待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量呼吸消耗的氧氣量凈光合量(wv)(kw)(kv) mol/瓶。答案：D綠葉中色素的提取和分離1實驗原理提取：綠葉中的色素溶于有機溶劑無水乙醇而不溶于水，可用無水乙醇等有機溶劑提取色素。分離：葉綠體中的色素在層析液

47、中溶解度不同，溶解度高 的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢，從而使 各種色素相互分離。2實驗過程及結(jié)果觀察與記錄：濾紙條上的色素帶有四條。實驗中的注意事項及操作目的歸納過程注意事項操作目的提取色素(1)選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高(2)研磨時加無水乙醇溶解色素(3)加少量SiO2使研磨充分(4)加少量CaCO3防止色素被破壞(5)迅速、充分研磨防止乙醇過度揮發(fā)，充分溶解色素(6)盛放濾液的試管管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化過程注意事項操作目的分離色素(1)濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散(2)濾液細線要直、細、齊使分離出的色素帶平整不重疊(3)濾液細線干燥后再畫一兩次增加濾液

48、線中色素含量，使分離出的色素帶更清晰(4)濾液細線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中(續(xù)表)典例(2016年新課標卷)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中B構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用D黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的解析葉綠體中的色素能夠溶解在乙醇等有機溶劑中，A 項正確；鎂可以以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進而參與葉綠素的合成，B 項正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C 項錯誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D 項正確。答案C舉一反三(2017 河南五校聯(lián)考)將可見光通過三棱鏡后照射到綠色植物葉片的某種色素提取液上，可獲得該吸收光譜(圖中的數(shù)字表示光的波長，單位為 nm，暗帶表示溶液吸收該波長的光后形成的光譜)。則該色素是()A類胡蘿卜素C胡蘿卜素B葉黃素D葉綠素 a解析：葉綠體中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素。其中，葉綠素包括葉綠素 a 和葉綠素 b，主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素，主要吸收藍紫光。從圖中可以看出，該色素主要吸收了紅光和藍紫光，所以該色素為葉綠素 a。答案：D