（浙江選考）2020版高考生物新導學大一輪復習 第9講 光合作用（Ⅱ）——光合作用的影響因素及應(yīng)用（含解析）講義.docx
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第9講 光合作用(Ⅱ)——光合作用的影響因素及應(yīng)用 [考綱要求] 1.環(huán)境因素對光合速率的影響(c)。2.光合作用與細胞呼吸的異同(b)。3.活動：探究環(huán)境因素對光合作用的影響(c)。 考點一 環(huán)境因素對光合速率的影響 1.光合速率(或稱光合強度) (1)概念：一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內(nèi)進行多少光合作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳)。 (2)表示方法：產(chǎn)生氧氣量/單位時間或消耗二氧化碳量/單位時間。 2.影響光合速率的外界因素 (1)光強度 在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光強度的增加而增加，當光強度達到一定值時，光強度再增加光合速率也不會增加，此時的光強度稱為光飽和點。但在光強度達到全日照之前，光合作用已達到光飽和點時的速率。 (2)溫度：低于最適溫度，隨著溫度升高，光合速率加快；超過最適溫度，隨著溫度升高，酶的活性降低，光合速率減慢。不同種類的植物光合作用的最適溫度不同，一般為25℃左右，在0℃條件下光合作用可能完全停止或十分微弱。 (3)CO2濃度 大氣中CO2濃度約為0.035%，當這一濃度增加至1%以內(nèi)時，光合速率隨CO2濃度的增高而增高，在CO2濃度增加到一定值時，光合速率可達到最大值。 (1)與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短( ) (2)生長于較弱光照條件下的植物，當提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光反應(yīng)( √ ) (3)延長光照時間，能提高光合作用強度( ) (4)植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用( ) (5)仙人掌類植物可以在森林中生長( ) 據(jù)圖分析多因素對光合作用的影響 (1)三條曲線在P點之前限制光合速率的因素分別是什么？ 提示 P點之前，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標所表示的因子，依次為光強度、光強度和溫度。 (2)三條曲線在Q點之后橫坐標所表示的因子還是影響光合速率的主要因素嗎？此時的限制因素分別是什么？ 提示 Q點之后橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的主要因素，此時的主要影響因素依次為溫度、CO2濃度和光強度。 (3)在北方的冬暖大棚中施用有機肥有哪些益處？ 提示 有機肥中的有機物被土壤中的微生物分解成各種礦質(zhì)元素，增加了土壤的肥力，另外還釋放出熱量和CO2，增加了大棚內(nèi)的溫度和CO2濃度，有利于光合作用的進行。 1.光合速率與呼吸速率的常用表示方法 項目 表示方法 凈(表觀)光合速率 (向外界)釋放O2速率、(從外界)吸收CO2速率、有機物積累速率 真正(總)光合速率 O2產(chǎn)生速率、CO2固定速率、CO2同化(消耗)速率、有機物產(chǎn)生(制造)速率、葉綠體CO2吸收速率、光合作用CO2吸收速率、光合作用O2釋放速率 呼吸速率 黑暗中O2吸收速率、黑暗中CO2釋放速率、有機物消耗速率 2.表觀光合速率與真正光合速率的內(nèi)涵 (1)曲線分析 ①A點時，只進行細胞呼吸；綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點)。 ②AB段隨著光強度的增強，光合作用強度也增強，但仍小于細胞呼吸強度；B點時，光合作用強度等于細胞呼吸強度，即光補償點。 ③BC段隨著光強度的增強，光合作用強度增強；C點對應(yīng)的光強度為光飽和點，限制C點的環(huán)境因素可能有溫度或二氧化碳濃度等。綠色組織在有光條件下光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)據(jù)為凈(表觀)光合速率。 ④真正光合速率＝凈(表觀)光合速率＋呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下： a.光合作用產(chǎn)生的O2量＝實測的O2釋放量＋細胞呼吸消耗的O2量。 b.光合作用固定的CO2量＝實測的CO2吸收量＋細胞呼吸釋放的CO2量。 c.光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量＝葡萄糖的積累量(增重部分)＋細胞呼吸消耗的葡萄糖量。 (2)下面的四幅圖表示A點、AB段、B點和B點之后的O2和CO2轉(zhuǎn)移方向。 (3)應(yīng)用分析：欲使植物正常生長，則必須使光強度大于光補償點；適當提高光強度可增加大棚作物產(chǎn)量。 3.光合速率與呼吸速率的相關(guān)曲線分析 命題點一 光強度、CO2濃度、溫度等對光合速率的影響 1.下列為有關(guān)環(huán)境因素對植物光合作用影響的關(guān)系圖，有關(guān)描述錯誤的是( ) A.圖1中，若光強度適當增強，a點左移，b點右移 B.圖2中，若CO2濃度適當增大，a點左移，b點右移 C.圖3中，a點與b點相比，a點時葉綠體中三碳酸分子含量相對較多 D.圖4中，當溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少 答案 D 解析 圖4中“光照下CO2的吸收量”為植物凈光合量(植物有機物積累量)，“黑暗下CO2的釋放量”為植物呼吸量，因此當溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量仍在增加。 2.(2018麗衢湖聯(lián)考)在適宜溫度條件下，研究CO2濃度倍增對干旱脅迫下黃瓜幼苗光合特性的影響，結(jié)果如下。下列敘述正確的是( ) 組別 處理(Q光強度) 表觀光合速率(μmolCO2m－2s－1) 相對氣孔開度(%) 水分利用效率 A 對照 大氣CO2濃度 12 100 1.78 B 干旱 7.5 62 1.81 C 對照 CO2濃度倍增 15 83 3.10 D 干旱 9.5 47 3.25 A.CO2濃度倍增、光強度增加均能使光飽和點增大 B.干旱脅迫下，葉綠體內(nèi)形成三碳糖磷酸的速率上升 C.CO2濃度倍增，黃瓜幼苗可能通過提高水分利用效率來增強抗旱能力 D.當C組表觀光合速率為15μmolCO2m－2s－1時，溫度制約了光合作用 答案 C 解析 由圖可知，CO2濃度倍增能使光飽和點增大，光強度增加不改變光飽和點，A錯誤；干旱脅迫下，相對氣孔開度下降，從而使葉綠體內(nèi)形成三碳糖磷酸的速率下降，B錯誤；由表可知，CO2濃度倍增時水分利用效率增加，所以黃瓜幼苗可能通過提高水分利用效率來增強抗旱能力，C正確；當C組表觀光合速率為15μmolCO2m－2s－1時，制約光合作用強度的是光強度，D錯誤。 命題點二 其他因素對光合速率的影響 3.將桑樹和大豆分別單獨種植(單作)或兩種隔行種植(間作)，測得兩種植物的光合速率如圖所示(注：光飽和點是光合速率達到最大值時所需的最低光強度)。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是( ) A.與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響 B.與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大 C.間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率 D.大豆植株開始積累有機物時的最低光強度單作大于間作 答案 D 解析 當光強度為0時，植物只進行細胞呼吸，由坐標圖中數(shù)據(jù)可知，桑樹間作時的呼吸強度比單作時的大，大豆間作時的呼吸強度比單作時的小，A錯誤；與單作相比，間作時桑樹光合作用的光飽和點增大，大豆光合作用的光飽和點減小，B錯誤；在較低光強度范圍內(nèi)，大豆間作時的光合速率比單作時增強，在較高光強度范圍內(nèi)，大豆間作時的光合速率比單作時減弱，C錯誤；單作時大豆開始積累有機物時的最低光強度大于間作時的，D正確。 4.電場會對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生一種“無形”的影響。在溫室中同時增補電場和增施CO2，蔬菜產(chǎn)量可提高70%左右，這就是著名的“電場產(chǎn)量倍增效應(yīng)”?？茖W家根據(jù)電場強度與CO2濃度對黃瓜幼苗光合作用強度影響的實驗，繪制如下曲線。據(jù)圖回答下列問題： (1)第1組實驗的作用是__________________________。 在飽和光強度下，該實驗的自變量是____________________________________。 (2)第1組實驗和第2組實驗的曲線比較，說明____________________________________。 (3)根據(jù)實驗曲線可知，在相同光強度下，為了最大限度地增加作物產(chǎn)量，可以采取的措施是____________________________________________________________。 答案 (1)對照 電場強度和CO2濃度 (2)強電場可以提高植物的光合作用強度 (3)增補電場和增施CO2 解析 (1)第1組實驗的條件為大氣電場和大氣CO2濃度，屬于對照組，起對照作用。飽和光強度下，實驗的自變量是電場強度和CO2濃度。(2)第1組和第2組對比，二者的自變量為電場強度，第2組的凈光合作用強度大于第1組，而二者的細胞呼吸強度相等，因此說明強電場可以提高植物的光合作用強度。(3)分析曲線可知，同一光強度下凈光合作用強度最大的是第4組，因此為了最大限度地增加作物產(chǎn)量，可增加電場強度和提高CO2濃度。 命題點三 真正光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的分析 5.(2017北京，2)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0～25℃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10～50℃ 答案 D 解析 由圖可知，呼吸作用的最適溫度約為50℃，總光合作用的最適溫度約為30℃，A項正確；植物體在約25℃時，凈光合速率最高，說明該溫度為凈光合作用的最適溫度，B項正確；在0～25℃范圍內(nèi)，隨溫度升高光合速率曲線的升高幅度要遠大于呼吸速率，說明溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大，C項正確；超過45℃，該植物凈光合速率為負值，沒有有機物的積累，不適合生長，D項錯誤。 6.以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是( ) A.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等 B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多 C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少 D.其他條件不變，光強度適當增強時，兩曲線的交點將向左下方移動 答案 A 解析 分析題意與圖像可知，圖中的虛線代表凈光合作用，實線代表呼吸作用。在光照下，光合作用制造的有機物總量(真正光合作用量)＝呼吸作用消耗的有機物量(呼吸量)＋有機物的凈積累量(凈光合作用量)，即某溫度下圖中實線所對應(yīng)的量加上虛線所對應(yīng)的量就是真正光合作用量。讀取圖中20℃、25℃、30℃、35℃等溫度下對應(yīng)的CO2的吸收量與釋放量，根據(jù)上面的等式關(guān)系可以推斷出：光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等；光照相同時間，在25℃條件下植物積累的有機物的量最多；由圖可知，溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量仍在增加，只是凈光合速率開始下降；兩曲線的交點表示某溫度時，有機物的凈積累量與呼吸作用消耗的有機物的量相等，當其他條件不變，光強度適當增強時，凈光合作用量增大，兩曲線的交點將向右上方移動。 考點二 光合作用與細胞呼吸的異同 1.光合作用與需氧呼吸的區(qū)別 項目 光合作用 需氧呼吸 物質(zhì)變化 無機物合成有機物 有機物被分解成無機物 能量變化 光能→穩(wěn)定的化學能 穩(wěn)定的化學能→熱能、ATP中活躍的化學能 實質(zhì) 合成有機物，貯存能量 分解有機物、釋放能量，供細胞利用 場所 主要是葉綠體 細胞溶膠和線粒體 條件 只在光下進行 有氧氣的參與下進行 2.光合作用與需氧呼吸的聯(lián)系 (1)物質(zhì)方面：C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2。 O：H2OO2H2O。 H：H2ONADPHC6H12O6NADHH2O。 (2)能量方面：光能ATP中活躍的化學能C6H12O6中穩(wěn)定的化學能 (1)在葉肉細胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是類囊體膜和線粒體內(nèi)膜( ) (2)CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6分解成CO2的過程發(fā)生在線粒體中( ) (3)光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變成化學能，細胞呼吸過程中化學能轉(zhuǎn)變成熱能和ATP( ) (4)凈光合速率長期為零時會導致幼苗停止生長( √ ) (5)適宜光照下，植物吸收CO2的總量等于固定的CO2的總量( ) 如圖是某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖，請分析回答下列問題： (1)圖中①②③④代表的物質(zhì)依次是O2、NADP＋、ADP＋Pi、RuBP，[H]代表的物質(zhì)主要是NADH(或還原型輔酶Ⅰ)。 (2)B代表一種反應(yīng)過程，C代表細胞溶膠，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過程，還發(fā)生在C和D(填字母)中。 (3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成乙醇，出現(xiàn)這種情況的原因是在缺氧條件下進行厭氧呼吸。 命題點一 比較光合作用與細胞呼吸的過程 1.如圖表示高等植物體內(nèi)光合作用和細胞呼吸的部分代謝途徑，下列有關(guān)敘述中不正確的是( ) A.葉肉細胞中，只要線粒體消耗O2，光合作用就不缺少ATP和CO2 B.過程②需要ATP，過程①③④產(chǎn)生ATP C.對于正常光合作用的葉片，如果突然降低光強度，過程①②都會減弱 D.葉肉細胞的線粒體、葉綠體和細胞溶膠中都含有與合成ATP有關(guān)的酶 答案 A 解析 圖中過程①②③④依次為光合作用的光反應(yīng)階段、光合作用的碳反應(yīng)階段、需氧呼吸的第一、二階段、需氧呼吸的第三階段。在葉肉細胞中，線粒體產(chǎn)生的能量并不用于光合作用，光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP用于碳反應(yīng)階段，A錯誤；過程②是三碳酸分子的還原，需要ATP和NADPH([H])，過程①③④都能產(chǎn)生ATP，B正確；對于正常光合作用的葉片，若突然降低光強度，過程①減弱，由于缺少ATP和NADPH，過程②也會減弱，C正確；葉肉細胞的線粒體、葉綠體和細胞溶膠中都能產(chǎn)生ATP，故都含有與合成ATP有關(guān)的酶，D正確。 2.(2018嘉興期末)如圖表示真核細胞中兩種生物膜結(jié)構(gòu)及其上所發(fā)生的部分生理過程，a、b、c、d代表膜上的成分。下列敘述錯誤的是( ) A.兩種生物膜均具有能量轉(zhuǎn)換功能，與此功能有關(guān)的膜蛋白是b、d B.圖甲所示生物膜是線粒體內(nèi)膜，a是具有催化功能的膜蛋白 C.圖乙所示生物膜是類囊體膜，c是分布著光合色素的膜蛋白 D.兩種生物膜都能增大相關(guān)細胞器的膜面積 答案 A 解析 圖甲所示過程為需氧呼吸的電子傳遞鏈，對應(yīng)的生物膜為線粒體內(nèi)膜；圖乙所示過程為光合作用的光反應(yīng)，對應(yīng)的生物膜為類囊體膜，膜上有色素分布。兩種生物膜均具有能量轉(zhuǎn)換功能，與此功能有關(guān)的膜蛋白包括a、b、c、d，A項錯誤。 命題點二 光合作用與細胞呼吸的物質(zhì)和能量變化 3.(2019定海模擬)細胞中許多結(jié)構(gòu)產(chǎn)生NADPH、NADH([H])與ATP，下列關(guān)于NADPH、NADH和ATP的敘述，錯誤的是( ) A.葉綠體內(nèi)的NADPH來自水，NADPH用于還原三碳酸分子 B.線粒體內(nèi)的NADH部分來自丙酮酸，NADH用于還原氧氣 C.葉綠體、線粒體內(nèi)的ATP均可用于植物的各種生命活動 D.適宜光照下葉肉細胞的細胞溶膠、線粒體和葉綠體中都有ATP合成 答案 C 解析 葉綠體內(nèi)NADPH來自水的光解，用于還原三碳酸分子，A項正確；線粒體內(nèi)的NADH一部分來自于葡萄糖的分解，一部分來自于丙酮酸和水反應(yīng)的過程，兩過程產(chǎn)生的NADH用于還原氧氣生成水，B項正確；葉綠體中產(chǎn)生的ATP只能用于碳反應(yīng)，不能用于其他生命活動，C項錯誤；葉肉細胞的線粒體、葉綠體和細胞溶膠中都含有與合成ATP相關(guān)的酶，都能產(chǎn)生ATP，D項正確。 4.(2018寧波期末)在自然條件下，下列關(guān)于高等植物檸檬酸循環(huán)和卡爾文循環(huán)的敘述，正確的是( ) A.檸檬酸循環(huán)需消耗CO2，卡爾文循環(huán)會產(chǎn)生CO2 B.檸檬酸循環(huán)中，葡萄糖中的化學能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學能 C.卡爾文循環(huán)中，ATP和NADPH中的化學能轉(zhuǎn)化為有機物中的化學能 D.檸檬酸循環(huán)只在黑暗條件下進行，卡爾文循環(huán)只在光照條件下進行 答案 C 解析 檸檬酸循環(huán)發(fā)生在需氧呼吸的第二階段，會產(chǎn)生CO2，卡爾文循環(huán)發(fā)生在碳反應(yīng)階段，需消耗CO2，A項錯誤；檸檬酸循環(huán)中，丙酮酸被分解為CO2，其中的化學能轉(zhuǎn)化為熱能和ATP中的化學能，B項錯誤；光合作用卡爾文循環(huán)中，ATP和NADPH中的化學能在其分別提供的磷酸基團和氫的作用下合成有機物，將ATP和NADPH中的化學能轉(zhuǎn)化為有機物中的化學能，C項正確；檸檬酸循環(huán)在有光、無光條件下均可進行，只要提供了ATP和NADPH，卡爾文循環(huán)在無光條件下也可進行，D項錯誤。 考點三 活動：探究環(huán)境因素對光合作用的影響 1.實驗原理 (1)光合速率通常以一定量的植物在單位時間內(nèi)有機物的積累量、CO2的吸收量、O2的釋放量即表觀光合速率來衡量。 (2)影響光合作用的主要環(huán)境因素：溫度、CO2濃度、光強度。 2.實驗步驟 (1)實驗假設(shè)：一定范圍內(nèi)，光合速率隨光強度的增加而增加。 (2)實驗過程 ①組裝下圖裝置三套，編號為甲、乙、丙。 ②分別向三支試管內(nèi)加入等量的小球藻和5%的NaHCO3溶液。 ③記錄有色液滴的起始位置。 ④取三只100W聚光燈，分別置于距甲、乙、丙10cm、20cm、50cm處，一段時間后，記錄液滴位置。 1.變量分析 (1)自變量：光強度，通過100W聚光燈與實驗裝置的距離遠近控制。 (2)因變量：光合速率，通過單位時間內(nèi)O2的釋放量測定，以單位時間內(nèi)有色液滴的移動距離作為檢測指標。 (3)無關(guān)變量：各組實驗植物(如金魚藻、小球藻)的數(shù)量相同，溫度、CO2濃度相同。 2.實驗拓展 (1)設(shè)置溫度作為自變量：用上述裝置探究溫度對光合速率的影響，可通過將試管分別置于裝有不同溫度水的燒杯中控制自變量——溫度。 (2)設(shè)置CO2濃度作為自變量：用上述裝置探究CO2濃度對光合作用的影響，可通過往試管內(nèi)分別加入不同濃度的NaHCO3溶液來控制自變量——CO2濃度。 命題點一 實驗選材、原理、步驟 1.利用如圖所示的實驗裝置進行與光合作用有關(guān)的實驗，下列說法正確的是( ) A.試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量 B.在光下，如果有氣泡產(chǎn)生，可以說明光合作用產(chǎn)生氧氣 C.為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的NaHCO3溶液進行實驗 D.為了探究光強度對光合作用的影響，用一套裝置慢慢向光源靠近，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化 答案 C 解析 試管中收集的氣體量表示光合作用產(chǎn)生的氧氣量減去呼吸作用消耗的氧氣量的剩余量，A錯誤；光下產(chǎn)生氣泡，可能是溫度增加，使氣體的溶解度下降導致的，產(chǎn)生的也不一定是氧氣，B錯誤；探究光強度對光合作用的影響時，用一套裝置慢慢向光源靠近，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化是不正確的，因為產(chǎn)生的氧氣是一個累加的過程，應(yīng)該用多套裝置，其他條件相同，只是距離光源的位置不同，D錯誤。 2.圖甲為某校生物興趣小組探究光強度對茉莉花光合作用強度影響的實驗裝置示意圖，圖乙為所測得的結(jié)果。請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖甲中NaHCO3溶液的作用是________________________________。 (2)請寫出控制本實驗自變量的一種方法：________________________________________。 (3)為了防止無關(guān)變量對實驗結(jié)果的干擾，本實驗還應(yīng)設(shè)置對照實驗，請問對照裝置如何設(shè)置？ ________________________________________________________________________ (4)實驗測得，當用40W燈泡照射時，紅色液滴沒有發(fā)生移動，這是因為此時___________。 (5)圖甲所示裝置無法測得A點數(shù)據(jù)，除非將其中的NaHCO3溶液換為________________溶液，且將裝置放在____________環(huán)境中。 答案 (1)維持密封瓶內(nèi)CO2量的穩(wěn)定 (2)用不同瓦數(shù)的燈泡或改變燈與廣口瓶的距離 (3)將裝置中的茉莉花換成等量死花，其他設(shè)置與裝置甲一樣 (4)光合速率等于呼吸速率 (5)NaOH 黑暗(或遮光) 解析 由題意可知，甲是研究光強度對茉莉花光合作用強度影響的實驗裝置，甲中NaHCO3溶液的作用是維持密封瓶內(nèi)CO2量的穩(wěn)定。實驗的自變量是光強度，可以用不同功率的電燈泡或相同功率的電燈泡與實驗裝置之間的距離控制光照強度的變化。該實驗通過液滴移動的距離表示光合作用強度，由于氣壓變化等物理因素也可以導致液滴移動，因此為了消除物理因素對實驗結(jié)果的干擾，可以將裝置中的茉莉花換成等量死花，其他設(shè)置與裝置甲一樣，糾正無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。用40 W燈泡照射時，紅色液滴沒有發(fā)生移動說明光合作用產(chǎn)生的氧氣與需氧呼吸吸收的氧氣相等，即光合作用強度與細胞呼吸強度相等；光照條件下既進行光合作用，也進行細胞呼吸，測得的數(shù)值是凈光合作用量，為了測得實際光合作用強度，需要將其中的NaHCO3溶液換為NaOH溶液，且將裝置放在黑暗條件下測出細胞呼吸強度，用測得的光合作用強度＋細胞呼吸強度才是植物實際光合作用強度。 命題點二 實驗分析與實驗拓展 3.下圖哪支試管中氧氣含量下降得最快( ) 答案 A 解析 試管A中水草不能進行光合作用，無氧氣產(chǎn)生，而小魚和水草都要進行細胞呼吸消耗氧氣，故其氧氣含量下降得最快。 4.(2018浙江11月選考，30)光合作用是整個生物圈的物質(zhì)基礎(chǔ)和能量基礎(chǔ)。回答下列問題： (1)為研究光合作用中碳的同化與去向，用____________的CO2供給小球藻，每隔一定時間取樣，并將樣品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以殺死小球藻并________標記化合物。濃縮后再點樣進行雙向紙層析，使標記化合物________。根據(jù)標記化合物出現(xiàn)的時間，最先檢測到的是三碳化合物。猜測此三碳化合物是CO2與某一個二碳分子結(jié)合生成的，但當________________后，發(fā)現(xiàn)RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物質(zhì)不是二碳分子。 (2)在“探究環(huán)境因素對光合作用的影響”的活動中，選用某植物幼苗，用含有100mmol/LNaCl的完全營養(yǎng)液進行培養(yǎng)，測定其光合作用速率和氣孔導度，結(jié)果如圖所示。本實驗可推出的實驗結(jié)論是________________________________________________________________。 實驗中設(shè)置了前后自身對照，還可設(shè)置______________作為空白對照。測量光合作用速率的指標除本實驗采用的之外，還可采用_________________________________ (答出兩點即可)。 答案 (1)同位素14C標記 提取 分離 突然降低CO2濃度 (2)NaCl處理導致光合作用速率及氣孔導度下降，且隨處理時間的延長，抑制作用越明顯 不加NaCl的完全營養(yǎng)液 單位時間單位葉面積的O2釋放量、單位時間單位葉面積的干物質(zhì)積累量 解析 (1)為了研究光合作用中碳的去向，往往用放射性同位素14C標記，甲醇用以殺死小球藻并提取標記化合物，用紙層析法對濃縮的提取物進行分離。根據(jù)碳反應(yīng)的過程，突然降低CO2濃度后，發(fā)現(xiàn)RuBP的含量快速升高，可推知RuBP和CO2反應(yīng)生成了三碳化合物。(2)氣孔是CO2進入葉肉細胞進行光合作用的主要通道，由題圖分析可知，隨處理時間的延長，NaCl完全營養(yǎng)液導致氣孔導度逐漸下降，進而對光合作用的抑制越來越明顯。為了使結(jié)果更科學，需設(shè)置空白對照組，即用不加NaCl的完全營養(yǎng)液進行處理。光合速率的表示方法有多種，如單位時間內(nèi)單位葉面積的O2釋放量、CO2的消耗量、單位時間內(nèi)單位葉面積的干物質(zhì)積累量等。 探究真題 預測考向 1.(2018浙江4月選考)各取未轉(zhuǎn)基因的水稻(W)和轉(zhuǎn)Z基因的水稻(T)數(shù)株，分組后分別噴施蒸餾水、寡霉素和NaHSO3，24h后進行干旱脅迫處理(脅迫指對植物生長和發(fā)育不利的環(huán)境因素)，測得未脅迫和脅迫8h時的光合速率如圖所示。已知寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列敘述正確的是( ) A.寡霉素在細胞呼吸過程中抑制線粒體外膜上[H]的傳遞 B.寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體的基質(zhì) C.轉(zhuǎn)Z基因提高光合作用的效率，且增加寡霉素對光合速率的抑制作用 D.噴施NaHSO3促進光合作用，且減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降 答案 D 解析 由題目可知，寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性，細胞呼吸合成ATP的場所為細胞溶膠、線粒體的基質(zhì)和嵴以及內(nèi)膜上，A錯誤；光合作用在葉綠體的類囊體膜上合成ATP，B錯誤；比較圖中W＋H2O和T＋H2O兩組的柱狀圖可知，該條件下轉(zhuǎn)Z基因植物在未脅迫和脅迫狀態(tài)下光合速率均比未轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率高，所以轉(zhuǎn)Z基因能提高光合作用的效率。比較圖中W＋H2O、W＋寡霉素兩組光合速率的差值和T＋H2O、T＋寡霉素兩組光合速率的差值，可知施加了寡霉素之后轉(zhuǎn)Z基因植物光合速率下降的幅度更小，所以轉(zhuǎn)Z基因能減弱寡霉素對光合作用的抑制作用，C錯誤；比較圖中W＋H2O和W＋NaHSO3兩組(或T＋H2O和T＋NaHSO3兩組)的柱狀圖可知，施加NaHSO3之后，植物在未脅迫和脅迫狀態(tài)下的光合速率均有提高，說明噴施NaHSO3可促進光合作用，且噴施NaHSO3可減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降，D正確。 2.(2016浙江10月選考)在玻璃溫室中，研究小組分別用三種單色光對某種綠葉蔬菜進行補充光源(補光)試驗，結(jié)果如圖所示。補光的光強度為150μmolm－2s－1，補光時間為上午7∶00～10∶00，溫度適宜。 下列敘述正確的是( ) A.給植株補充580nm光源，對該植株的生長有促進作用 B.若680nm補光后植株的光合色素增加，則光飽和點將下降 C.若450nm補光組在9：00時突然停止補光，則植株釋放的O2量增大 D.當對照組和450nm補光組CO2吸收速率都達到6μmolm－2s－1時，450nm補光組從溫室中吸收的CO2總量比對照組少 答案 D 3.某小組進行了低溫弱光對番茄幼苗光合作用影響的實驗，對照組：25℃、600μmolm－2s－1(光強單位)，處理16天；實驗組：5℃、60μmolm－2s－1，先處理8天，再恢復到對照組條件處理8天。實驗結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是( ) 注：氣孔導度指氣孔開放程度 A.實驗組植株光合速率與氣孔導度呈負相關(guān) B.實驗組植株第16天的光飽和點比第8天的高 C.5℃低溫處理番茄幼苗，對其光合作用造成的影響是不可恢復的 D.若在第4天給實驗組植株提供對照組條件，則瞬間葉肉細胞中核酮糖二磷酸的含量上升 答案 B 4.(2017浙江11月選考)為探究環(huán)境因素對光合作用的影響，進行了相關(guān)實驗。取去除淀粉的某植物葉片打成大小相等的圓片，并將相同數(shù)量的葉圓片分別放入A～D四組燒杯中，在25℃環(huán)境中進行實驗，實驗內(nèi)容與結(jié)果見下表。 組別 燒杯中液體成分 處理條件 檢測結(jié)果 A 富含CO2的純水 光照 ＋ B 富含CO2的純水 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：“＋”表示檢出淀粉，“＋＋”表示檢出淀粉含量較高，“－”表示未檢出淀粉。 回答下列問題： (1)本實驗的可變因素是__________________。 (2)如何去除植物葉片中的淀粉？________。 (3)據(jù)表分析，將CO2作為光合作用原料的是________組。在植物體內(nèi)，CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物的途徑為________循環(huán)，其產(chǎn)物可運至葉綠體外轉(zhuǎn)變成________，并運到植物體其他部位供細胞利用。 (4)檢測結(jié)果表明離體葉肉細胞可直接利用葡萄糖合成淀粉。葉肉細胞合成淀粉的場所是________________，而在塊莖中，淀粉長期儲存在________中。 答案 (1)葡萄糖和光照 (2)暗處理 (3)A、C 卡爾文 蔗糖 (4)葉綠體基質(zhì) 白色體 解析 (1)本實驗探究的是葡萄糖和光照對光合作用的影響，由表可知設(shè)置的變量有兩個：葡萄糖和光照的有無。(2)實驗之前可進行一段時間的暗處理，耗盡植物葉片中的淀粉。(3)據(jù)表分析，A、C組都有光照條件，可以進行光合作用，所以會吸收CO2作為光合作用原料。在植物體內(nèi)，CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物的途徑為卡爾文循環(huán)，其產(chǎn)物可運至葉綠體外轉(zhuǎn)變成蔗糖，并運到植物體其他部位供細胞利用。(4)D組葉片在黑暗條件下，因此不能進行光合作用，但可以直接利用葡萄糖合成淀粉。葉肉細胞合成淀粉的場所是葉綠體基質(zhì)，而在植物的塊莖中，白色體是長期儲存淀粉的場所。 課時作業(yè) 一、選擇題 1.(2018浙江七彩陽光聯(lián)考)為了研究兩個小麥新品種P1、P2的光合作用特性，研究人員分別測定了新品種與原種(對照)葉片的表觀光合速率，結(jié)果如圖所示。以下說法錯誤的是( ) A.實驗過程中光強度和CO2初始濃度必須一致 B.可用單位時間內(nèi)進入葉綠體的CO2量表示表觀光合速率 C.每組實驗應(yīng)重復多次，并取平均值作為繪圖數(shù)據(jù) D.三個品種達到最大表觀光合速率時的溫度沒有顯著差異 答案 B 解析 實驗過程中的光強度和CO2初始濃度均屬于無關(guān)變量，無關(guān)變量在實驗過程中必須一致，A項正確；可用單位時間內(nèi)植物從外界環(huán)境中吸收的CO2量表示表觀光合速率，B項錯誤；為了減少實驗誤差，每組實驗應(yīng)重復多次，所得數(shù)據(jù)取平均值，C項正確；題圖顯示，三個品種達到最大表觀光合速率時的溫度都是25℃左右，沒有顯著差異，D項正確。 2.(2019金華高三模擬)研究者探究不同光照條件下，兩種不同濃度CO2對某種藍細菌生長的影響，結(jié)果如圖所示。下列關(guān)于實驗的敘述不正確的是( ) A.“●”和“▲”分別表示高濃度和低濃度CO2下的測量結(jié)果 B.若相同條件下測量O2的釋放量，可得到相似的實驗結(jié)果 C.低光強時，不同的CO2濃度對干重增加的影響不顯著 D.高濃度CO2時，不同的光強對干重增加的影響不顯著 答案 D 解析 分析題圖曲線可知，高光強下“●”有機物積累多于“▲”，因此“●”為高二氧化碳濃度下的測量結(jié)果，“▲”為低二氧化碳濃度下的測量結(jié)果，A項正確；凈光合速率也可用O2的釋放量表示，可得到相似的實驗結(jié)果，B項正確；低光強時，限制光合作用的外界因素主要是光強度，不是二氧化碳濃度，因此不同的CO2濃度對干重增加的影響不顯著，C項正確；高濃度CO2時，一定的范圍內(nèi)隨光強度增加，光合作用強度增強，干重增加速度增大，D項錯誤。 3.(2018寧波十校聯(lián)考)植物氣孔開閉與含葉綠體的保衛(wèi)細胞的滲透壓有關(guān)，保衛(wèi)細胞吸水時氣孔張開，失水時氣孔關(guān)閉。下列敘述正確的是( ) A.保衛(wèi)細胞葉綠體中的ATP白天產(chǎn)生，只在夜間消耗 B.保衛(wèi)細胞失水和吸水的過程中，水分子均可進出細胞 C.夏季中午氣孔關(guān)閉，導致葉肉細胞停止同化CO2 D.保衛(wèi)細胞是高度分化的細胞，失去了分裂能力和全能性 答案 B 解析 保衛(wèi)細胞葉綠體中的ATP在碳反應(yīng)階段被消耗，碳反應(yīng)可在白天進行，A錯誤；細胞失水和吸水過程是動態(tài)過程，既有水分子進細胞，也有水分子出細胞。當進細胞的水分子數(shù)少于出細胞的水分子數(shù)時，細胞表現(xiàn)為失水；當進細胞的水分子數(shù)多于出細胞的水分子數(shù)時，細胞表現(xiàn)為吸水，B正確；氣孔關(guān)閉，會導致進入細胞的CO2量減少，且植物細胞仍可進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2，故葉肉細胞仍然可以同化CO2，C錯誤；保衛(wèi)細胞是高度分化的細胞，在生物體中已失去分裂能力，但是其全能性并沒有失去(高度分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能)，D錯誤。 4.關(guān)于光合作用和細胞呼吸的敘述，錯誤的是( ) A.磷酸是光反應(yīng)中合成ATP所需的反應(yīng)物 B.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與 C.人體在劇烈運動時所需要的能量由乳酸分解提供 D.病毒核酸的復制需要宿主細胞的細胞呼吸提供能量 答案 C 解析 光合作用的光反應(yīng)中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸，A項正確；光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與，B項正確；乳酸是厭氧呼吸的產(chǎn)物，在人體內(nèi)不能繼續(xù)分解供能，人體在劇烈運動時所需的能量是由葡萄糖分解提供的，C項錯誤；病毒無獨立的代謝系統(tǒng)，病毒核酸的復制所需要的能量由宿主細胞的細胞呼吸來提供，D項正確。 5.(2019麗水質(zhì)檢)CO2供應(yīng)不足最終可導致綠色植物釋放O2減少，下列敘述中最直接的原因是( ) A.CO2不足使固定形成的三碳酸分子減少 B.三碳酸分子的還原所消耗的ATP和NADPH減少 C.ATP和NADPH減少使光反應(yīng)分解水減少 D.ADP、Pi、NADP＋減少使光反應(yīng)分解水減少 答案 D 6.下圖是綠色植物體內(nèi)能量供應(yīng)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用于固定二氧化碳和還原三碳酸分子 C.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 答案 C 解析 從圖中發(fā)生的變化可判斷，甲是光反應(yīng)，乙是碳反應(yīng)，丙是需氧呼吸，丁是ATP的水解。需氧呼吸產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的碳反應(yīng)，A項錯誤；光反應(yīng)過程中產(chǎn)生的ATP用于還原三碳酸分子，B項錯誤；光反應(yīng)合成ATP所需的能量來源于光能，而丙過程合成ATP所需的能量來自有機物中的化學能，C項正確；紅細胞吸收葡萄糖的方式是易化擴散，易化擴散需要載體蛋白但不消耗ATP，D項錯誤。 7.下圖是葉肉細胞在不同光強度下葉綠體與線粒體代謝簡圖。以下相關(guān)敘述，錯誤的是( ) A.若細胞①處于黑暗環(huán)境中，那么該細胞單位時間放出的CO2量即為呼吸速率 B.細胞②沒有與外界發(fā)生O2和CO2交換，可斷定此時光合速率等于呼吸速率 C.細胞③處在較強光照條件下，細胞光合作用所利用的CO2量為n1與n2的和 D.對細胞④的分析可得出，此時的光強度較弱且物質(zhì)的量n1小于m2 答案 D 解析 黑暗中葉肉細胞只能進行細胞呼吸，不能進行光合作用，A項正確；細胞②中線粒體釋放的CO2全部用于葉綠體的光合作用，而葉綠體光合作用釋放的O2全部用于線粒體的需氧呼吸，此時光合速率等于呼吸速率，B項正確；細胞③需要不斷從外界吸收CO2，可見光合速率大于呼吸速率，細胞光合作用利用的CO2為線粒體呼吸釋放CO2與從外界吸收CO2之和，即n1與n2的和，C項正確；細胞④需要不斷從外界吸收O2，可見其光合作用釋放的O2不足以供給線粒體呼吸，所以n1等于m2，D項錯誤。 8.圖中表示將某植物放在不同CO2濃度環(huán)境條件下，其光合速率受光強度影響的變化曲線。a、b、c三點所對應(yīng)的葉肉細胞中三碳酸分子含量由高到低的順序是( ) A.a>b>c B.a下載提示(請認真閱讀)
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