《光合作用》知识梳理+典型例题

1、学习资料收集于网络，仅供参考第二课：光合作用【高考真题】1、（ 2014 年）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CATP/ADP 比值下降D NADPH/NADP + 比2、（ 2015 年）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A ，B ，C， D 四组实验。各组实验的温度、光照强度和C0 2 浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A 组：先光照后黑

2、暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%；B 组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为 70%；C 组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，侮次光照和黑暗时间各为3. 75ms(毫秒 )；光合作用产物的相对含量为94%；D 组(对照组 )：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题:（ 1）单位光照时间内， C 组植物合成有机物的量 _( 填“高于”、“等于”或“低于”)D 组植物合成有机物的量， 依据是 _ ；C 组和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_ ，这些反应发生的部位是叶绿体的_

3、。（2）A ， B， C 三组处理相比，随着_ 的增加，使光下产生的_能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2 的同化量。3、（ 2016 年）下列与细胞相关的叙述，正确的是（）A 核糖体、溶酶体都是具有膜结构的细胞器B 酵母菌的细胞核内含有DNA 和 RNA 两类核酸C蓝藻细胞的能量来源于其线粒体有氧呼吸过程D在叶绿体中可进行CO2 的固定但不能合成ATP4、（ 2016 年）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。 培养较长一段时间 （ T）后，测定两组植株叶片随光照

4、强度变化的光合作用强度 （即单位时间、单位面积吸收 CO2 的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：（1）据图判断，光照强度低于a 时，影响甲组植物光合作用的限制因子是_。（ 2） b 光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高 _（填 “CO2浓度 ”或 “O2浓度 ”）。学习资料学习资料收集于网络，仅供参考（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T 时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是 _ 。【知识梳理】能量之源 光和光合作用1、实验：叶绿体色素的提取和分离

5、（1）原理：提取：色素易溶于有机溶剂无水乙醇 ； 分离：色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的在滤纸条上扩散速度就快，溶解度低的扩散速度就慢。（2）步骤：提取：选取新鲜绿叶剪碎加无水乙醇、CaCO3、 SiO 2 研磨过滤试管口塞上棉塞注意事项： 选取新鲜绿叶的原因是新鲜绿叶中含色素多，绿叶久置后会导致色素分解； 剪碎的目的是使研磨更快速、充分。 加无水乙醇一般分多次少量加入，防止挥发；加CaCO3 的目的是为了防止研磨时色素分子被破坏；加SiO2 的目的是使研磨更充分； 过滤时应在漏斗口垫一层单层尼龙布 ； 试管口加棉塞的目的是防止无水乙醇挥发。 分离：制备滤纸条画滤液细线层析法 分离色素注意

6、事项： 制备滤纸条时应减去一端的两个角，目的是使色素扩散均匀； 滤液细线应画得细、直，且风干后要重复数次，增加细线中的色素浓度；层析时滤液细线不能没及层析液，否则会导致色素带溶于层析液中，使色素带重叠或使色素带不清晰；（3）收集到的滤液绿色过线的原因： 未加 SiO 2，研磨不充分。 绿叶不新鲜，或者一次加入无水乙醇过多； 未加碳酸钙或加入太少，色素分子被破坏。【例 1】如图所示为某同学做“叶绿体中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列叙述错误的是（）A 应向培养皿中倒入层析液B应将滤液滴在a 处，而不能滴在b 处C实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆（近似圆形）D实验得到的若干个同心圆中，最

7、小的一个圆呈橙黄色【例 2】某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析最不合理的是（）学习资料学习资料收集于网络，仅供参考A 甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液【例B乙可能是因为研磨时未加入SiO2C丙是正确操作得到的理想结果D丁可能是因为研磨时未加入CaCO33】提取光合色素，进行纸层析分离，对该试验中各种现象的解释，正确的是（）A 未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素a 和叶绿素bD胡萝卜素在滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高2、叶绿体的结构

8、和功能、色素的种类和功能（1）叶绿体的结构包括外膜、内膜、叶绿体基质和基粒 （由类囊体构成） ；内容物包括DNA 、RNA 、色素、与光合作用有关的酶；（ 2）叶绿体的类囊体膜叠加形成基粒扩大了膜面积，有利于色素和酶附着。（ 3）高等植物的叶绿体在强光下以窄面受光，避免了强光对叶绿体的伤害；在弱光下以宽面受光，有利于接受更多的光能。（ 4）在上叙色素的分离实验中，色素带分布如下图：色素种类颜色含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素 a蓝绿色最多较低较慢叶绿素 b黄绿色较多最低最慢色素的功能： 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶黄素主要吸收蓝紫光。素 b 在红光区的

9、吸收波长范围不一样，峰值也是不一样的。【例 4】下列关于叶绿体在光合作用过程中作用的描述，错误的是（）叶绿素a 和叶绿A 叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最大B叶绿体的类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素C通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D叶绿素a 和叶绿素b 在红光区的吸收峰值不同【例 5】从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图，下列判断正确的是（）A 室内植物叶片偏黄B室外植物叶片偏绿C室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量学习资料学习资料收集于网络，仅供参考D室内植物叶片叶绿素a

10、含量 >叶绿素 b 含量【例 6】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果 (、为色素条带)。下列叙述错误的是（）A 强光照导致了该植物叶绿素含量降低B类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C色素、吸收光谱的吸收峰波长不同D画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次3、光合作用的探究历程年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作

11、用的场所1939鲁宾 卡门光合作用释放的氧来自水20世纪 40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2【例 7】光合作用是地球上最重要的化学反应。同位素标记法的引入，为探寻和建立光合作用的 化学反应过程，作出了巨大的贡献。（ 1）1941 年，鲁宾用同位素标记法追踪光合作用中 O2 的来源。鲁宾用18CO 2进行小球藻H2 O 和普通的光合作用实验 (见图 A) ，结果放出的 CO2 具有放射性。若用 C18O2 和普通的H2O 进行光合作用实验 (见图 B) ，结果产生的O2 不具有放射性。 综合实验，可获得的结论是_ 。（ 2）美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2 是如何转变成碳水化合

12、物的。卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间 (从 1秒到数分钟 )后杀死小球藻，同时 提取产物并分析。实验发现，仅仅30 秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种的化合物。 想要探究 CO2 转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_ 。实验发现，在光照下物质A 和物质 B 的浓度很快达到饱和并保持稳定。 此时突然中断 CO2 的供应， A、 B 物质的变化如图 C 所示。以上实验说明，固定二氧化碳的化合物是_ ， 二氧化碳转化的第一个产物是 _。【例 8】科学家用含有14C 的 CO2 来追踪光合作用中的碳原子，其转移途径是（）A CO2 叶绿素 ADPB CO2 叶绿体 ATPCC

13、O2 乳酸 糖类D CO2C3 化合物 糖类4、光合作用的过程（ 1）光合作用包括光反应和暗反应两个阶段 光反应：学习资料学习资料收集于网络，仅供参考场所：类囊体薄膜；条件：光、色素、酶；物质变化水的光解： H 2OO2 + H （ NADPH ）ATP 的合成： ADP + Pi +能量ATP能量变化：光能转化成ATP 中活跃的化学能 暗反应：场所：叶绿体基质；条件：酶；物质变化CO2 的固定： CO2 + C52C3C3 的还原： C3 + HC5 + （CH 2O）（此反应过程中有水生成）ATP 水解： ATPADP + Pi +能量能量变化： ATP 中活跃的化学能转化成化合物中稳定的

14、化学能（2）光反应和暗反应的关系 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。（ 3）当外界条件改变时，光合作用中C3、 C5、 H 、 ATP 、（ CH 20）的含量变化【例 9】如图表示光合作用的过程，其中、表示光合作用的两个阶段，a、b 表示相关物质。下列相关叙述正确的是（）A 阶段表示暗反应B 阶段表示光反应C物质 a 表示 HD物质 b 表示 C3【例 10】在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列 是光源与瞬间发生变化的物质，组合正

15、确的是 （）A 红光， ATP 下降B红光，未被还原的 C3 上升C绿光， H 下降D 绿光， C5 上升【例 11】如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，图中为物质，为反应过程），下列判断错误的是（）A 绿色植物能利用物质将光能转换成活跃的化学能储存在中B过程发生在类囊体薄膜，e 在叶绿体基质中被利用Ce 可由水产生，也可用于有氧呼吸第三阶段生成水D用 CO 作原料，一段时间后C 中会具有放射性学习资料学习资料收集于网络，仅供参考5、影响光合作用的因素和光合作用原理的应用（ 1）光照强度 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

16、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。 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 (光照强度只有在 B 点以上时，植物才能正常生长 )，B 点所示光照强度称为 光补偿点 。 BC 段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C 点以上不再增强了， C 点所示光照强度称为光饱和点 。 图示 CO2 的吸收量表示净光合速率，CO2 释放量的最大值表示呼吸速率。应用： 阴生植物的 B 点左移， C 点较低，

17、如图中虚线所示。间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。（ 2）CO2 浓度图 1 和图 2 都表示在一定范围内，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1 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 2 中的 A 点表示进行光合作用所需 CO2 的最低浓度。图 1 和图 2 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，提高光合作用强度。（3）温度：主要影响酶的活性；

18、应用： 冬天，温室栽培可适当提高温度， 也可适当降低温度。 白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。（4）矿质元素在一定浓度范围内，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，从而使光合速率下降。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，如叶菜类多施N 肥。（5）水分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，水分过多会造成植物缺氧。学

19、习资料学习资料收集于网络，仅供参考6、多因子对植物光合作用的影响曲线分析： P 点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到Q 点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合作用速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2 浓度以提高光合作用速率。【例 12】为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A 品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A 品种小麦植株分为5 组， 1 组在田

20、间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2 浓度等条件与对照组相同。于中午 12 30 测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是_，其依据是 _ ；并可推测，_（填 “增加” 或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。（2）在实验组中，若适当提高第_组的环境温度能提高小麦的光合率，其原因是_ 。（ 3）小麦叶片气孔开放时， CO2 进入叶肉细胞的过程 _（填“需要”或“不需要”）载体蛋白， _（填“需要”或“不需要” ）消耗 ATP。【例 13】下列叙述错

21、误的是（）A 温度和光照会影响 CO2 的同化速率B光合作用中 O2 的产生发生在光反应阶段C光反应产生的 ATP 和 NADPH 不参与暗反应D土壤中的硝化细菌可利用CO2 和 H2O 合成糖【例 14】图甲中试管 A 与试管 B 敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产量的影响，试管A 的结果如图乙曲线所示。据图分析，下列叙述正确的是（）A Q 点的 O2 净释放量为零， 是因为此点光合作用强度为零学习资料学习资料收集于网络，仅供参考BP 点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P 点将下降C在图乙上绘制装置 B 的曲线， Q 点应右移D降低 CO2 浓度时，在图乙上绘

22、制装置A 的曲线， R 点应右移【例15】下列曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中，不正确的是（）A 图中的X 因素可表示CO2 浓度，植物在较强光照时的a 点值一般要比在较弱光照时的低B图中 Y 因素最有可能代表光照强度C图中，阴生植物的b 点值一般比阳生植物的低D图中Z 因素 (Z3>Z2>Z1) 可以表示CO2 浓度，当光照强度小于c 值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度7、光合作用和呼吸作用的综合应用（ 1）植物净（表观）光合速率、总（真正）光合速率和呼吸速率的内在关系 净光合速率：植物在光照条件下单位之间内的 O2 释放量、 CO2 吸收量或有机

23、物的积累量； 总光合速率： 植物在光照条件下单位时间内的CO2的固定量、 O2 的产生量或有机物的产生量； 呼吸速率：植物在黑暗条件下单位时间内CO释放量、 O 的吸收量或有机物的减少22量。 总光合速率 = 净光合速率+ 呼吸速率 O2的产生量 = O 2 释放量 +细胞呼吸耗氧量 光合作用固定 CO2的量 = CO 2 吸收量 +细胞呼吸释放CO2 量（2）自然环境中一昼夜植物光合作用曲线分析CO 开始进行光合作用的点：b；2的c、 e； 光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：吸 开始积累有机物的点：c；收 有机物积累最大的点：e， cg 段光合作用强度大于呼吸作用强度； de 段光合作用强

24、度下降是因为中午温度太高导致CO22的植物叶片气孔关闭， CO减少； fg 段光合作用强度下降是因为光照强度下降。释放学习资料学习资料收集于网络，仅供参考（ 3）密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线 光合作用开始于 D 点之前； D 、H 点为光合作用强度与呼吸作用强度相等 AD 段：光合作用强度小于呼吸作用强度；DH段：光合作用强度大于呼吸作用强度，HI 段：光合作用强度小于呼吸作用强度； FG 段 CO增加较慢是因为中午温度太高导致植物叶片气孔关闭，CO减少；22 该图所示植物一昼夜表现为生长，因为I 点的 CO2浓度小于 A 点，说明一昼夜中容器内 CO2减少，一昼夜中植物光合作用产生的有机

25、物大于呼吸作用消耗的有机物，植物生长。【例 16】夏季晴天，将密闭在玻璃罩中的某绿色植物置于室外，从凌晨0 时开始，定期测定玻璃罩中某种气体含量，结果如图。下列分析正确的是（）A本实验测定的气体是CO2B该植物进行光合作用的起始时间是6 时C若 9 时和 12 时合成有机物的速率相等，则 9时的呼吸速率小于 12 时D与 0 时相比较， 24 时该植物的干重减少【例 17】将生长状况相同的某种植物的叶片分成4 等份，在不同温度下分别暗处理1h，再光照 1h（光照强度相同） ，测其重量变化，得到如下的数据。可以得出的结论是（）组别一二三四温度（）27282930暗处理后重量变化（ mg ）-1-

26、2-3-1光照后与暗处理前重量变化（ mg ）+3+3+3+1注：净光合速度 =实际光合速度 - 呼吸速率A. 该植物光合作用的最适温度是27B. 该植物呼吸作用的最适温度是29C.27 29的净光合速率相等D.30下实际光合速率为 2mg·h-1【例 18】某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48h 测定温室内CO浓度及植物CO吸收速率，得到如图所示曲线（整个过程呼吸作用强度恒定) ，下列叙述22正确的是（）A图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3 个B绿色植物 CO2吸收速率达到最大的时刻是第45 小时学习资料学习资料收集于网络，仅供参考C实验开始的前24

27、 小时比后24 小时的平均光照强度弱D实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体8、光合速率测定常用方法（ 1）“半叶法”测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质的积累【例 19】某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称叶片的一部分(A) 遮光，另一部分 (B) 不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 小时后，在A、 B 的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是 mg/(dm2· h) 。 6 小

28、时内上述 B 部位截取的叶片光合作用合成有机物的总量（M）为 _ 。（2）气体体积变化法测光合作用O2 产生（或CO2 消耗）的体积【例 20】某生物兴趣小组设计了图3 装置进行光合速率的测试实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的 NaOH 溶液；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；1 小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得 X 值。测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入NaHCO3 缓冲溶液（保证容器内CO2 浓度的恒定） ；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1 小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得 Y 值。请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因：项目红墨水滴移动方向原因分析测定植物呼吸作用速率ac测定植物净光合作用强度bdc玻璃钟罩遮光，植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O2，而释放的CO2气体被装置烧杯中NaOH 溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色液滴向左移动d装置的烧杯中放入NaHCO3 缓冲溶液可维持装置中的CO2 浓度；将装置放在光照充足、 温度适宜的环境中，在植物的生长期， 光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放 O2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动。（3）黑白瓶法测溶氧量的变