生物高考复习必修能量之源-光与光合作用

第4节能量之源——光与光合作用一、捕获光能的色素和结构红光和蓝紫光1．绿叶中色素的种类：叶绿素和类胡萝卜素，前者主要吸蓝紫光收①_______________，后者主要吸收②_______。

2．绿叶中色素提取和分离的结果胡萝卜素橙黄叶黄素黄叶绿素a蓝绿叶绿素b黄绿

3．叶绿体的结构：由双层膜、基质和基粒构成，基粒由类囊体堆叠而成(增大了膜面积)，分布着⑦__________________。

4．叶绿体的功能：是进行⑧__________的细胞器。1.叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上。()2．叶绿体基质是光合作用的主要场所。()×色素和光反应所需酶光合作用√二、光合作用的过程光、色素、酶、水ADPATP酶、[H]、ATPATP

三、光合作用的意义

1．制造有机物，将光能转化为化学能，储存在有机物中，是生物生命活动所需能量的最终来源。2．是最基本的物质代谢和⑭_________。能量代谢

3．维持大气中O2

与CO2

含量的相对稳定。

光合作用和呼吸作用所产生的[H]相同吗？

答案：不同，光合作用产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；呼吸作用产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。背景过程(依据)结论和分析1771年普利斯特利(英)密闭玻璃罩＋绿色植物＋结论：植物可以更新空气分析：①没有认识到光对植物更新空气的作用，而将空气的更新归因于植物的生长②没有明确植物更新气体的成分考点“光合作用的探究历程”中的各个实验分析背景过程(依据)结论和分析1779年英格豪斯(荷兰)同上结论：只有在阳光照射下和有绿叶时植物才可以更新空气1845年梅耶(德国)能量转换和守恒定律结论：植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来续表背景过程(依据)结论和分析1864年萨克斯(德国)黑暗中饥饿处理的绿叶→结论：绿色叶片在光合作用中产生淀粉分析：①自变量为曝光和遮光，因变量是颜色的变化(有无淀粉生成)②饥饿处理的目的是使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力③本实验还证明了光是光合作用的必要条件续表背景过程(依据)结论和分析1880年恩格尔曼(德国)水绵＋好氧菌结论：O2

是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所分析：用极细光束来实现有无光照(自变量)，用好氧菌的分布来说明光合作用的产物O2(因变量)续表黑暗无光照背景过程(依据)结论和分析1941年鲁宾和卡门(美国)结论：光合作用释放的氧气来自水分析：①自变量为标记物质(和C18O2)，因变量为O2

的放射性②同位素标记法可以追踪CO2

和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径20世纪40年代卡尔文(美国)

用14C标记的14

CO2

供小球藻光合作用，追踪检测其放射性结论：CO2

中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳续表②H2O＋C18O2→植物→O2

H182O恩格尔曼的实验在设计上的巧妙之处：

(1)选用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。

(2)将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。

(3)选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。(4)进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。【典例1】下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素示踪法的是()①恩格尔曼发现光合作用的部位②梅耶指出植物通过光合作用把光能转换为化学能③鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2来自水移途径

A．①③

C．①②④卡尔文探明了CO2

中的碳在光合作用中的转

B．②④

D．③④

[解题思路]恩格尔曼用水绵和好氧细菌进行实验，从而发现光合作用的部位；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O、CO2，证明光合作用释放的O2

来自水；卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2

中的碳在光合作用中的转移途径。[答案]D►考点对应练

1．(双选)将某植物(其叶片如下图图甲所示)放在黑暗中两天后，根据图乙所示，处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下4小时，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，下列有关该实验结果和现象的描述正确的是()A．该实验的结果显示出X为蓝色，Y为棕黄色B．W和X两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素C．X和Y两部分对照实验能证明光合作用需要水

D．Y和木塞夹着的部分对照实验能证明光合作用需要光

解析：X有色素、光、CO2，通过光合作用产生淀粉；Y有色素、光、无CO2，不能产生淀粉；X与Y相对照说明光合作用需要CO2。答案：AB考点叶绿体中色素的吸收光谱和合成1．色素与吸收光谱(1)叶绿体中的色素有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素。(2)叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不吸收。(3)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的光吸收量较少。2．不同颜色温室大棚的光合效率

(1)光合效率最高——无色透明大棚：日光中各色光均能透过无色透明大棚，而有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收。(2)光合效率最低——绿色塑料大棚：叶绿素对绿光的吸收最少。3．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，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。【典例2】(2011年龙岩一检)关于植物体中色素的描述，错误的是()

A．叶绿体色素与ATP的合成有关

B．液泡中的色素也参与光合作用

C．叶绿体色素与O2

和[H]的形成有关

D．叶绿体色素能吸收和传递光能

[解题思路]叶绿体色素能吸收和传递光能，将水光解成O2和[H]，并将水光解后多余的能量合成ATP；液泡中的色素没有叶绿素，不参与光合作用。

[答案]B►考点对应练

2．(2011年镇江调研)下图是不同材料的色素提取物进行层析的结果，其中不正确的是()解析：Mg是合成叶绿素的必需元素，在缺Mg培养液中长期培养的番茄叶片无叶绿素。答案：B考点光合作用过程1．光合作用过程图解2．光合作用反应式

(1)光合作用的产物：主要是糖类，包括单糖(葡萄糖和果糖)、二糖(蔗糖)和多糖(淀粉)，其中以蔗糖和淀粉最为普遍，但蛋白质、脂肪和有机酸也是光合作用的直接产物。(2)元素的去向①氧元素②碳元素：CO2→C3

→(CH2O)③氢元素：H2O→[H]→(CH2O)C3C5[H]和ATP(CH2O)

CO2供应不变停止光照增加减少减少或没有减少或没有突然光照减少增加增加增加光照不变停止CO2

供应减少增加增加减少或没有CO2供应增加增加减少减少增加

光照不 变，CO2供应不变

(CH2O)运输受阻增加减少增加减少3．叶绿体处于不同条件下C3

、C5

、[H]、ATP、(CH2O)合成量的动态变化光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中物质变化①H2O分解成O2和[H]②形成ATP①二氧化碳被固定；②C3被[H]还原，最终形成糖类；③ATP转化成ADP和Pi能量转换光能转化为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能4.光合作用中光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系光反应阶段暗反应阶段联系①物质：光反应阶段产生的[H]，在暗反应阶段用于还原C3②能量：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3

形成糖类，ATP中的化学能转化为储存在糖类中的化学能续表【典例3】下图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是()A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C．结构A释放的O2

可进入线粒体中D．如果突然停止CO2

的供应,短时间内C3

的含量将会增加[解题思路]第一步分析图形：结构A是基粒类囊体，是光反应发生的场所，B是叶绿体基质，是暗反应发生的场所。第二步分析选项：B项，供给14CO2，先由C5

固定成C3，再还原成甲，途径为CO2→C3→甲；C项，结构A释放的O2先自由扩散到细胞质基质，再进入线粒体中；D项，在光合作用中CO2

首先和C5

生成C3，如果突然停止CO2

的供应，则C3的生成量减少，而其消耗量不变，因此C3

含量减少；而C5

由于无法与CO2

结合，其消耗量减少，而其生成量基本不变，因此C5

短期内会增加。

[答案]D►考点对应练

3．(2011年潍坊统考)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C．a、b都下降B．a、b都上升

D．a下降、b上升

解析：a、b是[H]和ATP，c是CO2，如果突然将c降低至极低水平，形成的三碳化合物减少，需要的a、b减少，而a、b的生成量不变，则a、b在叶绿体中的含量都上升。答案：B考点影响光合作用强度的环境因素

1．单因素对光合作用的影响

(1)光照强度曲线图曲线分析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续表曲线分析BC段随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率应用①阴生植物的A点上移，B点较小，C点较低②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③适当提高光照强度可增加大棚作物产量续表曲线图分析图1和图2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(2)CO2

浓度分析图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，提高光合作用速率续表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应用①温室栽培时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用②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(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

①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。②应用：根据作物的需水规律合理灌溉。2．多因素对光合作用的影响(1)影响光合作用的主要因素有光照强度、CO2

浓度和温度等。(2)分析光照强度、CO2

浓度、温度与光合速率变化的关系曲线图分析①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②在Q点时，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，以提高光合速率续表3.植物一天的光合作用中C3含量的变化分析(1)AB段、IJ段的C3

含量较高原因：夜间没光，[H]和ATP缺乏，C3

不能被还原。(2)BC段的C3

含量下降，GI段的C3

含量上升

原因：BC段的光照强度增强，产生[H]和ATP增多，C3

被还原，C3

减少；GI段的光照强度减弱，产生[H]和ATP减少，C3

被还原的量减少，C3

增多。(3)CD段的C3

含量升高原因：可能是白天该地区天气暂时由晴转阴，光反应不足。(4)G点的C3

含量最低

原因：G点气孔关闭，二氧化碳不足，生成C3

的量减少，而C3

的还原还正常进行，所以C3

含量低；相反C5

的消耗减少，而还原过程又产生C5，因此G点C5

含量较高。4．同一植物不同条件下气体代谢的特点及相对强度的比较方法(1)黑暗时：植物只进行呼吸作用而不进行光合作用，气体代谢特点如甲图，相当于丙图的a点。(2)弱光时①细胞呼吸强度等于光合作用，植物不需与外界进行气体交换，相当于丙图的b点。

②细胞呼吸强度大于光合作用，植物光合作用产生的O2全部供给细胞呼吸，细胞还从外界吸收O2；细胞呼吸产生的CO2

部分供给植物光合作用外，多余部分外排，相当于丙图的ab段。

(3)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强度。如图乙，相当于丙图的bc段。 ①植物光合作用产生的O2(用m表示)除用于植物的呼呼吸作用消耗(用m1

表示)之外，其余的O2

释放到周围的环境中(用m2

表示)。

②植物光合作用所利用的CO2(用N表示)除来自植物自身细胞呼吸(用N1

表示)外，不足的部分从外界吸收(用N2

表示)。1．不同条件下光照强度对光合作用曲线的影响(1)当原温度是光合作用的最适温度时，降低温度，其他条件不变，a点上移，b点左移，d下移。(2)当缺镁时，其他条件不变，a点不变，b点右移，d下移。(3)当上图表示阳生植物的光合作用强度时，则阴生植物的a点上移，b

点左移，d下移。(4)当CO2

浓度较低时，其他条件不变，a点不变，b点右移，d下移。(5)干旱初期，对呼吸作用影响不大，a点不变，但植物气孔关闭，CO2

吸收量少，则b点右移，d下移。(6)当上图表示蓝紫光时的光合作用强度，则改用红光后，a点不变，b

点左移，d上移。2.不同条件下CO2(光)补偿点的移动规律(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。(2)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。(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。

【典例4】下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是()A．甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量B．乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3

的生成量多C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变

[解题思路]甲图有两个变量：光照强度和CO2

浓度，a点后随光照强度和CO2

浓度的升高光合速率基本不变，说明a点的限制因素不是光照强度和CO2

浓度，限制因素可能是叶绿体中酶的数量；M点前后，光合速率随光照强度变化,其限制因素是光照强度。 乙图有光照强度和温度两个变量；其中d点时的光照较c点强，光反应生成的ATP和[H]较多，促进C3

的还原，使C5

生成量多，因此C5

与CO2

结合生成C3

的量也会增多；N点前后光合速率随光照强度变化，其限制因素是光照强度。

丙图有光照强度和温度两个变量，每条曲线的后面都会随着温度的进一步升高，曲线走势将下降。P点前后光合速率随温度变化，其限制因素是温度。[答案]D►考点对应练

4．(2011年唐山摸底)下图表示植物生理作用与环境因素之间的关系，下列叙述正确的是()A．甲图中B点表示光合作用消耗的CO2与呼吸作用释放的CO2

相等B．光照强度为a时，不同温度情况下CO2

吸收量不同，其主要原因是不同温度条件下光反应强度不同

C．乙图中曲线CD段说明在一定范围内，随着CO2

浓度的升高，光合作用逐渐加强；D点之后，影响光合作用强度的因素只有光照强度和温度D．要提高农作物的产量,只需注意提供上述环境因素即可

解析：甲图中B点是光补偿点，表示光合作用消耗的CO2与呼吸作用释放的CO2

相等；光照强度为a时，影响的因素是不同温度条件，温度主要影响暗反应强度；乙图中D点之后，影响光合作用强度的因素有光照强度、温度、水等。答案：A光合作用细胞呼吸代谢类型合成代谢(或同化作用)分解代谢(或异化作用)场所叶绿体活细胞(主要在线粒体中)条件光、色素、酶、水酶、有光无光均可进行物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光能→化学能(储能)化学能→ATP＋热能(放能)考点光合作用与细胞呼吸的比较及代谢类型1．光合作用与细胞呼吸的比较分解分解光合作用细胞呼吸实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量意义①实现了物质和能量的转化②维持大气中O2

和CO2

的相对平衡③促进了生物的进化①为生命活动供能②为体内物质合成提供原料续表光合作用细胞呼吸联系①光合作用为细胞呼吸提供物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料②进化：光合作用影响呼吸类型的产生③共同维持自然界的碳循环续表2.生物的新陈代谢类型项目化能合成作用光合作用不同点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、光合细菌等相同点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

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要进行的。

②光合作用光反应产生的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。

③光合作用的光反应中产生的[H](即NADPH)来自水的光解，用于暗反应中C3

的还原以生成(CH2O)；有氧呼吸中产生的[H](即NADH)来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2

结合生成H2O，并产生大量ATP。一天内植物对CO2

的吸收和释放量的变化分析(以夏季晴天的一昼夜变化为例)①植物在无光时进行呼吸作用，有光时进行光合作用和呼吸作用。

②0～6时、18～24时为夜晚，植物只进行呼吸作用释放CO2，环境中CO2

浓度增加；6～18时为白天，植物进行光合作用消耗CO2，环境中CO2

浓度降低。③横坐标下方代表植物消耗有机物的总量，上方代表净积累量。④AG段植物进行光合作用，B、F

点时光合作用速率等于呼吸作用速率，C点时的光合速率最强。⑤D点的形成是因为温度太高，气孔关闭，CO2的吸收量减少，光合作用速率下降。

⑥AC段之间的变化是因为光照强度上升，光合作用速率上升；EG段之间的变化是因为光照强度下降，光合作用速率下降。

【典例5】(2011

年宁波八校联考)下图表示某高等植物光合作用与细胞呼吸过程中物质变化的关系，下列说法正确的是()A．2过程消耗的ATP来自1、3、4、5过程产生的ATPB．1、2过程发生在叶绿体中，3、4、5过程在线粒体中进行C．1过程产生的NADPH参与2过程，3和4过程产生的[H]与氧结合产生水D．高等植物所有的细胞都可以进行1、2、3、4、5过程[解题思路]第一步图形分析：图中的1、2、3、4、5过程分别是光反应、暗反应、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二阶段、有氧呼吸第三阶段。第二步过程分析：2过程消耗的ATP来自1(光反应)过程产生的ATP，有氧呼吸产生的ATP用于其他生命活动；有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体，而3则在细胞质基质中进行；高等植物细胞中，只有含叶绿体和线粒体的细胞才可以进行1、2、3、4、5过程。

[答案]C►考点对应练

5．下面坐标图表示的是光照强度与光合作用强度之间的关系，该曲线是实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2

吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，细胞中发生的情况与曲线中A点相符的是()B解析：A点只进行呼吸作用，消耗O2

产生CO2。6．(易错)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是()D

A．适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2

B．只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供O2

和ATP C．无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP D．叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应

解析：叶绿体中存在着水的光解和CO2

的还原，线粒体有水的形成，两者都能发生氧化还原反应。绿叶中色素的提取和分离1．实验原理(1)叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂中，所以用乙醇、丙酮等能提取色素。

(2)叶绿体不同的色素在层析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，随层析液在滤纸上扩散得快；分子量大的，溶解度低，随层析液在滤纸上扩散得慢。所以用层析法来分离四种色素。步骤方法分析提取色素①称取5克绿叶剪碎，放入研钵②加SiO2

、CaCO3

和10mL无水乙醇(或5mL丙酮)迅速、充分研磨(若没有无水乙醇，也可用体积分数为95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠，除去水分)①加SiO2

是为了使研磨更充分②加CaCO3

是为了防止研磨时叶绿素受到破坏。CaCO3

可中和液泡释放的有机酸，防止色素被破坏③叶绿体色素易溶于无水乙醇(丙酮)等有机溶剂④加无水乙醇(或丙酮)迅速研磨的目的是减少研磨过程中叶绿体色素的分解，减少无水乙醇(有毒性的丙酮)的挥发2．实验步骤和分析步骤方法分析收集滤液①漏斗基部放一单层尼龙布②研磨液倒入漏斗内挤压③将滤液收集到小试管中，用棉花塞塞住试管口①尼龙布起过滤作用②试管口用棉花塞塞紧是为了防止无水乙醇(丙酮)挥发制备滤纸条①将干燥的滤纸，顺着纸纹剪成长10cm，宽1cm的纸条②一端剪去两个角，并在距这一端1cm处划一铅笔线①干燥可使滤纸吸收更多的滤液②顺着纸纹剪成长条，一端剪去两个角，层析时，色素分离效果好，可使层析液同时到达滤液细线续表步骤方法分析划滤液细线①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线划出细、齐、直的一条滤液细线②干后重复三次①滤液细线越细、越齐，越能防止色素带之间部分重叠②重复三次，可增加色素在滤纸上的附着量，实验结果更明显分离色素将3mL层析液倒入烧杯中，将滤纸条(画线一端朝下)插入层析液中，用培养皿盖盖上烧杯①层析液不能没及滤液细线，防止色素溶解在层析液中②烧杯要盖培养皿盖，因为层析液中的苯、丙酮、石油醚易挥发续表3.实验结果及分析(1)结果示意图(2)分析①扩散最快的是胡萝卜素，扩散最慢的是叶绿素b，含量最多的是叶绿素a。②从色素带的宽度可得色素含量的多少依次为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素＞胡萝卜素。③从色素带的位置可得各色素在层析液中溶解度大小依次为：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a>叶绿素b。④在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。甲乙丙丁丙酮－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－

【典例】(2011年丹东四校联考)在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为()A.①②③④B.②④①③C.④②③①D.③②①④

[解题思路]图中色素带自上而下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，且色素含量的多少依次为：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素；图④为正常叶片，图①只是叶绿素含量少，是因为没加入CaCO3，叶绿素被破坏；图②无色素线，可能是没加丙酮，色素无法溶解；图③各种色素都有所减少，没加入SiO2，叶片研磨不充分。[答案]B1．(2011年汕头二模)下图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离情况。下列说法不正确的是()A．叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上B．四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中C．四种色素在层析液中溶解度最大的是甲D．发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙解析：在层析液中溶解度越大与滤液细线的距离越远，应为丁。答案：C记录时间(min)051015202530354045甲种植物(mg/L)1501138358504848484848乙种植物(mg/L)150110755030188888

2．(2011年珠海摸底)在两个相同的密闭、透明玻璃室内各放置一盆长势相似的甲、乙两种植物幼苗，在充足的水分、光照和适宜的温度等条件下，用红外线测量仪定时测量玻璃室内的CO2

含量，结果如下表(假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变)。下列有关分析不正确的是()A．在0～25min期间，影响光合速率的主要因素是CO2浓度B．在0～25min期间，甲和乙两种植物光合速率都逐渐减小C．在30～45min期间，甲、乙两种植物仍然在进行光合作用D．上表数据说明，甲植物比乙植物固定CO2

的能力强植物比甲植物固定CO2

的能力强。答案：D解析：乙植物到30min后保持在8，比甲植物低，说明乙3．(2010年江门一模)下图表示植物细胞内的代谢过程，下列叙述不正确的是()

A.X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸

B.①④过程可以产生[H]，②过程需要消耗[H] C.①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气

D.①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中解析：①过程是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，②过程是CO2

的还原，发生在叶绿体基质中。答案：D4．(2011年肇庆二模·双选)下列对暗反应描述不正确的是()AB

A．发生在类囊体基质中

B．氧气在暗反应中被释放

C．五碳化合物是暗反应的中间产物

D．每一步反应都要有酶的参与

解析：暗反应的场所是叶绿体基质，过程包括CO2

的固定与C3

化合物的还原。

5．(2012年茂名一模)细辛是一种适宜在森林下腐质层深厚处生活的植物，滨藜是一种适宜在沙漠环境生活的植物。图1是上述两种植物(用甲、乙表示)单位时间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图2表示甲植物叶肉细胞中两种细胞器在图1中四种不同光照强度(0、b1、b2、c)下的生理状态。请据图分析回答下列问题。图1图2

(1)图1中,代表滨藜的曲线是__;当光照强度为b1

时,甲植物叶肉细胞内产生ATP的场所有__________________________。

(2)图2中，细胞器①利用CO2

的场所和细胞器②产生CO2的场所分别是______________________；Ⅳ状态下影响O2消耗速率的环境因素主要是_______。

(3)就图1甲曲线代表的植物来说，四种不同光照强度(0、b1、b2、c)对应图2中的状态依次是______________。假如滨藜、细辛两种植物叶绿体中的基粒大小和基粒类囊体层数存在较大差异，从结构与功能相适应的角度分析，含有较大基粒和较多类囊体层数的植物是_______。甲叶绿体、线粒体、细胞质基质温度Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ细辛叶绿体基质、线粒体基质

(4)生产实践中经常在大棚中栽培乙植物。若图1表示大棚内乙植物在温度、水分适宜的条件下测得的曲线，则d点之后限制增产的主要外界因素是________；若要改变这一限制因素，提高乙植物的产量，通常采用增施有机肥料(如农家肥)的方法，其原理是_____________________________________________。CO2

浓度土壤中的微生物将有机肥料分解，放出CO2

浓度

6．(2011年广东)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。Ⅰ.提取叶绿素Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25℃)下进行实验，方法和结果如下表。实验组号叶绿素溶液(mL)调pH至处理时间(min)溶液颜色①3.0Y10绿色②3.07.010绿色③3.06.010黄绿色④3.05.010黄褐色注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。根据所学知识和实验结果，请回答下列问题。

(1)提取食用叶绿素的X应该为________________________________________，原因是_____________________________________________________。(2)表中Y应该为______，原因是______________________________________________________________。对人体无害的有机溶剂叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂8.0(食用酒精)对人体的影响规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响实验中自变量的变化应有

(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_____的食品，否则___________________________________________。

(4)小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。_______________________________________________________________________________________________________。纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条；②画色素滤液细线；③用层析液分离色素；④观察色素带酸性由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质光合作用与呼吸作用题型◎解题攻略◎

绿色植物在光下同时存在着光合作用与呼吸作用两种生命活动；酵母菌是兼性厌氧型，也就是包括有氧呼吸和无氧呼吸；与上述有关的综合题型包括下面四个内容：1．光合作用和呼吸作用的相对强弱(以绿色植物为例)(1)没有光合作用时，植物仍有呼吸作用，植物体内葡萄糖的总量减少，环境中CO2

量增加，O2

量减少。(2)有光合作用但弱于呼吸作用时，植物体内葡萄糖的总量减少，环境中的CO2

量增加，O2

减少。(3)光合作用和呼吸作用的强度相等，植物体内葡萄糖的总量不变，环境中的CO2

量不变，O2

量不变。(4)光合作用强度大于呼吸作用强度，植物体内葡萄糖的总量增加，环境中的CO2

量减少，O2

量增加。(5)不存在只进行光合作用而不进行呼吸作用的生物或细胞。2．根据光合作用和呼吸作用的反应式进行计算(1)物质计算光合作用：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O根据反应式推出：①光合作用释放6molO2

来自光反应阶段12molH2O的分解。②光反应阶段，12molH2O光解产生24mol[H]，在暗反应中用于还原6molCO2，并产生6molH2O。③光合作用产物C6H12O6

中的碳和氧来自原料CO2，氢来自原料水。叶绿体光能④生成物H2O中的氢来自原料水，氧来自原料CO2。呼吸作用：C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量根据反应式推出：①生成物H2O中的氢来自原料H2O和C6H12O6，氧来自原料O2。②生成物CO2

中的碳来自原料C6H12O6，氧来自原料H2O和C6H12O6。酶(2)能量计算

1mol葡萄糖有氧呼吸氧化分解所释放的能量值是2870kJ，有1161kJ能量转移到ATP中，转移效率约为40.5%。1mol葡萄糖无氧呼吸分解成乳酸共释放196.65kJ能量，有61.08kJ能量转移到ATP中，转移效率约为31.06%。(3)光合作用和呼吸作用的综合计算①光合作用实际产O2

量＝实测的O2

释放量＋呼吸作用耗O2

量②光合作用实际CO2

消耗量＝实测的CO2

消耗量＋呼吸作用CO2

释放量③光合作用C6H12O6

净生成量＝光合作用实际C6H12O6

生成量－呼吸作用C6H12O6

消耗量

3．总光合作用量和净光合作用量

(1)总光合作用量(也称真正光合速率)：是指叶绿体进行光合作用制造的有机物总量(或吸收的CO2

总量或释放的O2

总量)，其中包括植物从外界环境中吸收的CO2

量，加上呼吸作用释放的CO2量，即植物实际所同化的CO2

量。

(2)净光合作用量是在光照条件下，人们测得的CO2

吸收量(或释放的O2

总量或有机物的净积累量)，是植物从外界环境吸收的CO2

总量，也称表观光合速率。(3)净光合作用量＝总光合作用量－呼吸作用量。(4)具体的判断方法①若坐标中出现CO2

吸收量为负值，则纵坐标为净光合作用量，如图中实线；虚线表示的是总光合作用量。②光下的CO2

吸收量、O2

释放量和葡萄糖积累量都表示净光合作用量。③光合作用的CO2

吸收量、O2

释放量和葡萄糖制造量都表示总光合作用量。

◎分类集训◎ 题型一：光合作用和呼吸作用的相对强弱(以绿色植物为例) 1．(2011年山东兖州一模)下图为某植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中正确的是()A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程B．e、f箭头表示的是CO2

进出细胞的过程C．以C18O2

作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d

D．以作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b

解析：C18O2

作原料进行光合作用，产生含18O的有机物，经呼吸作用后产生含18O的CO2，CO2

在较强光照下，主要去向是提供给叶绿体进行光合作用(d)。

答案：C

2．(2011年广州五校联考)将一长势良好的健壮植株在密闭玻璃罩内培养，并置于室外。用CO2

测定仪测定玻璃罩内CO2浓度在某一天的变化情况，绘成曲线如下图甲所示。下图乙表示该植株处于光照下的叶肉细胞，a表示该细胞的线粒体进行细胞呼吸放出的CO2

量，b表示该细胞的叶绿体进行光合作用吸收的CO2

量。回答下列问题(不考虑这一天内植株生长对细胞呼吸和光合作用的影响)。

(1)如图甲所示，BC段较AB段CO2

浓度增加速率减慢的原因是___________________________________。从16时到18时，叶绿体内ATP合成速率的变化是_______(填“增大”或“减小”)。温度降低，细胞呼吸(呼吸作用)减弱减小

(2)如图乙所示，在氧气不足的条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会______。适宜光照条件下，光反应能够为暗反应提供_____和____。若光照突然停止而其他条件不变，则短时间内叶绿体中C3的合成速率将会_________(填“变大”、“不变”或“变小”)。减慢ATP[H]变小＞

(3)假设密闭玻璃罩内植株所有进行光合作用的细胞的光合强度一致，图乙表示该植株的一个进行光合作用的细胞,那么,当在图甲中C点时,图乙中a____b(填“＞”、“＝”或“＜”)。

(4)写出光合作用的反应式：_________________________。(CH2O)＋O2光能CO2＋H2O叶绿体

题型二：根据光合作用和呼吸作用的反应式进行计算

3．等量的酵母菌培养在甲乙两组浓度相同的葡萄糖溶液中，甲组进行有氧呼吸，乙组进行发酵。若两组消耗了等量的葡萄糖，下列不正确的是()A．甲组释放的CO2

与乙组释放的CO2的比例为3∶1B．两者共释放的CO2

与消耗的O2

的物质的量之比为4∶3C．若甲组消耗1mol葡萄糖可生成38molATPD．两组释放的能量相等

解析：有氧呼吸：1mol葡萄糖→6molO2→6molCO2→38molATP，无氧呼吸：1mol葡萄糖→2molCO2→2molATP；从反应式的比例可算出：甲组释放的CO2

与乙组释放的CO2

的比例为3∶1；两者共释放的CO2(6＋2)与消耗的O2(6)的物质的量之比为4∶3。答案：D

4．(双选)某实验小组以CO2

吸收量与释放量为指标，在光照等条件适宜的情况下，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，他们将某植株放在特殊的装置内，实际测得的数据如下图所示。下列对这一结果的叙述，正确的是()A．光照相同时间，35℃时光合作用有机物的积累量与30℃时相等B．光照相同时间，在25℃条件下植物积累有机物的量最多C．温度高于25℃时，光合作用合成的有机物的量开始减少D．若昼夜均为12小时，则在二曲线交点的温度条件下，植物每天有机物的积累量为0

解析：虚线是光照下的CO2

的吸收量，也就是包括光合作用与呼吸作用在内的净CO2

吸收量；实线是黑暗下CO2

的释放量，也就是只进行呼吸作用的呼吸量。积累量＝净产量＝制造量(生成量、合成量)－呼吸量。有机物的积累量只要看虚线就可以，在25℃条件下植物积累有机物的量最多，B项正确；35℃时光合作用有机物的积累量小于30℃时，最高是25℃时，A项错误；25℃后虚线下降是因为呼吸作用强烈，使积累量下降，并不是光合作用合成的有机物的量开始减少；两曲线交点的温度，净积累量等于呼吸量，若昼夜均为12小时，植物白天积累的有机物全部在晚上消耗掉，则一天的积累量为0。答案：BD温度(℃)10152025303540光照下吸收CO2(mg/h)1.752.503.253.753.503.002.50黑暗下释放CO2(mg/h)0.751.001.502.253.003.503.75

题型三：总光合作用量和净光合作用量

5．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件均适宜)，实验以CO2

的吸收量与释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该表数据的分析正确的是()A.光照条件下，当温度为25℃时该植物合成有机物的速率最快B．光照条件下，当温度为20℃时该植物积累有机物的速率最快C．光照条件下，30℃比35℃的温度条件更有利于植物的光合作用

D．该植物光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度

解析：从表中看出，光下吸收的CO2

代表净光合量，所以光合作用的最适温度为30℃～35℃，而呼吸作用的最适温度为40℃。答案：D组别1234温度(℃)27282930暗处理后的重量变化(mg)﹡－2－2.5－3－3.5光照后的重量变化(mg)﹡＋3.5＋3＋2.5＋2

6．将某植物的大小相似的绿色叶片分组进行如下实验：实验前先称出叶片的重量(各组均相等)，在不同温度下分别暗处理1小时，测其重量变化；立刻再光照1小时(光照强度等条件相同)，再测其重量变化。得到如下结果：﹡指与实验前的重量进行比较则在哪一温度条件下，每小时叶片光合作用产生氧气量最多？()DA．27℃C．29℃B．28℃D．30℃

解析：在不同温度下分别暗处理1小时，测其重量变化；立刻再光照1小时(光照强度等条件相同)，再测其重量变化，说明叶片进行了2小时呼吸作用，1小时光合作用，净重量加上2小时呼吸量即为实际光合作用生成量。经计算，30℃实际光合作用生成量为9mg，产生氧气量最多。

7．请利用下图装置完成对某植物光合作用强度和呼吸作用强度的测定，并分析回答有关问题(注：A为开关；B为玻璃罩；C为转基因植物；D为烧杯，内装NaOH或NaHCO3

溶液；E为红墨水滴；F为直尺)。Ⅰ.实验步骤(1)测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：NaHCO3①在甲、乙两装置的D中都放入等量________溶液