【新课标新高考】考点5 光合作用讲义-2022届高考生物一轮复习

考点5光合作用【易错点分析】一、叶绿体中色素的提取和分离1.实验材料和试剂（1）材料叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有的色素较多。（2）试剂及作用试剂名称作用二氧化硅有利于绿叶的充分研磨和色素的释放碳酸钙防止研磨中色素被破坏无水乙醇溶解色素层析液分离色素2.实验操作中的关键步骤（1）研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。（2）滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一两次。（3）滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。3.滤纸条上色素的分布和对光的吸收4.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析：①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少。③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。（2）滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。（3）滤纸条看不见色素带：①忘记画滤液细线。②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。5.叶绿体中的色素与吸收光谱（1）叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。二、光合作用的探究历程1.普利斯特利的实验（2）实验分析①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。③由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。2.萨克斯的实验（1）实验过程及现象黑暗中饥饿处理的绿叶不变蓝（2）实验分析①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。3.鲁宾和卡门的实验（1）实验过程及结论：（2）实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质（HEQ\*jc0\*hps21\o(\s\up9(18),2)O和C18O2），因变量是O2的放射性。三、光合作用的过程1.光反应与暗反应的比较项目光反应（准备阶段）暗反应（完成阶段）场所叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的基质中条件光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、[H]、ATP、CO2、C5物质变化①水的光解：2H2O4[H]＋O2②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP①CO2固定：CO2＋C52C3②C3的还原：2C3[H]、ATP（CH2O）能量变化光能转变成ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转变成贮存在（CH2O）中的稳定的化学能相互联系光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料2.影响光合作用的因素及其应用（1）光照强度①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。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）。BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。②应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。（2）CO2浓度①曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。②应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。（3）温度①B点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。②应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。（4）水及矿质元素对光合作用的影响①原理：①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。②应用。合理施肥；预防干旱，合理灌溉。四、光合作用与细胞呼吸1.光合作用和细胞呼吸过程中的物质联系1.C元素2.O元素3.H元素2.光合作用和细胞呼吸过程中的能量联系3.光合作用和细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路来源去路[H]光合作用光反应阶段水的光解暗反应阶段还原C3形成（CH2O）等有氧呼吸第一阶段葡萄糖的分解及第二阶段丙酮酸和水的分解第三阶段还原O2产生H20ATP光合作用光反应阶段光能→ATP中活跃的化学能暗反应阶段ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能有氧呼吸有机物氧化分解，第一、二、三阶段分别产生2ATP、2ATP、34ATP在活细胞中作为生命活动的能量“通货”4.光合作用与细胞呼吸的综合计算（1）光合速率与呼吸速率①净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。净光合速率的测定方法：将植物置于光下，测定容器中O2增加量CO2减少量或有机物增加量。②真正光合速率：表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量，即实际光合速率，常用O2产生量CO2固定量或有机物的产生量来表示。呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗中，测定容器内CO2的增加量O2减少量或有机物减少量。（2）光合作用与呼吸作用的综合计算光合作用与呼吸作用的综合计算在光照条件下，绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反，但两者不是可逆过程。解题时常涉及下列三项内容的计算：①在黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织的测定值为呼吸速率。②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。a.真正光合速率=CO2吸收量+CO2释放量，单位为mgCO2/（单位面积·单位时间）；b.真正光合速率=O2释放量+O2吸收量，单位为mgO2/单位面积·单位时间）；c.光合作用有机物积累量=光合作用有机物生产量-细胞呼吸有机物消耗量。只有测出净光合速率和呼吸速率，才可推算出真正光合速率。（3）光合作用与细胞呼吸综合曲线解读①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（A点）。②绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③各点的光合作用和呼吸作用分析细胞生理活动ATP产生场所植物组织外观表现A点只进行细胞呼吸，不进行光合作用只有细胞质基质和线粒体从外界吸收O2，向外界排出CO2AB段（不含A、B点）呼吸量>光合量细胞质基质、线粒体、叶绿体从外界吸收O2，向外界排出CO2B点光合量=呼吸量与外界不发生气体交换B点之后光合量＞呼吸量从外界吸收O2，向外界排出CO2——此时植物可更新空气（4）环境条件改变时光补偿点光饱和点的移动①光补偿点的移动：呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。②光饱和点的移动：相关条件的改变（如增大CO2浓度）使光合速率增大时，光饱和点C应右移，反之左移。【例题练习】1.绿色植物的光合作用过程如图所示。下列叙述错误的是（）

A.①作为还原剂参与暗反应阶段C3的还原 B.②中部分能量可转移到糖类等有机物中C.①和②在叶绿体类囊体的薄膜上形成 D.CO2转移途径是CO2→C3→C5→（CH2O）2.图甲表示菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构模式图，图乙表示某种光合色素对不同波长光的相对吸收量，及在不同波长光照下的菠菜光合速率相对值的曲线图。据图分析，下列说法错误的是（）

A.光合色素存在于图甲的Ⅲ上，其主要色素都是含镁的有机分子

B.二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环，它发生在图甲的Ⅱ中

C.光的波长从650nm变为780nm，短时间内小麦叶中三碳酸的含量将下降

D.图乙表示的光合色素最可能是指叶绿素a3.光呼吸是O2/CO2偏高时与光合作用同时发生的生理过程，是经长期进化形成的适应机制。光呼吸和暗反应关系密切，机理如图所示。下列叙述错误的是（）A.光呼吸可保证CO2不足时，暗反应仍能正常进行B.光合作用的光反应强于暗反应容易导致光呼吸发生C.光呼吸过程虽消耗有机物，但不产生ATPD.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用强度4.如图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转化用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a~g为物质，①~⑥为反应过程）。下列判断错误的是（）A.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转化成活跃的化学能储存在c中B.图中①表示水分的吸收，④表示二氧化碳的固定C.将b物质用18O标记，最终在（CH2O）中能检测到18OD.若g物质供应突然减少，则C5的含量也将迅速减少5.下列关于农业生产过程中所使用的方法及原理的叙述，不正确的是（）A.轮作能够避免农作物减产，是因为不同农作物对矿质元素的吸收有差异B.阴生植物和阳生植物间行种植，通过提高光能利用率来提高单位面积产量C.农作物栽种密度越大，接受光照的叶面积也越大，单位面积产量越高D.施肥后及时松土，可以提高根尖有氧呼吸强度，为吸收矿质元素提供能量6.下表反映的是影响光合作用的因素及各因素直接影响的阶段和结果。在其他因素保持适宜情况下，有关分析正确的是（）选项影响光合作用的因素直接影响的阶段结果A光照强度（非饱和）降低光反应光合速率不变BCO2浓度（非饱和）降低暗反应光合速率降低C温度（低于最适宜）降低光反应光合速率降低D土壤含水量（低于最适宜）减少暗反应光合速率不变A.A B.B C.C D.D7.如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带）。下列相关叙述不正确的是（）

A.实验操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素带颜色变浅B.实验中对研磨液过滤时，不能采用滤纸过滤，会影响实验效果C.色素分离过程中，如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离D.由两图的色素带可知，与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄（多选题）8.科研人员研究了温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如图所示。据图分析，下列说法正确的是（）A.在光照条件下，30℃环境中蒲公英的实际光合速率比在25℃环境中的小B.若其他条件相同且适宜，则蒲公英生长的最适温度是20℃C.P点时，叶表皮细胞产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体D.一直处于光照条件下，P点时蒲公英可以正常生长发育（多选题）9.某实验小组以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如表所示:项目5℃10℃20℃25℃30℃35℃光照条件下CO2吸收量（mg·h-1）11.83.23.73.53黑暗条件下O2吸收量（mg·h-1）0.50.812.333.5（假设呼吸作用昼夜不变）下列说法不正确的是（）A.如果光照12小时，则一昼夜积累有机物的量，5℃是10℃的两倍B.如果光照24小时不间断，则35℃时，没有有机物积累C.如果光照15小时，则一昼夜积累有机物的量，25℃时是34.8mgD.如果光照12小时，则一昼夜积累有机物的量，最少的是5℃（多选题）10.如图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述正确的是（）A.如果要测定植株的呼吸速率，则烧杯内的液体应为清水B.如果要测定植株的净光合速率，则应在光下进行且烧杯内的液体应为NaOH溶液C.如果要直接测定实际光合速率，则烧杯内的液体应为NaOH溶液D.为了减少误差，应保持环境条件（温度和气压等）相对稳定

答案以及解析1.答案：D解析：结合图示可知，①为NADPH，可参与暗反应中C3的还原，A正确；②为ATP，在暗反应还原C3时，ATP水解释放的能量可转移到糖类等有机物中，B正确；光反应阶段在叶绿体类囊体的薄膜上进行，该过程产物包括ATP和NADPH，C正确；暗反应阶段中CO2的转移途径是CO2→C3→（CH2O），D错误。2.答案：C解析：A、光合色素存在于图甲的Ⅲ基粒上，其主要色素即叶绿素都是含镁的有机分子，A正确；

B、二氧化碳固定并还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环，它发生在图甲的Ⅱ叶绿体基质中，B正确；

C、光的波长从650nm变为780nm，光吸收量下降，产生的[H]和ATP减少，所以短时间内小麦叶中三碳酸的含量将上升，C错误；

D、由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以图乙表示的光合色素最可能是指叶绿素a，D正确。

故选：C。3.答案：D解析：4.答案：D解析：本题考查光合作用的过程。图中a为光合色素，主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用光合色素将光能转化成活跃的化学能储存在c物质即ATP中，A正确；图中①表示水分的吸收，②表示光合作用中光反应阶段将光能转化成ATP中活跃的化学能的过程，③表示光反应阶段中水的光解，④表示二氧化碳的固定，其中g表示CO2，⑤表示C3的还原，⑥表示暗反应阶段有机物的形成过程，B正确；b物质表示O2，用18O标记后，通过有氧呼吸的第三阶段18O会转化到H218O中，经过有氧呼吸的第二阶段H218O的18O可进入C18O2中，而根据光合作用反应式CO2+H2O（CH2O）+O2，故最终在（CH2O）中能检测到18O，C正确；若g物质（CO2）供应突然减少，则与CO2结合的C5减少，短时间内C3还原生成C5的速率基本不变，则C5含量增多，D错误。5.答案：C解析：由于不同农作物根系对矿质元素的吸收有差异，轮作可以充分利用各种矿质元素，避免农作物减产，A正确；阴生植物和阳生植物间行种植，可提高光能利用率，B正确；农作物栽种密度过大，接受光照的叶面积变化不大，但呼吸作用增强，从而导致单位面积产量降低，C错误；施肥后及时松土可以促进根尖的有氧呼吸，为矿质元素的吸收提供能量，D正确。6.答案：B解析：本题考查影响光合作用的因素及各因素直接影响的阶段和结果。光照强度降低，直接影响光反应，导致光合速率下降，A项错误；CO2浓度降低，直接影响暗反应，导致光合速率下降，B项正确；温度影响光合作用过程中酶的活性，所以温度降低同时影响光反应和暗反应，导致光合速率下降，C项错误；土壤含水量减少，同时影响光反应和暗反应，导致光合速率下降，D项错误。7.答案：C解析：实验操作中若加入的二氧化硅（有助于研磨得充分）或碳酸钙（可防止研磨中色素被破坏）过少，都会导致色素带颜色变浅，A正确；实验中对研磨液过滤时，不能采用滤纸过滤，否则会使色素吸附在滤纸上，从而影响实验效果，B正确；色素分离过程中，如果滤