高三生物二轮收尾细致复习：必修第章第节能量之源-光与光合作用

高三生物二轮收尾细致复习：必修第章第节能量之源——光与光合作用考纲要求四年考情光合作用的基本过程Ⅱ2012福建·选择题T1,2012福建·选择题T2影响光合作用速率的环境因素Ⅱ2011福建·选择题T2,2010福建·非选择题T26Ⅰ一、叶绿体的结构和捕获光能的色素1.叶绿体Zxxk(1)结构示意图:(2)功能:进行_________的场所。色素和与光反应有关的酶光合作用叶绿体膜暗反应2.色素的种类和功能色素功能滤纸条上位置叶绿素________:蓝绿色吸收_____________________________:黄绿色_________________叶黄素:___色吸收______________胡萝卜素:_____色_______叶绿素a叶绿素b蓝紫光和红光中下层黄橙黄蓝紫光最下层中上层最上层类胡萝卜素二、光合作用的探究历程请将科学家和其相关实验的结论连起来。叶绿体基质三、光合作用的过程叶绿体类囊体薄膜[H]+O2ATPCO2+C5ADP+Pi稳定化学能(CH2O)+C5四、影响光合作用的因素和化能合成作用1.影响光合作用的因素(1)光合作用强度:Zxxk①含义:植物在___________通过光合作用制造糖类的数量。②指标:一定时间内(2)影响光合作用的环境因素有_______、水分、光照的____________及光的成分、_____的高低等。单位时间内CO2浓度长短与强弱原料消耗的数量_________的数量产物生成温度2.光合作用与化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物能量_____氧化无机物放出的能量代表生物_________硝化细菌等微生物光能绿色植物1.能进行光合作用的生物一定含有叶绿体。()【分析】不一定,如蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用。2.(2012福建T1D)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多。()【分析】叶片黄化后,叶绿素减少,剩余类胡萝卜素,主要吸收蓝紫光。3.(2011浙江T1A)破坏叶绿体外膜后,O2不能产生。()【分析】O2是在类囊体薄膜上产生的,破坏叶绿体外膜后,没有完全破坏叶绿体结构。×××4.植物体自身的遗传特性可以影响光合速率。()【分析】影响光合速率的因素很多,既有内部因素也有外界环境因素,植物体自身的遗传特性(如阴生植物、阳生植物)是内部因素之一。5.暗反应必须在无光条件下进行。()【分析】光合作用的暗反应不需要光,但在有光条件下才能持续进行。√×6.无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率高。()【分析】无色透明塑料大棚中各色光均能透过,绿色大棚主要透过绿色光,其他光被吸收,所以用无色透明大棚的光合作用效率高。7.真核生物有氧呼吸的主要场所是线粒体,光合作用的主要场所是叶绿体。()Zxxk【分析】真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,主要场所是线粒体,光合作用的场所是叶绿体。√×考点一光合作用的过程

1.光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi,如下图:(2)没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,有机物无法合成。总之,光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段,暗反应是光反应的继续,是物质和能量转化的完成阶段。二者相辅相成。2.光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响当外界条件改变时,光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化可以采用下图分析:分析:条件过程变化C3C5[H]和ATP光照由强到弱,CO2供应不变①过程减弱,②③过程减弱,④过程正常进行增加减少减少或没有光照由弱到强,CO2供应不变①过程增强,②③过程增强,④过程正常进行减少增加增加光照不变,CO2由充足到不足④过程减弱,①②③过程正常进行,随C3减少②③减弱,①过程正常减少增加增加光照不变,CO2由不足到充足④过程增强,①②③正常进行,随C3增加②③增强,①过程正常增加减少减少【高考警示】(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化,而非长时间。(2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP含量变化是一致的。【典例1】下图所示,图甲为叶绿体结构与功能示意图,图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24h内的变化,请据图分析:(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质,则A、B、C、D依次是

。(2)从图甲可知,在a中发生的反应称为

,在a中含有的参与此过程的物质是

。a中发生的能量变化过程是

。(3)在叶绿体色素的提取和分离实验中,滤纸条上扩散速度最快的色素是

。(4)图乙中,从

点开始合成有机物,至

点有机物合成终止。(5)AB段C3含量较高,其主要原因是

。(6)G点C3含量极少,其原因是

。(7)G点与F点相比,叶绿体中NADPH(还原氢)含量较

(填“高”或“低”)。【解析】本题的解题关键是识图,从图中判断出光合作用进行的各个阶段。在图甲中考查的是叶绿体的结构及功能,a结构为叶绿体类囊体薄膜,其上发生的是光反应,原料是水,产物是氧气和[H]、ATP,参与此过程的物质有色素和酶,发生的能量变化过程为光能→ATP中活跃的化学能。在叶绿体基质中发生的是暗反应,原料是B二氧化碳、DC5、[H]、ATP,产物是有机物、C5、ADP和Pi,图甲中C为C3。图乙为C3含量与时间的关系图,开始合成有机物时C3的含量开始下降,有机物合成终止时C3的含量不再变化,AB段C3含量高的原因是无光,不能进行光反应,不能产生[H]和ATP,C3不能被还原;G点C3含量极低,原因是中午气孔关闭,CO2供应不足,C3的生成受抑制而C3的还原继续;G点与F点相比,叶绿体中NADPH的含量要高。答案:(1)H2O、CO2、C3、C5(2)光反应色素和酶等光能→ATP中活跃的化学能(3)胡萝卜素(4)BI(5)无光照不进行光反应,不能产生[H]和ATP,C3不能被还原(6)中午气孔关闭,叶肉细胞内CO2含量低,CO2的固定减弱,即C3的生成受抑制而C3的还原继续(7)高【变式训练】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B.a、b都上升C.a、b都下降D.a下降、b上升【解析】选B。由图解分析,c是CO2,a和b是[H]、ATP,若在其他条件不变的情况下,将c降低至极低水平,CO2的固定减弱,C3还原减慢,消耗[H]和ATP减少,则a、b在叶绿体中含量将会都上升。考点二光合作用速率的影响因素及应用

1.单因子对光合作用速率影响的分析(1)光照强度:①曲线分析:A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,CO2释放量表明此时的呼吸强度。AB段:光照强度增大,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少(有一部分用于光合作用),此段细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点:光补偿点,即光合作用强度=细胞呼吸强度(细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用)。BC段:随着光照强度不断加强,光合作用不断加强,到C点不再加强,称C点对应的光照强度为光饱和点。②应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低,如图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配,林带树种的配置,冬季温室栽培等都与光补偿点有关。(2)CO2浓度、含水量和矿质元素:①曲线分析:CO2和水是光合作用的原料,矿质元素直接或间接影响光合作用。在一定范围内,CO2、水和矿质元素越多,光合作用速率越快,但到A点时,即CO2、水、矿质元素达到饱和时,就不再增加了。②应用:“正其行,通其风”,温室内充CO2,即提高CO2浓度增加产量的方法。合理灌溉、施肥,可促进叶片面积增大,提高酶的合成速率,增加光合作用速率。(3)温度:①曲线分析:光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用,其中AB段(10℃～35℃)随温度的升高而逐渐加强,B点(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用开始下降,50℃左右光合作用停止。②应用:冬天,温室栽培可适当提高温度;夏天,温室栽培可适当降低温度。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,保证有机物的积累。2.多因子对光合作用速率影响的分析(1)曲线分析:P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。Q点:横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子,影响因素主要为各曲线所表示的因子。(2)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2,进一步提高光合速率。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。【思维拓展】由影响光合作用的因素可联系的知识(1)温度影响酶的活性,从而影响光合作用、呼吸作用及一系列代谢活动,如人在发烧时会出现食欲不振的现象,原因是酶的活性降低。(2)结构与功能相适应的生物学观点。阴生植物不能在强光下生长的根本原因是遗传物质决定了阴生植物的结构中酶的含量、色素的含量等比阳生植物少。【典例2】(2013·泉州模拟)图中①～④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,错误的是(

)A.①图中的X因素可表示CO2浓度B.②图中的Y因素可能代表N、P、K等必需元素的浓度C.③图中,其他条件适宜,当植物缺Mg时,b点将向左移动D.④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【解析】选C。在一定浓度范围内,植物体光合作用强度随CO2浓度增大而增大,当浓度达到一定程度时,光合作用强度不再增大,但CO2浓度过低时,植物体无法进行光合作用,曲线①符合CO2影响光合作用的规律,其中a点表示进行光合作用所需的CO2浓度最小值,因此X因素可以表示CO2浓度;N、P、K等元素是植物体生长发育所需的,当其浓度增加时,植物光合作用速率就会增加,但是当N、P、K等元素浓度过高时,植物体所处外界溶液浓度过高,植物吸水困难,光合作用受到影响而速率下降,如图②所示;图③表示光照强度对光合作用的影响,b点表示光合作用强度和呼吸作用强度相等时所需的光照强度,当植物缺Mg时,叶绿素减少,光合作用强度达到与呼吸作用强度相等时所需要的光照强度变大,即b点应右移;图④中,在c点之前的三条曲线是重合的,说明在c点之前光合作用只与光照强度有关。【变式训练】为探究影响光合作用强度的因素,将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养,实验结果如下图所示。以下说法正确的是(

)A.施肥与CO2吸收量无关B.与B点相比,A点条件下限制CO2吸收量的主要因素是光照强度C.与D点相比,限制C点玉米苗吸收CO2的主要因素是土壤含水量D.与C点相比,A点施肥过少,限制了CO2吸收量【解析】选C。据图示可知,当土壤含水量介于40%～60%时,在光照强度相同的条件下,施肥后CO2吸收量比未施肥时明显增多,A错;图中A、B是在光照强度相同的条件下获得的CO2吸收量,因此A、B的不同与光照强度无关,从图中可以看出,A、B的不同是因为土壤含水量不同所致,B错;同时根据对B项的分析,可知C项是对的;A、C两点CO2吸收量不同的原因是光照强度不同,与施肥无关,D错。考点三光合作用与有氧呼吸的关系

1.区别

光合作用有氧呼吸物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光能→稳定的化学能(储能)稳定的化学能→ATP中活跃的化学能、热能(放能)实质合成有机物,储存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行2.联系(1)物质方面:C:CO2(CH2O)C3H4O3CO2O:H2OO2H2OH:H2O[H](CH2O)[H]

H2O(2)能量方面:光能ATP中活跃化学能(CH2O)中稳定的化学能热能ATP中活跃化学能各项生命活动【高考警示】(1)在黑暗中测得单位时间CO2释放量即为呼吸速率,没有说明的情况下,白天也是一样的呼吸速率。(2)白天植物并不只进行光合作用。植物在白天时同时进行光合作用和细胞呼吸。CO2的吸收量是指植物从外界环境中吸收的CO2量,代表植物的净光合速率,植物实际光合速率应该包含植物呼吸产生的CO2量和从外界环境中吸收的CO2量。【典例3】(2011·福建高考)如图是夏季晴朗的白天,玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线,下列叙述错误的是(

)A.在9:30～11:00之间,花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓B.在11:00～12:30之间,花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多C.在17:00时,玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同D.在18:30时,玉米既能进行光反应,也能进行暗反应【解析】选B。本题意在考查识图和进行图文转换的能力。在9:30～11:00之间,随光照的增强,花生的蒸腾作用也在加强,而为了减少水分的散失,植物的气孔关闭,因此进入花生细胞内的CO2的量减少,所以暗反应过程减缓,A正确。从图中可以看出,在11:00～12:30之间,花生的单位叶面积的净光合速率呈上升趋势,而玉米的单位叶面积的净光合速率呈下降趋势,但又从图中可以看出玉米的单位叶面积的净光合速率比花生的大,而净光合速率对应的有机物的量就是单位时间单位叶面积里有机物的积累量,B错误。在17:00时,玉米和花生的净光合速率相等,而这时的O2的释放量是净释放量,所以在17:00时玉米和花生的单位叶面积释放O2的速率相同,C正确。在18:30时,玉米的净光合速率是零,说明此时光合作用和呼吸作用的速率相等,因此这时玉米既能进行光反应,也能进行暗反应,D正确。【互动探究】(1)在9:30～11:00之间,玉米和花生净光合速率表现不同的主要原因是什么?提示:9:30～11:00之间,花生的净光合速率逐渐减小,主要原因是气孔关闭,暗反应减弱;而玉米是C4植物,可利用叶肉细胞间隙较低浓度的CO2进行光合作用,净光合速率随光照强度增大而增大。(2)若图中纵坐标改为光合作用速率,则C、D两项是否正确?提示:都不对。光合速率是实际光合速率,在17:00点时,不清楚玉米和花生的呼吸速率是否相同,C项不对。18:30时表示玉米光合作用停止,D项错误。【变式训练】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和细胞呼吸的影响(其他实验条件都是理想的),实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如表所示:(单位:mg/h)温度(℃)5101520253035光下吸收CO21.001.752.503.253.753.503.00黑暗中释放CO20.500.751.001.502.253.003.50下面对该表数据分析正确的是(

)A.昼夜不停地光照,在35℃时该植物不能生长B.昼夜不停地光照,在20℃时该植物生长得最快C.每天光照12小时,20℃时该植物积累有机物最多D.每天光照12小时,30℃时积累的有机物是10℃时的2倍【解析】选C。由于光照下吸收CO2代表的是净光合作用速率,黑暗中释放的CO2代表的是细胞呼吸速率,实际光合速率等于二者的和。通过计算和分析知,在35℃时由于净光合作用速率大于0,昼夜不停地光照,该植物能生长;昼夜不停地光照,在25℃时该植物生长得最快;每天光照12小时,10℃时积累的有机物是30℃时的2倍。光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析【典例】(2013·杭州模拟)将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况,绘成如下图曲线。下列有关说法正确的是(

)①BC段较AB段CO2浓度增加减慢,是因为低温使植物呼吸作用减弱②CO2浓度下降从DE段开始,说明植物进行光合作用是从D点开始的③FG段CO2浓度下降不明显,是因为气孔关闭,叶片对CO2的吸收减少④H点CO2浓度最低,说明此时植物对CO2的吸收最多,光合作用最强A.①②

B.③④

C.①③

D.②④【解析】选C。BC段是夜间2点到4点,气温较低,植物呼吸作用较弱,产生的二氧化碳较少,玻璃罩内二氧化碳浓度增加较慢,故①正确。D点指早晨6点,光合作用速率等于呼吸作用速率,②错误。FG段指中午12点左右,阳光很强,为减少水分散失,气孔关闭,叶片对CO2的吸收减少,光合作用减弱,故CO2浓度下降不明显,③正确。经过白天CO2的吸收,H点CO2浓度最低,此时光合作用强度等于呼吸作用强度。DE段CO2的吸收速率最快,光合作用最强,④错误。【方法归纳】从以下两个角度综合分析光合作用和细胞呼吸的曲线(1)光合作用与细胞呼吸典型曲线上各点的分析:有关光合作用和细胞呼吸关系的变化曲线图中,最典型的就是夏季的一天中CO2的吸收和释放变化曲线图,如下图1所示。曲线的各点含义及形成原因分析如下:a点:凌晨3时～4时,温度降低,细胞呼吸强度减弱,CO2释放减少;b点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用;bc段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;c点:上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度;d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象;e点:下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;fg段:太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。(2)有机物产生与消耗情况的分析(见下图2):①积累有机物时间段:ce段。c点和e点时,光合作用强度与细胞呼吸强度相等,c～e由于光照强度的增强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,故不断积累有机物。②制造有机物时间段:bf段。b点大约为早上6点,太阳升起,有光照,开始进行光合作用;f点大约为下午6点,太阳落山,无光,停止光合作用。③消耗有机物时间段:Og段。一天24小时,细胞的生命活动时刻在进行,即不停地消耗能量,故细胞呼吸始终进行。④一天中有机物积累最多的时间点:e点。白天,光合作用强度大于细胞呼吸强度,积累有机物;e点后,随着光照的减弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,故e点时积累的有机物最多。⑤一昼夜有机物的净积累量表示:SP-SM-SN。SP表示白天的净积累量,SM和SN表示夜晚的净消耗量,故SP-(SM+SN)为一昼夜的净积累量。【易错提醒】(1)注意区分图1与典例图中纵坐标的含义,前者表示细胞吸收或释放二氧化碳的量,后者表示容器内二氧化碳浓度,两者变量不同。(2)曲线的坡度表示反应速率的大小,坡度越大,表明光合作用或呼吸作用速率越大。(3)典例图中的点D、H是曲线的拐点,表明光合作用强度等于细胞呼吸强度,分别对应于图1中的c、e点。【变式训练】某生物兴趣小组在密闭玻璃温室内进行植物栽培实验,他们对温室内CO2含量、O2含量及CO2吸收速率进行了24h测定,得到如右图所示曲线,则以下说法中正确的是(

)A.c、e两点的光合速率为零B.c、d之间的区段光合速率大于呼吸速率C.de段光合速率小于呼吸速率D.进行细胞呼吸的区段只有ab段和fg段【解析】选B。c、e两点的净光合速率为零,即光合速率等于呼吸速率;c、e之间的区段光合速率大于呼吸速率;ag区段均进行细胞呼吸。1.关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述,错误的是

(

)A.叶绿体色素与ATP的合成有关B.叶绿体色素参与ATP的分解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【解析】选B。叶绿体中色素分子在光合作用的光反应中吸收光能,并将光能转化为电能,转化成的电能一部分用于水的光解,产生氧气和[H],一部分利用ADP和Pi合成ATP,而不参与ATP的分解。2.在光合作用和呼吸作用过程中,水中氧的循环途径是(

)A.水→氧气→水B.水→葡萄糖→水C.水→氧气→二氧化碳D.水→葡萄糖→二氧化碳【解析】选A。光合作用过程中水的光解把水中的氧释放出来,然后氧气又参与了有氧呼吸第三阶段的反应,即氧气与[H]结合形成水。3.在正常条件下进行光合作用的某植物,当突然改变某条件后,即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升,则改变的条件是(

)A.停止光照

B.停止光照并降低CO2浓度C.升高CO2浓度D.降低CO2浓度【解析】选D。五碳化合物可与CO2结合形成三碳化合物,三碳化合物被还原再释放出五碳化合物。当突然增加光照时,会使C3还原速度加快,导致五碳化合物含量上升;当突然降低CO2浓度时,也会使五碳化合物含量上升。4.(2013·福州模拟)光合作用能否放出O2,可通过观察倒置的装满水的试管中有无气泡产生来验证。结合给出的三个倒置的试管,此验证性实验的最佳设计应为(

)A.只有a试管B.a试管和b试管C.a试管和c试管D.b试管和c试管【解析】选B。光照条件下植物进行光合作用产生O2,试管中有气泡生成,无光时不进行光合作用,无气泡,因此要用试管a和b对比。5.下图为叶绿体结构与功能示意图,请据图回答:(1)该图应为

下观察到的结构图。(2)在A中发生的反应称

,参与此反应的主要物质有

。(3)CO2进入叶绿体后,在基质中经

后形成甲物质。若突然停止光照,C3的含量变化曲线是下图中的

(填图中字母),其原因为

。(4)能溶解于无水乙醇的是存在于A结构的

,其中决定叶片绿色的是

。【解析】本题考查叶绿体的亚显微结构和功能。A是叶绿体的基粒,上面分布有色素和酶,是光反应进行的场所。B是叶绿体基质,分布有大量的酶,是暗反应进行的场所,CO2进入叶绿体后经固定和还原后形成有机物(甲)。光反应为暗反应提供ATP和[H],当突然停止光照后,C3的还原减弱,出现积累现象,含量上升后稳定在一定水平上。答案:(1)电子显微镜(2)光反应色素、酶等(3)固定和还原B缺少还原C3所需要的ATP和[H](4)色素叶绿素6.(2012·山东高考)夏季晴朗的一天,甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示。下列说法正确的是(

)A.甲植株在a点开始进行光合作用B.乙植株在e点有机物积累量最多C.曲线b～c段和d～e段下降的原因相同D.两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭【解题指南】解答本题的关键是:(1)明确a、e点的含义;(2)明确b～c段和d～e段下降的原因。【解析】选D。从图中可以看出,a点时光合作用速率等于呼吸作用速率,并非从此处开始进行光合作用,A项错误;有机物的积累量等于光合作用制造的有机物量减去呼吸作用消耗的有机物量,所以有机物的积累量最多是在e点前与横坐标的交点,不是e点,B项错误;b～c段下降是因为光照过强,气孔关闭,CO2吸收速率降低;d～e段下降是因为光照强度降低,CO2吸收速率降低,C项错误;由图中曲