新教材高中人教版生物必修一课件第5章第4节二光合作用的原理和应用

二光合作用的原理和应用必备知识·基础练·题组一概念·结论速判1.基于对酶的特性的理解,判断下列观点的正误:(1)H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中。()分析:H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体类囊体薄膜上。(2)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉。()分析:叶肉细胞在叶绿体基质中合成淀粉。××(3)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,可完成暗反应过程。()(4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是光反应强度和暗反应强度都降低。()(5)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,其叶绿体内CO2的固定立即停止。()分析: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,其光反应立即停止,而CO2的固定,有无光照都能进行。√√×(6)光合作用和细胞呼吸均能产生还原型辅酶,二者还原的物质不同。()(7)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类。()√√·题组二光合作用的原理和过程2.(2021·齐齐哈尔高一检测)给小球藻悬液提供不同的原料和条件进行实验,如图所示。则得到的甲、乙分别是(

)A.18O2、O2

2、O2

C.18O2、18O2

2、18O2【解析】选D。光合作用中产生的氧,全来自水的光解。组号甲,水中的氧是O,则产生的氧气是O2;组号乙,水中的氧是18O,则产生的氧气是18O2。3.(2021·丹东高一检测)光合作用过程中,能量流动的正确途径是(

)A.叶绿素→阳光→氢和氧B.阳光→叶绿素→ADP→(CH2O)C.叶绿素→阳光→ADP→C5D.阳光→叶绿素→ATP、NAPPH→(CH2O)【解析】选D。在光反应的过程中,色素吸收了光能,用于水的光解和ATP的合成,这样光能就转化成ATP和NADPH中活跃的化学能;然后NADPH和ATP用于暗反应,去还原三碳化合物,这样活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能,故选D。4.光合作用的光反应为暗反应提供(

)和ATP和ADP2和ATP2O和ADP【解析】选A。光反应过程中,在叶绿体的类囊体薄膜上,利用色素吸收的光能,把水分解为氧气和还原氢,同时把光能转化为ATP中活跃的化学能,光反应产生的NADPH和ATP可用于暗反应中三碳化合物的还原过程。5.下列过程不在叶绿体基粒的类囊体薄膜上进行的是(

)变成ATPB.氧气的生成2的固定和还原的产生【解析】选C。ADP变成ATP,属于光反应,发生在叶绿体类囊体薄膜,A错误;氧气是水光解的产物,发生在叶绿体类囊体薄膜,B错误;CO2的固定和还原属于暗反应,发生在叶绿体基质,C正确;NADPH是光反应的产物,发生在叶绿体类囊体薄膜,D错误。·题组三光合作用原理的应用6.(2021·珠海高一检测)有关生物学原理在农业生产中应用的叙述,错误的是(

)A.合理密植不仅可以保证植物充分利用光能,还能避免叶面积过密导致CO2供应不足B.将温室大棚的温度始终控制在利于光合作用进行的温度,定能提高温室作物产量C.松土不仅可以促进植物根系的有氧呼吸,还能促进土壤微生物对土壤中有机物的分解作用,但过度松土不利于土壤肥力的保持D.在同一块地里轮流种植的作物种类会因年份有所不同,这与不同作物根系对矿质元素的选择性吸收有关【解析】选B。合理密植是指在单位面积上,栽种作物或树木时密度要适当,行株距要合理。合理密植不仅可以保证植物充分利用光能,还能避免叶面积过密导致CO2供应不足,A正确;作物产量是净光合作用量,即光合作用量-呼吸量,所以将温室大棚的温度始终控制在利于光合作用进行的温度,不一定能提高温室作物产量,B错误;过度松土会极大促进土壤微生物分解有机物的速度,导致有机质消耗过快,而且过度松土会导致水土流失严重,不利于肥力的保持,C正确;各种作物从土壤中吸收各种养分的数量和比例各不相同,作物轮换种植,可保证土壤养分的均衡利用,避免其片面消耗,D正确。7.为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量,可采取的措施不包括(

)A.增施氮肥和磷肥,促进茎、叶生长,以增大光合作用面积B.提高温室中CO2的浓度,以提高光合速率C.适当延长光照时间,提高光能利用率D.将温室的薄膜改成绿色的【解析】选D。增施氮肥和磷肥,促进茎、叶生长,这样可以增强植物的光合作用,提高产量,A正确;在一定范围内,提高CO2浓度可以提高光合速率,因此为了增产,可适当地提高温室中CO2的浓度,B正确;适当延长光照时间,可提高光能利用率,提高产量,C正确;植物叶片对绿光的吸收量最少,因此温室的薄膜不能改成绿色的,否则会减少产量,D错误。8.种植玉米等农作物时要“正其行,通其风”,体现了(

)A.光照强度对光合作用的影响B.光照强度和CO2浓度对光合作用的影响C.呼吸作用强度对积累有机物的影响D.光照长短和温度对积累有机物的影响【解析】选B。农田中的农作物白天进行光合作用,消耗大量的CO2,导致田间的CO2浓度不足,成行地栽种农作物,有利于田间周围的CO2流通到田间供农作物进行光合作用,同时也有利于农作物的叶片吸收光能,B正确。9.炎热的夏季中午,为了防止细胞失水过多,植物往往会出现应急措施,此时叶肉细胞内(

)3的含量增加B.光反应产物不足以支持暗反应的需求C.有机物积累速率明显下降D.叶绿体基质中ADP含量增加【解析】选C。叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,C3和C5的含量都维持在相对平衡的状态。炎热的夏季中午,为了防止细胞失水过多,植物会关闭气孔,导致CO2供应不足,则在短时间内原有的平衡被打破,表现出的现象是C3的含量减少、C5的含量增多,有机物积累速率明显下降;由于C3的含量减少,消耗的光反应产物也减少,所以叶绿体基质中ADP含量减少。【典图速填】答案速填:①__

②______

③____

④___⑤__

⑥__

⑦_______

⑧_______O2NADPHATPCO2C3C5光反应暗反应关键能力·综合练一、选择题(共9题,每题3分,共27分)1.根据反应是否需要光能,可以将光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。下列有关光反应阶段的叙述正确的是(

)A.发生在叶绿体内膜上B.能够产生O2C.不需要酶的作用D.只将光能转化为储存在ATP中的化学能【解析】选B。光反应发生在类囊体薄膜上,A错误;光反应中水分解为H+和O2,B正确;酶催化了ATP的形成,所以光反应阶段需要酶的作用,C错误;光反应可将光能转化为储存在NADPH和ATP中的化学能,D错误。2.(2021·湖北适应性测试)某科学家曾做过一个实验,将小鼠放在不同的密封、恒温的钟罩内,实验处理方案如下表,小鼠最先死亡的一组是(

)【解析】选C。本题主要考查光合作用实验的设计。绿色植物在光下可以进行光合作用和呼吸作用,而在黑暗中不能进行光合作用,但可以进行呼吸作用,小鼠存活时间的长短,是光合作用和呼吸作用的关系决定的。本题中,小鼠+绿色植物,在黑暗条件下植物不能进行光合作用,不产生氧气,但小鼠、绿色植物可以进行呼吸作用消耗氧气,本条件下氧气消耗速度最快,小鼠存活时间最短,故C符合题意,A、B、D均不符合题意。3.细胞中糖类的合成与分解过程如图,下列叙述正确的是(

)A.过程①产生的能量大部分储存在ATP中B.过程①在线粒体中进行,过程②只在叶绿体中进行C.过程②产生O2中的氧来自H2O和CO2D.过程②中储存的能量来自ATP和NADPH中的化学能【解析】选D。过程①有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失,A错误;过程①有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行,过程②可在叶绿体中进行,B错误;过程②光合作用产生的O2中的氧只来自H2O,C错误;过程②光合作用中储存的能量来自ATP和NADPH中的化学能,D正确。

【误区警示】光反应的物质变化是水分解为H+和O2,H+和NADP+形成NADPH,ADP和Pi形成ATP;能量转化是光能转化为NADPH和ATP中的化学能。暗反应的物质变化是CO2和C5形成C3,C3在NADPH和ATP的作用下形成糖类和C5;能量转化是NADPH和ATP中的化学能转化为糖类中的能量。4.(易错题)对一个密闭容器中生长的植株突然停止光照,短时间内植株叶肉细胞中物质的变化是(

)增多、ATP减少、C3增多、C5减少增多、ATP增多、C3增多、C5减少减少、ATP减少、C3增多、C5减少减少、ATP减少、C3减少、C5减少【解析】选C。对密闭容器中生长的植物突然停止光照,光反应停止,NADPH和ATP生成量减少,还原的C3减少,生成的C5减少;CO2浓度不变,C5的消耗量不变,C3的生成量不变,故C3的量增多,C5的量减少,C正确。

【归纳总结】1.环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化:物质的含量变化:(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。(2)物质含量变化示例:CO2供应正常,光照停止时,C3的含量变化2.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析:(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物合成继续合成。(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物合成量要多。5.叶绿体作为捕获光能和能量转换的主要场所,在植物的光合作用中起到不可替代的作用。下列有关说法中,错误的是(

)A.叶绿体中能够吸收利用光能的色素只有叶绿素和叶黄素B.幼苗在无光条件下,叶绿体不能形成、叶绿素也不能合成C.类囊体薄膜上的光反应为叶绿体基质中暗反应提供ATP和NADPHD.植物体内叶绿素降解酶的活性增强时,光合速率将下降【解析】选A。叶绿体中能够吸收利用光能的色素是叶绿素和类胡萝卜素两大类,叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素,A错误;白化苗的形成与幼苗在无光(黑暗)条件下,叶绿体不能发育、叶绿素不能合成有关,光能够诱导叶绿素的合成、促进叶绿体的发育,B正确;类囊体薄膜上的光反应为叶绿体基质中暗反应提供ATP和NADPH,C正确;叶绿素含量的多少,会影响光合速率,所以当植物体内叶绿素降解酶的活性增强时,光合速率将下降,D正确。6.图1、图2为不同材料叶绿体中色素的层析结果(示意图),图3、图4为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线,其中正确的是(

)A.图1为菠菜叶片的叶绿体中色素的层析结果B.图2为在缺Mg的营养液中,长期培养的番茄叶片叶绿体中色素的层析结果C.图3为水稻光合作用强度与空气中CO2含量的关系D.图4为水稻在夏季白天光合作用强度的变化【解析】选A。胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b在层析液中溶解度依次下降,故在滤纸上的扩散速度依次下降,A正确;缺Mg的营养液中,叶绿素不能合成,叶片中没有叶绿素,B错误;在一定的二氧化碳浓度范围内,随着二氧化碳浓度的增加,光合作用增强,达到二氧化碳饱和点后,随着二氧化碳浓度增加,光合作用强度不变,此时影响光合作用强度的外因是温度和光强,由图可知光照强度应该是a>b,C错误;水稻在夏季晴天中午光照强度过强,温度过高,导致气孔关闭,二氧化碳供应不足,光合作用强度变弱,出现光合午休现象,阴天不会出现光合午休,D错误。7.(教材挖掘)利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验,下列叙述正确的是(

)A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B.在光下,如果有气泡产生,可说明光合作用产生氧气C.为了探究光照强度对光合作用的影响,用一套装置慢慢向光源靠近,观察气泡产生速率的变化D.为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响,可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验【解析】选D。试管中收集的气体代表了光合作用释放出的氧气的量,小于光合作用产生的氧气量,因为有一部分用于金鱼藻呼吸作用,A错误;在光下,有气泡产生,也有可能是碳酸氢钠溶液分解生成二氧化碳,B错误;为探究光照强度对光合作用的影响,可以用相同的装置在不同的光强下观察气泡产生速率,用一套装置慢慢向光源靠近,改变的不只有光照强度,二氧化碳浓度以及温度可能都变了,C错误;碳酸氢钠溶液可以为金鱼藻光合作用提供二氧化碳,其浓度不同,可以探究二氧化碳浓度对光合作用的影响,D正确。8.(多选)(2021·重庆适应性测试改编)绿色植物的光合作用过程,可用如下化学反应式来表示:CO2+H2O(CH2O)+O2下列有关叙述错误的是(

)A.在此过程中,CO2中的C被还原,H2O中的O被氧化B.光能的吸收发生在类囊体膜上,光能的直接转化发生在叶绿体基质中C.产物(CH2O)是地球上有机物的主要来源D.释放出的O2可用于地球上所有生物的细胞呼吸【解析】选B、D。本题主要考查光合作用的过程、场所、能量转换以及在生态系统中的作用。暗反应阶段,CO2中的C被NADPH还原,光反应阶段,H2O中的O被氧化,A正确;光能的直接转化是在叶绿体类囊体膜上,间接转化才发生在叶绿体基质中,B错误;绿色植物通过光合作用制造有机物是地球上有机物的主要来源,C正确;地球上有些生物为厌氧生物,不需要O2,D错误。9.(多选)“叶羊”(一种海蛞蝓)是世界上少有的可以进行光合作用的动物,当它们进食海藻时,可以吸收食物里面的叶绿体,并将其转化到体内,它们利用装进体内的叶绿体,为自己制造养分。这样“叶羊”就不用进食了,每天晒晒太阳,即可存活下来。对它的生活状态推测合理的是(

)A.“叶羊”生存状态与环境中光照强度有关B.温度越高,越利于“叶羊”充分积累有机物C.环境中CO2

的量也会影响“叶羊”的生活D.“叶羊”生活过程中需要摄入足够的矿质元素【解析】选A、C、D。“叶羊”利用装进体内的叶绿体,进行光合作用,为自己制造养分,其生存状态与环境中光照强度有关,A正确;温度过高,影响酶的活性,不利于光合作用积累有机物,B错误;光合作用强度与CO2浓度有关,环境中CO2的量也会影响“叶羊”的生活,C正确;多种矿质元素对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用,如Mg是叶绿素的组成成分,故“叶羊”生活过程中需要摄入足够的矿质元素,D正确。二、非选择题(共2题,共23分)10.(10分)如图是绿色植物光合作用过程图解,请据图回答。(1)中A、B、C所示的物质分别是___________、___________、___________。(2)暗反应中需要光反应提供的物质是_______________和_______________。(3)过程⑤表示CO2与C5化合物结合的过程,称为CO2的____________________。(4)根据是否需要光能,光合作用过程分为图中的①、②两个阶段,其中阶段①称为____________,反应场所是______________________________________。(5)叶绿体中吸收光能的物质分为____________和____________两类。在光合作用过程中,光能最终转化成稳定的化学能储藏在[

]________________中。【解析】(1)分析可知,图中A、B、C所示的物质分别是O2、NADPH、ATP,均为光反应的产物。(2)暗反应中需要光反应提供的物质是NADPH和ATP,这两种物质参与了暗反应阶段三碳化合物的还原过程。(3)过程⑤表示CO2与C5化合物结合的过程,表示二氧化碳的固定过程。(4)根据是否需要光能,光合作用过程分为图中的①、②两个阶段,其中阶段①称为光反应,发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(5)叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素,这两类色素能吸收、传递和转化光能。在光合作用过程中,光能最终转化成稳定的化学能储藏在有机物D中,即为糖类(CH2O)。答案:(1)O2

NADPH

ATP(2)NADPH

ATP(3)固定(4)光反应阶段叶绿体的类囊体薄膜(5)叶绿素类胡萝卜素D

(CH2O)11.(13分)(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是____________。

(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是________________,判断的依据是__

___________________。

(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是_______________________。

(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的__________(填“O2”或“CO2”)不足。

【解析】本题考查光合作用的基本过程和影响因素。(1)当光照强度大于a时,甲的净光合速率比乙的高,因此对光能的利用率较高的植物是甲。(2)光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大。(3)乙植物在低光照强度下的净光合速率大于甲,所以乙更适合在林下(低光照条件)种植。(4)夏日晴天中午12:00时温度过高,部分气孔关闭,进入叶肉细胞的CO2不足。答案:(1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2考题新动向·创新练某学生兴趣小组为“探究环境因素对光合作用强度的影响”,设计实验如下:步骤一取烧杯若干,平均分为五组,分别编号为组1至组5;步骤二将各组烧杯按照下表的实验设计进行设置;步骤三制备生长旺盛的小圆叶片若干,抽出叶片中的气体,使