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文档简介
1、第2课时光合作用的过程和影响因素知识体系定内容核心素养定能力生命观念通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析,建立生命活动对立统一的观点理性思维通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线,培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力科学探究通过“探究光照强度对光合作用强度影响”的实验,培养学生的实验探究能力基础知识系统化知识点一光合作用的探索历程科学家结论普利斯特利植物可以更新污浊的空气英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功;植物体只有绿叶才能更新污浊的空气梅耶光合作用把光能转换成化学能储存起来萨克斯植物叶片在光合作用中产生淀粉恩格尔曼氧气是叶绿体释放出来
2、的,叶绿体是光合作用的场所鲁宾和卡门光合作用释放的氧气全部来自水卡尔文探明了CO2中的碳转化成有机物中碳的途径知识点二光合作用的过程(1)图中:O2,H,C3,CO2。(2)光反应与暗反应比较:光反应暗反应场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质物质变化H2OO2HADPPiATPCO2C52C32C3(CH2O)C5能量变化光能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能知识点三光合作用原理的应用1光合作用强度2影响光合作用强度的因素基本技能问题化1据光合作用过程图完成下列问题(1)色素的功能是吸收、传递和转化光能,水分解为O2、H的场所是叶绿体类囊体薄膜。(2)进行光反应的条件有光、
3、色素,产物有ATP、O2和H。(3)暗反应进行的场所是叶绿体基质,参与反应的物质有CO2、ATP、H和C5,进行的条件是多种酶。(4)写出光合作用的总反应式并标出各元素的来源和去向。光合作用总反应式:CO2H2O(CH2O)O2各元素的去向:a氧元素:H2OO2;CO2(CH2O)b碳元素:CO2C3(CH2O)c氢元素:H2OH(CH2O)(5)光反应类囊体薄膜上产生的O2进入同一细胞的线粒体内被利用经过了4层生物膜。2据CO2浓度、光照强度和温度对光合作用影响图回答问题(1)光照强度为a时,限制光合作用的环境因素主要是光照强度,其直接影响是使光合作用产生的H和ATP过少,进一步限制了光合作
4、用下一反应阶段中C3还原过程的速率。(2)光照强度为b时,造成曲线和、曲线和光合作用强度差异的原因分别是温度和CO2浓度不同。考点一光合作用的原理和过程1熟知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。(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。2理清光合作用中元素去向(1)反应式(以生成C6H12O6为例):6CO212H2OC6H12O66O26H2O(2)同位素标记元素转移途径:H:C:O:3比较光合作用和化能合成作用光合作用化能合成作用区别能量来源光能氧化无机物放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无
5、机物合成有机物对点落实1判断有关光合作用叙述的正误(1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中()(2)光反应为暗反应提供H和H2O()(3)破坏叶绿体外膜后,O2不能产生()(4)离体叶绿体基质中添加ATP、H(NADPH)和CO2后,可完成暗反应()(5)光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的()(6)光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中()2下列关于植物光合作用的叙述,正确的是()A暗反应在细胞质基质中进行B光合作用产生的葡萄糖中的碳和氧都来自二氧化碳C光反应产生的ATP可以用于暗反应,也可以用于其他生命活动D光反应只进行能量代谢,不进行物质代谢;
6、暗反应则刚好相反解析:选B暗反应的场所是叶绿体基质;光反应产生的ATP只用于暗反应,为C3还原提供能量,不能用于其他生命活动;光反应和暗反应过程中都存在能量代谢和物质代谢。3(2017海南高考)关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是()A淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成B人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化C叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程D硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量解析:选C淀粉是在消化酶的作用下被水解成葡萄糖的,该过程没有ATP的生成。人体大脑活动的能量主要来自葡萄糖的有氧氧化。暗反应合成葡萄糖的过程需要光反应提供的能量。硝化细菌生成有机物的能量来自其将氨还
7、原为硝酸的过程。易错提醒关注光合作用中的几种能量关系(1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中,NADPH(H)中也含有能量。(2)光反应产生的ATP只用于C3的还原,不用于植物体的其他生命活动。(3)C3还原消耗的能量不只来自ATP,还可由NADPH提供。1过程法分析C3和C5等物质含量变化当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析:(1)停止光照时:光停,ATP,ADP,C3,C5,分析如下:过程停止过程停止过程停止过程停止a.ATP不再产生b.原有ATP仍继续分解,直至全部消耗ADP积累,含量增加;ATP减少a.C3不再还原成C5和(CH
8、2O) b.原有C5仍继续参与CO2的固定,直至全部消耗C3积累,含量增加;C5减少(2)停止CO2供应时:CO2停,C5,C3,ATP,ADP,分析如下:过程停止过程停止过程停止过程停止a.C3不再生成b.原有C3继续还原生成C5和(CH2O)直至全部消耗C5积累,含量增加;C3减少a.ATP不再分解b.原有ADP继续合成ATP,直至全部消耗ATP积累,含量增加;ADP减少2模型法表示C3和C5等物质含量变化特别提醒分析光合作用相关物质含量变化的注意点(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的含量
9、变化是一致的。对点落实4(2014全国卷)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()AO2的产生停止 BCO2的固定加快CATP/ADP比值下降 DNADPH/NADP比值下降解析:选B黑暗处理后,光反应停止,O2的产生也停止。ATP和NADPH是光反应的产物,同时也是暗反应的原料,黑暗处理后,ATP和NADPH的产生减少,且仍被暗反应所消耗,产生的ADP和NADP增多。光反应产生的ATP和NADPH减少,使得暗反应产生的C5减少,CO2的固定减慢。5.(2017衡水二调)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种
10、环境因素的改变的变化情况,下列对这一环境因素改变的分析正确的是()A突然停止光照B突然增加CO2浓度C降低环境温度D增加光照强度解析:选D突然停止光照,光反应产生的H和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少;突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变,植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少;降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅度地增加;增加光照强度,光反应产生的H和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而CO2
11、被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加。类题通法判断C3、C5等物质含量变化的分析思路叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡进行分析:(1)来路去路,则物质含量相对稳定。(2)来路不变,去路增加,或来路减少,去路不变,则物质含量减少。(3)来路不变,去路减少,或来路增加,去路不变,则物质含量增加。考点二影响光合作用的环境因素及其应用探究光照强度对光合作用强度的影响对点落实1(2018安徽六校联考)取生长旺盛的绿叶,用直径为1 cm打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉),抽出小圆片内的气体,并在黑暗处用清水处理使小圆片细胞间隙充满水,然后平均
12、分装到盛有等量的富含不同浓度CO2的溶液的小烧杯中,置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下,测得各组小圆片上浮至液面所需平均时间,将记录结果绘制成曲线如图1。(1)与a浓度相比,b浓度时小圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上H的生成速率_(填“快”“相等”或“慢”),此时小圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有_。(2)当CO2浓度大于c时,随着CO2浓度的增大,小圆片中有机物的积累速率_(填“加快”“不变”或“减慢”)。(3)另取若干相同的小圆片分别置于温度相同且适宜、CO2溶液浓度为a的小烧杯中,选用40 W的台灯作为光源,通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验,根据实验结果绘制成图2曲线(X10)。
13、该实验的目的是_。限制B点净光合速率的主要外界因素是_,C点的含义是_时光源与小烧杯之间的距离。解析:叶圆片在被抽取出空气后沉入水底,在光照下,当光合作用产生O2大于呼吸作用消耗O2时,叶圆片会上浮。台灯距离叶片越近,光照强度越大,叶圆片的光合作用越强,叶圆片上浮的速度越快,数量越多。答案:(1)快叶绿体、线粒体(2)减慢(3)探究光照强度对光合速率的影响CO2浓度小圆片光合速率等于细胞呼吸速率(净光合速率为零)归纳拓展小圆形叶片上浮实验中的三个关注点(1)叶片上浮的原因是光合作用产生O2大于有氧呼吸消耗的O2,不要片面认为只是光合作用产生了O2。(2)打孔时要避开大的叶脉,因为叶脉中没有叶绿
14、体,而且会延长小圆形叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足,小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。用曲线模型分析影响光合作用的环境因素1光照强度曲线模型模型分析曲线对应点细胞生理活动ATP产生场所植物组织外观表现图示A点只进行细胞呼吸,不进行光合作用只在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CO2,向外界释放O2。此时植物可更新空气应用温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产阴生
15、植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如图中虚线所示,间作套种农作物,可合理利用光能2CO2浓度原理CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成曲线模型及分析图1中A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度,图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。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,提高光合速率3温度原理温度通过影响酶的活性影响光合作用曲线模型及分析AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率增大B点:酶的最适温度,光合速率最大BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50 左右光合速率几乎为零应用温室栽培植
16、物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累4矿质元素曲线模型原理矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等曲线分析应用在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高,植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高光能利用率5光照、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用常见曲线模型曲线分析P点:限制光合速率的因素
17、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:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度,图2为CO2浓度,图3为光照强度)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对点落实2下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误的是()A图1中,若光照强度适当增强至最适状态,a点左移,b点右移B图2中,若CO2浓度适当增大至最适状态, a点右移,b点左移C图3中,a点与b点相比,a
18、点时叶绿体中C3含量相对较多D图3中,限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度解析:选B图1和图2中的a点代表光合作用和呼吸作用相等时光合作用的强度,在曲线达到最高点之前,光照强度和CO2浓度都是限制光合作用强度的因素,当其中一个因素增大,要达到相同的生理状态,另一个因素在其相对较弱时即可满足,故图1中光照强度适当增大至最适状态时,a点会左移,图2中CO2浓度适当增大至最适状态时,a点也会左移;图1和图2中的b点代表光合作用的饱和点,限制因素光照强度和CO2浓度适当增大时,光合作用强度也会增大,所需的CO2浓度和光照强度也会增大,b点右移;图3中,b点时,光照强度和CO2浓度均是光合作
19、用的限制因素,a点和b点的光照强度相同,故a点时叶绿体中C3含量比b点多。3(2016全国卷)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强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收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”)。(3)播
20、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_。解析:(1)根据图示信息,对于甲组植物而言,当光照强度低于a时,随光照强度的增加,光合作用强度逐渐升高,说明此时限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息,对于甲组植物而言,当光照强度高于b时,随光照强度的增加,光合作用强度不变,说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2,故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。(3)由题目信息可知,乙组和甲组是同一种植物,只是环境中的光照强度
21、不同,虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低,但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高,说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素即低光强引起的,而非遗传物质的改变造成的。答案:(1)光照强度(2)CO2浓度(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素即低光强引起的,而非遗传物质的改变造成的类题通法多因素对光合速率影响题目的分析方法多因素对光合速率影响的曲线图,线的条数较多,还有可能涉及多个“点”,表面上看这类题目很复杂,但在解答这类试题时,仍然需依据单一变量原则,每次只分析一个自变量的变化对实验结果的影响,逐一分析即可得出正确答案。 微专题2 1开放环境中光合作用昼夜变化曲
22、线分析(1)曲线分析:MN和PQ夜晚植物只进行细胞呼吸;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减小NP光合作用与呼吸作用同时进行NA和EP清晨和傍晚光照较弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减少A点和E点光合作用强度等于细胞呼吸强度,CO2的吸收和释放达到动态平衡;植物体内有机物的总量不变,环境中CO2量不变,O2量不变AE光合作用强度大于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量增加;环境中CO2量减少,O2量增加C点叶片表皮气孔部分关闭,出现“光合午休”现象E点光合作用产物的积累量最大(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示
23、):一昼夜有机物的积累量白天从外界吸收的CO2量晚上呼吸作用释放的CO2量,即S3(S1S2)。2密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线(1)曲线分析:AB段无光照,植物只进行呼吸作用BC段温度降低,呼吸作用减弱CD段4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度呼吸作用强度D点光合作用强度呼吸作用强度DH段光合作用强度呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象H点光合作用强度呼吸作用强度HI段光照继续减弱,光合作用强度呼吸作用强度,直至光合作用完全停止(2)植物生长与否的判断方法:I点低于A点说明一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即光合作用呼吸作用,植物生长若I点高于A点说明光合作用呼
24、吸作用,植物体内有机物总量减少,植物不能生长若I点等于A点说明光合作用呼吸作用,植物体内有机物总量不变,植物不生长题点突破1(2018山东师大附中一模)下图中图1表示的是八月份某一晴天,一昼夜棉花植株CO2的吸收和释放曲线;图2表示棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理活动状态。则图1中时间a、b、c、d依次发生了图2所示的哪项生理活动()A(1)(2)(3)(4)B(3)(2)(4)(1)C(3)(4)(1)(2) D(4)(3)(2)(1)解析:选D图1曲线中横坐标以上都是光合速率大于呼吸速率,横坐标以下是光合速率小于呼吸速率或只有呼吸作用,曲线与横坐标的交点处都是光合速率等于呼吸速率。图2中(
25、1)表示光合速率大于呼吸速率,对应图1中d、e、f点;图2中(2)表示光合速率等于呼吸速率,对应图1中c、g点;图2中(3)表示光合速率小于呼吸速率,对应图1中b点;图2中(4)表示只有呼吸作用,对应图1中a、h点。2夏季晴天,将装有某绿色植物的密闭玻璃罩置于室外,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时的D与0时相比较,24时该植物的干重减少解析:选C本实验测定的气体是O2;6时和18时的光合速率和呼吸速率相等,光合作用的起始时间应
26、在6时之前;该曲线的斜率代表速率,9时的净光合速率大于12时的,若9时和12时真正光合速率相等,则9时的呼吸速率应小于12时的;24时的O2含量高于0时的,说明植物一昼夜内有机物的积累量大于零。3(2018龙岩模拟)图1是生物兴趣小组在密闭的玻璃容器中进行的实验示意图(CO2传感器用于测量装置内CO2的含量),图2表示在夏季晴朗的一天图1所示密闭玻璃容器内24 h的CO2浓度的变化,请回答下列问题:(1)植物叶肉细胞中吸收光能的色素分布在叶绿体的_。(2)图1所示实验中对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现,也可通过调节_来实现,装置中热屏障的作用是_。(3)图2中代表植物光合作用强度等于
27、呼吸作用强度的点是_。(4)图2中FG段相比EF段CO2浓度下降趋缓的原因是_。(5)利用仪器测定密闭玻璃容器内CO2含量的变化:先黑暗处理1 h,测得玻璃容器内CO2含量增加50 mg;再给以1 h的充足光照,测得玻璃容器内CO2含量比光照前减少了72 mg,则这1 h光照条件下植物光合作用固定的CO2为_mg。解析:(1)植物叶肉细胞中吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)利用图1装置探究光照强度对光合速率影响时,对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现,也可通过调节灯泡与热屏障(或玻璃容器)之间的距离来实现,装置中热屏障可防止光照改变密闭玻璃容器中的温度,从而改变植物光合作用
28、强度。(3)光补偿点时,植物的光合作用强度等于呼吸作用强度,图2中代表光合作用强度等于呼吸作用强度的点有D、H。(4)图2中FG段相比EF段CO2浓度下降趋缓,这是由于中午温度很高,蒸腾作用很强,气孔大量关闭,CO2供应减少,导致光合作用强度明显减弱,植物出现“午休”现象。(5)由题意可知,给以1 h的充足光照,测得玻璃容器内CO2含量比光照前减少了72 mg,即净光合速率是72 mg/h;“黑暗”处理1 h,测得玻璃容器内CO2含量增加50 mg,表示呼吸速率为50 mg/h,因此这1 h光照条件下植物光合作用固定的CO2为5072122(mg)。答案:(1)类囊体薄膜上(2)灯泡与热屏障(
29、或玻璃容器)之间的距离防止光照改变密闭玻璃容器中的温度,从而改变植物光合作用强度(3)D、H(4)中午温度很高,蒸腾作用很强,气孔大量关闭,CO2供应减少,导致光合作用强度明显减弱(5)122真题集训验能力1(2017天津高考)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是()A光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型B光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型C光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度解析:
30、选D光照强度低于P时,光反应强度受叶绿素含量影响较大,突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,故其光反应强度低于野生型。光照强度高于P时,暗反应强度受固定CO2酶的影响较大,突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型,故其暗反应强度高于野生型。光照强度低于P时,限制光合速率的主要环境因素是光照强度。P点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点,故光照强度高于P小于光饱和点时,限制光合速率的主要环境因素是光照强度,当光照强度大于光饱和点时,限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度。2(2015四川高考)下列在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是()AMg2吸收BO2扩散C光能转换 DD
31、NA复制解析:选BMg2进入叶绿体的方式是主动运输,需要载体蛋白的参与。O2能通过自由扩散跨膜运输,不需要蛋白质的参与。光能转换过程需要多种酶的参与,大多数酶的化学本质为蛋白质。DNA的复制过程需要DNA聚合酶的参与,DNA聚合酶的化学本质是蛋白质。3(2015海南高考)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照培养。从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不变。在上述整时间段内,玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是()A降低至一定水平时再升高B持续保持相对稳定状态C降低至一定水平时保持不变D升高至一定水平时保持相对稳定解析:选C密闭容器内的植物在光照
32、条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸,植物净光合速率实际光合速率呼吸速率,净光合速率只要大于0,则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量;根据题意,从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不变。说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降,当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时,密闭容器内的CO2浓度停止下降,然后净光合速率为0,保持不变,密闭容器内的CO2浓度保持不变。4(2016全国卷)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组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作
33、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:对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度()3636363125相对湿度(%)1727525252实验结果光合速率(mgCO2dm2h1)11.115.122.123.720.7回答下列问题:(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合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速率,其原因是_。(3)小麦叶片气孔开放时
34、,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。解析:(1)根据表格信息可知,对照组、实验组一、实验组二在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大;实验组二、实验组三、实验组四在相同湿度条件下,随温度的变化,光合速率变化不大。因此可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是湿度。根据上述结论,增加麦田环境的相对湿度可提高小麦的光合速率,降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)与实验组四相比,实验组三的温度高6 ,光合速率有所提高,说明实验组四的环境温度未达到光合作用的最适温度,故适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)
35、CO2进入叶肉细胞的方式是自由扩散,不需要载体蛋白,不需要消耗ATP。答案:(1)湿度(或相对湿度)在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3)不需要不需要5(2015全国卷)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CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,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:先光照后黑暗,时间各为67.5 s;光合作用产物的相对含量为50%。B组:先光照后黑暗
36、,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5 s;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,每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(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135 s;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_。(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
37、同化量。解析:(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半,但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少,可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用,即光合作用过程中某些反应不需要光照,该反应指的是暗反应,进行暗反应的场所是叶绿体基质。(2)比较A、B、C三组可以看出,三组的光照和黑暗交替频率不同,交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶及时利用和再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。答案:(1)高于C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)光照和黑暗交替频率ATP和还原型辅酶课下检测查缺
38、漏一、选择题1下图表示绿色植物细胞中叶绿体内所发生的生理过程的图解,下列分析错误的是()Aa为H2O,b为C3 Bc为O2Cd为(CH2O) De与f为ATP与H解析:选A据图分析可知,a代表光反应的原料H2O、b代表暗反应的原料CO2;c代表由光反应产生,能释放出去,且不用于暗反应的物质,为氧气;d代表由暗反应产生,且不用于光反应的物质,为(CH2O);e与f代表由光反应产生,且用于暗反应的物质,为ATP和H。2下列关于影响光合速率因素的说法,错误的是()A叶绿体内光合色素对不同波长光照的吸收有差异,故在不同波长光照下光合速率有差异B在一定的光照强度范围内,随光照强度增强,在相同时间内光反应
39、产生的ATP和H数量增多C在一定CO2浓度范围内,CO2浓度会影响C3的合成D温度变化只影响暗反应阶段解析:选D光反应和暗反应都有酶的参与,酶的活性与温度相关联,因此,温度对光反应和暗反应都有影响。3将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是()A离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生C若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生D水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量解析:选A光合作用的场所是叶绿体,离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气。叶绿体中的色素既能吸收红光,也能吸收蓝紫光。水在叶绿体中分解产生氧气不仅
40、不需要ATP提供能量,还能产生ATP。4(2018江淮名校联考)科学家提取植物细胞中的叶绿体,将叶绿体膜破坏,分离出基质和基粒,用来研究光合作用的过程(如下表,表中“”表示有或添加,“”表示无或不添加)。下列条件下能产生葡萄糖的是()选项场所光照CO2ATPHC5A基质B基粒C基质和基粒D基质和基粒解析:选D光合作用分光反应和暗反应两大阶段,光反应在基粒上进行,需要光照;暗反应进行时需要光反应提供H和ATP,需要叶绿体基质中的C5和大气中的CO2的参与。5(2018临沂一模)下图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中AC表示相关物质。有关分析错误的是()A图中A为氧气,可部分释放到空气中B图中B
41、为NADPH,外界CO2浓度升高时,B的含量暂时升高C该过程消耗的NADP和C来自叶绿体基质D该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中解析:选B水的光解产物是氧气和H,若光合作用强度大于呼吸作用强度,氧气会部分释放到空气中;图中B是在NADP、H和电子参与下形成的,为NADPH,当外界CO2浓度升高时,暗反应中生成的三碳化合物增多,则消耗的NADPH增多,导致NADPH的含量暂时降低;叶绿体基质中,暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP、ADP;光合作用光反应过程中,将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中。62,6二氯酚靛酚是一种蓝色染料,能被还原剂还原成无色,从叶绿体中分离出类囊体
42、,置于2,6二氯酚靛酚溶液中,对其进行光照,发现溶液变成无色,并有O2释放。此实验证明()A光合作用在类囊体上进行B光合作用产物O2中的氧元素来自CO2C光反应能产生还原剂和O2D光合作用与叶绿体基质无关解析:选C依据题中信息判断,光照后溶液变为无色,说明有还原剂产生,有O2释放;而类囊体是光合作用光反应阶段进行的场所,故该实验说明光反应能产生还原剂和O2。7如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中ag为物质,为反应过程,物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示)。下列有关判断错误的是()A图中表示水分的吸收,表示水的光解Bc为ATP,f为HC将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射
43、性D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解析:选B图中ag分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH(H)、NADP、CO2,分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成;18O2HOC18O2(CHO);光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用。8(2018唐山一模)某生物小组在适宜条件下用一密闭的无色透明玻璃钟罩培养番茄幼苗,在实验过程中()A叶绿体中C5含量减少B装置中O2浓度一直升高C净光合速率逐渐减小到0D装置中CO2浓度逐渐降低到0解析:选C实验开始时,光合作用强度大于呼吸作用强度,但是由于玻璃罩是密闭
44、的,所以随着光合作用的进行植物体外的CO2被消耗至很低,主要由自身的呼吸作用提供,净光合速率逐渐减小到0。由于CO2浓度逐渐降低,叶绿体中C5含量增加。装置中O2浓度不可能一直升高,CO2浓度逐渐降低,但是达不到0。9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上升解析:选C叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,而对绿光吸收最少,因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时,光反应增强,ATP、H、C5含量上升,ADP、C
45、3含量减少;当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时,光反应减弱,ATP、H、C5含量减少,ADP、C3含量增多。10如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下,不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是()AAB段,叶肉细胞CO2固定速率增加BBC段,叶片的净光合速率等于零CAB段,CO2固定速率比C3的还原速率快DBC段,可能是有关酶量限制了光合速率解析:选BAB段,随叶肉细胞间隙的CO2相对浓度升高,CO2的固定加快,C5消耗增多,含量下降;BC段,叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高,C5含量基本维持不变,表示达到CO2饱和点,此时光合速率应大于呼吸速率,叶片的净光
46、合速率大于零;AB段,C5含量降低,说明CO2固定速率比C3的还原速率快;BC段CO2不再是光合作用的限制因素,可能是有关酶量或光反应产生的H和ATP的数量限制了光合速率。11.(2018南宁一模)用一定强度的光束照射一株正常生长的绿色植物,测定光束照射前后植物吸收CO2和释放O2量的变化,结果如图所示。对该图的分析正确的是()A开始照射前,光反应和暗反应均无法进行B结束照射后,光反应和暗反应迅速同步增强C开始照射后,暗反应限制了光合速率D结束照射后,光反应和暗反应迅速同步减弱解析:选C据图可知,开始照射前,光反应与暗反应正常进行,并且是同步的。开始照射后,光反应迅速加快产生大量的O2,随后产
47、生O2的曲线迅速下降,说明此时暗反应限制了光合速率。结束照射后,光反应迅速减弱,而暗反应则缓慢减弱,最后两反应同步进行。12.(2018枣庄调研)植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下,测定的某植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下列有关说法错误的是()A在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只是线粒体B该植物叶片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2叶h)C在一昼夜中,将该植物叶片置于c点光照强度条件下11 h,其余时间置于黑暗中,则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mgD已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适
48、温度分别为25 和30 。若将温度提高到30 的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),则图中b点将向右移,c点将向左下移动解析:选A在a点所示条件下,细胞只进行呼吸作用,产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体;a点的纵坐标表示呼吸速率;c点光照强度下,11 h光照每100 cm2叶片吸收CO2的量为1110110 mg,晚上每100 cm2叶片细胞呼吸释放CO2的量为13565 mg,一昼夜每100 cm2叶片净吸收CO2量为45 mg;将温度提高到30 ,真正光合速率降低,细胞呼吸速率增大,净光合速率降低,c点将向左下移,光补偿点b点向右移。二、非选择题13(2018赣州一模)1937年植物学
49、家赫尔希发现,离体的叶绿体中加入“氢接受者”,比如二氯酚叫噪酚(DCPIP),光照后依然能够释放氧气,蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程,在密闭条件下进行如下实验:溶液种类A试管B试管C试管D试管叶绿体悬浮液1 mL1 mLDCPIP0.5 mL0.5 mL0.5 mL0.5 mL0.5 mol/L蔗糖溶液4 mL5 mL4 mL5 mL光照条件光照光照黑暗黑暗上层液体颜色无色蓝色蓝色蓝色(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是_,这些氢在暗反应的_过程中被消耗。(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是_,A试管除了
50、颜色变化外,实验过程中还能观察到的现象是_。(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要_,设置B和D试管的目的是为了说明DCPIP_。(4)实验结束后A组试管中叶绿体_(填“有”或“没有”)糖类的产生,主要原因是_。解析:(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜,叶绿体产生的氢在暗反应中用于三碳化合物的还原过程。(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压,避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照,除了颜色变化外,实验过程中还能观察到有气泡产生。(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要光照,B和D试管作为对照实验,说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。(4)氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应,并且实验条件为“密闭条件”,没有二氧化碳的供应,因此实验结束后A组试管中叶绿体没有糖类的产生。答案:(1)类囊体薄膜C3的还原(2)避免叶绿体吸水涨破有气泡产生(3)光照在光照和黑暗条件下自身不会变色(4)没有氢转移到DCP
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