第三单元课时3能量之源——光与光合作用.doc

课时3　能量之源——光与光合作用
见《自学听讲》P61

学科素养
课程标准
学习指导
1.生命观念:结构与功能观,叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应;物质与能量观,叶绿体将太阳光能转化为细胞可利用的化学能储存在有机物中。
2.科学思维:归纳与概括,基于光合作用的探究历程,概括光合作用的概念、过程,理解影响光合作用的环境因素以及光合作用原理在生产实践中的应用。模型与建模,建构光合作用的光反应和暗反应的过程模型,理解二者之间的关系。
3.科学探究:实验设计与方案实施,以及关于结果的交流与讨论;完成提取和分离叶绿体色素实验,探究不同环境因素对光合作用强度的影响。
4.社会责任:结合本地资源调查、收集提高光合作用强度的措施,认识光合作用原理在农业生产中的应用。
1.说出叶绿体中色素的种类和作用。
2.说出叶绿体的结构和功能。
3.明确光合作用的概念、过程以及对光合作用的探究历程。
4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
5.说出光合作用原理的应用。
1.通过实验,了解色素的种类和颜色。
2.分析光合作用过程图解,掌握两个阶段的区别与联系。
3.通过实验,理解环境因素对光合作用强度的影响。
4.构建环境因素对光合作用强度和细胞呼吸的影响、光合作用与细胞呼吸关系的曲线等模型,注意图文或图图转换能力、计算能力以及理论联系实际能力的培养。
5.进行必要的、有针对性的训练,总结各种题型的解题方法。

捕获光能的色素及其提取和分离

　　1.捕获光能的色素
主要分布在叶绿体的　类囊体薄膜　上,可吸收、传递、转化光能。 
2.色素的提取、分离原理
(1)提取:可以利用有机溶剂　无水乙醇　提取绿叶中的色素,在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙,其中前者有助于研磨充分,后者可防止研磨中色素被　破坏　。 
(2)分离:层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂,色素在层析液中的溶解度不同:　溶解度高　的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。因此,绿叶中的色素就在扩散过程中被分开。 
3.层析结果

4.捕获光能的结构——叶绿体

b由　类囊体堆叠　而成,分布有色素和与光反应有关的酶。c含有与　暗反应　有关的酶。 
恩格尔曼的实验结果:好氧细菌只分布于　叶绿体被光束照射的部位　周围。 

光合作用的过程

　　1.光合作用的化学反应式
　CO2+H2O (CH2O)+O2　 
2.光合作用过程的两个阶段

场所
条件
物质变化
能量变化
光
反
应
叶绿体的类囊体薄膜
光、色素、
酶等
光合色素吸收光能,将水分解为[H]和O2,将ADP和Pi合成ATP
　光能转化为储存在ATP中的活跃的化学能　 
暗
反
应
叶绿体基质
多种酶、ATP、[H]
CO2的固定:1个CO2和1个C5结合形成2个C3;　C3的还原　:C3在[H]和ATP的作用下生成有机物或(CH2O)和C5 
ATP中活跃的化学能转变为　糖类等有机物中稳定的化学能　 

光合作用过程的“一、二、三、四”

光合作用原理的应用

　　1.光合作用强度:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的量或固定CO2的量或产生O2的量。
2.光合作用的测定:通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。
3.影响光合作用强度的因素:
(1)光:直接影响　光反应　阶段。 
(2)温度:主要影响　暗反应　阶段。 
(3)CO2浓度:直接影响　暗反应　阶段。 
(4)水:影响　气孔　的开闭,进而影响CO2的吸收。 
(5)无机盐(或矿质元素):主要影响　色素、酶、ATP　等与光合作用有关的物质的形成。 

化能合成作用

　　1.概念:某些细菌能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
2.实例:硝化细菌能利用氨氧化时所释放的化学能,将水和二氧化碳合成糖类。
3.与光合作用的比较:

项目
光合作用
化能合成作用
实质
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
动力
　光能　 
氧化反应中的无机物释放的能量
代表生物
绿色植物、蓝藻
　硝化细菌　 

　　1.光合作用过程易错点
(1)氧气是水光解的产物,在叶绿体类囊体薄膜上产生,淀粉在叶绿体基质中产生。
(2)暗反应在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应提供物质和能量,即提供[H]和ATP,因此自然条件下暗反应不能在无光环境中(如夜晚)长时间进行。
(3)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段,不能用于其他生命活动,其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸;CO2中的C进入C3但不进入C5,最后进入“(CH2O)”,可用放射性同位素标记法证明。
(4)光合作用中产生的[H]为NADPH,细胞呼吸中产生的[H]为NADH,两种[H]不是同一种物质。
(5)色素吸收、传递、转换能量过程中不需要酶的催化,而ATP的合成、CO2的固定、C3的还原离不开酶的催化。
(6)叶绿体离开细胞,保持适宜条件仍可进行光合作用;离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,也可完成暗反应。
(7)同一植物总光照时间相同时,持续光照条件下、光照与黑暗交替条件下,前者制造的有机物较少,因为光照与黑暗交替条件下,光照刚停止时,光反应产生的[H]和ATP仍能在短时间内维持暗反应所需,因此后者暗反应进行的时间较长,而有机物是暗反应的产物,所以前者制造的有机物较后者少。
　　2.叶绿体中色素的提取与分离实验应注意的问题
应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片,以保证含有较多的色素;研磨要迅速、充分,且加入各物质的量要成比例,以保证提取到较多的色素;制备滤纸条剪去两角,以保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐,便于观察实验结果,否则,会形成弧形色素带;画滤液细线要细、直,且干燥后重复画一两次,使滤液细线既有较多的色素,又使各色素扩散的起点相同;滤液细线不要触及层析液,否则滤液细线中的色素将溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带。
　　3.光合速率与呼吸速率的分析
(1)光合速率:将植物置于光下,测定单位时间内容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,测定的结果表示净光合速率,真正光合速率即实际光合速率=净光合速率+呼吸速率,常用单位时间内、单位面积叶片的O2产生量、CO2固定量或有机物的产生量来表示。
(2)呼吸速率:将植物置于黑暗中,单位时间内测定容器中CO2增加量、O2减少量或有机物的减少量,测定的结果表示呼吸速率。
(3)外界条件改变时CO2(光)补偿点的移动规律
①若导致呼吸速率增加,则CO2(光)补偿点右移,反之则左移。
②若条件改变后,呼吸速率基本不变,但光合速率下降时,CO2(光)补偿点右移,反之则左移。
③阴生植物与阳生植物相比,CO2(光)补偿点左移。
　　4.影响光合速率的因素
(1)内因:植物种类、器官类型、叶片的发育程度、叶绿体的数量、色素含量、酶的活性等。
(2)环境因素:光照强度和光的颜色、温度、CO2浓度、水、矿质元素等。
(3)光照时间不影响光合速率,但在光合速率不变的情况下,光照时间越长光合作用合成的有机物的总量越多。
(4)光照时间不同于光合时间,光合时间是指光合作用进行的时间,如农田中不种植农作物,即使是白天也不能合成有机物。光合面积不等于种植面积,光合面积是指能进行光合作用的器官的面积,主要是指叶面积,密植能提高光合面积,但种植密度过高会因遮光、空气流通减慢等导致光合速率减慢,因此要合理密植。光合时间、光合面积不影响光合速率,但影响光合作用产物的量,农业上常通过轮种(延长光合时间)、合理密植等提高粮食产量。

见《自学听讲》P63

光照、CO2浓度对光合作用中各物质含量变化的影响

光照和CO2浓度变化对光合作用中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的含量及有机物的合成量变化可以采用下图进行分析,分析如下表:

条件
过程变化
C3
C5
[H]
和
ATP
(CH2O)
合成量
模型分析
光照
强度
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
减少

光照
强度
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
增加

光照
不变,
CO2
量由
充足
到不
足
④过程减弱,C3减少,②③过程减弱,①过程正常进行
减少
增加
增加
减少

光照
不变,
CO2
量由
不足
到充
足
④过程增强,C3增加,②③过程增强,①过程正常进行
增加
减少
减少
增加

1.以上各物质的变化是相对含量的变化,而不是合成速率的变化,且是在条件改变后的短时间内发生的。
2.在以上各物质的含量变化中:C3和C5含量的变化是相反的,即C3增加,则C5减少;[H]和ATP的含量变化是一致的,都增加或都减少。

例1　右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.突然增加光照强度
解析　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,A项错误;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,B项错误;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,C项错误;突然增加光照强度,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,D项正确。
答案　D
例2　(2017年天津卷)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。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列相关叙述错误的是(　　)。

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　突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型,光照强度低于P时,对光照的吸收能力低于野生型,则光反应强度低于野生型,A项正确;突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型,光照强度高于P时,突变型的CO2吸收速率大于野生型,则暗反应强度高于野生型,B项正确;光照强度低于P时,由于突变型水稻叶片叶绿素含量低,则限制其光合速率的因素主要是光照强度,C项正确;光照强度高于P时,由于突变型水稻叶片固定CO2酶的活性高,则限制其光合速率的因素是除CO2浓度外的其他因素,D项错误。
答案　D

光合作用与有氧呼吸的区别和联系

　　1.光合作用和有氧呼吸的区别与联系(针对真核生物)

项目
光合作用
有氧呼吸
区别
物质变化
无机物合成有机物
有机物被分解成无机物
能量变化
光能➝稳定的化学能
稳定的化学能➝热能、ATP中活跃的化学能
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
细胞质基质和线粒体
条件
只在光下进行
时刻都在进行
联系

　　2.光合作用和有氧呼吸中的元素及相关物质转化

元素
元素去向及其相关的化合物转换
C
CO2C6H12O6C3H4O3CO2
O
H2OO2H2O
H
H2O[H]C6H12O6[H]
H2O

　　3.光合作用和有氧呼吸中的能量转化途径

例3　(2018年郑州一模)下图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发生的生理活动最可能依次对应于图2中的(　　)。

A.(1)(2)(3)(4) B.(3)(2)(4)(1)
C.(4)(3)(2)(1) D.(4)(3)(1)(1)
解析　图1曲线中横坐标以上表示光合速率大于呼吸速率,横坐标以下表示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表示光合速率等于呼吸速率。图2中(1)表示光合速率大于呼吸速率,(2)表示光合速率等于呼吸速率,(3)表示光合速率小于呼吸速率,(4)表示只有呼吸作用,但图1曲线反应的是整个植株的光合速率与呼吸速率的关系,而图2反应的只是其叶肉细胞的光合速率与呼吸速率的关系,因此a点(只进行细胞呼吸)对应图2-(4);仅从题中信息不能准确判断b点时叶肉细胞的生理活动,可能对应图2的(1)(2)或(3),c点(植株净光合速率等于0,但叶肉细胞的净光合速率大于0)对应图2-(1);d点(植株净光合速率和叶肉细胞的净光合速率均大于0)对应图2-(1)。
答案　D
例4　(2019年池州质检)下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述,错误的是(　　)。
A.有氧呼吸过程中生成的[H]可在线粒体内与氧结合生成水
B.有氧呼吸过程中产生的能量大部分储存在ATP中
C.光反应阶段产生的[H]可作为暗反应的还原剂
D.向离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反应
解析　真核细胞内,有氧呼吸过程前两个阶段生成的[H],在线粒体内膜上与氧结合生成水,A项正确;有氧呼吸过程中,每分解1 mol葡萄糖释放2870 kJ的能量,其中只有1161 kJ的能量储存在ATP中,B项错误;光反应阶段产生的[H]用于暗反应阶段C3的还原,C项正确;叶绿体基质是进行暗反应的场所,向离体的叶绿体基质中添加ATP和[H]以及CO2等,暗反应仍可进行,D项正确。
答案　B

光合作用与细胞呼吸的相关计算

　　1.呼吸速率的测定方法、净光合速率和总光合速率
(1)呼吸速率:将植物置于黑暗环境中,测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
(2)净光合速率:常用在光照条件下测得的一定时间内O2的增加量、CO2的减少量或有机物的增加量来表示。
(3)总光合速率:常用一定时间内O2的产生量、CO2的固定量或有机物的产生量来表示。
　　2.总光合速率、净光合速率和呼吸速率的实验测定

(1)装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2,保证了容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定原理
①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。
②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。
③总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到总光合速率。
(4)物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
　　3.光合速率与呼吸速率的关系

(1)光合作用产生的O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗的O2量
(2)光合作用固定的CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放的CO2量
(3)光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量
4.以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长(持续光照条件下)
(1)净光合速率>0时,植物积累有机物而正常生长。
(2)净光合速率=0时,植物因无有机物积累而不能生长。
(3)净光合速率<0时,植物因有机物减少而不能生长,长时间处于此种状态下的植物将死亡。

1.植物进行光合作用的同时,一定进行细胞呼吸,但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用,因为光合作用只有在有光存在时才能进行,而细胞呼吸时时刻刻都在进行。
2.对改变条件后曲线变化的综合分析

(1)当缺镁时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。
(2)当原图表示阳生植物,则阴生植物的a点上移,b点左移,d点下移。
(3)当CO2浓度较低时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。
(4)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点下移。
(5)当原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点上移。

例5　下图中纵坐标表示某种植物气体吸收量或释放量的变化。下列说法正确的是(　　)。

(注:不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式,单位的表示方法相同)
A.若A代表O2吸收量,可以判断从D点开始进行光合作用
B.若A代表O2吸收量,C点对应的光照强度一定不等于0;D点表示植物的净光合作用强度为0
C.若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,D点不移动
D.若A代表CO2释放量,E点时光合作用制造的有机物总量是8
解析　若A代表O2吸收量,C点净光合作用强度小于0,说明光合作用强度小于呼吸作用强度,则此时光照强度一定不等于0,D点表示光补偿点,此时光合作用强度等于呼吸作用强度,光合作用在D点之前已经开始了,A项错误、B项正确;若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,光补偿点减小,则D点左移,C项错误;若A代表CO2释放量,E点时光合作用制造的有机物总量是8+4=12,D项错误。
答案　B
例6　(2018年枣庄调研)植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。下图为在一定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的部位只有线粒体
B.该植物叶片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2叶·h)
C.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 mg
D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为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　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项错误;a点的纵坐标表示呼吸速率,B项正确;c点光照强度下,光照11 h,每100 cm2叶片吸收CO2的量为11×10=110 mg,晚上每100 cm2叶片细胞呼吸释放CO2的量为13×5=65 mg,一昼夜每100 cm2叶片净吸收CO2量为45 mg,C项正确;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,D 项正确。
答案　A

1.(2017年北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是(　　)。

A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B.净光合作用的最适温度约为25 ℃
C.在0~25 ℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D.适合该植物生长的温度范围是10~50 ℃
解析　由题目所给曲线可以看出,呼吸作用的最适温度约为53 ℃,而光合作用的最适温度约为30 ℃,A项正确;净光合速率达到最大值对应的温度即最适温度,约为25 ℃,B项正确;在0~25 ℃范围内,与呼吸速率变化曲线相比,光合速率变化曲线升高得快,说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大,C项正确;超过45 ℃,呼吸作用产生的二氧化碳多于光合作用消耗的二氧化碳,说明呼吸作用消耗的有机物多于光合作用产生的有机物,没有有机物的积累,不适合该植物的生长,D项错误。
答案　D
2.(2018年全国Ⅰ高考)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　(1)由图分析可知,甲植物的呼吸速率大于乙植物,且当光照强度大于a时,相同光照强度下,甲植物的净光合速率大于乙,因此光合速率大,对光能的利用率较高。(2)据图可知,随着光照强度的变化,甲植物净光合速率变化幅度明显大于乙植物,因此随着种植密度增大,植株间相互遮光增多,光照强度减弱,甲植物净光合速率下降幅度会比乙大。(3)乙植物的光饱和点和光补偿点都比较低,因此属于阴生植物,更适合在林下阴暗环境下种植。(4)夏日晴天中午12:00 时,植物为了减少蒸腾作用对水分的散失,叶片上的部分气孔会关闭,导致细胞间的二氧化碳的含量下降,从而引起光合速率下降。
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
3.(2018年全国Ⅱ高考)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题:

(1)从图可知,A叶片是树冠　　　　(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是　　　　　　　　　　　。 
(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的　　　　反应受到抑制。 
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是　　　　　　　。 
解析　本题以反映实验结果的曲线图为情境,综合考查考生对绿叶中色素的提取、光合作用过程及其影响因素等相关知识的识记和理解能力。(1)上层叶片对阳光的遮挡,导致下层叶片接受的光照强度较弱,因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低,据此可推知:A叶片是树冠下层的叶片。(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,氧气产生于光反应阶段。光照强度达到一定程度时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,说明光反应速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。(3)绿叶中的光合色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中,因此可以用无水乙醇提取叶绿素。
答案　(1)下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片　(2) 暗　(3)无水乙醇

见《高效训练》P25

1.(2019年东海月考)下列有关绿叶中色素的提取、分离及功能的叙述,正确的是(　　)。
A.叶绿体色素之所以能够在滤纸上分离开,是因为不同的色素分子大小不同
B.实验中要注意不能让层析液没及滤液细线,这是为了避免色素扩散进入层析液中
C.将叶绿体色素提取液装入试管,让一束白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散,光谱的颜色明显减弱的是绿光
D.提取的叶绿素溶液,给予适宜的温度、光照和CO2可进行光合作用
解析　各种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,溶解度越大,扩散速度越快,这样,色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开,A项错误;实验中要注意不能让层析液没及滤液细线,避免色素扩散进入层析液中,而使滤纸条上无色素带,B项正确;叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光,因此一束白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散,光谱中颜色明显减弱的是红光和蓝紫光,C项错误;提取的叶绿素溶液,除了给予适宜的温度、光照和CO2浓度外,还需要有酶、ATP(ADP)、相应的膜结构等才能进行光合作用,D项错误。
答案　B
2.为探究光照强度对植物光合作用速率的影响,组装如下图所示实验装置,下列说法正确的是(　　)。

A.光源与植物的距离、碳酸氢钠溶液的浓度、温度、大气压等为无关变量
B.光照强度由0不断增大的过程中,毛细管中水滴不断右移直至不动
C.当毛细管中水滴不动时,叶肉细胞叶绿体所需CO2全部来自同一细胞的线粒体
D.碳酸氢钠水解产生的CO2需穿过3层磷脂分子才能进入叶肉细胞参与光合作用
解析　图示实验中,自变量是光照强度,其光照强度是通过可调式光源调控而非通过改变光源与植物的距离调控的,A项正确;光照强度由0不断增大的过程中,开始时,光合作用强度小于细胞呼吸强度,装置内氧气不断减少,水滴不断左移,随后光合作用强度大于细胞呼吸强度,装置内氧气不断增加,水滴右移,B项错误;当毛细管中水滴不动时,植物整体的光合作用强度等于呼吸作用强度,就叶肉细胞而言光合作用强度大于细胞呼吸强度,叶绿体所需CO2一部分来自同一细胞的线粒体,另一部分来自细胞外,C项错误;碳酸氢钠水解产生的CO2需穿过3层生物膜(一层细胞膜和两层叶绿体膜)共6层磷脂分子才能进入叶肉细胞参与光合作用,D项错误。
答案　A
3.(2019年池州质检)下图曲线表示在适宜的温度、水分和一定的光照强度下,甲、乙两种植物叶片CO2的净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是(　　)。

A.CO2浓度大于a时,甲才能进行光合作用
B.适当增加光照强度,a点将左移
C.CO2浓度为b时,甲、乙总光合作用强度相等
D.甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
解析　CO2浓度等于a时,CO2的净吸收速率为零,此时甲光合作用速率等于呼吸速率,A项错误;a点时,CO2浓度一定,此时适当增加光照强度可提高光合作用强度,因此a点将左移,B项正确;CO2浓度为b时,甲、乙净光合作用强度相等,C项错误;在一定CO2浓度范围内,甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强,CO2浓度达到一定值后,甲、乙光合作用强度不再随CO2浓度的增大而增强,D项错误。
答案　B
4.下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较,正确的是(　　)。

A.甲>乙　　B.甲<乙　　C.甲=乙　　D.无法确定
解析　小球藻会进行光合作用释放氧气,吸收二氧化碳形成有机物。由图可知,乙中释放出去的氧气相对分子质量大,而甲中吸收的二氧化碳相对分子质量大,甲和乙是指释放出去的物质,应该是指水光解形成的氧气,故乙大于甲,故A、C、D项错误,B项正确。
答案　B
5.叶绿体是光合作用的场所。有关光合作用过程的叙述,正确的是(　　)。
A.光反应和暗反应都能转化光能
B.光反应过程消耗水,暗反应过程也消耗水
C.暗反应的减弱会影响光反应的进行
D.增加光照强度,[H]、ATP的量一定能增加
解析　光反应利用色素吸收的光能生成ATP,将光能转化为ATP中活跃的化学能,暗反应消耗ATP还原三碳化合物,生成有机物,将ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能,A项错误;光反应进行水的光解,生成[H]和O2,暗反应还原三碳化合物生成水,B项错误;暗反应速率下降,消耗[H]和ATP的速率下降,抑制光反应[H]和ATP的生成,C项正确;如果光反应已经饱和,即使增加光照强度,[H]、ATP也不再增加,D项错误。
答案　C
6.(2019年邢台月考)植物进行光合作用需要多种化合物的参与,下列化合物与植物光合作用的关系中,正确的是(　　)。

选项
化合物
主要生理作用
A
H2O
只参与O2的生成
B
ATP
参与CO2的固定
C
酶
只催化暗反应过程的化学反应
D
叶绿素
捕获、吸收光能

　　解析　H2O参与O2的生成,同时也是各类反应的良好溶剂,A项错误;ATP参与C3的还原,不参与CO2的固定,B项错误;光反应、暗反应都需要相应的酶催化,C项错误;叶绿素捕获、吸收光能,用于光合作用,D项正确。
答案　D
7.小麦植株在不同光照条件下,1小时内O2产生总量和CO2释放量如下图所示,假设呼吸底物为糖类,以下说法错误的是(　　)。

A.光照强度为a时,植株只进行呼吸作用,不进行光合作用
B.光照强度为b时,植株的光合速率等于呼吸速率
C.光照强度为c时,植株1小时内通过光合作用固定的CO2量为6个单位
D.光照强度为d时,植株1小时内向环境释放的O2量为2个单位
解析　小麦植株能进行光合作用和呼吸作用,O2产生量代表的是总光合作用速率,CO2释放量代表的是总光合作用速率与呼吸作用速率的差值。光照强度为a时,O2产生量为0,说明植株只进行呼吸作用,不进行光合作用,A项正确。光照强度为b时,植株的光合作用速率是呼吸作用速率的一半,B项错误。光照强度为c时,植株1小时内CO2释放量为0,说明光合作用强度等于呼吸作用强度,即通过光合作用固定的CO2量为6个单位,C项正确。光合强度为d时,O2产生总量是8,呼吸作用需要6个单位O2,还会向环境释放2个单位O2,D项正确。
答案　B
8.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器打出若干圆片,平均分成四组,各置于相同的密闭装置内,其他条件相同且适宜,分别于四种不同温度下(t1<t2<t3<t4)测得装置内O2的变化值[相对值/(mg·h)]如表。下列叙述错误的是(　　)。

　　　　　温度
气体变化值　　　　
t1
t2
t3
t4
光照下O2的增加值
2.7
6.0
16.0
13.0
黑暗下O2的消耗值
2.0
4.0
8.0
13.0

A.在实验的温度范围内,呼吸作用随着温度的升高而增强
B.在t3温度条件下,该植物叶片的光合作用产生的O2量是细胞呼吸消耗O2量的3倍
C.光照条件下,t4温度时装置内O2的生成量与细胞呼吸消耗的O2量不相等
D.在四种温度条件下,若均给予12小时光照和12小时黑暗,植物叶片有机物的积累量均大于0
解析　由表格显示,在实验的温度范围内,随着温度的升高,黑暗下O2的消耗值增多,呼吸作用增强,A项正确;在t3实验条件下,该植物叶片的光合作用产生的O2量的相对值为16+8=24,是细胞呼吸消耗O2量的3倍,B项正确;表格显示,t4温度光照下,O2的增加值是净光合量,而不是生成量,其生成量大于细胞呼吸的消耗量,C项正确;在四种温度下,若均给予12小时光照和12小时黑暗,植物叶片有机物的积累量在t1、t2、t3时均大于0,而在t4时等于0,D项错误。
答案　D

9.下图表示新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是(　　)。

A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B.水稻在收获时节,叶片中色素量的关系是(甲+乙)<(丙+丁)
C.四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大
D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光
解析　提取色素时加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A项错误;水稻在收获的季节,叶片中叶绿素含量低,图中甲是叶绿素b,乙是叶绿素a,丙是叶黄素,丁是胡萝卜素,B项正确;扩散距离越远的色素溶解度越大,因此丁的溶解度最大,C项错误;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,D项错误。
答案　B
10.下图为在最适温度和光照强度下,测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况,相关说法不正确的是(　　)。

A.植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感
B.当CO2吸收量为c时,植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C.d点时植物甲细胞内产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体、叶绿体
D.适当降低光照强度,b点将向右移动
解析　根据题意和图示可知:环境中CO2浓度升高到一定程度后,植物乙对CO2的吸收量大幅降低,植物甲对CO2的吸收量基本保持不变,可见,植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感,A项正确;据图可知,植物甲比植物乙的呼吸速率大,当CO2吸收量为c时,植物甲与植物乙的净光合速率相等,由于植物甲比植物乙的呼吸速率大,根据实际光合速率=净光合速率+呼吸速率可知,植物甲合成有机物的量比植物乙多,B项错误;d点时植物甲细胞内可进行光合作用和细胞呼吸产生ATP,发生场所有叶绿体、细胞质基质、线粒体等,C项正确;根据题意,图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的CO2吸收量,b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等。光照强度减弱,CO2的吸收量降低,因此,降低光照强度后,需要环境中提供较高浓度的CO2才能使CO2吸收量与CO2释放量相等,所以,b点将右移,D项正确。
答案　B
11.研究者选择晴朗天气监测某温室大棚内一昼夜中CO2浓度的变化,结果表明:CO2浓度在清晨时达到最高,傍晚时处于最低。请回答:
(1)CO2浓度最低时,大棚内植物叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有　。 
(2)中午,植物叶肉细胞叶绿体产生的葡萄糖不能进入同一细胞的线粒体中,因为　　　　　　　　　　　　。叶绿体产生的ATP、O2、[H]中,能进入线粒体中参与有氧呼吸的有　　　　种。 
(3)CO2浓度最高时,棚内植物光合作用固定的CO2的总量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)植物细胞呼吸释放的CO2的总量,因为　 
　。 
解析　(1)一天中CO2浓度最低时,大棚内光合作用强度等于呼吸作用强度,叶肉细胞中光合作用、细胞呼吸都在进行,因此能产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。(2)细胞呼吸过程中,葡萄糖在细胞质基质中分解成丙酮酸,丙酮酸进入线粒体,葡萄糖不能进入线粒体;叶绿体产生的ATP、O2、[H]中,能进入线粒体中参与有氧呼吸的只有O2。(3)CO2浓度最高时,棚内光合作用强度等于呼吸作用强度,但进行光合作用的只有植物,而植物、动物、微生物的活细胞都要进行细胞呼吸,因此仅就植物而言,光合作用固定的CO2的总量大于其自身细胞呼吸释放的CO2的总量。
答案　(1)叶绿体、线粒体　(2)葡萄糖在细胞质基质中分解成丙酮酸,才能进入线粒体内继续分解　1　(3)大于　此时棚内植物光合作用固定的CO2的总量等于植物、动物、微生物等的细胞呼吸产生的CO2的总量
12.某科研小组为探究某植物新品种的光合作用速率和细胞呼吸速率,将一定数量的该新品种植株置于如图甲所示的密闭装置中(日光照射、恒温、呼吸速率不变),在一昼夜不同的时间段测得植株吸收或释放的气体量(mmol/h)如图乙所示。请据图回答:

(1)早上4时测得的O2的吸收量和CO2的释放量相等的原因是　。 
(2)上午7时测得的O2和CO2的吸收量均为0,此时装置内植株光合作用速率为　　　　mmol/h;就叶片来说,光合速率　　　　(填“>”“<”或“=”)呼吸速率。 
(3)13时,若将图甲中的NaHCO3溶液换成1%的NaOH溶液,则短时间内植物叶绿体中C5含量将　　　　。 
(4)4时到7时,甲图中的液滴的移动过程是　　　　　　　　　　　　,10时到16时,甲图中的液滴的移动过程是　　　　　　　　　　。 
解析　(1)有氧呼吸吸收O2释放CO2,早上4时测得O2的吸收量和CO2的释放量相等,说明此时