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【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第10讲 光与光合作用 新人教版


第 10 讲
叶绿体色素的提取和分离。

光与光合作用

[考纲要求] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。3.实验:

考点一 光合作用的探究历程[重要程度:★★☆☆☆]

请将科学家和其相关实验的结论连起来。

1. 探究普利斯特利的实

验设计和实验评价 实验设计:
?蜡烛→不易熄灭 ? 密闭玻璃罩+绿色植物+? ? ?小鼠→不易窒息死亡

实验评价: (1)本实验缺乏空白对照, 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)普利斯特利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。 2. 根据下面萨克斯的实验设计,完善下列问题 碘蒸气 ? ?一半曝光 ― ― → 变蓝 黑暗中饥饿处理的绿叶? 碘蒸气 ? ― → 不变蓝 ?一半遮光 ― (1)该实验的对照类型为自身对照,自变量为光的有无,因变量为颜色变化(有无淀粉生 成),实验组是遮光处理组,对照组为曝光处理组。 (2)该实验的关键是要进行饥饿处理, 以使叶片中的营养物质消耗掉, 增强实验的说服力。 3. 根据恩格尔曼的实验设计,完善下列问题 极细光束→好氧菌只分布在叶绿体 ? ? 黑暗 ? 被光束照射部位的周围 水绵 ? ?― ― →? ?无空气 暴露在光下→好氧菌分布在叶绿体 好氧菌? ? ? 所有受光部位 (1)选择水绵作为实验材料的原因是:水绵有带状叶绿体,螺旋分布在细胞中,便于观察

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和分析。 (2)将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和 O2 的影响。 (3)设置细光线和好氧菌的好处:能够准确判断出水绵细胞中产生氧气的部位。 4. 根据鲁宾和卡门实验的设计,完善下列问题 植物 18 18 H2 O+CO2― ― → O2 植物 18 H2O+C O2― ― →O2 (1)鲁宾和卡门应用同位素标记法追踪 CO2 和 H2O 中的 O 元素在光合作用中的转移途径。 (2)该实验设置了对照,自变量是标记物质(H2 O 和 C O2),因变量是释放的 O2 有无放 射性。
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1. 为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验,装片需要 给予一定的条件,这些条件是 A.光照、有空气、临时装片中无 NaHCO3 稀溶液 B.光照、无空气、临时装片中有 NaHCO3 稀溶液 C.黑暗、有空气、临时装片中无 NaHCO3 稀溶液 D.黑暗、无空气、临时装片中有 NaHCO3 稀溶液 答案 B 解析 水绵进行光合作用需要光照和 CO2,NaHCO3 可为水绵提供 CO2。选用没有空气的环 境,是为了排除实验前环境中氧的影响,确保实验的准确性。先选用极细光束,用好氧 细菌检测,能准确判断水绵细胞中释放氧的部位;而后用完全曝光的水绵与之做对照, 从而证明了实验结果完全是由光照引起的,氧是由叶绿体释放出来的。 2. 下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下,小球藻进行光合作 用的实验示意图。一段时间后,以下相关比较不正确的是 ( ) ( )

A.Y2 的质量大于 Y3 的质量 B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C.②中水的质量大于④中水的质量
2

D.试管①的质量大于试管②的质量 答案 C 解析 Y1 和 Y3 是 O2,Y2 和 Y4 是 O2,因此 Y2 的质量大于 Y3;④中小球藻中含有(CH2 O)的 有机物,而①中小球藻含有(CH2O)的有机物,故④中小球藻质量大于①中的小球藻质量; ④和②中的水都为 H2 O,且含量相同,因此质量相等;在试管①和②中原有质量相等的 情况下,②中释放出的是 O2,而①中释放出的是 O2,故剩余质量①大于②。故选 C。 考点二 光合作用的过程[重要程度:★★★★★]
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叶绿体的结构与光合作用过程图解

1. 写出光合作用的总反应式并标出各元素的去向 答案

2. 光反应与暗反应的区别与联系 项目 条件 场所 物质 转化 能量 转换 光反应 需色素、光、酶 叶绿体的类囊体薄膜 光 ①水光解:2H2O― ― →4[H]+O2 ②ATP 的合成: ADP+Pi+光能酶 ATP 光能→电能→ATP 中活跃的化 学能 ATP 中活跃的化学能→(CH2O) 中稳定的化学能 暗反应 不需色素和光,需要多种酶 叶绿体基质

关系

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3. 探究外界条件变化时 C5、C3、[H]等物质含量的变化 光照由强到 条件 弱,CO2 供应 不变 C3 含量 C5 含量 [H]和 ATP 的含量 (CH2O)的 合成量 增加 减少 减少或没有 光照由弱 到强,CO2 供应不变 减少 增加 增加 CO2 供应由充 足到不足,光 照不变 减少 增加 增加 CO2 供应由不 足到充足,光 照不变 增加 减少 减少

减少

增加

减少

增加

易错警示 与光合作用过程有关的试题陷阱 涉及光照和 CO2 对光合作用的影响问题时,学生常因缺少综合思维能力而出现错误。其 中 C3、C5 的含量变化是个易错点,分析时只有理清 C3、C5 的“来源”与“去路”(C3 产生 于 CO2 的固定,消耗于 C3 的还原;C5 产生于 C3 的还原,消耗于 CO2 的固定),才能避开试 题陷阱。

1. 如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图,下列有关叙述错误的是 ( )

A.①和②均为选择透过性膜 B.③上分布有与光反应有关的色素和酶 C.在③上形成的产物[H]和 ATP 进入④中为暗反应提供物质和能量 D.④中进行的反应使 ATP 进入糖类等有机物中 答案 D 解析 ①和②分别表示叶绿体的外膜和内膜,为生物膜,具有选择透过性;③为基粒, 其上分布着光反应所需的色素和酶; 光反应的产物[H]和 ATP 进入④叶绿体基质中, 为暗 反应提供还原剂氢和能源物质 ATP; ATP 水解后将活跃的化学能转变成有机物中稳定的化 学能,而非直接将 ATP 转移到有机物中。 2. (2013·重庆卷,6)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意 图。下列有关叙述,正确的是 ( )

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A.t1→t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2 释放增多 B.t2→t3,暗反应(碳反应)限制光合作用。若在 t2 时刻增加光照,光合速率将再提高 C.t3→t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果 D.t4 后短暂时间内,叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高,C3 化合物还原后的直接产物含量 降低 答案 D 解析 水的光解、O2 释放发生在叶绿体类囊体的薄膜上,而不是叶绿体基质中,A 项错 误;t2→t3,限制光合速率的因素为 CO2 浓度,此时光照充足且恒定,若增加光照,光合 速率不会提高,B 项错误;t3→t4,暗反应增强,一定程度上加快 ATP 和 ADP 的转化,同 时促进了光反应,C 项错误;突然停止光照,光反应减弱甚至停止,类囊体薄膜上 ATP 合成受阻,ATP 含量减少,ADP 和 Pi 含量升高,被还原的 C3 化合物减少,直接产物含量 降低,D 项正确。 3. 如图是夏季晴朗的一天中,某绿色植物体内 C3 和 C5 两种化合物相对含量的变化曲线图, 有人据图做出了如下分析和判断,其中正确的是 ( )

A.m 表示 C5,因为夜间叶绿体不能产生 ATP 和[H],C5 因缺少 ATP 不能与 CO2 结合而 积累 B.在 5~9 时,光合作用的最大限制因子是温度,11~15 时最大的限制因子是光照和 CO2 C.16~20 时两种物质含量变化的主要原因是环境因素的改变引起植物气孔开放和 ATP、[H]生成减少 D.环境因素的变化引起植物呼吸作用增强产生较多的 CO2 是 16~20 时两种物质含量变 化的主要原因 答案 C 解析 必须先读懂两条形态相似、变化相反曲线的意义,运用光合作用过程中物质、能

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量及影响因素等方面的规律审题,进行综合分析,才能正确做出选择。题干提示 两条曲 线是关于光合作用过程中,两种化合物相对含量的变化,因此,紧扣 C3 和 C5 相互转化的 条件和因果关系是解题的出发点。早上有光照后,光反应产生的 ATP 和[H]增多,C3 被还 原而减少,C5 则增多;傍晚光照减弱,光反应产生的 ATP 和[H]减少,C3 增多,C5 则减少, 所以 m 表示 C3,n 表示 C5。CO2 的固定不需要 ATP,在 5~9 时,光合作用的最大限制因子 是光照而不是温度,11~15 时光合作用最大的限制因子不是光照,而是 CO2。

模型法分析物质的量的变化

特别提醒 间。

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

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。

考点三 影响光合作用的因素[重要程度:★★★☆☆]

1. 影响光合作用的因素 (1)光合作用强度 ①含义:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 ? ?原料消耗的数量 ②指标:一定时间内? ?产物生成的数量 ? (2)影响光合作用的环境因素有 CO2 浓度、水分、光照的长短与强弱及光的成分、温度的 高低等。 2. 光合作用与化能合成作用的比较 光合作用 本质 能量 代表生物 化能合成作用

都能将 CO2 和 H2O 等无机物合成为有机物 光能 绿色植物 氧化无机物放出的能量 硝化细菌等微生物

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1. 探究单因子对光合作用速率的影响 (1)据图解读光照强度对光合作用强度的影响

A 点:光照强度为 0,只进行细胞呼吸; AB 段:光合作用强度小于细胞呼吸强度; B 点:光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度); BC 段:光合作用强度大于细胞呼吸强度; C 点:光饱和点(光照强度达到 C 点后,光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。 (2)据图解读 CO2 浓度对光合作用强度的影响

A 点:CO2 补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的 CO2 浓度); A′点:表示进行光合作用所需 CO2 的最低浓度; B 和 B′点:CO2 饱和点(两组都表示在一定范围内 CO2 浓度达到该点后,光合作用强度不 再随 CO2 浓度增加而增加。 (3)据图解读温度对光合作用强度的影响

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 ℃)以上由于 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. 探究多种因子对光合作用 的影响

P 点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随该因子的不断加强,光合速

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率不断提高。当到 Q 点时,横坐标所表示的因子不再影响光合速率,要想提高光合速率, 可适当提高图示中的其他因子。

1. 如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2 浓度为 0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的 关系。在 y 点时改变某条件,结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( )

A.与 y 点相比较,x 点时叶绿体中 C3 化合物含量低 B.在 y 点时,适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ C.x 点时光合作用的制约因素主要是叶绿体中色素的含量 D.z 点时光合作用的制约因素可能是二氧化碳浓度 答案 D 解析 x 点时,光照强度较弱,光反应提供的[H]和 ATP 较少,C3 化合物的浓度较 y 点时 高,A 项不正确;题目中提到已是在适宜温度下,如果再提高温度,会降低光合作用速 率,B 项不正确;制约 x 点的光合作用因素是光照强度,C 项不正确;在适宜温度下和同 等光照强度条件下,提高 CO2 浓度可大幅度提高光合作用速率,D 项正确。 2. 如图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中二氧化碳含量的关系。图示中,ce 段是 增大了光照强度后测得的曲线。下列有关叙述中,正确的是(双选) ( )

A.植物体鲜重增加量是光合作用强度的重要指标 B.出现 bc 段的限制因素主要是光照强度 C.叶绿体内的三碳化合物含量,c 点时大于 b 点 D.在 e 点后再次增大光照强度,曲线有可能为 eg 答案 BD 解析 植物鲜重的增加主要是水分,不能代表光合作用的强度。在 c 点增加光照强度, 光合作用强度增加,说明出现 bc 段的限制因素主要是光照强度。bc 段光合作用强度基 本不变,c 点和 b 点三碳化合物维持动态平衡。在一定范围内光合速率随着光照强度的 增加而加快。但超过一定范围之后,光合速率的增加转慢;当达到某一光照强度时,光 合速率就不再增加,这种现象称为光饱和现象。在 e 点后再次增大光照强度,曲线有可 能为 eg。

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3. 在农业生产实践中,常采用多种措施提高农作物的产量。下列各项叙述中,措施与直接 目的不一致的是 ( )

A.给植物补充氮肥用途之一是因为 ATP 和[H]的组成元素中有 N,可以提高光合作用 效率 B.将阴生植物和阳生植物套种,利于提高作物光合作用速率 C.营养生殖可加快作物繁殖速率,利于优良性状的保持 D.合理密植有利于增加植物周围的 CO2 浓度 答案 B 解析 ATP 和[H](NADPH)是光合作用的中间产物,其组成元素都是 C、H、O、N、P,所以 补充 N 元素可提高光合作用效率;阴生植物与阳生植物套种,可充分利用光能,但不能 提高作物的光合作用速率;营养生殖属于无性繁殖,可保持作物的优良性状;合理密植 使作物空气流通,增加作物周围的 CO2 浓度。 4. 下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系,请据图回答下列问题:

(1)图甲表示在光照弱的情况下, 光合作用速率随________的增加成正比例增加, 这种情 况下,可以认为此时影响光合作用的过程是________阶段。 (2)从图甲可知,光照强度超过某一强度时,光合作用不再增强,且有稳定发展的趋势, 这种变化主要决定于__________,此时光合作用的________阶段受到限制。 (3)图乙中出现 CD 段的原因是______________________________________________ __________________________。 (4)请在图甲中绘制 50 ℃时植物光合作用速率变化的曲线。 (5)根据图甲,在图乙中绘制光照强度为 A 时,不同温度下光合作用速率变化的曲线。 答案 (1)光照强度 光反应 (2)温度 暗反应

(3)随着温度的升高,酶活性降低,光合作用速率降低 (4)如图甲所示

(5)如图乙所示

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解析 (1)光合作用速率受光照强度、温度和 CO2 浓度等因素影响,本题只研究了光照强 度和温度对植物光合作用的影响,由图甲可以看出,光照弱时,光合作用速率随光照强 度的增加而上升,此时外界条件主要影响光反应阶段,而与温度无关。(2)当光照强度超 过某一值时,温度又成了限制因素。此时光合作用的暗反应阶段受到限制。(3)超过最适 温度时, 随着温度升高, 酶活性下降, 光合作用速率下降。 (4)由图乙可以看出, 在 50 ℃ 时光合作用速率大于 20 ℃而小于 30 ℃时的速率,可在图甲中相应画出。(5)由图甲看 出,在光照强度为 A 时,光合作用速率与温度变化无关,可在图乙中相应画出。 考点四 光合作用与细胞呼吸的关系及有关计算[重要程度:★★★★★]

1. 光合作用与有氧呼吸的区别 项目 物质变化 能量变化 实质 场所 条件 光合作用 无机物→有机物 光能→化学能(储能) 合成有机物,储存能量 叶绿体 只在光下进行 有氧呼吸 有机物→无机物 稳定的化学能→活跃的化学能(放能) 分解有机物,释放能量,供细胞利用 活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行

2. 探究两者之间的联系 (1)物质方面 C:CO2 O:H2O H:H2O (2)能量方面 光能 ATP 中活跃的化学能 (CH2O)中稳定的化学能
? ?热能 ? ?ATP中活跃的化学能― →各项生命活动 ?

(CH2O) O2 [H] H2O

C3H4O3

CO2

(CH2O)

[H]

H2O

3. 光合作用与细胞呼吸之间的气体变化 下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示,据图判断生理过程。

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图①:表示黑暗中,只进行细胞呼吸; 图②:表示细胞呼吸速率>光合作用速率; 图③:表示细胞呼吸速率=光合作用速率; 图④:表示细胞呼吸速率<光合作用速率。 4. 据图探究真正光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系

真正光合速率、净光合速率、呼吸速率三者之间的关系为:真正光合速率=净光合速率 +呼吸速率。 特别提醒 三种速率的表示方法 项目 净光合速率(又称表观光合速率) 真正光合速率(又称实际光合速率) 呼吸速率(黑暗中测量) 表示方法 O2 的释放量、CO2 的吸收量、有机物的积累量 O2 的产生量、CO2 的固定量、有机物的制造量 CO2 的释放量、O2 的吸收量、有机物的消耗量

1. 下图表示芍药叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中 CO2 和[H]的变化,相关叙述正确的是 ( )

A.过程①发生在叶绿体类囊体的薄膜上,过程④发生在线粒体的内膜上 B.过程⑦发生在线粒体中 C.过程⑤⑥均需要[H]和 ATP 提供还原剂和能量 D.过程①③产生的[H]是相同的物质,过程⑧在线粒体中进行 答案 A 解析 过程①为水的光解,发生在叶绿体类囊体的薄膜上,过程④为[H]与 O2 反应生成
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水的过程,属于有氧呼吸的第三阶段,发生在线粒体内膜上,A 项正确;过程⑦为细胞 呼吸的第一阶段,葡萄糖分解为丙酮酸的过程,发生在细胞质基质中,B 项错误;过程 ⑤为暗反应阶段中 CO2 的固定, 过程⑥为 C3 化合物的还原, C3 化合物的还原需要[H]和 ATP 提供还原剂和能量,过程⑤不需要,C 项错误;过程③为葡萄糖氧化分解产生[H],与光 合作用光反应过程产生的[H]不是同一种物质,D 项错误。 2. 白天用 H2 O 浇花草,周围空气中 CO2 会出现 O,H2 O 中的 O 进入 CO2 的途径是 ( A.经光反应进入 O2,再经有氧呼吸第二阶段进入 CO2 B.经暗反应进入(CH2O),再经有氧呼吸第二阶段进入 CO2 C.经暗反应进入(CH2O),再经有氧呼吸第一阶段进入 CO2 D.直接经有氧呼吸第二阶段进入 CO2 答案 D 解析 H2O 既是光合作用的原料,又是光合作用的产物,在光合作用过程中, 6CO2 + 光 12H2O叶绿体 ― ― → C6H12O6+6H2O+6O2,其中,H2O 中的氧经光反应阶段进入 O2,O2 可参与有氧呼 吸第三阶段,生成 H2O。在细胞呼吸过程中,H2O 参与有氧呼吸的第二阶段,H2O 中的氧 经过转化进入 CO2 中。 3. 下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述,错误的是 ( ) )
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A.若细胞①处于黑暗环境中,那么该细胞单位时间放出的 CO2 量即为呼吸速率 B.细胞②没有与外界发生 O2 和 CO2 交换,可断定此时光合作用速率等于呼吸作用速率 C.细胞③处在较强光照条件下,细胞光合作用所利用的 CO2 量为 N1 与 N2 的和 D.对细胞④的分析可得出,此时的光照强度较弱且物质的量 N1 小于 m2 答案 D 解析 黑暗中叶肉细胞只能进行细胞呼吸,不能进行光合作用,所以 A 项正确;细胞② 中线粒体释放的 CO2 正好用于叶绿体的光合作用,而叶绿体光合作用释放的 O2 正好用于 线粒体的有氧呼吸,此时光合作用速率等于呼吸作用速率,B 项正确;细胞③需要不断
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从外界吸收 CO2,可见光合作用速率大于呼吸作用速率,细胞光合作用利用的 CO2 为线粒 体呼吸释放 CO2 与从外界吸收 CO2 之和,C 项正确;细胞④需要不断从外界吸收 O2,可见 其光合作用释放的 O2 不足以供给线粒体呼吸,所以 N1 等于 m2,D 项错误。 4. 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呼吸作用的影 响,结果如图所示。下列分析正确的是(双选) ( )

A.光照相同时间,35 ℃时光合作用制造的有机物的量与 30 ℃时相等 B.光照相同时间,在 25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 C.温度高于 25 ℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少 D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等 答案 AB 解析 该图纵坐标分别表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物积累的有机物量)和黑暗中 二氧化碳的释放量(即呼吸作用),因此,光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值 之和。 35 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3.5+3)mg/h,30 ℃时光合作用制造的有机 物的量为(3.5+3)mg/h,故光照相同时间,35 ℃时光合作用制造的有机物的量与 30 ℃ 时相等; 制造有机物的量最多的应该不是 25 ℃而是 30~35 ℃, 积累量最多的才是 25 ℃; 光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等的点应该是光照下植物不吸收 二氧化碳的点,而不是图中二者曲线的交点。 5. 下图表示某绿色植物的叶肉细胞在其他条件不变且比较适宜时, 分别在光照强度为 a、 b、 c、d 时,单位时间内 CO2 释放量和 O2 产生量的变化。下列叙述正确的是 ( )

A.光照强度为 a 时,叶肉细胞产生 ATP 的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质 B.光照强度为 b 时,光合作用速率等于呼吸作用速率 C.该植物其他条件不变,一昼夜中保持 15 h 光照强度为 c,其余时间黑暗,该植物能 正常生长

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D.光照强度为 d 时,细胞要从周围吸收 2 个单位的二氧化碳 答案 D 解析 光照强度为 a 时,只有 CO2 的释放,没有 O2 产生,所以植物只进行呼吸作用,不 进行光合作用, 此时叶肉细胞产生 ATP 的场所有线粒体和细胞质基质; 光照强度为 b 时, CO2 的释放量是线粒体产生的 CO2 经细胞内叶绿体光合作用吸收后的剩余部分,O2 的产生 量是叶绿体真正光合作用所产生的 O2,由于 CO2 的释放量>0,说明此时呼吸速率大于光 合速率;光照强度为 c 时,没有 CO2 释放,且 O2 产生量等于 a 时 CO2 的释放量,可判断此 时光合速率=呼吸速率,所以该植物其他条件不变一昼夜中保持 15 h 光照强度为 c,其 余时间黑暗,一昼夜的有机物积累量<0,该植物不能正常生长;光照强度为 d 时,真正 光合速率=净光合速率+呼吸速率,所以净光合速率=O2 产生量-呼吸速率=8-6=2, 所以细胞要从周围吸收 2 个单位的 CO2。 6. 将生长状况相同的轮藻叶片分成 4 等份,在不同的温度下先暗处理 1 h,再光照 1 h(光 照强度相同),测其质量变化,得到如下的数据。以下说法错误的是(双选) ( ) 组别 温度(℃) 暗处理后的质量变化(mg) 光照后和暗处理前的质量变化(mg) A.轮藻细胞内呼吸酶最适温度约为 30 ℃ B.第三组轮藻光合作用产生的氧气量最多 C.第四组轮藻 2 h 合成的有机物总量为 2 mg D.四个组中的轮藻光合作用强度都大于呼吸作用强度 答案 AC 解析 暗处理后质量变化代表 1 h 呼吸消耗有机物量,光处理后和暗处理前的质量变化 值加 2 h 的呼吸消耗有机物的量等于光处理 1 h 合成的有机物总量,故轮藻细胞内呼吸 酶的最适温度约为 29 ℃;第三组轮藻合成有机物总量最多,光合产氧量也最大;第四 组轮藻 2 h 合成有机物总量为 3 mg;四个组中的轮藻的光合作用强度都大于呼吸作用强 度。 1 27 -1 +3 2 28 -2 +3 3 29 -3 +3 4 30 -1 +1

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光照强度、二氧化碳浓度与光合速率的关系曲线

解读 (1)解答有关光合作用的坐标曲线时,要注意对“四点三趋势”(起点、折点、 交点和终点以及升、平、降三种变化趋势)的生物学意义的分析,命题者常从这些特 征性的地方作为命题的切入点。 (2)光合总产量和净产量的常用判断方法:若 CO2 的吸收量出现负值,则纵坐标为光 合净产量;光下植物对 CO2 吸收量、O2 的释放量和 有机物的积累量都表示为净产量; 生理过程中,光合作用对 CO2 吸收量、O2 的释放量和葡萄糖的生成量表示总量。

实验八 绿叶中色素的提取与分离[重要程度:★★★★☆])

1. 实验原理 提取:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中而不溶于水,可用无水乙醇提取 ↓ 色素

分离:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之 ↓ 则慢,从而使各种色素相互分离

2. 实验流程

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? ↓ ?研磨:加少许SiO 、CaCO 和10 mL无水乙醇 提取色素? ↓ 过滤:漏斗基部放一块单层尼龙布 ? ↓ ?收集:收集滤液,试管口用棉塞塞严
取材:称取5 g绿色叶片
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? ↓ ?剪滤纸条:将滤纸剪成长与宽略小于试管长和宽 的滤纸条,并在一端剪去两角 制备滤纸条? ↓ ?铅笔画线:在距剪去两个角一端1 cm处用 ? 铅笔画一条细的横线
干燥滤纸

? ? ↓ 画滤液细线?画线:沿铅笔线画出一条细线 ↓ ? ?待滤液干后,重复画一两次
用毛细吸管吸取少量滤液

? 装置如右图所示 插入滤纸条 ? 有滤液细线的一端朝下 , 分离绿叶中的色素? 随后用软木塞塞紧试管口。 ?注意:不能让滤纸条上的 ?滤液细线触到层析液
将3 mL层析液倒入试管中, 观察结果:滤纸条上色素带有四条,如图:

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1. 由操作要求探究操作目的 过程 (1) 提 取 色 素 分 离 色 素 (2) (3) (4) (5) (1) (2) (3) (4) 操作要求 选新鲜绿色的叶片 研磨时加无水乙醇 加少量 SiO2 和 CaCO3 迅速、充分研磨 盛放滤液的试管管口加棉塞 滤纸预先干燥处理 滤液细线要细、直、齐 滤液细线干燥后再画一两次 滤液细线不触及层析液 操作目的 使滤液中色素含量高 溶解色素 研磨充分和保护色素 防止乙醇挥发,充分溶解色素 防止乙醇挥发和色素氧化 使层析液在滤纸上快速扩散 使分离出的色素带平整不重叠 使分离出的色素带清晰分明 防止色素直接溶解到层析液中

2. 试分析分离色素时色素带颜色过浅的原因分析 (1)叶片颜色太浅;(2)叶片放置时间太久;(3)研磨不充分;(4)未加 CaCO3;(5)加入提 取液量太多;(6)研磨时间太长。

1. 判断下列关于叶绿素的叙述(2013·新课标全国Ⅱ,2、2012·海南,9): (1)叶绿素 a 和叶绿素 b 都含有镁元素 ( √ ) ( ( ( ( ( √ ) √ ) × ) √ ) √ )

(2)被叶绿素吸收的光可用于光合作用 (3)叶绿素 a 和叶绿素 b 在红光区的吸收峰值不同 (4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 (5)叶绿素 a 和 b 主要吸收蓝紫光和红光 (6)绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 (7)利用纸层析法可分离出 4 种叶绿体色素 ( √ )

(8)乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能

(

× )

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2. 将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上, 可获得该吸收光谱(图 中的暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是 ( )

A.类胡萝卜素 C.胡萝卜素 答案 D

B.叶黄素 D.叶绿素 a

解析 叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。其中,叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b,主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光。从图 中可以看出,该色素主要吸收了红光和蓝紫光,所以该色素为叶绿素 a。 答题模板 吸收光谱模型

3. 如图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果,据图判断,用作实验材料的叶片颜 色为 ( )

A.红色 C.绿色 答案 B

B.黄色 D.紫色

解析 在叶绿体色素提取和分离实验中,滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及 远分别是:叶绿素 b、叶绿素 a、叶黄素、胡萝卜素,由图可知,叶绿素含量比类胡萝卜 素含量少,用作实验材料的叶片应呈黄色。B 选项正确。 4. 某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素 层析条带分析(从上至下),与正常叶片相比,实验结果是 A.光吸收差异显著,色素带缺第 2 条 B.光吸收差异不显著,色素带缺第 2 条 C.光吸收差异显著,色素带缺第 3 条 D.光吸收差异不显著,色素带缺第 3 条 ( )

18

答案 B 解析 水稻的叶黄素缺失,则对蓝紫光的吸收减少,对红光的吸收无明显差异,A、C 项 错误。色素层析条带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b,叶黄素缺 失则色素层析条带从上至下缺第 2 条,故 B 项正确、D 项错误。 5. 图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果,则图②所示结果最有可能来自于( )

A.水培的洋葱叶 C.培养的衣藻 答案 D

B.生长的柳树幼叶 D.秋冬的银杏落叶

解析 从两条层析条带上分析可知,滤纸条②缺少了叶绿素 a 和叶绿素 b 的色素带。可 能是选择的材料中缺少叶绿素。从 4 个选项分析,秋冬季的银杏落叶由于叶绿素分解, 而呈现黄色,所以层析出的色素带最可能出现②的情况。 知识归纳 影响叶绿素合成的三种因素 (1)温度:叶绿素合成需要酶的催化作用,低温抑制叶绿素的合成。 (2)光照:光是叶绿素合成的必要条件,黑暗中不能合成。 (3)矿质元素:镁是合成叶绿素的必需元素,铁、锰等是叶绿素形成过程中某些酶的辅助 成分。

19

1.叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 2.叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上,不仅分布着许多吸收光能的色 素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶。 3.光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能,将 H2O 分解成[H]和 O2,同时形成 ATP 的 过程。 4.暗反应过程是在叶绿体基质内,在多种酶催化下完成的。包括 CO2 的固定和 C3 的还原等 过程。 5.提高光合作用的强度措施有:控制光照强弱和温度的高低、适当增加环境中 CO2 浓度等。 6.光合作用最终使光能转换成为化学能,储存在生成的糖类等有机物中。

高考模拟 提能训练 高考题组 1. (2013·江苏卷,5)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作,正确的是 ( )

A.使用定性滤纸过滤研磨液 B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线 2~3 次 D.研磨叶片时,用体积分数为 70%的乙醇溶解色素 答案 B 解析 色素易被滤纸吸附,故用纱布过滤,A 错误;每次重复画色素滤液细线时,需等 干燥后再进行,C 错误;由于叶绿体中的色素不溶于水,因此研磨叶片时需用无水乙醇 或丙酮,D 错误。 2. (2013·海南卷,10)某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置 48 h 后, 用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照光一段时间,去除锡箔纸,用碘染色法 处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝色,有的没有出现蓝色。其中,没有出现蓝色的 部位是 ( )

A.a、b 和 d

B.a、c 和 e

20

C.c、d 和 e 答案 B

D.b、c 和 e

解析 部位 c、e 被锡箔纸遮盖,所以不能进行光合作用,而 a 部位为黄白色,没有叶绿 素,不能进行光合作用产生淀粉,所以加碘液不会变蓝。 3. (2013·浙江卷,30)为研究某植物对盐的耐受性,进行了不同盐浓度对其最大光合速率、 呼吸速率及根相对电导率影响的实验,结果见下表。

21

盐浓度 (mmol·L ) 0(对照) 100 500 900
-1

最大光合速率 (μ mol CO2·m ·s
1 -2 -

呼吸速率 (μ mol CO2·m ·s
-1 -2

根相对电 导率(%) 27.2 26.9 33.1 71.3

)

)

31.65 36.59 31.75 14.45

1.44 1.37 1.59 2.63

注:相对电导率表示处理细胞与正常细胞渗出液体中的电解质含量之比,可反映细胞膜 受损程度。 请据表分析回答: (1)表中最大光合速率所对应的最小光强度称为____________________。 与低盐和对照相 比,高盐浓度条件下,该植物积累有机物的量____________________,原因是 CO2 被还 原成 __________ __________ 的量减少,最大光合速率下降;而且有机物分解增加, ____________________上升。 (2) 与低盐和对照相比,高盐浓度条件下,根细胞膜受损,电解质外渗,使测定的 ____________________升高。同时,根细胞周围盐浓度增高,细胞会因__________作用 失水,造成植物萎蔫。 (3)高盐浓度条件下,细胞失水导致叶片中的________增加,使气孔关闭,从而减少水分 的散失。 答案 (1)光饱和点 减少 三碳糖 呼吸速率 (2)根相对电导率 渗透 (3)脱落酸 解析 (1)光强度为植物光合作用的影响因素之一。一定范围内,随着光强度增大,光合 速率逐渐变大;达到某一光强度后,光合速率不再发生变化,此时对应的最小光强度我 们称之为光饱和点。分析表格中数据,低盐(100 mmol·L )时,最大光合速率为 36.59 μ mol CO2·m ·s ,而呼吸速率为 1.37 μ mol CO2·m ·s ;对照组的最大光 合速率为 31.65 μ mol CO2·m ·s ,而呼吸速率为 1.44 μ mol CO2·m ·s ;而高 盐浓度 (900 mmol·L )时,最大光合速率为 14.45 μ mol CO2·m ·s ,而呼吸速率为 2.63 μ mol CO2·m ·s ;所以高盐浓度条件下,该植物积累的有机物的量减少。从有机物 的合成和分解两方面进一步分析原因,因为植物吸收的 CO2 减少,所以还原产生的三碳 糖减少;同时,呼吸速率上升,故积累的有机物减少。(2)分析表格信息,高盐浓度条件 下,根相对电导率为 71.3%,而低盐浓度条件下,根相对电导率为 26.9%;对照组的为 27.2%。产生这种现象的原因是因为高盐浓度条件下,根细胞受损,电解质外渗,使测定 的根相对电导率升高。另外,电解质外渗使得细胞外的液体浓度高于细胞液,根细胞因
-2 -1 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -1 -1

22

渗透作用而失水,造成植物萎蔫。(3)气孔的关闭和植物体内的脱落酸含量呈正相关。在 高浓度条件下,细胞失水导致叶片中的脱落酸增加,从而使叶片的气孔关闭,减少植物 失水。 模拟题组 4. 如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断,以下说法不正确的是 ( )

A.由图可知,类胡萝卜素主要吸收 400~500 nm 波长的光 B.用 450 nm 波长的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用强度 C.由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后,叶绿体中 C3 的量增加 D.土壤中缺乏镁时,植物对 420~470 nm 波长的光的利用量显著减少 答案 C 解析 类胡萝卜素主要吸收 400~500 nm 波长的光,A 正确;据图可知,用 450 nm 波长 的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用强度,B 正确;由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后,色素吸收光能增强,光合作用增强,C3 还原加速,叶绿体中 C3 的 量将减少,C 项错误;叶绿素 b 主要吸收 420~470 nm 波长的光,缺镁时叶绿素合成减 少,所以此波段的光的利用量显著减少,D 正确。 5. 如图为叶绿体的亚显微结构模式图,关于其结构与功能的叙述,不正确的是 ( )

A.①和②均为选择透过性膜 B.光反应的产物有 O2、还原氢和 ATP 等 C.③上的反应需要光,不需要酶,④中的反应不需要光,需要多种酶 D.光能转变为活跃的化学能在③上 进行;活跃的化学能转变为稳定的化学能在④中 完成 答案 C 解析 图中①②③④分别为叶绿体的外膜、内膜、类囊体的薄膜和基质。叶绿体的外膜 和内膜都具有选择透过性;在叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应,产物有 O2、还原氢和 ATP 等,需要酶的催化,该过程可将光能转化为活跃的化学能储存在 ATP 中;在叶绿体 的基质中进行暗反应,不需要光,但需要多种酶,该过程可将 ATP 中活跃的化学能转化 为稳定的化学能储存在有机物中。 6. 图 1 中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻,研究光照强度对小球藻氧气释放量
23

的影响,结果如图 2 曲线所示。据图分析,下列叙述正确的是(双选) ( )

A.甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同 B.Q 点的氧气释放量为零,表示光合作用强度为零 C.P 点负值产生的原因是呼吸作用消耗氧气 D.若光照强度突然由 R 变为 S,短时间内叶肉细胞中 C5 的含量会增加 答案 AC 解析 由图 1 可知,试管乙中盛有缺镁培养液,这会造成所培养的小球藻的叶绿素含量 减少,从而影响小球藻对光的吸收, 影响其光合作用。由图 2 可知,Q 点的氧气释放量 为 0,即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。P 点代表光照强度为 0 时,呼吸作用对 氧气的消耗量 。若光照强度突然由 R 变为 S,光反应产生的[H]和 ATP 减少,造成 C3 的 消耗量减少,而 C3 的产生量基本不变,故短时间内 C3 的含量增加。

一、单项选择题 1. 某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时, 由于各组操作不同, 出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是 ( )

A.甲可能是因为研磨时未加入 SiO2 B.乙可能是因为研磨时未加入 CaCO3 C.丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液 D.丁是正确操作得到的理想结果 答案 D
24

解析 色素的提取和分离实验中,SiO2 可使菠菜叶研磨充分,CaCO3 可防止叶绿素受到破 坏,未加入 SiO2 和 CaCO3 时,会发生甲、乙图示的现象,A、B 正确;丙图中色素含量基 本为零,可能是误用蒸馏水做提取液和层析液的结果,C 正确;丁图显示含量最高的是 叶黄素,实际上正常绿色叶片中叶绿素 a 和叶绿素 b 多,D 错误。 2. 如图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构示意图以及发生的生化反应。 下列有关叙述, 错误的是 ( )

A.图甲、乙中的生物膜分别存在于叶绿体、线粒体中 B.图甲中的 A 实际上是 NADPH,图乙中的 B 主要来自葡萄糖的分解 C.甲、乙两种生物膜除产生上述物质外,还均可产生 ATP D.影响甲、乙两种膜上生化反应的主要环境因素除了温度外分别是光照强度、O2 浓度 答案 B 解析 由图可知,图甲代表在叶绿体类囊体的薄膜上进行的水的光解,图乙代表在线粒 体内膜上进行的水的合成。图甲中水解产生 O2 和 NADPH,图乙中的 B 少部分来自葡萄糖 的分解。叶绿体类囊体的薄膜上进行水的光解、线粒体内膜上进行水的合成时均有 ATP 的合成。除温度外,光照强度、O2 浓度分别是影响光合作用的光反应、有氧呼吸的主要 环境因素。 3. 如图为叶肉细胞中两种细胞器的模式图。下列叙述中,正确的是 ( )

A.②③均具有光合色素 B.①②③均具有合成 ATP 的酶 C.②处具有合成和转化 C3 的酶 D.①处生成的 CO2 可扩散至③处被利用 答案 C 解析 叶绿体内与光合作用有关的色素分布在③类囊体的薄膜上;②为叶绿体基质,进 行光合作用的暗反应,该过程没有 ATP 的合成,因此②不含合成 ATP 的酶;C3 的合成和 转化发生于暗反应过程,因此在叶绿体基质中含有与之相关的酶;①为线粒体内膜,此 处不能产生 CO2。 4. 如图表示植物细胞内甲、乙两种生化反应,下列有关叙述不正确的是 ( )

25

A.两种生化反应场所不同 B.两种生化反应可以同时进行 C.两种生化反应均伴随 ATP 的产生 D.影响两种生化反应的因素相同 答案 D 解析 图中甲过程表示光合作用过程中水的光解, 乙过程为有氧呼吸第三阶段水的形成, 两种生化反应分别在叶绿体、线粒体中进行,A 正确;光合作用和呼吸作用可同时进行, B 正确;光合作用光反应过程中有 ATP 的形成,细胞有氧呼吸第三阶段形成水的过程中 也有 ATP 的形成,C 正确;影响光合作用和有氧呼吸的因素不相同,D 错误。 5. 植物气孔是由两个保卫细胞组成的,其开张度有多种调节机制,其中的一个调节机制 如图: SO2 ↓ 抑制 CO2 固定的酶活性 ↓ 保卫细胞中 CO2 浓度相对提高 ABA→↓ 气孔关闭 根据以上内容,判断下列说法错误的是 A.当 CO2 浓度过高时,可能会抑制光合作用 B.ABA 在一定程度上可帮助植物免受 SO2 的破坏 C.当 SO2 浓度过高时,植物体内 C3 的含量上升 D.CO2 进出保卫细胞的方式为自由扩散 答案 C 解析 根据题图可知,当 SO2 浓度过高时,会抑制 CO2 固定的酶的活性,使 CO2 固定量减 少,生成物 C3 的含量也相对下降。 6. 为了研究光合作用,生物小组的同学把菠菜叶磨碎,分离出细胞质基质和全部叶绿体。 然后又把部分叶绿体磨碎分离出基粒和叶绿体基质, 分别装在四支试管内, 并进行光照。 问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程 ( ) ( )

26

答案 B 解析 叶绿体是植物进行光合作用的场所。光合作用光反应过程中,H2O 光解,光能转

换成活跃的化学能储存在 ATP 和[H]中, 都是在类囊体薄膜上进行的。 类囊体薄膜上有进 行光反应所需要的各种色素和酶,故 B 试管能检测到光反应过程,A 试管则不能。C 试管 中缺少光反应所需的色素和酶, D 试管中缺少光反应所需的酶。 二、双项选择题 7. 生态学家研究发现, 植物群落中的类胡萝卜素和叶绿素的比率(黄/绿比率)与群落的 P(光 合作用)/R(呼吸作用)比率呈现一定的关系,这种关系如图所示。以下判断正确的是 ( )

A.有机物积累逐渐增多,黄/绿比率有增高趋向 B.人工林年平均黄/绿比率过高时,应适当采伐 C.农作物栽培时选择 b 点比 a 点更适宜 D.在作物收获季节,群落的 P/R 值可能在 b 点 答案 BD 解析 有机物积累逐渐增多,黄/绿比率有降低趋向,A 错误;人工林年平均黄/绿比率 过高时,P/R 过低,应适当采伐,B 正确;据图可知,a 点的黄/绿比率小,P/R 比率较大, 光合作用明显大于呼吸作用,农作物栽培时应该主要考虑作物的生长,a 点比 b 点好,C 错误;农作物在收获季节,叶片变黄,光合作用减弱,黄/绿比率较大,P/R 比率较小, 应该在 b 点附近,D 正确。 8. 如图 a、b 分别表示两种植物在其他条件均适宜的情况下,光合速率和呼吸速率随光照强 度变化而变化的研究情况。下列有关叙述,不正确的是 ( )

A.该项研究中两种植物所处的环境温度相同且保持不变
27

B.两图中阴影部分的纵向值代表相应光照强度时的净光合速率 C.图 b 代表的植物可能更适宜生活于弱光照环境中 D.植物处于图中 CP 所示光照强度时,叶肉细胞消耗的 O2 大多需经过 4 层生物膜 答案 AD 解析 该项研究中除光照强度外,其他条件都处于两种植物生长的最适宜状态,故所处 环境温度不一定相同,A 错误;图中的光合速率是植物进行光合作用的总光合速率,而 净光合速率=总光合速率-呼吸速率,B 正确;图 b 代表的植物的光饱和点较低,所以 更适宜生活于弱光照环境中,C 正确;植物处于图中 CP 所示光照强度时,光合速率和呼 吸速率相等,所以叶肉细胞中叶绿体产生的 O2 大多需经过 5 层生物膜进入线粒体参与有 氧呼吸,D 错误。 9. 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与呼吸作用的影响(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。实验结果如下表所示: 温度(℃) 光照下吸收 CO2(mg/h) 黑暗中释放 CO2(mg/h) 5 1.00 10 1.75 15 2.50 20 3.25 25 3.75 30 3.50 35 3.00

0.50

0.75

1.00

1.50

2.25

3.00

3.50 ( )

下列对该表数据分析正确的是 A.昼夜不停地光照,在 35 ℃时该植物可以正常生长 B.昼夜不停地光照,在 15 ℃时该植物生长得最快

C.每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗,在 20 ℃时该植物积累的有机物最多 D.每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗,在 30 ℃时该植物积累的有机物是 10 ℃ 时 的2倍 答案 AC 解析 光照下吸收 CO2 的量代表的是有机物的积累量, 黑暗中放出 CO2 的量代表的是呼吸 作用有机物的消耗量。昼夜不停地光照,35 ℃时该植物的有机物积累量为 3 mg/h,能 正常生长;昼夜不停地光照,植物生长最快时的温度为 25 ℃;每天交替进行 12 小时光 照、12 小时黑暗,在 20 ℃时该植物有机物积累量为:3.25×12-1.5×12=21 (mg), 同理可算出其他温度条件下有机物的积累量,在所有的温度中 20 ℃时有机物积累量最 多; 每天交替进行 12 小时光照、 12 小时黑暗, 在 10 ℃时该植物有机物积累量为: 1.75×12 -0.75×12=12(mg),在 30 ℃时该植物有机物积累量为:3.5×12-3.0×12=6(mg), 在 10 ℃时该植物积累的有机物是 30 ℃时的 2 倍。 三、非选择题

28

10.(2013·四川卷,8)将玉米的 PEPC 酶基因导入水稻后,测得光照强度对转基因水稻和原 种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果,如图所示。(注:气孔导度越大,气孔开放程 度越高)

(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是______________, 捕获光能的色素中含量最多的 是______________。 (2)CO2 通过气孔进入叶肉细胞后,首先与________结合而被固定,固定产物的还原需要 光反应提供______________。 (3)光照强度低于 8×10 μ mol·m ·s
2 -2 -1

时,影响转基因水稻光合速率的主要因素是
2 -2 -1

________________;光照强度为 10~14×10 μ mol·m ·s 时,原种水稻的气孔导度 下降但光合速率基本不变,可能的原因是________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)分析图中信息,PEPC 酶所起的作用是______________________________________; 转基因水稻更适宜栽种在________环境中。 答案 (1)叶绿体 叶绿素 a (2)C5 [H]和 ATP (3)光照强度 光照强度增加与 CO2 供

给不足对光合速率的正负影响相互抵消 (或“CO2 供应已充足且光照强度已达饱和点”) (4)增大气孔导度,提高水稻在强光下的光合速率 强光 解析 (1)植物叶肉细胞进行光合作用的场所均为叶绿体, 叶绿体中捕获光能的色素有叶 绿素 a、叶绿素 b、胡萝卜素和叶黄素,其中叶绿素 a 含量最多。(2)CO2 进入叶肉细胞内 首先与 C5 结合形成 C3 化合物,此过程称为“CO2 的固定”,C3 化合物需接受光反应为之 提供的[H]、ATP 后被还原。(3)如题图所示,8×10 μ mol·m ·s 时,光照强度尚未 达到转基因水稻光饱和点。 在此之前, 影响转基因水稻光合速率的主要因素是光照强度; 在光照强度为 10~14×10 μ mol·m ·s 时, 气孔导度虽然下降, 但该气孔导度下 CO2 供应可能已充足,且该光照强度已经达到了原种水稻的光饱和点。故光合速率可能不受 影响。(4)两图信息显示,与原种水稻相比,转基因水稻气孔导度更得以提升,且光饱和 点明显增大,由此可推知,PEPC 酶可增大气孔导度,提高水稻在强光下的光合速率,使
29
2 -2 -1 2 -2 -1

水稻更适宜于强光环境。 11.(2013·江苏卷,33)为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响,在不同浓度 NaCl 条件下,对其净光合速率、胞间 CO2 浓度、光合色素含量等进行测定,结果如下图。检 测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图回答下列问题:

(1)叶绿体中色素的功能是__________________________。 (2)大气中的 CO2 可通过植物叶片表面的________进入植物体内。光合作用产生的有机物 (C6H12O6)中的氧来源于原料中的________,有机物(C6H12O6)中的氧经细胞有氧呼吸后到终 产物________中。 (3)当 NaCl 浓度在 200~250 mmol/L 时净光合速率显著下降,自然条件下该植物在夏季 晴朗的中午净光合速率也会出现下降的现象。 前者主要是由于______________________, 后者主要是由于___________________________________________________________。 (4)总光合速率可用单位时间内单位叶面积上____________________表示。 请在坐标图上 绘制该实验中总光合速率变化趋势的曲线图。

答案 (1)吸收、传递、转换光能 (2)气孔 (3)光合色素含量降低 胞间 CO2 浓度降低

CO2 CO2

(4)光合作用消耗的 CO2 量(光合作用产生的 O2 量或光合作用产生的有机物的量) 如图

解析 (1)叶绿体中色素的功能是吸收、传递和转换光能;(2)气体通过叶表皮上的气孔

30

进出叶肉细胞;光合作用中产生的有机物中的氧来自 CO2;细胞进行有氧呼吸时 ,有机 物中的氧进入 CO2。本题应注意水中氧的变化方向。(3)通过柱形图中 NaCl 浓度变化与 净光合速率和光合色素量的变化对比可知, NaCl 通过影响光合色素含量而影响光合速 率。而在自然条件下,中午由于温度较高,植物为减少水分散失而将气孔部分关闭,这 将导致叶肉细胞获得的 CO2 少而使光合速率下降。(4)可用单位时间内光合作用过程中的 原料或产物的变化量表示总光合速率,如 CO2 的消耗量、O2 的产生量或有机物的产生量。 绘制曲线时应注意纵坐标表示的是总光合速率而不是净光合速率, 即应大于净光合速率。 12.请回答下列有关光合作用和呼吸作用的问题。 (1)下表为某同学探究影响植物光合速率的因素所做的实验。 据表可知, 该实验的自变量 有______________________________________(缺一不可)。要比较不同颜色的光对光合 速率的影响,应选择的容器标号是____________。 容器 1 2 3 4 5 植物种类 菠菜 菠菜 菠菜 秋海棠 秋海棠 部位 叶 叶 根 叶 叶 光质 红 黄 红 红 黄 温度(℃) 22 22 22 22 22 O2 增加量(mL/8 小时) 120 15 -10 80 10

(2)图 1 是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况: 图中四种色素都能溶解在层析 液中,其中________(填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)的溶解度最大。四种色素中, 甲和乙主要吸收________________光。

(3)图 2 表示在光照充足,CO2 浓度适宜的条件下,温度对某植物的 CO2 吸收量或产生量 的影响。图中实线表示光合作用速率,虚线表示呼吸作用 速率。由图可知,光合作用、 呼吸作用都受温度的影响,其中与____________作用有关的酶对高温更为敏感。若昼夜 不停地光照,该植物生长的最适宜温度约为________℃;若温度均保持在 20 ℃的条件 下,长时间每天交替进行 12 h 光照、12 h 黑暗,该植物________(能或不能)正常生长。

31

答案 (1)光 质、 植物的种类、 植物的部位 1 和 2(或 4 和 5) (2)丁 红光和蓝紫 (3) 光合 30 能 解析 (1)根据表中数据可知,温度是不变的,为常量,O2 增加量应该为实验检测指标, 光质、植物的种类和植物的部位都是不一样的,为该实验的自变量。要比较不同颜色的 光对光合速率的影响,应选择光质作为唯一变量的容器,遵循实验的单一变量原则。(2) 四种色素中在层析液中溶解度最大的也是在滤纸条上扩散距离最远的。叶绿素 b 和叶绿 素 a 主要吸收红光和蓝紫光。(3)若昼夜不停地光照,该 植物生长最适宜温度是净光合速率最大时的温度 30 ℃。图中实线表示的 CO2 的吸收量代 表净光合作用速率,虚线表示呼吸作用速率。若温度均保持在 20 ℃的条件下,长时间 每天交替进行 12 h 光照、12 h 黑暗,该植物光合作用制造量是 12 h×(3.5+2)=66, 呼吸作用消耗量是(12 h+12 h)×2=48,植物有机物积累量是 66-48=18,所以该植 物能正常生长。

32


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