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- 2021-09-24 发布
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第10讲 光合作用的探究历程与基本过程
2017备考·最新考纲
1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.实验:叶绿体中色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程(5年3考)
[自主梳理]
1.叶绿素和其他色素
分布
叶绿体类囊体薄膜上
功能
吸收、传递(四种色素)和转换光能(只有少量叶绿素a)
化学特性
不溶于水,能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂
分离方法
纸层析法
吸收光谱
图中①为类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,②为叶绿素b,③为叶绿素a,二者主要吸收红光和蓝紫光
2.叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
3.光合作用的探究历程(连一连)
答案 ①—A—b ②—C—a ③—E—e ④—D—c ⑤—B——d
[深度思考]
1.英格豪斯认为普利斯特利的实验只有在光下才能成功,则只要有光照,植物一定能更新空气,对吗?
提示 不对,植物更新空气的前提是光合速率大于呼吸速率,即净光合速率>0,若光照强度不够充分(在光补偿点以下),则植物不但不能更新空气,反而会使空气变得更混浊。
2.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。请思考:
(1)本实验设置了哪些对照?其自变量和因变量分别是什么?实验结论分别是什么?
(2)实验中对植株进行暗处理,其目的是什么?
提示 (1)图中d与e对照,其单一变量为有无光照,结果d部位经碘液检测显示蓝色,e部位不显示蓝色,表明光合作用制造淀粉必须有“光”。
图中a与b、d对照,其单一变量为叶绿体有无,结果b、d部位经碘液检测显示蓝色,a部位不显示蓝色,表明光合作用制造淀粉,必须有“叶绿体”。
(2)该实验的关键是饥饿处理,其目的是使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的说服力。
影响叶绿素合成的三大因素
[跟进题组]
题组一 捕获光能的色素和结构
1.(2015·四川卷,1)下列在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是( )
A.Mg2+吸收 B.O2扩散
C.光能转换 D.DNA复制
解析 叶绿体对Mg2+的吸收,需要细胞膜上载体蛋白的协助,也需要消耗ATP供能,A不符合题意;O2的扩散是自由扩散,既不需要载体协助,也不需要消耗能量,也就不需要蛋白质的参与,B符合题意;光能转换为化学能的过程中需要酶(蛋白质)作催化剂,C不符合题意;DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶等,也需要消耗ATP供能,D不符合题意。
答案 B
2.关于叶绿素的叙述,错误的是( )
A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
解析 Mg是合成叶绿素a和叶绿素b的必需元素;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,用于光合作用的光反应过程;叶绿素a和叶绿素b
在红光区的吸收峰值不同;叶绿素不能有效地吸收绿光,绿光被反射出去,使植物呈现绿色。
答案 D
题组二 光合作用的探究历程
3.下列关于光合作用探究历程的叙述,不正确的是( )
A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2
解析 恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的,叶绿体是进行光合作用的场所,但不能定量分析光合作用生成的氧气量。
答案 C
4.下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,下列有关叙述正确的是( )
A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
解析 本题主要考查光合作用的发现过程。图示的两实验中,只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理,目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所,萨克斯实验的目的是探究光合作用产物,所以两实验均需要光的照射。恩格尔曼的实验中,照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照;萨克斯的实验中,暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物,萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。
答案 B
恩格尔曼实验方法的巧妙之处
(1)巧选实验材料:选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)妙法排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
(3)巧妙设计对照实验:用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
[自主梳理]
1.完善光合作用的过程
2.写出光合作用的总反应式并标出各种元素的来源和去向
3.光反应与暗反应的比较
项目
光反应
暗反应
条件
光、水、色素和酶
ATP、[H]、CO2、多种酶
场所
在类囊体薄膜上
在叶绿体基质中
物质转化
水的光解;ATP的形成
CO2的固定和C3的还原
能量转化
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
联系
光反应为暗反应提供[H]和ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi
巧记光合作用过程的“一、二、三、四”
如图为某细胞内生物膜结构的一部分,据图分析
(1)图示结构中产生的ATP不能(填“能”或“不能”)运出所在的细胞器,用于其他生命活动
(2)图示膜结构为叶绿体类囊体膜(填“外膜”或“内膜”、“类囊体膜”)
(3)图中发生的能量转换是:光能→活跃的化学能
(4)图中“色素”是指叶绿素(a、b)、类胡萝卜素
[跟进题组]
题组一 光合作用过程分析
1.(2015·安徽卷,2)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是( )
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在相关酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
解析 由图解可知,光反应产生的ATP和[H]参与C3的还原,而不参与CO2的固定,A、B错误;被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O),另一部分又形成了C5,C正确;光照强度变弱时,光反应产生的ATP和[H]减少,故短时间内C5含量会降低,D错误。
答案 C
2.根据下面光合作用图解,判断下列说法正确的是( )
A.⑤过程发生于叶绿体基质中
B.⑥过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C.图示①~④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
D.②不仅用于还原C3化合物,还可促进③与C5的结合
解析 根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示[H]、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上,暗反应发生在叶绿体的基质中。C3化合物还原过程中需要ATP,CO2固定过程中不需要ATP。
答案 C
题组二 环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响
3.(2015·福建卷,3)在光合作用中,RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性,某学习小组从菠菜叶中提取该酶,用其催化C5与14CO2的反应,并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是( )
A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
解析 RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定,属于暗反应,其场所是叶绿体基质,A正确;暗反应不需要光,有光和无光条件下都可进行,B错误;实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度,即采用同位素标记法,C
正确;单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率,酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性,D正确。
答案 B
4.卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果获得了1961年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭
容器中,通过一个通气管向玻璃容器中通入CO2,通气管上有一个开关,可控制CO2的供应,容器周围有光源,通过控制电源开关可控制光照的有无。请回答下列问题:
(1)实验材料小球藻属于________(填“原核”或“真核”)生物。
(2)卡尔文通过停止________来探究光反应和暗反应的联系,他得到的实验结果是下图中的________。
(3)卡尔文通过停止________来探究光合作用过程中固定CO2的化合物,这时他发现C5的含量快速升高,由此得出固定CO2的物质是C5。
(4)卡尔文向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到第5 s时,14C出现在一种C5和一种C6中;将反应时间缩短到0.5 s时,14C出现在一种C3中。上述实验中卡尔文是通过控制________来探究CO2中碳原子的转移路径的,采用的技术方法有________等。
(5)卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70 ℃的蒸馏水中,这样做是为了使细胞中的________失活,此时,细胞中的化合物就保持在热处理之前的状态。
解析 (1)小球藻属于真核生物。(2)在光照下,光反应进行,其产生的ATP和[H]参与暗反应中C3的还原,因此,通过停止光照可以探究光反应和暗反应的联系。当停止光照后.光反应停止,ATP和[H]的合成停止,则C3的还原减少,C3浓度增大,C5浓度减小,停止光照一段时间后,C3和C5浓度基本保持不变。(3)在暗反应中,CO2与C5结合形成C3,当停止CO2的供应后,CO2的固定受到影响,故会导致C5含量升高。(4)由题中叙述可知,实验中卡尔文是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径的,
该实验中他采用了放射性同位素标记法。(5)酶是生物体内催化化学反应的催化剂,大多数酶的化学本质是蛋白质,在高温下酶的结构被破坏,导致细胞中的化学反应不能进行,化合物的含量不再发生变化。
答案 (1)真核 (2)光照 A (3)CO2的供应 (4)反应时间 同位素标记法 (5)酶
巧用模型法分析物质量的变化
(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。
(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。
(3)具体分析时只有理清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。
[自主梳理]
1.实验原理
2.实验流程
步骤
操作要点
说明
提取色素
研磨
①无水乙醇:作为提取液,可溶解绿叶中的色素
②SiO2:使研磨更充分
③CaCO3:防止研磨时叶绿素受到破坏
过滤
研磨后并用单层尼龙布过滤
制备滤线条
剪去两角的滤纸条一端1 cm处用铅笔画一条细线
剪去两角以保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐,否则会形成弧形色素带
画滤液细线
用毛细吸管吸取色素滤液,沿铅笔线均匀画一条滤液细线,待滤液干后再画一两次
①滤液细线要细、直
②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
色素分离
将适量层析液倒入试管→插入滤纸条→棉塞塞紧试管口
实验结果分析
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a.胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
b.叶黄素
黄色
较少
较高
较快
c.叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
d.叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢
[提醒]
(1)从色素带的宽度可推知色素含量的多少;
(2)从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度的大小;
(3)在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。
[深度思考]
(1)为什么滤液细线要重复画,且线要细、直?
提示 重复画线是为了增加色素的浓度,使分离出的色素带清晰分明。滤液细线要细、直是为了防止色素带之间出现重叠。
(2)层析时,为什么不能让滤液细线触及层析液?
提示 滤纸条上的滤液细线触及(或没入)层析液,会使滤液中的色素溶解于层析液中,滤纸条上得不到色素带,使实验失败。
[跟进题组]
题组 叶绿体中色素提取和分离过程与结果
1.(2015·江苏卷,21改编)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,下图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述不正确的是( )
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次
解析 由图示可知,强光下,Ⅲ、Ⅳ表示的叶绿素色素带变窄,说明叶绿素含量降低,A正确;强光照条件下,类胡萝卜素含量增加,说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照,B正确;Ⅲ是叶绿素a,Ⅳ是叶绿素b,都是主要吸收蓝紫光和红光,但吸收光谱的吸收峰波长不同,C正确;画滤液线时,滤液在点样线上画2~3次,D错误。
答案 D
2.如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验流程,请分析回答:
(1)纸层析法分离色素的“结果①、②”如下图所示,其中共有的色素带的颜色是________,据此能得出的结论是____________。
(2)蒜黄和韭黄都是在避光条件下培育出来的蔬菜,对这种现象的最好解释是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若由于各组操作不同,出现了以下四种不同的层析结果。下列分析最不合理的是( )
A.甲组可能误用蒸馏水作提取液和层析液
B.乙组可能是因为研磨时未加入SiO2
C.丙组是正确操作得到的理想结果
D.丁组可能是因为研磨时未加入CaCO3
(4)将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间,“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在________光区域。将制得的韭菜滤液在强光下曝光1~2 h,再重复上述实验,其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致,其原因是____________。
答案 (1)橙黄色、黄色 叶绿素的形成需要光 (2)环境因素影响了基因的表达 (3)C
(4)红 叶绿素不稳定,在强光下易分解
叶绿体中色素的提取和分离实验异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。
④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠
滤纸条上的滤液细线接触到层析液。
(3)滤纸条看不到色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带。
忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
易错易混 防范清零
[易错清零]
易错点1 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择
点拨 为提高光能利用率,塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光,这是因为太阳的全色光透过时各种色的光均可被作物吸收(尽管黄绿色吸收量较小,但总不会起负作用),而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时,则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。因为若利用白炽灯,则其发出的光中“黄、绿光”利用率极低,从节省能源(节电、节省成本)角度讲,用红灯泡、紫灯泡效率最高。
易错点2 误认为温室生产中昼夜温差越大,作物产量越高
点拨 白天适当提高温度或增加CO2浓度,可有利于提高光合产量,夜晚不进行光合作用,适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗,故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量,从而提高作物产量。然而,昼夜温差并非越大越好,因为夜晚温度过低时,呼吸酶活性过小,当呼吸作用被过度抑制时,必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程,从而制约次日的光合作用,这对作物生长显然不利。
易错点3 误认为光合作用暗反应中C5可参与(CH2O)生成
点拨 光合作用暗反应中C5的作用在于固定CO2形成C3,14CO2中的14C转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O),中间没有C5参与,C5的作用为C5+CO2→2C3→(CH2O)、C5,C5被用于再次固定CO2,不能理解为C5生成(CH2O)。
易错点4 不明确化能合成作用的实质及其与光合作用的本质区别
点拨 光合作用与化能合成作用的比较
比较项目
光合作用
化能合成作用
代表生物
绿色植物、蓝藻
硝化细菌、硫细菌等
本质及属性
都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物并产生O2,故在生态系统中属“生产者”
能量(不同)
光能
氧化无机物放出的能量
易错点5 误认为光照下密闭容器中植物周围空气中CO2浓度不变时,叶肉细胞的光合速率=呼吸速率
点拨 一株放在密闭容器中的植物,当给以光照,此容器内二氧化碳浓度不变时,不要认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于释放量,
事实上是整个植株二氧化碳的吸收量与释放量相等。因为植株还有非绿色组织,该部分只能进行呼吸作用产生二氧化碳,而对于叶肉细胞来说,二氧化碳的吸收量大于释放量。
[规范答题]
甲图是某科研所在探究“影响植物光合作用速率的因素”的实验装置图。乙图是某植物在恒温(30 ℃)时光合作用速率与光照强度的关系。图丙表示在遮光50%条件下,温度、光照强度、该植物净光合速率和气孔导度(气孔张开的程度)的日变化趋势。试回答:
1.找错·纠错
错答(1)序号:____②____ 正答:____大于____
错答(2)序号:____④____ 正答:____左____
错答(3)序号:____⑤____ 正答:吸收灯光的热量,排除光照对试管内水温的影响
错答(4)序号:____⑥____ 正答:____红或蓝紫____
错答(5)序号:____⑦____ 正答:呼吸作用增强,光合速率与呼吸速率的差值减小
错答(6)序号:____⑧____ 正答:____线粒体、叶绿体____
2.错因分析
(1)错将光合速率=整株植物呼吸速率,看作光合速率=叶肉细胞的呼吸速率。
(2)错将25 ℃更有利于光合作用从而导致B点左移,视作有利于光合作用导致B点更往右移。
(3)理解错误,错将水柱与光镜混淆。
(4)错误地认为白炽灯可发出各色光有利于光合作用,忽视“提高光合效率”、“节约能源”等关键词。
(5)忽略净光合速率应取决于光合速率与呼吸速率的“差值”或“代数和”而非取决于其中单方面。
(6)忽略“细胞器”这一要求,且误认为18∶00时无光合作用。
演练真题 领悟考向
1.(2015·上海卷,21)从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素,发现提取液明显偏黄绿色,最可能的原因是( )
A.加入的石英砂太多 B.没有加入碳酸钙
C.用脱脂棉过滤不彻底 D.一次加入过多无水乙醇
解析 色素提取过程中,研磨速度慢会影响色素的提取,加入石英砂目的是使研磨充分,有利于色素的提取,加入碳酸钙防止研磨过程中叶绿素被破坏,不加碳酸钙研磨过程中叶绿素被破坏,导致提取液颜色偏黄绿色,B符合题意;脱脂棉过滤不彻底会出现浑浊现象,主要影响的不是提取液的颜色,C不符合题意;而一次加入无水乙醇过多导致提取的滤液中色素含量少,整体颜色变浅,D不符合题意。
答案 B
2.(2015·重庆卷,4)将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下,细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是( )
注:适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
A.黑暗条件下,①增大、④减小
B.光强低于光补偿点时,①、③增大
C.光强等于光补偿点时,②、③保持不变
D.光强等于光饱和点时,②减小、④增大
解析 光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,当光强低于光补偿点时,光合速率小于呼吸速率,细胞吸收O2,释放CO2,故①增大、③减小,B错误。
答案 B
3.(2014·新课标Ⅰ,2)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( )
A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降
解析 正常生长的绿藻,照光培养一段时间,说明绿藻可以正常进行光合作用,用黑布遮光后,改变了绿藻光合作用的条件,此时光合作用的光反应停止,光反应的产物O2、ATP和[H](即NADPH)停止产生,所以A、C、D项所叙述现象会发生;光照停止,暗反应中C3还原受影响,C5减少,CO2的固定减慢,B项所叙述现象不会发生。
答案 B
4.(2015·海南卷,9)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是( )
A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能
B.叶温在36~50 ℃时,植物甲的净光合速率比植物乙的高
C.叶温为25 ℃时,植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D.叶温为35 ℃时,甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为0
解析 植物光合作用所需能量的最终源头是来自太阳能,A正确;由题图可知:叶温在36~50 ℃时,植物甲的净光合速率始终比植物乙的高,B正确;植物进行光合作用时,总光合速率—呼吸速率=净光合速率,叶温为25 ℃时,植物甲的净光合速率小于植物乙的净光合速率,所以C正确;同理,叶温为35 ℃时,植物甲与植物乙的净光合速率相同,但不为0,D错误。
答案 D
5.(2014·四川理综,6)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),
测得两种植物的光合速率如下图所示(注:光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析,下列叙述正确的是( )
A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
解析 由图可知,两种植物单作和间作时的呼吸速率(与纵轴的交点)不同,桑树间作时呼吸速率较大,大豆单作时呼吸速率较大,A项错误;桑树间作时光饱和点大,大豆单作时光饱和点大,B项错误;间作提高了桑树的光合速率,在较低光照强度下,间作提高了大豆的光合速率,但在较高光照强度下,间作降低了大豆的光合速率,C项错误;大豆开始积累有机物的最低光照强度(与横轴的交点)单作大于间作,D项正确。
答案 D
6.(2015·全国卷Ⅰ,29)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,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的同化量。
解析 (1)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%,说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用,暗反应消耗了ATP和[H],为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP+等,所以C组单位光照时间内,合成有机物的量较高。光合产物生成在叶绿体基质中进行。
(2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s,但是处理方法不同,结果也不一样,并且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高,光合作用产物相对量越高,可知光照时产生的ATP和[H]在光照时没有用完,可以在黑暗中继续利用,还原C3化合物生成糖类等有机物及C5化合物,C5化合物继续与CO2结合,因此提高了光合作用中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[H]