高考一轮课程生物 全国通用版 光与光合作用教案 19页

‎2019年高考一轮复习 光与光合作用 教材版本 全国通用 课时说明（建议）‎ ‎2课时 知识点 ‎ 色素的提取、光合作用、光合作用的应用 复习目标 说明影响光合作用强度的因素及光合作用原理在生产和生活中应用。‎ 复习重点 光合作用的光反应、暗反应过程以及相互关系；实验探究不同光照、温度、CO2对光合作用的影响。‎ 复习难点 光合作用的光反应、暗反应过程以及相互关系；实验探究不同光照、温度、CO2对光合作用的影响。‎ 一、自我诊断 知己知彼 ‎ ‎1．如图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是(　　)‎ A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化 B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快 C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量 D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关 ‎2．细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能由其氨基酸序列决定 B．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列 C．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性 D．酶1与产物B的相互作用不能防止细胞产生过多的产物A ‎3.的活性与产物B的浓度有关，当产物B浓度高时，酶1无活性，因此酶1与产物B的相互作用能防止细胞内产生过多的产物A，D项错误。‎ 通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．c酶的最适温度为36 ℃左右 B．当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果 C．该实验中有两个自变量，因变量只有一个 D．若溶液的pH升高，则曲线b的顶点上移 ‎4．下图中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(　　)‎ A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变 B．B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现曲线c所示变化 C．酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示 D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素 ‎5.为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：‎ ‎(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。‎ ‎(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。‎ ‎(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是_________________________________________________________________________。‎ ‎(4)生物体内酶的化学本质是_________________________________________________________，其特性有______________________________________________________________(答出两点即可)。‎ ‎【答案】1．C 2．B 3.C 4．D 5.(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加　(4)蛋白质或RNA　高效性、专一性 ‎【解析】(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。‎ 二、温故知新 夯实基础 ‎ 考点一　捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 ‎1．捕获光能的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出：‎ ‎(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。‎ ‎(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。‎ ‎2．叶绿体的结构与功能 ‎(1)结构模式图 ‎(2)结构 ‎↓决定 ‎(3)功能：进行光合作用的场所。‎ 拓展延伸　影响叶绿素合成的三大因素 ‎3．光合作用的探究历程(连线)‎ 考点二　光合作用的基本过程 ‎1．概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。‎ ‎2．过程 ‎3．反应式 ‎(1)产物为(CH2O)：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。‎ ‎(2)产物为C6H12O6：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。‎ ‎4．光反应和暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 条件 光、色素、酶 ATP、[H]、CO2、多种酶 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质 物质 变化 水的光解、ATP的合成 CO2的固定、C3的还原 能量 变化 光能转化为活跃的化学能 活跃的化学能转化为稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成 ‎5.光合作用和化能合成作用的比较 项目 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等无机物合成有机物 ‎6．光合作用C、H、O的转移途径 ‎(1)H：3H2O[3H](C3H2O)。‎ ‎(2)C：14CO214C3(14CH2O)。‎ ‎(3)O：HO18O2; C18O2C3(CHO)。‎ ‎2．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 ‎(1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。‎ 示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化 ‎(2)物质含量变化的比较 条件 CO2‎ CO2‎ 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 供应由充足到不足，光照不变 供应由不足到充足，光照不变 C3含量 增加 减少 减少 增加 C5含量 减少 增加 增加 减少 ‎[H]和ATP 的含量 减少 增加 增加 减少 ‎(CH2O)‎ 的合成量 减少 增加 减少 增加 ‎7.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[H]和ATP在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。‎ ‎(2)一直光照条件下，会造成[H]、ATP的过度积累，利用不充分；光照和黑暗间隔条件下， [H]、ATP基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。‎ 例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照10分钟，黑暗处理10分钟；乙光照5秒，黑暗处理5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲＜乙。‎ 考点三　影响光合作用的因素及应用 ‎1．光照强度 ‎(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。‎ ‎(2)曲线分析 ‎①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸。‎ ‎②AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。‎ ‎③B点：为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ ‎④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C点后不再增强了。‎ ‎⑤D点：为光饱和点，限制D点以后光合作用强度不再增加的内部因素是光合色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。‎ ‎(3)应用：①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；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。‎ ‎2．CO2浓度 ‎(1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。‎ ‎(2)曲线分析 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点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。‎ ‎(3)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 ‎(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。‎ ‎(2)曲线 ‎(3)应用：温室栽培植物时，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．水分和矿质元素 ‎(1)原理 ‎①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。‎ ‎②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。‎ ‎(2)曲线 ‎(3)应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。‎ 考点四　绿叶中色素的提取和分离 ‎1．实验原理 ‎2．实验步骤 ‎3．实验结果 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 ‎1．实验注意事项 注意事项 操作目的 提 取 色 素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 研磨时加无水乙醇 溶解色素 加少量SiO2和CaCO3‎ 研磨充分和保护色素 迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发，充分溶解色素 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化 分 离 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 色 素 滤液细线要细、齐、直 使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线干燥后再画一两次 使分离出的色素带清晰分明 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 ‎2.绿叶中色素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使用放置数天的绿叶，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：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。‎ ‎(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”。‎ 三、典例剖析 思维拓展 考点一捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 例1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 ‎【答案】A ‎【解析】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，A项正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C项错误；水在叶绿体中分解产生氧气不需要ATP提供能量，D项错误。‎ ‎【易错点】光合作用光反应阶段产物 ‎【方法点拨】光合作用光反应阶段分解水分解产生氧气和还原氢 例2在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是(　　)‎ A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验 B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验 C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验 D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验 ‎【答案】C ‎【解析】萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用的产物除氧气外还有淀粉，即光能转变成储存在淀粉等有机物中的化学能，因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假说。‎ ‎【易错点】光合作用的发现史 ‎【方法点拨】光合作用的探究 考点二 光合作用的基本过程 例1下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 B．c为ATP，f为[H]‎ C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性 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换成活跃的化学能 考点二 光合作用的基本过程 例1【答案】B ‎【解析】图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP＋、CO2，①～⑥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，A项正确，B项错误；18O2HOC18O2(CHO)，C项正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D项正确。‎ ‎【易错点】光反应、暗反应过程物质与能量的变化。‎ ‎【方法点拨】光反应阶段为光解水产生氧气与还原氢，同时把太阳能转化为ATP活跃的化学能；暗反应为二氧化碳的固定及C3的还原产生糖类，ATP活跃的化学能转化糖类稳定的化学能。‎ 例2在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是(　　)‎ A．C3和C5都迅速减少 B．C3和C5都迅速增加 C．C3迅速增加，C5迅速减少 D．C3迅速减少，C5迅速增加 ‎【答案】C ‎【解析】由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2‎ ‎ 的固定则继续进行，但由于缺少[H]和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2＋C5→C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5将迅速减少。所以，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，此时叶绿体中C3迅速增加，C5迅速减少。‎ ‎【易错点】光反应、暗反应过程物质变化。‎ ‎【方法点拨】光反应产生的ATP与[H]影响C3的还原及糖类与C5的产生。‎ 考点三　影响光合作用的因素及应用 例 1图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙曲线所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)‎ A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零 B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降 C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移 D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移 ‎【答案】C ‎【解析】Q点时净光合速率为0，光合速率不为0，A错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D错误。‎ ‎【易错点】呼吸速率、光合速率、光补偿点、光饱和点 ‎【方法点拨】分析图像呼吸速率、光合速率、光补偿点、光饱和点的表示。‎ 例2三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。如图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，以下分析正确的是(　　)‎ A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的合成速率相对较高 B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少 C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率 D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度 ‎【答案】D ‎【解析】与11：00时相比，13：00时叶片净光合速率下降，此现象是因13：00时气孔关闭导致吸收CO2减少引起的“光合午休”，此时叶绿体中合成C3‎ 的合成速率相对较低，A项错误；14：00后叶片的Pn下降，但仍大于零，植株积累有机物的量仍在增多，B项错误；17：00后因光照强度的降低，光反应减弱，产生的[H]和ATP均减少，暗反应速率也降低，C项错误；Pn第一次下降，是因气孔关闭，CO2浓度限制了光合速率，Pn第二次下降是光照强度降低引起的，D项正确。‎ ‎【易错点】光照最强光合速率下降 ‎【方法点拨】光照强度过强气孔关闭，细胞间的CO2含量减少，影响光合速率。‎ 考点四　绿叶中色素的提取和分离 例1甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了四种不同的层析结果(如图所示)。下列分析错误的是(　　)‎ A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C．丙可能是正确操作得到的理想结果 D．丁可能是研磨时未加入CaCO3‎ ‎【答案】C ‎【解析】甲图中看不到色素带，叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以出现甲图结果可能是误用蒸馏水作提取液和层析液导致的，A项正确；乙结果中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B项正确；丙结果中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不是正确操作得到的理想结果，C项错误；丁结果中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，破坏了叶绿素类物质造成的，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D项正确。‎ ‎【易错点】SiO2、CaCO3、无水乙醇的作用 ‎【方法点拨】加入使SiO2研磨充分，CaCO3防止色素被破坏；无水乙醇做提取液。‎ 例2以圆形滤纸的中心为圆心，画叶绿体色素滤液的小圆进行色素分离，看到近似同心环状的四个色素圈，排列在最外圈的一个呈(　　)‎ A．蓝绿色 B．黄绿色 C．黄色 D．橙黄色 ‎【答案】D ‎【解析】绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度不同。其中胡萝卜素(橙黄色)的溶解度最大，故其扩散速度最快，排列在最外圈。‎ ‎【易错点】色素带宽窄、色素跑的远近 ‎【方法点拨】色素跑的远说明溶解度大，扩散速度最快；色素带宽说明含量多。‎ 四、举一反三 成果巩固 ‎ 考点一　捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 ‎1. 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(图中的数字表示光的波长，单位为nm，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 B．叶黄素 C．胡萝卜素 D．叶绿素a ‎【答案】D ‎【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，该色素主要吸收红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素。‎ ‎2. 下面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，以下与实验相关的比较不正确的是(　　)‎ 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 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18O2，因此Y2的质量大于Y3的质量，A项正确；④中小球藻中含有(CHO)的有机物，而①中小球藻含有(CH2O)的有机物，故④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量，B项正确；④和②中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等，C项错误；在试管①和②中原来质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余质量①大于②，D项正确。‎ ‎3. 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】由图可知，类胡萝卜素吸收峰在400～500 nm，A正确；叶绿体中的色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，B正确；由550 nm波长的光转为670‎ ‎ nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和［H］增多，暗反应中C3的还原量增多，则叶绿体中C3的量减少，C错误；叶绿素吸收420～470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420～470 nm波长的光变少，D正确。‎ 考点二　光合作用的基本过程 ‎1. 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 ‎【答案】B ‎【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项正确；暗反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B项错误；实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度，采用同位素标记法，C项正确；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项正确。‎ ‎2.下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(　　)‎ A．t1→t2，叶绿体类囊体薄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. 下列关于叶绿体色素的叙述，错误的是(　　)‎ A．菠菜叶肉细胞内光合色素中含量最多的是叶绿素a B．叶绿体中色素分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中 C．光合作用过程中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 D．叶绿体中色素的提取实验中加入少许CaCO3可避免叶绿素的破坏 ‎【答案】B ‎【解析】叶绿体中的四种色素只分布在类囊体薄膜上，基质中没有，B错误。‎ ‎4.植物气孔由两个保卫细胞组成，图为植物气孔开张度的一种调节机制，以下判断错误的是(　　)‎ A．CO2进出保卫细胞的方式为自由扩散 B．当SO2浓度过高时，植物体内C3的含量上升 C．ABA在一定程度上可帮助植物免受SO2的破坏 ‎【答案】B ‎【解析】CO2进出细胞的方式是自由扩散，A正确；由图可知，当SO2浓度过高时，会抑制CO2固定酶的活性，进而使植物体内C3的含量下降，B错误；ABA可调节气孔的开关，在一定程度上使植物免受SO2的破坏，C正确；CO2浓度过高时，导致保卫细胞中CO2浓度升高，ABA引起气孔关闭，可能会抑制光合作用，D正确。‎ 考点三　影响光合作用的因素及应用 ‎1. 阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，下图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和释放O2量的变化，据此下列分析正确的是(　　)‎ A．光斑照射前，光合作用无法进行 B．光斑照射后，光反应和暗反应迅速同步增加 C．光斑照射后，暗反应对光反应有限制作用 D．光斑移开后，光反应和暗反应迅速同步减弱 ‎【答案】C ‎【解析】光斑照射前，有氧气释放，说明植物细胞在进行光合作用，A项错误；光斑照射后，光反应迅速增加，而暗反应没有立即增加，二者不同步，B项错误；光斑照射后，O2释放曲线变化趋势是光反应先增加然后降低，说明暗反应对光反应有限制作用，原因是暗反应不能及时消耗光反应产生的ATP和[H]，C项正确；移开光斑后，光反应迅速减弱，而暗反应过一段时间后才减弱，二者不同步，D项错误。‎ ‎2. 电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中同时增补电场和增施CO2，蔬菜产量可提高70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。科学家根据电场强度与CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。据图回答下列问题：‎ ‎(1)第1组实验的作用是_________________________________________________。‎ 在饱和光照强度下，该实验的自变量是____________________________。‎ ‎(2)第1组实验和第2组实验的曲线比较，说明________________________________________。‎ ‎(3)根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措施是______________________________________________。‎ ‎【答案】(1)对照　电场强度和CO2浓度　(2)强电场可以提高植物的光合作用强度　(3)增补电场和增施CO2‎ ‎【解析】(1)第1组实验的条件为大气电场和大气CO2浓度，属于对照组，起对照作用。饱和光照强度下，实验的自变量是电场强度和CO2浓度。(2)第1组和第2组对比，二者的自变量为电场强度，第2组的净光合作用强度大于第1组，而二者的细胞呼吸强度相等，因此说明强电场可以提高植物的光合作用强度。(3)分析曲线可知，同一光照强度下净光合作用强度最大的是第4组，因此为了最大限度地增加作物产量，可增加电场强度和提高CO2浓度。‎ ‎3. 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，光合作用随________的增加成正比增加，这种情况下，可以认为此时主要影响光合作用的________阶段。‎ ‎(2)从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速率不再增加，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C点表示光照强度为B时，植物生长的________，出现CD段的原因是________________________。‎ ‎(4)请在图甲中绘制50 ℃时植物光合作用速度变化的曲线。‎ ‎(5)根据图甲，在图乙绘制光照强度为A时，不同温度下光合作用速率变化曲线。‎ ‎【答案】(1)光照强度　光反应　(2)温度　暗反应 ‎(3)最适温度　酶活性降低，光合作用速率降低 ‎(4)如图1　(5)如图2‎ ‎【解析】光合作用速率受光照强度、温度和CO2浓度等影响，本题只研究了光照强度和温度对植物光合作用的影响，由甲图可以看出，光照弱时，光合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，而与温度无关。而当光照强度超过某一值时，温度又成了限制因素。 由图乙可以看出，在50 ℃时光合速率大于20 ℃而小于30 ℃，可在图甲中相应位置画出，由图甲看出。在光照强度为A时，光合速率与温度变化无关，可在图乙中相应位置画出。‎ 考点四　绿叶中色素的提取和分离 ‎1. 某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：‎ ‎①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1‎ ‎ cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是(　　)‎ A．① B．①②‎ C．①②③ D．①②③④‎ ‎【答案】D ‎【解析】①提取绿色叶片中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨；②制备滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，而不是用钢笔；③画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素；④分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，注意不能让滤液细线触及层析液。‎ ‎2.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如下图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为(　　)‎ ‎【答案】B ‎【解析】在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。‎ ‎3. 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】本题考查叶绿体色素的提取和分离实验的相关知识。实验过程中用单层尼龙布过滤研磨液；在滤纸条上划出一条滤液细线后，待干燥后再重复划线2～3次；研磨叶片时，用无水乙醇或95%的乙醇溶解色素。‎ 五、分层训练 能力进阶 ‎ ‎【基础达标】 ‎ ‎1. 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，用碘液染色法处理叶片，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 C．c、d和e ‎ D．b、c和e ‎【答案】B ‎【解析】a、e处为黄白色，缺乏叶绿素，c、e处用锡箔纸遮光，缺乏光照，因此a、c和e处都不能合成淀粉。‎ ‎2.现有四个实验装置，若要验证绿色开花植物产生O2需要光和验证O2是由绿色植物释放的，则应选用的实验组合分别是(　　)‎ A．①②和①③ B．②③和①②‎ C．②④和①③ D．②③和③④‎ ‎【答案】B ‎【解析】要验证绿色开花植物产生O2需要光照，实验的自变量应该是有光或无光，因此需要选择装置②③；验证O2是由绿色开花植物释放的，自变量为是否具有绿色植物，光照是无关变量，因此需要选择装置①②。‎ ‎3. 绿色植物是主要的能量转换者，因为它们均含有叶绿体(图甲)这一完成能量转换的细胞器，图乙是图甲中的色素分离结果，图丙是在图甲④结构中进行的生化反应，①～④分别代表图甲中叶绿体的结构。‎ 下列相关叙述中，不正确的是(　　)‎ A．图乙中的色素带由1到4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素 B．图甲中①和③的成分和结构相似 C．环境条件相对稳定的情况下，图甲④中的C3含量多于C5‎ D．如果突然降低CO2的浓度，图丙中的C3含量会一直下降 ‎【答案】D ‎【解析】图乙中下方有滤液细线，色素的扩散方向是从下向上的，所以1～4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，A项正确；图甲中的①和③分别是叶绿体的内膜和外膜，它们的成分和结构相似，B项正确；分析图丙中的过程要从两个方面进行：一是环境条件相对稳定时，暗反应中的两个过程、光反应与暗反应之间均处于一种相对平衡的状态，由于一个C5对应着两个C3，所以C3含量要比C5高；二是当环境条件突然改变时，如CO2浓度突然降低时，短时间内由于CO2固定过程减弱而C3的还原过程仍在进行，故C3含量降低而C5含量升高，但一段时间后，反应过程又达到一个新的平衡状态，所以C3‎ 含量不会一直下降，C项正确，D项错误。‎ ‎4. 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，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是线粒体 B．该植物叶片的呼吸速率是5 mg CO2/(100 cm2叶·小时)‎ C．在一昼夜中，将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时，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点将右移，c点将下移 ‎【答案】A ‎【解析】由题图可知，在a点该植物只进行细胞呼吸，不能进行光合作用，所以在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体。将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时，每100 cm2叶片CO2的净吸收量为10×11＝110(mg)；其余时间置于黑暗中，每100 cm2叶片CO2的释放量为5×13＝65(mg)，故每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为110－65＝45(mg)。若将温度升高到30 ℃，则细胞呼吸强度会增大，光合作用强度会减小，故b点将右移，c点将下降。‎ ‎5. 下图为叶绿体的结构和功能示意图，请据图回答下列问题：‎ ‎(1)光合作用中光反应产生的________可以被暗反应所利用；在光照条件下，ATP的移动方向是________(用图中字母和箭头表示)。‎ ‎(2)若暗反应被抑制，可能的外部影响因素是____________________、____________________。‎ ‎(3)在电子显微镜下观察，可见到叶绿体基质中含量最多的物质是________颗粒(光合产物)。‎ ‎(4)暗反应通过____________________来影响光反应，从而影响光合作用速率。‎ ‎【答案】(1)[H]和ATP　A→B　(2)二氧化碳供应不足　温度过高或过低　(3)淀粉　(4)提供ADP、Pi以及NADP＋‎ ‎【解析】(1)光合作用光反应为暗反应提供[H]和ATP，用于三碳化合物的还原。光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜(A)，暗反应的场所是叶绿体基质(B)，所以光照下ATP从A移向B。(2)暗反应主要受外界环境中二氧化碳浓度和温度的影响。(3)光合作用的产物葡萄糖最终以淀粉的形式储存起来，且淀粉颗粒在电子显微镜下是可以观察到的，所以电子显微镜下叶绿体基质中含量最多的物质是淀粉。(4)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi以及NADP＋，而ADP、Pi以及NADP＋为光反应过程中ATP、NADPH合成的原料。‎ ‎【能力提升】 ‎ ‎1.下列有关叶绿体的描述，正确的是(　　)‎ A．叶肉细胞中的叶绿体在光下和黑暗中均可生成ATP B．经黑暗处理后叶肉细胞内淀粉等被输出消耗，此时叶绿体内不含糖类 C．叶绿体中含有RNA聚合酶，体现了细胞内基因的选择性表达 D．叶绿体产生O2和线粒体产生H2O均在生物膜上进行 ‎【答案】D ‎【解析】叶绿体只有在光下才能发生光反应生成ATP，黑暗中叶绿体内不具有产生ATP的条件，A错误；经黑暗处理过的叶肉细胞会向其他部位输出淀粉和消耗糖类等有机物，但叶绿体中的DNA、RNA中含有脱氧核糖或者核糖，B错误；RNA聚合酶在细胞中普遍存在，不是基因选择性表达的产物，C错误；叶绿体产生O2在类囊体薄膜上进行，线粒体产生H2O在线粒体内膜上进行，D正确。‎ ‎2. 下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列关于相关过程以及发生场所的说法，不正确的是(　　)‎ A．H2O→H＋＋O2发生在光反应阶段，场所是叶绿体类囊体薄膜 B．膜上的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光用于光合作用 C．发生的能量转换是光能→化学能 D．产生的ATP可用于植物体的各项生理活动 ‎【答案】D ‎【解析】水的光解发生在光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜，A项正确；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B项正确；光能在类囊体薄膜上转换为ATP中的化学能，C项正确；叶绿体类囊体薄膜上经光反应产生的ATP只能用于暗反应，D项错误。‎ ‎3．图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)‎ A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零 B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降 C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移 D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移 ‎【答案】C ‎【解析】Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A项错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B项错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C项正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D项错误。‎ ‎4．下图为在水分充足的白天，测得的某植物幼苗的光合速率、蒸腾速率(水分以气体形式通过气孔散失)和气孔导度(气孔导度越大，气孔开启程度越大)日变化趋势图。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)据图分析，直接导致蒸腾速率变化的生理指标是________；已知某药物可以明显减小气孔导度，有利于植物度过干旱环境。但使用该药物时会影响光合作用的________阶段，原因是__________________________________。据图推测导致12：00时光合速率降低的环境因素不是CO2，理由是__________________________________________________________。‎ ‎(2)从绿叶中提取叶绿体色素常用的试剂是____________________________________。‎ ‎【答案】(1)气孔导度　暗反应　气孔部分关闭，导致二氧化碳供应不足　12：00时气孔导度最大，CO2供应充足　(2)无水乙醇 ‎【解析】(1)蒸腾作用是水分以气体形式通过气孔散失，气孔导度的大小直接引起蒸腾速率的变化。某药物可以明显减小气孔导度，影响CO2通过气孔进入植物体内，导致CO2供应不足，影响暗反应。通过题图可知，在12：00时气孔导度最大，而CO2是通过气孔进入叶肉细胞的，说明CO2供应充足，推测导致光合速率降低的环境因素不是CO2。(2)实验室中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素。‎ ‎5．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____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎【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低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的 ‎【解析】(1)据图判断，光照强度低于a时，甲组光合作用强度随光照的增强而增强，说明光照强度低于a点时，影响植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)甲组在b点条件下，光照强度不再是光合作用的限制因子，要增加光合作用强度，需增加光合作用原料，而O2是光合作用产物，CO2才是光合作用的原料，故应该增加CO2浓度。(3)个体的表现型受遗传因素与环境因素共同影响。若乙组的光合作用强度变化受遗传因素影响，则在甲组的光照条件下，乙组的子代光合作用强度随光照强度变化情况应与甲组不同，此与题干矛盾，故可排除遗传因素影响，因此乙组 光合作用强度的变化应由环境因素(即低光照)引起，并非遗传物质改变所致