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第4節(jié) 能量之源——光與光合作用,一、 捕獲光能的色素,葉黃素,類囊體,二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,能進(jìn)行光合作用的生物不一定含有葉綠體，如光合細(xì)菌、 藍(lán)藻等不含葉綠體，但能進(jìn)行光合作用。,暗反應(yīng),類囊體,光合作用,葉綠體,淀粉,同位素,水,三、光合作用的探究歷程,四、光合作用的過(guò)程 1．過(guò)程：,光、色素、酶,水的光解,活躍的化學(xué)能,ATP、[H]、酶,CO2 固定,穩(wěn)定化學(xué)能,2．光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H] 和能量(ATP)；暗反應(yīng)產(chǎn)生的 ADP 和 Pi 為光反應(yīng)合成 ATP 提供,原料。,3．光合作用反應(yīng)式：,五、影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素,1．光合作用強(qiáng)度：,單位時(shí)間內(nèi),糖類,產(chǎn)物生成,(1) 概念：植物在__________________ 通過(guò)光合作用制造 ________的數(shù)量。 (2)表示方法：一定時(shí)間內(nèi)原料消耗的數(shù)量或__________的,數(shù)量。,注射器,(3)探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響：,①實(shí)驗(yàn)流程：,用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出直徑為 1 cm 的圓形葉 片 30 片。用________抽出小圓形葉片內(nèi)的空氣。,取三個(gè)燒杯，分別放入 10 片已抽去空氣的小圓形葉片，并 向三個(gè)燒杯分別加入___________的清水，編號(hào) A、B、C，分 別放置在______________三種光照條件下照射，觀察單位時(shí)間 內(nèi)__________________(或觀察全部分葉片上浮所需的時(shí)間)。 ②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_______________________________________,___________________________。,CO2,2．影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素：光照強(qiáng)度、溫度、空氣 中________的濃度、土壤中水分的多少和礦質(zhì)元素含量等。,強(qiáng)、中、弱,葉片上浮數(shù)量,富含CO2,在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光,合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng),六、化能合成作用和新陳代謝類型,1．化能合成作用：,無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量,(1)概念：某些細(xì)菌能夠利用體外環(huán)境中某些 _______________________________制造有機(jī)物的過(guò)程。 (2)實(shí)例：硝化細(xì)菌能利用氨氧化成亞硝酸和硝酸時(shí)釋放的,__________將二氧化碳和水合成糖類。,化學(xué)能,(3)化能合成作用與光合作用的比較：,2.生物的新陳代謝類型：,[判斷正誤] 1．葉綠素 a 和葉綠素 b 主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素,和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。(,),2．光反應(yīng)是在葉綠體類囊體的薄膜上進(jìn)行的，暗反應(yīng)是在,葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的。(,),3．[H]在光反應(yīng)和暗反應(yīng)中都起還原作用，并將能量轉(zhuǎn)移,到糖類分子中。(,),答案：1.√,2.√,3.×,考點(diǎn)一,光合作用探究歷程中的幾個(gè)重要實(shí)驗(yàn)分析,（續(xù)表）,1.普利斯特利的實(shí)驗(yàn)分析：,(1)缺少空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)服力不強(qiáng)，應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭,和小鼠分別單獨(dú)置于玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照。,(2)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更,新歸因于植物的生長(zhǎng)。,(3)限于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制，沒(méi)有明確植物更新氣體,的成分。,2．薩克斯的實(shí)驗(yàn)分析：,(1)設(shè)置了自身對(duì)照，自變量為光照，因變量是顏色變化。 (2)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理，以使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗,掉，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。,(3)本實(shí)驗(yàn)除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明了光,是光合作用的必要條件。,3．魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)分析：,設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，自變量是標(biāo)記物質(zhì)(H218O 和C18O2)，因變,量是 O2 的放射性。,◎ 高考探究 ◎,考向,對(duì)光合作用探究實(shí)驗(yàn)的分析,[典例](2013年海南卷)某植物葉片不同部位的顏色不同，將 該植物在黑暗中放置 48 h 后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如下圖 所示。在日光下照光一段時(shí)間，去除錫箔紙，用碘染色法處理 葉片，觀察到葉片有的部位出現(xiàn)藍(lán)色，有的沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色。其,),中，沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是( A．a(chǎn)、b 和 d B．a(chǎn)、c 和 e C．c、d 和 e D．b、c 和 e,[解析]植物葉片黃白色區(qū)域的葉肉細(xì)胞中不含葉綠體，不 能進(jìn)行光合作用；圖中e，c 處葉肉細(xì)胞中盡管含有葉綠體，但 被錫箔紙遮住部位不能接受光照，也不能進(jìn)行光合作用，均不 能產(chǎn)生光合作用產(chǎn)物淀粉，加碘液不會(huì)變藍(lán)，故B 項(xiàng)符合題意。,[答案]B,【考點(diǎn)練透】 1．(2016 年河北衡水期中)下列實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家的使用手段或,技術(shù)顯著不同于其他的是(,),A．科學(xué)家對(duì)分泌蛋白的合成和分泌的研究 B．魯賓和卡門證明光合作用釋放的氧氣來(lái)自水 C．恩格爾曼證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所 D．卡爾文探明 CO2 中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中 碳的途徑,解析：科學(xué)家利用同位素標(biāo)記法對(duì)分泌蛋白的合成和分泌 進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)3H 標(biāo)記的亮氨酸在細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)的先后順序分 別是核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜外；魯賓和卡門用同 位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的氧氣來(lái)自水，即2H18O2→4[H] ＋18O2；恩格爾曼用極細(xì)的光束和好氧菌做實(shí)驗(yàn)，證明葉綠體 是光合作用的場(chǎng)所；卡爾文利用同位素標(biāo)記法探明CO2 中的碳 在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，即14CO2→14C3→ (14CH2O)。由此可知，C 選項(xiàng)符合題意。,答案：C,2．(2016 年寧夏銀川期中)請(qǐng)按發(fā)生時(shí)間的先后排列下列事,件(,),①德國(guó)科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了 淀粉 ②美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法證明：光合作 用釋放的氧氣全部來(lái)自參加反應(yīng)的水 ③英國(guó)科學(xué)家普利斯特利指出植物可以更新空氣 ④德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼用水綿做實(shí)驗(yàn)證明：氧氣是由葉綠 體釋放出來(lái)的，葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,A．①②③④,B．④③②① C．③①④②,D．①③②④,解析：隨著科技的進(jìn)步，對(duì)光合作用的研究從現(xiàn)象逐步深,入到本質(zhì)。,答案：C,考點(diǎn)二,光合作用過(guò)程,1．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較：,（續(xù)表）,2.外界條件驟變時(shí)光合作用過(guò)程中各物質(zhì)含量變化的分析：,（續(xù)表）,◎ 高考探究 ◎,考向,以流程圖的形式考查光合作用的過(guò)程,[典例](2015年安徽卷)下圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階,段的示意圖。下列敘述正確的是(,),A．CO2 的固定實(shí)質(zhì)上是將 ATP 中的 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?C3 中的化學(xué)能 B．CO2 可直接被[H]還原，再經(jīng)過(guò)一 系列的變化形成糖類 C．被還原的 C3 在有關(guān)酶的催化作用下，可再形成 C5 D．光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，短時(shí)間內(nèi) C5 含量會(huì)升高,[解析]C3 的還原實(shí)質(zhì)是將ATP 中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?CH2O)中 的化學(xué)能，A 錯(cuò)誤；C3 可直接被[H]和ATP 還原，再經(jīng)過(guò)一系 列的變化形成糖類，B 錯(cuò)誤；據(jù)圖分析，被還原的C3 在有關(guān)酶 的催化作用下，可再形成C5，C 正確；光照減弱時(shí)，ATP 和[H] 合成減少，C3 還原受阻，C5 生成減少，短時(shí)間內(nèi)C5 去路不變， 最終導(dǎo)致 C5 含量降低，D 錯(cuò)誤。,[答案]C,【考點(diǎn)練透】 3．下圖為光合作用過(guò)程示意圖，在適宜條件下栽培的小麥， 如果突然將 c 降低至極低水平(其他條件不變)，則 a、b 在葉綠,),體中的含量變化將會(huì)是( A．a(chǎn)、b 都上升 B．a(chǎn) 上升、b 下降 C．a(chǎn)、b 都下降 D．a(chǎn) 下降、b 上升 答案：A,4．(2016 年黑龍江省實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)下圖表示某植物細(xì)胞內(nèi),的代謝過(guò)程，下列有關(guān)敘述正確的是(,),A．X、Y 物質(zhì)分別代表三碳化合物和五碳化合物 B．①④過(guò)程可以產(chǎn)生 ATP，②③過(guò)程需要消耗 ATP C．①發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，②發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中 D．①②③④四個(gè)過(guò)程既不消耗氧氣也不產(chǎn)生氧氣,解析：據(jù)圖示分析可知：圖中X、Y 物質(zhì)分別表示光合作 用暗反應(yīng)中的三碳化合物、有氧呼吸第一階段的產(chǎn)物丙酮酸， A 錯(cuò)誤；有氧呼吸的第一階段和第二階段可以產(chǎn)生ATP，②三 碳化合物還原過(guò)程需要消耗ATP，而二氧化碳固定過(guò)程不需要 消耗ATP，B 錯(cuò)誤；①過(guò)程是有氧呼吸的第一階段，發(fā)生在細(xì) 胞質(zhì)基質(zhì)中，②過(guò)程是暗反應(yīng)階段，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)，C 錯(cuò) 誤；光合作用的光反應(yīng)中產(chǎn)生氧氣，有氧呼吸的第三階段消耗 氧氣，因此①②③④四個(gè)過(guò)程中既沒(méi)有產(chǎn)生氧氣，也沒(méi)有消耗 氧氣，D 正確。,答案：D,考點(diǎn)三 影響光合速率的因素及應(yīng)用 1．影響光合作用的內(nèi)部因素：,,2.影響光合作用的環(huán)境因素： (1)光照強(qiáng)度：,（續(xù)表）,(2)CO2 濃度：,,(3)溫度：,(4)礦質(zhì)元素：,(5)水分：,①影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作 用，又會(huì)導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制 CO2 進(jìn)入葉片，從而間接影 響光合作用。,②應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。,影響葉綠素合成的因素,(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要因素，一般植物在黑 暗中不能合成葉綠素，但能合成類胡蘿卜素，因而葉片發(fā)黃。 (2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而 影響葉綠素的合成。低溫時(shí)，葉綠素分子易被破壞，而使葉子 變黃。,(3)必需元素：葉綠素中含 N、Mg 等必需元素，缺乏 N、 Mg 將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。另外，F(xiàn)e 是葉綠素合成 過(guò)程中某些酶的輔助成分，缺 Fe 也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻， 葉變黃。,◎ 高考探究 ◎,考向,影響光合作用的因素及應(yīng)用,[典例](2014 年四川卷)將桑樹(shù)和大豆分別單獨(dú)種植(單作)或 兩種隔行種植(間作)，測(cè)得兩種植物的光合速率如下圖所示(注： 光飽和點(diǎn)是光合速率達(dá)到最大值時(shí)所需的最低光照強(qiáng)度)。據(jù)圖,分析，下列敘述正確的是(,),A．與單作相比，間作時(shí)兩種植物的呼吸強(qiáng)度均沒(méi)有受到,影響,B．與單作相比，間作時(shí)兩種植物光合作用的光飽和點(diǎn)均,增大,C．間作雖然提高了桑樹(shù)的光合速率但降低了大豆的光合,速率,D．大豆植株開(kāi)始積累有機(jī)物時(shí)的最低光照強(qiáng)度單作大于,間作,[解析]由圖曲線分析可知，桑樹(shù)間作時(shí)比單作時(shí)呼吸強(qiáng)度 增大，大豆間作時(shí)比單作時(shí)呼吸強(qiáng)度減小，均受到影響，故A 錯(cuò)誤。間作時(shí)，桑樹(shù)光飽和點(diǎn)增大，大豆光飽和點(diǎn)減小，故B 錯(cuò)。在某一光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，間作也提高了大豆的光合速率， 故 C 錯(cuò)。從大豆曲線圖中可看到光合速率大于零表示有有機(jī)物 的積累，其最低光照強(qiáng)度單作大于間作，D 正確。,[答案]D,(1)當(dāng)外界條件變化時(shí)，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律如下： ①若呼吸速率增加，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之應(yīng)左移。 ②若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降時(shí)，,CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之應(yīng)左移。,(2)多個(gè)環(huán)境因素對(duì)光合速率的綜合影響：,①分析：,a．在 P 點(diǎn)之前，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的 因素。隨著該因素的不斷增強(qiáng)，光合速率不斷提高。 b．在 Q 點(diǎn)之后，橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速 率的因素，要提高光合速率，可適當(dāng)提高圖示的其他因素的含 量或強(qiáng)度等。,②應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定的光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提 高溫度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率。當(dāng)溫度適宜 時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2 濃度，以提高光合速率。,【考點(diǎn)練透】 5．圖甲和圖乙表示某植物在適宜的 CO2 濃度條件下光合作,用速率與環(huán)境因素之間的關(guān)系，下列相關(guān)描述錯(cuò)誤的是(,),A．圖甲中，在 A 點(diǎn)限制光合作用速率的主要因素是光照 強(qiáng)度，在 B 點(diǎn)限制光合作用速率的主要因素是溫度 B．從圖乙可以看出，當(dāng)超過(guò)一定溫度后，光合作用速率 會(huì)隨著溫度的升高而降低,C．溫度主要是通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響光合作用速率的 D．若光照強(qiáng)度突然由 A 變?yōu)?B，短時(shí)間內(nèi)葉肉細(xì)胞中 C3,的含量會(huì)增加,解析：圖甲表示光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合作用的影響，圖乙 表示溫度對(duì)光合作用的影響。分析圖甲中某點(diǎn)的限制因素時(shí)， 要看曲線是否達(dá)到飽和點(diǎn)。如果沒(méi)有達(dá)到飽和點(diǎn)(如 A 點(diǎn))，則 限制因素為橫坐標(biāo)表示的因素，即光照強(qiáng)度；當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)以 后(如 B 點(diǎn))，則限制因素為橫坐標(biāo)表示的因素以外的其他因素， 如溫度。當(dāng)光照強(qiáng)度突然增強(qiáng)時(shí)，光反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生更多 的[H]和ATP，所以 C3 的還原速率加快，C3 含量會(huì)減少，D 項(xiàng) 錯(cuò)誤。,答案：D,6．(2016 年內(nèi)蒙古赤峰月考)科學(xué)家研究小麥 20 ℃時(shí)光合 作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系，得到如下圖曲線。下列有關(guān)敘述，,錯(cuò)誤的是(,),A．在 25 ℃條件下研究時(shí)， cd 段位置會(huì)下移，a 點(diǎn)會(huì)上移 B．a(chǎn) 點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞產(chǎn)生 ATP 的細(xì)胞器只有線粒體 C．其他條件適宜，當(dāng)植物缺 Mg 時(shí)，b 點(diǎn)將向右移動(dòng) D．c 點(diǎn)之后，小麥光合作用強(qiáng)度不再增加可能與葉綠體中 酶的濃度有關(guān),解析：題中并沒(méi)有說(shuō)明20 ℃是光合作用的最適溫度，在一 定溫度范圍內(nèi)適當(dāng)提高溫度時(shí)，光合速率將增強(qiáng)，cd 段位置會(huì) 上移，a 點(diǎn)會(huì)下移，A 錯(cuò)誤；a 點(diǎn)時(shí)，只進(jìn)行呼吸作用，故葉肉 細(xì)胞產(chǎn)生 ATP 的細(xì)胞器只有線粒體，B 正確；Mg 是葉綠素的 組成元素，當(dāng)植物缺 Mg 時(shí)，葉綠素合成減少，導(dǎo)致光合速率 減慢，因此需要較高強(qiáng)度的光照才能達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)，即 b 點(diǎn)將 向右移動(dòng)，C 正確；外界條件均適宜時(shí)，c 點(diǎn)之后小麥光合作用 強(qiáng)度不再增加是除光照強(qiáng)度外的其他因素造成的，葉綠體中影 響光合作用的因素有色素量、酶的數(shù)量等，D 正確。,答案：A,考點(diǎn)四,總(真)光合速率、凈(表觀)光合速率,1．呼吸速率的測(cè)定方法：植物置于黑暗環(huán)境中，測(cè)定實(shí)驗(yàn) 容器內(nèi) CO2 增加量、O2 減少量或有機(jī)物減少量。,2．總光合速率和凈光合速率的測(cè)定方法：,(1)總光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi) O2 產(chǎn)生量、CO2 固定量或,有機(jī)物產(chǎn)生量來(lái)表示。,(2)凈光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi) O2 釋放量、CO2 吸收量或,有機(jī)物積累量表示。,(3)凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率。,3．總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的不同描述方式：,4.植物光合速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法(如下圖所示)：,(1)裝置中溶液的作用：在測(cè)細(xì)胞呼吸速率時(shí)，NaOH 溶液 可吸收容器中細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CO2 ；在測(cè)凈光合速率時(shí)， NaHCO3 溶液可提供 CO2，保證了容器內(nèi) CO2 濃度的恒定。,(2)測(cè)定原理：,①甲裝置在黑暗條件下植物進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于 NaOH 溶 液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CO2，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移 的體積為細(xì)胞呼吸 O2 的吸收速率，可代表呼吸速率。 ②乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由 于 NaHCO3 溶液保證了容器內(nèi) CO2 濃度的恒定，所以單位時(shí) 間內(nèi)紅色液滴右移的體積為植物氧氣的釋放速率，可代表凈光 合速率。,③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。,(3)測(cè)定方法：,①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移,動(dòng)的距離，計(jì)算呼吸速率。,②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴,移動(dòng)的距離，計(jì)算凈光合速率。,③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算得到真正光合速率。 (4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等因素所引起的誤 差，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)， 根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。,◎ 高考探究 ◎,考向,光合作用、呼吸作用與凈光合速率,[典例](2014年新課標(biāo)卷Ⅱ)某植物凈光合速率的變化趨勢(shì) 如下圖所示。,據(jù)圖回答下列問(wèn)題：,(1)當(dāng) CO2 濃度為 a 時(shí)，高光強(qiáng)下該植物的凈光合速率為 ________。CO2 濃度在 a～b 之間時(shí)，曲線________表示了凈光 合速率隨 CO2 濃度的增高而增高。,(2)CO2 濃度大于 c 時(shí)，曲線 B 和 C 所表示的凈光合速率不,再增加，限制其增加的環(huán)境因素是____________。,(3)當(dāng)環(huán)境中 CO2 濃度小于 a 時(shí)，在圖示的 3 種光強(qiáng)下，該 植物呼吸作用產(chǎn)生的 CO2 量________(填“大于”“等于”或 “小于”)光合作用吸收的 CO2 量。,(4)據(jù)圖可推測(cè)，在溫室中，若要采取提高 CO2 濃度的措施 來(lái)提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)該同時(shí)考慮________這一因素的 影響，并采取相應(yīng)措施。,[解析](1)據(jù)圖可知CO2 濃度為a 時(shí)，高光強(qiáng)(曲線 A)下的縱 坐標(biāo)為 0，即凈光合速率為0；CO2 濃度在a～b 之間時(shí)，曲線 A、B、C 均表現(xiàn)為上升，即凈光合速率均隨CO2 濃度增高而增 高。(2)CO2 濃度大于c 時(shí)，高光強(qiáng)條件下(曲線 A)的凈光合速率 仍然能夠隨著CO2 濃度的增加而增加，由此可知限制 B、C 凈 光合速率增加的環(huán)境因素是光強(qiáng)。(3)CO2 濃度小于 a 時(shí)，3 種 光強(qiáng)下，凈光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也 就是說(shuō)呼吸作用產(chǎn)生的CO2 量大于光合作用吸收的CO2 量。(4) 據(jù)圖可知CO2 濃度和光強(qiáng)會(huì)影響凈光合速率，從而影響植物的 產(chǎn)量，故要提高植物的產(chǎn)量，應(yīng)綜合考慮CO2 濃度和光強(qiáng)對(duì)植 物的影響。,[答案](1)0 A、B、C,(2)光強(qiáng),(3)大于,(4)光強(qiáng),【考點(diǎn)練透】 7．下圖表示兩個(gè)分別放置甲、乙品種大豆幼苗的密閉透明 玻璃罩內(nèi) CO2 含量變化，光照強(qiáng)度、溫度等條件適宜且相同。,下列敘述不正確的是(,),A．乙植株比甲植株固定 CO2 的能力強(qiáng) B．甲植株產(chǎn)生 CO2 的主要場(chǎng) 所是線粒體 C．0～15 min 乙植株釋放 O2 的速率逐漸增大 D．30～45 min 甲植株凈光合速率為零，CO2 含量相對(duì)穩(wěn)定,解析：玻璃罩乙比甲中的CO2 下降得快，這說(shuō)明乙植株比 甲植株固定CO2 的能力強(qiáng)，A 正確；甲植株產(chǎn)生CO2 的主要場(chǎng) 所是線粒體，B 正確；在一定時(shí)間內(nèi)，玻璃罩內(nèi)的CO2 濃度隨 著時(shí)間的推移而逐漸下降，說(shuō)明大豆幼苗利用CO2 進(jìn)行光合作 用并釋放氧氣，隨著玻璃罩內(nèi)CO2 被利用，CO2 濃度越來(lái)越低， 光合作用越來(lái)越弱，O2 釋放速率越來(lái)越慢，C 錯(cuò)誤；當(dāng)植物的 光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等時(shí)，玻璃罩內(nèi)CO2 的濃度保 持相對(duì)穩(wěn)定，D 正確。,答案：C,8．(2016 年山東淄博期中)圖甲表示植物在不同光照強(qiáng)度下 單位時(shí)間內(nèi) CO2 釋放量和 O2 產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示植物光 合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系曲線。假設(shè)不同光照強(qiáng)度下細(xì)胞呼吸,),強(qiáng)度相等，下列說(shuō)法正確的是( 甲,乙,A．若圖甲代表水稻，圖乙代表藍(lán)藻，則圖甲的 c 時(shí)與圖 乙的 C 時(shí)細(xì)胞中產(chǎn)生 ATP 的場(chǎng)所都有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉 綠體,B．若圖甲與圖乙為同一植物，則相同溫度下，圖甲的 b,相當(dāng)于圖乙的 B 點(diǎn),C．圖甲植物的 d 時(shí)單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍環(huán)境吸收 2 個(gè),單位的 CO2,D．圖乙的 A、B、C 點(diǎn)光合作用限制因素只有光照強(qiáng)度,解析：藍(lán)藻為原核生物，原核生物無(wú)線粒體和葉綠體，A 錯(cuò)誤；圖甲顯示的O2 產(chǎn)生總量反映的是真正光合作用的量，CO2 釋放量反映的是呼吸作用量與光合作用量，圖甲中b 表示呼吸 作用量是光合作用量的 2 倍，圖乙中的B 點(diǎn)為光的補(bǔ)償點(diǎn)，光 合速率等于呼吸速率，B 錯(cuò)誤；d 點(diǎn)時(shí)氧氣的產(chǎn)生總量為 8 個(gè) 單位，即需吸收 8 個(gè)單位的二氧化碳，由于呼吸作用產(chǎn)生的CO2 的量仍為6 個(gè)單位，所以細(xì)胞要從環(huán)境吸收2 個(gè)單位的CO2， C 正確；圖乙中A、B 點(diǎn)光合作用的限制因素主要是光照強(qiáng)度， C 點(diǎn)之后光照強(qiáng)度已經(jīng)不是限制因素，D 錯(cuò)誤。,答案：C,考點(diǎn)五,光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系,1．區(qū)別：,(1)光合作用只在部分細(xì)胞中進(jìn)行(如植物含葉綠體的細(xì)胞 和光合細(xì)菌等)，但細(xì)胞呼吸則是所有活細(xì)胞都能進(jìn)行的。 (2)光合作用中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP 只供暗反應(yīng)利用，而細(xì)胞 呼吸產(chǎn)生的ATP 可供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用( 葉綠體的暗反應(yīng)除 外)。,2．聯(lián)系：,(1)過(guò)程圖解：,(2)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系： ①物質(zhì)方面：,3．同一植物在不同條件下，氣體代謝的特點(diǎn)：,(1)黑暗狀況時(shí)：植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用。 植物從外界吸收 O2，并將細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CO2 釋放到體外。 (2)較強(qiáng)光照時(shí)：植物同時(shí)進(jìn)行細(xì)胞呼吸和光合作用，且光,合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。,(3)較弱光照時(shí)：光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率。葉綠體 產(chǎn)生的 O2 供給線粒體進(jìn)行細(xì)胞呼吸。線粒體產(chǎn)生的 CO2 供給葉 綠體進(jìn)行光合作用，葉片與外界環(huán)境不進(jìn)行氣體交換。 (4)微弱光照時(shí)：光合作用速率小于細(xì)胞呼吸速率。葉綠體 產(chǎn)生的全部 O2 供給線粒體利用不夠，還必須從環(huán)境中攝取一部 分 O2。線粒體產(chǎn)生的 CO2 除供給葉綠體利用外，其余釋放到葉 片外。,◎ 高考探究 ◎,考向,光合作用與呼吸作用的比較,[典例](2014年新課標(biāo)卷Ⅱ)關(guān)于光合作用和呼吸作用的敘,述，錯(cuò)誤的是(,),A．磷酸是光反應(yīng)中合成 ATP 所需的反應(yīng)物 B．光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與 C．人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的能量由乳酸分解提供 D．病毒核酸的復(fù)制需要宿主細(xì)胞的呼吸作用提供能量,[解析]光反應(yīng)利用ADP 和磷酸合成ATP；葉綠素等吸收光 能不需要酶的參與；人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)氧呼吸和有氧呼吸同時(shí) 進(jìn)行，無(wú)氧呼吸生成的乳酸在人體內(nèi)不能再分解供能；病毒無(wú) 細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其核酸復(fù)制所需能量來(lái)自宿主細(xì)胞的呼吸作用。,[答案]C,【考點(diǎn)練透】 9．下列關(guān)于植物光合作用和細(xì)胞呼吸的敘述中，正確的是,(,),A．無(wú)氧和零下低溫環(huán)境有利于水果的保鮮 B．CO2 的固定過(guò)程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6 分解成 CO2 的過(guò)程發(fā)生在線粒體中 C．光合作用過(guò)程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過(guò)程中 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?ATP D．夏季連續(xù)陰天，大棚中白天適當(dāng)增加光照，夜晚適當(dāng) 降低溫度，可提高作物產(chǎn)量,解析：無(wú)氧時(shí)細(xì)胞會(huì)進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生酒精，對(duì)細(xì)胞有 毒害作用，零下低溫環(huán)境會(huì)使細(xì)胞中的水結(jié)冰，破壞水果的營(yíng) 養(yǎng)成分，達(dá)不到保鮮的目的；CO2 的固定過(guò)程發(fā)生在葉綠體中， C6H12O6 分解發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，CO2 的生成發(fā)生在線粒體 中；光合作用過(guò)程中，光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過(guò)程中化 學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、ATP 中的化學(xué)能；夏季連續(xù)陰天，大棚中白 天適當(dāng)增加光照(提高光合作用的強(qiáng)度)，夜晚適當(dāng)降低溫度(降 低酶的活性，從而降低呼吸消耗)，以利于作物產(chǎn)量的提高。,答案：D,10. (2016 年浙江余姚期中)用等體積的三個(gè)玻璃瓶甲( 透 光)、乙(透光)、丙(不透光)，同時(shí)從某池塘水深 0.5 m 處的同一 位置取滿水樣，立即測(cè)得甲瓶中的氧氣含量為 a mg，并將乙、 丙瓶密封后沉回原處。白天光照適宜，一晝夜后取出玻璃瓶， 測(cè)得乙、丙瓶中的氧氣含量分別為 b mg 和 c mg。下列分析合,理的是(,),A．丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生 ATP 的場(chǎng)所是線粒體 B．乙瓶中光合作用形成的糖類和 O2 可在線粒體中被利用 C．白天丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為(a－c)mg D．白天乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量約為(b －c)mg,解析：由于丙瓶為不透光的玻璃瓶，里面的浮游植物只能 進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生ATP 的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)， A 錯(cuò)誤；糖類是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)被利用，B 錯(cuò)誤；由于丙瓶中生 物只進(jìn)行呼吸作用，經(jīng)過(guò)一晝夜后，丙瓶中的氧氣減少了(a－ c)mg, C 錯(cuò)誤；由于丙瓶中氧氣減少了(a－c)mg 為呼吸量，而乙 瓶中氧氣增加了(b－a)mg 為凈光合量，實(shí)際上光合作用制造的 氧氣量為：凈光合量＋呼吸量＝(b－a)＋(a－c)＝b－c(mg)，故 D 正確。 答案：D,綠葉中色素的提取和分離,1．實(shí)驗(yàn)原理：,提取：綠葉中的色素溶于有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇而不溶于水，,可用無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑提取色素。,分離：葉綠體中的色素在層析液中溶解度不同，溶解度高 的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，從而使各種色素相 互分離。,2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果：,觀察與記錄：濾紙條上的色素帶有四條。,實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)及操作目的歸納,[典例]下列關(guān)于葉綠體中色素的敘述中，錯(cuò)誤的是(,),A．葉綠素 a 和葉綠素 b 主要吸收紅光和藍(lán)紫光 B．綠葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量不同 C．利用紙層析法可分離 4 種葉綠體色素 D．乙醇提取的葉綠體色素不能吸收光能 [解析]葉綠素a 和葉綠素b 主要吸收紅光和藍(lán)紫光， A 正 確；葉綠體中葉綠素含量占3/4，類胡蘿卜素含量占 1/4，B 正 確；不同色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙條上的擴(kuò)散速 度不同，可用紙層析法對(duì)其進(jìn)行分離，C 正確；乙醇提取的葉 綠素只要沒(méi)有被破壞，仍是可以吸收光能的。 [答案]D,[舉一反三](2013 年江蘇卷)關(guān)于葉綠體中色素的提取和分,離實(shí)驗(yàn)的操作，正確的是(,),A．使用定性濾紙過(guò)濾研磨液 B．將干燥處理過(guò)的定性濾紙條用于層析 C．在畫(huà)出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫(huà)線 2～3 次 D．研磨葉片時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為 70%的乙醇溶解色素,解析：過(guò)濾主要是將濾渣和濾液分開(kāi)，要用吸水性差的紗 布而不能用吸水性強(qiáng)的濾紙過(guò)濾研磨液，A 錯(cuò)誤；干燥處理定 性濾紙是為了讓層析液能夠更快地?cái)U(kuò)散，使色素更好地分離， B 正確；畫(huà)濾液細(xì)線，要等一次畫(huà)完干燥后才能重復(fù)，防止濾 液細(xì)線過(guò)粗，C 錯(cuò)誤；葉綠體中的色素為脂溶性的，要用無(wú)水 乙醇溶解，D 錯(cuò)誤。,答案：B,1．下列關(guān)于葉綠體內(nèi)色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，不正確,的是 (,),A．實(shí)驗(yàn)中需要加入 SiO2 進(jìn)行研磨，以破碎細(xì)胞和葉綠體 B．在研磨過(guò)程中加入 CaCO3 的目的是防止色素被破壞 C．紙層析法分離色素后在濾紙條上形成的 4 條色素帶從 上至下分別呈橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色 D．色素帶的寬度反映了色素在層析液中溶解度的大小,解析：葉綠體內(nèi)色素提取和分離實(shí)驗(yàn)中，需要加入SiO2 進(jìn) 行研磨，以破碎細(xì)胞和葉綠體，A 正確；在研磨過(guò)程中加入 CaCO3 的目的是防止色素被破壞，B 正確；紙層析法分離色素 后在濾紙條上形成的4 條色素帶從上至下分別呈橙黃色、黃色、 藍(lán)綠色、黃綠色，C 正確；色素帶的寬度反映了葉綠體中該色 素含量的多少，D 錯(cuò)誤。,答案：D,2．炎熱夏季中午，因失水過(guò)多會(huì)導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉，此時(shí),葉肉細(xì)胞,(,),A．三碳化合物含量上升 B．光反應(yīng)產(chǎn)物不能滿足暗反應(yīng)的需求 C．有機(jī)物積累速率明顯下降 D．葉綠體基質(zhì)中 ADP 含量增加,解析：炎熱夏季中午，因失水過(guò)多會(huì)導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉， 二氧化碳供應(yīng)不足，使暗反應(yīng)減弱，生成的三碳化合物減少， 葉肉細(xì)胞內(nèi)三碳化合物含量下降，A 錯(cuò)誤；暗反應(yīng)減弱，對(duì)光 反應(yīng)產(chǎn)物消耗量減少，B 錯(cuò)誤；由于暗反應(yīng)減弱，導(dǎo)致暗反應(yīng) 中有機(jī)物積累速率明顯下降，C正確；由于暗反應(yīng)對(duì)光反應(yīng)產(chǎn) 物消耗量減少，葉綠體基質(zhì)中 ATP 含量增加，ADP 含量減少， D 錯(cuò)誤。 答案：C,3．下圖表示高等植物有關(guān)生理作用與環(huán)境因素的關(guān)系曲,線，下列關(guān)于圖中各曲線的敘述，正確的是(,),A．曲線ⅠCD 段影響光合作用強(qiáng)度的主要因素是溫度 B．植物在曲線 AB 段只進(jìn)行呼吸作用，B 點(diǎn)以后開(kāi)始合成 有機(jī)物,C．F 點(diǎn)以后，光合作用強(qiáng)度不再增加是受暗反應(yīng)速度的限制 D．各曲線表明隨光照強(qiáng)度增加，光合作用增強(qiáng)，呼吸作用減,弱,解析：分析曲線圖可知，導(dǎo)致CD 段CO2 吸收量未達(dá)到最大， 主要原因是光照強(qiáng)度較弱，A 錯(cuò)誤；在AB 段，由于光照較弱， 植物光合速率小于呼吸速率，并不是未進(jìn)化光合作用，B 錯(cuò)誤；F 點(diǎn)以后，光合作用強(qiáng)度不再增加是受CO2 濃度的限制，導(dǎo)致暗反 應(yīng)速度的限制，C 正確；光合作用受光照強(qiáng)度和CO2 濃度以及溫 度的影響，但呼吸作用主要受溫度影響，所以D 錯(cuò)誤。,答案：C,4．兩棵同種生長(zhǎng)狀況基本相同的植物，分別置于透明的玻 璃罩內(nèi)，如下圖甲、乙所示；在相同自然條件下，測(cè)得一晝夜 中植物氧氣釋放速率分別如下圖丙、丁曲線所示。下列說(shuō)法正,確的是(,),丙,丁,A．a(chǎn)b 段和 cd 段，曲線下降的原因相同 B．一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機(jī)物比甲多 C．e 點(diǎn)時(shí)，氣孔關(guān)閉導(dǎo)致光合作用基本停止 D．裝置甲的植物葉綠體中，在 14 點(diǎn)時(shí) C5 含量比 10 點(diǎn)時(shí) 低,解析：依題意并結(jié)合圖示分析可知，甲植物在密閉的透明 玻璃罩內(nèi)，限制光合作用的因素主要是二氧化碳濃度，ab段下 降的原因是二氧化碳供應(yīng)不足，圖乙植物在自然狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn) 光合午休現(xiàn)象，cd 段下降的原因是光照不足，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；丙和 丁圖中橫坐標(biāo)與曲線圍成的面積表示凈光合作用，據(jù)此可知， 一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機(jī)物比甲多，B 項(xiàng)正確；e 點(diǎn)時(shí)，氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致光合作用下降，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置甲的 植物葉綠體中，在14 點(diǎn)時(shí)，玻璃罩內(nèi)二氧化碳因光合作用的消 耗而含量不足，使得二氧化碳的固定過(guò)程減弱，消耗的C5 減少， 導(dǎo)致C5 含量比10 點(diǎn)時(shí)高，D 項(xiàng)錯(cuò)誤。,答案：B,5．為研究不同光照強(qiáng)度下水稻的光合作用，某實(shí)驗(yàn)室將水 稻幼苗固定于無(wú)底反應(yīng)瓶中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖一所示。,圖一,圖二,實(shí)驗(yàn)步驟： ①調(diào)節(jié)天平平衡； ②用 100 W 的燈泡作為光源，先將燈泡置于距裝置 20 厘,米處，15 分鐘后觀察并記錄指針偏轉(zhuǎn)方向和格數(shù)。 ③加大燈泡與裝置間距離，過(guò) 15 分鐘再觀察記錄； ④連續(xù)重復(fù)步驟③。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制如上圖二，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是通過(guò)________________進(jìn)行調(diào)控。 (2)請(qǐng)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析回答：,①B 點(diǎn)與 A 點(diǎn)比較，光合強(qiáng)度較大的是________點(diǎn)，指針,偏轉(zhuǎn)的方向：__________。,②C 點(diǎn)表示的是光合作用__________呼吸作用(填寫(xiě)“小,于”“等于”或“大于”)。,③CD 段形成的原因是_____________________________，,與 C 點(diǎn)相比較，D 點(diǎn)指針向________偏轉(zhuǎn)。,(3)細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，需要外界的能量供應(yīng)， 而光合作用和呼吸作用是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)變的兩個(gè)重要生理過(guò) 程。從能量輸入水稻葉肉細(xì)胞到能被生命活動(dòng)所直接利用，其 能量轉(zhuǎn)移的具體途徑是__________________________________ _____________________________ (用文字和箭頭表示)。 (4)實(shí)驗(yàn)裝置一如此設(shè)計(jì)，依據(jù)的原理是________________ _____________________________________________________。,解析：(1)由題意“研究不同光照強(qiáng)度下水稻的光合作用” 可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度；再依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中“③加 大燈泡與裝置間距離”可推知：調(diào)控光照強(qiáng)度的方法為改變燈 泡與裝置間的距離。(2)分析實(shí)驗(yàn)裝置圖一可知，該實(shí)驗(yàn)依據(jù)的 原理是：A 瓶中活的水稻苗進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的氧氣使 A 瓶的 浮力增大，B 瓶中死的水稻苗因不能進(jìn)行光合作用而沒(méi)有氧氣 產(chǎn)生，所以B 瓶的浮力不變，導(dǎo)致天平指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。①分析 圖二的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，A點(diǎn)燈泡與裝置間的距離小，光照強(qiáng)度 大，而B(niǎo) 點(diǎn)與之相反，因此A 點(diǎn)的光合作用強(qiáng)度大于B 點(diǎn)，指 針向右偏轉(zhuǎn)。②C 點(diǎn)之后指針開(kāi)始回偏，說(shuō)明A 瓶中的氧氣開(kāi),始減少，因此 C 點(diǎn)表示的是光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。 ③CD 段隨著燈泡與裝置間的距離不斷增大，光照強(qiáng)度越來(lái)越 弱，導(dǎo)致呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，所以與 C 點(diǎn)相比較， D 點(diǎn)指針向左偏轉(zhuǎn)。(3)能量是通過(guò)光合作用輸入水稻葉肉細(xì)胞 的，再通過(guò)呼吸作用轉(zhuǎn)移到 ATP 中被生命活動(dòng)所利用，其能量 轉(zhuǎn)移的具體途徑是光能→ATP 中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定 的化學(xué)能→ATP 中活躍的化學(xué)能→各種形式的能量。(4)綜上分 析，實(shí)驗(yàn)裝置一如此設(shè)計(jì)，依據(jù)的原理是：該裝置中水稻光合 作用產(chǎn)生的氣體，可使浮力增大，使天平指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,答案：(1)改變燈泡與裝置間的距離,(2)①A,向右,②等于,③呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度,左,(3)光能→ATP 中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 →ATP 中活躍的化學(xué)能→各種形式的能量 (4)該裝置中水稻光合作用產(chǎn)生的氣體，可使浮力增大，使 天平指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),