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2019-2020年高考生物總復習 專家把脈高考與考場零失誤考點10光合作用 光合作用的發(fā)現(xiàn)及有關(guān)證明 C3植物和C4植物光合作用色素 有關(guān)光合作用過程的實驗探究光合作用過程和場所 光合作用與其他知識點的綜合考查影響光合作用的因素 經(jīng)典易錯題會診 命題角度一 光合作用的發(fā)現(xiàn)及有關(guān)證明 1． 麝香草酚藍(BTB)是一種靈敏的酸堿指示劑，對光不敏感。其一定濃度的水溶液中，偏堿時呈淡藍色，弱酸l生時呈淡黃色。向4支試管分別注入5 mL淡藍色BTB水溶液，根據(jù)下列的處理順序操作。 處 理 試 管 號 I．充入CO2至過飽和 Ⅱ．放入適量黑藻 Ⅲ．適宜光照 1 - - 十 2 + + + 3 + + - 4 + + + 在適宜黑藻生長的溫度下放置2小時，溶液呈現(xiàn)淡藍色的試管有 A試管l B．試管2 C．試管3 D試管4 [考場錯解]僅選D [專家把脈]對光照下黑藻(植物)在水溶液中培養(yǎng)時，水溶液性質(zhì)的改變不清楚或者不能進一步進行思維遷移而誤答。無光奈件下(試管3)因黑藻呼吸作用釋放出C02而使溶液pH下降，即呈弱酸性，故呈淡黃色，2號試管因無黑藻，而充入CO2至過飽和也呈淡黃色，1、4號兩試管因黑藻光合作用消耗CO2，使溶液pH上升即呈中性偏堿，故呈淡藍色，部分同學易漏選A項。 [對癥下藥]AD 2． 1864年，德國科學家薩克斯將葉片放在暗處幾小時，然后把此葉片一半遮光，一半曝光。經(jīng)過一段時間后，用碘蒸氣處理葉片，成功地證明了葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。在此實驗中薩克斯看到的現(xiàn)象是 A．葉片全變藍 B遮光一半變藍 C．曝光一半變藍 D．葉片全不變藍 [考場錯解]A [專家把脈]不知道光合作用需要光照條件，因此誤選A項，實際上薩克斯首先把綠色葉片放在暗處幾小時的目的，是讓葉片中原有的有機物(主要是淀粉)通過細胞呼吸耗盡。由于綠色植物進行光合作用必須有光，而曝光的一半由于進行了光合作用合成了有機物如淀粉等。根據(jù)淀粉遇碘變藍的特性，曝光的一半變藍。而遮光的一半無淀粉產(chǎn)生則不變藍。通過此實驗，較好地說明了光合作用的條件需要光。 1．光合作用的概念 (1)范圍——綠色植物：(2)場所——葉綠體；(3)動力——光能；(4)原料——二氧化碳和水；(5)產(chǎn)物——儲存著能量的有機物和氧氣。 2．發(fā)現(xiàn)光合作用過程中的幾個重要實驗 重點了解科學家如何通過設(shè)計巧妙的實驗證明相關(guān)的問題。光合作用的場所、原料、條件、產(chǎn)物等每一點都可出一道實驗設(shè)計題，來考查同學們的實驗能力。 考場思維訓練 某同學做了下列有關(guān)葉綠體和光合作用的幾個簡單的小實驗，他得到的結(jié)果不可能的是 A葉綠體色素的丙酮提取液放于自然光和三棱鏡之間，從三棱鏡的一側(cè)觀察，連續(xù)光譜中變暗(暗帶)的區(qū)域是紅橙光和藍紫光區(qū)域 B．在溫暖晴朗的一天下午，在某植物的向陽處采得一片葉，用酒精隔水加熱脫色，并加碘液處理葉片，顯微鏡下觀察到葉綠體被染藍 C．葉綠素的丙酮提取液在無色點光源的透射光下呈翠綠色，在反射光下呈棕紅色 D．晴朗的上午10時左右，以小塊錫箔紙將一葉片夾住，下午3時取下該葉，酒精脫色后，碘液檢驗的結(jié)果是被遮蓋部分為淡黃色而曝光部分為藍色 D解析：沒有光就不可能進行光合作用而產(chǎn)生淀粉。問題是上午10時處理葉片，遮蓋部分在此之前已經(jīng)進行光合作用產(chǎn)生淀粉，用碘檢測不可能為淡黃色。 命題角度二 光合作用色素 1． 體色素的紙層析結(jié)果顯示，葉綠素b位于層析濾紙的最下端，原因是 A．在層析液中的溶解度最小 B．在層析液中的溶解度最大 C．分子量最小 D．分子量最大 [考場錯解]D [專家把脈] 不能正確理解葉綠體色素的層析原理，認為分子量大擴散速度隉而誤選。葉綠體色素的層析分離原理是：不同色素在層析液中溶解度不同，隨層析液在濾紙上的擴散速度不同，溶解度大，擴散速度快，反之，擴散速度慢。 [對癥下藥]A 2． 關(guān)于高等植物細胞內(nèi)的色素的敘述中，正確的是(多選) A植物細胞內(nèi)的色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類 B所有植物細胞中都只有四種色素 C葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收和傳遞光能 D有的植物細胞的液泡中也含有一定的色素 [考場錯解]B [專家把脈]對“細胞內(nèi)色素”和“葉綠體色素”的關(guān)系搞不清導致思維障礙。光合色素主要分布在葉綠體中，包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，共四種，非光合色素如花青素，全部分布在液泡的細胞液中。光合色素都可以吸收、傳遞光能，有極少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a可以轉(zhuǎn)換光能。 [對癥下藥]ACD 3． 胡蘿卜素和葉黃素在光合作用中的作用是 A傳遞光能、傳送電子 B傳遞光能、轉(zhuǎn)變光能 C吸收光能、轉(zhuǎn)變光能 D吸收光能、傳遞光能 [考場錯解]BC [專家把脈]不知道只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素 a分子具備轉(zhuǎn)換光能的能力，因此誤選B和C。 [對癥下藥]D 專家會診 1．種類：光合作用色素包括葉綠素(a和b)，類胡蘿卜素(葉黃素和胡蘿卜素J。 2．分布：都在類囊體膜上。 3．作用：①吸收光能和傳遞光能。所有葉綠體中的色素都能吸收光能并能傳遞光能；②光能轉(zhuǎn)換，只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a分子可將光能轉(zhuǎn)換成電能。 4 吸收光譜：葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。 考場思維訓練 如下圖是光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換示意圖，有關(guān)敘述不正確的是 A A能吸收光能并能將光能轉(zhuǎn)化成電能，B能吸收和傳遞光能 B失去電子的A是強氧化劑，NADPH是還原劑 C C,D是傳遞電子的物質(zhì)，A也參與電子傳遞 D A代表葉綠素a．B代表葉綠素b、葉黃素和胡蘿h素 D解析：葉綠素a只有少數(shù)作為中心色素分子可轉(zhuǎn)換光能。絕大多數(shù)與葉綠素b和類胡蘿卜素一樣只能吸收和傳遞光能。故B應代表大多數(shù)葉綠素a和所有的葉綠素b、葉黃素及胡蘿卜素。 命題角度三 光合作用過程和場所 1． 下列物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程屬于光反應的是 A．①③⑤⑦ B①②④⑧ C．②③⑦⑧ D．①④⑦⑧ [考場錯解]D [專家把脈]對光反應和暗反應的聯(lián)系把握不準。光反應階段產(chǎn)生的ATP和NADPH在暗反應階段參與C3的還原。處于特殊狀態(tài)下的少數(shù)葉綠素a分子俗稱為“分子發(fā)電機”，丟失電子之后馬上又從H2O中獲得電子，從而恢復原狀。 [對癥下藥]C 2． 合作用包括光反應和暗反應兩個階段，下列參與暗反應必需的物質(zhì)是 A．H20、C02、ADP B．C02、NADPH、ATP C．H20、C02、ATP D．NADPH、H20、ADP [考場錯解]ACD [對癥下藥]不能熟練掌握光合作用過程，H2O參與光反應，光反應的產(chǎn)物ATP、NADPH參與暗反應，暗反應所需原料為C02。 [對癥下藥] B 專家會診 光合作用從總體上看，是一個氧化還原過程，在常溫、常壓下，在植物體外是無法實現(xiàn)的，但在綠色植物體內(nèi)，由于葉綠體吸收了光能作為光合作用的推動力，把很難還原的C02分子變成富含能量的有機物，這一過程包括了一系列的物質(zhì)變化和能量變化過程，它分為光反應和暗反應兩個階段。(如下圖) (1)綠色植物進行光合作用的器官主要是綠色葉片，光合作用的場所是葉綠體，光反應是在葉綠體的類囊體的薄膜上進行的，暗反應則是在葉綠體基質(zhì)中進行的。 (2)弄清C、H、O的去路：C02的C可在 C6H12 06中找到，C02中的O可在C6H12 06和反應物6H20中找到：反應物H20中的H可在 C6H1206和6H20中找到，反應物H20中的O可在602中找到。 (3)影響光合作用的條件主要包括光(可分為光照強度和光照時間長短)、環(huán)境中C02的濃度、溫度(主要影響光合作用酶的催化作用)、水和必需礦質(zhì)元素等。這些因素中，任何一種改變都將影響光合作用的進程。 考場思維訓練 1在光合作用中，不需要酶參與的過程是 A．C02的固定 B_葉綠素吸收光能 C．三碳化合物的還原 D．ATP的形成 1．B解析：生物體的化學反應都需要酶來催化，題目的4個選項中，葉綠素吸收光能不需要酶參與。 2如下圖是光合作用過程中某一階段的圖解，請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中C表示的生理過程是 ，B表示的生理過程是 。 (2)圖中①表示的物質(zhì)是 它來自于的分解。 (3)圖中②的形成所需的能量來自于 。 (4)要使B過程順利進行，除必須要有物質(zhì)[①]和C3外，還必須要有多種酶參與和[] 提供能量。 (5)若將正常進行光合作用的植物，其他條件不變，突然停止光照，則圖巾C3的數(shù)量將會 。 (6)若將正常進行光合作用的植物，其他條件不變，圖中③的濃度突然降至極低水平，植物葉片中的含量會突然上升。 2．(1)C02的固定C02的還原 (2)[H]水(3)太陽光能 (4)[②]ATP(5)增加(6)五碳化合物 解析：從圖解可看出：圖解表示生理過程的產(chǎn)物為C6 H12 06，即葡萄糖是光合作用暗反應的產(chǎn)物，而暗反應又包括C02的固定和C02的還原兩部分。C02固定是指C02與植物體內(nèi)的C5結(jié)合形成C3的過程，故C為C02的固定，③代表的是C02；C02的還原是指C3在酶的作用下接受光反應生成的[H]和ATP形成葡萄糖的過程，所以B為C02的還原，①為[H]，②為ATP。①②均為光反應的產(chǎn)物，[H]來自于水的分解，ATP是色素吸收太陽光傳遞給ADP+Pi形成的，由此可看出暗反應消耗光反應的產(chǎn)物，若光反應不足時，暗反應也無法繼續(xù)進行下去，所以當突然停止光照時[H]的量減少，而C02供應不變，所以C3化合物會由于無還原劑不能形成葡萄糖，數(shù)量會突然增多。如果C02供應不足，而光反應正常進行時，植物體內(nèi)C3由于不能固定C02形成C3，數(shù)量也會突然增加。 命題角度四 影響光合作用的因素 1． 下圖所示某植物光合作用速度與環(huán)境因素之間的關(guān)系，據(jù)圖分析： (1)甲圖表示在光線弱的情況下，光合作用速度隨 的增加，成正比例增加，這種情況下，可以認為光合作用的速度受 的限制，此時主要影響光合作用過程的 階段。 (2)從甲圖可見，光照超過某一強度時，光合作用的速度不再增加，且具有穩(wěn)定發(fā)展的趨勢，這種變化主要決定于 ，此時光合作用的 階段受到限制。 (3)乙圖中C點表示光照強度為B時，植物生長的 。出現(xiàn)CD段的原因是 。 (4)除圖示之外影響光合作用的主要因素是 。 (5)請根據(jù)甲圖，在乙圖中繪制光照強度為A時，不同溫度下，光合作用速度變化的曲線。 [考場錯解]略 [專家把脈] 不會綜合分析影響光合作用的各種因素。影響光合作用的主要因素是光照強度、溫度和二氧化碳的濃度。在二氧化碳充足和溫度適宜的情況下，隨著光照強度的增強，光合作用也會逐漸增強，直至達到最大強度；在光照和二氧化碳充足的情況下，影響光合作用的主要因素是溫度，因為溫度影響參與光合作用的有關(guān)酶的活性；當光照充足、溫度適宜的情況下，影響光合作用的主要因素則是二氧化碳的濃度，如溫室效應。因此，在解這個題目的時候要分別找出影響光合作用的主要因素。 [對癥下藥] (1)光照強度光照強度光反應(2)溫度的高低暗反應 (3)最適溫度 隨溫度升高酶活性降低，光合作用速度降低(4)二氧化碳的濃度(5)如下圖 2． 川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調(diào)節(jié)小室C02濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度(以C02吸收速率表示)，測定結(jié)果如下圖。下列相關(guān)敘述，正確的是 A．如果光照強度適當降低，a點左移．b點左移 B如果光照強度適當降低，a點左移．b點右移 C．如果光照強度適當增加，a點右移，b點右移 D．如果光照強度適當增加，a點左移．b點右移 [考場錯解]ABC [專家把脈] 識圖能力差，思維轉(zhuǎn)換障礙導致錯選。本題綜合考查了影響光合作用的各項因素，圖中a點的含義為光合作用強度等于呼吸作用強度，b點則為植物光合作用最強點。如果適當降低光照強度，由于小室控制恒溫，因此呼吸作用強度不變，要達到同樣的光合作用強度，必然對C02的需求加大，所以a點應右移，由于光照下降，光反應降低，所以為暗反應提供的ATP和 NADPH就少，因此限制了暗反應，故b點應向左移；而如果適當增加光照強度，由于光反應增強，所以光合作用強度要想等于呼吸作用強度必然對CO2需求下降．因此 a點應向左移，而b點時由于光照增強，為暗反應提供的 ATP和NADPH增加，此時暗反應便成為光合作用的限制因素，所以對CO2的需求加大，故b點應右移。 [對癥下藥] D 專家會診 衡量光合作用強弱的指標是光合速率。光合速率通常以每小時每平方厘米葉面積吸收CO2的質(zhì)量(毫克)表示。一般測定光合速率的方法都沒有把葉片的呼吸速率考慮在內(nèi)。影響光合速率的自然因素主要有光照強度、CO2濃度和溫度高低，以及礦質(zhì)營養(yǎng)和水等。 (1)光照：包括光照時間、光照強度和光質(zhì)及光合作用面積。 在一定范圍內(nèi)，光合作用的效率，隨光照強度的增強而增強，但是光照強度超過一定限度后，光合作用不再增強。合理增加光合作用面積也是提高光能利用率的有效方法。 (2)溫度：溫度主要影響參與暗反應酶的催化效率。在一定范圍內(nèi)，光合作用的效率隨溫度的增高而增強，但是溫度過高會影響甚至破壞酶的活性。 (3) CO2濃度：CO2濃度主要影響暗反應。CO2是暗反應的原料，在空氣中濃度很低，只占空氣總體積的0.03％，而植物光合作用所需CO2的最適濃度(體積分數(shù))為0.1％，所以光照充足時，植物常處于CO2 “饑餓”狀態(tài)。因此適當增加空氣中CO2濃度，可以提高光合速率。當空氣中CO2濃度超過0．1％，光合速率也會下降。 (4)合理施肥：光合作用的酶、ATP、NADPH及色素等需N、P、Mg等各種礦質(zhì)元素。 (5)合理灌溉：水是代謝媒介，也是光合作用的原料——供氫體。 考場思維訓練 1下圖表示在一定范圍內(nèi)，不同環(huán)境因素與水稻葉片光合作用強度的關(guān)系，其中錯誤的是 1．A解析：白光是全色光，比單純的紅光更有利于植物的光合作用。 2夏季，在晴天、陰天、多云和高溫干旱四種天氣條件下，獼猴桃的凈光合作用強度(實際光合速率呼吸速率之差)變化曲線不同，表示晴天的曲線圖是 2．B解析：識圖能力差，思維轉(zhuǎn)換出現(xiàn)障礙，夏季晴天中午光照最強的時候，由于溫度過高導致光合作用強度略微下降，因此會出現(xiàn)典型的雙峰曲線，而在多云天氣條件下，由于光照稍弱，致使中午溫度不會太高，所以不會出現(xiàn)雙峰曲線，而陰天條件下，則光照更弱，因此其凈光合速率更差，所以C和D分別為多云和陰天時的曲線，而A則為高溫干旱條件下的曲線。 命題角度五 C3植物和C4植物 1． 能鑒別野牛草是否為C4植物的簡便方法是 A制作葉表皮臨時裝片，觀察氣孔大小 B制作葉橫切臨時裝片，觀察葉脈結(jié)構(gòu) C．分離、測定葉片中各種色素的含量 D．用碘液測定葉片中淀粉的含量 [考場錯解]D [專家把脈] 未理解題意要求“簡便方法”而錯選D。其實B、D兩種方法都可以，但觀察葉脈結(jié)構(gòu)只需制臨時裝片，而測定葉片中淀粉含量存在兩個問題：①是要用酒精脫色，操作復雜；②是如果未在光照一定時間后測定，維管束鞘細胞不一定有淀粉，當然葉肉細胞也沒有淀粉存在，這樣就沒有結(jié)果。 [對癥下藥]B 2． 圖，在光照下，供給玉米離體葉片少量的14C02，隨著光合作用時間的延續(xù)，在光合作用同定CO2形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量變化示意圖正確的是 [考場錯解]C [專家把脈] 不明白C4植物光合作用過程中C3化合物與C4化合物之間的關(guān)系而錯選。在C3植物葉片中，開始光照時先由葉肉細胞固定CO2，形成 C4后再轉(zhuǎn)移到維管束鞘細胞中分解釋放CO2，CO2再次固定形成C3。因此在時間先后順序上，先有C4，后才有C3。而且隨著C3的不斷形成，C4化合物不斷消耗，形成更多的PEP好再固定CO2 (從周圍環(huán)境中)。故C4起到“CO2”的作用，這也是為什么在低濃度CO2環(huán)境中C4植物光合效率比C3植物高的原因。 [對癥下藥]B 專家會診 1．明確C3植物和C4植物結(jié)構(gòu)上的區(qū)別(1)葉肉細胞：C3植物葉肉細胞分為海綿組織和柵欄組織；C4植物葉肉細胞中的部分葉肉細胞與維管束鞘細胞形成花環(huán)結(jié)構(gòu)。 (2)維管束鞘細胞：C3植物維管束鞘細胞不含葉綠體；C4植物維管束鞘細胞含有沒有基粒的葉綠體，且維管束鞘細胞比較大。 (3)葉綠體：C3植物的葉綠體全部是正常的葉綠體：C4植物的葉綠體有兩種，正常葉綠體和不含基粒的葉綠體，前者分布在葉肉細胞中，后者分布在維管束鞘細胞中。 (4)胞問連絲：C3植物維管束鞘薄壁細胞與葉肉細胞之間胞間連絲較少；C4植物維管束鞘薄壁細胞與葉肉細胞之間含有大量的胞問連絲。 (5)淀粉粒形成積累部位：C3植物的淀粉粒位于葉肉細胞：C4植物的淀粉粒存在于維管束鞘細胞內(nèi)。 2．明確C3植物和C4植物在功能上的區(qū)別：C4植物在低濃度C02條件下比C3植物光合作用效率高，具有更耐旱、耐強光照等特點。 考場思維訓練 1 如下圖表示在適宜溫度、水分和C02濃度的情況下，兩種植物的光合作用強度的變化情況。下列說法錯誤的是 A當光照強度達到一定程度時，光合作用強度不再增加，即達到飽和 B．C3植物比C4植物光合作用強度更容易達到飽和 C．C4植物比C3植物光能利用率高 D．水稻是陰生植物，玉米是陽生植物 1．D解析：水稻和玉米都是陽生植物。 2 C4植物葉肉細胞內(nèi)C02的固定方式是 A C02+C5化合物→C3化合物 B C02+C3化合物→C4化合物 C．C02+C5化合物→C3化合物 D C02+C4化合物→C3化合物 2．B解析：C4植物與C3植物固定C02的途徑不同，C4植物將從外界吸收的C02首先與C3化合物結(jié)合形成C4化合物，C4化合物進入維管束鞘細胞的葉綠體中，釋放出一分子C02，C02再與C5化合物結(jié)合形成兩分子C3化合物。所以C4植物葉肉細胞內(nèi)C02的固定方式是：C02+C3→C4。 探究開放題解答 綜合問題一 有關(guān)光合作用過程的實驗探究 1．在光合作用研究過程中，科學實驗陸續(xù)發(fā)現(xiàn)以下事實。在人們對光合作用的認識達到一定程度時，以反式： 表示光合作用。 此時希爾(R Hill)從細胞中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒有C02時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應式是：H2O+氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體+1/202 在希爾反應基礎(chǔ)上，Amon又發(fā)現(xiàn)在光照下的葉綠體，不供給CO2時，既積累NADPH也積累ATP；進一步實驗，撤去光照，供給C02，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并有有機物(CH20)產(chǎn)生。希爾反應和Amon的發(fā)現(xiàn)，使當時的人們對光合作用有了新的認識。下列有關(guān)認識不正確的是 A光合作用釋放的02來自于H2O，而不是來自C02 B H2O被裂解后，發(fā)生了由H20最后到NADP+的電子傳遞，整個過程需要光 C．希爾反應與C02合成有機物是兩個可以區(qū)分開來的過程 D．光合作用需要光的過程為CO2合成有機物的過程提供還原劑NADPH和ATP [解題思路]根據(jù)題干，希爾和Amon的實驗分別證明了光反應產(chǎn)物和C02可消耗光反應的產(chǎn)物。只需結(jié)合必修與選修教材有關(guān)知識不難分析并判斷：A、C、D選項都是正確的敘述。從H20到NADP-的電子傳遞過程中，只有葉綠素a在有光條件下才能失電子。葉綠素a得電子及電子傳遞的其他過程都不需光。 [解答]B 2． 某人做一個實驗研究光對生物的影響，如圖所示，使陽光通過棱鏡照到容器A中，容器A內(nèi)裝有葡萄糖溶液，其中生活著大量的衣藻，請分析回答： (1)衣藻在容器A中是否均勻分布?為什么? (2)在該容器中再放人大量草履蟲，這些草履蟲如何分布?為什么? (3)如果將草履蟲換成大量乳酸菌，這些乳酸菌又如何分布?為什么? [解題思路]可見光通過棱鏡可分散成赤、橙、黃、綠、青、藍、紫等各種波長的光，而衣藻中含有葉綠體色素，主要吸收紅光和藍紫光，進行光合作用放出氧氣。而草履蟲是需氧型生物，乳酸菌是厭氧型生物，因此，它們在不同的光照區(qū)分布是不均勻的。 [解答](1)不均勻。光線通過棱鏡后被分成赤、橙、黃、綠、青、藍、紫等各種波長的光。因為衣藻含有葉綠體，其中的色素主要吸收紅光和藍紫光，故在紅光和藍紫光區(qū)域分布的多，其他區(qū)域分布的少。 (2)不均勻分布。容器內(nèi)放入大量的草履蟲，①因草履蟲以衣藻為食物；②草履蟲又是需氧型生物，衣藻光合作用產(chǎn)生氧氣。因此，衣藻分布多的地方，草履蟲分布也多。 (3)不均勻分布。因為乳酸菌是厭氧型細菌，有O2存在時，發(fā)酵作用會受到抑制，故乳酸菌主要分布在綠光區(qū)域。 規(guī)律總結(jié) 此類題重在強調(diào)對光合作用過程的考查，考點常體現(xiàn)在對過程中ATP、NADP+、C3和C5含量變化的分析。答題時要注意把握上述過程是一個動態(tài)的過程，就可以做到輕松突破了。 綜合問題二 光合作用與其他知識點的綜合考查 1．水稻是全球最重要的糧食作物，維持著世界半數(shù)以上人口的生存。普通水稻為二倍體，染色體數(shù)目為24條。我國在對水稻的育種和遺傳研究方面處于世界領(lǐng)先地位，我國實踐的水稻育種主要是雜交育種方法 A：將其花藥接種在一定的培養(yǎng)基上獲得幼苗B，經(jīng)秋水仙素處理后才能正常結(jié)實。 在水稻的遺傳研究方面，我國率先完成了水稻基因組的測序工作。據(jù)報道韓斌博士等采用克隆步移法，完成了對品種為“日本晴”的粳稻基因組第四號染色體全長序列的精確測定，并完整地測定了第四號染色體的著絲粒的堿基序列，這是首次完成的整個高等植物染色體著絲粒序列的測定。 使水稻增產(chǎn)有很多途徑，科學家夢想著水稻能夠自生固氮或與根瘤菌共生，后一種途徑難點就在于根瘤菌有很強的專一性，即使時于不同的豆科植物，也具有很強的專一性。 “雜交水稻之父”袁隆平院士在榮度人物時感言：“我曾經(jīng)做過一個夢，夢見水稻長得像高粱一樣高，稻穗長得像掃把一樣長，米粒長得像花生那么大。然后，幾個朋友坐在水稻下乘涼……”。 讀以上材料，回答下列問題： (1)袁隆平院士培育的雜交水稻從獲得方式上看，它是一種 生殖，這種生殖方式產(chǎn)生的后代具有的特點是 ；文中提到的育種方法A稱為 ，其優(yōu)點是 ， (2)我國科學家采用克隆步移法，完成了水稻第四號染色體序列上的基因組的精確測定。那么，對水稻基因組的測序共需測定 條染色體的堿基序列。 為實現(xiàn)袁隆平院士的夢想，在培育“超級水稻”的過程中，采用的生物工程技術(shù)主要是 ，在此工程中經(jīng)常使用的工具酶為 。 (3)實踐證明礦質(zhì)元素會直接或間接地影響光合作用。 下圖表示水稻葉片中氮、磷含量與光合作用速度的關(guān)系。 據(jù)圖分析二者之間的關(guān)系是 (4)氮元素被水稻吸收到體內(nèi)后，可用于 等化合物的合成(至少答出3種)?？茖W家夢想著水稻能夠固氮，請你暢想一下，水稻能夠自主固氮或能與根瘤菌共生，將給人類帶來哪些方面的好處(答出兩點即可)。 [解題思路] (1)水稻是進行有性生殖的生物，有性生殖產(chǎn)生的后代具有雙親的遺傳物質(zhì)，因而具有更大的生活力和變異性。 (2)水稻是xK,}生植物，無性別之分，不存在性染色體，只含有性別決定基因，故基因組測定只需測其一個染色體組即可。 (3)除雜交方法外，現(xiàn)代育種技術(shù)中最成功也最好的是基因工程。其使用的工具酶主要有限制性內(nèi)切酶和 DNA連接酶。 (4)根據(jù)曲線分析，兩者在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)。 (5)N元素在植物體內(nèi)可用于合成蛋白質(zhì)、核酸、 ATP和NADPH等。如果水稻能固N或與固N菌共生，有諸多好處(見解答)。 [解答] (1)有性具備兩個親本的遺傳性狀，具有更大的生活力和變異性單倍體育種 明顯地縮短育種年限(2)12基因工程(或轉(zhuǎn)基因技術(shù)) 限制性內(nèi)切酶、 DNA連接酶 (3)在一定范圍內(nèi)，葉片中氮、磷含量越多，光合作用的速度越快 (4)蛋白質(zhì)、核酸、ATP、葉綠素、生長素等(至少答3種) ①人類可以減少農(nóng)田施用氮素化肥的費用，降低糧食生產(chǎn)成本；②減少氮素化肥的生產(chǎn)，以利于節(jié)省能源；③可避免因過量施用化肥而造成的水體富營養(yǎng)化。 2．一學生做了這樣一個實驗：將小球藻放在一只玻璃容器內(nèi)，使之處于密封狀態(tài)。實驗在保持適宜溫度的暗室中進行，并從第5min起給予光照。實驗中儀器記錄了該容器內(nèi)氧氣量的變化，結(jié)果如圖。請據(jù)圖分析回答： (1)在O～5min之間氧氣量減少的原因是 。 (2)給予光照后氧氣量馬上增加的原因是 。 (3)在5～20min之間，氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為 。 (4)加人少量的NaHCOa溶液后，氧氣產(chǎn)生量呈直線上升，這是因為 。 (5)加入NaHC03溶液后，平均每分鐘產(chǎn)生 mol的氧氣。 [解題思路] 此題考查植物光合作用與細胞呼吸的關(guān)系及識圖、分析能力。小球藻生命活動中，既進行光合作用，又進行細胞呼吸，將小球藻放在一只密封玻璃容器內(nèi)，在不見光的條件下，小球藻只進行細胞呼吸，消耗氧氣產(chǎn)生二氧化碳，所以在黑暗時的前5 min內(nèi)氧氣的濃度降低；給予光照后氧氣量馬上增加的原因是小球藻進行光合作用產(chǎn)生氧氣；在5～20 min之間氧氣量增加的速率逐漸減小，這是 因為光合作用缺少二氧化碳，使光合作用速率降低；當加入少量NaHCO3后，NaHC03產(chǎn)生的C02使容器中的C02濃度增加，所以光合作用直線上升。讀圖可知，20～30 min內(nèi)(10 min)共產(chǎn)生了510-7 mol氧氣。 [解答](1)細胞呼吸消耗了容器中的氧氣 (2)光合作用產(chǎn)生的氧氣量大于細胞呼吸消耗的氧氣量 (3)光合作用使密閉容器內(nèi)的二氧化碳濃度逐漸減小，光合作用速率逐漸下降 (4)NaHCO3產(chǎn)生CO2使容器中的C02濃度增加 (5)51O-8 規(guī)律總結(jié) 光合作用與其他知識點的聯(lián)系如下： (1)與水分代謝的關(guān)系，如炎熱的夏季中午，植物會適當降低蒸騰作用，氣孔的關(guān)閉又會導致 C02的供應不足，使光合作用強度下降。 (2)與礦質(zhì)代謝的聯(lián)系，如適當提高必需礦質(zhì)元素的含量會提高光合作用效率。 (3)與呼吸作用的聯(lián)系，經(jīng)常會涉及光合作用與細胞呼吸的有關(guān)計算，需注意：光合作用實際產(chǎn)氧量一實測的氧氣釋放量+細胞呼吸耗氧量：光合作用實際二氧化碳消耗量=實測的二氧化碳吸收量+細胞呼吸二氧化碳釋放量 考點高分解題綜合訓練 1在正常條件下進行光合作用的某植物，當突然改變某條件后，即可發(fā)現(xiàn)其葉肉細胞內(nèi)五碳化合物的含量突然上升，則改變的條件是 A停止光照 B．停止光照并降低C02濃度 C．升高C02濃度 D．降低C02濃度 1．D解析：在暗反應中，C02和C；化合物結(jié)合生成2個C3化合物，這稱為C02固定。若出現(xiàn)葉肉細胞中C4化合物的含量突然上升，一定是C02的濃度被降低，使C02固定受阻，而不能形成C3化合物了。 2 如果在光合作用的實驗中，所用的H2O中有0.20％含有18O，所用的C02中有0.68％含有18O，那么，植物光合作用中釋放的02中含有18O的比例為 A0.20％ B．0．48％ C．0．68％ D．0.88％ 2．A解析：本題中數(shù)據(jù)較多，但只起陪襯作用，解題時應抓住關(guān)鍵，去偽存真。光合作用過程中所釋放的O2來自于H20的光解。題中所設(shè)參與光合作用的水中有0.20％的水分子含180則釋放的O2中，含18O的比例也應為0.20％。 3 有甲、乙、丙、丁4盆長勢均勻的植物置于陽光下，甲添加品紅色光；乙添加綠色光；丙添加品紅色濾光片A；丁添加綠色濾光片B，經(jīng)過一段時間，各盆中長勢最旺的和長勢最差的依次是下列哪一組 A．甲和乙 B．乙和丙 C．甲和丁 D．丙和丁 3．C解析：光合作用與光質(zhì)有很大關(guān)系。葉綠素主要吸收紅橙色光和藍紫色光(兩種光混合成為品紅色光)，幾乎不吸收綠色光。甲盆中添加品紅色光照射，光合作用效率最高，所以甲盆中植物長勢最好。乙盆添加綠色光不起作用。丙盆隔濾光片后，沒有影響陽光中的有效光——品紅色光的通過，所以乙盆和丙盆都長勢正常。丁盆隔了濾光片后，通過的僅是光合作用無法利用的綠色光，因此嚴重影響了植 物的生長。 4將某種綠色植物置于密閉的玻璃容器中，在一定條件下給予充足的光照后，容器內(nèi)C02的含量每小時減少了36 mg；放在黑暗條件下，容器內(nèi)C02含量每小時增加8 mg；據(jù)實驗測定，此綠色植物在上述條件下每小時實際合成葡萄糖30 mg。上述光照和黑暗條件下，此綠色植物呼吸作用的強度變化情況是 A光照時強于黑暗時 B光照時弱于黑暗時 C．光照時與黑暗時相等 D-條件不足不能判斷 4．C解析：本題解答的難點是要充分考慮到在光照下，光合作用與呼吸作用同時進行。光照下，產(chǎn)生30 mg葡萄糖需消耗C02 44 mg，而容器中C02減少了36 mg，其余8 mg來自于呼吸作用產(chǎn)生的C02，故光照下與暗處呼吸強度相同。 5 下圖表示3株脫淀粉(經(jīng)充分“饑餓”處理)的同種相似植株放在不同的鐘罩內(nèi)。以下關(guān)于本實驗的敘述中最準確的是 A證明光合作用的速率隨C02濃度的增大而增大 B_證明光合作用的必須條件是C02 C．證明過多的C02阻礙光合作用 D證明NaOH能促進光合作用 5．A解析：從NaHC03和NaOH的化學性質(zhì)分析。 6 下列關(guān)于光合作用強度的敘述，正確的是 A．葉片從幼到老光合作用強度不變 B森林或農(nóng)田中植株上部葉片和下部葉片光合作用強度有差異 C．光合作用強度是由基因決定的，因此是固定不變的 D．在相同光照條件下，各種植物的光合作用強度相同 6．B解析：本題考查了影響光合作用的因素。光合作用是在植物有機體的內(nèi)部和外部的綜合條件的適當配合下進行的。因此內(nèi)、外條件的改變也就一定會影響到光合作用的進程或光合作用強度的改變。 7 右圖為光照強度和光合作用速率之間的關(guān)系，對這一曲線的敘述，錯誤的是 A在A點時，光合量與呼吸量相等 B．在過B點后，再提高光照強度，光合量也不再提高 C．在B點時總的光合量為7 mg(m2h)-1 D在A點時，總的光合量為O 7．D解析：A點為光補償點，此時光合作用強度與呼吸作用強度相等。既然進行了光合作用，總光含量不可能為O。 8將農(nóng)田一晝夜的溫度變化曲線I，光照變化曲線Ⅱ和植物吸收C02變化曲線Ⅲ的數(shù)據(jù)繪成圖，如下圖所示。請回答： (1)植物在 段內(nèi)制造有機物。 (2)植物在 段內(nèi)積累有機物。 (3)夏季d處凹陷，原因是 。 (4)a處凸起，原因是 。 (5) C02的吸收曲線(即曲線Ⅲ)與時間直線圍成一塊正面積和一塊負面積。植物在一晝夜中對有機物的有效積累的多少，取決于這兩塊面積的 。 8．(1)b～f(2)C～e(3)夏季中午溫度過高、光照過強，葉片上氣孔會部分關(guān)閉，C02吸收量減少 (4)此時溫度很低，呼吸作用降低，產(chǎn)生的C02少(5)代數(shù)和解析：曲線Ⅲ與橫坐標相交的C、e兩點為光補償點，C～e段內(nèi)為凈光含量，積累有機物，從曲線Ⅱ可看出b～f段內(nèi)有光照可進行光合作用合成有機物。a點是凌晨，在全天溫度最低的時刻，呼吸強度下降；d點是中午光照最強、溫度最高的時段，氣孔關(guān)閉，導致C02供應不足，光合速率下降。從全天看，一晝夜能否積累和積累多少有機物要看白天凈光合作用量(正面積)與晚上呼吸消耗量之間的代數(shù)和。 考點小資料 影響光合作用、細胞呼吸的因素及其應用 因素 對光合作用的影響 在生產(chǎn)上的應用 對細胞呼吸的影響 在生產(chǎn)上的應用 內(nèi)部因素 ①不同種類的植物體內(nèi)所含葉綠體色素的種類、數(shù)量不同 ②同一植物的不同發(fā)育時期，光合作用強度不同 ③同一植物的不同器官光合作用強度不同 ④同一植物的同一器官的不同發(fā)育時期，光合作用強度不同 選擇優(yōu)良品種，提高光合作用強度，從而提高糧食產(chǎn)量 ①不同種類的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物 ②同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同，如幼苗期、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降 ③同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官 適當修剪去除植物衰老葉片 光 ①光照強度：光照弱時減慢，光照逐步增強時光合作用隨之加快。但是光照增強到一定程度，光合作用速度不再增加 ②光質(zhì)不同影響光合速率；白光為復色光，光合 作用能力最強，單色光中紅光作用最快，單色光中紅光作用最快，藍紫光次之，綠光最差 ③日變化：光合速率在一天中的變化一般與太陽輻射進程相符合。但也有例外，如炎熱的夏天，中午前后光合速率下降(氣孔關(guān)閉，C02供給不足) ①適當提高光照強度 ②延長光合作 用 時間——套種 ③增加光合作 用 面積——合理密植 ④溫室大棚用無色透明玻璃 ⑤若要降低光合作用則用有色玻璃，如用紅色玻璃，則透紅光，吸收其他波長的光，光合能力較白光弱，但較其他單色光強 有光無光均可進行 因素 對光合作用的影響 在生產(chǎn)上的應用 對細胞呼吸的影響 在生產(chǎn)上的應用 溫度 光合作用的暗反應是酶促反應，溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫 度過高，影響植物葉片氣孔開放，影響C02供應，進而影響暗反應，從而影響光合速率 ①適時播種 ②溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降溫 ③植物“午休”現(xiàn)象的原因之一 如圖所示，細胞呼吸在最適溫度(25～30℃)時最強，超過最適溫度呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受抑制，低于最適溫度酶活性下降，呼吸受抑制 在低溫下貯存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降溫，降低細胞呼吸強度、減少有機物的消耗，提高產(chǎn)量 外部 因 素 C02或02濃度 二氧化碳是光合作用的原料之一。環(huán)境中二氧化碳濃度的高低明顯影響光合速率。在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率隨C02濃度增加而增加，但到達一定程度時再增加C02濃度，光合速率不再增加 溫室栽培植物時適當提高室內(nèi)C02的濃度，如釋放一定量的干冰或多施有機肥， 使溫室中C02增多 在02濃度為零時只進行無氧呼吸，一般濃度為10％以下。既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，一般濃度為10％以上，只進行有氧呼吸 ①中耕松土 ②利用降低氧的濃度能夠抑制細胞呼吸、減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間 礦質(zhì)兀素和H2O 礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P(N對酶的含量，N、Mg、Fe、Mn對葉綠素的組成或生物合成)產(chǎn)生直接影響；K、P、B對光合產(chǎn)物的運輸和轉(zhuǎn)化起促進作用，對光合作用產(chǎn)生間接影響水分是光合用原料之一，缺少時光合速率下降 ①合理施肥②合理灌溉 南些礦質(zhì)元素是酶的激活劑，影響與細胞呼吸有關(guān)的酶，在一定范圍內(nèi)。細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量 的減少而減弱 種子貯藏 必須曬干