【高考生物】2026步步高大一輪復習講義第二單元細胞的能量供應和利用第13講捕獲光能的色素和結構及光合作用的原理第13講捕獲光能的色素和結構及光合作用的原理課標內容(1)說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。(2)活動：綠葉中色素的提取和分離?？键c一捕獲光能的色素和結構1.綠葉中色素的提取和分離可看作兩個實驗哦！(1)實驗原理(2)實驗裝置及操作(3)實驗結果及分析2.葉綠體中色素的吸收光譜分析由圖可以看出：①植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。②植物幼嫩的莖和果實的細胞以及氣孔保衛(wèi)細胞中也含有吸收光能的色素，而根、葉片表皮等處的細胞中觀察不到葉綠體，也不含吸收光能的色素。③植物細胞的液泡中的色素(花青素，為水溶性色素)不參與光合作用。3.葉綠體的結構適于進行光合作用(1)葉綠體的結構模式圖(2)葉綠體的功能——進行光合作用的場所(3)葉綠體功能的實驗驗證(1)葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢。(2023·全國乙卷，2D)(×)提示溶解度越高擴散得越快。(2)紙層析法分離葉綠體色素時，以多種有機溶劑的混合物作為層析液。(2021·河北卷，3C)(√)(3)依據吸收光譜的差異對光合色素進行紙層析分離。(2021·北京卷，13C)(×)提示依據在層析液中的溶解度不同。(4)提取光合色素的實驗中，研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素。(2019·江蘇卷，17A)(×)提示加入CaCO3防止葉綠素被破壞。(5)用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰。(2023·全國乙卷，2C)(√)1.分離葉綠體中的色素，也可用如圖所示的方法，即在圓心處滴加適量濾液，待干燥后再滴加適量層析液進行層析，結果會出現(xiàn)不同顏色的4個同心圓，請寫出①～④依次對應的色素及顏色。①________________，②________________，③________________，④________________。提示①胡蘿卜素、橙黃色②葉黃素、黃色③葉綠素a、藍綠色④葉綠素b、黃綠色eq\x(必修1P97“問題探討”拓展)2.生產上，用何種顏色的玻璃、塑料薄膜做溫室大棚的頂棚產量高？陰天時，在功率相同的情況下，應該選擇什么顏色的照明燈為蔬菜補充光源？_______________________________________________________________________________________________________________________________________。提示無色，因為日光中各種顏色的光均能通過，作物光合效率高。陰天時，應選擇補紅光和藍紫光的照明燈eq\x(必修1P100“思考·討論”拓展)3.下圖是驗證葉綠體功能實驗中恩格爾曼所做的實驗示意圖，請分析：恩格爾曼的實驗示意圖恩格爾曼第二個實驗的示意圖(1)恩格爾曼實驗在實驗材料的選取上的巧妙之處是__________________________________________________________________________________________。提示選擇水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用需氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位(2)恩格爾曼實驗要在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進行的原因是____________________________________________________________________。提示排除氧氣和極細光束外的其他光的干擾(3)在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區(qū)域分布4.研究表明，光照會影響韭菜葉綠素的合成，但不會影響類胡蘿卜素的合成。請利用色素的提取和分離技術，以暗處生長的韭菜幼苗作為材料，設計實驗以驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路和預期結果。實驗思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________。預期結果：______________________________________________________________________________________________________________________________。提示將部分韭菜幼苗置于光照條件下培養(yǎng)(甲組)，部分置于黑暗條件下培養(yǎng)(乙組)。一段時間后，提取并用紙層析法分離兩組韭菜中的色素，比較濾紙條上的色素帶甲組濾紙條上的橙黃色和黃色的色素帶與乙組濾紙條上的橙黃色和黃色的色素帶基本一致；甲組濾紙條上有藍綠色和黃綠色的色素帶，乙組濾紙條上沒有藍綠色和黃綠色的色素帶考向1結合色素的提取與分離實驗，考查科學探究能力1.(2023·江蘇卷，12)下列關于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是()A.用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞B.若連續(xù)多次重復畫濾液細線可累積更多的色素，但易出現(xiàn)色素帶重疊C.該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量D.用紅色莧菜葉進行實驗可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間答案B解析提取葉綠體中的色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；連續(xù)多次重復畫濾液細線可累積更多的色素，但也會使濾液細線過粗，從而在分離中出現(xiàn)色素帶重疊的現(xiàn)象，B正確；該實驗只能定性分析色素的種類及溶解度等，無法準確測定濾液中各種色素的含量，C錯誤；花青素是水溶性色素，不可通過該實驗中的有機溶劑提取，D錯誤。2.(2024·華師一附中期中)如圖是某同學用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素，然后用層析液進行紙層析得到的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關敘述正確的是()A.實驗研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸鈣過少，都會導致色素條帶顏色變深B.實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好C.色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液，會縮短四條色素帶間的距離D.與正常光照下相比，該植物強光照下葉片會發(fā)黃答案D解析實驗研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸鈣(保護葉綠素)過少，都會導致色素條帶顏色變淺，A錯誤；實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，會使色素吸附在濾紙上，導致實驗失敗，B錯誤；色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液，會使色素溶解在層析液中，看不到四條色素帶，C錯誤。綠葉中色素的提取與分離實驗異?，F(xiàn)象分析考向2圍繞葉綠體的結構及捕獲光能的色素，考查結構與功能觀3.(2024·安陽市調研)葉綠體是植物進行光合作用的場所，下列關于葉綠體結構與功能的敘述，正確的是()A.葉綠體中的色素的合成都需要Mg2＋和光照B.H2O在光下分解為NADPH和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質中C.CO2的固定過程發(fā)生在類囊體薄膜上D.光合作用的產物——淀粉是在葉綠體基質中合成的答案D解析只有葉綠素的合成才需要Mg2＋和光照，A錯誤；水的光解是光反應過程，發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，B錯誤；CO2的固定發(fā)生在暗反應過程中，場所為葉綠體基質，C錯誤；光合作用的產物——淀粉是在葉綠體基質中合成的，D正確。4.(2024·山東臨沂聯(lián)考)高等植物的光合作用依賴光合色素。不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉化，這種轉化稱為“葉綠素循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn)，在適當遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應環(huán)境。下圖是①②兩種葉綠素的吸收光譜。下列關于葉綠素的敘述，正確的是()A.圖中①和②主要分布在葉綠體的內膜上B.利用紙層析法分離色素時，②應位于濾紙條的最下端C.植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②主要吸收綠光D.弱光下①的相對含量增高有利于植物對弱光的利用答案D解析圖中①(葉綠素b)、②(葉綠素a)主要分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A錯誤；利用紙層析法分離色素時，①(葉綠素b)應位于濾紙條的最下端，B錯誤；植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②吸收綠光最少，反射綠光，C錯誤；在適當遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應環(huán)境，故弱光下①(葉綠素b)的相對含量增高有利于植物對弱光的利用，D正確。考點二光合作用的原理1.光合作用的概念及反應式(1)光合作用的概念綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。(2)反應式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do7(葉綠體))(CH2O)＋O2。2.探索光合作用原理的部分實驗(連線)①希爾的實驗說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應，原因是水的光解實驗是在沒有CO2的情況下進行的，沒有碳參與反應，而糖的合成需要碳的參與。②魯賓和卡門的實驗以及卡爾文的實驗都用到了同位素標記法。③同位素標記法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就沒有放射性，不能檢測其放射性；而14C有放射性，可被追蹤檢測。3.光合作用的過程(1)圖中序號代表的物質①NADPH，②2C3，③ADP＋Pi，④O2，⑤(CH2O)。(2)比較光反應與暗反應4.光合作用和化能合成作用的比較(1)高溫使作物葉綠素降解，光反應生成的NADH和ATP減少。(2023·湖北卷，11D)(×)提示光反應中生成NADPH。(2)植物細胞產生的O2只能來自光合作用。(2021·山東卷，16C)(×)提示植物細胞中H2O2分解也能產生O2。(3)弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(×)提示可能此時光合作用等于或小于呼吸作用。(4)類囊體產生的ATP和O2參與CO2固定與還原。(2020·天津卷，5C)(×)提示類囊體產生的ATP參與C3的還原；O2釋放到葉綠體外，既不參與CO2固定，也不參與C3的還原。(5)藍細菌(藍藻)沒有葉綠體也能進行光合作用。(2019·海南卷，1D)(√)eq\x(必修1P103“思考·討論T4”)1.希爾發(fā)現(xiàn)，離體葉綠體在無CO2的條件下給予光照，可以釋放出O2；阿爾農發(fā)現(xiàn)，在光下葉綠體可合成ATP。請嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。提示H2Oeq\o(→,\s\up7(光照),\s\do7(葉綠體))O2＋NADPH＋能量ADP＋Pi→ATP2.光照停止后暗反應短時間仍然能夠持續(xù)，但無法長時間正常進行，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________；CO2不足暗反應減弱后光反應也無法正常進行，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示暗反應中C3的還原需要光反應提供ATP和NADPH，停止光照使光反應停止，葉綠體中仍有少量ATP和NADPH能使暗反應持續(xù)進行一段時間，但是這段時間后，暗反應因缺少ATP和NADPH而無法進行光反應需要暗反應提供的ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反應減弱后，光反應在缺少原料的情況下無法正常進行3.給小球藻提供18O2，在小球藻合成的有機物中檢測到了18O，其最可能的轉化途徑是_________________________________________________________________________________________________________________________________。提示有氧呼吸第三階段18O2與[H]結合生成了Heq\o\al(18,2)O，有氧呼吸第二階段利用Heq\o\al(18,2)O生成C18O2，C18O2再參與光合作用的暗反應生成含18O的有機物4.光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析。實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30s的時間，放射性代謝產物多達幾十種，縮短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝產物減少到12種。如果要探究CO2轉化成的第一個產物是什么，可能的實驗思路是______________________________________________________________________________________________________。提示不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產物，該物質即為CO2轉化成的第一個產物1.光合作用反應式中元素去向分析CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do7(葉綠體))(CH2O)＋O2。①H：3H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))NADP3Heq\o(→,\s\up7(暗反應))(C3H2O)②C：14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))14C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(14CH2O)③O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光反應))18O2C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(CHeq\o\al(18,2)O)2.環(huán)境改變時光合作用各物質含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質變化當外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：(2)“模型法”表示C3和C5的含量變化起始值C3高于C5(約為其2倍)考向1圍繞光合作用的過程，考查科學思維1.(2021·重慶卷，6)下圖為類囊體膜蛋白排列和光反應產物形成的示意圖。據圖分析，下列敘述錯誤的是()A.水光解產生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B.NADP＋與電子(e－)和質子(H＋)結合形成NADPHC.產生的ATP可用于暗反應及其他消耗能量的反應D.電子(e－)的有序傳遞是完成光能轉換的重要環(huán)節(jié)答案A解析O2在葉綠體的類囊體薄膜產生，在線粒體內膜被利用，故葉綠體產生的O2被線粒體利用至少需要穿過葉綠體的3層膜(包括類囊體膜1層膜和葉綠體的內外膜)和線粒體的2層膜，共5層生物膜，A錯誤；據圖分析，NADP＋與e－和H＋結合形成NADPH，B正確；根據圖中的信息，光反應產生的ATP可用于暗反應、色素合成和核酸代謝等一些消耗能量的反應，C正確；電子傳遞釋放的能量用于H＋的逆濃度梯度運輸，使類囊體腔內維持高濃度的H＋，H＋由類囊體腔順濃度梯度運輸至葉綠體基質，驅動ATP的合成，電子有序傳遞保證了ATP和NADPH的合成，是完成光能轉換的重要環(huán)節(jié)，D正確。2.(2024·廣州市綜合測試)羥基乙酸可作為合成多種有機物的原料。研究人員構建了一種非天然的酶催化CO2固定新途徑(CETCH循環(huán))，高效地將CO2轉化為羥基乙酸，并利用該途徑研制出能合成羥基乙酸的人造葉綠體(如圖)。下列分析錯誤的是()A.人造葉綠體內的水既作為多種物質的溶劑，還參與相關代謝B.為了使人造葉綠體持續(xù)地運作，需要源源不斷地輸入光能C.圖中的CETCH循環(huán)需要NADP＋、ADP和Pi作為直接原料D.若人造葉綠體得到廣泛應用，一定程度上可抵消碳排放的影響答案C解析人造葉綠體內的水可以作為多種物質的溶劑，同時水還參與光合作用的相關過程，A正確；為了使人造葉綠體持續(xù)地運作，需要源源不斷地輸入光能，保證光反應的持續(xù)進行，B正確；圖中的CETCH循環(huán)需要利用NADPH、ATP作為直接原料，C錯誤；人造葉綠體可利用CO2，故若其得到廣泛應用，一定程度上可抵消碳排放的影響，D正確。考向2圍繞光合作用過程中物質含量的變化分析，考查科學思維3.(2024·湖南長郡中學調研)如圖為某植物葉肉細胞光合作用示意圖，圖中①②③④表示相關物質。現(xiàn)有甲、乙兩植株，甲葉色正常，乙為葉色黃化的突變植株，葉綠素含量明顯少于甲。將甲、乙植株置于正常光照、溫度、CO2濃度等條件相同的環(huán)境中，下列相關分析正確的是()A.被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB.只有接受ATP釋放的能量，C3才可被NADPH還原C.如果突然增加光照強度，則短時間內②含量減少，③的含量增加D.如果突然增加光照強度，甲的葉肉細胞C3減少，乙的葉肉細胞④含量減少答案B解析光合作用過程中色素吸收的光能有兩方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面參與ATP合成，A錯誤；在光合作用暗反應階段，C3的還原只有接受ATP釋放的能量才可完成，B正確；圖中②表示NADP＋，若突然增加光照強度，光反應增強，則短時間內②含量減少，③為ADP和磷酸，增加光照強度后短時間內③的含量也會減少，C錯誤；若突然增加光照強度，則甲、乙兩植株光合作用光反應均增強，所以C3均減少，圖中④(C5)均增加，D錯誤。4.(2024·安徽名校聯(lián)考)如圖是光合作用過程示意圖(字母代表物質)，圖中PSBS是一種類囊體膜蛋白，它能感應類囊體腔內的高H＋濃度而被激活，激活了的PSBS抑制電子在類囊體膜上的傳遞，最終將過量的光能轉變成熱能釋放，從而防止強光對植物細胞造成損傷。(1)綠葉中色素分離的原理是_____________________________________________________________________________________________________________，葉綠素a主要吸收________光。(2)圖中的A是________，C是________。(3)若反應Ⅱ中G的濃度突然降低一半，短時間內C5的含量將________。如果追蹤反應Ⅱ中相關元素的去向，常用________法。(4)過度光照會激活PSBS，直接抑制________過程，導致電子不能傳遞給________(填圖中字母)，所以過量的光能將不能轉變?yōu)榛瘜W能。答案(1)不同的色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上的擴散速度不同紅光和藍紫(2)O2ATP(3)升高同位素示蹤(或“同位素標記”)(4)水的光解D解析據圖分析可知，反應Ⅰ表示光反應階段，反應Ⅱ表示暗反應階段。在光反應階段，光合色素吸收的光能一方面將水分解為氧和H＋，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H＋與氧化型輔酶Ⅱ(NADP＋)結合，形成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，故A為氧氣，D為NADP＋，E為NADPH；另一方面在有關酶的催化作用下，促使ADP與磷酸反應，形成ATP，故B為ADP和Pi，C為ATP。進一步分析反應過程可知，F(xiàn)為(CH2O)，G為CO2。(1)不同的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，溶解度低的隨層析液在濾紙上擴散得慢，據此可將綠葉中色素分離。(3)據圖分析可知G為CO2，若CO2濃度突然降低一半，則短時間內CO2的固定速率下降，即C5的消耗速率下降，而C5的生成速率不變，故短時間內C5的含量將升高。(4)PSBS是一種類囊體膜蛋白，它能感應類囊體腔內的高H＋濃度而被激活，激活了的PSBS抑制電子在類囊體膜上的傳遞，據此推測過度光照會激活PSBS，直接抑制水的光解過程，導致電子不能傳遞給D，過量的光能將不能轉變?yōu)榛瘜W能。連續(xù)光照和間隔光照下有機物合成量的分析1.(2021·廣東卷，12)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco，下列敘述正確的是()A.Rubisco存在于細胞質基質中B.激活Rubisco需要黑暗條件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2結合答案D解析由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco”可知，Rubisco是與暗反應有關的酶，暗反應階段的化學反應是在葉綠體基質中進行的，故Rubisco存在于葉綠體基質中，A錯誤，D正確；暗反應在有光、無光條件下都可以進行，故激活Rubisco不一定需要黑暗條件，B錯誤；在暗反應階段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C錯誤。2.(2020·天津卷，5)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質一起用單層脂質分子包裹成油包水液滴，從而構建半人工光合作用反應體系。該反應體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸。下列分析正確的是()A.產生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質B.該反應體系不斷消耗的物質僅是CO2C.類囊體產生的ATP和O2參與CO2固定與還原D.與葉綠體相比，該反應體系不含光合作用色素答案A解析題干信息“該反應體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸”說明，乙醇酸是在暗反應中合成的，合成場所相當于葉綠體基質，A正確；該反應體系既能在類囊體上進行光反應，又能利用16種酶等物質進行暗反應，因此該反應體系不斷消耗的物質有CO2、H2O等，B錯誤；類囊體上進行的光反應為暗反應中C3的還原提供了NADPH和ATP，光反應產生的O2不參與暗反應，C錯誤；該反應體系中有類囊體，在光照條件下還可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，說明該反應體系中有吸收、傳遞和轉化光能的光合作用色素，D錯誤。3.(2022·湖北卷，12)某植物的2種黃葉突變體表現(xiàn)型相似，測定各類植株葉片的光合色素含量(單位：μg·g－1)，結果如表。下列有關敘述正確的是()植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿卜素野生型12355194194.19突變體1512753701.59突變體2115203790.35A.兩種突變體的出現(xiàn)增加了物種多樣性B.突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強C.兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導致突變體的葉片呈黃色答案D解析兩種突變體及野生型植株之間并無生殖隔離，仍屬同一物種，只能體現(xiàn)遺傳多樣性，A錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，突變體2的葉綠素a和葉綠素b的含量比突變體1少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B錯誤；兩種突變體的光合色素含量差異，可能是同一個基因突變方向不同導致的，C錯誤；野生型的葉綠素與類胡蘿卜素的比值為4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量少，不能掩蓋類胡蘿卜素的顏色，此時葉片呈黃色，D正確。4.(2022·重慶卷，23)科學家發(fā)現(xiàn)，光能會被類囊體轉化為“某種能量形式”，并用于驅動產生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開展了后續(xù)實驗。圖Ⅰ圖Ⅱ(1)制備類囊體時，提取液中應含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結構完整，原因是______________________________________________；為避免膜蛋白被降解，提取液應保持________(填“低溫”或“常溫”)。(2)在圖Ⅰ實驗基礎上進行圖Ⅱ實驗，發(fā)現(xiàn)該實驗條件下，也能產生ATP。但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內外的H＋濃度差，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)為探究自然條件下類囊體膜內外產生H＋濃度差的原因，對無緩沖液的類囊體懸液進行光、暗交替處理，結果如圖Ⅲ所示，懸液的pH在光照處理時升高，原因是________________________________________________。類囊體膜內外的H＋濃度差是通過光合電子傳遞和H＋轉運形成的，電子的最終來源物質是________。圖Ⅲ(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產目標多碳化合物。若要實現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產，需穩(wěn)定提供的物質有________________。生產中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強度，產量也不再增加，若要增產，可采取的有效措施有______________________________________________________________________________________________________________________________(答兩點)。答案(1)保持類囊體內外的滲透壓，避免類囊體破裂低溫(2)實驗Ⅱ是在光照條件下對類囊體進行培養(yǎng)，無法證明某種能量是來自于光能還是來自膜內外氫離子濃度差(3)類囊體膜外H＋被轉移到類囊體膜內，造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加二氧化碳的濃度和適當提高環(huán)境溫度解析(1)制備類囊體時，其提取液中需要添加適宜濃度的蔗糖，保持類囊體內外的滲透壓，避免類囊體破裂，以保證其結構完整。提取液應該保持低溫降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。(2)從圖Ⅱ實驗中可知，在光照條件下，將處于pH＝4的類囊體轉移到pH＝8的錐形瓶中，再在遮光的條件下加入ADP和Pi，也產生了ATP，但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內外的H＋濃度差，因為實驗Ⅱ是在光照條件下對類囊體進行培養(yǎng)，無法證明某種能量是來自于光能還是來自膜內外氫離子濃度差。(3)對無緩沖液的類囊體懸液進行光、暗交替處理，懸液的pH在光照處理時升高，推測可能是類囊體膜外H＋被轉移到類囊體膜內，造成溶液pH升高。類囊體膜內外的H＋濃度差是通過光合電子傳遞和H＋轉運形成的，光反應過程中，水的光解伴隨著電子的傳遞，故電子的最終來源物質是水。(4)人工葉綠體能在光下生產目標多碳化合物，若要在黑暗條件下持續(xù)生產，則需要提供光反應產生的物質NADPH和ATP，以及暗反應的原料CO2。生產中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強度，產量也不再增加，說明暗反應已經達到最大速率，增加二氧化碳的濃度和適當提高環(huán)境溫度增加酶的活性，可有效提高光合效率。限時強化練(時間：30分鐘)【對點強化】考點一捕獲光能的色素和結構1.(2024·重慶南開中學)下列關于葉綠體的敘述，正確的是()A.葉綠體的外膜、內膜極大地擴展了受光面積B.葉綠體基質中NADP＋能形成NADPHC.類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍紫光D.類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原答案C解析葉綠體擴大受光面積的不是外膜和內膜，而是類囊體薄膜，A錯誤；NADP＋形成NADPH的場所是類囊體薄膜，B錯誤；類囊體薄膜上的葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收藍紫光，C正確；催化CO2的固定和還原的酶存在于葉綠體的基質中，D錯誤。2.(2024·廣東深圳調研)如圖是對菠菜葉片葉綠體色素分離的結果示意圖。下列相關分析正確的是()A.a的操作目的是方便層析液的吸附B.b選用鉛筆細線能夠促進色素的層析C.如果c、d帶寬減小，一定是忘記添加碳酸鈣D.色素f在層析液中的溶解度最大答案D解析圖中a的操作即剪去濾紙條的兩個角，其目的是防止層析液在濾紙條兩邊擴散過快，導致得到的色素帶不整齊，A錯誤；b選用鉛筆細線能夠使濾液細線畫得細而直，得到的色素帶比較整齊，便于觀察，B錯誤；c、d帶對應的色素分別為葉綠素b、葉綠素a，二者帶寬減小說明濾液中葉綠素含量減少，原因可能是忘記添加碳酸鈣，也可能是材料不新鮮，葉綠素含量少，C錯誤；色素f是胡蘿卜素，在層析液中的溶解度最大，擴散最快，位于濾紙條的最上方，D正確。3.(2024·河北保定調研)科學家將色素溶液與陽光之間放置一塊三棱鏡，分別讓不同顏色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光譜如下圖所示，①②③代表不同色素。下列說法正確的是()A.①在紅光區(qū)吸收的光能可轉化為ATP中的化學能B.②為藍綠色，③為黃綠色，二者均含有Mg2＋C.紙層析法分離色素時，②處于濾紙條最下端D.種植蔬菜大棚時可使用藍紫色或紅色的塑料薄膜答案C解析由圖可知，①是類胡蘿卜素，②是葉綠素b，③是葉綠素a。類胡蘿卜素不吸收紅光，A錯誤；葉綠素b為黃綠色，葉綠素a為藍綠色，二者均含有Mg＋，B錯誤；葉綠素b在層析液中的溶解度最低，隨層析液在濾紙條上擴散的速度最慢，故紙層析法分離色素時，處于濾紙條最下端的是葉綠素b，C正確；蔬菜大棚使用的塑料薄膜應該是無色透明的，以提高太陽光中的可見光的利用率，D錯誤?？键c二光合作用的原理4.(2024·河北張家口模擬)1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中產生的氧氣的來源，實驗部分過程及結果如圖所示。下列敘述正確的是()A.18O不具有放射性，是穩(wěn)定的同位素，可用于示蹤物質運行和變化規(guī)律B.另一組實驗及結果圖應為：將Heq\o\al(18,2)O換成H2O，CO2換成C18O2，其余不變C.該實驗的預期結論是光合作用產生的O2中的氧部分來自水D.實驗中小球藻的細胞內含有藻藍素和葉綠素，沒有完整的葉綠體答案A解析另一組實驗及結果圖應為：將Heq\o\al(18,2)O換成H2O、CO2換成C18O2、18O2換成O2，其余不變，B錯誤；該實驗的預期結論是光合作用產生的O2中的氧全部來自水，C錯誤；小球藻是真核生物，不同于藍細菌，具有完整的葉綠體，含有葉綠素和類胡蘿卜素，D錯誤。5.(2023·江蘇揚州期初)如圖表示綠色植物光合作用中的光反應，字母A、B、C表示物質。下列有關分析，錯誤的是()A.物質B既能供氫，又能供能B.圖中H＋從上側到下側的運輸方式是主動運輸C.圖中產生的ATP用于細胞的各項生命活動D.該圖是類囊體薄膜部分結構，水的光解使類囊體內腔pH下降答案C解析物質B是NADPH，既能供氫，又能供能，A正確；H＋從上側到下側是逆濃度梯度轉運，故運輸方式是主動運輸，B正確；圖中產生的ATP只能用于葉綠體內的耗能過程，主要是暗反應，不能用于細胞的各項生命活動，C錯誤；該圖是類囊體薄膜部分結構，水的光解產生H＋釋放到類囊體腔內，使類囊體內腔pH下降，D正確。6.(2024·江蘇南通調研)科學家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液(有水，沒有二氧化碳)中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣，該反應被稱為希爾反應。下列相關敘述錯誤的是()A.希爾反應模擬的是植物光合作用的光反應階段B.希爾證明光合作用釋放的O2中的氧元素全部來自水C.該反應證明了氧氣的產生與糖的合成不是同一反應D.希爾反應在沒有CO2的情況下仍可以進行一段時間答案B解析希爾反應是在離體葉綠體的懸浮液(有水，沒有二氧化碳)中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣，其模擬的是光合作用的光反應階段，鐵鹽或其他氧化劑相當于光合作用光反應中的NADP＋，A正確；希爾反應說明氧氣的產生是因為水的光解，并沒有研究氧元素的轉移途徑，魯賓和卡門利用同位素示蹤法證明光合作用產生的氧氣中的氧元素全部來自水，B錯誤；由題意可知，希爾反應產生氧氣的過程并沒有CO2的參與，而糖的合成需要原料CO2，所以希爾反應能證明氧氣的產生和糖的合成不是同一反應，C正確；CO2參與暗反應，暗反應為光反應中NADPH和ATP的合成提供原料，在沒有CO2的情況下希爾反應可以利用葉綠體自身儲存的少量原料進行一段時間，D正確。7.如圖為葉綠體結構與功能示意圖，字母表示葉綠體的結構(A為膜結構)，數(shù)字表示有關物質。下列敘述錯誤的是()A.參與光合作用的色素位于圖中的A部分B.③進入葉綠體后，通過固定形成⑤物質C.若突然停止光照，B中④的含量會升高D.用18O標記①，可在②中檢測到18O答案B解析③CO2進入葉綠體后，通過固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成還需要經過C3的還原，B錯誤；若突然停止光照，光反應合成的NADPH與ATP減少，參與還原反應的C3減少，B葉綠體基質中④C3的含量會升高，C正確；O2中的O來源于H2O，用18O標記①H2O，可在②O2中檢測到18O，D正確?！揪C合提升】8.(2024·湖北天門模擬)我國科學家模擬植物光合作用，設計了一條利用二氧化碳合成淀粉的人工路線，流程如圖所示。下列相關分析正確的是()A.①②過程與光反應的過程完全相同，③④過程與暗反應過程完全相同B.該過程與植物光合作用的本質都是將光能轉化成化學能儲藏于有機物中C.該過程與光合作用合成淀粉都是在常溫常壓下進行的較溫和的反應D.步驟①需要催化劑，②③④既不需要催化劑也不需要消耗能量答案B解析分析題圖①②過程模擬暗反應中二氧化碳的固定，③④過程模擬暗反應中C3的還原；植物光合作用的本質是利用光能將無機物二氧化碳和水轉化為有機物，同時將光能轉化為有機物中的化學能，圖示過程也將二氧化碳和水轉化為淀粉，同時儲存能量，二者的本質是相同的；由圖可知，①過程是利用催化劑在一定條件下進行的化學反應，反應過程較劇烈，②③④是在酶的催化下完成的，反應較溫和；分析圖示可知，圖中②③④需要在酶的催化下進行，由小分子聚合成大分子的反應，為吸能反應，需要消耗能量。9.(2024·江西南昌質檢)如圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢，該植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下，Ⅱ階段改變的環(huán)境條件是降低光照強度或者降低CO2濃度中的某一項。下列分析正確的是()A.圖中物質甲轉變成乙需要消耗光反應提供的ATPB.圖中Ⅱ階段所改變的環(huán)境條件是降低了光照強度C.Ⅱ階段甲上升是因為葉綠體中NADPH和ATP的積累D.Ⅱ階段光合速率最大時所需光照強度比Ⅰ階段低答案D解析因為暗反應中1molC5和1molCO2可生成2molC3，所以在適宜條件下，葉肉細胞內C3是C5的2倍，因此圖中甲是C5，乙是C3。圖中物質甲與CO2結合形成乙，該過程只需要酶的催化，不需要消耗ATP，A錯誤；植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下，如果Ⅱ階段改變的環(huán)境條件是降低光照強度，那么C3含量增加，C5含量減少，與題圖不符合，而如果改變的條件是降低CO2濃度，那么C3含量減少，C5含量增加，與題圖符合，所以本題改變的條件是降低CO2濃度，B錯誤；CO2濃度降低，由于CO2供應量減少，C5消耗減少，而C3還原正常，所以C5(甲)含量會上升，C錯誤；低CO2濃度下的光飽和點也低，D正確。10.(2023·重慶卷，19)水稻是我國重要的糧食作物，光合能力是影響水稻產量的重要因素。(1)通常發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量與植物的光合速率呈正相關。但研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量降低的某一突變體水稻，在強光照條件下，其光合速率反而明顯高于野生型。為探究其原因，有研究者對野生型和突變體的部分生理指標做檢測，結果如下表所示：光反應暗反應光能轉化效率類囊體薄膜電子傳遞效率RuBP羧化酶含量Vmax野生型0.49180.14.6129.5突變體0.66199.57.5164.5注：RuBP羧化酶：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率。①類囊體薄膜電子傳遞的最終產物是________，RuBP羧化酶催化的底物是CO2和________。②據表分析，突變體水稻光合速率高于野生型的原因是__________________。(2)研究人員進一步測定了田間光照和遮陰條件下兩種水稻的產量，結果如下表：田間光照產量田間遮陰產量野生型6.936.20突變體7.353.68①在田間遮陰條件下，突變體水稻產量卻明顯低于野生型，造成這個結果的內因是________________，外因是________________。②水稻葉肉細胞的光合產物有淀粉和________，兩者可以相互轉化，后者是光合產物的主要運輸形式，在開花結實期主要運往籽粒。③根據以上結果，推測兩種水稻的光補償點(光合速率和呼吸速率相等時的光照強度)，突變體水稻較野生型________(填“高”“低”或“相等”)。答案(1)①NADPHC5(核酮糖—1，5－二磷酸，RuBP)②突變體的光反應與暗反應速率都較野生型快(2)①突變體葉綠素含量太低光照強度太低②蔗糖③高解析(1)①根據分析可知，光合作用的光反應階段在類囊體薄膜上反應。這個階段電子傳遞的最終產物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶，根據分析可知這個階段是暗反應階段(CO2的固定)，在這個反應中CO2，在CO2固定酶的作用下與C5(一種五碳化合物)結合，所以RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C5。②根據分析可知，表中的類囊體薄膜電子傳遞速率代表了光反應速率，電子傳遞速率越高，則光反應速率越快；RuBP羧化酶含量高低與暗反應速率有關，RuBP羧化酶含量越高，暗反應速率越快。由表可知突變體的光反應和暗反應速率都比野生型快，所以突變體水稻的光合速率高于野生型。(2)①根據光合作用的分析可知，只要影響到原料、能量的供應都是影響光合作用的因素，比如CO2的濃度、葉片氣孔的開閉情況、光照強度等；葉綠體是光合作用的場所，影響葉綠體的形成、結構的因素，比如葉綠體光合色素含量低等也會影響光合作用。根據題干可知在遮陰情況下突變體水稻產量明顯低于野生型，因此推測這種結果的內因是突變體自身葉綠素含量太低，外因則是光照強度太低。②蔗糖是光合作用的主要產物，也是植物光合作用遠距離運輸?shù)闹饕问?。所以水稻葉肉細胞的光合產物有淀粉和蔗糖，兩者可以相互轉化，后者是光合產物的主要運輸形式，在開花結實期主要運往籽粒。③根據以上結果可知，在同等光合速率下突變體水稻所需要的光照更強，因此突變體水稻的光補償點較野生型高。11.(2024·湖南永州模擬)某生物興趣小組對光合作用的過程及其影響因素進行了相關研究。如圖是某一年生的高等植物細胞中光合作用過程圖解，圖中英文字母代表相應物質?；卮鹣铝袉栴}：(1)該興趣小組在研究過程中突然增強光照強度，檢測到圖中A物質產生量迅速增多，但不久又恢復到一定水平。A物質無法維持在一個較高水平，最可能的外因是圖中物質________(填字母)的供應量未能同步增加；在同一過程中C3的變化規(guī)律是________________________，原因是___________________________________________________________________________________________________。(2)給該種高等植物施氮肥的同時補充水分，其光合速率會更大，試從水的角度分析其原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。(3)卡爾文運用同位素標記法研究了光合作用過程中CO2中碳的轉移途徑，請你采用同位素標記法設計實驗探究外源提供的B物質是否可以被光合作用的暗反應所利用。(要求：寫出簡單的實驗設計思路)答案(1)E先迅速減少，不久后達到相對穩(wěn)定的水平光照強度突然增強，短時間內ATP和NADPH突然增多，C3的還原加快，而CO2的固定基本不變，導致C3含量迅速減少，因為CO2的供應量未同步增加，因此隨后C3含量達到相對穩(wěn)定的水平(2)水作為良好的溶劑，氮肥可以溶解在水中形成離子，有利于植物根細胞對氮、磷等元素的吸收；水是光合作用的原料，補充水分有利于光合作用的進行；保證植物吸收充足水分，有利于增大氣孔導度，從而保證葉肉細胞中CO2的供應(3)將提供的B物質用放射性同位素標記供植物進行光合作用，并將植物置于光照、溫度等條件均適宜的環(huán)境中，一段時間后，采用一定的方法檢測光合產物糖類中是否出現(xiàn)了放射性解析由光合作用過程需要吸收CO2，釋放O2可知，A為O2，E為CO2，結合光合作用的具體過程可知，B為NADPH，C為ATP，D為ADP＋Pi。(1)光反應和暗反應相互影響，CO2是暗反應的原料，因此若CO2供應未能同步增加，則增強光照強度光反應也不能持續(xù)增強，產生O2的速率也會逐漸恢復到一定水平，無法維持在一個較高水平。該過程中光照強度突然增強，短時間內光反應產物ATP和NADPH突然增多，C3的還原加快(C3還原需要光反應提供ATP和NADPH)，而CO2的固定基本不變，導致C3含量迅速減少，因為CO2的供應量未同步增加，因此不久后C3含量達到相對穩(wěn)定的水平，因此C3的變化規(guī)律是先迅速減少，不久后達到相對穩(wěn)定的水平。(2)水作為良好的溶劑，氮肥可以溶解在水中形成離子，有利于植物根細胞對氮、磷等元素的吸收；水作為光合作用的原料，補充水分有利于光合作用的進行；保證植物吸收充足水分，有利于增大氣孔導度，氣孔是CO2進出的通道，從而保證了葉肉細胞中CO2的供應。(3)同位素標記法可以用來追蹤物質的去向，若要探究外源提供的B物質是否可以被光合作用的暗反應所利用，可將提供的B物質用放射性同位素標記供植物進行光合作用，并將植物置于光照、溫度等條件均適宜的環(huán)境中，一段時間后，采用一定的方法檢測光合產物糖類中是否出現(xiàn)了放射性。第14講光合作用的影響因素及其應用課標內容(1)探究光照強度、CO2濃度等對光合作用強度的影響。(2)關注光合作用與農業(yè)生產及生活的聯(lián)系?？键c一探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1.實驗原理在光照下，綠色植物通過光合作用產生O2。eq\x(\a\al(葉片含有空,氣，上浮))eq\o(→,\s\up7(抽氣))eq\x(\a\al(葉片,下沉))eq\o(→,\s\up7(光合作用),\s\do7(產生O2))eq\x(\a\al(充滿細胞間,隙，葉片上浮))2.實驗中變量分析自變量不同光照強度控制自變量調節(jié)光源與燒杯的距離進行控制因變量光合作用強度檢測因變量同一時間段內葉片浮起數(shù)量對無關變量進行控制葉片大小、溶液的量等保持一致3.實驗流程4.實驗結論在一定光照強度范圍內，光合作用強度隨光照強度的增強而增強。1.該實驗中葉片上浮的原因是什么？提示光合作用產生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，使葉肉細胞間隙充滿了氣體，浮力增大，葉片上浮。2.在該實驗中，若改用普通燈泡(鎢絲)作為光源，應注意什么，怎樣改進？提示若改用普通燈泡作為光源應注意燈泡發(fā)熱造成的溫度變化對實驗的影響，應在燈泡和光源之間加一玻璃水柱進行隔溫處理。3.該實驗中，若NaHCO3溶液濃度過高會導致葉片上浮緩慢，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示在高濃度的無機鹽溶液中，植物細胞失水，代謝減弱考向結合光合作用影響因素的實驗，考查科學探究能力1.(2024·襄陽五中聯(lián)考)某實驗小組利用菠菜幼葉和成熟葉的葉圓片，在適宜條件下探究NaHCO3溶液濃度對光合作用強度的影響，結果如圖。下列說法正確的是()A.葉圓片上浮情況只與光合作用強度有關，與呼吸作用強度無關B.②～⑤組幼葉圓片上浮的速度比成熟葉圓片上浮的速度快C.若適當加大光照強度，⑥⑦組的葉圓片也會上浮D.取葉圓片時應避開大的葉脈，以減少無關變量對實驗的干擾答案D解析葉圓片的沉浮取決于氣體是否在細胞間隙積累，與凈光合速率有關，因此葉圓片上浮情況與光合作用強度和呼吸作用強度都有關，A錯誤；據圖可知，②～⑤組幼葉圓片上浮時間大于成熟葉圓片，說明②～⑤組幼葉圓片上浮的速度較慢，B錯誤；⑥⑦組葉圓片不上浮的原因可能是NaHCO3溶液濃度過高，導致細胞滲透失水過多而死亡，因此若適當加大光照強度，⑥⑦組的葉圓片不會上浮，C錯誤；葉脈上沒有葉綠體，取葉圓片時應避開大的葉脈，以減少無關變量對實驗的干擾，D正確。2.(2024·成都七中診斷)某生物興趣小組將一枝伊樂藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中，以LED燈作為光源，移動LED燈調節(jié)其與大試管的距離，分別在10℃、20℃和30℃下進行實驗，觀察并記錄單位時間內不同距離下枝條產生的氣泡數(shù)目，結果如圖所示。下列相關敘述錯誤的是()A.該實驗研究的是光照強度和溫度對光合速率的影響B(tài).A點和C點的限制因素分別為溫度和光照強度C.B點條件下伊樂藻能進行光合作用D.若在缺鎂的培養(yǎng)液中進行此實驗，則B點向右移動答案D解析若培養(yǎng)液中缺鎂，葉綠素合成受阻，光合速率減弱，而呼吸速率不變，需要增大光照強度來增大光合速率，使光合速率等于呼吸速率，即B點向左移動，D錯誤?？键c二影響光合作用的因素及應用1.內部因素(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶(3)葉面積指數(shù)2.外部因素(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析①光照強度②CO2濃度③溫度④水分影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內⑤礦質元素(2)多因子對光合速率的影響1.西瓜、玉米和辣椒輪作和固定種植玉米相比，其優(yōu)點是_________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。提示充分利用土壤中的礦質元素、改善土壤、減少大面積病蟲害發(fā)生2.在溫室大棚生產中，大棚內多施農家肥有利于提高作物的產量，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。提示農家肥中的有機物被微生物分解產生無機鹽和CO2，CO2和無機鹽能被作物利用，提高大棚作物的產量3.[2018·全國卷Ⅰ，30(2)]甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示。甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據是_____________________________________________________________________________________________________。提示甲根據曲線圖可知，甲種植物的光飽和點較高，對光照的需求大。當甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導致甲種植物凈光合速率下降幅度比乙種植物大4.結合下圖分析并回答問題：C點時兩者光合作用速率________(填“相等”“不相等”或“不一定相等”)，理由：___________________________________________________________________________________________________________________________________。提示不一定相等兩者的呼吸速率不一定相等考向1結合光合作用影響因素，考查科學思維1.(2024·北京西城區(qū)期末)西洋參受干旱脅迫，生長會受影響。檢測西洋參在重度干旱條件下與光合作用相關的指標，結果如圖所示。下列敘述正確的是()A.CO2吸收速率隨著干旱時間的延長而上升B.干旱既影響光反應又影響暗反應C.胞間CO2濃度僅受氣孔導度影響D.降低氣孔導度不利于西洋參適應干旱環(huán)境答案B解析據圖可知，隨著干旱時間的延長，CO2吸收速率先下降后上升然后再下降，A錯誤；干旱條件下土壤含水量降低，植物根系吸收的水分減少，光反應減慢，產生的O2和H＋減少，NADPH和ATP的合成減慢，進而導致C3的還原減慢；缺水還會導致植物葉片氣孔導度下降，CO2的吸收量減少，影響暗反應中CO2的固定過程，B正確；胞間CO2濃度除了受氣孔導度影響外，還受非氣孔因素的影響，C錯誤；降低氣孔導度可以在一定程度上減少水分的散失，有利于西洋參適應干旱環(huán)境，D錯誤。2.(2024·中原名校聯(lián)盟)如圖是某學校生物興趣小組研究菠菜光合速率相對值與葉齡關系的結果圖示。下列說法錯誤的是()A.A點光合速率較低是由于幼葉光合色素含量少B.隨著葉片不斷地展開，AB段光合速率上升C.由于葉片的衰老，CD段光合速率下降D.若光照突然增強，則短時間內葉綠體中C3的含量增加答案D解析A點葉齡小，光合色素含量少，吸收的光能也少，導致光合速率較低，A正確；AB段隨著葉齡增加，光合色素含量增多，葉片面積增大，酶數(shù)量增多，光合速率增大，B正確；CD段隨葉齡增大，葉片逐漸衰老，葉片中的光合色素含量減少，酶數(shù)量減少，光合速率下降，C正確；若光照突然增強，光反應產生的ATP和NADPH增加，C3的還原加快，短時間內葉綠體中C3的含量減少，D錯誤。3.(2024·湖南衡陽檢測)如圖表示植物光合作用速率隨光照強度改變的曲線，請分析并選出錯誤的一項()A.若適當提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補償點B應相應地向右移動B.若增加二氧化碳濃度，B點左移，C點左移，D點向右上方移動C.D點時，ATP從類囊體薄膜向葉綠體基質移動D.若圖為陽生植物，則換為陰生植物，B點向左移動，D點向左下方移動答案B解析B點為光補償點，此時光合作用與呼吸作用強度相等，若適當提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補償點B應相應地向右移動，A正確；若增加二氧化碳濃度，則光合作用強度增加，B點左移，C點右移，D點向右上方移動，B錯誤；D點時的光合作用強度最大，其光反應產生的ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質，參與暗反應過程中三碳化合物的還原，C正確。光(CO2)補償點、飽和點的移動問題(1)A點：代表呼吸速率，細胞呼吸增強，A點下移；反之，A點上移。(2)B點與C點的變化(注：只有橫坐標為自變量，其他條件不變)B點(補償點)C點(飽和點)適當增大CO2濃度(光照強度)左移右移適當減小CO2濃度(光照強度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移提醒細胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。(3)D點：代表最大光合速率，若增大光照強度或增大CO2濃度使光合速率增大時，D點向右上方移動；反之，移動方向相反。考向2圍繞光合作用在農業(yè)生產中的應用，考查生命觀念和社會責任4.(2024·廣東佛山調研)農業(yè)生產中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進作物的生長發(fā)育，達到增加產量等目的。請分析下列操作正確的是()A.礦質元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，體現(xiàn)了水的流動性B.給農田施加尿素的主要目的是利于植物合成糖類、脂肪等化合物C.向農田中施加農家肥，不僅可為植物的光合作用提供CO2，還可為植物的生長提供一定的無機鹽D.在酸化土壤中，無機鹽多以離子形式存在，有利于農作物的生長和發(fā)育答案C解析農田施肥的同時，往往需要適當澆水，此時澆水的主要原因是肥料中的礦質元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，體現(xiàn)了水的功能之一：水是良好的溶劑，A錯誤；給農田施加尿素的主要目的是利于植物合成蛋白質、核酸、ATP等含氮化合物，糖類的元素組成一般是C、H、O，脂肪的元素組成是C、H、O，不含N，B錯誤；向農田中施加農家肥，農家肥中的有機物可被土壤微生物分解成二氧化碳和無機鹽，故其不僅可以為植物的光合作用提供CO2，還可以為植物的生長提供一定的無機鹽，C正確；酸化土壤會影響植物根細胞的代謝活動，不利于農作物的生長和發(fā)育，D錯誤。5.(2024·江蘇南京模擬)細胞呼吸和光合作用的原理在農業(yè)生產中具有廣泛的應用。下列有關敘述中，錯誤的是()A.中耕松土有利于根細胞的有氧呼吸，從而促進根細胞對無機鹽的吸收B.農作物生長發(fā)育過程中，及時去掉衰老變黃的葉片有利于有機物的積累C.合理密植和增施有機肥均有利于提高農作物的光合作用強度D.溫室種植農作物時，為促進光合作用，白天要適時通風，以保證O2供應答案D解析中耕松土可以增加土壤中的空氣含量，有助于植物根細胞的有氧呼吸，從而促進根細胞對無機鹽的吸收，A正確；農作物生長發(fā)育過程中，及時去除衰老變黃的葉片(光合速率較低)，減少有機物的消耗，有利于有機物的積累，B正確；合理密植和增施有機肥均有利于提高農作物的光合作用強度，C正確；溫室種植農作物時，為促進光合作用，白天要適時通風，以保證CO2供應，D錯誤。1.(2022·海南卷，3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是()A.本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B.葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率C.四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高D.若在4℃條件下進行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短答案B解析由實驗目的可知，溫度和光照均為無關變量，A錯誤；實驗中所用的菠菜葉圓片已進行排氣處理，葉圓片上浮主要是因為其進行光合作用釋放了氧氣，且光合作用釋放氧氣的速率越大，葉圓片上浮所需時間越短，B正確；四組實驗中，0.5%的NaHCO3溶液中葉圓片上浮所需時間最長，說明其光合速率最小，C錯誤；實驗是在適宜溫度下進行的，若降低溫度，光合速率減慢，葉圓片上浮所需時間會延長，D錯誤。2.(2021·遼寧卷，2)植物工廠是通過光調控和通風控溫等措施進行精細管理的高效農業(yè)生產系統(tǒng)，常采用無土栽培技術。下列有關敘述錯誤的是()A.可根據植物生長特點調控光的波長和光照強度B.應保持培養(yǎng)液與植物根部細胞的細胞液濃度相同C.合理控制晝夜溫差有利于提高作物產量D.適時通風可提高生產系統(tǒng)內的CO2濃度答案B解析不同植物對光的波長和光照強度的需求不同，可根據植物生長特點調控光的波長和光照強度，A正確；為保證植物的根能夠正常吸收水分，該系統(tǒng)應控制培養(yǎng)液的濃度小于植物根部細胞的細胞液濃度，B錯誤；適當提高白天的溫度可以促進光合作用的進行，讓植物合成更多的有機物，而夜晚適當降溫則可以抑制其呼吸作用，使有機物消耗減少，有利于提高作物產量，C正確；適時通風可提高生產系統(tǒng)內的CO2濃度，進而提高光合作用速率，D正確。3.(2022·北京卷，2)光合作用強度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關系如圖。據圖分析不能得出()A.低于最適溫度時，光合速率隨溫度升高而升高B.在一定的范圍內，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C.CO2濃度為200(μL·L－1)時，溫度對光合速率影響小D.10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高答案D解析分析題圖可知，當CO2濃度一定時，光合速率會隨著溫度的升高而增大，達到最適溫度時，光合速率達到最高值，后隨著溫度的繼續(xù)升高而減小，A正確；分析題圖可知，當CO2濃度為200(μL·L－1)時，最適溫度為25℃左右；當CO2濃度為370(μL·L－1)時，最適溫度約為30℃；當CO2濃度為1000(μL·L－1)時，據圖不能得出其最適溫度，但比CO2濃度為370(μL·L－1)時高，可以表明在一定范圍內，CO2濃度的升高會使光合作用最適溫度升高，B正確；當CO2濃度為200(μL·L－1)時，光合速率隨溫度的升高，改變程度不大，光合速率在溫度的升高下，持續(xù)在數(shù)值為10處波動，而CO2濃度為其他數(shù)值時，光合速率隨著溫度的升高變化程度較大，曲線有較大的變化趨勢，所以表明CO2濃度為200(μL·L－1)時，溫度對光合速率影響小，C正確；分析題圖可知，10℃條件下，CO2濃度為200～370(μL·L－1)時，光合速率有顯著提高，而370(μL·L－1)至1000(μL·L－1)時，光合速率無明顯的提高趨勢，而且CO2濃度為370(μL·L－1)時與1000(μL·L－1)時，兩者的光合速率數(shù)值接近同一數(shù)值，所以不能表明10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高，D錯誤。4.(2022·湖南卷，13改編)在夏季晴朗無云的白天，10時左右某植物光合作用強度達到峰值，12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是()A.葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的O2量減少B.光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C.葉綠體內膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低D.光反應產物積累，產生反饋抑制，葉片轉化光能的能力下降答案D解析夏季中午葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的CO2量減少，暗反應減慢，光合作用強度明顯減弱；夏季中午氣溫過高，導致光合酶活性降低，呼吸酶活性增強(呼吸酶最適溫度高于光合酶)，光合作用強度減弱，但此時光合作用強度仍然大于呼吸作用強度，即呼吸釋放的CO2量小于光合固定的CO2量；光合色素位于葉綠體類囊體膜上；夏季中午葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的CO2量減少，暗反應減慢，導致光反應產物積累，產生反饋抑制，使葉片轉化光能的能力下降，光合作用強度明顯減弱。5.(2023·全國乙卷，29)植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛(wèi)細胞構成。保衛(wèi)細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關閉，保衛(wèi)細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光(只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度)照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60%左右?；卮鹣铝袉栴}。(1)氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、______________(答出2點即可)等生理過程。(2)紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是______________________________________________________________________________________________。(3)某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是，藍光促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結論的依據是____________________________________________________________________。(4)已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔________(填“能”或“不能”)維持一定的開度。答案(1)光合作用、呼吸作用(2)紅光下保衛(wèi)細胞進行光合作用，產生的有機物使細胞滲透壓升高，從而促進細胞吸水，細胞吸水能促進氣孔開放(3)藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋，即藍光促進K＋通過主動運輸進入保衛(wèi)細胞，導致保衛(wèi)細胞滲透壓升高，細胞吸水，促進氣孔開度進一步增大(4)能解析(1)氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、光合作用、呼吸作用、水和無機鹽的吸收等生理過程。(2)保衛(wèi)細胞在紅光下能進行光合作用，光合產物會使細胞內滲透壓升高，從而有利于保衛(wèi)細胞吸收水分，保衛(wèi)細胞吸收水分體積膨大，從而促進氣孔開放。(3)已知藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋，即藍光促進K＋通過主動運輸進入保衛(wèi)細胞，導致保衛(wèi)細胞滲透壓升高，細胞吸水，促進氣孔開度進一步增大。(4)根據題意，用飽和紅光只能使氣孔開度達最大開度的60%左右，說明氣孔開度還受其他因素影響，又已知藍光途徑也能促進氣孔開放，故用該除草劑處理的葉片能維持一定開度。限時強化練(時間：40分鐘)【對點強化】考點一探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1.(2024·山西康杰中學質檢)某同學將新鮮金魚藻置于盛有NaHCO3溶液的燒杯中，改變燈泡與燒杯的距離，測定得到下表所示結果。下列敘述正確的是()燈泡與燒杯距離/cm153045607590氣泡產生速率/(個·min－1)492811000A.本實驗的目的是探究CO2濃度對光合速率的影響B(tài).15～45cm之間，氣泡產生量為光合作用實際產生氧氣的量C.小于60cm時，限制光合速率的主要因素是光照強度D.60cm時，光線太弱導致光合作用完全停止答案C解析根據題意分析，該實驗的目的是探究光照強度對光合速率的影響，A錯誤；15～45cm之間，氣泡的產生速率表示凈光合速率，B錯誤；小于60cm時，隨著光照強度的增加，氣泡的產生速率加快，因此，此時限制光合速率的主要因素是光照強度，C正確；60cm時，光線太弱可能導致凈光合速率為0，此時光合速率等于呼吸速率，光合作用沒有完全停止，D錯誤。2.(2024·廣東梅州期末)小明家想建一個綠色蔬菜大棚，他結合所學知識給出若干建議，其中包括在大棚內安裝太陽能燈和增加供暖裝置以確保晝夜溫度均高于室外，下列有關小明的建議和對應原理的敘述正確的是()A.太陽能燈能在陰天時增加光照強度，增強光反應，為暗反應提供更多的ATP和NADPHB.光反應在光下進行，暗反應在暗處進行，夜晚要關閉太陽能燈讓植物進行暗反應C.大棚內最好安裝綠色的太陽能燈D.延長光照時間能提高光合作用的速率答案A解析陰天時光照不足，可用太陽能燈增加光照強度，進而增強光反應，為暗反應提供更多的NADPH和ATP，A正確；光反應必須在光下進行，而暗反應有光、無光都能進行，夜晚為了更好地提高產量，需要打開太陽能燈(延長光照時間)，讓植物進行光合作用，因為暗反應需要光反應提供ATP和NADPH，B錯誤；綠葉中的色素主要吸收藍紫光和紅光，幾乎不吸收綠光，不宜在大棚內安裝綠色的太陽能燈，可安裝藍紫色或紅色的太陽能燈，C錯誤；光合作用速率指的是單位時間內的光合作用強度，延長光照時間不能提高光合作用的速率，D錯誤?？键c二影響光合作用的因素及應用3.(2024·湖南衡陽模擬)下列有關光合作用原理和應用的敘述錯誤的是()A.葉綠體中光合色素吸收的光能可用于將水分解成氧和H＋B.在暗反應階段中，從外界吸收進來的二氧化碳，不能直接被NADPH還原C.提高白天與夜間的溫度，有利于增加大棚蔬菜產量D.適時進行灌溉可以緩解作物的“光合午休”程度答案C解析在暗反應階段中，從外界吸收進來的二氧化碳先與C5結合生成C3，接著C3被還原，即從外界吸收進來的二氧化碳，不能直接被NADPH還原；白天適當提高溫度，有利于光合作用的進行，晚上適當降低溫度，降低呼吸速率，從而增加大棚蔬菜產量；“光合午休”是由于中午光照過強，溫度過高，蒸騰作用過于旺盛，部分氣孔關閉導致二氧化碳供應不足引起的，故適時進行灌溉可以緩解作物的“光合午休”程度。4.(2024·北京通州區(qū)檢測)農作物的光合作用強度與其產量直接相關?？蒲腥藛T研究了光照強度和CO2濃度對某種植物光合作用強度的影響，繪制出成熟葉片在兩種CO2濃度條件下，光合作用強度隨光照強度的變化曲線(見下圖)。下列說法正確的是()A.單位葉片中A點的光合作用強度一定大于呼吸作用強度B.D點以后限制光合作用強度的內因可能是酶濃度C.CO2濃度由B點調至C點瞬間，葉綠體中C3含量下降D.若該曲線是在最適溫度下測得，突然降低溫度，D點會向右上方移動答案B解析曲線代表總光合強度，呼吸強度未知，A錯誤；CO2濃度由B點調至C點瞬間，C3的合成增加，消耗暫時不變，所以C3含量上升，C錯誤；突然降低溫度，光合速率降低，D點會向左下方移動，D錯誤。5.(2024·蘭州一中質檢)下列關于農業(yè)生產措施及其作用對應關系一致的是()措施作用A在甘蔗生長后期除去下部部分老葉降低呼吸作用，增加有機物積累B合理密植提高光合速率，提高作物產量C溫室及時通風促進作物吸收利用O2D適時適度松土促進作物根系對有機營養(yǎng)物質及無機鹽離子的吸收答案A解析隨著甘蔗莖的伸長，基部葉片自下而上逐漸枯黃