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第9讲　光合作用与能量转化
[课程导学]
内容要求 2.2.3.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。实验：提取和分离叶绿体色素。
与旧教材对比 增：①光谱概念；②希尔实验和阿尔农实验；③影响光合作用的因素。删：①叶片呈现绿色的原因；②普利斯特利实验；③英格豪斯实验；④梅耶实验；⑤萨克斯实验。改：①水分解为氧和H＋，H＋与NADP＋结合形成NADPH；②C3还原过程中NADPH既提供能量又作还原剂。淡化：化能合成作用改为小字介绍。
考点一　捕获光能的色素和结构
1．绿叶中色素的提取和分离实验
(1)实验原理
(2)实验步骤
[提醒]　①胡萝卜素含量最少，所以其色素带最窄；在层析液中溶解度最大所以扩散最快。
②胡萝卜素和叶黄素之间的距离最远。
③叶绿素a的含量最多，所以该色素带最宽。
2．叶绿体的结构与功能
(1)叶绿体的结构模式图
[提醒]　①蓝细菌无此结构，但存在光合色素和酶，也能进行光合作用。
②叶绿体外膜、内膜和类囊体薄膜均是以磷脂双分子层为基本支架的生物膜。
(2)叶绿体的功能
3．叶绿体中色素的吸收光谱分析
由图可以看出：
[提醒]　(1)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素(叶绿素)对绿光吸收最少，绿光被反射出来。
(2)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
(1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。(　　)
(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。(　　)
(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　)
(4)植物细胞中都含有叶绿体；光合作用需要的酶和色素分布在叶绿体的基粒中。(　　)
(5)叶绿体内膜向内折叠形成类囊体，所以内膜面积远大于外膜面积。(　　)
(6)植物叶片呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
1．(必修1 P97问题探讨改编)生产上，用何种颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高？阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？
_______________________________________________________________。
提示：无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。阴天时，应选择补红光和蓝紫光的照明灯
2．(必修1 P99旁栏思考)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：因为这种波长的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有机物
3．(必修1 P101拓展应用T1)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布一般依次是浅、中、深。分析原因：这种现象与_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：光能捕获有关，即不同颜色的藻类吸收不同波长的光
突破1 色素的提取和分离
核心素养 科学探究
1．(2020·高考江苏卷改编)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　)
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入氧化钙可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加二氧化硅有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
解析：选B。研磨时加入碳酸钙可以防止叶绿素被氧化破坏，B错误。
2．(2022·山东青岛期中)“绿叶中色素的提取和分离”实验中，某同学提取的滤液经层析后结果如下图所示。造成该现象可能的解释是(　　)
A．研磨时未加入二氧化硅
B．研磨时未加入碳酸钙
C．划滤液细线的次数不够
D．提取时未加入无水乙醇
解析：选B。若研磨时未加入二氧化硅，研磨不充分，会导致4种色素的含量均减少，但不会出现只有叶绿素b与叶绿素a的相对含量明显减少的现象，A不符合题意；若研磨时未加入碳酸钙，叶绿素分子被破坏，会导致叶绿素b与叶绿素a的相对含量明显减少，B符合题意；若划滤液细线的次数不够，点样处积累的色素浓度低，会导致层析时4种色素的相对含量均减少，但不会出现只有叶绿素b与叶绿素a的相对含量明显减少的现象，C不符合题意；若提取时未加入无水乙醇，无法提取出色素，会导致滤纸条上未出现色素带，D不符合题意。
绿叶中色素的提取与分离实验异常现象分析
　
突破2 捕获光能色素的种类和功能
核心素养 生命观念
3．(2022·山东临沂高三月考)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　)
A．图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上
B．利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端
C．植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光
D．弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
解析：选D。图中①(叶绿素b)、②(叶绿素a)主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，①(叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于①②吸收绿光最少，绿光被反射出来，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，故弱光下①(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。
4．叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体中的色素的合成都需要Mg2＋和光照
B．H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的
解析：选D。只有叶绿素的合成才需要Mg2＋和光照，A错误；水的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误；光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。
影响叶绿素合成因素的分析
　
考点二　光合作用的基本过程
1．探索光合作用原理的部分实验[连一连]
[提醒]　同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。
2．光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。
3．光合作用的过程图解
[提醒]　(1)暗反应有光、无光都能进行，若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长。
(2)C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。
4．反应式
(1)若有机物为(CH2O)：。
(2)若有机物为C6H12O6：
。
[助学巧记]　光合作用过程的“一、二、三、四”
5．光合作用和化能合成作用的比较
[提醒]　绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。
(1)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生。(　　)
(2)H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在叶绿体基质中。(　　)
(3)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP。(　　)
(4)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原。(　　)
(5)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应过程。(　　)
(6)当叶绿体内ATP不足时，线粒体产生的ATP可供应叶绿体用于光合作用。(　　)
(7)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖，这种反应形式称为硝化作用。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
(7)×
1．(必修1 P100～101思考·讨论)右图是光合作用探究历程中恩格尔曼的实验示意图，请分析：
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
_______________________________________________________________。
提示：(1)选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位
(2)排除氧气和极细光束外的其他光的干扰
2．(必修1 P102～103思考·讨论T4)尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
提示：
3．(必修1 P103相关信息)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：(1)可作为暗反应阶段的还原剂；(2)储存部分能量供暗反应阶段利用
4．(必修1 P104相关信息)C3是指三碳化合物——____________，C5是指五碳化合物——核酮糖 1，5 二磷酸(RuBP)。
提示：3 磷酸甘油酸
5．(必修1 P104相关信息)光合作用的产物有一部分是________，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入________，再通过韧皮部运输到植株各处。
提示：淀粉　筛管
1．光合作用过程中元素的去向分析
2．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化)
突破1 光合作用的过程
核心素养 生命观念
1．(2022·江西上饶高三模拟)下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)，下列判断错误的是(　　)
A．绿色植物能利用a物质将光能转换成化学能储存在c中
B．e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂
C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升
解析：选B。e为水光解生成的H＋与NADP＋结合形成的NADPH，也储存部分能量供暗反应中C3的还原，B错误。
2．(2022·山东潍坊模拟)磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。下图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是(　　)
A．a表示的物质是ATP，它也可以在叶绿体基质中合成
B．磷酸丙糖应该是一种五碳化合物
C．磷酸丙糖是暗反应产物，在细胞质基质中合成淀粉
D．若图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合作用速率下降
解析：选D。图中a表示光反应为暗反应提供的物质NADPH和ATP，其在叶绿体类囊体薄膜上合成，A错误；磷酸丙糖是三碳化合物，B错误；由题图可知，磷酸丙糖合成淀粉的过程是在叶绿体基质中进行的，C错误；磷酸转运器活性受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将Pi运入叶绿体，造成叶绿体中光合作用产物积累和缺少Pi，导致光合作用速率降低，D正确。
突破2 光合作用过程拓展
核心素养 科学思维
3．(2022·安徽合肥高三期中)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。下列有关分析错误的是(　　)
A．图中A为O2，可释放部分到空气中
B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
解析：选B。题图中B是在NADP＋、H＋和e－参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的C3增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低，B错误。
4．(不定项)下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，结合所学知识分析，下列相关叙述正确的是(　　)
A．在高O2含量环境中，植物不能进行光合作用
B．卡尔文循环的具体场所应为叶绿体基质
C．将植物突然置于黑暗环境中，C5与C3之间的转化会受影响
D．C2和葡萄糖均可在线粒体内被彻底分解成CO2和H2O
解析：选BC。从题图信息可知，在高O2含量环境中，产生的C3也可用于卡尔文循环，进而生成糖，A项错误；根据所学知识可知，卡尔文循环的具体场所应为叶绿体基质，B项正确；光合作用暗反应的进行，需要光反应提供NADPH和ATP，黑暗条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供NADPH和ATP，因而C5与C3之间的转化将受到影响，C项正确；线粒体不能直接分解葡萄糖，D项错误。
5．(不定项)(2022·山东济宁期末)小麦体内只有一条固定CO2的途径，即卡尔文循环，也称为C3途径；甘蔗除具有C3途径外，还有另外一条途径，即C4途径。比较甘蔗和小麦的叶片结构发现，小麦的维管束鞘细胞不含叶绿体，光合作用的全过程在叶肉细胞的叶绿体中完成。而甘蔗的叶肉细胞的叶绿体中基粒发达，维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒。甘蔗细胞暗反应中CO2固定过程如图所示，能有效利用较低浓度的CO2。下列叙述正确的是(　　)
A．干旱环境中小麦光合作用速率比甘蔗大
B．甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物
C．甘蔗、小麦光反应的场所都发生在叶肉细胞中
D．甘蔗、小麦暗反应过程中CO2的受体都是PEP和RuBP
解析：选BC。小麦体内只有一条固定CO2的途径，即卡尔文循环；甘蔗除了具有C3途径外，还有C4途径，能有效利用较低浓度的CO2。干旱环境中，气孔大量关闭，吸收CO2较少，小麦光合作用速率比甘蔗小，A错误。有机物是在维管束鞘细胞中经过卡尔文循环合成的，而叶肉细胞只进行C4途径，不形成有机物，故甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物，B正确。甘蔗的叶肉细胞的叶绿体中基粒发达，维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒；小麦的维管束鞘细胞不含叶绿体，甘蔗、小麦光反应的场所都发生在叶肉细胞中，C正确。甘蔗暗反应过程中CO2可以与PEP结合生成C4，也可与RuBP结合生成C3，故碳同化过程中CO2的受体是PEP和RuBP，小麦暗反应过程中CO2的受体是RuBP，D错误。
突破3 环境改变对光合作用中物质变化的影响
核心素养 科学思维
6．(不定项)(2022·山东济宁检测)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法，不正确的是(　　)
A．突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小
B．突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
C．突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D．突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
解析：选ACD。突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，ATP/ADP的值增大，D错误。
7.在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答下列问题：
(1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________；
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是
_______________________________________________________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(填“低”或“高”)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(填“低”或“高”)，其原因是
_______________________________________________________________。
解析：(1)CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3的量减少，确定物质A是C3，物质B是C5。(2)CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，C3和C5的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，根据暗反应中CO2固定的反应式可知，C3的量应是C5的量的2倍。(4)CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因为暗反应减弱，所需的ATP和NADPH减少，光反应强度减弱。
答案：(1)C3　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍　C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累　(3)高　(4)低　CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和NADPH少
考点三　影响光合作用的因素及应用
1．外部因素
(1)单因子变量对光合速率的影响
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分和矿质元素
(2)多因子变量对光合速率的影响
　
2．内部因素
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)：以阴生植物、阳生植物为例，如下图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(1)光合作用中温度主要影响暗反应阶段。(　　)
(2)光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高。(　　)
(3)农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间。(　　)
(4)栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有利于增大光合作用面积。(　　)
(5)温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收。(　　)
(6)夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高。(　　)
(7)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是光反应强度升高，暗反应强度降低。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×
(7)×
1．(2022·牡丹江高三月考)甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关叙述错误的是(　　)
A．甲图中，在B点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度
B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用的速率会随着温度的升高而降低
C．温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用速率
D．若光照强度突然由A变为B，短时间内叶肉细胞中C3的含量会减少
解析：选A。甲图中，在B点时增加光照强度，每一条曲线的光合作用速率不变，但升高温度，反应速率加快，说明此时的限制因素是温度，题目给出的条件是CO2浓度适宜，所以CO2浓度不是该点的限制因素，A错误。
2．(2022·山东济南高三模拟)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组探究 CO2 浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如下图所示。
已知大气CO2 浓度约为 0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　)
A．实验中CO2浓度为 0.03%的组是对照组
B．增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率
C．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
解析：选B。对比相同光照强度下的高CO2浓度组和对照组，龙须菜的生长速率没有明显差别，B错误。
3．(不定项)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要植物幼苗的生理指标(见下表)。下列分析不正确的是(　　)
　　　　　物种指标　　　　　 构树 刺槐 香樟 胡颓子
光补偿点/klx 6 4 1.8 1.1
光饱和点/klx 13 9 3.5 2.6
注：光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光照强度；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光照强度。
A．光照强度小于6 klx时，构树幼苗叶肉细胞需要的CO2全部来自外界
B．光照强度为10 klx时，影响构树幼苗和刺槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度等
C．若将光照强度突然由2 klx增加到4 klx，短时间内香樟幼苗叶肉细胞中的C3会增加
D．在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中，胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树的幼苗
解析：选ABC。光照强度小于6 klx时，构树幼苗的实际光合速率小于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率可以大于其呼吸速率，则所需CO2可来自细胞呼吸和外界，A错误。对构树幼苗来说，10 klx光照强度大于其光补偿点，但小于其光饱和点，此时限制构树幼苗光合速率的环境因素有光照强度等；但对于刺槐幼苗来说，10 klx光照强度大于其光饱和点，此时光照强度并不是其光合速率的限制因素，B错误。若将光照强度突然从2 klx增加到4 klx，则香樟幼苗叶肉细胞的光反应增强，产生更多的NADPH和ATP，从而使更多的C3被还原，而短时间内C3的生成速率不变，故短时间内香樟幼苗叶肉细胞中的C3减少，C错误。胡颓子和香樟的幼苗的光补偿点和光饱和点都比另两种植物(构树和刺槐的幼苗)低，它们更适合在光照较弱的环境中生长，D正确。
[判断依据类]
1．[2018·全国Ⅱ，T30(1)]为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：
从图可知，A叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是_______________________________________________________________
________________________。
答案：下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片
2．[2018·全国Ⅰ，T30(2)]
甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_____________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：甲　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
　
[原因分析类]
3．[2020·全国Ⅰ，T30(3)]农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是____________，选择这两种作物的理由是__________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/(μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
答案：A和C　作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
4．[2019·全国Ⅰ，T29(2)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是_______________________________。
答案：降低　气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
5．[2017·全国Ⅰ，T30(1)改编]已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是___________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：植物在光下进行光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
6．[2017·全国Ⅰ，T30(2)改编]若将某种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：该植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用生成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
　
[结果结论类]
7．镉盐在水中多以离子状态存在，对水生植物的影响尤为严重。某科研小组研究不同浓度的镉对水生植物叶绿素的影响，结果见右图，由图得出的结论是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：随着镉浓度的增大，叶绿素的含量逐渐降低，叶绿素a受影响的幅度更大
8．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。
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：乙组的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
　
1．(2021·高考广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是(　　)
A．Rubisco存在于细胞质基质中
B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP
D．Rubisco催化C5和CO2结合
解析：选D。由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体基质中进行的，故Rubisco 存在于叶绿体基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。
2．(2021·高考湖南卷)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是(　　)
A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
解析：选A。弱光条件下，植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于光合作用强度，并不是未进行光合作用，A错误。
3．(2021·高考北京卷)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是(　　)
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
解析：选B。由题图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 mmol·cm－2·s－1，A正确；CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由题图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃ 时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误；由题图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率为0，说明不能积累有机物，C正确；由题图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。
4．(2021·高考河北卷)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
生理指标 对照组 施氮组 水＋氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度(mmol·m－2·s－1) 85 65 196
叶绿素含量(mg·g－1) 9.8 11.8 12.6
RuBP羧化酶活性(μmol·h－1·g－1) 316 640 716
光合速率(μmol·m－2·s－1) 6.5 8.5 11.4
注：气孔导度反映气孔开放的程度。
回答下列问题：
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括____________________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的____________，提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动____________两种物质的合成以及________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________
_______________________________________________________________。
答案：(1)是细胞内的良好溶剂；参与细胞内的某些生化反应；为细胞提供液体环境；运送营养物质和代谢废物(写出两点即可)　吸收和运输　(2)镁　NADPH和ATP　水　C5　(3)叶绿体吸收光能的能力增强，水的光解速率加快，使光反应速率加快，固定CO2的速率加快；施氮同时补充水分使气孔导度增大，有利于外界CO2进入叶肉细胞，为暗反应提供原料
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