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新高考生物一轮考点梳理&分层训练
第9讲　光合作用与能量转化
内容比较——知考向 核心素养——提考能
内容要求 1.说明光合作用过程及其对它的认识过程 2.活动：提取和分离叶绿体色素 3.活动：探究不同环境因素对光合作用的影响 生命观念 通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一、结构决定功能的观点
科学思维 理解C3、C5等物质变化和光合作用的相关曲线
科学探究 探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响
社会责任 关注光合作用与农业生产及生活的联系
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；③化能合成作用改为小字介绍(弱化)。
考点一　绿叶中色素的提取和分离
1.色素的提取与分离实验　可看作两个实 验哦！
(1)实验原理
(2)实验流程
(3)实验结果及分析
2.叶绿体的结构及其中的色素
(1)光合作用的结构——叶绿体
并非光合作用的必要条件，蓝细菌、光合细菌
也能进行光合作用，但没有叶绿体。
(2)色素的吸收光谱　　阳光穿过三棱镜时形成的不同颜色的光带
由图可以看出：
①色素的功能：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色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是400～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。　参看必修1 教材P99“学科交叉”
提醒　①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
②植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用。
③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。
(1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素(√)
(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(√)
(3)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的(×)
(4)光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中(×)
(5)光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与(√)
1.植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
提示　绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线很少被光合色素吸收，因此光合作用中制造有机物较少。
2.(实验改进)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？
提示　①胡萝卜素(橙黄色)　②叶黄素(黄色)　③叶绿素a(蓝绿色)　④叶绿素b(黄绿色)
1.色素提取分离四个常见异常现象原因分析
(1)滤液颜色过浅的原因
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)。
(2)滤纸条色素带重叠的原因
①滤液细线不直；②滤液细线过粗。
(3)滤纸条无色素带的原因
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)滤纸条色素带较浅的原因 若仅最下面两条色素带较浅呢？
①滤液中色素含量少；
②划滤液细线时次数太少。
2.影响叶绿素合成的三大因素
3.色素与叶片的颜色
考向1　结合实验原理及过程，考查科学探究能力
1.(2020·江苏卷，6)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CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
答案　B
解析　叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。
2.(2020·云南毕业班统一检测)为探究pH对叶绿素稳定性的影响，某科研小组进行了如表实验。下列叙述错误的是(　　)
组号 叶绿素溶液/mL pH 处理时间/min 溶液颜色
① 3.0 8.0 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
A.叶绿素可用无水乙醇提取
B.该实验设置了四个实验组，是一个对照实验
C.该实验说明叶绿素在酸性条件下不稳定，在碱性条件下稳定
D.由该实验结果推测，酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降
答案　C
解析　叶绿体色素易溶于有机溶剂，可以加入无水乙醇进行叶绿素的提取，A正确；该实验设置了四个实验组，每个组别之间形成对照关系，是一个对照实验，B正确；根据表中数据可知，酸性环境下叶绿素溶液的颜色变成黄绿色或黄褐色，说明酸性环境下的叶绿素可能因稳定性较差而被分解，在pH为7或8的环境中，叶绿素溶液的颜色均为绿色，但这不能排除碱性增强时色素可能会被破坏，C错误；结合C项分析，可知酸性条件下叶绿素含量降低，因此酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降，D正确。
考向2　围绕光合色素作用考查科学思维能力
3.(2017·全国卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
答案　A
解析　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
4.(2021·长沙一中质检)用叶绿素完全缺失的水稻叶片进行相关实验，下列叙述正确的是(　　)
A.叶绿素完全缺失的水稻叶片不能吸收红光
B.叶绿体内部巨大的膜面积为暗反应的酶提供了附着位点
C.用该水稻叶片进行光合色素的分离实验，圆形滤纸片上会出现两个直径较小的圆
D.Fe参与叶绿素的组成
答案　A
解析　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，所以叶绿素完全缺失的水稻叶片不能吸收红光，A正确；叶绿体内部巨大的膜面积(类囊体膜)为光反应的酶提供了附着位点，B错误；用该水稻叶片(叶绿素完全缺失)进行光合色素分离实验，圆形滤纸片上会出现两个直径较大的圆，即出现胡萝卜素和叶黄素的色素带，C错误；Fe不参与叶绿素的组成，Mg参与叶绿素的组成，D错误。
考点二　光合作用的过程
1.验证叶绿体功能及探究光合作用原理的部分实验
2.光合作用的过程
3.光合作用的概念及反应式
(1)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。
(2)反应式：
CO2＋H2O(CH2O)＋O2
4.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
不同点 生物类型 绿色植物和光合细菌 硝化细菌等
能量来源 光能 体外物质氧化时释放的化学能
相同点 代谢类型 自养需氧型
物质变化 将无机物(CO2和H2O等)转化为储存能量的有机物
提醒　①同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O、15N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。
③C3是指三碳化合物——3 磷酸甘油酸；
C5是指五碳化合物——核酮糖 1，5 二磷酸(RuBP)。
(1)光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行(×)
(2)H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在叶绿体基质中(×)
(3)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂(√)
(4)适宜条件下培养的叶绿体，突然将原来的白光改为绿光照射，则短时间内NADPH含量会增多(×)
(5)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉(×)
(6)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应过程(√)
(7)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类(√)
1.下面是验证叶绿体功能实验中恩格尔曼所做的实验示意图，请分析：
恩格尔曼的实验示意图　　　　　　　　　
恩格尔曼第二个实验的示意图
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
提示　选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(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　排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
(3)在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
提示　这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。
(4)如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进，用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？
提示　三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中没有红光和蓝紫光，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。
2.光反应中，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。
3.叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量？
提示　暗反应CO2固定时，每消耗1分子C5，产生2分子C3；C3还原时，每还原2分子C3产生1分子C5，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是C5的2倍。
1.光合作用反应式及元素去向分析
①O：HO18O2
C18O2C3(CHO)
②C：14CO2―→14C3→(14CH2O)
③H：H2O→NADPH→(CH2O)　为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
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的含量变化
起始值C3高于C5(约其2倍)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考向1　结合光合作用的过程，考查科学思维能力和科学探究能力
1.(2020·天津等级考，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　)
A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
答案　A
解析　题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸”说明，乙醇酸是在暗反应中合成的，合成场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等，B错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素，D错误。
2.(2021·天津河西区期末)下列关于科学家对光合作用的探索历程的叙述错误的是(　　)
A.恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用发生在叶绿体的受光部位
B.希尔以离体叶绿体为实验材料，发现其在适当条件下可以发生水的光解并产生氧气
C.鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的氧气来自二氧化碳
D.阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随
答案　C
解析　鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的氧气来自水，C错误。
考向2　围绕条件骤变时叶绿体中各物质含量变化，考查科学思维能力
3.(2014·全国卷Ⅰ，2改编)在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化错误的是(　　)
A.ATP含量下降
B.C3的含量上升
C.合成C5的速率加快
D.NADPH的含量下降
答案　C
解析　叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光，若由自然光突然改用光照强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的NADPH和ATP减少，A、D正确；由于NADPH和ATP含量下降，导致C3被还原的速率减慢，而短时间内暗反应中CO2的固定仍在消耗C5，生成C3，故短时间内C3的含量会上升，合成C5的速率减慢，B正确，C错误。
4.(2021·重庆一中调研)如图表示植物光合作用的某阶段，下列相关叙述正确的是(　　)
A.该反应的场所是叶绿体的类囊体
B.无光条件下，有利于该反应的进行
C.突然中断CO2的供应，短时间内C5的量会减少
D.突然中断光照，短时间内(CH2O)的量会减少，C3的量会增多
答案　D
解析　图示过程包括了CO2的固定和C3的还原，为光合作用暗反应过程，发生在叶绿体基质中，A错误；无光条件下，光反应产生的ATP和NADPH不足，暗反应会因NADPH和ATP的缺乏受到限制，B错误；突然中断CO2的供应，短时间内C5的消耗减少，C5的生成不变，C5的量会增加，C错误；突然中断光照，光反应产生的ATP和NADPH不足，导致短时间内C3的还原受阻，而CO2的固定过程正常进行，则(CH2O)的量会减少，C3的量会增多，D正确。
　光反应制约暗反应，暗反应也制约光反应
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反应停止(如停止CO2供应)时，光反应也将受制约，从而导致O2产生速率下降。
考点三　影响光合作用的因素及应用
1.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，如图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)叶面积指数
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分或矿质元素　影响气孔的开闭
超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。
(2)多因子对光合速率的影响
(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光反应(√)
(2)延长光照时间能提高光合作用强度(×)
(3)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用(×)
(4)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质(√)
1.(生产实践)土壤板结，光合速率下降的原因是土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱。
2.(生产实践)北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是：光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。
3.(生产实践)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示　有机肥在被微生物分解的时候会产生无机盐并释放CO2，促进光合作用。
考向1　单因子对光合作用的影响及应用
1.(2020·海南学业水平考试，21)在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)光照强度　降低　(2)B地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低　(3)C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C的净光合作用降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B
解析　(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，与10时相比，7时光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度。从图中分析可知，10时到12时光合作用强度在降低。
(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，当光照强度持续增大且温度上升，会使植物叶片部分气孔关闭，导致植物从外界吸收二氧化碳受阻，植物暗反应受到限制，光合作用速率降低。
(3)当温度升高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，光合作用强度降低，呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，蔬菜的有机物积累减少，产量降低。
2.(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有____________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是___________________________ _____________________________________________ ________(答出1点即可)。
(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　(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤中氧气含量，促进根系的呼吸作用　(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　(3)A和C　作物A光饱和点高且长得高，可利用上层较强光照进行光合作用；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
解析　(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的渗透压，防止细胞液渗透压低于土壤溶液渗透压，导致细胞作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
考向2　结合多因素对光合作用的影响，考查综合分析问题能力
3.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题：
(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________________________________________________________________________。
(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑____________这一因素的影响，并采取相应措施。
答案　(1)0　a、b、c　(2)光强
(3)大于　(4)光强
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考点四　光合作用与细胞呼吸的综合
1.光合作用与有氧呼吸的区别
项目 光合作用 有氧呼吸
物质变化 无机物有机物 有机物无机物
能量变化 光能→稳定的化学能(储能) 稳定的化学能→ATP中活跃化学能及热能(放能)
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所 叶绿体 细胞质基质、线粒体
条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
2.光合作用与细胞呼吸三个层面上的联系
(1)过程联系
(2)物质联系
①C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2
②O：H2OO2H2O
③H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
(3)能量联系
3.光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路
1.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析
(2)结合曲线辨析
(3)从语言文字中辨析
还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率
总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器) 中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量
“产生”或“制造”的O2的量 “释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量
“产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量
注　真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量
②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量
2.光合作用曲线中的“关键点”移动
(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移
适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移
土壤缺Mg2＋ 右移 左移
注意：　细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
考向1　结合光合作用与呼吸作用相关曲线，考查科学思维能力
1.(2020·江西南昌四校二联)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图，关于该图的叙述错误的是(　　)
A.A点产生的原因是夜温降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少
B.开始进行光合作用的点是B点，结束光合作用的点是M点
C.光合速率与呼吸速率相等的点是C、H点，有机物积累量最大的点是M点
D.DE段下降的原因是部分气孔关闭，CO2吸收减少，FH段下降的原因是光照减弱
答案　C
解析　A点释放CO2的速率减小，是由于夜间温度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率降低，CO2释放减少，A正确；由图可知，B点是光合作用开始的点，M点之后，CO2释放速率不变，说明M点之后不再进行光合作用，B正确；H点之后，光合作用速率小于呼吸作用速率，有机物减少，因此有机物积累最大的点是H点，C错误；DE段光照较强，温度较高致使部分气孔关闭，二氧化碳通过气孔进入叶肉细胞间隙的量减少，光合速率降低；FH段是下午光照逐渐减弱的时间段，此时光合速率下降的原因是光照减弱，D正确。
2.(2021·湖北黄冈第一次调研)如图所示，在适宜温度和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是(　　)
A.在CO2浓度低于b的环境中植物乙比植物甲生长得更好
B.CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
C.适当增加光照强度，a点将右移
D.CO2浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等
答案　A
解析　据图分析，可知在CO2浓度低于b的环境中，植物乙比植物甲生长得更好，A正确；CO2浓度等于a时，甲的光合作用速率与呼吸作用速率相等，B错误；适当增加光照强度，光合作用增强，则a点将左移，C错误；CO2浓度为b时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是甲、乙的呼吸作用强度与实际光合作用强度不一定相等，D错误。
考向2　结合光合作用和细胞呼吸的关系，考查综合分析问题能力
3.(2020·黑龙江哈尔滨一调改编)如图表示绿色植物叶肉细胞内的部分代谢过程，相关叙述错误的是(　　)
A.在细胞质基质中发生过程①时，会释放少量能量
B.过程③和④都发生在叶绿体基质中
C.过程③主要消耗过程①、②产生的[H]
D.突然增大光照强度，则短时间内叶绿体中C3含量会减少
答案　C
解析　图示表示细胞呼吸和光合作用的部分过程，其中①表示有氧呼吸或无氧呼吸的第一阶段、②表示有氧呼吸或无氧呼吸的第二阶段、③表示暗反应中C3的还原、④表示暗反应中CO2的固定。有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，其中有机物分解为丙酮酸，同时释放少量的能量，A正确；过程③和④表示暗反应的两个阶段，都发生在叶绿体基质中，B正确；细胞呼吸过程中产生的[H]不用于光合作用，C错误；突然增大光照强度，光反应会增强，导致NADPH和ATP生成增加，而短时间内CO2浓度基本不变，暗反应中CO2固定(C3的来源)速率基本不变，但C3的还原(C3的去路)速率增大，故短时间内叶绿体中C3含量会减少，D正确。
4.(2020·山东等级考，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_________________________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是
________________________________________________________________________
________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案　(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5)　(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足　(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)　(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析　(1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解水生成H＋和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5)，乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量＝光合作用合成糖类的量－细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。
重温真题　经典再现
1.经典重组　判断正误
(1)蓝细菌(旧称蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用(2019·海南卷，1D)(　　)
(2)高等植物光合作用中光反应只发生在生物膜上(2018·海南卷，4A)(　　)
(3)叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中(2017·全国卷Ⅲ，2B)(　　)
(4)照光培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快(2014·全国卷Ⅰ，2B)(　　)
(5)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(2013·全国卷Ⅱ，2D)(　　)
(6)用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素(2013·海南卷，8C)(　　)
提示　(1)√　(2)√　(3)√
(4)×　用黑布迅速将培养瓶罩上，没有光照，导致NADPH和ATP减少，暗反应减弱，CO2的固定减弱。
(5)×　植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色。
(6)×　用乙醇提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素。
2.(2019·海南卷，9)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是(　　)
A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
答案　B
解析　光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP，A正确；胡萝卜素不能吸收红光，B错误；光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与，C正确；红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以转变为ATP和NADPH中活跃的化学能，D正确。
3.(2019·海南卷，12)下列关于绿色植物的叙述，错误的是(　　)
A.植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸
B.植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C.遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降
D.植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
答案　B
解析　有氧呼吸不需要光照，植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸，A正确；植物细胞中ATP不一定都是在膜上合成的，如细胞质基质和线粒体基质中也可以合成ATP，B错误；合成叶绿素需要光照，遮光培养会导致光照减弱，会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降，C正确；植物幼茎的绿色部分含有叶绿体，能进行光合作用，所有的活细胞都能进行呼吸作用，D正确。
4.(2020·全国卷Ⅲ，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 (1)______ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 (2)______ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 (3)______ 化学能
终产物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)______ (5)______
答案　(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能
(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2
解析　(1)(2)无氧条件下，某些细胞可以将葡萄糖分解成乙醇和CO2，并释放少量能量，该过程为无氧呼吸，发生在细胞质基质中。(3)(4)在真核细胞中，光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体膜上，叶绿体类囊体膜上的光合色素吸收的光能，有两方面的用途：①将水分解成NADPH和氧，氧直接以分子的形式释放出去，NADPH被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂参与到暗反应阶段的化学反应中去；②在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。(5)在线粒体中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H](NADH)，并释放出少量的能量；在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H](NADH)经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。因此丙酮酸等在线粒体内氧化分解的终产物除了ATP外，还有二氧化碳和水。
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1.(2020·海南省高考模拟，3)温室大棚栽培黄瓜时，CO2不足会引起黄瓜苗黄化，畸形瓜增多，产量下降。针对以上现象所采取的措施中，不合理的是(　　)
A.白天气温较高时打开大棚换气口
B.晚上在大棚内进行补光
C.将养猪棚与黄瓜棚相连通
D.在大棚内适当施用有机肥
答案　B
解析　晚上在大棚内进行补光，延长了光照时间，没有补充二氧化碳，B错误。
2.(2021·河北沧州期末)如图是生活在适宜环境中的某植物光合作用部分过程图解，其中A、B、C、D表示四种化合物，a、b表示两个生理过程，相关叙述错误的是(　　)
A.该过程发生的场所为叶绿体基质
B.C物质可以作为b过程的还原剂
C.无光条件利于此过程的进行
D.光反应产生的ATP用于图中反应
答案　C
解析　图示表示光合作用的暗反应阶段，无光不能进行光反应，不能为图中暗反应提供ATP和NADPH，不利于此过程的进行，C错误。
3.(2020·河南郑州一测)下列有关细胞呼吸和光合作用原理的应用，说法错误的是(　　)
A.用乳酸菌制酸奶时，应先通气后密封，以利于乳酸菌发酵
B.手指受伤时选择透气的消毒纱布包扎，可以抑制破伤风芽孢杆菌的繁殖
C.给蔬菜大棚补充光照，用红色光源好于同样强度的白炽灯
D.栽培农作物要“正其行，通其风”，主要目的是为植物光合作用提供较多的CO2
答案　A
解析　乳酸菌是厌氧菌，制酸奶时应密封发酵，A错误；破伤风芽孢杆菌是厌氧菌，手指受伤时选择透气的消毒纱布包扎，充足的氧气可以抑制破伤风芽孢杆菌的繁殖，B正确；相同光照强度下，红色光源比白炽灯光源能更多地被光合色素吸收，有利于蔬菜的光合作用，C正确；栽培农作物时通风有利于及时补充CO2，可为植物光合作用提供充足的原料，D正确。
4.(2021·海南调研)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　)
A.提取色素时加入SiO2的目的是防止研磨中色素被破坏
B.画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线
C.研磨时一次性加入足量无水乙醇的提取效果最好
D.分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素带变浅
答案　B
解析　提取色素时需要加入一些特定试剂，加入SiO2的目的是使研磨更充分，加入CaCO3的目的是防止色素被破坏，A错误；重复画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线，B正确；研磨时无水乙醇应分次少量加入，C错误；分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素溶解在层析液中，最终滤纸上会得不到色素带，D错误。
5.(2021·广东惠州市调研)下列有关光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A.无氧呼吸的第一、二阶段均可产生[H]
B.马拉松比赛中人体主要通过无氧呼吸获得能量
C.CO2固定不需要光照，但需要酶的催化
D.光合作用过程中产生的(CH2O)中的氧一部分来自H2O，一部分来自CO2
答案　C
解析　无氧呼吸的第一阶段可产生[H]，无氧呼吸的第二阶段不能产生[H]，只能利用[H]，A错误；马拉松比赛中人体主要通过有氧呼吸获得能量，B错误；CO2的固定不需要光照，但需要酶催化，C正确；光合作用过程中产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2，D错误。
6.(2021·湖南怀化期末)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的是(　　)
A.黑暗的目的是与光照作对照
B.pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境
C.ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内
D.类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力
答案　D
解析　黑暗处理的目的是避免光照对ATP的合成产生干扰，A错误；pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境，B错误；ADP与Pi在类囊体薄膜上形成ATP，ATP形成后进入叶绿体基质，C错误；分析实验结果可知，类囊体转移至pH＝8缓冲溶液中立即加入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的pH差，D正确。
7.(2020·昆明市“三诊一模”摸底诊断)在4月和9月，茶树树冠上层叶片的净光合速率与光照强度的关系如图。回答下列问题。
(1)本研究可通过测定________的吸收速率来表示上层叶片的净光合速率，该物质进入叶肉细胞后在________中被固定。
(2)光照强度为0和b时，叶肉细胞中都能产生ATP的细胞器是________。
(3)光照强度小于a时，限制茶树树冠上层叶片净光合速率的主要环境因素是________，判断依据是_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
光照强度为a时，4月茶树树冠上层叶片单位时间内固定的太阳能________(填“大于”“等于”或“小于”)9月的。
答案　(1)CO2　叶绿体基质　(2)线粒体　(3)光照强度　随着光照强度增强，净光合速率增大　小于
解析　(1)茶树树冠上层叶片的净光合速率可用CO2的吸收速率、O2的释放速率或者有机物的积累速率来表示；CO2进入叶肉细胞后首先被叶绿体基质中的C5固定。(2)光照强度为0时，叶肉细胞只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，此时能产生ATP的细胞器是线粒体；光照强度为b时，叶肉细胞既能进行呼吸作用，又能进行光合作用，此时能产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体；因此光照强度为0和b时，叶肉细胞中都能产生ATP的细胞器是线粒体。(3)光照强度小于a时，随着光照强度增强，净光合速率增大，故光照强度小于a时，限制茶树树冠上层叶片净光合速率的主要环境因素是光照强度。分析题图可知，光照强度为a时，4月和9月茶树树冠上层叶片的净光合速率相等，而4月茶树树冠上层叶片的呼吸速率小于9月茶树叶冠上层叶片的呼吸速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此4月茶树树冠上层叶片的总光合速率小于9月茶树树冠上层叶片的总光合速率，4月茶树树冠上层叶片单位时间内固定的太阳能小于9月的。
8.(2020·山东等级考试二模，3)茶树是一年内多轮采摘的叶用植物，对氮元素需求较大，因此生产中施氮量往往偏多，造成了资源浪费和环境污染。为了科学施氮肥，科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标，结果见下表。表中氮肥农学效率＝(施氮肥的产量－不施氮肥的产量)/施氮肥的量，在茶叶收获后可通过计算得出；叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快速检测。下列说法错误的是(　　)
施氮量/ (g·m－2) 叶绿素含量 /(mg·g－1) 净光合速率 / (μmol·m－2·s－1) 氮肥农学效率 /(g·g－1)
0 1.28 9.96 －
25 1.45 10.41 1.51
40 1.52 12.54 2.42
55(生产中常用施氮量) 1.50 10.68 1.72
A.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关，科学施氮肥能够促进光反应
B.在茶树体内，氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程
C.净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥
D.40 g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步测定
答案　B
解析　叶绿素中含有N、Mg等元素，所以氮元素与叶绿素合成有关，叶绿素具有吸收、转化、传递光能的作用，科学施氮肥能够促进光反应，A正确；在茶树体内，二氧化碳转化为有机物需要[H]以及多种酶的参与，这些物质都含氮，氮元素参与该过程，B错误；从表格中可以看出，施氮量不同，净光合速率不同，净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥，C正确；40 g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步在25 g·m－2 ～55 g·m－2之间缩小梯度进行测定，D正确。
9.(2021·青海西宁模拟)如图为叶绿体结构与功能示意图，字母表示叶绿体的结构(A为膜结构)，数字表示有关物质。下列叙述不正确的是(　　)
A.参与光合作用的色素位于图中的A部分
B.③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质
C.若突然停止光照，B中④的含量会升高
D.用18O标记①，可在②中测到18O
答案　B
解析　A为叶绿体类囊体薄膜，参与光合作用的色素位于图中的A上，A正确；③CO2进入叶绿体后，通过固定形成④C3，⑤(CH2O)的形成还需要经过C3还原的过程，B错误；若突然停止光照，光反应合成的NADPH与ATP减少，被还原的C3减少，则B叶绿体基质中④C3的含量会升高，C正确；O2中的O来源于H2O，用18O标记①H2O，可在②O2中测到18O，D正确。
10.(2021·广东中山市调研)为研究光合作用的过程，科研人员在溶液中加入结构完整的类囊体和叶绿体基质，按图示条件进行Ⅰ、Ⅱ两个阶段的实验，糖的合成速率如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.为达到上述实验结果，在Ⅰ阶段还应该向溶液中加入NADPH和ATP
B.Ⅰ阶段积累的物质除糖外，还有C3、ADP、Pi等
C.Ⅰ、Ⅱ阶段合成糖类的场所分别为叶绿体基质和类囊体
D.由图可知，光合作用制造有机物的部分过程并不需要光照
答案　C
解析　Ⅰ阶段无光照，不进行光反应，而暗反应需要光反应提供的NADPH和ATP，故需要加入NADPH和ATP，A正确；Ⅰ阶段发生暗反应，会消耗ATP产生ADP、Pi，又因缺少光照，不能为C3的还原提供足够的能量和还原剂，故C3的还原较慢，会发生C3的积累，B正确；Ⅰ、Ⅱ阶段合成糖类的场所都是叶绿体基质，C错误；由图可知，光合作用的暗反应阶段有光、无光均可进行，D正确。
11.(2021·广东广州市毕业班综合测试)图示为光合作用的部分过程，磷酸丙糖是光合作用暗反应的产物，它可在叶绿体中转化为淀粉，也可运输到细胞质基质中合成蔗糖，回答下列问题：
(1)图示中a过程表示三碳化合物的合成，该过程发生在叶绿体________中，光照强度下降会导致光合速率下降，原因是光反应产物减少，直接导致图示中________(填图中字母)过程反应速率下降。我国劳动人民在古代就总结出“正其行，通其风”增产措施，该措施的主要目的是促进图示中________(填图中字母)过程。
(2)已知焦磷酸化酶可催化淀粉的合成，该酶的活性受叶绿体内C3和Pi调节(一个表现为促进，一个表现为抑制)，叶绿体在白天会形成淀粉粒，夜间淀粉粒消失，据此推断对焦磷酸化酶有活化作用的是________，有抑制作用的是________。图示中，细胞质基质中Pi浓度较高时磷酸丙糖与Pi交换后转移到细胞质基质，因此淀粉的合成和蔗糖的合成呈________关系。
(3)合理施用磷肥，可增加作物产量，改善作物品质，P通常以HPO或H2PO形式被植物吸收，参与重要大分子有机物如________的合成；也参与光合作用过程，如
________________________________________________________________________。
答案　(1)基质　b　a
(2)C3　Pi　竞争(相互抑制)
(3)核酸(或DNA/RNA)　光反应中ATP的合成(或NADPH的合成/糖类的磷酸化)
解析　(1)C5与CO2反应生成C3发生在暗反应阶段，暗反应的场所是叶绿体基质。光照强度下降，光反应产生的NADPH和ATP减少，由题图可知b过程需要NADPH和ATP参与，NADPH和ATP减少会直接导致b过程反应速率下降，进而导致光合速率下降。“正其行，通其风”可提高CO2浓度，促进了图中a过程(CO2的固定)。(2)白天时，植物叶肉细胞能进行光合作用，CO2与C5反应生成C3，叶绿体在白天形成淀粉粒，说明C3对焦磷酸化酶具有活化作用，Pi对焦磷酸化酶的作用最可能是抑制作用。结合题图分析，蔗糖的合成与淀粉的合成都与磷酸丙糖有关，再结合题中信息细胞质基质中Pi浓度较高时磷酸丙糖与Pi交换后转移至细胞质基质中，从而使细胞质基质中蔗糖的含量升高，由于叶绿体中磷酸丙糖的含量降低，故合成淀粉的量减少，因此淀粉的合成和蔗糖的合成呈竞争关系。(3)P是细胞中重要大分子有机物核酸的组成元素，P也是光反应产物ATP、NADPH的组成元素。
12.(2020·湖北宜昌二模，29)1937年，植物学家希尔发现，离体的叶绿体悬浮液接受光照后能释放氧气，且能使悬浮液中加入的“氢接受者”——DCPIP(二氯酚靛酚)由蓝色氧化态变成无色还原态(DCPIPH2)。研究者为了验证上述过程，在密闭条件下进行如下实验：
溶液种类 A试管 B试管 C试管 D试管
叶绿体悬浮液 1 mL — 1 mL —
DCPIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL
光照条件 光照 光照 黑暗 黑暗
上层液体颜色 无色 蓝色 蓝色 蓝色
请分析回答：
(1)实验中制备叶绿体悬浮液使用适宜浓度的蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是__________________________________，A试管除了颜色变化，实验过程中还能观察到的现象是________________________。
(2)A与C的比较可以说明氢产生的条件是________________，设置B与D试管的目的是说明DCPIP________________________。
(3)实验结束后A组试管的叶绿体中没有(CH2O)产生，可能的原因是___________________。
答案　(1)维持叶绿体正常的形态和功能(或“避免叶绿体吸水涨破”)　有气泡产生　(2)需要光照　在光照和黑暗条件下自身不会变色(可以考虑蔗糖液不会引起变化)　(3)氢转移到DCPIPH2中而不能参与暗反应或密闭环境中没有CO2
解析　(1)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化，实验过程中还能观察到有气泡产生。(2)A与C的比较可以说明氢产生需要光照，B和D试管作为对照组，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色(或蔗糖液不会引起变色)。(3)实验中A组的氢转移到DCPIPH2中而不能参与暗反应，并且实验条件为密闭环境，没有二氧化碳供应，暗反应不能正常进行，所以实验结束后A组试管中叶绿体没有(CH2O)的产生。

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