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第三讲 能量之源——光与光合作用
知识点一　捕获光能的色素和叶绿体的结构
1．填写叶绿体的结构示意图
2．填表比较叶绿体色素的种类和功能
色素 功能
叶绿素 叶绿素a：蓝绿色 吸收红光和蓝紫光
叶绿素b：黄绿色
类胡萝卜素 叶黄素：黄色 吸收蓝紫光
胡萝卜素：橙黄色
[巧学助记]　叶绿体色素的种类和吸收光谱
黄绿a、蓝绿b，吸收红、蓝、紫；　　　　　
叶子黄、胡萝卜橙，吸收蓝紫光。
知识点二　光合作用的探索历程[动漫演示更形象　见课件光盘]
请将科学家和相关实验结论连起来
知识点三　光合作用与化能合成作用
1．填写光合作用过程图解[动漫演示更形象　见课件光盘]
[巧学助记]　光合作用过程的“一、二、三、四”
2．填表比较光合作用与化能合成作用
光合作用 化能合成作用
本质 都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物
能量 光能 氧化无机物放出的能量
代表生物 绿色植物 硝化细菌等微生物
一、理解运用能力
1．判断下列有关叶绿体色素的正误。
(1)被叶绿素吸收的光可用于光合作用(2013·课标卷ⅡT2B)(√)
(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(2013·课标卷ⅡT2C)(√)
(3)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效吸收绿光(2013·课标卷ⅡT2D)(×)
(4)利用纸层析法可分离4种叶绿体色素(2012·海南卷T9B)(√)
(5)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光(2012·海南卷T9A)(√)
(6)液泡中色素吸收的光能用于光合作用(2011·海南卷T12D)(×)
2．判断下列有关光合作用叙述的正误。
(1)光反应为暗反应提供[H]和H2O(2010·海南卷T4A)(×)
(2)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(2011·浙江卷T1A)(×)
(3)离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳(暗)反应(2011·浙江卷T1D)(√)
(4)光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的(2008·江苏卷T5C)(×)
3．(2012·山东高考)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．甲植株在a点开始进行光合作用
B．乙植株在e点有机物积累量最多
C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同
D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
答案：D
二、在回顾教材图表中强化学科能力
上图为夏季晴朗的白天，植物光合作用强度曲线图，据图回答问题：
(1)在12时左右光合作用强度明显减弱的原因是什么？
答案：光照过强→气孔关闭→CO2供应不足→光合作用下降。
(2)C点与B点相比，C3和C5化合物含量发生怎样的变化？
答案：C3含量相对下降，C5含量相对上升。
[理清脉络]
考点一|以过程图为载体，考查光合作用的过程
1．光反应与暗反应的比较
过程 光反应 暗反应
图解
条件 必须在光下 有光、无光都可以
场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质
物质转化 ①水光解：2H2O4[H]＋O2↑②ATP的合成：ADP＋PiATP
能量转化 光能→电能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ATP和Pi，如图：
　　2.反应式及元素去向分析
(1)反应式：以生成C6H12O6为例。
(2)元素去向：
①氧元素：
②碳元素：CO2→C3→(CH2O)
③氢元素：H2O→[H]→(CH2O)
[典例1]　(2014·绵阳二诊)下图为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，有关说法正确的是(　　)
A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程③只发生在线粒体中
C．过程①产生[H]，过程②消耗[H]，过程③既产生也消耗[H]
D．若过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重就会增加
[思维流程]
[解析]　叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光 ( http: / / www.21cnjy.com )和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错；图示过程③为呼吸作用，发生在线粒体和细胞质基质中，B错；图示过程①(光合作用光反应)产生[H]，图示过程②(光合作用暗反应)消耗[H]，图示过程③(细胞呼吸)既产生[H]，也消耗[H]，C正确；甘蔗干重增加的条件是整个植株的有机物合成量大于消耗量，而图示仅为一个细胞中能量代谢过程，D错。
[答案]　C
环境因素骤变对物质含量动态变化的判断
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化可以采用下图分析：
(1)图示：
(2)分析：
条件 过程变化 C3 C5 [H]和ATP 模型分析
光照由强到弱，CO2供应不变 ①过程减弱②③过程减弱　④过程正常进行　 增加 减少 减少或没有
光照由弱到强，CO2供应不变 ①过程增强　②③过程增强　④过程正常进行 减少 增加 增加
光照不变，CO2由充足到不足 ④过程减弱　　①②③过程正常进行，随C3减少②③减弱，①过程正常 减少 增加 增加
光照不变，CO2由不足到充足 ④过程增强　　①②③正常进行，随C3增加②③增强，①过程正常 增加 减少 减少
[针对练习]
1．下面为光合作用的过程示意图，在适宜条件 ( http: / / www.21cnjy.com )下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中的含量变化将会是(　　)
A．a上升、b下降　　　　 B．a、b都上升
C．a、b都下降 D．a下降、b上升
解析：选B　图中a为[H]，b为ATP，c ( http: / / www.21cnjy.com )为二氧化碳，在光合作用的过程中突然将二氧化碳降低到极低水平，在其他条件不变的情况下，[H]和ATP的含量都会上升。
2．进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中[H]的含量相对稳定，在a点时突然停止供给CO2，能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是(　　)
解析：选B　突然停止供给CO2，暗反应受到抑制，消耗光反应产生的[H]的量减少，[H]积累增多，一段时间后处于稳定状态。
考点二|以曲线图为载体，考查影响光合作用的环境因素
1．单因子变量对光合作用速率影响
(1)光照强度：
①曲线分析(如图)：
A点
AB段
B点
B点后
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。
(2)CO2浓度：
①曲线分析：
图1中A点表示CO2补偿点 ( http: / / www.21cnjy.com )，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。
(3)温度：
①曲线分析：
温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。
②应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
2．多因子变量对光合作用速率的影响
(1)曲线分析：
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度 ( http: / / www.21cnjy.com )下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
[典例2]　(2014·广元模拟) ( http: / / www.21cnjy.com )下图为在最适温度和光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况，相关说法不正确的是(　　)
A．植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感
B．当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C．d点时植物甲细胞内产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体、叶绿体
D．适当降低光照强度，b点将向右移动
[思维流程]
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[解析]　由图可知，环境中CO2浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度升高到一定程度后植物乙的CO2吸收量降低幅度较大，植物甲的CO2吸收量基本保持不变，可见植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感。当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率可知，植物甲合成有机物的量比植物乙多。d点时植物甲细胞既进行光合作用，又进行细胞呼吸，因此，产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体、叶绿体。根据题意可知，图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的，因此光照强度减弱，CO2吸收量降低，b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，需要环境中提供较高浓度的CO2才能使光合作用强度与呼吸作用强度相等，因此b点将右移。
[答案]　B
1．混淆表观光合作用速率与真正光合作用速率
(1)表观(净)光合作用速率与真正光合作用速率的表示方法：
①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
(2)表观光合作用速率与真正光合作用速率的关系：
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
2．补偿点和饱和点并不是固定不变的
植物的光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点受外界环境影响，当外界环境变化时，光(CO2)补偿点和饱和点都会发生相应变化，规律如下：
(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
(2)若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。
[针对练习]
高考命题常从以下角度设置陷阱
高考命题常以曲线图形式考查光合作用速率与呼吸 ( http: / / www.21cnjy.com )作用速率之间的关系。在题干信息中，常以“CO2吸收量”、“有机物的制造量”或“有机物的积累量”等来表示光合作用速率。在解答时，应根据具体情况判断图中的光合作用速率表示的是真正光合速率还是表观光合速率。
3．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示。相关分析正确的是(　　)
A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等
解析：选A　光下CO2的消 ( http: / / www.21cnjy.com )耗量应为CO2吸收量与呼吸CO2释放量之和，35℃时消耗量为3.00＋3.50＝6.50，30℃时为3.50＋3.00＝6.50。图中可见光下25℃时CO2吸收量最大，故25℃时植物积累的有机物的量最多。25℃时，光合作用CO2的消耗量应为3.75＋2.25＝6.00，而30℃、35℃时都为6.50。图中两曲线的交点应表示光合作用积累的与呼吸作用消耗的有机物的量相等。
表观光合速率测定方法的图示和解读
(1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。
(2)植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是表观光合速率。
(3)条件：整个装置必须在光下。
[针对练习]
4．下图甲为测定光合作用 ( http: / / www.21cnjy.com )速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所示。
(1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是____________。
(2)若此时图甲植物光照强度为15 k ( http: / / www.21cnjy.com )lx，则1 h光合作用产生的气体量为________mL。若此时植物叶片的呼吸熵(CO2/O2)为0.8(呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值)，那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，还需从外界吸收________mL CO2。
(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰 ( http: / / www.21cnjy.com )，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是__________________。如果对照组在相同光照条件下，毛细刻度管中的红色液滴较实验组向右移了5 mL，其原因是________________________________。
解析：本题考查细胞呼吸和光合作用的 ( http: / / www.21cnjy.com )实验探究，明确“红色液滴移动”的实质是正确解题的关键。由于图甲中存在CO2缓冲液，所以在不同光照强度下，液滴位置改变的本质是O2的消耗和释放。光合作用产生O2的气体量应包括积累量和叶片消耗量(15 klx时为150＋50＝200 mL)，若呼吸熵为0.8，则植物自身呼吸作用产生的CO2为0.8×50＝40(mL)，植物光合作用产生的O2量等于消耗的CO2量，故植物还需从外界吸收160 mL CO2；设置对照时可将新鲜叶片改为经消毒的死叶片；除叶片本身会影响实验外，环境因素也可能影响实验结果。
答案：(1)O2　(2)200　160　(3)新鲜叶片改为经消毒的死叶片　环境因素(如温度变化等)对实验的影响
图表信息获取能力|解读密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线
[典型图表] [课件展示更丰富　见配套光盘]
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[信息解读]
(1)图1中各点含义及形成原因分析：
a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。
b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。
bc段：光合作用小于呼吸作用。
c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
ce段：光合作用大于呼吸作用。
d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
ef段：光合作用小于呼吸作用。
fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。
(2)图2中各点含义及形成原因分析：
AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。
BC段：温度降低，呼吸作用减弱。
CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度。
D点：随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度。
DH段：光照继续增强，光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。
HI段：光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。
[强化训练]
夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种 ( http: / / www.21cnjy.com )气体的含量进行24小时的检测，结果如下图1。下图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：
(1)图1中所测气体为________；该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？________。原因是______________________________________________________________
__________________________。
(2)与它们各自的前一阶段相比，EC ( http: / / www.21cnjy.com )段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________，图1中CD段变化的原因可能是____________________________
________________________________________________________________________。
(3)处于图1中的B点时，图2 ( http: / / www.21cnjy.com )中应该进行的气体转移途径有________；而处于图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。
解析：(1)密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点的光合速率等于呼吸速率。7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。(2)EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的[H]和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故而C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的[H]和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故而C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。(3)B点的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率；DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E。
答案：(1)O2　是　F点的O2含量高 ( http: / / www.21cnjy.com )于A点(一天内光合作用产生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量)　(2)减少　增加　光照过强，使温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行　(3)A、C、D、E　A、C、D、E
[课堂对点练]
题组一　光合作用的原理和过程
1．叶绿体中的类囊体有两种：基粒类囊体和基质类囊体(如下图)，基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来。下列有关叙述正确的是(　　)
A．叶绿体中的色素主要分布于类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质类囊体上
C．CO2的固定过程发生在基粒类囊体上
D．在类囊体上含有与光反应有关的酶和色素
解析：选D　叶绿体中的色素分布于类囊体膜上 ( http: / / www.21cnjy.com )；H2O的光解在两种类囊体上都能发生，因为其上含有与光反应有关的酶；CO2固定发生在叶绿体基质中。
2．(原创题)光合作用过程包括光反应和暗反应，下图表示光反应与暗反应的关系，据图判断下列叙述不正确的是(　　)
A．光反应为暗反应提供ATP和NADPH([H])
B．停止光照，叶绿体中ATP和NADPH含量下降
C．ATP的移动方向是由类囊体到基质
D．植物在暗处可大量合成(CH2O)
解析：选D　光合作用必须在光照条件下进行，在暗处不能进行光合作用。
3．科学家提取植物细胞中的叶 ( http: / / www.21cnjy.com )绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程(如下表。表中“＋”表示有或添加，“－”表示无或不添加)。下列条件下能产生葡萄糖的是(　　)
选项 场所 光照 CO2 ATP [H] C5
A 基质 － ＋ － ＋ ＋
B 基粒 ＋ ＋ － － ＋
C 基质和基粒 － ＋ － － －
D 基质和基粒 ＋ ＋ － － ＋
解析：选D　葡萄糖通过光合作用中的暗反 ( http: / / www.21cnjy.com )应产生，其场所为叶绿体基质，需要的条件有[H]、ATP、CO2、C5、酶等，A项无ATP，B项无基质，缺乏暗反应的酶，C项无光照，不能进行光反应，即不能为暗反应提供[H]和ATP。
题组二　影响光合作用的因素
4．(2013·重庆高考)下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是(　　)
A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多
B．t2→t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应(碳反应)增强
D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原后的直接产物含量降低
解析：选D　光合作用中水的光解发生在叶绿体类囊体膜上而不是叶绿体基质中；图示t2→t3，限制光合作用的主要因素是CO2浓度而不是光照强度，在t2时刻增加光照，光合速率不再提高；在t3时刻补充CO2，光照强度不变，暗反应增强，消耗光反应产物[H]和ATP增加，一定程度增强了光反应速率；将充足光照下的植物置于暗处，短时间内叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原后的直接产物含量降低。
5．(原创题)某研究小组在水肥充足条件下，观测了玉米光合速率等生理指标日变化趋势如下图所示。据图判断下列有关叙述正确的是(　　)
A．光合作用消耗ATP最快的时刻是15：00
B．根吸水能力最强的时刻是12：00
C．直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗
D．影响光合速率的环境因素主要CO2浓度
解析：选C　由甲图可知，光合作用消耗A ( http: / / www.21cnjy.com )TP最快的时刻是12：00；由乙图可知，根吸水能力最强的时刻是15：00；该图中影响光合作用的主要环境因素是光照强度。
6．(2013·北京高考)为研究棉花去棉 ( http: / / www.21cnjy.com )铃(果实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如下图。
(1)光合作用碳(暗)反应利用光反应产生的ATP和________，在________中将CO2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。
(2)由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高， ( http: / / www.21cnjy.com )叶片光合速率________。本实验中对照组(空白对照组)植株的CO2固定速率相对值是________。
(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶 ( http: / / www.21cnjy.com )片中________增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，________降低，进而在叶片中积累。
(4)综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会________光合作用。
(5)一种验证上述推测的方法为：去除植 ( http: / / www.21cnjy.com )株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测________叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是________________________________，则支持上述推测。
解析：(1)光反应为暗(碳)反应提供了[ ( http: / / www.21cnjy.com )H]和ATP，暗(碳)反应的场所是叶绿体基质。(2)根据图1可以看出叶片光合作用速率随去除棉铃的百分率的增大而下降。图1中去除棉铃的百分率为“0”是空白对照组，植株的CO2固定速率相对值是28。(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中的蔗糖和淀粉的含量增加，说明光合产物的输出量下降，导致光合产物在叶片中积累。(4)根据题图可以看出随着去除棉铃的百分率的增加，叶片光合作用速率下降，而光合产物在叶片中积累，说明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。(5)与只去除棉铃植株的叶片相比，如果检测到未遮光的叶片中光合产物下降且光合速率上升，则说明叶片光合产物的积累会抑制光合作用。
答案：(1)[H]/(NADPH) ( http: / / www.21cnjy.com )　叶绿体基质　(2)逐渐下降　28　(3)淀粉和蔗糖含量　输出量　(4)抑制　(5)未遮光的　光合产物含量下降，光合速率上升
[课下提能练]
一、选择题
1．炎热夏季中午，植物会因失水过多关闭气孔，此时叶肉细胞(　　)
A．三碳化合物含量上升
B．光反应产物不能满足暗反应的需求
C．有机物积累速率明显下降
D．叶绿体基质中ADP含量增加
解析：选C　炎热夏季中午，失水过多会 ( http: / / www.21cnjy.com )导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞中二氧化碳的浓度减小，二氧化碳的固定减弱，三碳化合物含量下降，有机物积累速率下降；此时光反应正常进行，由于没有消耗，故光反应产物相对过剩，ATP的利用减少，叶绿体基质中ADP的含量减少。
2．(2014·山东省实验中学一模)为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量，可采取的措施不包括(　　)
A．增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积
B．提高温室中CO2浓度，以提高光合作用效率
C．适当增加光照时间，提高光能利用率
D．制作温室的薄膜改成绿色薄膜
解析：选D　影响光合作用的因素都能够影响产量，叶绿体中的色素对绿光几乎不吸收，绿光不能提高光合作用效率，故温室的薄膜改成绿色不能提高产量。
3．(2014·安徽十校联考)绿色植物 ( http: / / www.21cnjy.com )在进行光合作用时以H2O作为供氢体，而光合细菌则以H2S作为供氢体进行光合作用。以下有关光合细菌的说法合理的是(　　)
A．没有成形的细胞核，拟核中分布着多条线性DNA
B．以H2S作为供氢体进行光合作用，无法产生氧气
C．利用H2S作为原料，其光合作用的产物不可能是糖类
D．生存需要光照条件，体内的叶绿体是光合作用的场所
解析：选B　光合细菌拟核中分 ( http: / / www.21cnjy.com )布的是环状的DNA；以H2S作为供氢体，光合细菌能将CO2和H2O合成糖类，即其光合作用的产物是糖类；光合细菌体内不含叶绿体；以H2S作为供氢体进行的光合作用，无法产生氧气。
4．(2014·福州模拟)下面是光合作用过程的实验图解。请分析判断相关说法中不正确的是(　　)
A．此实验说明叶绿体是进行光合作用的完整的结构单位
B．装置b因缺少有关酶及C5而不能产生含14 C的有机物
C．适当增强光照、增加CO2浓度及适当提高温度对本实验最终c试管中含14C有机物的产量无影响
D．本实验能证明光反应为暗反应提供了反应必需的条件
解析：选C　光合作用分光反 ( http: / / www.21cnjy.com )应和暗反应两个阶段，光反应在类囊体膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行，光反应为暗反应提供ATP和[H]。从图中①、②所示的位置及后续实验可知①是类囊体膜，②是叶绿体基质；装置b中无有机物生成的原因是缺少有关酶和固定CO2的五碳化合物。从影响光合作用速率的因素分析，适当增强光照、增加CO2浓度及适当提高温度可提高本实验最终c试管内含14C有机物的产量。分析3个试管的产物知，光反应和暗反应彼此联系，不能分割，叶绿体是进行光合作用的完整的结构单位。
5．(2014·青岛模拟)用14CO2“饲 ( http: / / www.21cnjy.com )喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)
A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
B．Oa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降
C．ab段三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D．b点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞内无[H]和ATP的供应
解析：选C　叶肉细胞中固定CO2的场所是叶绿 ( http: / / www.21cnjy.com )体基质；从题图分析，Oa段三碳化合物的含量持续上升，说明消耗的五碳化合物越来越多，因此五碳化合物的含量有所下降；ab段三碳化合物浓度不变的原因是三碳化合物生成的量与被还原的量基本相等；黑暗条件下叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP等物质，导致三碳化合物还原受阻，其含量上升。
6．(2014·武汉调研)小麦旗叶是位于麦穗 ( http: / / www.21cnjy.com )下的第一片叶子，小麦籽粒产量约50%来自旗叶。科学家在适宜的条件下进行了相关研究，在小麦籽粒形成过程中，不可能发生的是(　　)
A．为小麦旗叶提供14CO2，籽粒中的淀粉都含14C
B．为小麦旗叶提供HO，籽粒中的淀粉会含18O
C．旗叶叶肉细胞的叶绿体中类囊体数目较多
D．若去掉一部分籽粒，旗叶叶肉细胞的光合效率会下降
解析：选A　为小麦旗叶提供1 ( http: / / www.21cnjy.com )4CO2,14C通过CO2→C3→C6H12O6途径，转移到葡萄糖中，进一步转移到淀粉中，但小麦籽粒产量只有50%来自旗叶，故籽粒中的淀粉不可能都含有14C。为小麦旗叶提供HO,18O通过有氧呼吸转移到C18O2中，C18O2再通过光合作用转移到葡萄糖中，因此小麦籽粒中的淀粉会含18O。小麦籽粒产量约50%来自旗叶，说明旗叶的光合作用较强，可能是因为其类囊体数目较多。去掉部分籽粒，使光合作用产物的去路减少，进而可能抑制光合作用。
7.(2014·焦作一模)生态学 ( http: / / www.21cnjy.com )家研究发现，植物群落中的类胡萝卜素和叶绿素的比率(黄/绿比率)与群落的P(光合作用)/R(呼吸作用)比率呈现一定的关系，这种关系如右图所示。以下判断正确的是(　　)
A．有机物积累逐渐增多，黄/绿比率有增高趋向
B．人工林年平均黄/绿比率过高时，应适当采伐
C．农作物栽培时选择b点比a点更适宜
D．在作物收获季节，群落的P/R值可能在a点
解析：选B　有机物积累逐渐增多，黄/绿比率 ( http: / / www.21cnjy.com )有降低趋向；人工林年平均黄/绿比率过高时，P/R过低，应适当采伐；据图可知，a点的黄/绿比率小，P/R比率较大，光合作用明显大于呼吸作用，农作物栽培时应该主要考虑作物的生长，a点比b点好；农作物在收获季节，叶片变黄，光合作用减弱，黄/绿比率较大，P/R比率较小，应该在b点附近。
8．(2014·青岛模拟)下图是小麦种子萌发形成幼苗后的生长情况。下列相关说法不正确的是(　　)
A．该实验探究的可能是有无光照对幼苗生长的影响
B．10 d后白光下的幼苗体内消耗ADP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质
C．前10 d光照对幼苗的生长有抑制作用
D．白光条件下的幼苗体内有机物的量一直在增加
解析：选D　图中分别显示黑暗和白光条件 ( http: / / www.21cnjy.com )下幼苗生长的情况，因此，该实验探究的可能是有无光照对幼苗生长的影响。10 d后白光下的幼苗进行的生理活动有有氧呼吸和光合作用，有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中都有将ADP转化成ATP的过程，光合作用在叶绿体中进行，存在将ADP转化成ATP的过程。前10 d白光条件下幼苗生长较黑暗条件下慢，说明光照对幼苗的生长有抑制作用。白光条件下初期，幼苗体内并没有光合色素形成，幼苗只进行呼吸作用，体内有机物的量在减少。
9．以小球藻为实验材料进行光合作用探究实验，改变实验条件后，不可能出现的现象是(　　)
A．在培养液中加入抑制暗反应的物质后，O2的释放速率下降
B．在培养液中加入ATP合成酶，淀粉的合成量增加
C．在培养液中加入纤维素酶和果胶酶，淀粉的合成速率减小甚至停止
D．在培养液中加入适量的含氮、磷等元素的无机盐，培养一段时间后，O2的释放速率增加
解析：选B　加入抑制暗反应的物质后 ( http: / / www.21cnjy.com )，暗反应减弱，消耗的[H]、ATP减少，造成[H]、ATP积累，水的光解减慢，O2释放速率下降。小球藻为自养型生物，可吸收含氮、磷等元素的无机盐离子，不能吸收大分子蛋白质(ATP合成酶)，故加入ATP合成酶后，淀粉的合成量基本不变。在培养液中加入纤维素酶和果胶酶，会使小球藻的细胞壁被水解掉，小球藻会吸水涨破，从而破坏了其细胞的基本结构，各项生理功能减弱甚至停止。
10．(2014·东北四市联考) ( http: / / www.21cnjy.com ) 某植物光合作用的适宜温度为20～30℃。研究人员为了筛选耐高温优良品种，利用同一植株的茎尖细胞通过组织培养获得HA、HB、HC三个品系进行了实验。下表为温度对各品系光合速率的影响情况。有关叙述错误的是(　　)
品系 光合速率(μmol·g－1·h－1)
20℃ 30℃ 35℃
HA 20.32 18.32 －
HB 13.8 15.56 16.77
HC 8.32 9.36 9.07
A．在适宜温度条件下，HA品系光合速率最高
B．实验条件下，耐高温性较好的是HB品系
C．与20℃比较，30℃时三个品系植物的光合速率均较高
D．20℃时，不同品系光合速率产生差异的原因可能是发生了突变
解析：选C　由表可得出，在适宜温度20 ( http: / / www.21cnjy.com )℃时，HA品系光合速率最高；实验中在35℃时HB品系植物的光合速率最高，故其耐高温性较好；HA品系植物在30℃时的光合速率比20℃时的光合速率低；20℃时，不同品系光合速率产生差异的根本原因是基因突变。
11．(2013·杭州二检)下图甲 ( http: / / www.21cnjy.com )所示伊乐藻的生物量、光照强度和伊乐藻产氧量三者间的关系；图乙所示伊乐藻的生物量、pH和伊乐藻净产氧量三者间的关系。该实验中的水采自无污染自然水体，水温适宜。下列分析正确的是(　　)
A．伊乐藻光合作用所产生的氧气来自水的光解，此反应是在叶绿体内膜上进行的
B．图甲中光照强度为6×104 lx时，适当提高CO2浓度或温度都可能提高产氧量
C．图乙中pH为10时，三组伊乐藻在自然条件下均不能正常生长
D．图乙中随pH增大，暗反应中C3和C5的合成速率都明显减慢
解析：选C　伊乐藻光合作用所产生的氧 ( http: / / www.21cnjy.com )气来自水的光解，此反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的。该实验是在水温适宜的条件下进行的，在光照强度为6×104 lx时，提高CO2浓度可能提高产氧量，提高温度则会使产氧量减少。图乙显示pH为10时，三组伊乐藻在自然条件下净光合速率均为零，均不能正常生长。
12．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙， ( http: / / www.21cnjy.com )同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的O2含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的O2含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是(　　)
透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg
A.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质
B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的O2量约为1.1 mg
C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量约为1.8 mg
解析：选C　丙瓶不透光， ( http: / / www.21cnjy.com )生物只能进行细胞呼吸，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质。甲瓶与丙瓶O2量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗的量。丙瓶不透光，一昼夜的时间内水样中生物均在进行呼吸作用，乙瓶透光，有光照时水样中生物会进行光合作用，消耗部分呼吸作用产生的CO2，因此一昼夜后，乙瓶水样pH比丙瓶的高。乙、丙瓶取自同一处，生物的种类和数量基本相同，细胞呼吸速率相同，乙瓶一昼夜的净光合量用O2表示为0.7 mg，细胞呼吸的量用O2表示为1.1 mg，所以一昼夜乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量为1.8 mg。
二、非选择题
13．某研究小组利用小麦植株做了一 ( http: / / www.21cnjy.com )系列实验。下图表示在不同光照强度下(其他条件相同且适宜)，单位时间内叶肉细胞中CO2量与O2量的变化情况。请分析回答下列问题：
(1)当光照强度为a时，叶肉细胞中产生ATP的场所有__________________________。
(2)当光照强度为b时， ( http: / / www.21cnjy.com )叶肉细胞光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。图中显示CO2的释放量随光照强度增大的变化情况是_______________，
其原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在光照强度为c和d时，叶肉细胞进行光合作用所需的CO2的来源是___________。
(4)光照参与光合作用的________反应，一定范围内，光照强度越大，产生的________越多。
解析：(1)由图可知，当光照强度 ( http: / / www.21cnjy.com )为a时，叶绿体中没有O2产生，说明此时叶肉细胞只进行细胞呼吸，因此，叶肉细胞只通过细胞呼吸产生ATP，产生的场所有细胞质基质和线粒体。(2)呼吸作用产生的CO2量包括叶肉细胞释放的CO2量和被光合作用利用的CO2量，由图中可得出，当光照强度为b时，叶肉细胞释放的CO2量与光合作用产生的O2量相等，由于有一部分CO2被光合作用利用了，因此，呼吸作用产生的CO2量大于光合作用产生的O2量，即呼吸作用强度大于光合作用强度。图中显示CO2的释放量随光照强度增大而逐渐减少直至不释放，原因是随光照强度的增大，光合作用强度逐渐增大，并将最终大于呼吸作用强度。(3)在光照强度为c和d时，光合作用强度大于呼吸作用强度，此时光合作用所利用的CO2一方面由呼吸作用产生，另一方面从外界吸收。(4)光照参与光合作用的光反应，在这一反应中叶绿体能利用光能产生[H]、ATP和O2。解答该题需要理解单位时间内“叶绿体中O2的产生总量”和“叶肉细胞中CO2的释放量”所代表的含义。单位时间内叶绿体中O2的产生总量表示实际光合作用速率。在只进行呼吸作用时，单位时间内叶肉细胞中CO2的释放量表示呼吸作用速率，在同时进行光合作用和呼吸作用时，则表示呼吸作用速率与实际光合作用速率之差。
答案：(1)细胞质基质和线粒体　( ( http: / / www.21cnjy.com )2)小于　逐渐减少直至不释放　在光照强度较小时，植株只进行呼吸作用，随光照强度增大，植株开始进行光合作用，这时光合作用仅利用呼吸作用产生的部分CO2，随着光照强度的进一步增大，呼吸作用产生的CO2不能满足光合作用的需求，当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植株不再向外释放CO2　(3)呼吸作用产生的和从外界吸收的　(4)光　[H]、ATP和O2
14．(2014·昆明检测 ( http: / / www.21cnjy.com ))将生长发育状况相同的某经济作物分为两组，Ⅰ组用遮光网处理以降低光照强度，Ⅱ组不做处理，分别测定净光合速率的日变化情况，结果如下图。
(1)在ab段，Ⅰ组植株叶肉细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞内产生[H]的场所有__________________________。该植株在________点时体内有机物总量最少；若增加Ⅰ组的透光量(其他条件不变)，c点应向________移。
(2)与e点相比，f点时叶绿体内ATP的含量________(填“高”或“低”)。
(3)根据该实验结果，提出在大棚栽种时提高该 ( http: / / www.21cnjy.com )作物产量的一项具体措施：________________________________________________________________________。
(4)若Ⅱ组植株在d点时线粒体中产生 ( http: / / www.21cnjy.com )的CO2更多，则此时Ⅱ组植株的总光合速率________(填“大于”、“等于”或“小于”)Ⅰ组植株，判断的理由是______________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在ab段，植物既进行光合作用也进行呼吸作用，但是呼吸作用大于光合作用，所以Ⅰ组植株叶肉细胞内合成[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。c点时植株的光合速率等于呼吸速率，ac段呼吸速率大于光合速率，有机物的消耗大于有机物的积累，所以c点时植物体内有机物总量最少；若增加Ⅰ组的透光量(其他条件不变)，那么光合作用强度增大，若要使光合作用强度等于呼吸作用强度，c点需要向左移动。(2)e点时光合速率大于呼吸速率，而f点时光合速率小于呼吸速率，与e点相比，f点时光照还比较强，而光反应产生的ATP用于暗反应的少，故f点时叶绿体内ATP的含量高。(3)dg段(约1：30～3：30)遮光组的净光合速率大于没有遮光组的净光合速率，所以在大棚栽种时要提高该作物产量，可以在dg段进行遮光处理。(4)Ⅱ组植株线粒体中产生的CO2更多，说明Ⅱ组植株的呼吸速率大于Ⅰ组，且d点时两组植株的净光合速率相等，所以Ⅱ组植株的总光合速率大于Ⅰ组。
答案：(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体　c　左
(2)高　(3)在dg段(约1：30～3：30)进行适度遮光处理
(4)大于　Ⅱ组植株线粒 ( http: / / www.21cnjy.com )体中产生的CO2更多，说明Ⅱ组植株的呼吸速率大于Ⅰ组，且d点时两组植株的净光合速率相等，所以Ⅱ组植株的总光合速率大于Ⅰ组
15．(2014·合肥四校联考)下图 ( http: / / www.21cnjy.com )1表示光合作用过程概要的模式图，其中①～④表示化学反应，A～H代表物质。图2表示将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，在保持一定的pH和温度时，给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图，据图回答问题：
(1)写出物质F的名称：________。据图2分析，该绿藻细胞的呼吸速率为________μmol/min。
(2)在图2中乙处光照开始后，溶解氧浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度稍有增加，但第6 min后不再增加而稳定，原因是光照后容器中________减少，光合作用速率下降，第6 min后光合作用速率________________________________________________________________________
(填“小于”“大于”或“等于”)呼吸作用速率。
(3)在图2中丙处若添加的是14CO2， ( http: / / www.21cnjy.com )发现7 s后有多达12种产物含有放射性，而5 s内的代谢产物中含有放射性的基本只有一种物质，该物质最可能是________(填图1中字母)。若在图2中丁处加入使光反应停止的试剂，则正确表示溶氧变化的曲线是a～g中的________________。
(4)若在图2中丁处给予一定的条件，使 ( http: / / www.21cnjy.com )溶解氧的变化如图中的b，预计1 h后，绿藻细胞光合作用产生的氧气量为________μmol。若绿藻在特定条件下的光合速率为图2中的c，且呼吸速率与图2所示一致，则在该条件下每天光照至少________h绿藻才能正常生长。
解析：(1)分析图1可知，物质A是水，B是氧 ( http: / / www.21cnjy.com )气，D是[H]，F是ATP。由图2可知，0～4 min内绿藻细胞处于黑暗条件下，只进行呼吸作用，呼吸速率＝10/4＝2.5(μmol/min)。(2)影响光合作用的环境因素有光照、CO2浓度等，因此可以判断6 min后溶解氧不再增加而稳定的原因是CO2减少，此时氧气的产生和消耗处于平衡状态，即光合速率等于呼吸速率。(3)14CO2进入细胞内首先经过固定过程形成E(C3)，因此最先出现放射性的物质是E。若丁处加入使光反应停止的试剂，则绿藻细胞只进行呼吸作用，根据绿藻的呼吸速率可知，溶氧变化的曲线可用曲线e表示。(4)图2中曲线b说明绿藻细胞的净光合速率为10 μmol/min，则实际光合速率＝10＋2.5＝12.5(μmol/min)，因此1 h后。绿藻细胞光合作用产生的氧气量＝12.5×60＝750(μmol)。图2中的曲线c说明绿藻细胞的净光合速率为5 μmol/min，实际光合速率为7.5 μmol/min，光合作用1 h产生的氧气量为450 μmol，而呼吸作用一天(24 h)消耗的氧气量为3 600 μmol，因此每天光照至少要8 h绿藻才能正常生长。
答案：(1)ATP　2.5　(2)CO2　等于　(3)E　e　(4)750　8
重点实验课(二)绿叶中色素的提取和分离
[配有演示视频　见课件光盘]
一、实验原理
(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
二、操作流程
提取色素：称量5 g绿色叶片并剪碎
加入少量SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇
―→过滤―→收集到试管内并塞紧管口
制滤纸条
画滤液线
色素分离
观察结果
1．注意事项及原因分析
过程 注意事项 操作目的
提取色素 (1) 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
(2) 研磨时加无水乙醇 溶解色素
(3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
(4) 迅速、充分研磨 防止乙醇挥发，充分溶解色素
(5) 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素 (1) 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
(2) 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠
(3) 滤液细线干燥后再画一两次 使分离出的色素带清晰分明
(4) 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
2．绿叶中色素提取分离异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析：
①未加石英砂(二氧化硅), 研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：
①滤液细线不直。
②滤液细线过粗。
(3)滤纸条看不见色素带：
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。
高考对本实验的常规考查主要涉及实验原理、操作过程及结果分析等，除此之外，还可能从以下角度进行考查：
1 利用色素提取和分离的原理探究叶片变黄的原因 如“[典例]”
2 探究温度、pH对叶绿素稳定性的影响 如“强化训练”T8
3 探究色素对不同光波吸收能力的强弱 如“强化训练”T5、T6
[典例]　下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题，分析回答：
(1)剪碎5 g新鲜浓绿的菠菜 ( http: / / www.21cnjy.com )叶片放在研钵中，加入SiO2后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是没有加入__________________________，使得________________________。
(2)甲同学在实验过程中将画有滤液 ( http: / / www.21cnjy.com )细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显。甲同学实验失败的原因可能是__________________________________。
(3)若选用在缺Mg的营养液 ( http: / / www.21cnjy.com )中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验结束几天后，甲、乙两同学发现部分 ( http: / / www.21cnjy.com )预留叶片已变黄。甲同学认为这是由于叶片中叶绿素降解所造成的，乙同学则认为是类胡萝卜素含量增加所致。根据所学知识，设计实验来判断哪个同学的观点正确。
实验过程：
①从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄叶片和绿色鲜嫩的叶片，分别编号为A、B两组。
②________________________________________________________________________。
实验结论：
①与B组相比，若A组滤纸条只有上面两条色素带或上面两条色素带较B组的窄，则______________的观点是正确的。
②________________________________，则__________的观点是正确的。
[解析]　(1)在色素的提取过程中，研磨时要加入碳酸钙，防止叶绿素在研磨过程中被破坏，加入无水乙醇，让色素溶解并提取出来。
(2)乙同学滤纸条上无色素带，说明滤液细线中的色素溶解到层析液中，即层析液触及滤液细线。
(3)Mg是合成叶绿素的必需元素，无Mg不能合成叶绿素a和叶绿素b。
(4)通过设计对照实验来探究发 ( http: / / www.21cnjy.com )黄的叶片中某些色素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。对照组选取正常未发黄的叶片，实验组选取已变黄的叶片，通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种色素的含量，得出结论。
[答案]　(1)碳酸钙和无水乙醇　叶绿素分子受到破坏、色素没有被提取出来　(2)层析液触及滤液细线
(3)缺Mg植物不能合成叶绿素
(4)实验过程：②在相同条件下，进行绿叶中色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片色素的组成和含量
实验结论：①甲同学　②与B组相比，若A组滤纸条上面的两条色素较宽　乙同学
实验材料的常用处理方法和技术
方法 适用范围 处理方法或原理 涉及实验
研磨过滤 适用于从生物组织中提取物质，如酶、色素等 研磨时要先将生物材料切碎，然后加入摩擦剂(常用二氧化硅)、提取液及其他必要物质，充分研磨之后，往往要进行过滤，以除去渣滓 绿叶中色素的提取和分离
纸层析法 适用于溶液中物质的分离 纸层析法的主要步骤包括制样、制备滤纸条、画滤液细线和层析分离 绿叶中色素的提取和分离
解离技术 用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片 将洋葱根尖放入盛有盐酸和酒精混合液的玻璃皿中室温下解离 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
恒温技术 适用于有酶参与的生化反应 一般用水浴锅或恒温箱 探究温度对酶活性的影响
同位素示踪技术 用于物质代谢及其他实验中以了解物质来源或去向，或区分事情结果是由于此还是彼的原因 用同位素标记某种特定元素或化合物 光合作用产物——氧气中氧的来源，二氧化碳形成葡萄糖的途径等
根尖培养技术 适用于用根尖做实验材料的实验 水培法，让洋葱、蒜等长出根 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1．(2013·江苏高考)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是 (　　)
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2～3次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
解析：选B　在提取绿叶中色素时，漏斗基部放单 ( http: / / www.21cnjy.com )层尼龙布进行过滤；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸；画出一条滤液细线后需等滤液干后再画2～3次；研磨叶片时应用无水乙醇溶解色素。
2．某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：
①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎 ( http: / / www.21cnjy.com )放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨　 ②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线　③为增强实验效果，将滤液细线画粗些　④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中该同学操作有误的是(　　)
A．①　　　　　　　 B．①②
C．①②③ D．①②③④
解析：选D　相关操作中，正确的做法是：①提取绿色叶片中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分的研磨。②制作滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，而不是钢笔。③画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素。④分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插入层析液中，随后盖上培养皿盖，为了防止滤液细线中的色素溶于层析液中，不能让滤液细线触及层析液。
3．(2014·成都模拟) ( http: / / www.21cnjy.com )下图为植物叶绿体中色素的吸收光谱，根据图示分析大棚内的照明灯和大棚的塑料薄膜分别为什么颜色比较有利于植物进行光合作用(　　)
光 紫光 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光
波长范围(nm) 400～450 450～490 490～580 580～600 600～620 620～700
A.白色、白色
B．蓝紫色或红色、蓝紫色或红色
C．白色、蓝紫色或红色
D．蓝紫色或红色、白色
解析：选D　叶绿体中的色素主要吸收蓝 ( http: / / www.21cnjy.com )紫光和红光，同样强度的白色日光灯同红色和蓝紫色日光灯相比，后者可使植物吸收更多光能，更有利于植物光合作用。在自然光一定的情况下，用蓝色的薄膜，则只有蓝光可以透过，用白色薄膜则各种光均可透过，透光量更大，因此用白色薄膜更好。
4．在圆形滤纸的中央滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，看到近似同心环状的四个色素圈，排列在最外圈的一个呈(　　)
A．蓝绿色 B．黄绿色
C．黄色 D．橙黄色
解析：选D　绿叶中的色素能够在滤纸上彼此 ( http: / / www.21cnjy.com )分离的原因是色素在层析液中的溶解度不同。其中胡萝卜素(橙黄色)的溶解度最大，故其扩散速度最快，排列在最外层。
5．某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是(　　)
解析：选A　植物叶绿体中的色素分为 ( http: / / www.21cnjy.com )叶绿素和类胡萝卜素，其中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，400～500 nm为蓝紫光区，600～700 nm为红光区，叶绿素b是叶绿素的一种，因此A项曲线符合。
6．某研究组获得了水稻的叶黄素缺失 ( http: / / www.21cnjy.com )突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是(　　)
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条
B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条
D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
解析：选B　水稻叶片中的叶黄素缺失，其对蓝紫光的吸收减少，但对红光的吸收与正常叶片相比无明显差异。色素层析条带从上往下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶黄素缺失则会导致色素层析条带缺失第2条(从上至下)。
7．(2014·绵阳模拟)某 ( http: / / www.21cnjy.com )生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”、“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。实验结果如右图，下列判断正确的是(　　)
选项 组别 滤纸条编号 判断依据
A 绿叶组 甲 叶绿素a带和叶绿素b带较宽
B 嫩黄叶组 甲 叶绿素a带和叶绿素b带较宽
C 绿叶组 乙 上起的第一和第二条带较窄
D 嫩黄叶组 乙 上起的第一和第二条带较窄
解析：选A　绿叶较嫩黄叶含有更多 ( http: / / www.21cnjy.com )的叶绿素a和叶绿素b。在滤纸条上，上起的第三和第四条带分别代表叶绿素a和叶绿素b，绿叶组中叶绿素a和叶绿素b所代表的两条色素带更宽。
8．中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→―→―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25℃)下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号 叶绿素溶液(mL) 调pH至 处理时间(min) 溶液颜色
① 3.0 Y 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
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
(1)提取食用叶绿素的X应该为________，原因是____________________________
______________________________________________________________________。
(2)表中Y应该为________，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
解析：解题时，必须明确“叶绿体色素的 ( http: / / www.21cnjy.com )提取和分离”实验的原理、试剂、具体操作方法，根据题目的要求分析具体问题，最后组织答案作答。(1)本小问考查叶绿素提取的原理，叶绿素能溶解在有机溶剂中，但作为提取食用叶绿素的有机溶剂，对人体必须是无害的。(2)本小问考查实验中自变量的设置，自变量的变化是有规律的。(3)本小问根据表中所给的信息可知，叶绿素在pH较低(酸性)时不稳定，会被破坏。(4)本小问主要考查教材中叶绿体色素分离的实验步骤，即制备滤纸条，画滤液细线，分离色素，最后是观察和记录。
答案：(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响
(2)8.0　实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响
(3)酸性　由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质
(4)纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画色素液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。
光合作用与细胞呼吸图表分析类试题
[必备答题流程]
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SHAPE \* MERGEFORMAT ( http: / / www.21cnjy.com )
[案例技法展示]
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[典例]　中国沙棘能在干旱、水土流 ( http: / / www.21cnjy.com )失严重的黄土高原地区生长，有显著的保持水土 、改善生态的功能。科学家对生长在某区域两个不同地段(水分条件相对较好的沟底和水分条件较差的坡面)的中国沙棘雌、雄株进行了研究，测得的一天中6：00～18：00的净光合速率 (单
①
位时间、叶面积的CO2吸收量)变化曲线如图所示，请分析回答下列问题：
注：图中序号及方框是为方便试题分析所加。
(1)曲线Ⅱ中，6：00～10：00 ( http: / / www.21cnjy.com )之间净光合速率明显加快，这是因为随着光照强度的增加，光反应产生的__________不断增多，促进了光合作用的进行。
(2)曲线Ⅰ中，比较8：00和12 ( http: / / www.21cnjy.com )：00两个时刻，单位时间、单位叶面积制造的有机物总量________(填“一定”或“不一定”)相等。14：00时净光合速率明显降低，原因是______________________________。
(3)12：00～14： ( http: / / www.21cnjy.com )00之间和16：00～18：00之间导致曲线Ⅰ下降的主要外界因素分别是__________________、__________________。
(4)在水分条件相对较好的 ( http: / / www.21cnjy.com )沟底，14：00～16：00之间，雌、雄株单位时间、单位叶面积有机物积累量的大小情况是雄株________雌株(填“＞”“＜”或“＝”)。
(5)由图中数据可知，土壤水分含 ( http: / / www.21cnjy.com )量的变化对中国沙棘______(填“雄株”或“雌株”)净光合速率的影响较大，______(填“雄株”或“雌株”)更适合在干旱地区生存。　
信息①：题干坐标图表示的是沙棘净光合速率随时间的变化曲线。
信息②：由曲线Ⅰ、Ⅱ的变化趋势可知，在光照强度最强时(12～14时)，净光合速率反而下降。
信息③：坐标中四条曲线自上而下的顺序是
Ⅱ(沟底，雄株)→
Ⅰ(沟底，雌株)→
Ⅲ(坡面，雌株)→
Ⅳ(坡面，雄株)，即坡面雄株净光合速率最弱。
信息④：设问(2)中，曲线Ⅰ在8：00和12：00两个时刻，净光合速率相等。　　　
解读①：由信息①④可知，曲线Ⅰ在8 ( http: / / www.21cnjy.com )：00时和12：00时的呼吸速率不一定相等，且净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率，因此，即使净光合速率相同，制造有机物总量(真正光合速率)也不一定相同。
解读②：由信息②可联想到夏季中午的“ ( http: / / www.21cnjy.com )光合午休”现象，即12：00～14：00之间导致曲线Ⅰ下降的主要外界因素是气孔关闭，影响了CO2的供应。
解读③：由信息③可知，曲线Ⅳ(坡面，雄株)代表的净光合速率最弱，即雌株更适宜在干旱地区生存。
1.设问(1)可联系：光合作用中光反应阶段的产物是[H]、ATP和氧气，其中[H]、ATP为暗反应阶段的原料。
　2.设问(2)(4)可联系：净光 ( http: / / www.21cnjy.com )合速率＝真正光合速率－呼吸速率；净光合速率可用单位时间、单位面积CO2的吸收量或O2的释放量等表示，真正光合速率可用单位时间、单位叶面积制造的有机物总量等表示。
　3.设问(3)可联系：北方夏季中午“ ( http: / / www.21cnjy.com )光合午休”现象：光照太强，温度太高 气孔关闭，CO2供应不足 光合速率下降，即引起“光合午休”的直接原因是CO2供应不足。
标准答案 失分防范
(1) [H]和ATP 答“NADPH和活跃的化学能”也得分，答“H和ATP”不得分，只答其中一项不得分
(2) 不一定　气孔关闭，影响了CO2的供应 答“CO2供应不足”也得分，只答“气孔关闭”不得分
(3) CO2浓度　光照强度 答“CO2和光照”也得分，答“水分、温度等”不得分
(4) ＞
(5) 雄株　雌株 看清坐标曲线中右侧的注释，避免雄株与雌株颠倒！
易错探因 (1)因未理清净光合速率与真正光合速率的关系，只是根据净光合速率相等，便错误地认为制造有机物的总量也相等。(2)因不理解“光合午休”现象的原因，而不能准确回答设问(3)。
[大题冲关集训]
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1．将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内，下面的曲线图表示该容器内氧气量的变化情况。请回答下列问题：
(1)A点以后的短时间内，叶片细胞内C3的量将________(填“增多”“不变”或“减少”)。
(2)B点时，叶片的光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用速率。
(3)0～5 min时，密闭容器内氧气量减少的原因是________________。5～15 min时，密闭容器内氧气量增加的速率逐渐减小，这是因为_________________________________。
(4)如果小麦的呼吸作用速率自始 ( http: / / www.21cnjy.com )至终不变，则在5～15 min，小麦的平均光合作用速率(用氧气产生量表示)是________mol/min。
解析：(1)给予光照之后，光反应产生ATP和[H]，暗反应产生的C3被消耗，故A点之后的短时间内叶片细胞内C3的含量将减少。(2)B点后密闭容器内的氧气量维持稳定，说明B点时叶片的光合作用速率等于呼吸作用速率。(3)0～5 min时，植物处于黑暗环境中，通过有氧呼吸使氧气量减少；5～15 min，随着光合作用的进行，密闭容器内CO2的浓度逐渐减小，光合作用速率逐渐下降，氧气量增加的速率逐渐减小。(4)在5～15 min，小麦的平均光合作用速率＝平均净光合作用速率＋平均呼吸作用速率＝[(8－4)×10－7＋2×10－7]/10＝6×10－8(mol/min)。
答案：(1)减少　(2)等于　(3)呼吸作用消耗氧气　光合作用使密闭容器内的CO2浓度逐渐减小，光合作用速率逐渐下降　(4)6×10－8
2.(2013·大纲卷) ( http: / / www.21cnjy.com )某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如图(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量)。回答下列问题：
(1)在光照条件下，图形A＋B＋C的面积 ( http: / / www.21cnjy.com )表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用________，其中图形B的面积表示__________。从图形C可推测该植物存在另一个________的途径，CO2进出叶肉细胞都是通过________的方式进行的。
(2)在上述实验中，若提高温度、 ( http: / / www.21cnjy.com )降低光照，则图形________(填“A”或“B”)的面积变小，图形________(填“A”或“B”)的面积增大，原因是_________________________________
______________________________。
解析：(1)析图可得，A面积为光 ( http: / / www.21cnjy.com )合作用净吸收CO2的量，而B、C面积均为遮光后释放的CO2量，所以，光下A＋B＋C面积表示植物光合作用过程中固定的CO2总量；题图中图形B的面积表示呼吸作用释放CO2的量，则图形C的面积说明该植物可能存在其他释放CO2的途径。CO2是以自由扩散的方式进出叶肉细胞的。(2)适当提高温度，降低光照，可使光合作用减弱，细胞呼吸增强，因此A面积减小，B面积增大。
答案：(1)固定CO2总量　呼吸作用放出的CO2量　释放CO2　自由扩散　(2)A　B　光合速率降低，呼吸速率增强
3．下图1表示番茄叶肉细胞内两个重要的生理过程，图2是某科研小组利用密闭的透明玻璃小室探究番茄植株光合作用速率的装置。请据图回答下列问题：
(1)图1中，②过程进行的场所是__________________________________________，
④过程进行的场所是__________________________________________________。
①～④过程中，能为该细胞合成蛋白质供能的过程是____________。
(2)在适宜温度和光照条 ( http: / / www.21cnjy.com )件下，向图2所示的装置通入14CO2。当反应进行到0.5 s时，14C出现在C3中；反应进行到5 s时，14C出现在(CH2O)中。该实验是通过控制________________________________________________________________________
(条件)来探究CO2中碳原子的转移路径，用到的实验方法为________________。
(3)将图2所示的装置放在自然 ( http: / / www.21cnjy.com )环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图3所示曲线。观察装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的________侧，液滴移到最右点是在一天中的________点。在下午某段时间内，记录液滴的移动，获得以下数据：
每隔20 min记录一次刻度数据
…… 25 27 31 37 ……
该组实验数据是在图3所示曲线的 ( http: / / www.21cnjy.com )____________段获得的。如果要测定该植物的真正光合速率，该如何设置对照实验？_____________________________________________。
解析：(1)图1中②过程是光合作用 ( http: / / www.21cnjy.com )光反应中水的光解，发生在叶绿体的类囊体薄膜上；④过程是有氧呼吸的第一、二阶段，发生在细胞质基质和线粒体基质中。呼吸作用产生的ATP可用于生命活动所需，即图1中的③、④过程。(2)该实验通过控制反应时间来跟踪14C的转移途径，用到的实验方法为同位素标记法。(3)图2装置中CO2缓冲液使装置中CO2的浓度维持相对稳定，所以该密闭装置内气压变化由O2含量变化引起，c点之前植物的呼吸作用强度大于光合作用强度，使装置内气压降低，液滴左移；c点之后，光合作用强度大于呼吸作用强度，植物释放O2使液滴右移，直至g点(光合速率等于呼吸速率)液滴移到最右点。表中数据为下午某时段测得的，数据一直增加，且增加速度逐渐加快，对应图3中的e～f段。若测定植物的真正光合速率，需要测出呼吸速率，净光合速率＋呼吸速率即为真正光合速率。
答案：(1)叶绿体类囊体薄膜　细胞质基质 ( http: / / www.21cnjy.com )、线粒体基质　③④　(2)反应时间　同位素标记法　(3)左　18(或g)　e～f　设置如图2一样的装置，将该装置遮光放在相同的环境条件下
4．(2014·乐山模拟)将葡萄 ( http: / / www.21cnjy.com )试管苗接种到含有所需培养基的三角瓶中，三角瓶用外包牛皮纸的棉塞封口，然后将其置于人工培养箱中(每个培养箱中有40个三角瓶)。培养箱的温度为25 ℃，光周期设定为24 h，每天8：00～0：00设定为光照培养阶段，0：00～8：00设定为黑暗培养阶段，其他条件适宜。培养一段时间待试管苗正常生长后，监控一天内光照阶段及黑暗阶段，培养箱及三角瓶中CO2浓度的变化，结果如下表所示：
容器 光照阶段CO2浓度(μL/L) 黑暗阶段CO2浓度(μL/L)
8：00 9：00 10：00 11：00 12：00～0：00 1：00 2：00 3：00 4：00 5：00 6：00 7：00
培养箱 660 420 320 240 200 240 260 380 480 560 620 640
三角瓶 938 82.6 82.6 82.6 82.6 532 650 721 780 850 890 921
请据表分析后回答下列问题：
(1)一天内培养箱和三角瓶中光照阶段C ( http: / / www.21cnjy.com )O2浓度下降的原因是_______________，黑暗阶段CO2浓度上升的原因是______________________________。
(2)光照阶段培养箱和三角瓶内CO2 浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度从最高值降至最低值所需要的时间分别是_________h。9：00～0：00时间段，三角瓶内CO2 浓度不变的原因是______________，其中9：00～ 11：00时间段，试管苗光合作用消耗的CO2的来源是____________。
(3)黑暗阶段三角瓶内CO2 ( http: / / www.21cnjy.com )浓度上升最快时的速率为____________μL·L－1·h－1，之后CO2浓度上升速率降低，原因是____________________________________________________。
(4)培养箱和三角瓶中C ( http: / / www.21cnjy.com )O2浓度在较短时间内难以达到一致，产生这种差异的主要原因是___________________________________________________________________________。
解析：(1)根据细胞呼吸和光合作用的关系 ( http: / / www.21cnjy.com )可知，光照阶段CO2浓度下降的原因是光合作用的强度大于细胞呼吸的强度；由于黑暗阶段不能进行光合作用，因此，黑暗阶段CO2浓度上升的原因是试管苗进行细胞呼吸，释放CO2。(2)由表中数据可知，光照阶段培养箱和三角瓶内CO2浓度从最高值降至最低值所需要的时间分别是4 h和1 h。 在含充足CO2的封闭环境中，当光合作用强度大于细胞呼吸强度时，CO2浓度下降；当光合作用强度小于细胞呼吸强度时，CO2浓度上升；当光合作用强度等于细胞呼吸强度时，CO2浓度基本不变。9：00～11：00时间段，试管苗光合作用消耗的CO2不仅来自试管苗自身呼吸产生的CO2，而且还来自三角瓶外扩散进来的CO2。(3)黑暗阶段三角瓶内CO2浓度上升最快时的速率为532－82.6＝449.4(μL·L－1·h－1)。随着细胞呼吸的进行，三角瓶内O2越来越少，导致细胞呼吸减慢，CO2释放的速率降低。(4)由于三角瓶的封口材料的隔离，三角瓶内与培养箱中CO2的交流受到了影响，从而导致培养箱中和三角瓶内CO2浓度在较短时间内难以达到一致。
答案：(1)光合作用强度大于细胞呼吸强度 　试管苗进行细胞呼吸，释放CO2
(2)4和1　光合作用的强度等于细胞呼吸的强度　试管苗自身呼吸产生的CO2和通过瓶塞向瓶内扩散的CO2
(3)449.4　三角瓶内的O2浓度下降，细胞呼吸减慢，CO2释放的速率降低
(4)三角瓶的瓶口有外包牛皮纸的棉塞，这使三角瓶内与培养箱中CO2的交流受到了影响
5．(2014·大连模拟)请问答下列问题。
(1)某研究小组为研究不同光照强度下水稻的光合作用，将水稻幼苗固定于无底反应瓶中进行实验，实验装置如图1所示。
实验原理：该装置中水稻幼苗光合作用产生的气体可使浮力增大，使天平指针发生偏转。
实验步骤：
①调节天平，使其平衡；
②用100 W的灯泡作为光源。先将灯泡置于距装置20 cm处，15 min后观察并记录指针偏转方向和格数；
③加大灯泡与装置间距离，过15 min后再观察记录相关数据；
④连续重复步骤③。
实验结果绘制如图2。
请问答下列问题：
①图1中B瓶作为对照装置，“？”处应为______________。
②c点时光合作用强度________(填“大于”、“小于”或“等于”)呼吸作用强度。
③曲线与横轴相交于e点，则e点时A瓶内 ( http: / / www.21cnjy.com )水稻幼苗体内的有机物含量与实验开始时相比______________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
④f点时细胞中形成[H]的具体场所有________________________________________。
(2)该研究小组继续探究温度对水稻光合作用与呼吸作用的影响，并进行了相关实验，实验结果如下图所示：
从图中可以看出，光合作用速率最大时的温 ( http: / / www.21cnjy.com )度为________。假设每天光照12 h，最有利于植物生长的温度是________。分析该柱状图可以看出，光合作用和呼吸作用中的酶所需要的________不同。
解析：(1)根据单一变量原则，B ( http: / / www.21cnjy.com )瓶中应放置等量的死水稻幼苗。图中指针的偏转是A瓶中气体体积变化所致，当水稻幼苗的光合速率大于呼吸速率时指针会右偏，随光照减弱，c点时光合速率等于呼吸速率。e点时指针偏转格数为0，说明A中气体体积与实验开始时相等，即 A瓶内水稻幼苗体内的有机物含量与实验开始时相比不变。f点时光合作用和呼吸作用都在进行，所以产生[H]的具体场所有细胞质基质、线粒体基质和叶绿体类囊体薄膜。(2)光照下单位时间CO2的吸收量表示的是净光合速率，黑暗中单位时间内CO2 的释放量表示的是呼吸速率，光合速率即真光合速率，真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此由图可确定，光合速率最大时的温度为30 ℃；假设每天光照12 h，最有利于植物生长的温度是净光合速率与呼吸速率差值最大时的温度，即20 ℃；从图中可知，光合作用最适温度是30 ℃，呼吸速率的最适温度在35 ℃或以上。
答案：(1)①等量的死水稻幼苗(没等量不可)　②等于
③不变　④细胞质基质、线粒体基质、叶绿体类囊体薄膜　(2)30 ℃　20 ℃　最适温度
以物质和能量转化为主线，串联细胞呼吸与光合作用
光合作用和细胞呼吸是细胞代 ( http: / / www.21cnjy.com )谢的主要内容，是细胞产生ATP的两个重要来源。它们在物质转变和能量转换方面是相互联系的。通过物质和能量这条主线，可以串联细胞呼吸和光合作用的过程、场所及物质和能量的相互转化关系，这也是高考命题的热点。
[构建联系]
[主干梳理]
1．物质转化关系
(1)从反应式确定元素的来源和去向：
①光合作用总反应式：
O2中的氧原子全部来自H2O；CO2中的碳原子经C3进入(CH2O)中。
②有氧呼吸反应式：
产生的H2O中的氧原子全部来自O2，与反应物H2O中氧原子无关。
(2)光合作用与有氧呼吸的物质转化：
C：CO2―→C3―→C6H12O6―→C3H4O3―→CO2
光合作用　　　 　　有氧呼吸
H：H2O―→[H]―→C6H12O6―→[H]―→H2O
光合作用　　　 　有氧呼吸
O：H2O―→O2―→H2O
光合作用　有氧呼吸
(3)[H]和ATP的来源、去向分析：
光合作用 有氧呼吸
[H] 来源 H2O光解产生 有氧呼吸第一、二阶段
去向 还原C3 用于第三阶段还原O2
ATP 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生
去向 用于C3还原供能 用于各项生命活动(植物的C3还原除外)
2.能量转化关系
1．下图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程，下列有关说法不正确的是(　　)
A．图中①过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜
B．光合作用过程中[H]来源于①过程中水的光解，用于③过程中C3的还原
C．在有氧呼吸的第一阶段，除产生[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸
D．②、④过程中产生ATP最多的是④过程
解析：选D　根据题干信息可知a、b ( http: / / www.21cnjy.com )为光合作用的原料，a经过①过程产生O2，应为光反应过程，b经过③过程产生C6H12O6(葡萄糖)，应为暗反应过程，②过程消耗O2，应为呼吸作用的第三阶段，④过程消耗C6H12O6，产生[H]、ATP和CO2，相当于有氧呼吸的第一、二阶段，有氧呼吸过程中产生ATP最多的是第三阶段，即②过程。
2．下图是绿色植物体内几项生理活动关系示意图，有关描述正确的是(　　)
A．能量a是光能，能量b、c和d中有一部分形成ATP
B．①过程是光反应，②过程是暗反应，③④过程都是无氧呼吸
C．①过程是光合作用，②、③、④过程都是有氧呼吸
D．①、②过程只能发生在植物细胞内，③、④过程只能发生在动物细胞内
解析：选A　图中①过程是光合 ( http: / / www.21cnjy.com )作用，②过程是有氧呼吸，③、④过程都是无氧呼吸。①过程可发生在植物细胞或蓝藻、硝化细菌等自养型生物细胞内，②过程能发生在需氧型生物细胞内，③过程可发生在动物细胞中，也能发生在一些植物细胞中(如马铃薯的块茎)，④过程不能发生在动物细胞内，可发生在植物细胞或酵母菌等细胞内。
3．下面是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图，相关叙述错误的是(　　)
A．细胞①处于黑暗环境中，该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率
B．细胞②没有与外界发生O2和CO2的交换，可断定此时光合速率等于呼吸速率
C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和
D．分析细胞④可得出，此时的光照强度较 ( http: / / www.21cnjy.com )弱且N1小于m2解析：选D　结合图示可知，细胞①中仅线粒体中有气体的消耗和生成，故应处在黑暗环境中，此时细胞单位时间内释放的CO2量可表示呼吸速率；细胞②没有与外界进行气体交换，此时光合速率与呼吸速率相等 ；细胞③需要从外界环境吸收CO2，并向细胞外释放O2，此时细胞所处环境的光照强度大于光补偿点，细胞所利用的CO2包括呼吸作用产生的N2和从环境中吸收的N1；细胞④中，线粒体利用的O2除来自叶绿体外，还要从细胞外吸收，说明此时细胞的呼吸作用强度大于光合作用强度，细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中，O2的净消耗量(吸收量)m2与CO2的净生成量N1相等。
4．下图表示某高等绿色植物体内的部分生理过程，有关分析正确的是(　　)
A．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ、Ⅲ
B．阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑤过程生成水
C．过程①、④、⑤可为叶肉细胞吸收Mg2＋等提供动力
D．过程③、④、⑤进行的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质、线粒体
解析：选A　据图可知，阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代 ( http: / / www.21cnjy.com )表光反应、暗反应、细胞呼吸，过程①表示光反应产生ATP，②表示C3的还原，过程③～⑤分别表示二氧化碳的固定、无氧呼吸、有氧呼吸。能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ(光反应发生于类囊体薄膜)、Ⅲ中的过程⑤(有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上)；阶段Ⅰ生成的[H]将在过程②中作为还原剂还原C3；过程④和⑤都合成ATP，可为细胞吸收Mg2＋等提供动力，但过程①产生的ATP只能用于暗反应；过程③进行的场所是叶绿体基质，过程④进行的场所是细胞质基质，过程⑤进行的场所是细胞质基质和线粒体。
5．下面是光合作用和细胞呼吸过程示意图(图中Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～⑤代表有关生理过程)。据图回答下列问题：
(1)图中产生ADP的场所是________；综合③④⑤过程可知，细胞释放能量的特点是________。
(2)与乳酸菌的发酵相比，图中植物呼吸过程中特有的步骤是________(填数字)。
(3)图中很多重要的步骤 ( http: / / www.21cnjy.com )是在生物膜上进行的，这体现出生物膜系统的两个重要功能：①________________________________________________________________________
________________________________；②________________________________________。
(4)实验室探究光照强度对某植物生理代谢的影响时，实验测得相关生理代谢数据如下：
a．黑暗条件下，CO2释放速率为0.4 mol/(cm2叶·h)；
b．光饱和点时的光照强度为2.5 klx；
c．光合速率和呼吸速率相等时的光照强度为1.0 klx；
d．光照强度为3.0 klx时净光合作用释放O2的速率是1.0 mol/(cm2叶·h)。
该植物发生题图所示的生理过程中，当Ⅱ和Ⅴ的量相等时，所需要的光照条件是________(其他条件适宜)。
A．小于1.0 klx
B．1.0 klx
C．大于1.0 klx，但小于2.5 klx
D．2.5 klx
E．3.0 klx
解析：图中①～⑤过程依次表示C ( http: / / www.21cnjy.com )O2的固定、C3的还原、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第三阶段和有氧呼吸第二阶段。(1)题图中产生ADP的过程是光合作用中C3的还原，其场所是叶绿体基质。有氧呼吸是分步进行的，能量也是逐步释放的。(2)乳酸菌发酵过程为无氧呼吸，其第一阶段与植物细胞有氧呼吸第一阶段(③)相同。(3)图中涉及叶绿体的两层膜、类囊体薄膜、线粒体的两层膜等生物膜，其中叶绿体外膜和线粒体外膜可以把细胞器和细胞质基质分隔开；类囊体薄膜和线粒体内膜可以增大膜面积，为酶提供大量的附着位点。(4)根据实验数据可知，该植物的细胞呼吸速率为0.4 mol CO2/(cm2叶·h)；最大净光合速率为1.0 mol O2/(cm2叶·小时)，即1.0 mol CO2/(cm2叶·h)；光补偿点的光照强度为1.0 klx。
答案：(1)叶绿体基质　逐步释放　(2) ( http: / / www.21cnjy.com )④⑤　(3)①为酶提供了大量的附着位点，为反应提供了场所　②把细胞器和细胞质基质分隔开，使各种化学反应互不干扰，保证生命活动高效且有序进行　(4)B

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