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第4章 细胞的能量供应和利用（2）光合作用—2023-2024学年初升高生物学人教版（2019）精准链接
知识衔接
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一 、绿叶在光下制造有机物——天竺葵实验
暗处理：把天竺葵放到黑暗处一夜，让天竺葵在黑暗中把叶片中的淀粉全部转运和消耗。
对照实验：将一片叶子的一半上下两面用黑纸片遮盖，然后移到阳光下照射。
脱色：几个小时后把叶片放进酒精中隔水加热脱色，溶解叶片中叶绿素以便观察。
染色：用碘液染色 。
结论：见光部分产生了淀粉遇碘变蓝，说明光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。
二、光合作用吸收二氧化碳释放氧气
衔接高中
一、绿叶中色素的种类与光能吸收
色素种类 叶绿素（3/4） 类胡萝卜（1/4）
叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色
光能吸收 主要吸收蓝紫光和红光 主要吸收蓝紫光
分布 叶绿体的类囊体的薄膜上
二、叶绿体的结构和功能
1. 结构
功能：叶绿体是进行光合作用的场所。
功能验证：恩格尔曼实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
三、光合作用的概念及过程
1. 光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把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. 光合作用的过程：
光反应与暗反应的比较
光反应 暗反应
场所 类囊体的薄膜上 叶绿体内的基质中
条件 需光 不需要光
物质转变 H2O―→[H]＋O2 ADP＋Pi―→ATP　
能量转变 光能 →活跃化学能 活跃化学能→稳定化学能
四、探究光照强度对光合作用的影响
1. 实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。
2. 实验流程：
实验结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。
五、光合作用原理的应用
（1）大田：利用套种、合理密植等措施充分吸收阳光以达到目的。
（2）大棚：适当延长光照时间，提高CO2浓度和温度以提高光合作用效率。
（3）提供适宜浓度的矿质元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料。
习题巩固
1.高等植物绿叶进行光合作用的部位是( )
A.线粒体 B.核糖体 C.叶绿体 D.高尔基体
2.正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )
A.ATP/ADP的值减小 B.NADPH/NADP+的值减小
C.CO2的固定加快 D.O2的产生停止
3.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
4.可以在叶绿体基质中完成的变化有( )
①H2O→[H]+O2
②ATP→ADP+Pi+能量
③C3→(CH2O)+C5
④CO2+C5→C3
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①②④
5.下列关于绿色植物光合作用的叙述，错误的是( )
A.光合作用是在有光条件下进行的
B.光合作用的场所是叶绿体
C.光合作用的过程包括光反应阶段和暗反应阶段
D.光合作用的产物是糖类，是在光反应阶段产生的
6.棉花的光强度与光合作用强度之间的关系如图所示。该曲线是实测一片叶片在不同光照强度条件下的CO2吸收和释放的情况。下列四个选项中，你认为细胞中①②③④四种情况与曲线中A、B、C三点相符的是( )
A.①②③ B.②③① C.②③④ D.①②④
7.用14CO2追踪光合作用中碳原子的转移途径，正确的是( )
A.CO2→五碳化合物→三碳化合物 B.CO2→三碳化合物→葡萄糖
C.CO2→三碳化合物→五碳化合物 D.CO2→葡萄糖→五碳化合物
8.如图表示桃树叶肉细胞光合与呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①~⑧代表有关生理过程，相关叙述错误的是( )
A.过程⑤发生的场所是叶绿体基质 B.参与过程②③⑤的酶种类不同
C.过程②③④都有ATP产生 D.过程①产生的[H]不都来自葡萄糖
9.间作套种是指在同一土地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植不同种类的农作物。一般把在同一块土地上几种作物同时期播种的叫间作，不同时期播种的叫套种。间作套种是我国农民的传统经验，是农业上的一项增产措施。以下相关说法正确的是( )
A.为提高光能利用率，单位面积土地种植作物密度越高越好
B.间作组合选种遵循“高矮一致”“胖瘦均匀”的原则，营造通风透光的环境
C.给土壤施加有机肥不仅能够改善土壤性质，还能为作物生长提供能量
D.套种组合选种遵循成熟期“一早一晚”的原则，能够充分利用太阳光能和土地资源
10.如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题。
（1）甲指光合作用的______，发生在_______；乙指光合作用的_______，发生在_________。
（2）在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是___的供给不足。
（3）在该过程中具有还原性的物质是___________，若CO2停止供应，首先增加的是__________，首先减少的是。（均填图中字母）
（4）该光合过程中能量转化的过程是→______→______。
（5）请写出光合作用的总反应式：________________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：线粒体是有氧呼吸的主要场所，核糖体是合成蛋白质的场所，叶绿体是进行光合作用的场所，高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工，分类和包装。
2.答案：C
解析：用黑布将培养瓶罩上，没有光照，绿藻不能进行光反应，不再生成ATP、NADPH和O2，则短时间内ATP/ADP、NADPH/NADP+的值减小，A、B、D不符合题意；光反应停止，导致C3的还原受阻，进而导致CO2的固定减弱，C符合题意。
3.答案：A
解析：弱光条件下植物也进行光合作用，此时没有O2的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，A错误；在光合作用暗反应阶段，CO2先被固定成C3，再在有关酶的催化下，接受ATP和NADPH释放的能量，被NADPH还原，B正确；花穗消耗有机物，叶片光合作用产生的有机物会被转运至花穗，从而使叶片中的有机物不至于过度积累，在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，在叶片积累，从而使叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素并且在肥料分解过程中可产生大量CO2，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确。
4.答案：C
解析：①H2O→[H]+O2发生在类囊体薄膜上，属于光反应中的物质变化，①错误；
②光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中，此过程中需要消耗光反应产生的ATP，因此“ATP→ADP+Pi+能量”发生在叶绿体基质中，②正确；
③2C3→(CH2O)+C5的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中三碳化合物的还原，③正确；
④CO2+C5→C3的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中二氧化碳的固定，④正确。故选C。
5.答案：D
解析：A、光合作用是在有光条件下进行的，A正确； B、绿色植物光合作用的场所是叶绿体，B正确； C、光合作用的过程包括光反应阶段和暗反应阶段，C正确； D、光合作用的产物是糖类，是在暗反应阶段产生的，D错误。故选：D。
6.答案：C
解析：①分析该图可知，线粒体产生的二氧化碳一部分被叶绿体吸收，另一部分释放到细胞外，说明呼吸作用大于光合作用，与AB之间的点相符；
②图中线粒体产生的二氧化碳只散失到细胞外，表明细胞只进行呼吸作用，对应图中的A点；
③图中B点对应的二氧化碳的吸收为0，即为光补偿点，此时的光合作用强度等于呼吸作用强度，即线粒体产生的二氧化碳刚好给叶绿体利用，与B点相符；
④图中线粒体的二氧化碳提供给叶绿体不足，还需从细胞外吸收，表示光合作用大于呼吸作用，应对应上图中的C点。
故选：C。
7.答案：B
解析：二氧化碳参与光合作用的暗反应过程，根据暗反应中二氧化碳的固定过程可知二氧化碳中的碳原子首先转移到三碳化合物中，然后暗反应进行的是三碳化合物的固定，所以碳原子又转移到有机物中，即碳原子的转移途径为：CO2→三碳化合物→葡萄糖。
故选：B。
8.答案：C
解析：②为有氧呼吸的第三阶段，③为光反应阶段，⑤为暗反应中C3的还原，C3的还原发生的场所是叶绿体基质，酶具有专一性，参与②③⑤的酶种类不同，A、B正确；②③过程有ATP产生，④为NADPH参与暗反应中C，的还原，该过程不产生ATP，C错误；过程①为有氧呼吸第一、二阶段，产生的[H]来自葡萄糖和水，D正确。
9.答案：D
解析：作物密植要合理，密度过高会导致植物叶片互相遮挡，不能充分进行光合作用，会减产，A错误；间作组合选种遵循“一高一矮”“一胖一瘦”的原则，即高秆作物和矮秆作物搭配，株型松散、枝叶繁茂的作物和株型紧凑、枝叶稀疏的作物搭配，以营造良好的通风透光环境，B错误；施用有机肥可满足植物对N等矿质元素的需要，改善土壤性质，但不能为植物生长提供能量，C错误；套种采用不同生育期的作物，一般来说主种作物成熟稍晚，副种作物成熟略早一些，能够充分利用光照、土壤等条件，D正确。
10.答案：(1)光反应；类囊体薄膜；暗反应；叶绿体基质
(2)CO2
(3)C；I；J
(4)光能；ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能
(5)
解析：（1）光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应必须有光才能进行，暗反应有光、无光都能进行，由图可知，甲过程需要光，为光反应阶段，场所在叶绿体的类囊体薄膜上。乙为暗反应阶段，场所在叶绿体基质中。
（2）在炎热夏季中午，植物为减少水分的散失，减弱蒸腾作用，会使气孔关闭，由此外界CO2进入细胞减少，故出现植物的午休现象。
（3）光合作用中具有还原性的物质是NADPH，为图中字母C，其作为活泼的还原剂参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。CO2参与暗反应中CO2固定过程，其与C5反应生成C3，若CO2停止供应，则C5的消耗减少但生成不变，所以首先增加的是C5为图中字母I，对应的首先减少的是C3，为图中的字母J。
（4）光合作用中，光反应阶段产生的ATP可为暗反应提供能量，所以经过光反应阶段光能转化为ATP中活跃的化学能，经过暗反应阶段ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
（5）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，总反应式为。
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