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1、专题6光合作用考点考点1捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构1.色素的种类和功能2.叶绿体(1)结构知识清单(2)功能:进行光合作用的主要场所。(3)功能验证:恩格尔曼的实验,好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。例例1(2012上海单科,17,2分)图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果,据图判断用作实验材料的叶片颜色为()A.红色B.黄色C.绿色D.紫色解析解析本题主要考查叶绿体色素提取和分离实验及滤纸条上各色素带的位置,粗细(含量)、颜色等方面的相关知识。在叶绿体色素提取和分离实验中,滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是:叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,由图可
2、知,叶绿素含量比类胡萝卜素含量少,用作实验材料的叶片应呈黄色。B选项正确。答案答案B考点考点2光合作用的原理及应用光合作用的原理及应用一、光合作用的过程一、光合作用的过程1.过程图解2.光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供H、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi。没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,有机物无法合成。(2)光合作用反应式及元素去向分析:光合作用过程中O元素的转移途径光合作用过程中C元素的转移途径光合作用过程中H元素的转移途径:H2OH(CH2O)+H2O3.光合作用和化能合成作用的比较光合作用化能合成作用区别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相同都
3、能将CO2和H2O等无机物合成有机物例例2( 2 0 1 6 山 东 烟 台 期 中 , 1 0 ) 下 列 是 几 个 放 射 性 同 位 素 示 踪 实 验 , 对 其 结 果 的 叙 述 不 正 确 的 是()A.利用15N标记某丙氨酸,附着在内质网上的核糖体将出现放射性,而游离的核糖体无放射性B.给水稻提供14CO2,则14C的转移途径大致是:14CO214C3(14CH2O)C.给水稻提供14CO2,则其根细胞在缺氧状态有可能出现14C2H5OHD.小白鼠吸入18O2,则在其尿液中可以检测到O,呼出的二氧化碳也可能含有18O解析解析附着在内质网上的核糖体和游离的核糖体均可利用氨基酸合
4、成蛋白质,A不正确;光合作用暗反应阶段可发生CO2的固定和C3的还原,B正确;植物通过光合作用将14CO2合成葡萄糖并运输到根细胞,缺氧时根细胞进行无氧呼吸产生14C2H5OH,C正确;小白鼠吸入18O2,经有氧呼吸第三阶段形成O,O可参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2,也可随尿液排出,D正确。答案答案A二、影响光合作用的因素二、影响光合作用的因素1.三大单因子(1)光照强度(如图1)原理:主要影响光反应阶段ATP和H的产生。分析P点后的限制因素:(2)CO2的浓度(如图2)原理:影响暗反应阶段C3的生成。分析P点后的限制因素:(3)温度:通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。2.多因子分
5、析图像含义P点前,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随该因子的不断加强,光合速率不断提高;Q点时,横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素为坐标图中所标示出的其他因子应用温室栽培时,在一定光照强度下,白天可适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当补充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浓度以提高光合作用速率例例3(2012全国,31,11分)金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差,以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。据图回答下列问题:(1)该研究探讨了对金鱼藻的影响
6、。其中,因变量是。(2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为lx。在黑暗中,金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气mol。(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是。解析解析本题主要考查环境因素对光合作用影响的相关知识。(1)由图示信息知:实验研究了光照度、NaHCO3浓度、pH对金鱼藻净光合速率的影响。因变量随自变量变化而变化,曲线图的横、纵坐标分别表示自变量和因变量。(2)由图b知:金鱼藻达到最大净光合速率所对应的光照度处于10.0103lx和15.0103lx之间,即12.5103lx。由图a知:曲线与纵轴的交点即为金鱼藻在黑暗环境中的耗氧速率。(3)因pH能影响酶的活性,
7、故净光合速率随pH变化而变化。答案答案(1)光照度、pH、NaHCO3浓度(3分,其他合理答案也给分)净光合速率(1分,其他合理答案也给分)净光合速率(1分,其他合理答案也给分)(2)12.51038(每空2分,共4分)(3)酶活性受pH的影响(2分,其他合理答案也给分)考点考点3光合作用与细胞呼吸光合作用与细胞呼吸1.细胞呼吸与光合作用过程图解物质转变过程(1)物质名称:b:O2,c:ATP,d:ADP,e:NADPH(H),f:C5,g:CO2,h:C3。生理过程光反应暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(2)生
8、理过程及场所2.光合作用和细胞呼吸的联系(1)物质联系(2)能量联系例例4( 2 0 1 6 广 西 桂 林 中 学 高 三 月 考 , 4 ) 下 图 表 示 某 高 等 植 物 光 合 作 用 与 细 胞 呼 吸 过 程 中 物 质 变化的关系,下列说法正确的是()A.2过程消耗的ATP来自1、3、4、5过程产生的ATPB.1、2过程在叶绿体中,3、4、5过程在线粒体中进行C.1过程产生的NADPH参与2过程,3和4过程产生的H与氧结合产生水D.高等植物所有的细胞都可以进行1、2、3、4、5过程解析解析2过程消耗的ATP来自1,不能来自细胞呼吸。3过程在细胞质基质中进行,4、5过程在线粒体
9、中进行。高等植物没有叶绿体的细胞不能进行光合作用。答案答案C题型题型1分析推断类分析推断类辨析光合作用的原理与应用辨析光合作用的原理与应用1.“过程法”分析C3、C5的含量变化当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析:题型突破(1)停止光照时:光停,ATP,ADP,C3,C5,分析如下:(2)CO2供应停止时:CO2停,C5,C3,ATP,ADP,分析如下:2.“模型法”表示C3和C5的含量变化1.以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化,而非长时间。2.以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,H和ATP含量变化是一致的。例例1(201
10、6江西金溪一中一模,27)在光照最强的夏季的中午,绿色植物的光合作用强度反而会降低。此时细胞内C3、C5以及ATP含量的变化依次是()A.增加、减少、减少B.减少、增加、增加C.减少、增加、减少D.增加、减少、增加思路导引思路导引解析解析在光照最强的夏季中午绿色植物光合作用强度降低的主要原因是气孔关闭导致CO2供给不足。由于CO2的固定量减少,细胞内C3的合成速率减小,C3含量减少,同时C5因消耗减少其含量增加;而C3减少使C3的还原速率降低,ATP因消耗减少其含量会增加,B项正确。答案答案B1-1(2016吉林长春十一中上学期期中考试,40)光合作用通过密切关联的两大阶段 光反应和暗反应实现
11、。对于改变反应条件而引起的变化,说法正确的是()A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增大C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小答案答案B解析解析突然中断CO2供应会暂时导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,即C5/C3比值增加,A错误;突然中断CO2供应会暂时使C3含量减少,进而使ATP和H含量增多,所以ATP/ADP比值增加,B正确;突然将红光改变为绿光后光能利用率降低,ATP和H含量减少
12、,进而使C3含量增多、C5含量减少,即C5/C3比值增加,C错误;突然将绿光改变为红光后光能利用率提高,ATP和H含量提高,ATP/ADP比值增加,D错误。1-2(2016辽宁实验中学阶段性测试,14)如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响,下列有关叙述中错误的是()A.当曲线中a点转向b点时,叶绿体中C3浓度降低B.当曲线中d点转向b点时,叶绿体中C5浓度升高C.ab段影响光合作用速率的主要因素是光照强度D.bc段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其他条件答案答案B解析解析当a点转向b点时,光照强度增加,产生的H和ATP增多,C3因还原消耗增多其浓度降低,A正确;当d点
13、转向b点时,CO2浓度增加,C5因消耗增多其浓度降低,B错误;ab段随光照强度增加光合速率不断增加,此时的限制因素主要是光照强度,C正确;bc段光照强度和CO2浓度均较充足,此时光合速率的限制因素可能是温度、叶绿体中色素和酶的量等其他条件,D正确。题型题型2过程图析类过程图析类光合作用与细胞呼吸过程综合光合作用与细胞呼吸过程综合1.“图解法”理解光合作用与细胞呼吸过程2.光合作用与细胞呼吸过程中H和ATP的来源和去向归纳光合作用有氧呼吸H来源H2O光解有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段三个阶段去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物C3的还原除外)1.光
14、合作用和细胞呼吸中H不同:光合作用中的H为NADPH,细胞呼吸中的H为NADH。2.光合作用和细胞呼吸中H2O的产生与消耗不同:光合作用过程在叶绿体类囊体膜上消耗H2O,在叶绿体基质中产生H2O;有氧呼吸过程在线粒体基质中(第二阶段)消耗H2O,在线粒体内膜上(第三阶段)产生H2O。例例2( 2 0 1 6 湖 南 衡 阳 一 中 第 二 次 月 考 , 3 8 ) 用 同 位 素 标 记 法 研 究 光 合 作 用 和 有 氧 呼 吸 过 程 中 氧 原子的来龙去脉,下列结论错误的是()A.光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2OB.光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的C
15、O2C.有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2D.有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6思路导引思路导引解析解析在光合作用过程中氧气来自光反应过程中水的光解,因此产物O2中的O全部来自原料中的H2O,A正确;光合作用过程中葡萄糖产生于暗反应阶段,其中的O全部来自原料中的CO2,B正确;有氧呼吸的产物H2O是在有氧呼吸的第三阶段由H与氧气结合形成的,因此有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2,C正确;在有氧呼吸过程中二氧化碳是丙酮酸与水反应产生的,丙酮酸是葡萄糖分解产生的,因此有氧呼吸的产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和水,D错误。答案答案D2-1(
16、2 0 1 5 天 津 和 平 一 模 , 3 ) 如 图 所 示 为 甘 蔗 叶 肉 细 胞 内 的 系 列 反 应 过 程 , 下 列 有 关 说 法 正 确 的是()A.过程产生H,过程消耗H,过程既产生也消耗HB.过程只发生在叶绿体基质,过程只发生在线粒体基质C.过程消耗CO2释放O2,过程消耗O2释放CO2D.若叶肉细胞内过程的速率大于过程的速率,则甘蔗的干重必然增加答案答案A解析解析过程分别为光反应、暗反应和呼吸作用,光反应中水的光解产生H,暗反应中消耗H和ATP,呼吸作用中第一、二阶段产生H,第三阶段消耗H,A正确;暗反应只发生在叶绿体基质,过程发生在细胞质基质和线粒体,B错误;
17、光反应不消耗CO2,只是释放O2,C错误;叶肉细胞内过程的速率大于过程的速率,则甘蔗的干重不一定增加,因为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,而图示仅为叶肉细胞中能量代谢,D错误。题型题型3曲线分析类曲线分析类光合作用与细胞呼吸曲线综合光合作用与细胞呼吸曲线综合1.常考易错的植物“三率”(1)植物“三率”间的内在关系呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定量的组织CO2释放量或O2吸收量。净光合速率:植物绿色组织在“有光”条件下测得的值单位时间内一定量叶面积吸收的CO2量或释放的O2量。真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。(2)植
18、物“三率”的判定根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率随光照强度的变化关系,当光照强度为0时,若CO2吸收值为0,该曲线代表真正光合速率随光照强度的变化关系。检测指标呼吸速率净光合速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量根据关键词判定2.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数值为呼吸速率(A点所表示的纵坐标的绝对值)。(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
19、的数据为净光合速率。(3)各点(段)的光合作用和呼吸作用分析曲线对应点细胞生理活动ATP产生场所植物组织外观表现图示A点只进行细胞呼吸,不进行光合作用只有细胞质基质和线粒体从外界吸收O2,向外界排出CO2AB段(不含A、B点)呼吸量光合量细胞质基质、线粒体、叶绿体从外界吸收O2,向外界排出CO2B点光合量=呼吸量与外界不发生气体交换B点之后光合量呼吸量从外界吸收CO2,向外界释放O2此时植物可更新空气3.自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线:开始进行光合作用的点:b。光合作用与呼吸作用相等的点:c、e。开始积累有机物的点:c。有机物积累量最大的点:e
20、。(2)在密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线:光合作用强度与呼吸作用强度相等的点:D、H。该植物一昼夜表现为生长,其原因是点玻璃罩内CO2浓度低于A点玻璃罩内CO2浓度,这说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小,植物即光合作用呼吸作用,植物生长。1.植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。如图中n值为净光合速率(虚线表示),当n=总光合速率-呼吸速率,植物生长取决于图中虚线变化。2.解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息(1)光照强度为“0”意味着光合作用不能进行,此时气体变化量全由细胞呼吸引起,气体变化量可作为呼吸强度指标。(2)光照下吸收CO2量应为净光合量。(3)在光照培养阶
21、段,密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度的“差值”,切不可仅答成“光合作用消耗导致装置中CO2浓度下降”。例例3(2016河北衡水中学二调,17)如图曲线I表示黄豆光合作用速率与光照强度的关系(适宜温度 、 C O2浓度为0.03%)。在y点时改变某条件,曲线变为。下列分析合理的是()A.与y点相比,x点叶绿体中的C3含量较低B.在y点时,升高温度导致曲线由变为C.制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量D.制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度思路导引思路导引解析解析与y点相比,x点时,光照强度较弱,光反应产生的H和ATP较少,C3化合物还原较少,其含量较y点高,A
22、错误;题目中提到该曲线是在适宜温度下得出的,如果再提高温度,光合作用速率会降低,B错误;制约x点的光合作用因素主要是环境因素,如:光照强度、CO2浓度等,C错误;z点在曲线上,表示在适宜温度下,提高光照强度光合速率不再提高,表明此点限制光合速率的因素不是温度和光照强度,可能是CO2浓度等,D正确。答案答案D3-1(2016江西高安二中第二次阶段考试,33)将状况相同的某种绿叶分成四等组,在不同的温度下分别暗处理1h,再光照1h(光照强度相同),测其质量变化,得到如表的数据。下列得到的结论中正确的是()组别一二三四温度/27282930暗处理后质量变化/mg-0.5-1-1.5-1光照与暗处理前
23、质量变化/mg+5+5+3+1A.27下该植物生长速度最快B.2728下该植物的净光合作用量相等C.该植物光合作用和呼吸作用的最适温度不同D.29该植物的实际光合作用量为4.5mg答案答案C解析解析由题意知,光照与暗处理前质量变化=暗处理1h后的质量变化+光照1h的质量变化,其中前者的绝对值代表呼吸速率,后者代表净光合速率,所以净光合速率=光照与暗处理前质量变化-暗处理1h后的质量变化,计算可得以下数据:由此判断C项正确。温度27282930呼吸速率/mg0.511.51净光合速率/mg5.564.52实际光合速率/mg67633-2(2016云南昆明摸底,2)夏季晴天,将装有某绿色植物的玻璃
24、罩置于室外,从凌晨0时开始,定期测定玻璃罩中某种气体含量,结果如图。下列分析正确的是()A.本实验测定的气体是CO2B.该植物进行光合作用的起始时间是6时C.若9时和12时合成有机物的速率相等,则9时的呼吸速率小于12时的D.与0时相比较,24时该植物的干重减少答案答案C解析解析本实验测定的气体是O2,A错误;6时和18时的(分别为曲线的最低值与最高值)光合速率和呼吸速率相等,光合作用的起始时间应在6时之前,B错误;该曲线的斜率代表速率,9时的净光合速率大于12时,若9时和12时的真正光合速率相等,则9时的呼吸速率应小于12时的,C正确;24时的O2含量高于0时的,说明植物一昼夜内有机物的积累
25、量大于零,D错误。题型题型4实验探究类实验探究类光合作用和细胞呼吸实验探究综合光合作用和细胞呼吸实验探究综合一、一、“实验法实验法”测定光合速率与呼吸速率测定光合速率与呼吸速率1.测定装置2.测定方法及解读(1)测定呼吸速率在小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。置于适宜温度环境中。红色液滴向左移动(单位时间内移动距离代表呼吸速率)。(2)测定净光合速率在小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光合需求。必须给予较强光照处理,且温度适宜。红色液滴向右移动(单位时间内移动距离代表净光合速率)。二、光合作用、细胞呼吸实验
26、的常用研究方法二、光合作用、细胞呼吸实验的常用研究方法1.“黑白瓶法”:用黑瓶(无光照的一组)测得的结果为呼吸作用强度值,用白瓶(有光照的一组)测得的结果为净光合作用强度值,综合两者即可得到真光合作用强度值。2.梯度法:用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置,可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。1.注意变量的控制手段。如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡,但与植物的距离不同)进行控制,不同温度可用不同恒温装置控制,CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。2.不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验,而应该用一系列装置进行相互对照。3.无论哪
27、种装置,在光下测得的数值均为“净光合作用强度”。例例4(2016湖南师大附中第二次月考,32)在甲图中,A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗,气球可膨胀、收缩;其中B已死亡,气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变);初始时指针指向正中零的位置。乙图为不断改变灯泡距水面的距离,间隔相同时间记录到指针偏转变化情况。下列对于相关描述,正确的是()A.d点时指针向右偏转B.该实验的自变量为光照强度,c点植物O2释放速率最大C.f点与a、b、c、d点的指针偏转方向相同,但数值较小D.若改在无CO2缓冲液情况下进行实验,b点时指针偏转格数加大思路导引思路导引解析解析在
28、适宜的光照条件下(如图中的a、b、c、d点),植物进行光合作用释放出的氧气量大于呼吸作用消耗的氧气量,使A植物所在的气球的体积增大,指针向右偏移,A正确;该实验的目的是探究光照强度对植物光合作用强度的影响,实验自变量为光照强度(灯光与水面的距离),乙图c点指针偏转格数最大,表明O2的释放量最大,B错误;e点指针的偏转格数为零,此时细胞呼吸速率等于光合速率,ef段随着灯泡与水面的距离增大,光照强度继续减弱,导致细胞的呼吸速率大于光合速率,指针向左偏移,与a、b、c、d点相比,指针的偏转方向相反,C错误;b点时光合速率大于细胞呼吸速率,光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量,此时若改在无
29、CO2缓冲液情况下进行实验,b点时指针偏转格数减小,D错误。答案答案AA.黑暗处理的目的是使金鱼藻不进行光合作用B.溴甲酚紫指示剂变为黄色是因为溶液pH减小C.图中实验操作35能证明光合作用吸收CO2D.该实验可证明呼吸作用释放CO2,光合作用释放O2答案答案D4-1( 2 0 1 5 河 南 实 验 中 学 期 中 , 9 ) 利 用 溴 甲 酚 紫 指 示 剂 酸 碱 指 示 剂 , p H 变 色 范 围 : 5 . 2 ( 黄 色) 6 . 8(紫色)检测金鱼藻生活环境中气体含量变化的实验操作如下,相关叙述不正确的是()解析解析根据23过程可知,在黑暗环境中金鱼藻只进行细胞呼吸,产生C
30、O2使pH下降,导致指示剂由紫色变为黄色,A、B项正确;根据35过程可知,在适宜的光照条件下,金鱼藻光合作用强度大于呼吸作用强度,吸收CO2,使pH上升,导致指示剂由黄色变为紫色,C正确;在本实验中,证明了绿色植物进行光合作用吸收CO2,并没有证明光合作用释放O2,D错误。4-2(2015吉林长春十一中期中考试,49)利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验,下列叙述正确的是()A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B.在光下,如果有气泡产生,可说明光合作用产生氧气答案答案C解析解析试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量,A错误;在光下有气泡产生不能确定是光合作用产生的氧气,B错误;为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响,可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验,C正确;探究光照强度对光合作用的影响时,距光源不同距离,应设置不同装置,观察气泡产生速率的变化,D错误。C.为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响,可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验D.为了探究光照强度对光合作用的影响,用一套装置慢慢向光源靠近,观察气泡产生速率的变化
