（北京专用）2020届高考生物一轮复习专题6光合作用课件.pptx

专题六 光合作用,高考生物 (北京市选考专用),A组 自主命题北京卷题组,五年高考,1.(2018北京理综,3,6分)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入 氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中 ( ) A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气,答案 D 光反应过程中,光合色素利用光能,将水分解成H和氧气,同时在有关酶的催化作 用下,ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,A、C错误,D正确;H将DCIP还原,使之由蓝色逐渐变 为无色,B错误。,素养解读 本题通过相似情境的基础判断形式考查辨认、比较能力,突出体现分析与推理的 科学思维。,易错警示 此H非彼H 光反应过程中产生的H是还原型辅酶(NADPH),而细胞呼吸过程中产生的H是还原型辅 酶(NADH)。,2.(2017北京理综,2,6分)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理 特性理解错误的是 ( ) A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B.净光合作用的最适温度约为25 C.在025 范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大,D.适合该植物生长的温度范围是1050 ,答案 D 本题主要考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素以及识图能力。由图可知,该 植物呼吸作用的最适温度约为55 ,而光合作用的最适温度约为30 ,因此,呼吸作用的最适 温度比光合作用的高,A正确;由图可知,净光合作用的最适温度约为25 ,B正确;观察题图中 曲线可知,在025 范围内,总光合速率上升快于呼吸速率,因此,温度变化对光合速率的影响 比对呼吸速率的大,C正确;净光合速率大于零时,植物才能生长,温度为50 时,净光合速率为 负值,植物不能生长,D错误。,素养解读 本题通过相似情境的实验探究形式考查辨认、解读能力,突出体现分析与推理的 科学思维。,3.(2016北京理综,5,6分)在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2,48 h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如图所示。 与本实验相关的错误叙述是 ( ) A.14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物,B.生殖器官发育早期,光合产物大部分被分配到营养器官 C.遮光70%条件下,分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近 D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响,答案 C CO2被固定形成C3,进而被还原为光合产物,是在叶肉细胞的叶绿体基质中完成的,A 正确;分析图示可知,该植物生殖器官发育早期,营养器官中所含14C量占植株14C总量的比例较 高,说明此时期光合产物大部分被分配到营养器官,B正确;由图示可知遮光70%条件下,在生殖 器官发育早期,分配到营养器官的光合产物较多,只有在生殖器官发育晚期,分配到生殖器官和 营养器官的光合产物量才较为接近,C错误;分析题干信息和图示均可看出本实验的目的是研 究光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响,D正确。,素养解读 本题通过陌生情境的基础判断形式考查辨认、比较能力,突出体现归纳与概括的 科学思维。,审题方法 该题以柱形图的形式呈现了光强(光照强度)对植株的不同发育期中光合产物在生 殖器官和营养器官间分配的情况。解题时,可通过比较分析,寻找单一变量对实验结果的影响, 以获取解题的关键信息。,4.(2009北京理综,4,6)小麦和玉米的CO2固定量随外界CO2浓度的变化而变化(如图)。下列相 关叙述不正确的是 ( ) A.小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关 B.CO2浓度在100 mgL-1时小麦几乎不固定CO2 C.CO2浓度大于360 mgL-1后玉米不再固定CO2 D.C4植物比C3植物能更有效地利用低浓度CO2,答案 C 由图可知,在图示的CO2浓度范围内,小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关。 CO2浓度在100 mgL-1时,C3植物小麦几乎不固定CO2,而C4植物玉米固定CO2量较高,可见C4植物 比C3植物能更有效地利用低浓度CO2。当CO2浓度大于360 mgL-1时,玉米的CO2固定量已达到 CO2最大固定量,不再增加,而不是不再固定CO2。,5.(2019北京理综,31,16分)光合作用是地球上最重要的化学反应,发生在高等植物、藻类和光 合细菌中。 (1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的 。在碳(暗)反应中,RuBP羧 化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3。影响该反应的外部因素,除光照条件外还 包括 (写出两个);内部因素包括 (写出两个)。 (2)R酶由8个大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码 并在叶绿体中合成,S由细胞核基因编码并在 中由核糖体合成后进入叶绿体,在 叶绿体的 中与L组装成有功能的酶。 (3)研究发现,原核生物蓝藻(蓝细菌)R酶的活性高于高等植物。有人设想通过基因工程技术将 蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物,以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因 转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中,同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检 测结果表明,转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。 由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测?请 说明理由。,基于上述实验,下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括 。 a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质 b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定 c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成 d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同,答案 (16分)(1)光能 温度、CO2浓度 R酶活性、R酶含量、C5含量、pH(其中两个) (2)细胞质 基质 (3)不能。转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因,无法排除转基因植株R酶中的S是 甲的S基因表达产物的可能性。 a、b、c,解析 (1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应中色素分子吸收的光能;影响暗反应 的外部因素有CO2浓度和温度等,内部因素有C5含量和R酶含量、R酶活性等。(2)S蛋白由核 基因编码,在细胞质中由核糖体合成后进入叶绿体;R酶在暗反应中发挥作用,其存在于叶绿体 基质中,所以在叶绿体基质中S与L组装成有功能的酶。(3)去除甲的L基因后,甲的S基因仍 存在,所以转基因植株中有活性的R酶可能是由甲的S基因表达出来的S蛋白与蓝藻L基因表达 出来的L蛋白组装而成的。蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质、蓝藻与甲都以R酶催化CO2 的固定、蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成均可体现生物统一性,在蓝藻与甲的叶 肉细胞中R酶组装的位置不同,不能体现生物统一性。据此选a、b、c。,素养解读 本题借助光合作用与核糖体相关知识,考查考生获取信息、解决问题的能力;通过 与暗反应相关酶的分析体现了科学思维素养中的演绎与推理要素。,知识拓展 线粒体和叶绿体都含有少量的DNA和RNA,它们具有半自主性,能合成一部分蛋白 质和酶,因此线粒体和叶绿体被称为半自主性细胞器。,6.(2015北京理综,31,16分)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光暗转换条件下CO2吸收量的变 化,每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。 (1)在开始检测后的200 s内,拟南芥叶肉细胞利用光能分解 ,同化CO2。而在实验的整 个过程中,叶片可通过 将储藏在有机物中稳定的化学能转化为 和热 能。 (2)图中显示,拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在 molm-2s-1范围内,在300 s时CO2 达到2.2 molm-2s-1。由此得出,叶片的总(真正)光合速率大约是 mol CO2 m-2s-1。(本小题所填数值保留至小数点后一位) (3)从图中还可看出,在转入黑暗条件下100 s以后,叶片的CO2释放 ,并达到一个相对稳 定的水平,这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。,(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物,可利用 技术进行研究。,答案 (1)水(H2O) 细胞呼吸 ATP中活跃的化学能 (2)0.20.6 释放量 2.42.8 (3)逐 渐减少 (4)14C同位素示踪,解析 (1)有光条件下,叶肉细胞既进行光合作用,又进行呼吸作用。光合作用过程分解H2O,同 化CO2。呼吸作用过程则将储藏在有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热 能。(2)分析题图,拟南芥叶片在照光条件下,CO2吸收量在0.20.6 molm-2s-1范围内,此值为净 光合速率。在300 s 时CO2的释放量达到2.2 molm-2s-1,该值为呼吸速率,则得出叶片的总(真 正)光合速率约为2.2+(0.20.6)=2.4 s-1)。(3)由图知,转入黑暗条件下100 s后, 叶片CO2释放量逐渐减少,随后达到一个相对稳定水平。(4)为追踪CO2中C元素的来源,可利用 同位素标记法进行研究。,素养解读 本题通过陌生情境的实验探究形式考查辨认、比较的理解能力和推理、归因的 应用能力,突出体现解读、推理的科学思维。,方法技巧 关于坐标系中的图形分析类的题目,在解题时,首先分析清楚自变量(横坐标)与因 变量(纵坐标)的关系,然后结合光合作用与呼吸作用的相关原理进行分析,以获取解题的关键 信息,从而使题目迎刃而解。,7.(2013北京理综,29,16分)为研究棉花去棉铃(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。结果如图。 图1 图2 (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,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。,答案 (1)H(或NADPH) 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,解析 (1)光合作用过程中碳(暗)反应发生在叶绿体基质中,需要光反应为其提供ATP和H。 (2)由图1信息可知,随去除棉铃的百分率提高,叶片光合速率降低;本实验用不去除棉铃的一组 作为对照组,其CO2固定速率相对值是28。(3)由于光合产物会被运输到棉铃等器官并被利用, 去除棉铃后,叶片光合产物的输出量降低、利用量减少,进而在叶片中积累,因此叶片中淀粉和 蔗糖的含量增加。(4)由1、2两图信息可知,去除棉铃后光合产物积累,而CO2固定速率降低,说 明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。(5)为验证光合产物能抑制光合作用,需设置一组 及时运走光合产物的实验组进行对照,即去除棉铃(保证单一变量)且对部分叶片遮光处理(消 耗和利用未遮光叶片的光合产物),若未遮光叶片与只去除棉铃植株的叶片相比,其光合产物 含量下降、光合速率上升,则可验证上述结论是正确的。,B组 统一命题、省(区、市)卷题组 考点1 捕获光能的色素和结构,1.(2019江苏单科,17,2分)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶 和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是 ( ) A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作 D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b,答案 D 本题以光合色素提取分离的相关知识为信息载体,考查了验证简单的生物学事实, 对实验现象进行分析、解释的能力;试题通过对实验试剂、操作、结果的设问,体现了对科学 探究素养中的结果分析要素的考查。 光合色素提取过程中加入的CaCO3可保护叶绿素,过量不会破坏叶绿素,A错误;光合色素溶于 有机溶剂,层析液可用石油醚、丙酮和苯的混合物,也可用92号汽油,但不可用生理盐水或磷酸 盐缓冲液,B错误;实验中要用棉塞塞紧盛有层析液的试管口,C错误;对比两条滤纸条,可知蓝藻 无叶绿素b,D正确。,2.(2017天津理综,5,6分)叶绿体中的色素为脂溶性,液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季 成熟的紫红色叶片为材料,下列实验无法达到目的的是 ( ) A.用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B.用水作层析液观察花青苷的色素带 C.用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D.用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目,答案 D 本题考查绿叶中色素的提取与分离、细胞有丝分裂等相关知识。叶绿体色素为脂 溶性,可溶于有机溶剂,如无水乙醇,A可达到目的;花青苷为水溶性,类比叶绿体色素的分离方 法,可用水作层析液观察花青苷的色素带,B 可达到目的;质壁分离和复原实验可用于探究细胞 的吸水和失水,C可达到目的;细胞中的染色质只在有丝分裂或减数分裂过程中形成染色体,而 表皮细胞无分裂能力,细胞中无染色体,D符合题意。,易错警示 染色质与染色体是同种物质在细胞不同时期的两种不同形态。在细胞分裂过程 中,染色质丝螺旋缠绕,成为染色体;在细胞分裂末期,染色体解螺旋恢复为染色质状态,而无分 裂能力的细胞中不出现染色体。,3.(2017课标全国,3,6分)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640660 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 本题考查光合作用过程中光合色素的吸收光谱等相关知识。类胡萝卜素不吸收红 光,A错误。光合色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,B正确。光合 作用的作用光谱既可用O2的释放速率随光波长的变化来表示,也可用CO2的吸收速率随光波 长的变化来表示,C正确。叶片在640660 nm波长光下只有叶绿素能吸收光能,进行光合作用, 释放O2,D正确。,4.(2016课标全国,4,6分)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是 ( ) A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中 B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收 C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用 D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的,答案 C 叶绿体中的色素是有机物,可溶于无水乙醇中,A正确;Mg2+是构成叶绿素的成分,可 由植物的根从土壤中吸收,B正确;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的色 素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误;叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼 苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的,D正确。,知识归纳 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光。叶绿素的形成除需要有正常 基因外,还需要有光、水、适宜的温度以及N、Mg等矿质元素。,5.(2015四川理综,1,6分)下列在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是 ( ) A.Mg2+吸收 B.O2扩散 C.光能转换 D.DNA复制,答案 B O2以自由扩散方式通过叶绿体的内膜和外膜,该过程不需要载体蛋白的参与;参与 Mg2+吸收的载体、催化光能转换和DNA复制所需的酶均为蛋白质,故选B。,考点2 光合作用的原理及应用,1.(2019课标全国,3,6分)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时 间后植株达到40 g,其增加的质量来自 ( ) A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水 C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气,答案 A 本题借助光合作用的原理与应用等知识,考查学生运用所学知识与观点,对生物学 问题进行推理、判断的能力;试题融合了组成生物体的元素、化合物及光合作用等相关知识, 体现了对生命观念素养中物质与能量观的考查。 该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增加和含水量的增加,干重增加量来源于从土壤中吸 收的矿质元素及利用CO2(空气)和H2O合成的有机物。故选A。,2.(2017天津理综,6,6分)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是 ( ) A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型 B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型 C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度 D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度,答案 D 本题考查影响光合作用的因素及光反应与暗反应的特点。光合作用的光反应与暗 反应相互制约,相互影响。从图示可以看出,在曲线图P点以前,野生型水稻光合速率大于突变 型,而P点后野生型水稻光合速率小于突变型,说明在P点前,野生型水稻光反应速率较高,P点 后,突变型水稻暗反应速率较高,A、B正确;在P点前和P点后至光饱和点前,突变型水稻光合速 率随光照强度增加而增加,即限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度,当光照强度大 于光饱和点时,限制光合速率的主要因素是CO2浓度,C 正确,D 错误。,3.(2019江苏单科,28,8分)叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成,其合成过程及部分相关代谢途径如图所示。请回答下列问题: (1)合成酶R时,细胞核DNA编码小亚基的遗传信息 到RNA上,RNA进入细胞质基质后 指导多肽链合成;在叶绿体中,参与大亚基肽链合成的RNA中,种类最多的是 。,(2)进行光合作用时,组装完成的酶R需ATP参与激活,光能转化为ATP中的化学能是在 上(填场所)完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物(C3-),C3-还原为三碳糖(C3- ),这一步骤需要 作为还原剂。在叶绿体中C3-除了进一步合成淀粉外,还必须合 成化合物X以维持卡尔文循环,X为 。 (3)作为光合作用的重要成分,X在叶绿体中的浓度受多种因素调控,下列环境条件和物质代谢 过程,与X浓度相关的有 (填序号)。 外界环境的CO2浓度 叶绿体接受的光照强度 受磷酸根离子浓度调节的C3-输出速度 酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度 (4)光合作用旺盛时,很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中,假如以大 量可溶性糖的形式存在,则可能导致叶绿体 。,答案 (8分)(1)转录 tRNA (2)类囊体 H C5(五碳化合物) (3) (4)吸水涨破,解析 本题借助叶绿体内相关酶的合成及光合作用基本过程,考查考生运用获取的图示信息 解决生物学问题的能力;通过对暗反应过程中有关物质变化过程的分析,体现了对科学思维素 养中的归纳与概括要素的考查。 (1)基因表达过程中,遗传信息通过转录过程由基因传递到mRNA上,rRNA、mRNA和tRNA参 与翻译过程,参与大亚基肽链合成的RNA中,tRNA种类多于作为模板的mRNA和参与核糖体 组成的rRNA的种类数。(2)光能在类囊体膜上转化为ATP中活跃的化学能。光反应过程中产 生的H将C3-还原为C3-,C3-在叶绿体中除进一步合成淀粉外,还必须合成C5用于再次参 与CO2的固定。(3)外界环境CO2浓度改变、叶绿体接受的光照强度改变将影响光合作用速率 进而影响C5含量,C3-在细胞中积累将抑制C3还原进而影响C5浓度,酶R催化C5与O2结合会消 耗C5而影响C5含量。(4)可溶性糖为小分子物质,若大量淀粉转化为可溶性糖形式储存在叶绿 体中,叶绿体则会因浓度过高而吸水涨破。 规律总结 影响光合速率的因素:光合作用是光驱动下的有机化学反应,常见的影响光合速率 的因素有光照强度、CO2浓度、温度、水分和矿质元素的供应等。另外光合产物正常输出也 是光合作用正常进行的基础。若光合作用产物外运受阻,则C3还原将减慢,进而整个光合速率,也将减慢。,4.(2019课标全国,29,12分)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。回答下 列问题。 (1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力 。 (2)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 。 (3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该 种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要 写出实验思路和预期结果。,答案 (1)增强 (2)降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少 (3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期 结果是干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组 作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小, 对照组气孔开度不变。,解析 本题借助影响光合作用的因素的相关知识,考查考生设计实验验证简单生物学事实的 能力;通过对气孔开度减小原因的分析与探究,体现了科学探究素养中的方案探讨要素。 (1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶 片气孔开度减小,从外界吸收的CO2减少,使该植物的光合速率降低。(3)要验证干旱条件下A- BA引起气孔开度减小,需要取ABA缺失突变体植株,在正常条件下测定其气孔开度,经干旱处 理后,再测定其气孔开度,预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理后的 ABA缺失突变体植株随机分为两组,一组不做处理(对照组),一组进行ABA处理(实验组),在干 旱条件下培养一段时间后,测定两组的气孔开度,预期结果是实验组气孔开度减小,对照组气孔 开度不变。,5.(2018课标全国,30,9分)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。 回答下列问题: (1)当光照强度大于a时, 甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是 。 (2)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 。,(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是 。 (4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的 (填“O2”或“CO2”)不足。,答案 (1)甲 (2)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 (3)乙 (4)CO2,解析 本题考查光照强度对光合作用的影响及其规律。(1)曲线显示,当光照强度大于a时,相同 光强下,甲植物净光合速率较乙植物高,即此条件下甲植物对光能利用率较高。(2)种植密度较 大时,植株接受的光照强度较弱,曲线显示,在光强减弱过程中,甲植物净光合速率下降幅度较乙 大。(3)林下为弱光环境,曲线显示,在弱光条件下,乙植物净光合速率较甲植物高,故乙植物更适 合在林下种植。(4)气孔是叶片水分散失和CO2进入叶片的通道。夏季晴天12:00,植物为减少蒸 腾作用失水量而关闭部分气孔,同时也阻碍了CO2进入叶片,从而影响了叶片光合速率。,6.(2017江苏单科,29,9分)科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研 究。图1为光合放氧测定装置示意图,图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲 线。请回答下列问题: 图1 图2 (1)取果肉薄片放入含乙醇的试管,并加入适量 ,以防止叶绿素降解。长时间浸泡在乙 醇中的果肉薄片会变成白色,原因是 。 (2)图1中影响光合放氧速率的因素有 。氧电极可以检测反应液中 氧气的浓度,测定前应排除反应液中 的干扰。,(3)图1在反应室中加入NaHCO3的主要作用是 。若提高反应液中NaHCO3浓度,果肉 放氧速率的变化是 (填“增大”、“减小”、“增大后稳定”或“稳定后减 小”)。 (4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率,对1520 min曲线的斜率几乎不变的合 理解释是 ;若在20 min后停止光照,则短时间内叶绿体中含量减少的 物质有 (填序号:C5 ATP H C3),可推测2025 min曲线的斜率为 (填“正值”、“负值”或“零”)。,答案 (1)CaCO3 光合色素溶解在乙醇中 (2)光照、温度、CO2(NaHCO3)浓度 溶解氧 (3)提供CO2 增大后稳定 (4)光合产氧量与呼吸耗氧量相等 负值,解析 本题综合考查了光合色素的提取原理和环境因素对光合速率的影响。 (1)CaCO3可中和果肉薄片细胞产生的有机酸,防止叶绿素降解;光合色素可溶于有机溶剂(如乙醇),所以果肉薄片长时间浸泡在乙醇中会因光合色素溶解而变成白色。 (2)图1装置中的光照强度、水浴室的温度、NaHCO3的浓度(可提供不同浓度的CO2)均可影响光合速率;该实验的因变量是反应液中溶解氧的浓度变化,所以测定前应除去反应液中原有的溶解氧,以排除其对实验结果的影响。 (3)提高反应液中NaHCO3浓度即提高CO2浓度,可使光合速率先增大后稳定。 (4)1520 min曲线的斜率几乎不变,即光合放氧速率为0,说明光合产氧量与呼吸耗氧量相等;停止光照后,光反应产生的H和ATP减少,C5合成速率下降,短时间内C3合成速率不变但消耗减少,所以C3含量会增加;停止光照后光合速率下降,所以2025 min曲线的斜率为负值。,考点3 光合作用和细胞呼吸的综合,1.(2015重庆理综,4,6分)将题图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下,细胞内外 的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是 ( ) 适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图 A.黑暗条件下,增大、减小 B.光强低于光补偿点时,、增大 C.光强等于光补偿点时,、保持不变 D.光强等于光饱和点时,减小、增大,答案 B 当光强低于光补偿点或黑暗条件下,水稻叶肉细胞消耗胞外和胞内O2,释放CO2,故 增大,减小;当光强等于光补偿点时,水稻叶肉细胞呼吸速率等于光合作用速率, 保持不变;当光强等于光饱和点时,水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率,减 小,增大。,2.(2019课标全国,31,11分)回答下列与生态系统相关的问题。 (1)在森林生态系统中,生产者的能量来自 ,生产者的能量可以直接流向 (答出2点即可)。 (2)通常,对于一个水生生态系统来说,可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物 的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总 初级生产量,可在该水生生态系统中的某一水深处取水样,将水样分成三等份,一份直接测定O2 含量(A);另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中,密闭后放回取样处,若干小时 后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。 在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下,本实验中C与A的差值表示这 段时间内 ;C与B的差值表示这段时间内 ;A与B的差值表示这段时间内 。,答案 (1)太阳能 初级消费者、分解者 (2)生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用 的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量,解析 本题主要借助光合作用与细胞呼吸相关知识,考查考生对实验现象的分析,并对收集到 的数据进行处理的能力;试题设置的“黑白瓶”实验对照,体现了对科学探究素养中结果分析 要素的考查。 (1)生产者通过光合作用将太阳能转化成化学能,固定在所制造的有机物中,生产者制造的有机 物中的能量可以通过被初级消费者摄入而直接流向初级消费者,其残枝败叶和初级消费者粪 便(属于生产者的同化量)中的能量可直接流向分解者。(2)此为“黑白瓶法”测定植物的光 合速率,A为甲、乙两瓶中O2起始含量,甲瓶不透光,生产者只进行呼吸作用,若干小时后测定甲 瓶中O2含量为B,A与B的差值为这段时间内生产者呼吸作用消耗的O2量;乙瓶透光,生产者既进 行光合作用又进行呼吸作用,若干小时后测定乙瓶中O2含量为C,C与A的差值表示这段时间内 生产者净光合作用释放的O2量;乙瓶与甲瓶中的O2含量进行比较,C与B的差异是由生产者的光 合作用造成的,所以C与B的差值表示这段时间内生产者光合作用的总放氧量(产生O2量)。,3.(2018江苏单科,29,9分)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量 代谢途径示意图(NADPH指H),请回答下列问题: (1)甲可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为 ,其 中大多数高等植物的 需在光照条件下合成。 (2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到甲 内,在 (填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲 内,在 (填场所)组装。,(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为 后进入乙,继而在乙的 (填场所)彻底分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH, NADPH中的能量最终可在乙的 (填场所)转移到ATP中。 (4)乙产生的ATP被甲利用时,可参与的代谢过程包括 (填序号)。 C3的还原 内外物质运输 H2O裂解释放O2 酶的合成,答案 (1)叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素 (2)类囊体膜上 基质中 (3)丙酮酸 基质中 内 膜上 (4),解析 本题主要考查叶绿体和线粒体的结构和功能以及光合作用和呼吸作用的过程。(1)甲 为叶绿体,甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素,其中大多数高等植物叶 绿素的合成需要光。(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上,参与催化CO2固 定的酶分布于叶绿体的基质中。(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧 化为丙酮酸后进入乙(线粒体),在线粒体的基质中被彻底分解成CO2;甲中过多的还原能可通 过物质转化,在细胞质中合成NADPH,其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧呼吸的 第三阶段转移到ATP中。(4)由图知,乙(线粒体)产生的ATP可被甲(叶绿体)内的耗能过程利用, C3的还原、内外物质的主动运输、酶的合成均消耗ATP,H2O裂解释放O2的过程属于光反应, 可以合成ATP。,4.(2018课标全国,30,8分)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:,(1)从图可知,A叶片是树冠 (填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是 。 (2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速 率降低的主要原因是光合作用的 反应受到抑制。 (3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是 。,答案 (1)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)暗 (3)无水 乙醇,解析 (1)树冠上层叶片适宜接受强光照,下层叶片适宜接受弱光照,故树冠下层叶片的光饱和 点较低,即A来自树冠下层。(2)根据题意,测得放氧速率不变,说明光反应速率不变,但其净光 合速率下降,主要原因是光合作用的暗反应受到了抑制。(3)常用于叶绿体色素提取的有机溶 剂是无水乙醇。,知识拓展 植物“三率”间的内在关系 (1)呼吸速率:植物非绿色组织或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定量组织 的CO2释放量或O2吸收量。 (2)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。 (3)真正(总)光合速率=净光合速率+呼吸速率。,5.(2017课标全国,29,9分)如图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。 据图回答下列问题: (1)图中、代表的物质依次是 、 、 、 ,H代表 的物质主要是 。 (2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在 (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。 (3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是 。,答案 (1)O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH(或答:还原型辅酶) (2)C和D (3)在缺氧条 件下进行无氧呼吸,解析 本题考查光合作用和呼吸作用的相关知识。(1)根据题目示意图可知,过程A和B分别代 表光合作用的光反应和暗反应,是水光解的产物且不参与暗反应,为O2,和分别是合成 NADPH、ATP的原料,即是NADP+、是ADP和Pi,参与CO2的固定,为C5。H参与了有 氧呼吸过程,为还原型辅酶(NADH)。(2)在植物叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基 质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜,即除了A过程,ATP的合成还发生在C和D。(3)C中的丙酮酸 可以转化为酒精,是因为细胞质基质中存在与无氧呼吸过程相关的酶,在缺氧条件下叶肉细胞 可以发生无氧呼吸。,知识拓展 H的生成及种类 光合作用中的H是NADPH,呼吸作用中的H是NADH;H包括光合作用和呼吸作用中所生 成的不同类型的还原态氢,因此,不能简单地认为H等同于NADPH。尽管H类型不同,其作 用对象也不同NADPH作用对象为三碳化合物(一般写作C3),NADH作用对象为O2,但它们都 属于强还原性物质,从这个角度又可将它们统称为H。,6.(2017课标全国,30,9分)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等 时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题: (1)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 。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净 光合速率 (填“大于0”“等于0”或“小于0”)。 (2)若将甲种植物密闭在无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 (1)植物在光下光合作用吸收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 大于0 (2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增 加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形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,解析 该题主要考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素。(1)甲、乙植物在同一密闭小室 中适宜条件下照光培养,植物进行光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量,因此密闭 小室中的CO2浓度降低,植物的光合速率也随之降低;甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的, 当甲种植物净光合速率为0时,对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,故乙种植物净光合 速率大于0。(2)在光照条件下植物进行光合作用释放O2,使小室中的O2浓度升高,而有机物分 解产生的NADH在有氧呼吸第三阶段中需与O2结合而形成水,所以O2增多时,有氧呼吸会增加。,易错警示 回答物质含量变化的原因时,需从物质的产生和物质的消耗两个角度来分析。,C组 教师专用题组,1.(2016天津理综,2,6分)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改 用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的 是 ( ) A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,H下降 D.绿光,C5上升,答案 C 植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对绿光的利用很少。突然改用光照强 度与白光相同的红光照射后,光反应速率加快,产物H和ATP上升,进而C3的还原过程加快,未 被还原的C3下降,A、B项错误;而改用光照强度与白光相同的绿光照射后,光反应速率减慢,产 物H和ATP下降,进而C3的还原过程减慢,C5下降,C项正确、D项错误。,2.(2016四川理综,5,6分)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽,备受人们青睐。如图是三倍体西瓜 叶片净光合速率(Pn,以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线,以下分析正确的 是 ( ) A.与11:00时相比,13:00时叶绿体中合成C3的速率相对较高 B.14:00后叶片的Pn下降,导致植株积累有机物的量开始减少,C.17:00后叶片的Ci快速上升,导致叶片暗反应速率远高于光反应速率 D.叶片的Pn先后两次下降,主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度,答案 D 与11:00时相比,13:00时叶片净光合速率下降,此现象是因13:00时气孔关闭导致吸 收CO2减少引起的“光合午休”,此时叶绿体中合成C3的速率相对较低,A项错误;14:00后叶片 的Pn下降,但仍大于零,植株积累有机物的量仍在增多,B项错误;17:00后因光照强度的降低,光 反应减弱,产生的H和ATP均减少,暗反应速率也降低,C项错误;Pn第一次下降,是因气孔关闭, CO2浓度限制了光合速率,Pn第二次下降是光照强度降低引起的,D项正确。,疑难突破 依据光合作用原理,弄清图示中Pn两次下降的原因是解答本题的关键。,3.(2016四川理综,1,6分)叶肉细胞内的下列生理过程,一定在生物膜上进行的是 ( ) A.O2的产生 B.H2O的生成 C.H的消耗 D.ATP的合成,答案 A 叶肉细胞内O2是在光合作用的光反应阶段产生的,光反应的场所是叶绿体的类囊 体薄膜,A项符合题意;在核糖体上氨基酸经脱水缩合形成肽链的过程中能产生H2O,核糖体为 无膜细胞器,B项不符合题意;光合作用中H的消耗发生在叶绿体基质中,没有在生物膜上,C项 不符合题意;叶肉细胞有氧呼吸的第一、二、三阶段均能合成ATP,第一、二阶段分别在细胞 质基质和线粒体基质中进行,第三阶段在线粒体内膜上进行,D项不符合题意。,疑难突破 识记生物体各主要生理过程中的物质变化及发生部位是解答本题的关键。,4.(2015海南单科,24,2分)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光 照培养。从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不变。在上述整 个时间段内,玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是 ( ) A.降低至一定水平时再升高 B.降低至一定水平时保持不变 C.持续保持相对稳定状态 D.升高至一定水平时保持相对稳定,答案 B 本题主要考查密闭容器中植物光合速率和呼吸速率的分析等相关知识。由题干信 息可知,从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0的过程中,光合速率大于呼吸 速率,植物需要不断从外界吸收CO2,因此玻璃容器内CO2浓度不断降低。在净光合速率为0且 之后保持不变过程中,植物真(正)光合速率等于呼吸速率,CO2浓度保持不变,B正确,A、C、D 错误。,3.(2014课标全国,2,6分,0.735)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.O2的产生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP值下降 D.NADPH/NADP+值下降,答案 B 用黑布迅速将培养瓶罩上,导致绿藻细胞叶绿体内的光反应停止,不再产生O2、 ATP和NADPH,使ATP/ADP、NADPH/NADP+值下降,A、C、D正确;光反应停止,使暗反应中 的C3还原受阻,导致C5含量减少,从而使CO2的固定减慢,B错误。,5.(2016课标全国,29,10分)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合 作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照 组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于 中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:,回答下列问题: (1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是 ,其依据 是 ;并可推测, (填“增加”或“降低”)麦 田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。 (2)在实验组中,若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是 。 (3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程 (填“需要”或“不需要”)载体蛋 白, (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。,答案 (1)湿度(或答相对湿度)(1分) 在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大 (2分,其他合理答案可酌情给分) 增加(1分) (2)四(1分) 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3分,其他合理答案可酌情给分) (3)不需要 不需要(每空1分,共2分),解析 本题主要考查影响光合速率的因素及