《考点过关和高考预测》高考生物总复习 第九讲 光合作用及C3植物、C4植物

用心 爱心 专心 1 高考生物总复习 考点过关和高考预测高考生物总复习 考点过关和高考预测 第九讲第九讲 光合作用及光合作用及 C C3 3植植 物 物 C C4 4植物植物 I I 必记知识全览 必记知识全览 工欲善其事工欲善其事 必先利其器必先利其器 一 必记概念一 必记概念 1 光合作用 指绿色植物 通过 利用 将 和 转变为 同时 氧气的过程 影响光合作用效率的因素有 和 2 光反应是指在光合作用过程中必须有 参与的过程 可以产生 而暗反应则是不需光参与的过程 光反应与暗反应是 的过程 3 光能利用率是指 光合作用效率是指 提高光能利用率的手段有 具体农业生产技术有 至少列举 5 项 一 1 叶绿体 光能 CO2 H2O 有机物 释放 水 光 CO2浓度 温度 矿质元素 2 光 02 ATP NADPH 两个相辅相成 紧密联系 3 植物制造有机物中含有的能量与绿色 植物吸收光能之比 单位时间 单位面积的土地上 绿色植物通过光合作用制造的有机物中 的能量与该土地吸收光能之比 提高光合作用效率 扩大光合作用面积 延长光合作用时间 合理密植 间作 轮作 多茬种植 按行种植 二 必记规律二 必记规律 4 提高植物光合作用效率一定能提高 而提高 则不一定能提高光合 作用效率 5 C3与 C4植物的判别手段有 6 光合作用与呼吸作用之间的关系是 光合作用与矿质代谢之间的关系 是 二 4 光能利用率 光能利用率 5 用碘液处理 维管束鞘细胞变蓝的是 C4植物 C4 植物比 C3植物耐受低 CO2浓度的能力强 C4植物维管束周围具有 花环型 的两圈细胞 6 光合作用为呼吸作用提供了有机物和 O2 呼吸作用为光合作用的进行提供了原料 光合 作用为矿质代谢的正常进行提供了物质保证 考点过关和高考预测 考点过关和高考预测 过关斩将过关斩将 一马平川一马平川 考点详解考点详解 精剖细解精剖细解 入巿三分入巿三分 一 基本考点一 基本考点 考点考点 1 1 光合作用的发现历史及发展过程中的经典实验光合作用的发现历史及发展过程中的经典实验 表 3 9 1 年代科学家实验材料 实验过程 实验现象 结论 1771 年普里斯特 利 英 密闭玻璃罩 小鼠 绿色 植物 1 将点燃的蜡烛与绿色 植物置于密闭玻璃罩内 2 将小鼠与绿色植物置 于密闭玻璃罩内 1 蜡烛不易 息灭 2 小鼠不窒息 植物能更新空气 1864 年萨克斯 德 叶片绿色植物暗处理后 一半 遮光 一半曝光 后经碘 蒸气 处理 1 遮光部分颜色不变 2 曝光部分颜色变蓝 绿色植物光合作用过程中产生 了淀粉 用心 爱心 专心 2 1880 年恩格尔曼 美 水绵和好氧 细菌 把水绵和好氧性细菌的临 时装片置于没有空气的黑 暗环境中 1 用极细光 束照射水绵 2 装片完 全暴露于光下 1 好氧细菌集中在叶 绿体 被光束照射的部分附近 2 好氧细菌集中在叶 绿体 所有受光部分的周围 1 氧气是叶绿体产生的 2 叶绿体是光合作用的场所 20 世纪 30 年代 鲁宾和卡 门 美 绿色植物 氧的同位素 H2180 和 C1802 1 向第一组植物提供 H218O 和 CO2 2 向第二 组植物 提供 H2O 和 C1802 第一组释放的氧全是 1802 第二组释放的氧 全是 02 光合作用释放的氧全部来自水 案例剖析案例剖析 旁征博引旁征博引 举一反三举一反三 考题 1 图 3 9 1 是验证光合作用某过程的实验装置 请据图分析回答下列问题 1 当用氧的同位素 0 分别标记通人乙装置的 CO2 C18O2 和甲装置的 H20 H2180 时 可以 证明 2 在甲 乙两装置刚置备完毕的一段时间内 若温度不变 而逐渐增大光照强度 两 装置的 O2的生成量会 若温度和光照条件均不变 而逐渐增大 C02的通人量 那么 两装置的 02的生成量则会 这说明两装置内的光能利用率 其可能原因是 3 当其他条件不变 而光照强度从通常的 10 千勒克斯增加到 60 千勒克斯时 光合作 用主要产物的变化情况是 考题 1 点拨 第 1 小题 考查识图能力 从题目所给图示可看出 甲 乙装置产生的 氧气都来自 H20 中 所以光合作用产生的氧气来自反应物中的水 第 2 小题 考查影响光合 作用的外界因素 若温度不变 在一定的范围内 随光照强度的增加 光合作用强度逐渐增 强 故产生的氧气增多 若温度和光照条件均不变 增加 CO2浓度 暗反应能力增强 消耗 的 ATP 和 NADPH 相应增多 促进光反应的进行 产生的 02也会增加 提高光能利用率的措施 有延长光照时间 提高光合作用效率 增加光合作用面积 图中光能利用率的提高 最可能 是增加了光合作用面积 即小球藻数量增多 第 3 小题 在一定的范围内 随光照强度的 增加 光合作用强度逐渐增强 但达到一定光照强度后不再加强了 答案 1 光合作用产 生的氧气来自反应物中的水 2 较明显地增加 慢慢增加 不断增强 甲 乙两装置的小 球藻的数量随着小球藻的不断繁殖而不断增加 3 先是随着光照强度的增大 其生成速率 不断增大 当光照强度增大到一定程度时 其生成速率将保持基本稳定的状态总结提示 在 解本类试题时应注意把握光合作用发现历程中各个实验的本质及具体过程 对实验所得出的 结论应加以重视 并会分析各个实验 考点考点 2 2 光合作用的具体过程光合作用的具体过程 表 3 9 2 考题 2 分 在图 3 9 2 中 需要 NADPH 参与的是 用心 爱心 专心 3 A 需要 不需要 B 都不需要 C 不需要 需要 D 都需要 考题 2 点拨 本题考查光合作用的具体过程 本题图示表示光合作用的暗反应阶段 由 图中信息我们可知 表示 CO2固定阶段 表示 C02的还原阶段 只有 C02的还原阶段才需 NADPH 的参与 答案 C 总结提示 光合作用的过程是理解涉及光合作用其他知识的基础 对光反应 CO2的固定 CO2的还原等阶段的反应底物 产物 所需条件等内容都必须要有彻底 的理解 并能达到应用的程度 考点考点 3 3 光能在叶缘体中的转化光能在叶缘体中的转化 绿叶中的叶绿素 a 和叶绿素 b 以及胡萝卜素和叶黄素 分别吸收不同波长的光波 几 乎能吸收全部的可见光 但它们并不起光化学反应 只是把吸收的光能传递给少数特殊状态 的叶绿素 a 所以大部分叶绿素 a 所有的叶绿素 b 胡萝卜素和叶黄素只起接收和传送光波 的作用 都称为 天线色素 分子 而少数特殊状态的叶绿素 a 能够进行光化学反应 将光 能转换成电能 称为 光合作用中心色素 分子 在阳光的照射下 由于光子的不断冲击 光合作用中心色素分子不断进行光化学反应 分离出电荷 传给了 NADP 本身出现了电子亏缺 再不断地从水中夺取电子还原自己 于 是使水不断地被分解放出氧 这就是说 在光照下 特殊状态的叶绿素 a 不断地失电子和得 电子 形成电子流 由于反应过程是连续进行的 所以 光反应实际上是不断作用于叶绿素 的光子流的光能 转变成为电子流的电能过程 其转换关系如表 3 9 3 表 3 9 3 考题 3 20 05 重庆一模 2 分 图 3 9 3 是光合作用过程中光能转换成电能的示意 图 有关该图的叙述错误的是 A 图中 A 的主要功能是吸收光能 并将光能转换成电能 B 图中 B 的主要功能是吸收和传递光能 C 图中 C D 代表传递电子的物质 E 代表 H20 D 图中 F 代表 NADPH G 代表 NADP 考题 3 点拨 本题考查同学们对课本插图光能转换成电能及其内容知识的掌握 以及对 图示的观察和分析能力 在教学过程中 应指导学生识记光能转换成电能的具体步骤 并与 必修教材中的光合作用图解相联系 建议考生加大对教材中相关图解的识记 因为在高考试 题中 一些图形题就是教材中图形的变形 光能在叶绿体中的转换分为三个步骤 光能转换 成电能 电能转换成活跃的化学能 活跃的化学能转换成稳定的化学能 图中 F 代表 NADP G 代表 NADPH 答案 D 总结提示 由考点 3 我们可知 在叶绿体中的色素只有叶 绿素 a 才具有转化光能的作用 光能之所以能转化成电能是因为叶绿素 a 不断的失去电子 而后又从水中夺取电子 使其形成电子流 即为电能 在叶绿体中 之所以能将光能转换为 稳定的化学能 这与其中分布的色素 酶是密不可分的 这是我们应该掌握的基本知识点 用心 爱心 专心 4 考点考点 4 4 光合作用的场所 物质基础 原料 产物及其意义光合作用的场所 物质基础 原料 产物及其意义 光合作用的基本单位是叶绿体 光反应发生在叶绿体基粒囊状结构的薄膜上 因为此处 分布着与光反应有关的酶和色素 暗反应发生在叶绿体基质中 这与叶绿体基质中酶的种类 有关 光合作用过程中的色素主要有叶绿素和类胡萝卜素两种 有关知识可参照表 3 9 4 表 3 9 4 项 目 色素颜色 吸收光谱主要部位 叶绿素 a 蓝绿色红橙光 蓝紫光 叶绿素 占 3 4 叶绿素 b 黄绿色红橙光 蓝紫光 胡萝卜素 橙黄色 蓝紫光类胡萝卜素 占 1 4 叶黄素 黄色 蓝紫光 光合作用是利用光能将 C 和 H10 转变为有机物 同时释放出 CO2原料为 H2O 和 CO2 产物 为有机物和 O2 光合作用的意义 第一 绿色植物的光合作用完成了自然界规模巨大的物质转变 无 机物转变成有机物 第二 绿色植物的光合作用同时又完成了自然界规模巨大的能量转变一 光能转变成化学能 第三 绿色植物的光合作用从根本上改变了地面上的生活环境 将地 球上原来没氧的环境变成有氧的环境 其意义的具体内容可用表 3 9 5 表示 表 3 9 5 物质的转变与能量的转化在自然界中的作用 物质合成全球自养生物每年同化碳素约 2 1011t 相当于 4 1011 5 1011t 有机物 1 提供人和动物所需食物 2 提供某些工业 原料 物质的转变与能量的转化在自然界中的作用 能量转化每年转化太阳能 3 1021J 相当于 1970 年全球耗能 的 10 倍 3 转化并储存能量 环境保护每年放氧 5 35 1011t 既补充了大气中的氧 又清 除了大气中过多的二氧化碳 4 使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳 定 生物进化制造出游离氧 形成臭氧层 5 生物由水生到陆生 并得到保护 考题 4 1 请根据图 3 9 4 回答 1 叶绿素分子存在于图 I 中 填标号 在图 I 的 2 和 4 中有许多种与光合作 用有关的 它是由活细胞产生的具有催化功能的一类 其合成需要在有关基 因控制下 在 上进行 叶绿素分子吸收光能进行光反应 其产物有 若在夏 季的中午 因气孔关闭引起的变化是 2 如图 所示的是科学家鲁宾和卡门进行的用同位素 18O 研究光反应过程的示意图 甲 乙两试管是小球藻悬液 都给予光照 结果在甲中产生的气体为 02 乙中产生的气体为 1802 该实验证明 若一只白鼠吸入 1802 该白鼠体内最先出现含18O 的化合物是 A 二氧化碳 B 水 C 丙酮酸 D 乳酸 考题 4 2 为验证光合作用能释放氧气 某同学查到了一种指示剂一一焦性没食子酸 它在碱性环境下遇氧会由无色变为褐色 他利用焦性没食子酸设计了如下实验 在 4 只 用心 爱心 专心 5 500mL 的龆瓶中分别装入煮沸的蒸馏水 300mL 冷却后 滴几滴植物油形成油膳并编号 向 l 3 4 号烧瓶中加等量的 NaHC03溶液 向 2 3 4 号烧瓶中加人大小相似 生长状况 相同的金鱼藻 用黑纸包住 3 号瓶 把 4 个烧瓶放在光下照射 30 分钟 取一支试管 加 5mL 煮沸的蒸馏水 冷却后向试管内加极少量的焦性没食子酸 备用 最后向每一烧瓶中 先加入 lmL 1 的 NaOH 溶液 再加入 lmL 备用的焦性没食子酸溶液 加煮沸冷却的蒸馏水至 500mL 立即观察颜色变化 请据图 3 9 5 回答 1 能立即变为褐色的是 号瓶 原因是 2 设置 l 号瓶的作用是 目的试图说明 3 实验中蒸馏水煮沸后冷却使用的原因是 油膜的作用是 4 4 号瓶的实验结果与 号瓶组合可说明 与 号瓶组合可说 明 考题 4 1 点拨 本题是一个较为综合的题目 它综合了光合作用的物质基础 反应场所 反应物和产物 可见本知识点出题往往与其 他知识点联合出题 图 I 中 1 代表外膜 2 代表 叶绿体 3 代表叶绿体基质 4 代表叶绿体外膜 色素分布于囊状结构的薄膜上 在基粒 基质中都有酶的分布 这也决定了光反应和暗反应的场所 图 可以显示光合作用产生的 O2 是来自于水 而不是 C02 如果小白鼠吸人 1802 因为 02是与 H 结合生成水 所以最先出现 180 的化合物是水 答案 1 2 酶 特殊的蛋白质 核糖体 02 H ATP C3减少 C3增 加 光合作用产物减少和光合作用强度下降 2 光合作用产生的氧来自于水的分解 B 考题 4 2 点拨 在此组实验中 1 号瓶作为对照组 而 2 3 4 都可作为实验组 但只有 4 号 瓶能发生光合作用 这是因为 2 号瓶内没有 C02 3 号瓶内没有光 4 号瓶内有 C02 H20 和光 条件 可以进行光合作用产生 02 本实验主要验证光合作用产生 02 所以必须先排除原有瓶 中 02的干扰 所以预先将水煮沸以排除水中原有的 02 答案 1 4 光合作用生成氧气 在 碱性环境中 使焦性没食子酸变褐色 2 对照 光照不会使焦性没食子酸变色 3 除去溶于水 中的氧 防止外界气体进入 影响实验结果 4 2 C02是光合作用的必需条件 3 光照是 光合作用的必需条件总结提示 对于光合作用原料 产物的证明是近几年高考中的重点 对 于 C02 H2O 等条件的控制及对 O2检测的具体方法依次为消除 CO2用 NaOH3检测 C02用澄清的 石灰水 防止水分参与可切断叶脉 检测水分 可观察是否有水珠 对 02的消除可采用点燃 蜡烛或水的煮沸 02的检测可通过蜡烛燃烧时间的延长 带火星的木条复燃 某些化学物质 的变化等现象体现 考点考点 5 5 叶绿体中的色素及其提取分离实验叶绿体中的色素及其提取分离实验 1 实验原理 叶绿体中的色素能溶解在丙酮中 所以可用丙酮提取叶绿体中的色素 色素在层析液中溶解度不同 溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快 溶解度 低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢 因而可用层析液将不同色素分离 2 实验目的 初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法 探索叶绿体中色素的种 类及颜色 3 实验步骤 用心 爱心 专心 6 4 成功的关键 过滤研磨液时 漏斗基部不能用滤纸 因为色素易吸附在滤纸上 不易通过 由于脱脂棉可以让色素提取液中的其他杂质不能通过 而色素分子却可以通过 成为滤液 剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快 划滤液细线的要求是细 齐 直 层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线 否则滤液细线中的色素会溶解到层析液 中 不能分离 四种色素溶于层析液中 因溶解度的差异 造成在滤纸条上的扩散速度不同 从而达到分离的目的 由于层析液有毒 而且可以挥发 所以要加盖 色素带的宽度是由于 各种色素含量不同造成的 含量越多 色素带越宽 一般植物叶片中叶绿素 a 含量最多 所 以叶绿素 a 最宽 扩散速度最快的是胡萝卜素 在色素带的最上一层 考题 5 如图 3 9 7 所示表示叶绿体色素提取和分离实验的部分材料和用具 据图回答 1 图 中加入研钵内的物质 A 2 3mL 作用是 B 少许 作用 是研磨得充分 C 少许 作用是 2 色素研磨液过滤时 漏斗基部塞有 3 图中步骤 剪去两个角的作用是 划滤液细线的要求是 4 图中步骤 中关键应注意 加盖的目的是 色素带最宽的是 扩散速度最快的是 考题 5 点拨 本题属叶绿体色素提取和分离的综合题 解答本题的关键是明确叶绿体色 素提取和分离的有关注意事项及其关键点 根据相似相溶原理 叶绿体中的色素易溶解于有 机溶剂 故选择丙酮作为溶剂 由于光合色素位于叶绿体中的片层结构上 要把它提取出来 必须破坏叶表皮 细胞壁和细胞膜 叶绿体的双层膜 所以要加二氧化硅研磨 因为叶绿素 分子结构中含有一个镁原子 当细胞破裂时 细胞液内有机酸中的氢可取代镁原子而成为褐 色的去镁叶绿素 碳酸钙可中和有机酸以防止去镁反应的发生 从而保护了叶绿素分子 答 案 1 丙酮 将叶绿体片层结构薄膜上的色素溶解其中 提取色素 二氧化硅 碳酸钙 防止在研磨过程中叶绿素受到破坏 2 脱脂棉 3 防止色素带不整齐 细 齐 直 4 层析 液不要没及滤液细线 防止层析液挥发 叶绿素 a 胡萝卜素总结提示 我们在解本题的时 候可以发现 本类试题的重点是解决各种色素的吸收光谱及对其互补色光的透射 反射作用 用心 爱心 专心 7 以及在实验中的各种注意问题 除此之外 还要明确各种色素中有 1 4 的色素为类胡萝卜素 有 3 4 的色素为叶绿素 它们的共同作用为吸收 传递光能 叶绿素 a 还具有转化光能的作 用 考点考点 6 6 光合作用的影响因素光合作用的影响因素 1 光照强度 植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加 同化 CO2的速 度也相应增加 但当光照强度达到一定时 光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强 植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用 当植物在某一光照强度条件下进行光合作用 所吸收的 CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的 CO2量达到平衡时 这一光照强度 就称为光补偿点 这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制 当光照强度增加到一定程度后 植物的光合 作用强度不再增加或增加很少时 这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点 此时的光 合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和 CO2浓度的限制 如图 3 9 8 光补偿点在不同 的植物中是不一样的 主要与该植物的呼吸作用强度有关 与温度也有关系 一般阳生植物 的光补偿点比阴生植物高 光饱和点也是阳生植物高于阴生植物 植物在进行光合作用的同 时也在进行着呼吸作用 总光合作用是指植物在光下制造的有机物的总量 吸收的 CO2总量 净光合作用是指在光下制造的有机物总量 或吸收的 CO2总量 中扣除掉在这一段时间中植物 进行呼吸作用所消耗的有机物 或释放的 CO2 后净增的有机物的量 2 温度 植物所有的生活过程都受温度的影响 因为在一定的温度范围内 提高温度 可以提高酶的活性 加快反应速度 光合作用也不例外 在一定的温度范围内 在正常的光 照强度下 提高温度会促进光合作用的进行 但提高温度也会促进呼吸作用 如图 3 9 9 所示 所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度 3 CO2浓度 CO2是植物进行光合作用的原料 只有当环境中的 CO2达到一定浓度时 植 物才能进行光合作用 植物能够进行光合作用的最低 CO2浓度称为 CO2的补偿点 即在此 CO2 浓度条件下 植物通过光合作用吸收的 CO2与植物呼吸作用释放的 CO2相等 环境中的 CO2 低于这一浓度 植物的光合作用就会低于呼吸作用 消耗大于 积累 长期如此植物就会死亡 一般来说 在一定的范围内 植物光合作用的强度随 CO2浓 度的增加而增加 但达到一定浓度后 光合作用强度就不再增加或增加很少 这时的 CO2浓 度称为 C02的饱和点 如 CO2浓度继续升高 光合作用不但不会增加 反而要下降 甚至引 起植物 CO2中毒而影响植物正常的生长发育 如图 3 9 10 所示 4 矿质元素 绿色植物进行光合作用时 需要多种必需的矿质元素 如氮是催化光合作 用过程各种酶以及 NADP 和 ATP 的重要组成成分 磷也是 NADP 和 ATP 的重要组成成分 科学 家发现 用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后 在原料和条件都具备的情况下 这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍 可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要 的作用 又如绿色植物通过光合作用合成糖类 以及将糖类运输到块根 块茎和种子等器官 中 都需要钾 再如镁是叶绿体的重要组成成分 没有镁就不能合成叶绿素等等 用心 爱心 专心 8 5 水 水是光合作用的原料 水作为原料对光合作用的影响是很小的 几乎可以忽略不 计 但水确实能够对陆生绿色植物的光合作用产生很重要的影响 当植物体内水分供应不足 时 或因植物的蒸腾作用过于旺盛 植物根系水分供应不上时 植物叶片上的气孔就会关 闭 以减少水分的散失 叶片表皮上的气孔不仅仅是水蒸气的通道 也是植物叶片内部与外 界环境进行气体交换的门户 气孔关闭 外界空气中的 CO2就不能进入叶片内部 C2固定不 到 CO2就不能形成 C2 暗反应受阻 光合作用下降 这是在炎热的夏季中午光合作用下降的 主要原因 考题 6 1 在下列四种不同的实验条件下 测定光照强度对光合作用速率的影响 1 0 10 CO2 30 2 0 10 CO2 20 3 0 03 C02 30 4 0 03 CO2 20 图 3 9 11 中曲线分别表示了 1 4 实验的结果 表 3 9 6 是对于限制光合作用速率的主要因 素 判断正确的一组是 表 3 9 6 实验 2 实验 4 P 点 A 光强度CO2 温度 B CO2 光强度温度 C 温度光强度CO2 D 温度CO2 光强度 考题 6 2 分 图 3 9 12 为检测光质 不同波长的光 对衣藻光合作用的影响 现提供如下 的材料 红 绿 白 3 种颜色的 40W 灯泡数个 试管 衣藻 pH 试纸 石蜡油 NaHCO3溶液 请你完成实验设计并回答有关问题 实验开始步骤为 按图 3 9 12 所示安装装置 并放入 20 的环境中 1 写出后续实验设计的主要步骤 2 请预测并简要分析上述实验的结果 3 在不改变实验材料的情况下 怎样做才能使实验效果更显著 考题 6 3 图 3 9 13 是四种植物 I 在不同的光照强度下光合作用速率的 曲线 最适合于在强光下生长的植物是 A I B C D 考题 6 1 点拨 实验 1 与实验 2 作对照 C02浓度相同 在同一光照强度条件下光合 作用强度相同 所以实验 2 的主要限制因素 是温度 实验 3 与实验 4 C02浓度相同 温度不同 光合作用强度相同 这说明温度不 是其限制因素 如果将实验 2 与实验 4 作对照 光合作用强度 2 4 所以实验 4 的限 制因素为 C02浓度 P 点的主要限制因素则为光照强度 答案 D 考题 6 2 点拨 本题是 一考查光对植物光合作用影响的实验设计题 出题者的意图在于考查学生对所学知识的灵活 运用能力和语言组织能力 实验的原理是光合作用吸收 C02 改变溶液的 pH 通过测量溶液 的 pH 变化 就可测得不同光照情况下 光合作用强度的大小 除了光可影响光合作用强度 以外 还有 C02浓度 温度 所以可通过改变其他条件 例如提升温度 使此实验现象明显 答案 1 将衣藻三等分后分别放入 3 只试管中 加上等量的清水 再将 3 种颜色的灯泡在 距试管相等的位置分别照射相同的时间 用 pH 试纸检测溶液 pH 的变化 2 衣藻在不同颜 用心 爱心 专心 9 色的光照下光合强度不同 C02吸收量不同 试管内 pH 值不同 在绿光下光合强度最弱 各 试管呼吸强度基本相同 这样就有更多的 C02溶于水生成 H2C03 使 pH 下降 红光下稍高 白光下最高 3 适当提高温度考题 6 3 点拨 适合生活在强光下的植物 在其光合作用强 度达最大时 所需的光照强度较强 曲 I 所代表的生物 是最强的 答案 A 总结提示 光是影响植物光合作用强度的主要因素之一 对其的考查 往往联系农业生产生活实例 以 及阴性植物 阳性植物等知识出题 并且还可涉及生态因素相关知识 但不管以何种形式出 题 无非是围绕光影响植物的三种方式 光质 光强 光照强度为中心进行知识的辐射 光质对其的影响 主要原因是叶绿体中的色素只能吸收相应波长的光 其吸收光谱如图 3 9 14 考点考点 7 7 C C3 3植物植物 C C4 4 植物的区别植物的区别 1 C3植物和 C4植物的特点 C3植物 是指在光合作用的暗反应过程中 一个 C02被一个五碳化合物 C3二磷酸核酮糖 简称 RuBP 固定后形成两个三碳化合物 C3磷酸甘油酸 即 C02被固定后最先形成的化合物含 有三个碳原子 所以称为 C3植物 C3植物叶片的结构特点是 叶绿体只存在于叶肉细胞中 维管束鞘细胞中没有叶绿体 整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行 光合产物只积累在 叶肉细胞中 C4植物 是指在光合作用的暗反应过程中 一个 C02被一个含有三个碳原子的化合物 磷 酸烯醇式丙酮酸 英文缩写为 PEP 固定后首先形成含四个碳原子的有机酸 草酰乙酸 所以 称为 C4植物 C4植物叶片的结构特点是 围绕着维管束的是呈 花环型 的两圈细胞 里面 一圈是维管束鞘细胞 细胞较大 里面的叶绿体不含基粒 外圈的叶肉细胞相对小一些 细 胞中含有具有基粒的叶绿体 通过 C4途径固定 C02的过程是在叶肉细胞中进行的 C4中的 C 转移到 C4途径是在维管束鞘细胞中进行的 光合作用的暗反应过程主要是在维管束鞘细胞 中进行 光合作用的产物也主要积累在维管束鞘细胞中 C4植物具有两条固定 C02的途径 即 C4途径和 C4途径 2 C3植物和 C4植物的比较 表 3 9 7 表 3 9 7 C3植物C4植物 原始分布区域温带地区热带地区 对 C02利用低 对光能的需要量1 5 全日照全日照 最适温度1 5 25 30 47 C02固定途径C3途径C3和 C4两条途径 C02固定场所叶肉细胞中C3 叶肉细胞 C4 维管束鞘细胞 暗反应场所叶肉细胞中维管束鞘细胞 光合作用效率低高 考题 7 利用红外测量仪可以灵敏地测量一个密闭的小室 容积为 1L 中的 CO 变化 在 密闭小室中分别放置叶面积都是 10cm 的 A B 两种植物的叶片 在充足的光照条件下测量 测量结果记录于表 3 9 8 单位 mg L 表 3 9 8 记录时间 min O5101 5202530354045 A 种植物叶片 1 501138358504848484848 用心 爱心 专心 10 B 种植物叶片 150110755035188888 根据表中记录到的数据回答下列问题 1 从表中可以看出密闭小室中的 C02浓度变化的趋势是 2 从记录的结果看 当 C02浓度降到一定水平后不再降低了 而是维持在这个水平 上 其原因是 3 如果 A 种植物是 C3植物 那么 B 种植物最可能是 C4植物 原因是 图 3 9 1 5 所示的是 种植物的叶片结构示意图 4 如果将大小 长势相似的 A 种植物和 B 种植物培养在同一个密闭的钟罩内进行实验 请你根据上表数据预测本实验的结果 并说明理由 考题 7 点拨 第 1 2 小题 分析题目所给表格数据可知 密闭小室中的 C02浓度变化 的趋势是逐渐降低后保持稳定 当 C02浓度降到一定水平后不再降低了 说明其呼吸作用产 生的 C02恰好被光合作用吸收利用 该植物此时光合作用强度等于呼吸作用强度 不能片面 理解植物此时不进行光合作用 因为呼吸作用仍在进行 第 3 4 小题考查对 C3 C4植物的 理解 从图中可看出该叶片所示的为 C4植物 C4植物叶片的特点是 维管束鞘细胞中含有无 基粒的叶绿体 而 C3植物则没有 C3植物能利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用 而 C3 植物则不能 如果将大小 长势相似的 C3植物和 C4植物培养在同一个密闭的钟罩内 并根 据上表数据进行实验 能正常生长的植物一定是 C4植物 生长逐渐衰弱 最后死亡的植物一 定是 C3植物 原因就是这两种植物都要进行呼吸作用产生 C02 但 C4植物能在 C02浓度较低 的条件下进行光合作用补偿呼吸消耗 而 C3植物不能 结果是 C3 植物体内的碳通过呼吸作 用以 C02的形式逐渐转移到 C3植物体内 答案 1 逐渐降低后保持稳定 2 叶片的光合作 用和呼吸作用强度相等 3 C4 植物能利用较低浓度的 COz 进行光合作用 B 4 A 种植物逐渐 衰弱 最后死亡 B 种植物生长良好 A B 两种植物都要进行呼吸作用以 C02 B 种植物能在 C02浓度为 8mg L 的条件下进行光合作用补偿呼吸消耗 而 A 种植物不能 结果是 A 种植物 体内的碳通过呼吸作用以 C02的形式逐渐转移到 B 种植物体内 答出其中两点即可 总结提 示 C3植物与 C4植物的考查 通常以考查基础知识的记忆程度为主要命题目的 本类试题一 般难度较大 难在对基础知识的记忆不准上 可见要正确解答本类试题 首先应明确 C3 C4 植物区别的基本内容 考点考点 8 8 光能利用率的提高与光合作用效率的提高光能利用率的提高与光合作用效率的提高 植物对光能的利用率是指植物光合作用所累积的有机物中所含的能量与照射到地面上的 日光能量的比 光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量 与光 合作用中吸收的光能的比 例如 则 光能利用率 5 提高光能利用率包括提高光合作用效率 延长光合作用时间和增加光合作用面积三个方 面 也是提高农作物产量的重要条件之一 提高光合作用效率的途径包括光照强弱的控制 二氧化碳的供应 必需矿质元素的供应 用心 爱心 专心 11 影响光合作用的因素是指影响光合作用速率的因素 包括外界条件 如光 二氧化碳 温度 矿质元素 水分 氧和内部因素 如植物不同部位光合速率不同 以一片叶子来说 最幼嫩 的叶光合速率最低 同一种作物不同生育期光合速率不同 如水稻分蘖旺盛期的光合速率最 高 考题 8 植物生理学家对光合作用进行了大量的研究 图 3 9 16 是其中的一些实验数 据曲线 请分析后回答 1 上图资料显示 影响光合作用的因素有 等 光照强度影响光合作用的信息 来自 图 填字母 2 A 图中所示自变量因素 C02浓度对光合作用速率的影响规律是 3 B 图所示自变量因素温度能影响 的活性 从而影响光合作用 B 图中的三 条曲线表示的速率名称依次是 I 呼吸速率 4 图 C 中 在相同的光照强度下 高粱 玉米都比小麦的光合作用强 其结构原因是 维管束鞘细胞中 高梁和玉米含有 结构 而小麦则不含有 其功能原因是 的途径不同 5 在温室大棚内种植农作物 如遇阴雨天 为了不减产 采取白天适当降温的措施 该措施的依据来自 图 填字母 考题 8 点拨 本题重在考查 C02浓度 温度 光照强度等条件对光合作用效率的影响 通过 A 图 主要体现了 C02浓度 光照强度对 它的影响 B 图体现了温度的影响 而 C 图 则体现了不同植物所需光照强度不同 在比较叶肉结构时 能体现不同维管束细胞的是 C4植 物与 C3植物的区别 答案 1 光照强度 C02浓度 温度 A C 2 在一定范围内 C02浓 度升高则光合作用增强 C02五浓度相同时 光照强度增强则光合作用增强 3 光合作用 的 酶 实际光合速率 净光合速率 4 叶绿体 固定 C02 5 B 总结提示 提高光能利用率 的途径 主要有三条 而提高光合作用效率的途径有五条 并且这两者之间存在特定的关系 提高光合作用效率 一定能提高光能利用率 而提高光能利用率的途径并不一定能提高光合 作用效率 二 拓展与综合应用创新考点二 拓展与综合应用创新考点 考点考点 9 9 光反应与暗反应及各中间产物的含量变化光反应与暗反应及各中间产物的含量变化 拓展考点 拓展考点 光合作用的过程具体可表示为图 3 9 1 7 其中主要涉及四种物质 ATP H C5和 C3 ATP 和 H 是在光反应阶段产生 在暗反应阶段消耗 C5是在 C02的还原阶段产生 在 C02的固定阶段消耗 C3是在 C02的固定阶段产生 在 C02的还原阶段消耗 光反应与暗反应的具体比较如表 3 9 9 表 3 9 9 光反应 暗反应 反应性质光化学反应酶促反应 与光的关系必须在光下进行与光无直接关系 在光下和暗处都能进行 与温度的关系与温度无直接关系与温度关系密切 过 程 项 目 用心 爱心 专心 12 反应时间短促 以微秒计较缓慢 反应条件光 色素 酶不需光和色素 需多种酶 反应场所在叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质中 考题 9 分 图 3 9 18 所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中 C3 C5化合物的数量变化 若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时 叶绿体中 C3含量的变 化 C5含量的变化分别相当于曲线中的 A c d 段 X b c 段 Y B d e 段 X d e 段 Y C d e 段 Y c d 段 X D b c 段 Y b c 段 X 考题 9 点拨 在正常状态下 C3 C5由于产生 消耗基本稳定 其含量基本不变 如突 然降低光照强度 则会引起光反应速率降低 引起 H ATP 含量下降 从而导致 CO2的还原 阶段反应强度下降 针对 C3来讲 其来源基本维持恒定不变 而去路减少 所以 C3的量会 上升 针对 C5来讲 其去路消耗的量基本维持恒定 但由于其产生量减少 所以 C5的量会 下降 答案 B 总结提示 C3 C5是光合作用过程中的中间产物 关于这两种化合物含量的 分析是近几年高考的热点内容 对其含量的分析应注重 CO2的固定 CO2的还原这两个过程对 某种化合物的影响 回答问题时 则应该从这两个方面综合回答 考点考点 1010 与光合作用有关的计算与光合作用有关的计算 拓展考点拓展考点 1 根据光合作用反应式进行有关物质的计算 2 根据光合作用反应式进行能量计算 3 光合作用与呼吸作用的综合计算 在光下光合作用与呼吸作用同时进行 光合作用实际产氧量一实测的氧气释放量 呼吸作用耗氧量 光合作用实际二氧化碳消耗量一实测的二氧化碳消耗量 呼吸作用二氧化碳释放量 光合作用葡萄糖净生产量一光合作用实际葡萄生产量一呼吸作用葡萄糖消耗量 考题 10 6 分 对某植物测得如表 3 9 10 数据 表 3 9 10 30 一定强度的光照 lOh黑暗下 5h1 5 黑暗 5h CO2减少 880mgO2减少 160mgO2减少 80rag 若该植物处于白天均温 30 晚上均温 15 有效日照 15h 环境下 请预测该植物 1d 中积累的葡萄糖为 A 315mg B 540mg C 765mg D 1485mg 考题 10 点撼 本题重在考查植物光合作用与呼吸作用化学反应方程式与相关计算 由 题干中条件可知白天 30 温度条件下每小刚制造有机物的量 880 180 10 6 44 60mg h 在 15 黑暗条件下每小时消耗有机物的量 80 180 5 6 32 15mg h 则该 植物 1d 中积累的葡萄糖 60 15 15 24 15 765mg 答案 C 总结提示 在解答本类试 题应注意光合作用 呼吸作用的过程反应式 及其过程中各物质分子量与反应系数 在注意 这些问题的基础上 再根据题干条件列一元一次方程式进行合理求解 考点考点 1111 本节知识与其他知识的综合及应用综合应用考点 本节知识与其他知识的综合及应用综合应用考点 光合作用是自然界中最基本的代谢 它利用无机物转变为有机物 为其他各种生物提供 营养物质 因此可与生物的呼吸作用 生态系统的成分 新陈代谢的基本类型等知识建立知 用心 爱心 专心 13 识网络 光合作用需一定的外界条件 如水 肥条件 因此既可与植物的水分代谢 矿质代谢建 立联系 又可与细胞的结构功能 组成生物体的元素 化合物密切联系 考题 11 1 分 研究人员在豌豆种子萌发成幼苗的过程中 对其干重 枝条长度和生长速 率的变化进行研究 并绘制了图 3 9 19 曲线 A B C 分别表示干重 枝条长度和生长速 率 1 在测量干重和枝条长度两种方法中 哪种方法对于估计豌豆生长速率更准确 2 指出曲线 A 和 B 的一项相同点和一项不同点 3 曲线 C 表示豌豆 O 40 天的生长速率 是如何计算出来的 4 解释为什么图中曲线 C 在种子萌发几天内表现出负增长 考题 11 2 分 1926 年 美国生态学家 Transeau 在美国伊利诺斯州北部对一块面积为 0 405 公顷的玉米田在一个生长季节内 1 OO 天 的净光合产量进行了深入的定量研究 他 在这块田里共收获了 10000 株玉米 总重量为 6000kg 然后对玉米的化学成分进行分析 计 算出在这 10000 株玉米中共含 2675kg 碳 折合成 6687kg 葡萄糖 这 6687kg 葡萄糖就是玉 米的净光合产量 Transeau 又估算出 10000 株玉米的总光合产量约为 8732kg 葡萄糖 为了 合成这些葡萄糖大约消耗掉 1 4 1011J 的日光能 另外 这 10000 株玉米在这个生长季节 中蒸腾消耗了约 1 5 106kg 的水 请回答 1 10000 株玉米的总光合产量相当于 8732kg 葡萄糖 但所收获的却只相当于 6687kg 葡 萄糖的产量 两者之间差额部分的去向包括玉米自身的 以及为 等生物成分所利用 2 玉米通过蒸腾作用消耗了大量的水 为植株 提供了重要动力 3 在其他条件相同的情况下 同样面积的耕地种植玉米比种植小麦或大豆的产量都要 高 主要原因是 4 从上述数据看 这块玉米地的日光能利用效率仅为 1 6 如何提高耕地对日光能 的利用效率是农业科研和生产中的重要课题 请你根据所学的知识 指出提高耕地光能利用 效率的两项措施 考题 11 1 点拨 绿色植物的生长速率与光合作用的过程密切相关 光合作用越程是制 造有机物的过程 所以用干重的数值来表示生长速率更准确 由图中信息可知 曲线 A 和 B 都呈增长趋势 但 A 曲线在开始一段时间内会出现负增长现象 这主要是由于种子萌发时需 消耗有机物 还不能进行光合作用的缘故 答案 1 测量干重 2 两曲线总体呈增长趋势 曲线 A 在开始萌发的几天呈负增长 3 每隔 5 天测定一次干重 用每次的净增干重除以天 数 5 天 即得曲线 C 4 种子在萌发后的前几天 因呼吸作用消耗大量的有机物 而此时 种 子还不能进行光合作用 故曲线 C 表现出负增长考题 11 2 点拨 绿色植物可以通过光合作 用制造有机物 为其他生物提供必要的能源物质 所以在农业生产中如何提高光合作用的速 率是至关重要的 而这些都涉及到光合作用的相关知识 本题着重考查了光合作用与呼吸作 用的关系 植物体内水分代谢 影响光合作用的因素等众多知识点 该题对知识综合能力的 要求较高 答案 1 呼吸作用 捕食者 分解者 2 吸收水分 促进水分在体内运输 3 玉米能利用低浓度的二氧化碳 或者玉米同化二氧化碳的能力较强 4 培育高光效高产的 优良品种 合理密植 合理施肥 促进作物叶片生长与其他作物合理套种 或其他合理的措 用心 爱心 专心 14 施 总结提示 农业生产的目的主要是为了获得有机物 所以光合作用的相关知识在农业中 应用相当广泛 随着绿色农业的推进 以人为本的思想深化 农业在人们心目中的地位也在 不断上升 那么对光合作用考查的难度和频率也会进一步提高 典型例题精讲精析 典型例题精讲精析 蓦然回首蓦然回首 灯火阑珊灯火阑珊 一 选择题一 选择题 回顾回顾 1 试考点 7 9 在光照下 供给玉米离体叶片少量的 CO2 随着光合作用时间的延 续 在光合作用固定 CO2形成的 C3化合物和 C4化合物中 14C 含量变化示意图 3 9 20 中正 确的是 1 B 点拨 玉米是 C4植物 在光合作用过程中 CO2中的 C 首先转移到 C4中 然后才转 移到 C3中 所以 该过程中 C4应该先升后降 C2则不断上升 回顾回顾 2 测试考点 4 7 11 6 分 图 3 9 21 表示在适宜的温度 水分和 CO 条件下 两 种植物光合作用强度的变化情况 下列说法错误的是 A 当光照强度增加到一定程度时 光合作用强度不再增加 即达到饱和 B C3植物比 C4植物光合作用强度更容易达到饱和 C C3植物比 C4植物光能利用率高 D 水稻是阴生植物 玉米是阳生植物 2 D 点拨 玉米属于 C4植物 水稻是 C3植物 根据图示 两条曲线均呈正相关走向 水稻曲线的饱和点所对应的光照强度较玉米低 故水稻比玉米光能利用率低 水稻和玉米均 为阳生植物 回顾回顾 3 测试考点 6 11 分 下列能鉴别野牛草是否为 C4植物的简便方法是 A 制作叶表皮临时装片 观察气孔大小 B 制作叶横切临时装片 观察叶脉结构 C 分离 测定叶片中各种色素的含量 D 用碘液测定叶片中淀粉的含量 3 B 点拨 本题考查 C4植物与 C4植物的主要区别 C4植物叶片中 围绕着维管柬鞘的 是呈 花环形 的两圈细胞 里面的一圈是维管束鞘细胞 外面的一圈是一部分叶肉细胞 C4植物中构成维管束鞘的细胞比较大 里面含有没有基粒的叶绿体 这种叶绿体不仅数量比 较多 而且个体比较大 叶肉细胞则含有正常的叶绿体 而 C3植物叶片中的维管束鞘细胞不 含叶绿体 维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松 但都含有叶绿体 这种 C4植物与 C3植物的 区别在显微镜下是很容易观察到的 故 B 选项正确 而其他三个选项都不能准确鉴别一种绿 色植 物是属于 C3植物还是 C4植物 故 A C D 选项错误 回顾回顾 4 测试考点 4 6 7 夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭 此时 下列植物 中光合作用强度最高的是 A 高粱 B 水稻 C 大豆 D 小麦 4 A 点拨 复季中午 由于气孔的关闭 C3植物的光合作用减弱 而 C4植物能够利用 较低浓度的 C02进行光合作用 在题目给出的选项中 只有高粱是 C4植物 考查 C3植物 C4 植物利用 CO2的不同 回顾回顾 5 测试考点 6 11 图 3 9 22 表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系 P 点的生物学含义是 A 无光合作用 有呼吸作用 用心 爱心 专心 15 B 光合作用与呼吸作用达到动态平衡 C 无呼吸作用 有光合作用 D 光合作用与呼吸作用都不进行 5 B 点拨 光合作用和呼吸作用是绿色植物进行的两项重要的生理功能 两者的物质变 化正好相反 当 CO2表现为既不吸收也不排出 P 点 时 说明光合作用与呼吸作用达到动态 平衡 考查光合作用与呼吸作用 回顾回顾 6 测试考点 6 11 分 溴代麝香草酚蓝 BTB 是一种灵敏的酸碱指示剂 对光不敏 感 其一定浓度的水溶液中性偏碱时呈淡蓝色 弱酸性时呈淡黄色 向 4 支试管分别注入 5mL 淡蓝色 BTB 水溶液 根据表 3 9 11 的处理顺序操作 表 3 9 11 I 充人 CO2至过饱和 放入放入适量黑藻 适宜光照 1 L 2 L 3 4 J 注 表不有 一 表不无 在适宜黑藻生长的温度下放置 2 小时后 溶液呈现淡蓝色的试管有 A 试管 1 B 试管 2 C 试管 3 D 试管 4 6 A D 点拨 BTB 溶液的颜色变化与溶液中二氧化碳的浓度有关 若二氧化碳浓度升 高 则 pH 变小 反之则变大 水中的黑藻能同时进行光合作用和呼吸作用 前者消耗二氧 化碳 后者产生二氧化碳 在光照条件下 光合作用大于呼吸作用 所以试管 1 中溶液中性 偏碱溶液保持淡蓝色 试管 4 中溶液也中性偏碱 但和 l 中偏碱程度不同 所以试管 4 溶液 也呈淡蓝色 回顾回顾 7 测试考点 5 叶绿体色素的纸层析结果显示 叶绿素 b 位于层析滤纸的最下端 原因是 A 在层析液中的溶解度最小 B 在层析液中的溶解度最大 C 分子量最小 D