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文档简介
第9讲光合作用与能量转化01020305重温真题经典再现绿叶中色素的提取和分离光合作用的过程影响光合作用的因素及应用知识精讲命题·规律探究知识精讲命题·规律探究知识精讲命题·规律探究04光合作用与细胞呼吸的综合知识精讲命题·规律探究考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)1.色素的提取与分离实验实验原理提取:叶绿体中的色素能溶解在无水乙醇中而不溶于水,可用无水乙醇提取色素。分离:各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的扩散快,反之则慢。从而使各种色素相互分离。注意事项叶片要新鲜、颜色要深绿,尽量去除叶脉等部分。加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇。研磨要迅速、充分。用单层尼龙布过滤。要将滤纸条的一端剪去两角。画滤液细线:细,匀,直。不要将滤液细线浸没在层析液中。考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)实验结果及分析考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)2.叶绿体的结构及其中的色素基粒:由类囊体组成;含色素和与光反应有关的酶基质:含与暗反应有关的酶考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)2.叶绿体的结构及其中的色素叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素由图可以看出:①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。②光合色素吸收光的范围:光合色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是400~760nm),对红外光和紫外光不吸收。提醒①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少,绿光被反射出来。②植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用。③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)
深挖教材1.
(必修1P99“内文”拓展)(与社会的联系)温室或大棚种植蔬菜时,应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么颜色的光源?提示最好选用无色透明的玻璃或塑料薄膜,因为它可以使各种颜色的光通过;补充光源可选择红光或蓝紫光,因为这种颜色的光植物光合作用吸收利用较多,更有利于植物进行光合作用。2.
(必修1P102“内文”拓展)(解释生物学现象)玉米田里的白化苗长出几片叶片就死亡,原因是什么?提示玉米白化苗中不含叶绿素,不能进行光合作用,无法产生新的有机物,待种子中储存的营养物质被消耗尽后,幼苗就会死亡。考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)
深挖教材必修1P98“探究·实践”拓展3.(实验改进)提取叶绿体中的色素,也可用如图所示的方法:即在圆心处滴加适量滤液,待干燥后再滴加适量层析液进行层析,结果会出现不同颜色的4个同心圆,则①~④依次对应哪种色素及颜色?提示①胡萝卜素(橙黄色)
②叶黄素(黄色)
③叶绿素a(蓝绿色)
④叶绿素b(黄绿色)考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)2.叶绿体的结构与功能恩格尔曼的实验:好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。叶绿体是进行光合作用的场所。考点一绿叶中色素的提取和分离(知识精讲)
疑难突破叶绿体中色素提取分离异常现象分析正常分离未加碳酸钙未加无水乙醇未加二氧化硅考点一绿叶中色素的提取和分离(命题·规律探究)【考向】结合实验原理及过程,考查科学探究能力1.(2020·江苏卷,6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述错误的是(
)A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散BCaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏考点一绿叶中色素的提取和分离(命题·规律探究)解析叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中,所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素,A正确;研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏,B错误;加入石英砂是为了使研磨更充分,从而使叶绿体中的色素释放出来,C正确;画滤液细线时应尽量减少样液扩散,防止色素带之间部分重叠,D正确。考点一绿叶中色素的提取和分离(命题·规律探究)【考向】结合实验原理及过程,考查科学探究能力2.(2019·海南卷,9)下列关于高等植物光合作用的叙述,错误的是(
)A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能B.红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素aC.光反应中,将光能转变为化学能需要有ADP的参与D.红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用B不能吸收利用红光考点一绿叶中色素的提取和分离(命题·规律探究)解析光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能,但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP,A正确;胡萝卜素不能吸收红光,B错误;光反应中,将光能转变为ATP中活跃的化学能,需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与,C正确;红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用,光能可以转变为ATP和NADPH中活跃的化学能,D正确。考点一绿叶中色素的提取和分离(命题·规律探究)【考向】结合实验原理及过程,考查科学探究能力3.(2022·北京房山区期末)如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是(
)A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发B.若选用同种但失绿变黄的叶片,色素含量可能是(甲+乙)<(丙+丁)C.四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光B叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素考点一绿叶中色素的提取和分离(命题·规律探究)解析提取色素时加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A错误;由题图可知,甲为叶绿素b,乙为叶绿素a,丙为叶黄素,丁为胡萝卜素,失绿变黄的叶片中叶绿素含量较低,所以色素含量可能是(甲+乙)<(丙+丁),B正确;四种色素都能溶解在层析液中,丁扩散距离最远,丁色素的溶解度最大,C错误;丙(叶黄素)和丁(胡萝卜素)主要吸收蓝紫光,D错误。考点二光合作用的过程(知识精讲)1.探索光合作用的部分经典实验考点二光合作用的过程(知识精讲)1.探索光合作用的部分经典实验考点二光合作用的过程(知识精讲)1.探索光合作用的部分经典实验考点二光合作用的过程(知识精讲)1.探索光合作用的部分经典实验考点二光合作用的过程(知识精讲)2.光合作用的过程(1)图解光合作用的过程考点二光合作用的过程(知识精讲)(2)比较光反应与暗反应考点二光合作用的过程(知识精讲)
3.光合作用反应式及元素去向分析①H:H2O―→NADPH―→(CH2O)②C:14CO2―→14C3―→(14CH2O)③O:H2O
―→
18O2C18O2
―→
C3―→
(CH218O2)提醒光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。考点二光合作用的过程(知识精讲)4.光合作用和化能合成作用的比较项目光合作用化能合成作用区别能量来源光能氧化无机物释放的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物考点二光合作用的过程(知识精讲)
深挖教材(必修1P100“思考·讨论”)下面是验证叶绿体功能实验中恩格尔曼所做的实验示意图,请分析:(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处?提示选择水绵和需氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位。(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么?提示排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。考点二光合作用的过程(知识精讲)
深挖教材(3)在第二个实验中,大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,为什么?提示这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在此波长光的照射下,叶绿体会释放氧气,适于需氧细菌在此区域分布。(4)如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进,用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液,再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上,一段时间后,需氧细菌分布有何特点?提示三棱镜将光分为七色光,叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光,故先透过三棱镜,再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱,水绵不同部位的光合作用强度相差不大,产生氧气的量大致相同,因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。考点二光合作用的过程(知识精讲)
疑难突破环境改变时光合作用各物质含量的变化分析条件变化过程变化C3C5NADPH和ATP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光照由弱到强,CO2供应不变先①过程增强后②③过程增强增加减少增加光照不变,CO2供应由充足到不足先④过程减弱后②③过程减弱增加减少增加光照不变,CO2供应由不足到充足先④过程增强后②③过程增强增加减少减少光照减弱光照增强CO2减少CO2增多环境变化过程减弱过程增强物质增减考点二光合作用的过程(命题·规律探究)【考向1】结合光合作用的过程,考查科学思维能力和科学探究能力1.(2021·广东卷,12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco,下列叙述正确的是(
)A.Rubisco存在于细胞质基质中B.激活Rubisco需要黑暗条件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2结合D考点二光合作用的过程(命题·规律探究)解析由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知,Rubisco是与暗反应有关的酶,暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的,故Rubisco存在于叶绿体的基质中,催化C5和CO2结合生成C3,A错误,D正确;暗反应在有光、无光条件下都可以进行,故激活Rubisco不一定需要黑暗条件,B错误;在暗反应阶段,CO2的固定不消耗NADPH和ATP,C错误。考点二光合作用的过程(命题·规律探究)【考向1】结合光合作用的过程,考查科学思维能力和科学探究能力2.(2022·东北师大附中质检)如图表示光合作用过程,a、b、c表示物质,甲、乙表示场所,下列有关分析错误的是(
)A.物质b可能是ADP和PiB.物质c直接被还原生成(CH2O)和C5C.甲中色素不溶于水,能溶于有机溶剂D.乙中含有多种催化反应的酶B类囊体薄膜ATP、NADPHADP、Pi、NADP+叶绿体基质CO2考点二光合作用的过程(命题·规律探究)解析根据图示可看出,甲是叶绿体的类囊体薄膜,是光合作用光反应的场所,乙为叶绿体基质,是暗反应的场所,物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi,A正确;物质c为CO2,CO2转化成(CH2O)和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程,B错误;类囊体薄膜上的色素不溶于水,能溶于有机溶剂,C正确;叶绿体基质中含有多种催化反应的酶,D正确。考点二光合作用的过程(命题·规律探究)【考向2】围绕条件骤变时叶绿体中各物质含量变化,考查科学思维能力3.(2022·湖北孝感中学质检)如图为某植物叶肉细胞光合作用示意图,图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株,甲叶色正常,乙为叶色黄化的突变植株,叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中,下列相关分析正确的是(
)A.被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB.只有接受ATP释放的能量,C3才可被NADPH还原C.如果突然增加光照强度,则短时间内②含量减少,③的含量增加D.如果突然增加光照强度,甲的叶肉细胞C3减少,乙的叶肉细胞④含量减少B考点二光合作用的过程(命题·规律探究)解析光合作用过程中色素吸收的光能有两方面的用途,一方面引起水的光解,另一方面参与ATP合成,A错误;在光合作用暗反应阶段,C3的还原只有接受ATP释放的能量才可完成,B正确;图中②表示NADP+,若突然增加光照强度,光反应增强,则短时间内②含量减少,③为ADP和磷酸,增加光能后短时间内③的含量也会减少,C错误;若突然增加光照强度,则甲乙两植株光合作用光反应均增强,所以C3均减少,图中④(C5)均增加,D错误。考点二光合作用的过程(命题·规律探究)【考向2】围绕条件骤变时叶绿体中各物质含量变化,考查科学思维能力4.(2022·山东泰安期末)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质),图中PSBS是一种类囊体膜蛋白,它能感应类囊体腔内的H+浓度而被激活,激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,从而防止强光对植物细胞造成损伤。(1)图中的A是________,C是________,D是________。(2)叶绿素a主要吸收______________光。采用纸层析法分离色素时,注意滤纸上的滤液细线要高于________________。O2ATPNADP+
红光和蓝紫层析液液面考点二光合作用的过程(命题·规律探究)(3)若反应Ⅱ中G的浓度突然降低至一半,短时间内C5的含量将________。如果追踪G中碳元素的去向,常用____________法。(4)过度光照将会激活膜蛋白PSBS,直接抑制反应Ⅰ中____________________过程,会导致电子不能传递给________(填图中字母),所以过量的光能将不能转变为化学能。升高同位素示踪水的光解D考点二光合作用的过程(命题·规律探究)解析(1)由图可知,反应Ⅰ为光反应,反应Ⅱ为暗反应,则A代表O2,B代表ADP,C代表ATP,D代表NADP+,E代表NADPH。(2)叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光;滤液细线一定要高于层析液液面,防止滤液细线上的色素溶于层析液中。(3)降低G(CO2)的浓度,则CO2固定过程减弱,C5的消耗减少,短时间内C3的还原过程仍正常进行,C5的生成不变,C5的含量将升高。常利用同位素示踪法追踪元素的转移途径。(4)由图可知,PSBS可参与水的光解过程,水的光解产生H+、O2和e-,PSBS抑制电子传递给D(NADP+)。考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)1.内部因素(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)1.内部因素(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)1.内部因素(3)叶面积指数考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)2.外部因素(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)②CO2浓度考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)③温度考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)④水分和矿质元素影响气孔的开闭超过一定浓度后,植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水,出现萎蔫考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)(2)多因子对光合速率的影响应用:温室栽培时,当光照强度适宜时,适当提高温度,同时增加CO2浓度或当温度适宜时,适当增加光照强度和CO2浓度都可以提高光合速率。考点三影响光合作用的因素及应用(知识精讲)
长句应答1.(生产实践)土壤板结,光合速率下降的原因是______________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。2.(生产实践)北方夏季中午时,光照强度很强,植物出现“午休”现象的原因是:__________________________________________________________
_________________________________________________________。3.(生产实践)大棚种植使用有机肥有利于增产,请从影响光合作用的因素角度分析原因。提示
有机在被微生物分解的时候会产生无机盐并释放CO2,促进光合作用。
土壤板结,导致土壤中缺氧,根细胞进行无氧呼吸,产生的ATP减少,供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少,光合色素的合成和酶数量减少,光合作用减弱光照强度过强,温度升高,导致气孔关闭,细胞CO2供应不足,光合作用减弱考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)【考向1】考查影响光合作用的因素1.(2018·江苏卷,18)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是(
)A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度B考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)解析由题图可知,甲、乙两曲线刚开始重叠,之后又分开,A项所述条件不会出现图示结果,A不符合题意;横坐标为温度,则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率,呈现先上升后下降趋势,B不符合题意;叶绿体中的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。若横坐标表示光波长,随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定,C不符合题意;随着光照强度的增加,净光合速率先增加后趋于稳定,在某一光照强度下,较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大,D符合题意。考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)【考向1】考查影响光合作用的因素2.(2022·湖南衡阳八中检测)如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线,请分析并选出不正确的一项(
)A.若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动B.若增加二氧化碳浓度,B点左移,C点左移,D点向右上方移动C.D点时,ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动D.若图为阳生植物,则换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动B考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)解析B点为光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动,A正确;若增加二氧化碳浓度,则光合作用强度增加,B点左移,C点右移,D点向右上方移动,B错误;D点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C正确;若换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动,D正确。考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)光合作用曲线中的“关键点”移动(1)A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。(2)B点与C点的变化
B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(光照强度)右移左移土壤缺Mg2+右移左移(3)D点:代表最大光合速率,若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)【考向2】光合作用影响因素的综合考查3.(2018·全国卷Ⅰ,30)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____________________________________________________________________________________________________
_________________________________。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甲考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)(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。乙CO2考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)解析(1)由题图可知,乙的光饱和点及光补偿点都比甲低,因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时,甲种植物光合作用强度高于乙种植物,因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知,甲种植物的光饱和点较高,对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低,所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高,气孔部分关闭,因此进入叶肉细胞的CO2不足,叶片的光合速率明显下降。考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)【考向2】光合作用影响因素的综合考查4.(2020·海南卷,21)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是________;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度________。光照强度降低考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是__________________________________
_____________________________________________________________________。(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是_________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________。B地光照强度过高,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合作用速率降低C的温度上升,光合作用有关酶活性下降,呼吸作用有关酶活性增加,C的净光合速率降低,产量下降,因此C的蔬菜产量低于B考点三影响光合作用的因素及应用(命题·规律探究)解析(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,与10时相比,7时光照强度弱,此时,影响光合作用的主要因素是光照强度。从图中分析可知,10时到12时光合作用强度在降低。(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,当光照强度持续增大且温度上升,会使植物叶片部分气孔关闭,导致植物从外界吸收二氧化碳受阻,植物暗反应受到限制,光合作用速率降低。(3)当温度升高后,与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低,光合作用强度降低,呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度,呼吸速率上升,最终导致净光合速率降低,蔬菜的有机物积累减少,产量降低。考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)1.光合作用与有氧呼吸的区别项目光合作用有氧呼吸物质变化无机物→有机物有机物→无机物能量变化光能→稳定的化学能(储能)稳定的化学能→ATP中活跃化学能及热能(放能)实质合成有机物,储存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用场所叶绿体细胞质基质、线粒体条件只在光下进行有光、无光都能进行考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)2.光合作用与细胞呼吸的联系(1)过程联系考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)(2)能量联系考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)3.光合作用与有氧呼吸中NADPH、NADH、ATP的来源与去路考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)
疑难突破辨析净光合速率与总光合速率(1)微观辨析考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)
疑难突破辨析净光合速率与总光合速率(2)结合曲线辨析考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)
疑难突破辨析净光合速率与总光合速率(3)从语言文字中辨析总(真正)光合速率净(表观)光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”的CO2的量“从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2的量黑暗中释放的CO2的量“产生”或“制造”的O2的量“释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2的量“产生”“合成”或“制造”的有机物的量“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量黑暗中消耗的有机物的量注
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率光合作用消耗的CO2量=从环境中吸收的CO2量+呼吸释放的CO2量光合作用产生的O2量=释放到环境中的O2量+呼吸作用消耗的O2量考点四光合作用与细胞呼吸的综合(知识精讲)
疑难突破自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)【考向1】结合光合作用与呼吸作用相关曲线,考查科学思维能力1.(2022·山东济南调研)图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化,图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等,下列说法正确的是(
)A.若图甲代表水稻,图乙代表蓝细菌,则图甲的c光照强度下与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体B.若图甲与图乙为同一植物,则相同温度下,图甲的c光照强度下相当于图乙的B点C.图甲植物的d光照强度下单位时间内细胞从周围环境吸收8个单位的CO2D.图乙的A、B、C点光合作用限制因素只有光照强度B考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)解析蓝细菌为原核生物,细胞中无线粒体和叶绿体,A错误;图甲中c光照强度下O2产生总量与无光照时CO2释放量相等,说明此时呼吸速率等于光合速率;图乙中的B点为光补偿点,光合速率等于呼吸速率,B正确;图甲d光照强度下氧气的产生总量为8个单位,即光合作用需消耗8个单位的二氧化碳,因为呼吸作用产生的CO2的量仍为6个单位,故细胞要从周围环境吸收2个单位的CO2,C错误;图乙中A、B点光合作用的限制因素主要是光照强度,C点时光合作用的限制因素有二氧化碳浓度、温度等,D错误。考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)【考向1】结合光合作用与呼吸作用相关曲线,考查科学思维能力2.(2022·重庆南开中学调研)甲图为某种植物在夏季晴朗无云的一昼夜植物CO2吸收量的变化,乙图是同种植物在春季的某一晴天的变化情况。请回答下列问题:(1)植物叶肉细胞中光合作用光反应的场所是____________________,在该部位分布着吸收光能的色素,其中____________________主要吸收蓝紫光和红光。叶绿体的类囊体薄膜叶绿素a和叶绿素b考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)(2)甲图中该植物一天中有机物积累最多的时刻是________(填图中字母),在12点左右出现光合作用强度“低谷”,原因是______________________________
______________________________________。(3)甲图中E点和D点相比较,细胞内C3和NADPH的含量变化分别是________、________(填“增加”或“减少”)。乙图中E点和D点相比较,细胞内C5和ATP的含量变化分别是________、________(填“增加”或“减少”)。G温度过高,气孔大量关闭,CO2吸收不足减少增加减少减少考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)解析(1)植物叶肉细胞中光合作用光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,在该部位分布着吸收光能的色素,其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。(2)据甲图可知,由C~G,净光合速率大于零,有机物一直在积累,因此到G点时,有机物积累量最大。在夏季炎热的中午,气温过高,为了防止植物蒸腾作用散失太多的水分,植物叶片的部分气孔会关闭,从而导致CO2吸收量下降,影响光合作用的暗反应。(3)甲图中E点和D点相比较,胞间CO2降低,直接影响暗反应,C3含量会减少,短期内光反应正常进行,NADPH生成量不变,但消耗量减少,最终NADPH增加。乙图中E点和D点相比较,光照强度降低,直接影响光反应,因此ATP的量会减少,C3还原受抑制,因此C5会减少。考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)【考向2】结合光合作用和细胞呼吸的关系,考查综合分析问题能力3.(2022·吉林长春五校联考)图1是某植物叶肉细胞中部分代谢过程的模式图;图2表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合作用速率的关系;图3是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中,用红外线测量仪测得的室内二氧化碳浓度与时间关系的曲线。回答下列问题:(1)光合作用与光反应有关的酶分布于叶绿体的______________。分离叶绿体中色素常用的方法是________________。类囊体薄膜纸层析法考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)(2)在某些条件下,R酶还可以催化1分子C5和1分子O2反应生成1分子C3和1分子2磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体,再经过叶绿体外的代谢途径转换为________回到叶绿体。经测定,由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少,从图1分析,原因是____________________。(3)图2中的A点表示_____________________;C点时,叶肉细胞中产生ATP的场所有_______________________________。当光照强度在图2的D点时,该植物叶绿体固定的二氧化碳的量__________CO2mg·(100cm2·h)-1。(4)由图3可推知,密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是___点。24点与0点相比,植物体内有机物总量的变化情况是________(填“增大”“不变”或“减少”)。甘油酸叶绿体外的代谢途径中,产生了CO2释放出去细胞呼吸释放CO2的速率细胞质基质、线粒体、叶绿体18H减少考点四光合作用与细胞呼吸的综合(命题·规律探究)解析(1)光合作用与光反应有关的酶分布于叶绿体的类囊体薄膜上,叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素,分离叶绿体中色素常用的方法是纸层析法。(2)在某些条件下,R酶还可以催化1分子C5和1分子O2反应生成1分子C3和1分子2磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体,再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。从图1分析,叶绿体外的代谢途径中,产生了CO2释放出去,所以由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少。(3)图2中的A点表示细胞只进行呼吸作用;C点时,光合速率等于呼吸速率,叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。当光照强度在图2的D点时,该植物叶绿体固定的二氧化碳的量=12+6=18[CO2mg·(100cm2·h)-1]。(4)图3表示密闭玻璃温室内的CO2浓度与时间关系的曲线,F点和H点时,光合作用强度等于呼吸作用强度,而二氧化碳浓度最低点就是氧气浓度的最高点,即H点;J点时二氧化碳浓度高于E点,表明J点时植物体内的有机物减少。重温真题经典再现1.经典重组判断正误(1)红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a(2019·海南卷,9B)(
)(2)蓝细菌(蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用(2019·海南卷,1D)(
)(3)高等植物光合作用中光反应只发生在生物膜上(2018·海南卷,4A)(
)(4)叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中(2017·全国卷Ⅲ,2B)(
)(5)照光培养一段时间的绿藻,用黑布迅速将培养瓶罩上,绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快(2014·全国卷Ⅰ,2B)(
)×√×√√主要吸收蓝紫光,不吸收红光1234重温真题经典再现2.(2020·天津卷,5)研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴,从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(
)A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比,该反应体系不含光合作用色素A含类囊体,类囊体上分布色素1234重温真题经典再现解析题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸”,说明乙醇酸是在暗反应中合成的,合成场所相当于叶绿体基质,A正确;该反应体系既能在类囊体上进行光反应,又能利用16种酶等物质进行暗反应,因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等,B错误;类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP,光反应产生的O2不参与暗反应,C错误;该反应体系中有类囊体,在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原,说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素,D错误。1234重温真题经典再现3.(2021·湖南卷,7)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A光合强度<呼吸强度时,没有O2释放光合产物的输出受阻,抑制光合作用的进行1234重温真题经典再现解析弱光条件下,植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于光合作用强度,并不是未进行光合作用,
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