高考生物一輪復(fù)習 用書 第三單元 第3講能量之源 新人教版必修1

第3講能量之源——光與光合作用知識點一捕獲光能的色素和葉綠體結(jié)構(gòu)議一議：(1)海洋中藻類有分層現(xiàn)象，與植物中的色素吸收光的顏色有什么關(guān)系？(2)在溫室內(nèi)自然光照射基礎(chǔ)上，給植物人工補充哪些單色光對增產(chǎn)有利？知識點二光合作用的探索歷程[連線]知識點三光合作用的過程及意義eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(總反應(yīng)式：CO2＋H2O,（原料）\o(→,\s\up7(光能（動力）),\s\do5(葉綠體（場所）))（CH2O）＋O2,（產(chǎn)物）,\a\vs4\al(過程)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(光反應(yīng))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(條件：⑥,場所：葉綠體類囊體薄膜上,\a\vs4\al(物質(zhì),變化)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(水的光解：H2O光,Ｆ2[H]＋\f(1,2)O2↑,ATP的形成：ADP＋Pi\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(光能))ATP)),能量變化：光能→⑦中活躍的化學能)),\a\vs4\al(暗反應(yīng))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(條件：⑧,場所：葉綠體基質(zhì),\a\vs4\al(物質(zhì)變化)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(CO2的固定：CO2＋C5酶,Ｆ2C3,C3的還原：2C3（CH2O）＋C5＋H2O)),能量變化：⑨中活躍的化學能→（CH2O）中穩(wěn)定的化學能))))))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(意義)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(（1）制造有機物,（2）\a\vs4\al(將光能轉(zhuǎn)化為化學能，儲存在有機物中)))\a\vs4\al(光合作用是最基本的,物質(zhì)代謝和能量代謝),（3）維持大氣中O2與CO2相對穩(wěn)定,（4）促進生物進化：無氧呼吸生物\o(→,\s\up7(藍藻光合),\s\do5(作用))有氧呼吸生物；水生生物,O2→O3,Ｆ陸生生活)),應(yīng)用：提高農(nóng)作物產(chǎn)量（措施如控制光照強弱和溫度的高低，提高CO2濃度）))想一想：什么叫光合速率？它分為幾種類型，關(guān)系如何？葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能1．葉綠素對紅光(640～680nm)和藍紫光(430～470nm)的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波長的光并非不吸收，只是吸收量少。2．葉綠體類囊體膜上分布著光合色素及光反應(yīng)的酶系統(tǒng)(光反應(yīng)場所)；葉綠體基質(zhì)中含有大量與暗反應(yīng)相關(guān)的酶(暗反應(yīng)場所)。3．葉片呈綠色的原因：一是葉綠素是類胡蘿卜素含量的三倍；二是色素不吸收綠光被反射回來。秋天葉片變黃是低溫使葉綠素遭到破壞，呈現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色，變紅則是液泡中花青素的顏色。閃記：①色素的功能：轉(zhuǎn)換光能的色素只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，吸收、傳遞光能，四種色素都可以。②光合作用過程一、二、三、四一個場所(葉綠體)兩個階段(光反應(yīng)、暗反應(yīng))三種能量(光能→ATP中活躍化學能→(CH2O)中穩(wěn)定化學能)四個物質(zhì)變化：水光解、ATP形成、CO2固定、C3還原。學習筆記：自我校對：①紅光和藍紫光②藍紫光③暗反應(yīng)所需的酶④色素和光反應(yīng)所需的酶⑤葉綠體是光合作用的場所連一連：①－A－b②－C－a③－E－e④－D－c⑤－B－d⑥光、色素、酶、ADP、Pi、NADP＋⑦ATP⑧酶、[H](NADPH)、ATP⑨ATP議一議：(1)不同波長的光穿透性不同，不同藻類吸收不同波長的光。(2)紅光、藍紫光屬于對植物光合作用最有效的光譜，因此可以補充這兩種光達到增產(chǎn)的目的。想一想：光合速率或稱光合強度是指一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內(nèi)進行光合作用的量(如釋放多少氧，消耗多少CO2)。它分為表觀光合速率和真正光合速率兩種類型，在光照條件下，人們測得的CO2吸收量是植物從外界環(huán)境吸收的CO2總量，叫表觀光合速率。真正光合速率是指植物在光照條件下，植物從外界環(huán)境中吸收的CO2的量加上呼吸作用釋放的CO2的量，即植物實際同化的CO2的量。表觀光合速率小于真正光合速率。,光合作用發(fā)現(xiàn)史中的經(jīng)典實驗分析1．1771年普里斯特利實驗eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(綠色植物＋點燃蠟燭\o(→,\s\up7(玻璃罩密封))蠟燭不易熄滅,綠色植物＋小鼠\o(→,\s\up7(玻璃罩密封))小鼠不易窒息死亡))植物更新空氣缺點：缺乏對照組(記錄時漏掉了實驗在陽光下進行這一重要條件，后來英格豪斯為其糾正)2．1864年薩克斯實驗提前暗處理——消耗掉葉片中原有的淀粉，避免干擾eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\a\vs4\al\co1(實驗組：一半曝光,對照組：一半遮光))\o(→,\s\up7(脫色處理),\s\do5(碘蒸氣處理))\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(呈深藍色,不變藍色))\b\lc\(\a\vs4\al\co1(光下產(chǎn)生淀粉,（運用對照實驗）))))3．1880年恩格爾曼實驗eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(水綿,好氧細菌))eq\o(→,\s\up7(黑暗、無空氣),\s\do5(顯微鏡觀察))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(極細光束照射葉綠體→好氧細菌集中在照光處,完全曝光→好氧細菌集中在帶狀葉綠體處))實驗組：極細光束照射處的葉綠體對照組：黑暗處的葉綠體和完全曝光的葉綠體4．20世紀30年代魯賓、卡門實驗實驗方法：同位素標記法提醒在光合作用的發(fā)現(xiàn)中，大多數(shù)科學家們利用了對照實驗，使結(jié)果和結(jié)論更科學、準確。(1)薩克斯：自身對照，自變量為光照(一半曝光與另一半遮光)，因變量為顏色變化。(2)恩格爾曼：自身對照，自變量為光照(照光處與不照光處；黑暗與完全曝光)，因變量為好氧菌的分布。(3)魯賓和卡門：相互對照，自變量為標記物質(zhì)(Heq\o\al(18,2)O與C18O2)，因變量為O2的放射性。(4)普里斯特利：缺少空白對照，實驗結(jié)果說服力不強。本考點單獨命題概率低，往往是借鑒經(jīng)典實驗的方法手段在綜合題或探究題中體現(xiàn)?！镜淅?】?(·南昌市一模)德國科學家薩克斯將綠色葉片放在暗處數(shù)小時“饑餓”處理(消耗掉葉片中的淀粉)后，再把葉片的一部分遮光，其余部分曝光。一段時間后，將該葉片經(jīng)脫色、漂洗后再用碘液處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)遮光部分不變藍，曝光部分變藍。下列有關(guān)本實驗的分析及結(jié)論合理的是()。①本實驗未設(shè)對照組②有無光照是遮光和曝光區(qū)域表現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因③實驗初始時遮光和曝光區(qū)域均達到無淀粉狀態(tài)④實驗證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉A．①～④全部B．只有②③④C．只有①②③D．只有②③解析該實驗中曝光部分與遮光部分形成了對照，①錯誤。該實驗只能證明有淀粉的生成，但不能證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉，④錯誤。答案D【思考與評價】恩格爾曼的實驗設(shè)計巧妙之處在哪兒？提示主要表現(xiàn)在以下四個方面：①選材方面，選用水綿為實驗材料。水綿不僅具有細長的帶狀葉綠體，而且葉綠體呈螺旋狀地分布在細胞中，便于觀察、分析研究。②將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了光線和氧氣的影響，從而確保實驗正常進行。③選用了極細光束照射，并且選用好氧細菌檢測，從而能夠準確判斷出水綿細胞中釋放氧的部位。④進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是光照引起的。,光合作用過程分析eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年16考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（全國新課標卷、浙江卷、江蘇卷……）))))1．識圖領(lǐng)悟光合作用過程結(jié)合上圖，列表分析如下：光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較過程光反應(yīng)暗反應(yīng)圖解條件必須在光下有光、無光都可以場所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水光解2H2Oeq\o(→,\s\up7(光))4[H]＋O2↑②ATP的合成ADP＋Pieq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(能量))ATP能量轉(zhuǎn)化光能→電能→活躍化學能，并儲存在ATP中ATP中活躍的化學能→(CH2O)中穩(wěn)定的化學能關(guān)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi；②沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進行；沒有暗反應(yīng)，有機物無法合成2.動態(tài)分析：光照與CO2濃度變化對植物細胞內(nèi)C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影響當外界因素中光照強弱、CO2濃度驟然變化時，短時間內(nèi)將直接影響光合作用過程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量，進而影響葉肉細胞中這些物質(zhì)的含量，它們的關(guān)系歸納如下：(1)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(光照強→弱,CO2供應(yīng)不變))eq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)減弱))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1([H]減少,ATP減少))eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C3還原減弱,CO2固定仍正常進行))→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C3含量上升,C5含量下降))→eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(（CH2O）合成量,減少))即：停止光照(強→弱)時，[H]↓，ATP↓，C3↑，C5↓，(CH2O)↓。(2)同理：突然增強光照時，[H]↑，ATP↑，C3↓，C5↑，(CH2O)↑。(3)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(光照不變,減少CO2供應(yīng)))eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(CO2固定減弱,C3還原仍正常進行))→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C3含量下降,C5含量上升))→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1([H]相對增加,ATP相對增加))→eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(（CH2O）合成量相對,減少))即：停止(減少)CO2供應(yīng)時，C3↓，C5↑，[H]↑，ATP↑，(CH2O)↓。(4)同理：突然增加CO2供應(yīng)時，C3↑，C5↓，[H]↓，ATP↓，(CH2O)↑?！铩铩锉究键c歷年是高考命題的重要內(nèi)容，試題側(cè)重考查考生對光合作用過程圖解的理解與分析，如光反應(yīng)與暗反應(yīng)的場所、條件、物質(zhì)變化、能量變化、相互關(guān)系以及在某種環(huán)境因素突然發(fā)生變化的情況下，細胞中C3和C5的含量變化情況等。【典例2】?(·新課標全國卷)在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖?；卮饐栴}。(1)圖中物質(zhì)A是________(C3化合物、C5化合物)。(2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是________________；將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是___________________________。(3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5化合物濃度達到穩(wěn)定時，物質(zhì)A的濃度將比B的________(低、高)。(4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的________(高、低)，其原因是___________________________________________________。解析本題考查光合作用過程及同學們從曲線中獲取有效信息的能力。當環(huán)境中二氧化碳濃度降低時，C5(物質(zhì)B)和CO2結(jié)合生成C3(物質(zhì)A)的速率減慢，而C3(物質(zhì)A)的還原生成C5(物質(zhì)B)不受影響，C5(物質(zhì)B)的含量升高，C3(物質(zhì)A)的含量降低。當達到新的平衡后，由于一分子的C5(物質(zhì)B)和CO2結(jié)合可以生成兩分子的C3(物質(zhì)A)，最終物質(zhì)A的濃度比物質(zhì)B高。答案(1)C3化合物(2)暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中已達到穩(wěn)定。根據(jù)暗反應(yīng)特點，此時C3化合物的分子數(shù)是C5化合物的2倍當環(huán)境中CO2濃度突然降低時，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導致C5化合物積累(3)高(4)低CO2濃度低時，暗反應(yīng)強度減弱，所需要ATP和[H]少【訓練1】?圖1表示光合作用部分過程的圖解，圖2表示改變光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細胞內(nèi)的變化曲線。據(jù)圖回答下列問題。圖1圖2(1)圖1中A表示的物質(zhì)是________，它由________產(chǎn)生，其作用主要是____________。(2)圖1中ATP形成所需的能量最終來自于________。若用放射性同位素標記14CO2，則14C(3)圖2中曲線a表示的化合物是________，在無光照時，其含量迅速上升的原因是：________________________________________________________________________。(4)曲線b表示的化合物是________，在無光照時，其含量下降的原因是：________________________________________________________________________。答案(1)[H]水在光下分解用于C3的還原(2)太陽光能(CH2O)(3)C3CO2與C5結(jié)合形成C3繼續(xù)進行，而C3不能被還原(4)C5C5與CO2結(jié)合形成C3量不變，而C3不能被還原為C5,影響光合作用的環(huán)境因素及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年25考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（全國課標卷、江蘇、福建、安徽……）))))溫馨提示：以下內(nèi)容為難點，但高考時又為出題熱點，望耐心復(fù)習，真正掌握。一、內(nèi)部因素對光合作用速率的影響1．同一植物的不同生長發(fā)育階段曲線分析：在外界條件相同的情況下，光合作用速率由弱到強依次是幼苗期、營養(yǎng)生長期、開花期。應(yīng)用：根據(jù)植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時、適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長。2．同一葉片的不同生長發(fā)育時期曲線分析：隨幼葉發(fā)育為壯葉，葉面積增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率增大；老葉內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率隨之下降。應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，都是根據(jù)其原理，可降低其細胞呼吸消耗的有機物。二、單因子變量對光合作用的影響(外界因素)1．光照——光合作用的動力①光照時間越長，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多。②光質(zhì)，由于色素吸收可見光中的紅光和藍紫光最多，吸收綠光最少，故不同波長的光對光合作用的影響不一樣，建溫室時，選用無色透明的玻璃(或塑料薄膜)做頂棚，能提高光能利用率。③光照強度：在一定光照強度范圍內(nèi)，增加光照強度可提高光合作用速率。曲線分析：A點光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放CO2量表示此時的呼吸強度。AB段表明光照強度加強，光合作用速率逐漸加強，CO2的釋放量逐漸減少，有一部分用于光合作用；而到B點時，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度＝細胞呼吸強度，B點對應(yīng)的光照強度稱為光補償點。BC段表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上不再加強了。C點對應(yīng)的光照強度稱為光飽和點。應(yīng)用：陰生植物的光補償點和光飽和點比較低，如上圖虛線所示。間作套種時農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，冬季溫室栽培避免高溫等都與光補償點有關(guān)。提醒外界條件變化時，CO2(光)補償點移動規(guī)律：①呼吸速率增加，CO2(光)補償點應(yīng)右移；呼吸速率減小，CO2(光)補償點應(yīng)左移。②呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降，CO2(光)補償點右移；條件的改變使光合速率上升時，CO2(光)補償點左移。2．光照面積曲線分析：OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A點為光合作用面積的飽和點。隨葉面積的增大，光合作用強度不再增加，原因是有很多葉被遮擋，光照不足。OB段表明干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點以后光合作用強度不再增加，但葉片隨葉面積的不斷增加，呼吸量(OC段)不斷增加，所以干物質(zhì)積累量不斷降低(BC段)。應(yīng)用：適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的浪費。3．CO2濃度曲線分析：圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點；圖2中的A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。兩圖中的B和B′點都表示CO2飽和點，兩圖都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。應(yīng)用：大田要“正其行，通其風”，多施有機肥；溫室內(nèi)可適當補充CO2，即適當提高CO2濃度可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。4．必需礦質(zhì)元素曲線分析：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物光合作用速率下降。應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。5．溫度曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度；夏天，溫室栽培可適當降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。三、多因子變量對光合作用速率影響的分析(外界因素)曲線分析：P點時，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當?shù)絈點時，橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。應(yīng)用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同時充入適量的CO2，進一步提高光合速率，當溫度適宜時，要適當提高光照強度和CO2濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過提高光照強度、調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度等來充分提高光合速率，以達到增產(chǎn)的目的。提醒各種環(huán)境因子對植物光合作用并不是單獨地發(fā)揮作用，而是綜合作用。但各種因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子為關(guān)鍵因子，因此在分析相關(guān)問題時，應(yīng)抓關(guān)鍵因子?！铩铩铩镉绊懝夂献饔盟俾实沫h(huán)境因素是高考必考的內(nèi)容?？疾樾问娇梢允沁x擇題也可以是非選擇題，選擇題的考查側(cè)重于對實驗結(jié)果的分析，而非選擇題的考查往往結(jié)合實驗設(shè)計來進行。【典例3】?(·安徽卷)保水劑是一類高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物興趣小組探究“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進行了以下實驗：材料用具：相同土壤基質(zhì)栽培的小麥幼苗若干，保水劑，氮肥等。方法步驟：①選取長勢一致的小麥幼苗若干，平均分為A、B、C三組，分別施用適量的保水劑[60(kg/hm2)]、氮肥[255(kg/hm2)]、保水劑[60(kg/hm2)]＋氮肥[(255(kg/hm2)]，置于相同的輕度干旱條件下培養(yǎng)，其他培養(yǎng)條件相同且適宜。②在小麥灌漿期選擇晴朗無風的上午，于10：00～11：00從每組選取相同數(shù)量的葉片，進行CO2吸收量及葉綠素含量的測定。結(jié)果(均值)如下表：組號CO2吸收量/(μmol·m－2·s－1)葉綠素含量/(mg·g－1)A10.663.07B13.043.02C15.913.05實驗結(jié)論：適量的保水劑與氮肥配施有利于提高小麥光合作用強度。(1)請指出上述方法步驟的缺陷并改正：步驟①________________；步驟②________________。(2)如不考慮方法步驟中的缺陷，從影響光合作用的內(nèi)在因素分析，保水劑與氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是________________。(3)實驗測得的CO2吸收量________(大于、等于、小于)光合作用過程中CO2實際消耗量，理由是________________。光合作用強度可通過測定CO2吸收量，也可以通過測定________釋放量計算。解析(1)考查實驗?zāi)芰?。實驗中要遵循對照原則和單一變量原則，所以步驟①應(yīng)該增加正常生長，不做特殊處理的對照實驗，步驟②要保證無關(guān)變量相同，所以取相同部位的葉片。(2)影響光合作用的內(nèi)在因素有色素和酶。根據(jù)題目表格信息，葉綠素含量幾乎沒有差別，所以保水劑與氮肥影響了酶的數(shù)量和活性。(3)實驗測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2消耗量與呼吸作用CO2釋放量之差，實驗測得的CO2吸收量小于光合作用過程中CO2實際消耗量。根據(jù)光合作用的化學反應(yīng)式，光合作用強度可以是單位時間反應(yīng)物CO2的消耗量或生成物O2的釋放量。答案(1)缺少對照實驗；應(yīng)增加正常生長，不做特殊處理的D組無關(guān)變量控制不全；應(yīng)在每組選取相同部位、相同數(shù)量的葉片(2)提高了光合作用有關(guān)酶的數(shù)量和活性(3)小于實驗測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2消耗量與呼吸作用CO2釋放量之差O2【訓練2】?(·江蘇卷)某種鐵線蓮的根莖可作中藥，有重要經(jīng)濟價值。下表為不同遮光處理對其光合作用影響的結(jié)果，相關(guān)敘述正確的是(雙選)()。eq\f(遮光比例,%)eq\f(葉綠素,a/b)eq\f(葉綠素含量,（mg·g－1）)eq\f(凈光合速率,（μmol·m－2·s－1）)eq\f(植株干重,g)04.82.18.07.5105.32.39.69.9305.22.48.99.2504.42.65.27.2704.12.92.74.8903.33.003.2A.適當?shù)恼诠馓幚恚商岣咂涓芍谺．葉綠素含量與凈光合速率呈正相關(guān)C．葉綠素eq\f(a,b)可作為其利用弱光能力的判斷指標D．遮光90%時，鐵線蓮不進行光合作用解析本題考查同學們從表格中獲取有效信息的能力。遮光10%時，植株的凈光合速率和干重都最大，A正確；葉綠素含量為2.3～3.0變化時，凈光合速率減弱，B錯誤；遮光10%～90%變化時，葉綠素eq\f(a,b)值降低，C正確；遮光90%時，鐵線蓮凈光合為0，此時，光合速率等于呼吸速率，D錯誤。答案AC【訓練3】?(·鄭州質(zhì)量預(yù)測)甲、乙兩圖分別表示光照強度和空氣中CO2含量對某綠色植物光合作用的影響，丙圖表示一天內(nèi)某時間段蔬菜大棚內(nèi)CO2濃度隨時間的變化曲線。請據(jù)圖回答下列問題。(1)甲圖中的B點與乙、丙圖中的________點葉肉細胞所處的生理狀態(tài)相同，此時細胞中能產(chǎn)生ATP的部位有________________；如果在缺鎂的條件下，G點將向________方移動。(2)C點與B點相比較，葉綠體基質(zhì)中C3的含量________(填“較多”、“較少”或“不變)。(3)甲圖中A點所進行的生理反應(yīng)表達式為________________________________________________________________________。(4)光合作用在遇到一定限制因素時，其速率將不再增加，圖中限制E點的外界因素是________________________________________________________________________。(5)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，當土壤干旱時，植物根細胞會迅速合成某種化學物質(zhì)X。有人推測根部合成的X運輸?shù)饺~片，能調(diào)節(jié)氣孔的開閉。他們做了如下實驗：從該植株上剪取大小和生理狀態(tài)一致的3片葉，分別將葉柄下部浸在不同濃度X的培養(yǎng)液中，以分析葉片中X物質(zhì)濃度與氣孔開放程度之間的關(guān)系。一段時間后，可以測得有關(guān)數(shù)據(jù)。以上方案有不完善的地方，請指出來并加以改正。①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。答案(1)D、G線粒體、葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)右上(2)較少(3)C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量(4)溫度、光照強度等(5)①樣本量太小。應(yīng)“取大小和生理狀態(tài)一致的葉片若干，平均分為三組”②缺乏空白對照。應(yīng)增加1組，將葉片的葉柄下部浸在不含X的培養(yǎng)液中——運用“五看法”對實驗方案進行評價一看對照eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(有無對照實驗,\a\vs4\al(如果有對照，看對,照設(shè)計是否合理)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(實驗變量設(shè)置,是否有標記,是否遵循了單一變量原則,是否遵循了等量原則,是否排除了干擾因素))))二看器材eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(生物學材料選擇是否得當,實驗器材選擇是否合理,藥劑選擇、使用、用量是否準確))三看條件eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(是否需要攪拌、加熱等,實驗所需的溫度、光照等條件是否合理))四看步驟eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(步驟的順序是否合理,步驟是否完整,具體操作有無違反生物學基本原理))五看結(jié)果eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(實驗結(jié)果的驗證目標是否準確,實驗結(jié)果的驗證方法是否得當))【訓練4】?(·北京東城區(qū))Wollny研究小組的實驗：在某些因素的作用和影響下可以獲得不同產(chǎn)量的春黑麥。實驗結(jié)果如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題。(1)據(jù)圖所知，影響春黑麥產(chǎn)量的因素有________。(2)比較圖中D、E、F三點，實驗自變量是________。就圖中所反映的因素來看，D點條件下限制春黑麥增產(chǎn)的主要因素是________，C點條件下限制春黑麥增產(chǎn)的主要因素是________。(3)圖中的數(shù)據(jù)可以說明，若想通過施肥提高產(chǎn)量，土壤應(yīng)達到一定的濕度，請分析說明原因：________________________________________________________________________。(4)除圖中所示的因素外，若要進一步提高春黑麥的產(chǎn)量，還可以采取的措施是________。解析由圖可知，隨著光照強度、土壤濕度、施肥情況的增加，光合作用速率增強。D點是在弱光條件下光合作用的最大速率，其限制因素是光照強度。C點是在強光條件下光合作用的最小速率，限制其光合作用的主要因素是土壤濕度。礦質(zhì)元素只有溶于水中才能被植物的根吸收和利用，只有土壤達到一定的濕度才能滿足植物需要。除了上述因素外，CO2濃度、溫度等條件都是影響光合作用的因素。答案(1)光照強度、土壤濕度、施肥情況(2)光照強度光照強度土壤濕度(3)生物體的一切生命活動都離不開水，故土壤應(yīng)達到一定的濕度，才能保證生命活動的正常進行以及無機鹽離子的充分溶解、吸收和利用(4)合理密植、增加CO2濃度、溫度要適宜等(寫出一項即可)綠葉中色素的提取和分離eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年6考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（廣東卷、江蘇卷）))))1．實驗原理(1)提?。喝~綠體中的色素溶于有機溶劑而不溶于水，可用無水乙醇等有機溶劑提取色素。(2)分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。提醒關(guān)鍵詞及其與試劑的對應(yīng)關(guān)系提取色素——無水乙醇；分離色素——層析液。2．實驗程序提取色素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(稱量5g綠色葉片并剪碎加入少量,SiO2、CaCO3和10mL無水乙醇)\a\vs4\al(→研缽→),研磨→過濾→收集到試管內(nèi)并塞緊管口))eq\a\vs4\al(制濾紙條)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①將干燥的濾紙剪成長與寬略小于試管長與直徑的濾紙條，剪去一端兩個角,②在距離剪角一端1cm處用鉛筆畫線))畫濾液細線eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線處均勻地畫一條直的濾液細線,②干燥后，再重復(fù)畫1～2次))eq\a\vs4\al(色素分離,（紙層析）)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①將適量的層析液倒入試管中（層析液高度不超過濾液細線）,②將濾紙條尖端朝下輕輕插入層析液,③用棉塞塞緊試管口))觀察結(jié)果eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(濾紙條上出現(xiàn)四條寬度、,顏色不同的色素帶))整理、洗手3．實驗成功的關(guān)鍵(1)葉片要新鮮、顏色要深綠，含有較多色素。(2)研磨要迅速、充分。葉綠素不穩(wěn)定，易被活細胞內(nèi)的葉綠素酶水解。充分研磨使葉綠體完全破裂，提取較多的色素。(3)制備濾紙條時，要將濾紙條的一端剪去兩角，這樣可以使色素在濾紙條上擴散均勻，便于觀察實驗結(jié)果。(4)濾液細線不僅要求細、直，而且要求含有較多的色素，所以要求待濾液干后再畫1～2次。(5)濾液細線不能觸及層析液，否則色素溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶或色素較少。提醒(1)從色素帶的寬度可推知色素含量的多少；(2)從色素帶的位置可推知色素在層析液中溶解度大小；(3)在濾紙上距離最近的兩條色素帶是葉綠素a與葉綠素b，距離最遠的兩條色素帶是胡蘿卜素與葉黃素。本考點以往高考命題側(cè)重于以選擇題的形式考查實驗的方法步驟以及對實驗結(jié)果的分析。但今年的試題回避了慣常實驗考查的形式，而是對選材、實驗步驟分析、變量分析和推測實驗結(jié)果的原因進行了考查，體現(xiàn)了高考試卷中設(shè)置問題新穎的特點?！镜淅?(·廣東卷)中國的飲食講究“色、香、味”，顏色會影響消費。小李同學擬研發(fā)“綠色”食用色素，他以生長很快的入侵植物水葫蘆為材料進行如下實驗。Ⅰ.提取葉綠素eq\x(綠色葉片)eq\o(→,\s\up7(X),\s\do5(碳酸鈣))eq\x(提取液)→eq\x(過濾液)→eq\x(濃縮液)→eq\x(葉綠素粗產(chǎn)品)Ⅱ.探究pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響取一些葉綠素粗產(chǎn)品，配成一定濃度的溶液，于室溫(約25℃實驗組號eq\f(葉綠素溶液,（mL）)調(diào)pH至eq\f(處理時間,（min）)溶液顏色①3.0Y10綠色②3.07.010綠色③3.06.010黃綠色④3.05.010黃褐色注：葉綠素被破壞后變成黃褐色。根據(jù)所學知識和實驗結(jié)果，請回答下列問題。(1)提取食用葉綠素的X應(yīng)該為________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)表中Y應(yīng)該為________，原因是________________________________________________________________________。(3)若用作食品色素，天然葉綠素色素不適用于________食品，否則________________________________________________________________________。(4)小李想了解葉綠素產(chǎn)品中是否含有其他色素，請你提供監(jiān)測方法并寫出主要步驟。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析該題屬于實驗設(shè)計題，主要考查了教材中葉綠體色素的提取和分離的相關(guān)內(nèi)容。(1)考查了葉綠素的性質(zhì)；(2)考查了實驗時所應(yīng)該遵循的等量原則；(3)是利用表格中所給的信息，可以知道，葉綠素在pH較低時不穩(wěn)定，會分解；(4)主要考查了教材中葉綠體色素分離的實驗步驟。分別是：制備濾紙條，畫濾液細線，層析及其注意事項，最后是記錄和觀察。答案(1)對人無害的有機溶劑(食用酒精)葉綠素溶于有機溶劑和應(yīng)考慮溶劑對人體的影響(2)8.0pH間設(shè)置應(yīng)遵循等量原則和應(yīng)考慮堿性pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響(3)酸性由于葉綠素被破壞造成食品失綠而影響品質(zhì)(4)層析法。第一步：制備濾紙條；第二步：用毛細吸管吸取少量葉綠素提取液，畫細線；第三步：將濾紙條放在層析液中層析，注意不要將提取液細線接觸層析液；第四步：觀察濾紙條上的色素帶的條數(shù)和顏色【訓練1】?(·江蘇卷)某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從上至下)，與正常葉片相比，實驗結(jié)果是()。A．光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B．光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C．光吸收差異顯著，色素帶缺第3條D．光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條解析胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，所以缺少葉黃素時對紅光的吸收差異不顯著；葉綠體中色素層析后色素帶從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，所以本題正確答案為B。答案B【訓練2】?(改編題)下列是某實驗小組在完成葉綠體中色素提取和分離實驗時所遇到的有關(guān)問題，分析回答下列問題。(1)剪碎5g新鮮濃綠的菠菜葉片放在研缽中，加入SiO2后，經(jīng)迅速研磨成糊狀，發(fā)現(xiàn)糊狀的研磨液呈現(xiàn)淺綠色，其原因是沒有加入________________，使得________________。(2)甲同學在實驗過程中將畫有濾液細線的濾紙條(已重復(fù)幾次畫線)插入層析液，幾分鐘后取出觀察，發(fā)現(xiàn)濾紙條上無色素分帶現(xiàn)象，而用同一濾液做實驗的乙同學的濾紙條上卻色素分帶明顯。甲同學實驗失敗的原因可能是_________________________________________。(3)若選用在缺Mg的營養(yǎng)液中長期培養(yǎng)的玉米葉片作實驗材料，層析后濾紙條上只出現(xiàn)了兩條色素帶，其原因是__________________________________________________________________________。(4)實驗結(jié)束幾天后，甲、乙兩同學發(fā)現(xiàn)部分預(yù)留葉片已變黃。甲同學認為這是由于葉片中葉綠素降解所造成的，乙同學則認為是類胡蘿卜素含量增加所致。根據(jù)所學知識，設(shè)計實驗來判斷哪個同學的觀點正確。實驗過程：①從預(yù)留的葉片中挑選出足量的、分量相等、大小相近的已變黃葉片和綠色鮮嫩的葉片，分別編號為A、B兩組。②________________________________________________________________________。實驗結(jié)論：①與B組相比，若A組濾紙條只有上面兩條色素帶或上面兩條色素帶較B組的窄，則________的觀點是正確的。②________________，則________的觀點是正確的。解析(1)在色素的提取過程中，研磨時要加入碳酸鈣，防止葉綠素在研磨過程中被破壞，加入無水乙醇，讓色素溶解并提取出來。(2)乙同學濾紙條上無色素帶，說明濾液細線中的色素溶解到層析液中，即層析液觸及濾液細線。(3)Mg是合成葉綠素的必需元素，無Mg不能合成葉綠素a和葉綠素b。(4)通過設(shè)計對照實驗來探究發(fā)黃的葉片中某些色素是否因降解而減少，某些色素是否含量增加。對照組選取正常未發(fā)黃的葉片，實驗組選取已變黃的葉片，通過提取分離這兩種葉片中的色素，比較各種色素的含量，得出結(jié)論。答案(1)碳酸鈣和無水乙醇葉綠素分子受到破壞、色素沒有被提取出來(2)層析液觸及濾液細線(3)缺Mg植物不能合成葉綠素(4)實驗過程：②在相同條件下，進行綠葉中色素的提取和分離實驗，測定和記錄實驗結(jié)果，比較這兩種葉片色素的組成和含量實驗結(jié)論：①甲同學②與B組相比，若A組濾紙條上面的兩條色素較寬乙同學,光合作用過程的考查1．判斷正誤(1)(·安徽，1－A)葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi)()。(2)(·安徽，1－B)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)中()。(3)(·天津，1改編)在葉肉細胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是葉綠體基質(zhì)、線粒體基質(zhì)()。(4)(·浙江，4－C)光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能，細胞呼吸過程中化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP()。(5)(·全國Ⅱ，1－D)葉肉細胞在光照下進行光合作用，不進行呼吸作用()。(6)(·浙江，4－D)夏季連續(xù)陰天，大棚中白天適當增加光照，夜晚適當降低溫度，可提高作物產(chǎn)量()。答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2．(·廣東卷)觀賞植物蝴蝶蘭可通過改變CO2吸收方式以適應(yīng)環(huán)境變化。長期干旱條件下，蝴蝶蘭在夜間吸收CO2并貯存在細胞中。圖1正常和長期干旱條件下蝴蝶蘭CO2吸收速率的日變化圖2正常和長期干旱條件下蝴蝶蘭的干重增加量(1)依圖1分析，長期干旱條件下的蝴蝶蘭在0～4時________(填“有”或“無”)ATP和[H]的合成，原因是________________；此時段________(填“有”或“無”)光合作用的暗反應(yīng)發(fā)生，原因是________________；10～16時無明顯CO2吸收的直接原因是________________。(2)從圖2可知，栽培蝴蝶蘭應(yīng)避免________，以利于其較快生長。此外，由于蝴蝶蘭屬陰生植物，栽培時還需適當________。(3)蝴蝶蘭的種苗可利用植物細胞的________，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)，此過程中細胞分化的根本原因是________________。解析該題考查光合作用、植物組織培養(yǎng)和細胞分化的相關(guān)內(nèi)容。根據(jù)題目和圖示的信息可知蝴蝶蘭在0～4時，沒光照，不能進行光反應(yīng)，但是，細胞可以進行呼吸作用，所以有ATP和[H]的合成。10～16時無明顯CO2吸收的原因是由于溫度過高，植物為了防止過度失水，而關(guān)閉氣孔。從圖2可知，栽培蝴蝶蘭應(yīng)避免干旱。由于蝴蝶蘭屬陰生植物，因此栽培時需遮光。蝴蝶蘭的種苗可利用植物組織培養(yǎng)大規(guī)模生產(chǎn)，細胞分化的根本原因是基因選擇性表達。答案(1)有呼吸作用合成無葉綠體在無光時不能合成ATP和[H]氣孔關(guān)閉(2)長期干旱遮陰(3)全能性基因選擇性表達,影響光合作用的因素及實踐應(yīng)用3.(·新課標全國卷)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是()。A．光反應(yīng)強度升高，暗反應(yīng)強度降低B．光反應(yīng)強度降低，暗反應(yīng)強度降低C．光反應(yīng)強度不變，暗反應(yīng)強度降低D．光反應(yīng)強度降低，暗反應(yīng)強度不變解析本題考查葉綠素的組成和光合作用過程。鎂是葉綠素的組成成分；在缺鎂的營養(yǎng)液中，由于葉綠素不能正常合成而導致葉片中葉綠素含量下降，光合作用光反應(yīng)強度降低，光反應(yīng)產(chǎn)物ATP和[H]減少，暗反應(yīng)也減弱。答案B4．(·福建卷)下圖是夏季晴朗的白天，玉米和花生凈光合速率(單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)的變化曲線，下列敘述錯誤的是()。A．在9：30～11：00之間，花生凈光合速率下降的原因是暗反應(yīng)過程減緩B．在11：00～12：30之間，花生的單位葉面積有機物積累量比玉米的多C．在17：00時，玉米和花生的單位葉面積釋放O2速率相同D．在18：30時，玉米既能進行光反應(yīng)，也能進行暗反應(yīng)解析在9：30～11：00之間，光照較強，光反應(yīng)強，花生凈光合速率下降的原因是暗反應(yīng)過程減緩；分析圖解可知，在11：00～12：30之間，花生的單位葉面積有機物積累量比玉米的少，B錯誤；在17：00時，玉米和花生的凈光合速率相同，單位葉面積釋放O2速率相同；在18：30時，玉米凈光合速率為零，說明光合作用與呼吸作用相等，此時既能進行光反應(yīng)，也能進行暗反應(yīng)。答案B5．(·四川卷)有人對不同光照強度下兩種果樹的光合特性進行研究，結(jié)果如下表(凈光合速率以CO2的吸收速率表示，其他條件適宜且相對恒定