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2018届高考生物一轮（课标通用）课件：专题六 光合作用
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这是一份2018届高考生物一轮（课标通用）课件：专题六 光合作用，共60页。PPT课件主要包含了考点15，考点16，考点17，试做真题，高手必备，萃取高招，对点精练，色素与叶片颜色，透析真题，光合作用过程等内容，欢迎下载使用。
专题六 光合作用
在必修一教材的考点中,光合作用是其中最重要的一个,高考中所占的比重较大。在学习光合作用时,提醒大家注意以下几点。(1)学习光合作用最重要的是理解光合作用的过程,可以和细胞呼吸过程结合起来理解记忆,要对卡尔文循环过程中物质和能量的消耗和生成及反应方程式等十分熟悉,做到灵活运用。
(2)识图!识图!识图!重要的事情说三遍!在光合作用、细胞呼吸部分,会有净光合作用、总光合作用、细胞呼吸以及改变各种条件、添加各种限制因素后的坐标曲线、表格、实验装置等图形,这在高考中十分常见,希望大家在做题时看清条件及关系,理智分析。(3)这部分的代谢反应多为化学平衡反应,牵一发而动全身,当某个条件发生改变时,往往会引起一系列物质变化。要用动态的眼光理解该部分。北京大学 贾文佳
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光合色素的作用及提取和分离实验1.(2017·课标全国Ⅲ,3,6分,较低难度)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640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
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【答案】 A 此题解题的切入点是光合作用的作用光谱和光合色素的吸收光谱。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,基本不吸收红光,A项错误。各种色素的吸收光谱可以通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B项正确。光合作用的作用光谱可用光合作用的强度随光波长的变化来表示,通常用O2的释放速率或CO2的吸收速率来表示光合作用强度,故C项正确。波长为640~660 nm的光为红光,叶绿素对其吸收量较大,在此波长光下释放O2是由于叶绿素参与了光合作用,故D项正确。
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2.(2016·课标全国Ⅱ,4,6分,较低难度)下列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于叶绿素合成受阻引起的【答案】 C 本题考查叶绿体中色素的相关知识。叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中,A项正确。叶绿素的合成需要镁元素,植物能通过根从土壤中吸收镁元素,B项正确。植物进行光合作用只能利用可见光,红外光和紫外光不属于可见光,C项错误。叶绿素的合成需要光照,在黑暗条件下,植物幼苗叶片因无法合成叶绿素而呈黄色,D项正确。
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3.(2013·课标全国Ⅱ,2,6分,较低难度)下列关于叶绿素的叙述,错误的是( )A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【答案】 D 叶绿素a和叶绿素b都是叶绿素,镁是组成叶绿素的必需元素;叶绿素吸收的光都可用于光合作用;叶绿素a和叶绿素b都主要吸收红光和蓝紫光,但吸收的峰值不完全相同;植物叶片呈现绿色是由于绿叶中的色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光基本不吸收而表现出绿色,D项错误。
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4.(2014·海南单科,6,2分,较低难度)下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄绿色叶片的叙述,错误的是( )A.两种叶片都能吸收蓝紫光B.两种叶片均含有类胡萝卜素C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素aD.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP【答案】 D 叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素,二者均吸收蓝紫光,A项正确;当叶绿素含量高时呈现绿色,含量少时则呈现类胡萝卜素的颜色,B项正确;叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,C项正确;黄绿色叶片在光下时仍能进行光合作用,故在光反应过程中能产生ATP,D项错误。
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5.(2012·海南单科,9,2分,较低难度)关于叶绿体色素的叙述,错误的是( )A.叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同C.利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D.乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能【答案】 D 叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,A项正确;绿叶中叶绿素的含量约占3/4,类胡萝卜素的含量约占1/4,B项正确;利用绿叶中的4种色素在层析液中的溶解度不同,可用纸层析法将它们分离,C项正确;乙醇是有机溶剂,通过乙醇提取的色素并不改变色素能吸收光能的性质,D项错误。
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6.(2011·海南单科,12,2分,较低难度)红枫是一种木本观赏植物,在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述,正确的是( )A.红枫叶片不含叶绿素B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用【答案】 C 红枫叶片呈红色,是因为叶绿素含量少,呈现出了花青素的颜色。红枫叶片呈红色是吸收其他光而反射红光造成的。只有叶绿体中的色素能吸收光能进行光合作用。
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1.叶绿素和其他色素
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2.绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理①提取原理:叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇(或丙酮)中,所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。②分离原理: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种色素分离。
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(2)绿叶中色素的提取和分离的实验操作
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典例导引1(2017·山西怀仁月考,6)下列有关光合作用的叙述,错误的是( )A.缺镁培养液培养的番茄幼苗对红光的吸收减少B.适宜光照下,植物吸收CO2的总量等于固定的CO2的总量C.秋天树叶变黄是因为低温导致叶绿素被破坏D.光照条件下,叶绿体中ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动
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【解析】 缺镁培养液培养的番茄幼苗因为不能合成叶绿素而对红光的吸收减少,A项正确;绿色植物光合作用需要的CO2不完全来自体外,还有植物自身有氧呼吸产生的CO2直接由线粒体运输至叶绿体,B项错误;秋天树叶变黄是因为低温导致叶绿素被破坏,致使叶黄素和类胡萝卜素的颜色显现,C项正确;光照条件下,叶绿体进行光反应时,ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动用以合成ATP,D项正确。【答案】 B
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高招1总结影响叶绿素合成的因素1.光照:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素。2.温度:温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,进而影响叶绿素的合成。低温时,叶绿素分子易被破坏,而类胡萝卜素分子较为稳定,使叶片变黄。3.必需元素:叶绿素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成,叶片变黄。
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4.色素与叶片颜色
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1.(2017·甘肃天水模拟,6)下图表示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使研磨更充分B.色素带最宽的是乙,丁色素的溶解度最大C.滤纸条上的色素会随层析液的挥发而很快消失D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
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【答案】 B 提取色素时加入二氧化硅是为了使研磨更充分,加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A项错误;四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的含量最多,则其色素带最宽,丁色素的扩散距离最远,则其溶解度最大,B项正确;滤纸条上的色素消失是因为色素会见光分解,C项错误;四种色素中,丙和丁主要吸收蓝紫光,D项错误。
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2.(2017·湖南岳阳联考,5)为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是( )A.强光下的幼苗相比正常光照下的更绿B.强光照可能抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成C.四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<ⅣD.色素分离过程中如果滤液线触及石油醚,会缩短得到四条色素带的时间
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【答案】 B 图中强光照下Ⅲ、Ⅳ带变窄,Ⅰ、Ⅱ带变宽,说明强光照抑制叶绿素a、叶绿素b的合成,促进了叶黄素、胡萝卜素的合成,则幼苗在正常光照下更绿,A项错误,B项正确;色素在层析液中的溶解度越大,扩散速度越快,则四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ,C 项错误;色素分离过程中如果滤液线触及石油醚,会溶解于石油醚中,则不会出现色素带,D项错误。
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3.(2017·山东滨州模拟,3)为探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响,实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
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A.叶片叶绿素含量下降先于叶片光合速率下降B.提取实验组叶片中的色素并分离,在滤纸条上不会出现色素带C.实验2~4 d,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D.实验2~4 d,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的【答案】 D 图甲中光合速率下降时间在第2 d,图乙叶绿素含量下降在第4 d,A项错误;实验组是4~8 d叶片叶绿素含量下降,并不是全部分解掉,所以提取实验组叶片中的色素并分离,在滤纸条上会出现色素带,B项错误;从图乙看出实验2~4 d,叶片叶绿素含量并没有下降,C项错误;从图乙看出实验2~4 d,叶片叶绿素含量并没有下降,所以实验2~4 d,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的,D项正确。
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4.(2017·云南昆明质检,14)右图为叶绿体结构与功能示意图,下列叙述错误的是 ( )A.结构A上分布有光合作用的色素和酶B.细胞吸收14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C.光合作用过程中ADP和Pi从B向A处移动D.[H]产生于B处,在暗反应中起还原作用【答案】 D 结构A是类囊体,分布有与光合作用有关的色素和酶,A项正确;图中的甲为光合作用产物糖类,细胞吸收14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲,B项正确;光合作用过程中,ATP在光反应阶段形成,ADP和Pi从B(叶绿体基质)向A处移动,C项正确; [H]是光反应的产物,产生于A处,在暗反应中起还原作用,D项错误。
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5.(2016·湖南株洲一模,5)组成生物体的化学元素在生物体中起重要作用。下列关于几种元素与光合作用关系的叙述,正确的是( )A.C是组成糖类的基本元素,在光合作用中C从CO2先后经C3、C5形成(CH2O)B.N是叶绿素的组成元素之一,没有N植物就不能进行光合作用C.O是构成有机物的基本元素之一,光合作用制造的有机物中的氧来自水D.P是构成ATP的必需元素,光合作用中光反应和暗反应过程均有ATP的合成
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【答案】 B 在光合作用中C从CO2经C3形成(CH2O),不经过C5,A项错误;N是叶绿素的组成元素之一,叶绿素能吸收、传递和转化光能,没有N植物就不能进行光合作用,B项正确;O是构成有机物的基本元素之一,光合作用制造的有机物中的氧来自二氧化碳,C项错误;光合作用中光反应过程中有ATP的合成,暗反应需要消耗ATP,D项错误。
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6.(2017·江西九江三模,29)研究人员研究含水量对红薯叶片光合作用的影响,含水量分别为田间灌溉水量定额的最高指标的75%~90%(对照)、65%~85%(T1)、50%~70%(T2)、30%~50%(T3)、29%~35%(T4),结果如下表。(气孔导度越大,说明气孔开放程度越大)
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请回答下列问题。(1)类胡萝卜素和叶绿素分布于叶绿体的 上;欲测定色素含量,可用 (溶剂)提取叶片中的色素。 (2)随着土壤含水量的不断下降,叶绿素a的含量变化趋势是 。 (3)T4组实验中植物光合作用所需的CO2来自于 。 (4)据表分析,T3和T4组番茄叶片净光合速率下降,可能的原因是细胞利用二氧化碳的能力减弱,判断的依据是 。
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请回答下列问题。(1)类胡萝卜素和叶绿素分布于叶绿体的 上;欲测定色素含量,可用 (溶剂)提取叶片中的色素。 (2)随着土壤含水量的不断下降,叶绿素a的含量变化趋势是 。 (3)T4组实验中植物光合作用所需的CO2来自于 。 (4)据表分析,T3和T4组番茄叶片净光合速率下降,可能的原因是细胞利用二氧化碳的能力减弱,判断的依据是 。
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光合作用的过程及影响因素1.(2014·课标全国Ⅰ,2,6分,中等难度)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比值下降D.NADPH/NADP+比值下降
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【答案】 B 本题考查影响光合作用的因素。正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布罩上,即对绿藻停止光照。此时光反应因无光而不能进行,水光解为O2和[H](即NADPH)的过程停止,故A能发生;ATP的合成因无光照也会停止,但暗反应过程仍进行,由于C3的还原消耗ATP和[H],故ATP和[H]含量降低,而ADP和NADP+([H]还原C3后形成的产物)含量增加,因此ATP/ADP、NADPH/NADP+的比值均下降,所以C、D都能发生;由于ATP和NADPH的含量下降,C3的还原减慢,产生的C5减少,CO2的固定将减慢,因此B不可能发生。
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2.(2015·四川理综,1,6分,中等难度)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 本题主要考查蛋白质的功能。叶绿体吸收Mg2+是主动运输的过程,需要载体协助,载体的本质是蛋白质,A项需要。叶绿体光合作用产生的O2扩散出去,是自由扩散,不需要蛋白质的参与,B项不需要。在叶绿体中类囊体的薄膜上,光能转变成化学能,并在有关酶的催化下合成ATP,该酶的本质是蛋白质,C项需要。叶绿体中DNA的复制过程需要酶的催化,该酶的本质也是蛋白质,D项需要。
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3.(2014·海南单科,7,2分,中等难度)下列关于小麦光合作用的叙述,错误的是( )A.类囊体上产生的ATP可用于暗反应B.夏季晴天光照最强时,小麦光合速率最高C.进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原D.净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长【答案】 B 类囊体上进行光反应产生的ATP可用于暗反应,A项正确;夏季晴天光照最强时,由于高温导致气孔关闭,CO2吸收减少,小麦光合速率下降,B项错误;进入叶绿体中的CO2必须先经过固定,形成C3后才被NADPH还原,C项正确;净光合速率长期为零时,积累量为零,因缺乏营养物质,导致幼苗停止生长,D项正确。
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透析真题
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考点17
4.(2014·海南单科,9,2分,较低难度)将水生植物和小鱼放入盛有水的玻璃缸中,密闭后置于光照、温度等适宜条件下。下列相关叙述错误的是( )A.植物为鱼的生存提供氧气B.鱼可为植物的光合作用提供CO2C.能量流动可以从植物到鱼,也可以由鱼到植物D.若该玻璃缸长期置于黑暗中,鱼和植物将会死亡【答案】 C 植物通过光合作用为鱼的生存提供氧气,鱼可通过细胞呼吸为植物的光合作用提供CO2,A、B项正确;由于捕食关系是单向的,能量只能由植物流向鱼,C项错误;若该玻璃缸长期置于黑暗中,没有能量输入,鱼和植物将会死亡,D项正确。
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透析真题
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考点17
5.(2016·课标全国Ⅲ,29,10分,中等难度)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。
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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。
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透析真题
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考点15
考点16
考点17
【答案】 (1)湿度(或相对湿度) 在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大(其他合理答案也可) 增加(2)四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(其他合理答案也可)(3)不需要 不需要
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透析真题
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考点15
考点16
考点17
【解析】 本题考查光合作用及其影响因素。(1)根据题中实验结果可知,相同温度条件下,小麦光合速率随相对湿度的增大而加快,但相对湿度相同时,小麦光合速率随温度的变化不明显,由此可推知中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度。相对湿度增大,植物细胞的蒸腾作用减弱,气孔关闭的少,植物光合作用的原料CO2的吸收受影响程度降低,小麦光合作用“午休”的程度降低,因此,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)比较实验组二、三、四可知,小麦光合作用的最适温度为31 ℃左右,而第四组为25 ℃,还远低于最适温度,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的过程属于自由扩散,不需要载体,也不需要能量。
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透析真题
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考点16
考点17
6.(2015·课标全国Ⅰ,29,9分,较高难度)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下。A组:先光照后黑暗,时间各为67.5 s;光合作用产物的相对含量为50%。B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5 s;光合作用产物的相对含量为70%。C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组):光照时间为135 s;光合作用产物的相对含量为100%。
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考点16
考点17
回答下列问题。(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量 (填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是 ;C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 ,这些反应发生的部位是叶绿体的 。 (2)A、B、C三组处理相比,随着 的增加,使光下产生的 能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。
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考点15
考点16
考点17
【答案】 (1)高于 C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94% 光照 基质(2)光照和黑暗交替频率 ATP和[H](还原型辅酶Ⅱ或NADPH)【解析】 本题通过影响植物光合作用的外界因素考查实验与探究能力。(1)比较C组和D组可知,前者光照时间为后者的一半,结果光合作用产物的相对含量C组却是D组的94%,说明单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。光合作用的暗反应不需要光照,其发生部位是叶绿体基质。(2)A、B、C三组随着光照和黑暗交替频率的增加,使光反应产生的ATP和[H](还原型辅酶Ⅱ或NADPH)能够充分利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。
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透析真题
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考点17
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透析真题
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(2016·课标全国Ⅰ,30,8分,中等难度)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题。
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透析真题
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(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是 。 (2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高 (填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是 。
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【解析】 本题考查影响光合作用的环境因素。解题的切入点是据图找出两条曲线的差别及原因。(1)据图判断,光照强度低于a时,两条曲线基本是相同的,说明此时影响甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)b光照强度下,甲组植物已达到光饱和点,再增加光照强度,光合作用强度也不再增加。要使其光合作用强度升高,可以考虑影响光合作用的其他环境因素,如提高CO2浓度等。O2浓度不是影响光合作用的环境因素。(3)乙组处于低光照的环境中,与甲组相比光合作用强度偏低,这种差异是环境不同造成的,而乙组植株的遗传物质未发生改变,将其产生的种子播种后得到的盆栽苗置于与甲组相同的环境中,盆栽苗的光合作用强度就会与甲组植株相同。【答案】 (1)光照强度 (2)CO2浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的
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1.光合作用过程
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2.影响光合作用的因素(1)内因①酶的数量:通过影响反应速度(特别是暗反应)来影响光合作用。②色素的含量:不同的叶片中的色素含量不同,光合作用强度也不同。色素通过影响光反应从而影响暗反应。③C5的含量:可以通过固定CO2为C3,从而影响暗反应的速度进而影响光合作用。(2)外因①光照强度:直接影响光反应的速率,光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。②温度:影响光合作用过程,特别是影响暗反应中酶的催化效率,从而影响光合速率。
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③CO2浓度:CO2是暗反应的原料,CO2浓度高低直接影响光合速率。④矿质元素:矿质元素直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分,氮对酶的含量有影响,磷是ATP的组成成分,这些元素如果缺乏,就会直接或间接地影响光合作用。⑤水分:水既是光合作用的原料之一,又是植物体内各种化学反应的介质,缺水可直接影响光合作用;缺水还会导致叶片气孔关闭,因而阻断了CO2的供应而间接影响光合作用。⑥光质对光合作用的影响:由于光合色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光最少,故不同波长的光对光合作用的影响不同。建温室时,选用无色透明的玻璃(或薄膜)作顶棚,能提高光能利用率。
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典例导引2(2017·河南洛阳模拟,6)下列有关绿藻叶肉细胞光合作用过程的叙述,正确的是( )A.提高CO2的浓度,短时间内NADPH/NADP+比值上升B.CO2可直接被NADPH还原,再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高【解析】 提高CO2的浓度,短时间内NADPH/NADP+比值下降;CO2与C5结合后,转化为C3才能被NADPH还原,再经过一系列的变化形成糖类;光照强度由强变弱时,NADPH和ATP减少,阻碍C5的生成,短时间内C5含量会下降。【答案】 C
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高招2详析光合作用中的物质变化(短时间内)1.根据流程图或反应式分析
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2.规律总结
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典例导引3(2017·北京海淀模拟,30)科研人员研究了日光温室中不同部位黄瓜叶片的光合作用,结果如下图。
(1)日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为 。
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(2)研究者推测,叶片不同部位光合速率不同可能与叶绿体的发育状况有关。为证实上述推测,研究者进一步观察不同叶位叶片的叶绿体超微结构,得到下表所示结果。
①叶绿体基粒厚度和片层数等超微结构必须在 下观察。实验结果表明,不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果 (填“一致”或“不一致”)。
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②叶绿体中光合色素分子对光的吸收发生在 上,虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对 的一种适应,但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测,除了叶龄因素外,光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。 (3)为证实(2)中的推测,可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率,与(2)的结果相比较,若 ,则证实这一推测。 (4)根据上述研究结果,请你为温室栽培提高黄瓜产量,提出可行建议: 。
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【解析】 (1)据图可知,日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为中上位叶、上位叶和基部叶。(2)①叶绿体基粒厚度和片层数等超微结构必须在电子显微镜下观察。实验结果表明,中上位叶的基粒厚度和片层数在三种不同叶位叶片中居中,但光合速率最高,所以不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果不一致。②叶绿体中光合色素分子对光的吸收发生在类囊体膜上,虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对弱光的一种适应,但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测,除了叶龄因素外,光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。(3)为证实(2)中推测,可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率,与(2)的结果相比较,若不同叶位叶片光合速率的差异减小,则证实这一推测。(4)根据上述研究结果,可通过摘除基部叶(衰老叶片)、适当补光为温室栽培提高黄瓜产量。
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【答案】 (1)中上位叶、上位叶和基部叶 (2)①电子显微镜 不一致 ②类囊体膜 弱光 (3)不同叶位叶片光合速率的差异减小 (4)摘除基部叶(衰老叶片)、适当补光
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高招3盘点影响光合作用的因素1.内部因素(1)与植物自身的遗传特性有关,以阴生植物、阳生植物为例,如图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会影响光合作用,如图所示。
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2.外部因素(1)单因子对光合速率的影响
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(2)多因子对光合速率的影响
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1.(2017·河北唐山模拟,13)下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关叙述正确的是( )A.过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光B.过程②只发生在叶绿体基质,过程③只发生在线粒体C.若过程②的速率大于过程③的速率,则甘蔗的干重就会增加D.过程①产生[H],过程②消耗[H],过程③既产生也消耗[H]
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【答案】 D 由图示可知,过程①②是光合作用过程,③④是细胞呼吸过程。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,A项错误;过程③可以发生在细胞质基质和线粒体中,B项错误;甘蔗的干重是否增加取决于整株甘蔗有机物的净积累量,C项错误;过程①水的光解产生[H],过程②C3的还原消耗[H],过程③细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二阶段产生,而无氧呼吸第二阶段和有氧呼吸第三阶段消耗[H],D项正确。
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2.(2017·山东泰安模拟,16)下图表示绿色植物光合作用和细胞呼吸过程中化合物在体内的转移过程,对该过程的分析错误的是( )A.①→②过程,[H]在基粒产生后运到叶绿体基质被利用B.过程②→①需要氧气参与,可以发生在植物体的根、茎等细胞内C.①→②合成的(CH2O)大于②→①消耗的(CH2O),植物表现生长现象D.②→①产生的[H]和①→②产生的[H]都来自水【答案】 D ①→②过程,为光合作用,[H]在基粒中产生后运到叶绿体基质中被利用,A项正确;②→①过程为有氧呼吸,需要氧气参与,可以发生在植物体的根、茎等细胞内,B项正确;①→②合成的(CH2O)大于②→①消耗的(CH2O),说明光合强度大于呼吸强度,有机物积累,植物表现生长现象,C项正确;②→①产生的[H]来自于葡萄糖和水,①→②产生的[H]都来自水,D项错误。
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3.(2017·山东日照二模,29)下图表示研究不同浓度的CO2对菠菜幼苗各项生理指标影响的实验结果。回答下列问题。
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(1)与A组相比,C组条件下叶绿体中[H]含量 。研究发现,较高CO2浓度有利于菠菜幼苗度过干旱时期,据图分析其原因可能是 。 (2)为验证A、B、C三组实验条件下菠菜叶片中还原糖含量的多少,先选取等量的在三组CO2浓度下生长状况相同、生长时间相同的菠菜叶片,分别用酒精脱色处理,这样处理的原理是 。然后研磨制备组织样液,向样液中分别 ,观察比较三组实验颜色的深浅。
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【答案】 (1)低 较高CO2浓度使气孔开度下降,减少水分的散失(2)叶绿体中的色素易溶于酒精 加入斐林试剂并水浴加热【解析】 (1)与A组相比,C组条件下CO2浓度高,和C5结合形成的C3多,利用的[H]多,叶绿体中[H]含量少。较高CO2浓度有利于菠菜幼苗度过干旱时期,由图可知原因可能是CO2浓度高,气孔开度小,水分的散失少。(2)用酒精脱色处理的原理是色素易溶于有机溶剂酒精中。利用斐林试剂在水浴加热的条件下可鉴定还原糖。
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4.(2017·云南昆明模拟,31)为研究植物的光合作用,科学家做了以下两组实验,请回答下列相关问题。Ⅰ.某植物在适宜温度和光照下进行光合作用,在B点时大幅度降低光照强度,其叶肉细胞中五碳化合物(C5)的生成、消耗速率的变化如右图所示。(1)光合作用产生的O2来自 (物质),C5不断生成和消耗的场所是 。在BD时间段内,C5和C3含量的变化趋势 (填“相同”或“相反”)。
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(2)图中C5的生成速率在B点后立即下降的原因是 ,C5的消耗速率在BC段保持不变的原因是 。 Ⅱ.将长势相同的同种植物均分为四组,保证各组温度、光照强度和CO2浓度等条件相同且适宜,对各组的处理如下表。
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(1)请推测C组数据范围: ;表中的结果可表明光合作用中有些反应不需要 。 (2)由表中数据可知,单位光照时间内,光合作用产物相对含量随着 的增加而增加,因为在光照时,光反应阶段的产物能够被 (填具体过程名称)及时利用,利用后又可及时产生,从而提高了光合作用中CO2的同化量,使光合作用产物增加。【答案】 Ⅰ.(1)H2O 叶绿体基质 相反(2)降低光照强度后,ATP与[H]减少,C3的还原速率下降 短时间内,CO2的固定速率不变Ⅱ.(1)50%~94% 光照(2)光照和暗处理交替的频率 C3的还原
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【解析】 Ⅰ.(1)光合作用光反应阶段中,H2O分解产生[H]和O2,C5在暗反应阶段不断生成和消耗,场所是叶绿体基质。当B时大幅度降低光照强度,ATP和[H]产生量减少,C3的还原过程降低,C5的生成量减少;而CO2含量不变,CO2被C5固定形成的C3不变,则消耗的C5不变,因此C3的含量将增加,C5的含量将减少。即在BD时间段内,C5和C3含量的变化趋势相反。(2)图中B点后,降低光照强度后,ATP与[H]减少,C3的还原速率下降,C5的生成速率再下降;短时间内,CO2的固定速率不变,C5的消耗速率在BC段保持不变。
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Ⅱ.(1)B、C、D三组中光照与黑暗交替频率依次增加,B和D两组比较可发现:光合产物也依次增加,因此C组数据范围:50%~94%。A组与D组相比,D组的光照总时间为A组的一半,而光合产物接近A组的光合产物,说明D组在单位光照时间内合成有机物的量高于A组,从而也说明光合作用的有些过程不需要光照,这些过程属于暗反应。(2)根据实验结果可知,B、C、D三组处理相比,随着光照与黑暗的交替频率的增加,使光下产生的ATP与[H]能够及时参与暗反应C3的还原过程被利用,利用后又可及时产生,提高了光合作用中CO2的同化量。
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5.(2017·安徽黄山质检,29)下表表示某地一些环境因子的日变化以及紫藤和国槐胞间CO2浓度的日变化,请回答下列问题。
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(1)在光合作用过程中,二氧化碳中的碳转化为有机物中碳的途径为 (用化合物和箭头表示)。 (2)8:00时,空气中二氧化碳浓度较高,其原因是 ,此时植物光合作用主要的限制因素是 。 (3)10:00时,两种植物胞间二氧化碳浓度远低于空气中二氧化碳浓度,其原因是此时 。已知两种植物均在10:00达到最大光合速率,则它们的光饱和点均为 。
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【答案】 (1)CO2→C3→(CH2O)(2)植物在夜间不进行细胞光合,不能吸收空气中的二氧化碳,同时生物进行细胞呼吸释放二氧化碳 光照强度(3)光合作用速率大于细胞呼吸速率,消耗胞间二氧化碳的速率较快 1 385 lx【解析】 (1)在光合作用过程中,二氧化碳中的碳转化为有机物中碳的途径为CO2→C3→(CH2O)。(2)8:00时,空气中二氧化碳浓度较高,其原因是植物在夜间不进行光合作用,不能吸收空气中的二氧化碳,同时生物进行细胞呼吸释放二氧化碳,此时植物光合作用主要的限制因素是光照强度。(3)10:00时,两种植物胞间二氧化碳浓度远低于空气中二氧化碳浓度,其原因是此时植物光合作用较强,消耗胞间二氧化碳的速率较快。已知两种植物均在10:00达到最大光合速率,则它们的光饱和点均为1 385 lx。
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6.(2017·河北衡水压轴,29)我国有1/5的耕地面积受到重金属的污染,尤其是蔬菜区更加严重。某科研小组研究不同浓度的铬对两种西芹生理的影响,结果如图(图2中的MDA是膜脂分解中最重要的产物之一)。请据图回答下列问题。
图1
图2
图3
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(1)由图可知,该实验的自变量为 。铬可通过抑制叶绿素的合成影响叶绿体的功能,从而导致光合速率下降。由图1得出的结论是 。 (2)根据图2推测,铬可能通过破坏 (结构)影响 反应阶段,降低光合作用的速率;同时也可能通过破坏 (结构)影响有氧呼吸第三阶段的进行。 (3)可溶性蛋白含量是衡量植物总体代谢的重要指标,在铬处理浓度为0~5 mg/kg范围内,随着铬处理浓度增加,植物中可溶性蛋白含量呈上升趋势,植物的代谢反而增强,原因可能是少量的铬离子被根部吸收后,储存于根部细胞的 (细胞器)中,限制其进一步转移,不会对主要生理过程产生影响;铬处理浓度超过5 mg/kg时可溶性蛋白含量降低,对光合作用中 阶段的影响更大。
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【答案】 (1)铬处理浓度和西芹种类 在一定范围内,随着铬处理浓度的增大,叶绿素的含量逐渐降低,美国西芹受影响更大(2)类囊体薄膜(或“基粒”) 光 线粒体内膜(3)液泡 暗反应【解析】 (1)本实验的两个自变量为铬处理浓度和西芹种类。由图1得出结论:在一定范围内,随着铬处理浓度的增大,叶绿素的含量逐渐降低,美国西芹受影响更大。(2)分析图2可知,铬可能通过破坏类囊体薄膜影响光反应阶段,降低光合作用的速率;同时也可能通过破坏线粒体内膜,从而影响呼吸作用第三阶段的进行。(3)铬离子被根部吸收后,储存于根部细胞的液泡中,不会对主要生理过程产生影响;铬处理浓度超过5 mg/kg时,铬离子可通过破坏蛋白质的空间结构使可溶性蛋白含量降低,对光合作用中暗反应阶段的影响更大。
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7.(2016·山东泰安模拟,29)下图表示温度、光照强度对大豆光合作用速率的影响,请据图回答下列问题。
(1)温度为15 ℃,光照强度为4 klx时的光合速率小于光照强度为10 klx时的光合速率,其原因是光照强度为4 klx 时光反应产生 较少,影响(CH2O)的生成;此温度条件下,光照强度为5 klx时的真正光合速率是 mg/(cm2·h)。
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(2)温度为25 ℃时,植物叶片先暗处理1 h后,再在12 klx的光照条件下光照2 h,光照后与暗处理前,1 cm2叶面积上的重量变化是 。 (3)某兴趣小组为探究大豆是否适宜在温湿环境中生长,让大豆和玉米间行种植进行实验,请分析完善实验设计(实验条件符合要求)。①将该大豆种植园均分为两块,分别标为A组、B组,其中B组为实验组。② ,对两组进行相同的栽培管理。 ③在玉米生长的不同时期,分别测量A、B两组大豆的 。 ④如果 ,则说明他们的设想是正确的,原因可能是间作玉米能提高环境的 ,提高大豆的胞间CO2浓度等。
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【答案】 (1)[H]和ATP 8 (2)增加24 mg (3)②A组不处理,B组间行种植适量的玉米 ③净光合速率 ④B组的净光合速率高于A组 空气湿度
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【解析】 (1)据图分析,温度为15 ℃,光照强度为4 klx时的光合速率小于光照强度为10 klx时的光合速率,原因是光照强度为4 klx时光反应产生[H]和ATP较少,导致光合作用的产物少。15 ℃条件下呼吸速率为2,光照强度为5 klx 时净光合速率为6,真正的光合速率=呼吸速率+净光合速率=2+6=8 [mg/(cm2·h)]。(2)温度为25 ℃时,呼吸速率为4 mg/(cm2·h),植物叶片先暗处理1 h后,1 cm2叶面积质量减少4 mg,12 klx的光照条件下净光合速率为14 mg/(cm2·h),真正的光合速率=4+14=18 [mg/(cm2·h)],光照2 h,1 cm2叶面积合成的有机物的质量为36 mg,光照后与暗处理前,1 cm2叶面积上的质量变化是增加36-4×3=24(mg)。(3)②实验中对照组A不做处理,实验组B要间行种植适量的玉米。③该实验的自变量是是否进行间行种植,因变量是大豆的净光合速率,所以在玉米生长的不同时期,分别测量A、B两组大豆的净光合速率。④若实验B组的净光合速率高于对照A组,说明间作玉米能提高环境的空气湿度,提高大豆的胞间CO2浓度等。
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在植物生长过程中光合作用和细胞呼吸的联系1.(2014·课标全国Ⅱ,6,6分,中等难度)下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述,错误的是( )A.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物B.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与C.人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供D.病毒核酸的复制需要宿主细胞的细胞呼吸提供能量
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【答案】 C 在光合作用光反应阶段,在有关酶的作用下,叶绿体中光合色素吸收的光能促成ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,故A项正确。叶绿素吸收光能不需要酶的参与,故B项正确。人体剧烈运动时,所需能量主要由有氧呼吸提供,骨骼肌细胞也可通过无氧呼吸(产生乳酸)来供能,而不是分解乳酸提供能量,故C项错误。病毒是专营寄生生活的生物,其生命活动所需的能量全部由宿主细胞提供,故D项正确。
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2.(2011·大纲全国,3,6分,中等难度)将生长状态一致的同一品种玉米植株分为甲、乙两组,甲组培养在适宜的光照条件下,其叶维管束鞘细胞中有淀粉积累;乙组培养在光照较弱的条件下,其叶维管束鞘细胞中没有检测到淀粉。乙组未检测到淀粉的原因是( )A.叶片不进行光合作用,只进行呼吸作用B.叶片光合作用强度低,没有淀粉的积累C.维管束鞘细胞没有与淀粉合成相关的酶D.维管束鞘细胞不含叶绿体,不能进行光合作用【答案】 B 甲组有淀粉积累,说明玉米的维管束鞘细胞含有与淀粉合成相关的酶,能够合成淀粉。乙组玉米培养在光照较弱的条件下,既进行光合作用,又进行细胞呼吸,但由于叶片光合作用强度低,光合作用产物被细胞呼吸消耗,没有淀粉的积累。
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3.(2017·课标全国Ⅰ,30,9分,较低难度)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 。
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【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】 此题解题的切入点是植物体的光合作用与细胞呼吸的关系。植物在适宜光照条件下,光合作用强度大于细胞呼吸强度,会使容器内CO2的浓度降低。CO2是植物光合作用的原料,其浓度降低会使光合速率也降低。O2浓度增大,则有氧呼吸强度增大。由于甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,故甲种植物净光合速率为0时,所对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,此时乙种植物净光合速率大于0。
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4.(2017·课标全国Ⅱ,29,9分,较低难度)下图是表示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①②③④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 。
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【答案】 (1)O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH(或答还原型辅酶Ⅰ)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸【解析】 由图可知,A表示光合作用的光反应,B表示暗反应;①②③④代表的物质依次是O2、NADP+、ADP+Pi、C5;[H]代表的物质为NADH(还原型辅酶Ⅰ)。在植物叶肉细胞中,ATP合成除了发生在光反应过程中,还发生在有氧呼吸的整个过程中,有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质(C)中,第二、三阶段发生在线粒体(D)中。在缺少氧气的条件下,细胞可进行无氧呼吸产生酒精。
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5.(2016·课标全国Ⅱ,31,8分,中等难度)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和细胞呼吸,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
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*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100 cm的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题。(1)本实验中,50 min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由 引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是 (填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中X代表的颜色应为 (填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”),判断依据是 。 (3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草 。
【答案】 (1)不同光强下水草的光合作用和细胞呼吸 不可靠的 (2)黄色 水草不进行光合作用,只进行细胞呼吸,溶液中CO2浓度高于3号管 (3)光合作用强度等于细胞呼吸强度,吸收与释放的CO2量相等
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【解析】 本题考查与光合作用和细胞呼吸有关的实验探究。(1)依题意并结合表中信息可知,距日光灯的距离代表不同的光强。2号试管遮光,其内的水草不能进行光合作用,但能进行细胞呼吸。有光条件下,3~7号试管内溶液颜色的变化是水草光合作用吸收的CO2量与细胞呼吸释放的CO2量的综合反映。1号试管为对照组,其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定,2~7号试管为实验组。综上所述,若50 min后,1号试管的溶液是浅绿色,则说明2~7号试管的实验结果是由光合作用与细胞呼吸引起的。若1号试管的溶液是蓝色,则说明2~7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光处理,其内的水草不能进行光合作用消耗CO2,但能通过细胞呼吸释放CO2,所以试管内CO2浓度高于3号试管,X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同,均为浅绿色,说明在此条件下水草的光合作用强度等于细胞呼吸强度,吸收和释放CO2量相等。
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6.(2014·课标全国Ⅱ,29,10分,中等难度)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题。
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(1)当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为 。CO2浓度在a~b之间时,曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。 (2)CO2浓度大于c时,曲线乙和丙所表示的净光合速率不再增加,限制其增加的环境因素是 。 (3)当环境中CO2浓度小于a时,在图示的3种光强下,该植物细胞呼吸产生的CO2量 (填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)据图可推测,在温室中,若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量,还应该同时考虑 这一因素的影响,并采取相应措施。【答案】 (1)0 甲、乙和丙 (2)光强 (3)大于 (4)光强
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【解析】 本题考查绿色植物光合作用与细胞呼吸的相关知识。(1)由图可知,当CO2浓度为a时,高光强下对应的净光合速率为0。CO2浓度在a~b之间时,三条曲线均呈上升趋势。(2)由图可知,CO2浓度大于c时,乙、丙两条曲线均不再上升,说明CO2已不是限制净光合速率的因素。CO2浓度相同时,净光合速率为高光强>中光强>低光强,故此时的限制因素是光强。(3)净光合速率为0时,植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等;低于0时,则细胞呼吸强度大于光合作用强度。(4)题图曲线反映了光强和CO2浓度对植物净光合作用速率的影响,故温室中提高该种植物的产量,应考虑提高CO2浓度和增强光强。
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7.(2012·大纲全国,31,11分,中等难度)金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如下图所示(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)。
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据图回答下列问题。(1)该研究探讨了 对金鱼藻 的影响。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 μmol。 (3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是 。【答案】 (1)光照度、pH、NaHCO3浓度 净光合速率 净光合速率(2)12.5×103 8(3)酶活性受pH的影响
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【解析】 (1)图b探究了光照度对金鱼藻净光合速率的影响;图c中NaHCO3能提供CO2,不同浓度的NaHCO3提供的CO2浓度不同,所以图c探究了CO2浓度对金鱼藻净光合速率的影响;图d探究了pH对金鱼藻净光合速率的影响。因变量亦称反应变量,指实验中由于自变量而引起的变化和结果;该实验的因变量为净光合速率(或每克鲜重每小时释放氧气的微摩尔数)。(2)由图b可以直接看出,光照度为12.5×103lx时,金鱼藻的净光合速率达到最大。光照度为0时,金鱼藻只能进行细胞呼吸,由图a可以直接看出,黑暗中每克鲜重每小时消耗氧气8微摩尔。(3)pH通过影响酶的活性来影响光合作用和细胞呼吸,进而影响净光合速率。
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1.光合作用与有氧呼吸的比较
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2.光合作用与有氧呼吸中[H]、ATP来源、去路的比较
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典例导引4(2017·江苏泰州摸底,30)影响绿色植物光合作用的因素是多方面的,图2为图1实验装置的结果。请据图回答有关问题。
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(1)如果将图1整个装置放在暗处,图中红色液滴移动方向是 ,此时测出的数据对应于图2中的 点;如将其放在适宜的光照下红色液滴移动方向为 。此时移动的刻度数是否即为伊尔藻实际的光合速率? 。试解释其原因。 。 (2)图1装置中试管A的作用是 ,为了使实验更有说服力,应对试管A图1装置如何改进? 。 (3)图2中P点以前限制光合速率的主要因素是 。Q点以后限制光合速率的主要因素是 。
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【解析】 (1)如果将图1整个装置放在暗处,则不进行光合作用,只进行细胞呼吸。对应于图2中的M点,此时细胞呼吸吸收O2,产生的CO2溶于NaHCO3,所以试管B中气压减小,导致图中红色液滴右移;如将其放在适宜的光照下,光合作用大于细胞呼吸,试管B中气压增加,红色液滴左移,此时移动的刻度数不是伊尔藻实际(真正)的光合速率,因为此时红色液滴移动的刻度数是伊尔藻实际(真正)光合速率与呼吸速率的差值(即净光合速率)。(2)图1装置中试管A是对照作用,为了使实验更有说服力,应在试管A中放置等量相同的伊尔藻。(3)图2中P点以前限制光合速率的主要因素是光照强度,Q点以后限制光合速率的主要因素不是光照强度,而是NaHCO3浓度,即CO2的浓度。
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【答案】 (1)右移 M 左移 不是 此时红色液滴移动的刻度数是伊尔藻实际光合速率与呼吸速率的差(净光合速率) (2)对照 在烧杯A中放置等量相同的伊尔藻 (3)光照强度 NaHCO3浓度
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高招4判定净光合速率和真正光合速率1.绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸,在光下测定植物的光合速率为净光合(表观光合)速率。真正(或实际或总)光合速率=测得(净)光合速率+呼吸速率,表示方法如下。
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2.利用图解与曲线分析植物光合作用与细胞呼吸的关系
(1)A点:只进行细胞呼吸不进行光合作用,植物释放CO2。
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(2)AB段:呼吸速率>光合速率,植物释放CO2,吸收O2。(3)B点:呼吸速率=光合速率,植物不与外界进行气体交换。(4)B点后:光合速率>呼吸速率,植物吸收CO2,释放O2。
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3.利用实验装置测定净光合速率(1)NaHCO3溶液作用:烧杯中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,满足了绿色植物光合作用的需求。(2)植物净光合速率测定指标:植物光合作用释放氧气,使容器内气体压强增大,毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即表示净光合速率。(3)条件:整个装置必须在光下,光是植物进行光合作用的条件。
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典例导引5(2017·湖南浏阳期中,34)对温室大棚内栽种的植物进行了相关研究:图甲表示该植物光合作用速率(%)与叶龄的关系,A点表示幼叶呈折叠状,B点表示叶片成熟并充分展开。图乙曲线1、2分别表示植物的实际光合量和净光合量。图丙表示自然种植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚内该植物光合速率曲线。根据上述有关数据,回答下列问题。
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(1)由图甲分析:新形成的嫩叶净光合速率较低。从光反应角度分析可能的原因是 或 导致吸收光能少。 (2)由图乙分析:假如植物生活在12 h光照、12 h黑暗的环境中,则在昼夜温度均为30 ℃时,植物 (填“能”或“不能”)生长。 (3)由图丙分析:①分析两条曲线的变化规律可知:人工施加CO2作用效果最明显的时间是 时,图中阴影部分面积表示 。 ②7~8时人工施加CO2光合速率增加不明显,原因是 。 ③在自然种植的大棚中10时与8时相比,叶绿体内C3的含量 (填“高”“低”或“相等”)。
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【解析】 (1)由图甲可知,新形成的嫩叶净光合速率较低。从光反应角度分析,可能是由于新生的叶片没有充分展开,接受的光较少,且色素含量较低。(2)据图乙可知,30 ℃时植物净光合速率大于呼吸速率,假如植物生活在12 h光照、12 h黑暗的环境中,则可以生长。(3)据图丙可知,10时添加CO2两曲线的距离较大,图中阴影部分面积表示人工施加二氧化碳后积累有机物的增加量。7~8时光照弱,光反应产生的[H]和 ATP少,此时增加CO2对光合速率影响不大。在自然种植的大棚中10时与8时相比,由于光照过强部分气孔关闭,导致CO2的吸收受阻,叶绿体内C3的含量下降。【答案】 (1)光合色素含量少 受光面积小 (2)能 (3)①10 人工施加二氧化碳后有机物的增加量 ②光照弱,光反应产生的[H]和 ATP 少, C3 还原慢 ③低
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高招5分析昼夜变化对植物光合作用和细胞呼吸的影响1.夏季的一天中CO2吸收量和释放量变化分析作用的(如图1所示)有关光合作用和细胞呼吸关系的变化曲线图中,最典型的就是夏季的一天中CO2吸收量和释放量变化曲线图。曲线的各点含义及形成原因分析如下。
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(1)A点:凌晨3~4时,温度最低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。(2)B点:上午6时前,太阳出来,开始进行光合作用。(3)BC段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。(4)C点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。(5)CE段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。(6)D点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。(7)E点:下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。(8)EF段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。(9)FG段:太阳落山,停止光合作用,只进行细胞呼吸。
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2.有关有机物情况的曲线分析(如图2所示)图2(1)积累有机物的时间段:CE段。(2)制造有机物的时间段:BF段。(3)消耗有机物的时间段:OG段。(4)一天中有机物积累最多的时间点:E点。
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3.在相对密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析(如图3所示)
图3(1)如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加。(2)如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少。(3)如果N点等于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量不变。(4)CO2含量最高点为C点对应时刻,CO2含量最低点为E点对应时刻。
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4.在相对密闭的环境下,一昼夜O2含量的变化曲线分析(如图4所示)
图4(1)如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少。(2)如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加。(3)如果N点等于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量不变。(4)O2含量最高点为E点对应时刻,O2含量最低点为C点对应时刻。
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1.(2017·吉林模拟,9)右图为某同学所绘某绿色植物的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2和O2释放量的变化图。下列有关叙述正确的是( )A.光照强度为a时,该细胞不进行光合作用B.光照强度为b时,该细胞只能进行无氧呼吸C.光照强度为c时,所对应的柱状图是错误的D.光照强度为d时,该细胞的实际光合作用速率为8个单位
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【答案】 C 光照强度为a时,细胞的光合速率小于呼吸速率,导致没有O2的释放,A项错误;光照强度为b时,细胞进行光合作用和有氧呼吸,二者速率相等,此时CO2释放和O2释放都等于0,B项错误;光照强度为c时,有二氧化碳释放说明细胞呼吸强,有氧气释放说明光合作用强,二者矛盾,故图是错误的,C项正确;光照强度为d时,净光合速率为8个单位,实际光合作用速率大于8,D项错误。
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2.(2017·陕西汉中质检,3)我国北方地区冬季种植温室大棚时,每当晴朗的中午,农民都要将塑料大棚开一道缝,以利于温室通风, 农民将其叫做“开风口”。下列关于“开风口”的说法,不正确的是( )A.“开风口”可以使大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度B.“开风口”是为了增加棚内的氧气含量,以促进植物的有氧呼吸C.“开风口”增加了温室内的光照强度,有利于光合作用的进行D.“开风口”能够降低棚内的空气湿度,有利于植物对水分的吸收【答案】 B “开风口”是将塑料大棚开一道缝,以利于温室通风,这可以使大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度,A项正确;“开风口”不是为了增加棚内的氧气含量,因为氧气含量增加植物有氧呼吸加强,不利于有机物积累,不利于植物生长,B项不正确;“开风口”也可以增加温室内的光照强度,这有利于光合作用的进行,C项正确;“开风口”通风能够降低棚内的空气湿度,有利于植物对水分的吸收,D项正确。
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3.(2017·河南登封三模,3)在可以调节温度的温室里栽培番茄(自然光下),研究昼夜温差对番茄茎生长的影响。图1是根据日温均为26 ℃,夜温在不同温度下测定的数据绘制的曲线图,图2是根据昼夜恒温条件下测定的数据绘制的曲线图。据此下列叙述正确的是( ) 图1 图2
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A.昼夜恒温要比昼夜具有一定的温差更有利于番茄茎的生长B.夜温为20 ℃比夜温为10 ℃时生长得快,可说明细胞呼吸对茎的生长有重要作用C.从图中可以看出,昼夜温差越大,对番茄茎的生长越有利D.据图可知,夜温低有利于番茄积累有机物【答案】 B 由图可知,昼夜恒温要比昼夜具有一定的温差更不利于番茄茎的生长,A项错误;由图可知,夜温为20 ℃比夜温为10 ℃时生长得快,而夜温20 ℃时细胞呼吸比10 ℃强,这说明细胞呼吸对茎的生长有重要作用,B项正确;由图1可知,昼夜温差越小,对番茄茎的生长越有利,C项错误;据图可知,夜温适宜有利于番茄积累有机物,D项错误。
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4.(2017·河南登封模拟,30)将某植物置于密闭玻璃罩内,在25 ℃恒温条件下,测定该植物对某气体的吸收或释放量随光照强度的变化,实验结果如右图所示。据图回答下列问题。(1)实验所测的气体应为 。 (2)B点时罩内该气体量保持不变的情况下,其叶肉细胞中该气体的产生量 (填“大于”“等于”或“小于”)消耗量。 (3)植物的光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 ℃和30 ℃,若将温度从25 ℃提高到30 ℃时,A点将 移。
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(4)若其他条件不变,对该植物追施适量氮肥,光合作用增强,原因是N是参与光合作用中的许多重要物质如 (至少一例)的组成成分。 (5)光照条件下,若玻璃罩内低氧高二氧化碳时,细胞内的Rubisco酶催化C5与CO2反应,完成光合作用;当高氧低二氧化碳情况下,该酶却催化C5与O2反应,经一系列变化后生成CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。①在低氧高二氧化碳条件下,Rubisco酶所催化反应的具体场所是 。 ②在北方夏季晴朗的中午,细胞内O2/CO2值 (填“升高”或“降低”),此时有利于 (填“光呼吸”或“光合作用”)过程。【答案】 (1)O2 (2)大于 (3)上 (4)叶绿素、酶、膜蛋白、磷脂、ATP (5)①叶绿体基质 ②升高 光呼吸
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【解析】 (1)据图分析,该实验的自变量为光照强度,因变量应该是光合作用所释放气体的变化量,所以实验所测的气体应为O2。(2)B点时罩内该气体量保持不变的情况下,整个植株的光合速率等于呼吸速率,此时植物体的非绿色器官不能进行光合作用而要进行细胞呼吸消耗有机物,所以叶肉细胞中该气体的产生量大于消耗量。(3)将温度从25 ℃提高到30 ℃时,呼吸酶的活性增强,细胞呼吸增强,A点上移。(4)N是参与光合作用中的许多重要物质如叶绿素、酶、膜蛋白、磷脂、ATP等的组成成分,所以对该植物追施适量氮肥,光合作用增强。(5)①在低氧高二氧化碳条件下,光合作用的暗反应能够顺利进行,Rubisco酶所催化反应的具体场所是叶绿体基质。②北方夏季晴朗的中午,由于气孔关闭导致细胞内O2/CO2值升高,此时有利于光呼吸过程。
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5.(2017·广西桂林模拟,29)探究在适合生长的氮素浓度范围内,不同氮素水平对青花菜叶片光合作用的影响,实验结果如下表所示。请回答下列问题。
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(1)表中净光合速率是采用叶龄一致的叶片,在 相同的实验条件下,测得的单位时间、单位叶面积 的吸收量。 (2)光合作用过程中,叶绿素主要吸收 光,光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为 ,还有一部分转移到 中。 (3)从表中可知,随着氮素水平的增高,叶片净光合速率逐渐 ,气孔导度 (填“限制”或“不限制”)净光合速率的变化。 (4)高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高,而叶绿素含量相同,推断其主要原因可能是参与光合作用的酶 。 (5)为使实验数据更可靠,在控制好无关变量的基础上,应针对每个氮素水平条件下设置 。
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【答案】 (1)光照强度、CO2浓度、温度 CO2 (2)红光和蓝紫 O2和[H] ATP (3)提高 不限制 (4)数量较多(活性较强) (5)(至少有3个平行)重复实验
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【解析】 (1)净光合速率可以用CO2的吸收量、O2的释放量表示或有机物的积累量来表示,分析表格可知:该实验的净光合速率的大小是用测得的单位时间、单位叶面积CO2的吸收量表示,此时光照强度、CO2浓度、温度等实验条件必须相同。(2)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。在光反应阶段,光合色素吸收的光能一部分用于水的光解,将水分解为氧气和[H],还有一部分用于合成ATP。(3)从表中可知,随着氮素水平的增高,叶片净光合速率逐渐提高;在中氮、偏高、高氮三种情况下,气孔导度大体相同,而净光合速率有所提高,所以说气孔导度不限制净光合速率的变化。(4)高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高,而叶绿素含量相同,推断其主要原因可能是参与光合作用的酶数量较多。(5)为使实验数据更可靠,在控制好无关变量的基础上,应针对每个氮素水平条件下设置多个重复实验。
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6.(2017·山东青岛二模,29)当今世界气候变化已经成为各国政府和民众日益关注的热点问题,其中对作物生长的影响也成为人们关注的主题。科学家们进行了大量的野外环境控制实验,请回答下列问题。(1)光合作用过程中碳原子的转移途径是 。 (2)研究表明,随着CO2浓度增加,作物产量呈增加趋势,但对不同类型作物产量的影响有明显差异,这是因为不同作物气孔开张程度、对CO2的亲和力等有明显差异,导致 不同,使最大光合作用速率不同。从根本上分析产生这种现象的原因是 。 (3)随着气候变暖温度升高,某些类型作物中的干物质及产量会下降。原因是温度升高一方面使作物生长发育速度加快,生育期缩短,这会减少 的时间;另一方面农作物在夜间 。
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【答案】 (1)CO2到C3到(CH2O)(2)CO2的饱和点(对CO2最大利用率、对CO2最大同化率、对CO2最大吸收率等) 不同作物遗传物质不同(3)干物质积累(或光合作用) 呼吸速率升高,消耗有机物增多【解析】 (1)光合作用过程中CO2首先被C5固定形成C3,C3再被还原为(CH2O),部分C3重新转化成C5。(2)由于不同作物气孔开张程度、对CO2的亲和力等有明显差异,会导致不同植物对CO2的吸收同化能力不同。根本上是由于不同的植物遗传物质不同导致。(3)温度升高使作物生长发育速度加快,有机物的积累量减少,夜间呼吸作用的强度增大,有机物的消耗增多。
专题六 光合作用
在必修一教材的考点中,光合作用是其中最重要的一个,高考中所占的比重较大。在学习光合作用时,提醒大家注意以下几点。(1)学习光合作用最重要的是理解光合作用的过程,可以和细胞呼吸过程结合起来理解记忆,要对卡尔文循环过程中物质和能量的消耗和生成及反应方程式等十分熟悉,做到灵活运用。
(2)识图!识图!识图!重要的事情说三遍!在光合作用、细胞呼吸部分,会有净光合作用、总光合作用、细胞呼吸以及改变各种条件、添加各种限制因素后的坐标曲线、表格、实验装置等图形,这在高考中十分常见,希望大家在做题时看清条件及关系,理智分析。(3)这部分的代谢反应多为化学平衡反应,牵一发而动全身,当某个条件发生改变时,往往会引起一系列物质变化。要用动态的眼光理解该部分。北京大学 贾文佳
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光合色素的作用及提取和分离实验1.(2017·课标全国Ⅲ,3,6分,较低难度)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640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
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【答案】 A 此题解题的切入点是光合作用的作用光谱和光合色素的吸收光谱。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,基本不吸收红光,A项错误。各种色素的吸收光谱可以通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B项正确。光合作用的作用光谱可用光合作用的强度随光波长的变化来表示,通常用O2的释放速率或CO2的吸收速率来表示光合作用强度,故C项正确。波长为640~660 nm的光为红光,叶绿素对其吸收量较大,在此波长光下释放O2是由于叶绿素参与了光合作用,故D项正确。
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2.(2016·课标全国Ⅱ,4,6分,较低难度)下列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于叶绿素合成受阻引起的【答案】 C 本题考查叶绿体中色素的相关知识。叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中,A项正确。叶绿素的合成需要镁元素,植物能通过根从土壤中吸收镁元素,B项正确。植物进行光合作用只能利用可见光,红外光和紫外光不属于可见光,C项错误。叶绿素的合成需要光照,在黑暗条件下,植物幼苗叶片因无法合成叶绿素而呈黄色,D项正确。
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3.(2013·课标全国Ⅱ,2,6分,较低难度)下列关于叶绿素的叙述,错误的是( )A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【答案】 D 叶绿素a和叶绿素b都是叶绿素,镁是组成叶绿素的必需元素;叶绿素吸收的光都可用于光合作用;叶绿素a和叶绿素b都主要吸收红光和蓝紫光,但吸收的峰值不完全相同;植物叶片呈现绿色是由于绿叶中的色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光基本不吸收而表现出绿色,D项错误。
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4.(2014·海南单科,6,2分,较低难度)下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄绿色叶片的叙述,错误的是( )A.两种叶片都能吸收蓝紫光B.两种叶片均含有类胡萝卜素C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素aD.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP【答案】 D 叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素,二者均吸收蓝紫光,A项正确;当叶绿素含量高时呈现绿色,含量少时则呈现类胡萝卜素的颜色,B项正确;叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,C项正确;黄绿色叶片在光下时仍能进行光合作用,故在光反应过程中能产生ATP,D项错误。
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5.(2012·海南单科,9,2分,较低难度)关于叶绿体色素的叙述,错误的是( )A.叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同C.利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D.乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能【答案】 D 叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,A项正确;绿叶中叶绿素的含量约占3/4,类胡萝卜素的含量约占1/4,B项正确;利用绿叶中的4种色素在层析液中的溶解度不同,可用纸层析法将它们分离,C项正确;乙醇是有机溶剂,通过乙醇提取的色素并不改变色素能吸收光能的性质,D项错误。
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6.(2011·海南单科,12,2分,较低难度)红枫是一种木本观赏植物,在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述,正确的是( )A.红枫叶片不含叶绿素B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用【答案】 C 红枫叶片呈红色,是因为叶绿素含量少,呈现出了花青素的颜色。红枫叶片呈红色是吸收其他光而反射红光造成的。只有叶绿体中的色素能吸收光能进行光合作用。
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1.叶绿素和其他色素
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2.绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理①提取原理:叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇(或丙酮)中,所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。②分离原理: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种色素分离。
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(2)绿叶中色素的提取和分离的实验操作
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典例导引1(2017·山西怀仁月考,6)下列有关光合作用的叙述,错误的是( )A.缺镁培养液培养的番茄幼苗对红光的吸收减少B.适宜光照下,植物吸收CO2的总量等于固定的CO2的总量C.秋天树叶变黄是因为低温导致叶绿素被破坏D.光照条件下,叶绿体中ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动
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【解析】 缺镁培养液培养的番茄幼苗因为不能合成叶绿素而对红光的吸收减少,A项正确;绿色植物光合作用需要的CO2不完全来自体外,还有植物自身有氧呼吸产生的CO2直接由线粒体运输至叶绿体,B项错误;秋天树叶变黄是因为低温导致叶绿素被破坏,致使叶黄素和类胡萝卜素的颜色显现,C项正确;光照条件下,叶绿体进行光反应时,ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动用以合成ATP,D项正确。【答案】 B
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高招1总结影响叶绿素合成的因素1.光照:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素。2.温度:温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,进而影响叶绿素的合成。低温时,叶绿素分子易被破坏,而类胡萝卜素分子较为稳定,使叶片变黄。3.必需元素:叶绿素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成,叶片变黄。
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4.色素与叶片颜色
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1.(2017·甘肃天水模拟,6)下图表示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使研磨更充分B.色素带最宽的是乙,丁色素的溶解度最大C.滤纸条上的色素会随层析液的挥发而很快消失D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
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【答案】 B 提取色素时加入二氧化硅是为了使研磨更充分,加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A项错误;四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的含量最多,则其色素带最宽,丁色素的扩散距离最远,则其溶解度最大,B项正确;滤纸条上的色素消失是因为色素会见光分解,C项错误;四种色素中,丙和丁主要吸收蓝紫光,D项错误。
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2.(2017·湖南岳阳联考,5)为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是( )A.强光下的幼苗相比正常光照下的更绿B.强光照可能抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成C.四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<ⅣD.色素分离过程中如果滤液线触及石油醚,会缩短得到四条色素带的时间
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【答案】 B 图中强光照下Ⅲ、Ⅳ带变窄,Ⅰ、Ⅱ带变宽,说明强光照抑制叶绿素a、叶绿素b的合成,促进了叶黄素、胡萝卜素的合成,则幼苗在正常光照下更绿,A项错误,B项正确;色素在层析液中的溶解度越大,扩散速度越快,则四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ,C 项错误;色素分离过程中如果滤液线触及石油醚,会溶解于石油醚中,则不会出现色素带,D项错误。
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3.(2017·山东滨州模拟,3)为探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响,实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
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A.叶片叶绿素含量下降先于叶片光合速率下降B.提取实验组叶片中的色素并分离,在滤纸条上不会出现色素带C.实验2~4 d,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D.实验2~4 d,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的【答案】 D 图甲中光合速率下降时间在第2 d,图乙叶绿素含量下降在第4 d,A项错误;实验组是4~8 d叶片叶绿素含量下降,并不是全部分解掉,所以提取实验组叶片中的色素并分离,在滤纸条上会出现色素带,B项错误;从图乙看出实验2~4 d,叶片叶绿素含量并没有下降,C项错误;从图乙看出实验2~4 d,叶片叶绿素含量并没有下降,所以实验2~4 d,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的,D项正确。
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4.(2017·云南昆明质检,14)右图为叶绿体结构与功能示意图,下列叙述错误的是 ( )A.结构A上分布有光合作用的色素和酶B.细胞吸收14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C.光合作用过程中ADP和Pi从B向A处移动D.[H]产生于B处,在暗反应中起还原作用【答案】 D 结构A是类囊体,分布有与光合作用有关的色素和酶,A项正确;图中的甲为光合作用产物糖类,细胞吸收14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲,B项正确;光合作用过程中,ATP在光反应阶段形成,ADP和Pi从B(叶绿体基质)向A处移动,C项正确; [H]是光反应的产物,产生于A处,在暗反应中起还原作用,D项错误。
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5.(2016·湖南株洲一模,5)组成生物体的化学元素在生物体中起重要作用。下列关于几种元素与光合作用关系的叙述,正确的是( )A.C是组成糖类的基本元素,在光合作用中C从CO2先后经C3、C5形成(CH2O)B.N是叶绿素的组成元素之一,没有N植物就不能进行光合作用C.O是构成有机物的基本元素之一,光合作用制造的有机物中的氧来自水D.P是构成ATP的必需元素,光合作用中光反应和暗反应过程均有ATP的合成
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【答案】 B 在光合作用中C从CO2经C3形成(CH2O),不经过C5,A项错误;N是叶绿素的组成元素之一,叶绿素能吸收、传递和转化光能,没有N植物就不能进行光合作用,B项正确;O是构成有机物的基本元素之一,光合作用制造的有机物中的氧来自二氧化碳,C项错误;光合作用中光反应过程中有ATP的合成,暗反应需要消耗ATP,D项错误。
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6.(2017·江西九江三模,29)研究人员研究含水量对红薯叶片光合作用的影响,含水量分别为田间灌溉水量定额的最高指标的75%~90%(对照)、65%~85%(T1)、50%~70%(T2)、30%~50%(T3)、29%~35%(T4),结果如下表。(气孔导度越大,说明气孔开放程度越大)
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请回答下列问题。(1)类胡萝卜素和叶绿素分布于叶绿体的 上;欲测定色素含量,可用 (溶剂)提取叶片中的色素。 (2)随着土壤含水量的不断下降,叶绿素a的含量变化趋势是 。 (3)T4组实验中植物光合作用所需的CO2来自于 。 (4)据表分析,T3和T4组番茄叶片净光合速率下降,可能的原因是细胞利用二氧化碳的能力减弱,判断的依据是 。
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请回答下列问题。(1)类胡萝卜素和叶绿素分布于叶绿体的 上;欲测定色素含量,可用 (溶剂)提取叶片中的色素。 (2)随着土壤含水量的不断下降,叶绿素a的含量变化趋势是 。 (3)T4组实验中植物光合作用所需的CO2来自于 。 (4)据表分析,T3和T4组番茄叶片净光合速率下降,可能的原因是细胞利用二氧化碳的能力减弱,判断的依据是 。
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光合作用的过程及影响因素1.(2014·课标全国Ⅰ,2,6分,中等难度)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比值下降D.NADPH/NADP+比值下降
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【答案】 B 本题考查影响光合作用的因素。正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布罩上,即对绿藻停止光照。此时光反应因无光而不能进行,水光解为O2和[H](即NADPH)的过程停止,故A能发生;ATP的合成因无光照也会停止,但暗反应过程仍进行,由于C3的还原消耗ATP和[H],故ATP和[H]含量降低,而ADP和NADP+([H]还原C3后形成的产物)含量增加,因此ATP/ADP、NADPH/NADP+的比值均下降,所以C、D都能发生;由于ATP和NADPH的含量下降,C3的还原减慢,产生的C5减少,CO2的固定将减慢,因此B不可能发生。
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2.(2015·四川理综,1,6分,中等难度)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 本题主要考查蛋白质的功能。叶绿体吸收Mg2+是主动运输的过程,需要载体协助,载体的本质是蛋白质,A项需要。叶绿体光合作用产生的O2扩散出去,是自由扩散,不需要蛋白质的参与,B项不需要。在叶绿体中类囊体的薄膜上,光能转变成化学能,并在有关酶的催化下合成ATP,该酶的本质是蛋白质,C项需要。叶绿体中DNA的复制过程需要酶的催化,该酶的本质也是蛋白质,D项需要。
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3.(2014·海南单科,7,2分,中等难度)下列关于小麦光合作用的叙述,错误的是( )A.类囊体上产生的ATP可用于暗反应B.夏季晴天光照最强时,小麦光合速率最高C.进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原D.净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长【答案】 B 类囊体上进行光反应产生的ATP可用于暗反应,A项正确;夏季晴天光照最强时,由于高温导致气孔关闭,CO2吸收减少,小麦光合速率下降,B项错误;进入叶绿体中的CO2必须先经过固定,形成C3后才被NADPH还原,C项正确;净光合速率长期为零时,积累量为零,因缺乏营养物质,导致幼苗停止生长,D项正确。
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4.(2014·海南单科,9,2分,较低难度)将水生植物和小鱼放入盛有水的玻璃缸中,密闭后置于光照、温度等适宜条件下。下列相关叙述错误的是( )A.植物为鱼的生存提供氧气B.鱼可为植物的光合作用提供CO2C.能量流动可以从植物到鱼,也可以由鱼到植物D.若该玻璃缸长期置于黑暗中,鱼和植物将会死亡【答案】 C 植物通过光合作用为鱼的生存提供氧气,鱼可通过细胞呼吸为植物的光合作用提供CO2,A、B项正确;由于捕食关系是单向的,能量只能由植物流向鱼,C项错误;若该玻璃缸长期置于黑暗中,没有能量输入,鱼和植物将会死亡,D项正确。
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5.(2016·课标全国Ⅲ,29,10分,中等难度)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。
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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。
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【答案】 (1)湿度(或相对湿度) 在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大(其他合理答案也可) 增加(2)四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(其他合理答案也可)(3)不需要 不需要
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【解析】 本题考查光合作用及其影响因素。(1)根据题中实验结果可知,相同温度条件下,小麦光合速率随相对湿度的增大而加快,但相对湿度相同时,小麦光合速率随温度的变化不明显,由此可推知中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度。相对湿度增大,植物细胞的蒸腾作用减弱,气孔关闭的少,植物光合作用的原料CO2的吸收受影响程度降低,小麦光合作用“午休”的程度降低,因此,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)比较实验组二、三、四可知,小麦光合作用的最适温度为31 ℃左右,而第四组为25 ℃,还远低于最适温度,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的过程属于自由扩散,不需要载体,也不需要能量。
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6.(2015·课标全国Ⅰ,29,9分,较高难度)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下。A组:先光照后黑暗,时间各为67.5 s;光合作用产物的相对含量为50%。B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5 s;光合作用产物的相对含量为70%。C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组):光照时间为135 s;光合作用产物的相对含量为100%。
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回答下列问题。(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量 (填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是 ;C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 ,这些反应发生的部位是叶绿体的 。 (2)A、B、C三组处理相比,随着 的增加,使光下产生的 能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。
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【答案】 (1)高于 C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94% 光照 基质(2)光照和黑暗交替频率 ATP和[H](还原型辅酶Ⅱ或NADPH)【解析】 本题通过影响植物光合作用的外界因素考查实验与探究能力。(1)比较C组和D组可知,前者光照时间为后者的一半,结果光合作用产物的相对含量C组却是D组的94%,说明单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。光合作用的暗反应不需要光照,其发生部位是叶绿体基质。(2)A、B、C三组随着光照和黑暗交替频率的增加,使光反应产生的ATP和[H](还原型辅酶Ⅱ或NADPH)能够充分利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。
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(2016·课标全国Ⅰ,30,8分,中等难度)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题。
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(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是 。 (2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高 (填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是 。
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【解析】 本题考查影响光合作用的环境因素。解题的切入点是据图找出两条曲线的差别及原因。(1)据图判断,光照强度低于a时,两条曲线基本是相同的,说明此时影响甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)b光照强度下,甲组植物已达到光饱和点,再增加光照强度,光合作用强度也不再增加。要使其光合作用强度升高,可以考虑影响光合作用的其他环境因素,如提高CO2浓度等。O2浓度不是影响光合作用的环境因素。(3)乙组处于低光照的环境中,与甲组相比光合作用强度偏低,这种差异是环境不同造成的,而乙组植株的遗传物质未发生改变,将其产生的种子播种后得到的盆栽苗置于与甲组相同的环境中,盆栽苗的光合作用强度就会与甲组植株相同。【答案】 (1)光照强度 (2)CO2浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的
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1.光合作用过程
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2.影响光合作用的因素(1)内因①酶的数量:通过影响反应速度(特别是暗反应)来影响光合作用。②色素的含量:不同的叶片中的色素含量不同,光合作用强度也不同。色素通过影响光反应从而影响暗反应。③C5的含量:可以通过固定CO2为C3,从而影响暗反应的速度进而影响光合作用。(2)外因①光照强度:直接影响光反应的速率,光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。②温度:影响光合作用过程,特别是影响暗反应中酶的催化效率,从而影响光合速率。
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③CO2浓度:CO2是暗反应的原料,CO2浓度高低直接影响光合速率。④矿质元素:矿质元素直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分,氮对酶的含量有影响,磷是ATP的组成成分,这些元素如果缺乏,就会直接或间接地影响光合作用。⑤水分:水既是光合作用的原料之一,又是植物体内各种化学反应的介质,缺水可直接影响光合作用;缺水还会导致叶片气孔关闭,因而阻断了CO2的供应而间接影响光合作用。⑥光质对光合作用的影响:由于光合色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光最少,故不同波长的光对光合作用的影响不同。建温室时,选用无色透明的玻璃(或薄膜)作顶棚,能提高光能利用率。
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典例导引2(2017·河南洛阳模拟,6)下列有关绿藻叶肉细胞光合作用过程的叙述,正确的是( )A.提高CO2的浓度,短时间内NADPH/NADP+比值上升B.CO2可直接被NADPH还原,再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高【解析】 提高CO2的浓度,短时间内NADPH/NADP+比值下降;CO2与C5结合后,转化为C3才能被NADPH还原,再经过一系列的变化形成糖类;光照强度由强变弱时,NADPH和ATP减少,阻碍C5的生成,短时间内C5含量会下降。【答案】 C
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高招2详析光合作用中的物质变化(短时间内)1.根据流程图或反应式分析
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2.规律总结
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典例导引3(2017·北京海淀模拟,30)科研人员研究了日光温室中不同部位黄瓜叶片的光合作用,结果如下图。
(1)日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为 。
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(2)研究者推测,叶片不同部位光合速率不同可能与叶绿体的发育状况有关。为证实上述推测,研究者进一步观察不同叶位叶片的叶绿体超微结构,得到下表所示结果。
①叶绿体基粒厚度和片层数等超微结构必须在 下观察。实验结果表明,不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果 (填“一致”或“不一致”)。
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②叶绿体中光合色素分子对光的吸收发生在 上,虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对 的一种适应,但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测,除了叶龄因素外,光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。 (3)为证实(2)中的推测,可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率,与(2)的结果相比较,若 ,则证实这一推测。 (4)根据上述研究结果,请你为温室栽培提高黄瓜产量,提出可行建议: 。
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【解析】 (1)据图可知,日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为中上位叶、上位叶和基部叶。(2)①叶绿体基粒厚度和片层数等超微结构必须在电子显微镜下观察。实验结果表明,中上位叶的基粒厚度和片层数在三种不同叶位叶片中居中,但光合速率最高,所以不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果不一致。②叶绿体中光合色素分子对光的吸收发生在类囊体膜上,虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对弱光的一种适应,但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测,除了叶龄因素外,光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。(3)为证实(2)中推测,可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率,与(2)的结果相比较,若不同叶位叶片光合速率的差异减小,则证实这一推测。(4)根据上述研究结果,可通过摘除基部叶(衰老叶片)、适当补光为温室栽培提高黄瓜产量。
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【答案】 (1)中上位叶、上位叶和基部叶 (2)①电子显微镜 不一致 ②类囊体膜 弱光 (3)不同叶位叶片光合速率的差异减小 (4)摘除基部叶(衰老叶片)、适当补光
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高招3盘点影响光合作用的因素1.内部因素(1)与植物自身的遗传特性有关,以阴生植物、阳生植物为例,如图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会影响光合作用,如图所示。
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2.外部因素(1)单因子对光合速率的影响
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(2)多因子对光合速率的影响
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1.(2017·河北唐山模拟,13)下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关叙述正确的是( )A.过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光B.过程②只发生在叶绿体基质,过程③只发生在线粒体C.若过程②的速率大于过程③的速率,则甘蔗的干重就会增加D.过程①产生[H],过程②消耗[H],过程③既产生也消耗[H]
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【答案】 D 由图示可知,过程①②是光合作用过程,③④是细胞呼吸过程。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,A项错误;过程③可以发生在细胞质基质和线粒体中,B项错误;甘蔗的干重是否增加取决于整株甘蔗有机物的净积累量,C项错误;过程①水的光解产生[H],过程②C3的还原消耗[H],过程③细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二阶段产生,而无氧呼吸第二阶段和有氧呼吸第三阶段消耗[H],D项正确。
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2.(2017·山东泰安模拟,16)下图表示绿色植物光合作用和细胞呼吸过程中化合物在体内的转移过程,对该过程的分析错误的是( )A.①→②过程,[H]在基粒产生后运到叶绿体基质被利用B.过程②→①需要氧气参与,可以发生在植物体的根、茎等细胞内C.①→②合成的(CH2O)大于②→①消耗的(CH2O),植物表现生长现象D.②→①产生的[H]和①→②产生的[H]都来自水【答案】 D ①→②过程,为光合作用,[H]在基粒中产生后运到叶绿体基质中被利用,A项正确;②→①过程为有氧呼吸,需要氧气参与,可以发生在植物体的根、茎等细胞内,B项正确;①→②合成的(CH2O)大于②→①消耗的(CH2O),说明光合强度大于呼吸强度,有机物积累,植物表现生长现象,C项正确;②→①产生的[H]来自于葡萄糖和水,①→②产生的[H]都来自水,D项错误。
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3.(2017·山东日照二模,29)下图表示研究不同浓度的CO2对菠菜幼苗各项生理指标影响的实验结果。回答下列问题。
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(1)与A组相比,C组条件下叶绿体中[H]含量 。研究发现,较高CO2浓度有利于菠菜幼苗度过干旱时期,据图分析其原因可能是 。 (2)为验证A、B、C三组实验条件下菠菜叶片中还原糖含量的多少,先选取等量的在三组CO2浓度下生长状况相同、生长时间相同的菠菜叶片,分别用酒精脱色处理,这样处理的原理是 。然后研磨制备组织样液,向样液中分别 ,观察比较三组实验颜色的深浅。
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【答案】 (1)低 较高CO2浓度使气孔开度下降,减少水分的散失(2)叶绿体中的色素易溶于酒精 加入斐林试剂并水浴加热【解析】 (1)与A组相比,C组条件下CO2浓度高,和C5结合形成的C3多,利用的[H]多,叶绿体中[H]含量少。较高CO2浓度有利于菠菜幼苗度过干旱时期,由图可知原因可能是CO2浓度高,气孔开度小,水分的散失少。(2)用酒精脱色处理的原理是色素易溶于有机溶剂酒精中。利用斐林试剂在水浴加热的条件下可鉴定还原糖。
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4.(2017·云南昆明模拟,31)为研究植物的光合作用,科学家做了以下两组实验,请回答下列相关问题。Ⅰ.某植物在适宜温度和光照下进行光合作用,在B点时大幅度降低光照强度,其叶肉细胞中五碳化合物(C5)的生成、消耗速率的变化如右图所示。(1)光合作用产生的O2来自 (物质),C5不断生成和消耗的场所是 。在BD时间段内,C5和C3含量的变化趋势 (填“相同”或“相反”)。
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(2)图中C5的生成速率在B点后立即下降的原因是 ,C5的消耗速率在BC段保持不变的原因是 。 Ⅱ.将长势相同的同种植物均分为四组,保证各组温度、光照强度和CO2浓度等条件相同且适宜,对各组的处理如下表。
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(1)请推测C组数据范围: ;表中的结果可表明光合作用中有些反应不需要 。 (2)由表中数据可知,单位光照时间内,光合作用产物相对含量随着 的增加而增加,因为在光照时,光反应阶段的产物能够被 (填具体过程名称)及时利用,利用后又可及时产生,从而提高了光合作用中CO2的同化量,使光合作用产物增加。【答案】 Ⅰ.(1)H2O 叶绿体基质 相反(2)降低光照强度后,ATP与[H]减少,C3的还原速率下降 短时间内,CO2的固定速率不变Ⅱ.(1)50%~94% 光照(2)光照和暗处理交替的频率 C3的还原
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【解析】 Ⅰ.(1)光合作用光反应阶段中,H2O分解产生[H]和O2,C5在暗反应阶段不断生成和消耗,场所是叶绿体基质。当B时大幅度降低光照强度,ATP和[H]产生量减少,C3的还原过程降低,C5的生成量减少;而CO2含量不变,CO2被C5固定形成的C3不变,则消耗的C5不变,因此C3的含量将增加,C5的含量将减少。即在BD时间段内,C5和C3含量的变化趋势相反。(2)图中B点后,降低光照强度后,ATP与[H]减少,C3的还原速率下降,C5的生成速率再下降;短时间内,CO2的固定速率不变,C5的消耗速率在BC段保持不变。
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Ⅱ.(1)B、C、D三组中光照与黑暗交替频率依次增加,B和D两组比较可发现:光合产物也依次增加,因此C组数据范围:50%~94%。A组与D组相比,D组的光照总时间为A组的一半,而光合产物接近A组的光合产物,说明D组在单位光照时间内合成有机物的量高于A组,从而也说明光合作用的有些过程不需要光照,这些过程属于暗反应。(2)根据实验结果可知,B、C、D三组处理相比,随着光照与黑暗的交替频率的增加,使光下产生的ATP与[H]能够及时参与暗反应C3的还原过程被利用,利用后又可及时产生,提高了光合作用中CO2的同化量。
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5.(2017·安徽黄山质检,29)下表表示某地一些环境因子的日变化以及紫藤和国槐胞间CO2浓度的日变化,请回答下列问题。
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(1)在光合作用过程中,二氧化碳中的碳转化为有机物中碳的途径为 (用化合物和箭头表示)。 (2)8:00时,空气中二氧化碳浓度较高,其原因是 ,此时植物光合作用主要的限制因素是 。 (3)10:00时,两种植物胞间二氧化碳浓度远低于空气中二氧化碳浓度,其原因是此时 。已知两种植物均在10:00达到最大光合速率,则它们的光饱和点均为 。
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【答案】 (1)CO2→C3→(CH2O)(2)植物在夜间不进行细胞光合,不能吸收空气中的二氧化碳,同时生物进行细胞呼吸释放二氧化碳 光照强度(3)光合作用速率大于细胞呼吸速率,消耗胞间二氧化碳的速率较快 1 385 lx【解析】 (1)在光合作用过程中,二氧化碳中的碳转化为有机物中碳的途径为CO2→C3→(CH2O)。(2)8:00时,空气中二氧化碳浓度较高,其原因是植物在夜间不进行光合作用,不能吸收空气中的二氧化碳,同时生物进行细胞呼吸释放二氧化碳,此时植物光合作用主要的限制因素是光照强度。(3)10:00时,两种植物胞间二氧化碳浓度远低于空气中二氧化碳浓度,其原因是此时植物光合作用较强,消耗胞间二氧化碳的速率较快。已知两种植物均在10:00达到最大光合速率,则它们的光饱和点均为1 385 lx。
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6.(2017·河北衡水压轴,29)我国有1/5的耕地面积受到重金属的污染,尤其是蔬菜区更加严重。某科研小组研究不同浓度的铬对两种西芹生理的影响,结果如图(图2中的MDA是膜脂分解中最重要的产物之一)。请据图回答下列问题。
图1
图2
图3
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(1)由图可知,该实验的自变量为 。铬可通过抑制叶绿素的合成影响叶绿体的功能,从而导致光合速率下降。由图1得出的结论是 。 (2)根据图2推测,铬可能通过破坏 (结构)影响 反应阶段,降低光合作用的速率;同时也可能通过破坏 (结构)影响有氧呼吸第三阶段的进行。 (3)可溶性蛋白含量是衡量植物总体代谢的重要指标,在铬处理浓度为0~5 mg/kg范围内,随着铬处理浓度增加,植物中可溶性蛋白含量呈上升趋势,植物的代谢反而增强,原因可能是少量的铬离子被根部吸收后,储存于根部细胞的 (细胞器)中,限制其进一步转移,不会对主要生理过程产生影响;铬处理浓度超过5 mg/kg时可溶性蛋白含量降低,对光合作用中 阶段的影响更大。
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【答案】 (1)铬处理浓度和西芹种类 在一定范围内,随着铬处理浓度的增大,叶绿素的含量逐渐降低,美国西芹受影响更大(2)类囊体薄膜(或“基粒”) 光 线粒体内膜(3)液泡 暗反应【解析】 (1)本实验的两个自变量为铬处理浓度和西芹种类。由图1得出结论:在一定范围内,随着铬处理浓度的增大,叶绿素的含量逐渐降低,美国西芹受影响更大。(2)分析图2可知,铬可能通过破坏类囊体薄膜影响光反应阶段,降低光合作用的速率;同时也可能通过破坏线粒体内膜,从而影响呼吸作用第三阶段的进行。(3)铬离子被根部吸收后,储存于根部细胞的液泡中,不会对主要生理过程产生影响;铬处理浓度超过5 mg/kg时,铬离子可通过破坏蛋白质的空间结构使可溶性蛋白含量降低,对光合作用中暗反应阶段的影响更大。
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7.(2016·山东泰安模拟,29)下图表示温度、光照强度对大豆光合作用速率的影响,请据图回答下列问题。
(1)温度为15 ℃,光照强度为4 klx时的光合速率小于光照强度为10 klx时的光合速率,其原因是光照强度为4 klx 时光反应产生 较少,影响(CH2O)的生成;此温度条件下,光照强度为5 klx时的真正光合速率是 mg/(cm2·h)。
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(2)温度为25 ℃时,植物叶片先暗处理1 h后,再在12 klx的光照条件下光照2 h,光照后与暗处理前,1 cm2叶面积上的重量变化是 。 (3)某兴趣小组为探究大豆是否适宜在温湿环境中生长,让大豆和玉米间行种植进行实验,请分析完善实验设计(实验条件符合要求)。①将该大豆种植园均分为两块,分别标为A组、B组,其中B组为实验组。② ,对两组进行相同的栽培管理。 ③在玉米生长的不同时期,分别测量A、B两组大豆的 。 ④如果 ,则说明他们的设想是正确的,原因可能是间作玉米能提高环境的 ,提高大豆的胞间CO2浓度等。
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【答案】 (1)[H]和ATP 8 (2)增加24 mg (3)②A组不处理,B组间行种植适量的玉米 ③净光合速率 ④B组的净光合速率高于A组 空气湿度
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【解析】 (1)据图分析,温度为15 ℃,光照强度为4 klx时的光合速率小于光照强度为10 klx时的光合速率,原因是光照强度为4 klx时光反应产生[H]和ATP较少,导致光合作用的产物少。15 ℃条件下呼吸速率为2,光照强度为5 klx 时净光合速率为6,真正的光合速率=呼吸速率+净光合速率=2+6=8 [mg/(cm2·h)]。(2)温度为25 ℃时,呼吸速率为4 mg/(cm2·h),植物叶片先暗处理1 h后,1 cm2叶面积质量减少4 mg,12 klx的光照条件下净光合速率为14 mg/(cm2·h),真正的光合速率=4+14=18 [mg/(cm2·h)],光照2 h,1 cm2叶面积合成的有机物的质量为36 mg,光照后与暗处理前,1 cm2叶面积上的质量变化是增加36-4×3=24(mg)。(3)②实验中对照组A不做处理,实验组B要间行种植适量的玉米。③该实验的自变量是是否进行间行种植,因变量是大豆的净光合速率,所以在玉米生长的不同时期,分别测量A、B两组大豆的净光合速率。④若实验B组的净光合速率高于对照A组,说明间作玉米能提高环境的空气湿度,提高大豆的胞间CO2浓度等。
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在植物生长过程中光合作用和细胞呼吸的联系1.(2014·课标全国Ⅱ,6,6分,中等难度)下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述,错误的是( )A.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物B.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与C.人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供D.病毒核酸的复制需要宿主细胞的细胞呼吸提供能量
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【答案】 C 在光合作用光反应阶段,在有关酶的作用下,叶绿体中光合色素吸收的光能促成ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,故A项正确。叶绿素吸收光能不需要酶的参与,故B项正确。人体剧烈运动时,所需能量主要由有氧呼吸提供,骨骼肌细胞也可通过无氧呼吸(产生乳酸)来供能,而不是分解乳酸提供能量,故C项错误。病毒是专营寄生生活的生物,其生命活动所需的能量全部由宿主细胞提供,故D项正确。
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2.(2011·大纲全国,3,6分,中等难度)将生长状态一致的同一品种玉米植株分为甲、乙两组,甲组培养在适宜的光照条件下,其叶维管束鞘细胞中有淀粉积累;乙组培养在光照较弱的条件下,其叶维管束鞘细胞中没有检测到淀粉。乙组未检测到淀粉的原因是( )A.叶片不进行光合作用,只进行呼吸作用B.叶片光合作用强度低,没有淀粉的积累C.维管束鞘细胞没有与淀粉合成相关的酶D.维管束鞘细胞不含叶绿体,不能进行光合作用【答案】 B 甲组有淀粉积累,说明玉米的维管束鞘细胞含有与淀粉合成相关的酶,能够合成淀粉。乙组玉米培养在光照较弱的条件下,既进行光合作用,又进行细胞呼吸,但由于叶片光合作用强度低,光合作用产物被细胞呼吸消耗,没有淀粉的积累。
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3.(2017·课标全国Ⅰ,30,9分,较低难度)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 。
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【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】 此题解题的切入点是植物体的光合作用与细胞呼吸的关系。植物在适宜光照条件下,光合作用强度大于细胞呼吸强度,会使容器内CO2的浓度降低。CO2是植物光合作用的原料,其浓度降低会使光合速率也降低。O2浓度增大,则有氧呼吸强度增大。由于甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,故甲种植物净光合速率为0时,所对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,此时乙种植物净光合速率大于0。
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4.(2017·课标全国Ⅱ,29,9分,较低难度)下图是表示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①②③④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 。
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【答案】 (1)O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH(或答还原型辅酶Ⅰ)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸【解析】 由图可知,A表示光合作用的光反应,B表示暗反应;①②③④代表的物质依次是O2、NADP+、ADP+Pi、C5;[H]代表的物质为NADH(还原型辅酶Ⅰ)。在植物叶肉细胞中,ATP合成除了发生在光反应过程中,还发生在有氧呼吸的整个过程中,有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质(C)中,第二、三阶段发生在线粒体(D)中。在缺少氧气的条件下,细胞可进行无氧呼吸产生酒精。
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5.(2016·课标全国Ⅱ,31,8分,中等难度)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和细胞呼吸,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
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*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100 cm的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题。(1)本实验中,50 min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由 引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是 (填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中X代表的颜色应为 (填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”),判断依据是 。 (3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草 。
【答案】 (1)不同光强下水草的光合作用和细胞呼吸 不可靠的 (2)黄色 水草不进行光合作用,只进行细胞呼吸,溶液中CO2浓度高于3号管 (3)光合作用强度等于细胞呼吸强度,吸收与释放的CO2量相等
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【解析】 本题考查与光合作用和细胞呼吸有关的实验探究。(1)依题意并结合表中信息可知,距日光灯的距离代表不同的光强。2号试管遮光,其内的水草不能进行光合作用,但能进行细胞呼吸。有光条件下,3~7号试管内溶液颜色的变化是水草光合作用吸收的CO2量与细胞呼吸释放的CO2量的综合反映。1号试管为对照组,其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定,2~7号试管为实验组。综上所述,若50 min后,1号试管的溶液是浅绿色,则说明2~7号试管的实验结果是由光合作用与细胞呼吸引起的。若1号试管的溶液是蓝色,则说明2~7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光处理,其内的水草不能进行光合作用消耗CO2,但能通过细胞呼吸释放CO2,所以试管内CO2浓度高于3号试管,X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同,均为浅绿色,说明在此条件下水草的光合作用强度等于细胞呼吸强度,吸收和释放CO2量相等。
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6.(2014·课标全国Ⅱ,29,10分,中等难度)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题。
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(1)当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为 。CO2浓度在a~b之间时,曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。 (2)CO2浓度大于c时,曲线乙和丙所表示的净光合速率不再增加,限制其增加的环境因素是 。 (3)当环境中CO2浓度小于a时,在图示的3种光强下,该植物细胞呼吸产生的CO2量 (填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)据图可推测,在温室中,若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量,还应该同时考虑 这一因素的影响,并采取相应措施。【答案】 (1)0 甲、乙和丙 (2)光强 (3)大于 (4)光强
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【解析】 本题考查绿色植物光合作用与细胞呼吸的相关知识。(1)由图可知,当CO2浓度为a时,高光强下对应的净光合速率为0。CO2浓度在a~b之间时,三条曲线均呈上升趋势。(2)由图可知,CO2浓度大于c时,乙、丙两条曲线均不再上升,说明CO2已不是限制净光合速率的因素。CO2浓度相同时,净光合速率为高光强>中光强>低光强,故此时的限制因素是光强。(3)净光合速率为0时,植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等;低于0时,则细胞呼吸强度大于光合作用强度。(4)题图曲线反映了光强和CO2浓度对植物净光合作用速率的影响,故温室中提高该种植物的产量,应考虑提高CO2浓度和增强光强。
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7.(2012·大纲全国,31,11分,中等难度)金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如下图所示(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)。
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据图回答下列问题。(1)该研究探讨了 对金鱼藻 的影响。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 μmol。 (3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是 。【答案】 (1)光照度、pH、NaHCO3浓度 净光合速率 净光合速率(2)12.5×103 8(3)酶活性受pH的影响
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【解析】 (1)图b探究了光照度对金鱼藻净光合速率的影响;图c中NaHCO3能提供CO2,不同浓度的NaHCO3提供的CO2浓度不同,所以图c探究了CO2浓度对金鱼藻净光合速率的影响;图d探究了pH对金鱼藻净光合速率的影响。因变量亦称反应变量,指实验中由于自变量而引起的变化和结果;该实验的因变量为净光合速率(或每克鲜重每小时释放氧气的微摩尔数)。(2)由图b可以直接看出,光照度为12.5×103lx时,金鱼藻的净光合速率达到最大。光照度为0时,金鱼藻只能进行细胞呼吸,由图a可以直接看出,黑暗中每克鲜重每小时消耗氧气8微摩尔。(3)pH通过影响酶的活性来影响光合作用和细胞呼吸,进而影响净光合速率。
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1.光合作用与有氧呼吸的比较
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2.光合作用与有氧呼吸中[H]、ATP来源、去路的比较
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典例导引4(2017·江苏泰州摸底,30)影响绿色植物光合作用的因素是多方面的,图2为图1实验装置的结果。请据图回答有关问题。
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(1)如果将图1整个装置放在暗处,图中红色液滴移动方向是 ,此时测出的数据对应于图2中的 点;如将其放在适宜的光照下红色液滴移动方向为 。此时移动的刻度数是否即为伊尔藻实际的光合速率? 。试解释其原因。 。 (2)图1装置中试管A的作用是 ,为了使实验更有说服力,应对试管A图1装置如何改进? 。 (3)图2中P点以前限制光合速率的主要因素是 。Q点以后限制光合速率的主要因素是 。
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【解析】 (1)如果将图1整个装置放在暗处,则不进行光合作用,只进行细胞呼吸。对应于图2中的M点,此时细胞呼吸吸收O2,产生的CO2溶于NaHCO3,所以试管B中气压减小,导致图中红色液滴右移;如将其放在适宜的光照下,光合作用大于细胞呼吸,试管B中气压增加,红色液滴左移,此时移动的刻度数不是伊尔藻实际(真正)的光合速率,因为此时红色液滴移动的刻度数是伊尔藻实际(真正)光合速率与呼吸速率的差值(即净光合速率)。(2)图1装置中试管A是对照作用,为了使实验更有说服力,应在试管A中放置等量相同的伊尔藻。(3)图2中P点以前限制光合速率的主要因素是光照强度,Q点以后限制光合速率的主要因素不是光照强度,而是NaHCO3浓度,即CO2的浓度。
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【答案】 (1)右移 M 左移 不是 此时红色液滴移动的刻度数是伊尔藻实际光合速率与呼吸速率的差(净光合速率) (2)对照 在烧杯A中放置等量相同的伊尔藻 (3)光照强度 NaHCO3浓度
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高招4判定净光合速率和真正光合速率1.绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸,在光下测定植物的光合速率为净光合(表观光合)速率。真正(或实际或总)光合速率=测得(净)光合速率+呼吸速率,表示方法如下。
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2.利用图解与曲线分析植物光合作用与细胞呼吸的关系
(1)A点:只进行细胞呼吸不进行光合作用,植物释放CO2。
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(2)AB段:呼吸速率>光合速率,植物释放CO2,吸收O2。(3)B点:呼吸速率=光合速率,植物不与外界进行气体交换。(4)B点后:光合速率>呼吸速率,植物吸收CO2,释放O2。
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3.利用实验装置测定净光合速率(1)NaHCO3溶液作用:烧杯中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,满足了绿色植物光合作用的需求。(2)植物净光合速率测定指标:植物光合作用释放氧气,使容器内气体压强增大,毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即表示净光合速率。(3)条件:整个装置必须在光下,光是植物进行光合作用的条件。
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典例导引5(2017·湖南浏阳期中,34)对温室大棚内栽种的植物进行了相关研究:图甲表示该植物光合作用速率(%)与叶龄的关系,A点表示幼叶呈折叠状,B点表示叶片成熟并充分展开。图乙曲线1、2分别表示植物的实际光合量和净光合量。图丙表示自然种植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚内该植物光合速率曲线。根据上述有关数据,回答下列问题。
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(1)由图甲分析:新形成的嫩叶净光合速率较低。从光反应角度分析可能的原因是 或 导致吸收光能少。 (2)由图乙分析:假如植物生活在12 h光照、12 h黑暗的环境中,则在昼夜温度均为30 ℃时,植物 (填“能”或“不能”)生长。 (3)由图丙分析:①分析两条曲线的变化规律可知:人工施加CO2作用效果最明显的时间是 时,图中阴影部分面积表示 。 ②7~8时人工施加CO2光合速率增加不明显,原因是 。 ③在自然种植的大棚中10时与8时相比,叶绿体内C3的含量 (填“高”“低”或“相等”)。
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【解析】 (1)由图甲可知,新形成的嫩叶净光合速率较低。从光反应角度分析,可能是由于新生的叶片没有充分展开,接受的光较少,且色素含量较低。(2)据图乙可知,30 ℃时植物净光合速率大于呼吸速率,假如植物生活在12 h光照、12 h黑暗的环境中,则可以生长。(3)据图丙可知,10时添加CO2两曲线的距离较大,图中阴影部分面积表示人工施加二氧化碳后积累有机物的增加量。7~8时光照弱,光反应产生的[H]和 ATP少,此时增加CO2对光合速率影响不大。在自然种植的大棚中10时与8时相比,由于光照过强部分气孔关闭,导致CO2的吸收受阻,叶绿体内C3的含量下降。【答案】 (1)光合色素含量少 受光面积小 (2)能 (3)①10 人工施加二氧化碳后有机物的增加量 ②光照弱,光反应产生的[H]和 ATP 少, C3 还原慢 ③低
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高招5分析昼夜变化对植物光合作用和细胞呼吸的影响1.夏季的一天中CO2吸收量和释放量变化分析作用的(如图1所示)有关光合作用和细胞呼吸关系的变化曲线图中,最典型的就是夏季的一天中CO2吸收量和释放量变化曲线图。曲线的各点含义及形成原因分析如下。
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(1)A点:凌晨3~4时,温度最低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。(2)B点:上午6时前,太阳出来,开始进行光合作用。(3)BC段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。(4)C点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。(5)CE段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。(6)D点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。(7)E点:下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。(8)EF段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。(9)FG段:太阳落山,停止光合作用,只进行细胞呼吸。
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2.有关有机物情况的曲线分析(如图2所示)图2(1)积累有机物的时间段:CE段。(2)制造有机物的时间段:BF段。(3)消耗有机物的时间段:OG段。(4)一天中有机物积累最多的时间点:E点。
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3.在相对密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析(如图3所示)
图3(1)如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加。(2)如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少。(3)如果N点等于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量不变。(4)CO2含量最高点为C点对应时刻,CO2含量最低点为E点对应时刻。
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4.在相对密闭的环境下,一昼夜O2含量的变化曲线分析(如图4所示)
图4(1)如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少。(2)如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加。(3)如果N点等于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量不变。(4)O2含量最高点为E点对应时刻,O2含量最低点为C点对应时刻。
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1.(2017·吉林模拟,9)右图为某同学所绘某绿色植物的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2和O2释放量的变化图。下列有关叙述正确的是( )A.光照强度为a时,该细胞不进行光合作用B.光照强度为b时,该细胞只能进行无氧呼吸C.光照强度为c时,所对应的柱状图是错误的D.光照强度为d时,该细胞的实际光合作用速率为8个单位
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【答案】 C 光照强度为a时,细胞的光合速率小于呼吸速率,导致没有O2的释放,A项错误;光照强度为b时,细胞进行光合作用和有氧呼吸,二者速率相等,此时CO2释放和O2释放都等于0,B项错误;光照强度为c时,有二氧化碳释放说明细胞呼吸强,有氧气释放说明光合作用强,二者矛盾,故图是错误的,C项正确;光照强度为d时,净光合速率为8个单位,实际光合作用速率大于8,D项错误。
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2.(2017·陕西汉中质检,3)我国北方地区冬季种植温室大棚时,每当晴朗的中午,农民都要将塑料大棚开一道缝,以利于温室通风, 农民将其叫做“开风口”。下列关于“开风口”的说法,不正确的是( )A.“开风口”可以使大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度B.“开风口”是为了增加棚内的氧气含量,以促进植物的有氧呼吸C.“开风口”增加了温室内的光照强度,有利于光合作用的进行D.“开风口”能够降低棚内的空气湿度,有利于植物对水分的吸收【答案】 B “开风口”是将塑料大棚开一道缝,以利于温室通风,这可以使大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度,A项正确;“开风口”不是为了增加棚内的氧气含量,因为氧气含量增加植物有氧呼吸加强,不利于有机物积累,不利于植物生长,B项不正确;“开风口”也可以增加温室内的光照强度,这有利于光合作用的进行,C项正确;“开风口”通风能够降低棚内的空气湿度,有利于植物对水分的吸收,D项正确。
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3.(2017·河南登封三模,3)在可以调节温度的温室里栽培番茄(自然光下),研究昼夜温差对番茄茎生长的影响。图1是根据日温均为26 ℃,夜温在不同温度下测定的数据绘制的曲线图,图2是根据昼夜恒温条件下测定的数据绘制的曲线图。据此下列叙述正确的是( ) 图1 图2
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A.昼夜恒温要比昼夜具有一定的温差更有利于番茄茎的生长B.夜温为20 ℃比夜温为10 ℃时生长得快,可说明细胞呼吸对茎的生长有重要作用C.从图中可以看出,昼夜温差越大,对番茄茎的生长越有利D.据图可知,夜温低有利于番茄积累有机物【答案】 B 由图可知,昼夜恒温要比昼夜具有一定的温差更不利于番茄茎的生长,A项错误;由图可知,夜温为20 ℃比夜温为10 ℃时生长得快,而夜温20 ℃时细胞呼吸比10 ℃强,这说明细胞呼吸对茎的生长有重要作用,B项正确;由图1可知,昼夜温差越小,对番茄茎的生长越有利,C项错误;据图可知,夜温适宜有利于番茄积累有机物,D项错误。
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4.(2017·河南登封模拟,30)将某植物置于密闭玻璃罩内,在25 ℃恒温条件下,测定该植物对某气体的吸收或释放量随光照强度的变化,实验结果如右图所示。据图回答下列问题。(1)实验所测的气体应为 。 (2)B点时罩内该气体量保持不变的情况下,其叶肉细胞中该气体的产生量 (填“大于”“等于”或“小于”)消耗量。 (3)植物的光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 ℃和30 ℃,若将温度从25 ℃提高到30 ℃时,A点将 移。
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(4)若其他条件不变,对该植物追施适量氮肥,光合作用增强,原因是N是参与光合作用中的许多重要物质如 (至少一例)的组成成分。 (5)光照条件下,若玻璃罩内低氧高二氧化碳时,细胞内的Rubisco酶催化C5与CO2反应,完成光合作用;当高氧低二氧化碳情况下,该酶却催化C5与O2反应,经一系列变化后生成CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。①在低氧高二氧化碳条件下,Rubisco酶所催化反应的具体场所是 。 ②在北方夏季晴朗的中午,细胞内O2/CO2值 (填“升高”或“降低”),此时有利于 (填“光呼吸”或“光合作用”)过程。【答案】 (1)O2 (2)大于 (3)上 (4)叶绿素、酶、膜蛋白、磷脂、ATP (5)①叶绿体基质 ②升高 光呼吸
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【解析】 (1)据图分析,该实验的自变量为光照强度,因变量应该是光合作用所释放气体的变化量,所以实验所测的气体应为O2。(2)B点时罩内该气体量保持不变的情况下,整个植株的光合速率等于呼吸速率,此时植物体的非绿色器官不能进行光合作用而要进行细胞呼吸消耗有机物,所以叶肉细胞中该气体的产生量大于消耗量。(3)将温度从25 ℃提高到30 ℃时,呼吸酶的活性增强,细胞呼吸增强,A点上移。(4)N是参与光合作用中的许多重要物质如叶绿素、酶、膜蛋白、磷脂、ATP等的组成成分,所以对该植物追施适量氮肥,光合作用增强。(5)①在低氧高二氧化碳条件下,光合作用的暗反应能够顺利进行,Rubisco酶所催化反应的具体场所是叶绿体基质。②北方夏季晴朗的中午,由于气孔关闭导致细胞内O2/CO2值升高,此时有利于光呼吸过程。
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5.(2017·广西桂林模拟,29)探究在适合生长的氮素浓度范围内,不同氮素水平对青花菜叶片光合作用的影响,实验结果如下表所示。请回答下列问题。
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(1)表中净光合速率是采用叶龄一致的叶片,在 相同的实验条件下,测得的单位时间、单位叶面积 的吸收量。 (2)光合作用过程中,叶绿素主要吸收 光,光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为 ,还有一部分转移到 中。 (3)从表中可知,随着氮素水平的增高,叶片净光合速率逐渐 ,气孔导度 (填“限制”或“不限制”)净光合速率的变化。 (4)高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高,而叶绿素含量相同,推断其主要原因可能是参与光合作用的酶 。 (5)为使实验数据更可靠,在控制好无关变量的基础上,应针对每个氮素水平条件下设置 。
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【答案】 (1)光照强度、CO2浓度、温度 CO2 (2)红光和蓝紫 O2和[H] ATP (3)提高 不限制 (4)数量较多(活性较强) (5)(至少有3个平行)重复实验
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【解析】 (1)净光合速率可以用CO2的吸收量、O2的释放量表示或有机物的积累量来表示,分析表格可知:该实验的净光合速率的大小是用测得的单位时间、单位叶面积CO2的吸收量表示,此时光照强度、CO2浓度、温度等实验条件必须相同。(2)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。在光反应阶段,光合色素吸收的光能一部分用于水的光解,将水分解为氧气和[H],还有一部分用于合成ATP。(3)从表中可知,随着氮素水平的增高,叶片净光合速率逐渐提高;在中氮、偏高、高氮三种情况下,气孔导度大体相同,而净光合速率有所提高,所以说气孔导度不限制净光合速率的变化。(4)高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高,而叶绿素含量相同,推断其主要原因可能是参与光合作用的酶数量较多。(5)为使实验数据更可靠,在控制好无关变量的基础上,应针对每个氮素水平条件下设置多个重复实验。
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6.(2017·山东青岛二模,29)当今世界气候变化已经成为各国政府和民众日益关注的热点问题,其中对作物生长的影响也成为人们关注的主题。科学家们进行了大量的野外环境控制实验,请回答下列问题。(1)光合作用过程中碳原子的转移途径是 。 (2)研究表明,随着CO2浓度增加,作物产量呈增加趋势,但对不同类型作物产量的影响有明显差异,这是因为不同作物气孔开张程度、对CO2的亲和力等有明显差异,导致 不同,使最大光合作用速率不同。从根本上分析产生这种现象的原因是 。 (3)随着气候变暖温度升高,某些类型作物中的干物质及产量会下降。原因是温度升高一方面使作物生长发育速度加快,生育期缩短,这会减少 的时间;另一方面农作物在夜间 。
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【答案】 (1)CO2到C3到(CH2O)(2)CO2的饱和点(对CO2最大利用率、对CO2最大同化率、对CO2最大吸收率等) 不同作物遗传物质不同(3)干物质积累(或光合作用) 呼吸速率升高,消耗有机物增多【解析】 (1)光合作用过程中CO2首先被C5固定形成C3,C3再被还原为(CH2O),部分C3重新转化成C5。(2)由于不同作物气孔开张程度、对CO2的亲和力等有明显差异,会导致不同植物对CO2的吸收同化能力不同。根本上是由于不同的植物遗传物质不同导致。(3)温度升高使作物生长发育速度加快,有机物的积累量减少,夜间呼吸作用的强度增大,有机物的消耗增多。
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