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2024版高考生物一轮复习教材基础练第三章细胞的能量供应和利用第3节光合作用与能量转化教学课件
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这是一份2024版高考生物一轮复习教材基础练第三章细胞的能量供应和利用第3节光合作用与能量转化教学课件，共50页。PPT课件主要包含了教材知识萃取，教材素材变式，教材实验攻略等内容，欢迎下载使用。
知识点23 捕获光能的色素和结构
1 将培养有水绵的培养皿置于黑暗中一段时间,并阻止氧气进入,此时只有厌氧细菌生长。当水绵被通过分光镜获得的单色光光束照射时(如图),藻丝上厌氧细菌聚集较多的部位是A.1、3 B.2、3 C.3、4 D.1、4
1.B 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,可见光(波长是400~760 nm)中红光的波长较长,蓝紫光的波长较短。因此水绵在图中1、4部位的光合作用较强,产生的氧气较多,在图中2、3部位的光合作用较弱,产生的氧气较少,也就是在光合作用较弱的部位聚集较多的厌氧细菌,故藻丝上厌氧细菌聚集较多的部位是2、3,B符合题意。
2 如图为叶绿体的电镜照片,对其描述错误的是A.①表示叶绿体膜,内膜内陷形成嵴增加了膜面积B.每个②由若干类囊体堆叠而成,扩展了受光面积C.吸收光能的色素分布在②处D.光合作用必需的酶分布在②和③处
2.A 分析题图可知,①为叶绿体膜,②为基粒,③为叶绿体基质。线粒体增大膜面积的方式为内膜内陷形成嵴;叶绿体内有众多的基粒和类囊体,极大地扩展了受光面积,A错误、B正确。吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上,②(基粒)由一个个类囊体堆叠而成,C正确。光合作用必需的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质,D正确。
3 某实验小组欲测定叶绿素溶液对光的吸收情况,他们用三棱镜将阳光中不同波长的光分散开,然后通过特殊装置移动狭缝,选择特定波长的光,让特定波长的光照射叶绿素溶液,最后用光电管检测透过叶绿素溶液的光的强弱,透过叶绿素溶液的光越多、越强,光电管测定的数值越大。下列相关叙述错误的是A.叶绿素溶于酒精,可用无水乙醇提取叶片中的叶绿素B.推测用绿光进行照射时,光电管测定的数值会很大C.若将叶绿素溶液替换为类胡萝卜素溶液,则实验结果不同D.预期实验结果为叶绿素溶液吸收红光和蓝紫光,而不吸收其他光
3.D 叶绿素可溶解在酒精中,故可用无水乙醇提取叶片中的叶绿素,A正确。叶绿素对绿光的吸收极少,用绿光进行照射时,大部分绿光会透过叶绿素溶液,结合题意“透过叶绿素溶液的光越多、越强,光电管测定的数值越大”可推测,用绿光进行照射时,光电管测定的数值会很大,B正确。不同光合色素吸收的光的波长不同,故选用类胡萝卜素溶液进行该实验时,实验结果会不一致,C正确。本实验可测定叶绿素溶液对不同光的吸收情况,叶绿素溶液主要吸收红光和蓝紫光,而其他光吸收量少,D错误。
4高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现,在适当遮光条件下,叶绿素a/叶绿素b的值会降低,以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列相关叙述正确的是A.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上B.光合作用中①主要吸收红光和蓝紫光C.植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光D.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
教材实验7 绿叶中色素的提取和分离
1 下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,正确的是A.提取色素时,研磨应充分、细致而缓慢,力求提取更多色素B.将研磨液倒入玻璃漏斗时,应在漏斗基部放一张滤纸C.若收集的滤液呈淡绿色,原因可能是未加碳酸钙或使用了放置数天的菠菜叶D.色素分离后,滤纸条最上方是胡萝卜素,说明其在层析液中的溶解度最小
1.C 提取色素时,应迅速、充分地进行研磨,以免叶绿素见光被破坏,A错误。将研磨液倒入玻璃漏斗时,漏斗基部需要放一块单层尼龙布进行过滤,滤纸会吸附色素,影响实验结果,B错误。若收集的滤液呈淡绿色,说明叶绿素含量较少,原因可能是未加碳酸钙或使用了放置数天的菠菜叶等,C正确。绿叶中的四种光合色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,D错误。
2 某人做叶绿体中色素的分离实验时,使用的是圆形滤纸,装置如图所示。实验结束时在圆形滤纸上形成四个同心色素圆环,则最内圈所呈颜色为A.橙黄色 B.黄色C.蓝绿色 D.黄绿色
2.D 用纸层析法分离色素的原理是叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。因为叶绿素b(黄绿色)的溶解度最小,在滤纸上扩散得最慢,所以最内圈所呈颜色为黄绿色,D符合题意。
3 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,如图为滤纸条上的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述错误的是A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低B.类胡萝卜素含量增加可能有利于该植物抵御强光照C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收的光波长有差别D.画滤液细线时,滤液在点样线上连续画3次
3.D 分析题图,Ⅰ为胡萝卜素,Ⅱ为叶黄素,Ⅲ为叶绿素a,Ⅳ为叶绿素b,与正常光照组相比,强光照组类胡萝卜素含量较高,叶绿素含量较低,说明强光照导致了该植物叶绿素含量降低,A正确。与正常光照组相比,强光照组的叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量增加,由此推测类胡萝卜素含量增加可能有利于该植物抵御强光照,B正确。Ⅲ是叶绿素a,Ⅳ是叶绿素b,叶绿素a和叶绿素b吸收的光波长不同,C正确。分离色素过程中,画滤液细线时,应在前一次画的滤液晾干后再进行重复操作,D错误。
4 为了探究各因素对菠菜叶绿体色素提取实验的影响,某研究小组进行了如表所示实验:用纸层析法分离色素,与戊组对比,下列对甲~丁组实验结果的分析,不合理的是A.甲组滤纸条上的各种色素条带都较窄B.乙组滤纸条上呈绿色的条带窄一些,呈黄色的条带差异不大C.丙组滤纸条上各种色素条带的颜色明显深一些D.丁组滤纸条上各种色素条带的颜色浅一些
4.C SiO2有助于充分研磨,甲组加入的SiO2较少,故甲组滤纸条上各色素含量都较低,A正确。类胡萝卜素较稳定,CaCO3可以保护叶绿素不被破坏,B正确。丙组用滤纸过滤,色素会大量吸附在滤纸上,与戊组相比,丙组滤纸条上各色素条带的颜色都会变浅,C错误。操作时间过长,色素易分解,与戊组相比,丁组滤纸条上各种色素条带的颜色都会变浅,D正确。
知识点24 光合作用的原理
1 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Rubisc。下列叙述正确的是A.Rubisc存在于细胞质基质中B.激活Rubisc需要黑暗条件C.Rubisc催化CO2固定需要ATPD.Rubisc催化C5和CO2结合
1.D 据题意可知,Rubisc是唯一催化CO2固定形成C3的酶,则其存在于叶绿体基质中,A错误;有、无光照均可以发生CO2的固定,因此激活Rubisc不需要黑暗条件,B错误;Rubisc催化CO2的固定不需要消耗ATP,C错误;据题意,Rubisc是催化CO2固定形成C3的酶,即其是催化C5和CO2结合形成C3的酶,D正确。
2 1941年,美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源,实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是A.18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律B.另一组实验及结果图应为:将O换成H2O,CO2换成C18O2,其余不变C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O部分来自H2OD.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体
2.A 18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律,A正确。另一组实验及结果图应为:将O换成H2O、CO2换成C18O2、18O2换成O2,其余不变,B错误。该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O全部来自H2O,C错误。小球藻是真核生物,不同于蓝细菌,具有完整的叶绿体,含有叶绿素和类胡萝卜素,D错误。
3 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,下列相关说法正确的是A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
3.B 突然中断CO2供应,使暗反应中CO2的固定减少,而C3还原仍在进行,因此会暂时导致C3减少,C5增多,即会引起叶绿体基质中C5/C3的值增大,A错误。突然中断CO2供应使C3减少,因此C3还原利用的ATP减少,导致ATP积累增多,而ADP含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增加,B正确。由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收较少,突然将红光改变为绿光,会导致光反应产生的ATP和NADPH减少,这将使暗反应中C3的还原减弱,导致C5减少,C3增多,因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大,C错误。突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的ATP和NADPH增加,而ADP相对含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大,D错误。
4 1937年,植物学家希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光下可以释放出O2,这种反应被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心,分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分,绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法正确的是A.绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素bB.希尔反应的场所是叶绿体类囊体薄膜C.铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂D.在无色上清液中加入CO2不能合成C3
4.B 绿色沉淀部分(主要是叶绿素a和叶绿素b)中含量最多的色素是叶绿素a,A错误。离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生O2的反应被称为希尔反应,场所应是叶绿体类囊体薄膜,B正确。结合题意可知,铁盐等氧化剂的作用与NADP+的作用相似,都是氢受体,能接受水分解产生的H+,并不是催化剂,C错误。将叶绿体破碎离心获得无色上清液,其中含有五碳糖(RuBP)和相关酶,因此在无色上清液中加入CO2能合成C3,D错误。
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
5.A 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。
6 如图为叶绿体中光合作用过程示意图,其中A、B、C、D表示叶绿体的结构,①②③④⑤表示有关物质。下列说法错误的是A.图中A的存在可以增加叶绿体内的膜面积B.与光合作用有关的酶主要分布在A、C、D处C.用14C标记③,可在④、⑤和C5中检测到放射性D.若突然停止光照,短时间内④的含量会增加
6.B 据图析图：分析题图,A表示基粒,B表示叶绿体基质,C表示叶绿体内膜,D表示叶绿体外膜,①表示水,②表示氧气,③表示二氧化碳,④表示C3,⑤表示(CH2O)。由“据图析图”可知,A为基粒,由类囊体堆叠而成,其可以增加叶绿体内的膜面积,A正确。与光合作用有关的酶分布在A(光反应相关的酶)、B(暗反应相关的酶)处,B错误。用14C标记图中的③(CO2)进行光合作用,CO2被C5固定形成C3,C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成(CH2O)和C5,故可在④(C3)、⑤[(CH2O)]和C5中测到14C,C正确。若突然停止光照,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的C3减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故短时间内④(C3)的含量会升高,D正确。
7 如图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中a~c表示相关物质,甲、乙为结构。下列有关说法正确的是A.甲为叶绿体,乙为细胞质基质B.a、b、c依次为O2、NADPH、ADPC.适宜条件下,当外界CO2含量升高时,a的产生速率可能会加快D.该过程合成的ATP大部分运出叶绿体,用于绿色植物的各种生命活动
7.C 题图表示光合作用的光反应阶段的相关生化反应,发生在叶绿体类囊体薄膜上,甲表示类囊体薄膜,乙为叶绿体基质,A错误。a为水光解产生的O2,b为NADP+和H+、e-合成的NADPH,c为合成ATP的原料ADP和Pi,B错误。外界CO2含量升高,暗反应速率可能会加快,光反应速率也可能会加快,O2的释放速率加快,C正确。光合作用过程合成的ATP用于叶绿体自身消耗,D错误。
8 光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生3个阶段,如图所示。下列有关说法错误的是A.RuBP是一种五碳化合物B.图中羧化表示CO2的固定过程C.CO2浓度突然降低,3-PGA/RuBP的值会暂时减小D.卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响
8.D 在羧化阶段,RuBP与CO2结合,而光合作用过程中CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物,故RuBP为一种五碳化合物,A正确。在羧化阶段,RuBP与CO2结合,表示CO2的固定过程,B正确。当CO2浓度突然降低,CO2的固定过程受阻,RuBP的量会暂时增加,3-PGA的量会暂时减少,故3-PGA/RuBP的值会暂时减小,C正确。光反应产生NADPH和ATP应用于暗反应,即卡尔文循环中的还原和再生2个阶段受光反应的影响,而羧化阶段不受光反应的影响,D错误。
9 制糖业是广西的支柱产业,广西种植的甘蔗是生产蔗糖的优质原料。甘蔗叶片中有2种含叶绿体的细胞,一种是维管束鞘细胞(其叶绿体无类囊体,含有Rubisc),另一种是叶肉细胞(其叶绿体有类囊体,无Rubisc),两种细胞共同完成光合作用,如图表示部分过程。请据图回答:(1)图中的NADPH和ATP只能来自 细胞的叶绿体,原因是 。(2)Rubisc是一种酶,在其催化下CO2被固定成 ,此过程发生在叶绿体 中。(3)研究发现:植物进行光合作用需要一定浓度的CO2;PEP酶与CO2的亲和力是Rubisc的60倍。高温干旱气候下,白天为了减少水分散失,甘蔗叶片的部分 关闭,使进行光合作用的细胞周围的CO2浓度下降,但此时甘蔗仍能通过光合作用制造大量有机物。低CO2浓度条件下,甘蔗仍具有较高光合速率的原因是 。
9.【参考答案】 (1)叶肉 光反应产生NADPH和ATP的过程发生在类囊体薄膜上,而只有甘蔗叶肉细胞中的叶绿体含有类囊体 (2)C3 基质 (3)气孔 PEP酶与CO2亲和力强,能利用较低浓度的CO2,保证光合作用正常进行【解题思路】 (1)题图中NADPH和ATP来自光反应阶段,光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜,由题意可知,只有甘蔗叶肉细胞中的叶绿体含有类囊体,所以题图中的NADPH和ATP只能来自叶肉细胞的叶绿体。(2)Rubisc是一种酶,在其催化下CO2被固定成C3,此过程属于暗反应阶段,发生在叶绿体基质中。(3)高温干旱气候下,白天为了减少水分散失,甘蔗叶片的部分气孔关闭,使进行光合作用的细胞周围的CO2浓度下降。由题意“PEP酶与CO2的亲和力是Rubisc的60倍”可知,低CO2浓度条件下,甘蔗仍具有较高光合速率的原因是PEP酶与CO2亲和力强,能利用较低浓度的CO2,保证光合作用正常进行。
知识点25 光合作用的影响因素及其应用
1 下列关于影响植物光合作用因素的叙述,错误的是A.不同光质一定导致同一植物的最大光合作用速率不同B.蒸腾作用可能会影响植物的光合作用速率C.不同浓度的盐溶液中,同一植物的光合速率可能不同D.“正其行,通其风”能提高植物周围CO2浓度,进而促进光合作用
1.A 光质不同,同一植物的最大光合速率可能相同,如分别用红光和紫光照射某植物,可以实现该植物的最大光合速率相同,A错误。蒸腾作用是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸气状态散失到大气中的过程,水是光合作用的原料之一,故蒸腾作用可能会影响植物的光合作用速率,B正确。光合作用需要无机盐的参与,不同浓度的盐溶液中,同一植物的光合速率可能不同,C正确。“正其行,通其风”可提高植物周围环境中的CO2浓度,进而促进植物的光合作用,D正确。
2 下列关于提高农作物产量的措施中,不合理的是A.蔬菜大棚使用蓝紫色的薄膜,有利于提高农作物光合速率B.施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,可为农作物提供更多的CO2C.西汉《氾胜之书》记载的“瓜豆间作”有利于提高光能利用率D.适时灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度
2.A 光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光,蓝紫色的薄膜只允许蓝紫光透过,不仅不能提高光合速率,反而降低光合速率,蔬菜大棚应使用白色透明的薄膜,A错误。施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,可为农作物提供更多的CO2,有利于暗反应阶段的进行,从而提高光合作用强度,B正确。间作是指在同一田地上于同一生长期内,分行或分带间隔种植两种或两种以上作物的种植方式,“瓜豆间作”有利于提高光能利用率,C正确。“光合午休”是中午光照过强,温度过高,蒸腾作用过于旺盛,气孔关闭导致CO2供应不足引起的,故适时灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度,D正确。
3 下列有关“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验的叙述,错误的是A.可以用水浴加热的方式来设置不同的温度梯度,进而研究温度对光合作用的影响B.调节聚光灯与相应实验装置之间的距离,可以研究光照强度对光合作用的影响C.阳光穿透不同颜色的玻璃纸,可以研究不同颜色光对光合作用的影响D.使用精密pH试纸来调节溶液的pH,可以研究pH对光合作用的影响
3.D 可以用水浴加热的方式设置不同的温度梯度,以此研究温度对光合作用的影响,A正确。调节聚光灯与相应植物之间的距离,可以改变光照强度,从而探究光照强度对光合作用的影响,B正确。阳光穿透不同颜色的玻璃纸,会出现不同颜色的光,可以研究不同颜色光对光合作用的影响,C正确。精密pH试纸只能检测溶液的pH,不能用来调节溶液的pH,D错误。
4 某实验小组探究光照强度、CO2含量与植物光合速率(以单位时间O2释放量表示)的关系,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是A.a点光合作用制造的有机物量等于呼吸作用分解的有机物量B.影响植物光合作用的环境因素有光照强度、CO2含量、温度等C.当光照强度为n时,限制植物光合速率的主要因素是CO2含量D.与d点相比,c点叶绿体中合成C3的速率相对较低
4.D 图中a点表示光补偿点,此时植物的光合速率等于呼吸速率,光合作用制造的有机物量等于呼吸作用分解的有机物量,A正确;ab段,随着光照强度增加,光合速率增加,因此影响植物光合作用的环境因素是光照强度;光照强度大于n时随着光照强度增加,光合速率不再增加,因此影响植物光合作用的环境因素是CO2含量、温度等,B正确;光照强度为n时,曲线A、B都已经达到光饱和点,而A曲线CO2含量高,故此时影响光合作用的主要因素是CO2含量,C正确;c点CO2含量高于d点,与d点相比,c点叶绿体中CO2固定生成C3的速率高于d点,D错误。
5 图甲为研究光合作用的实验装置,用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片,再用气泵抽出气体直至叶圆片沉底,然后将等量的叶圆片放入不同温度的 NaHCO3(等浓度)溶液中,给予一定的光照,测量每个培养皿叶圆片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关分析不正确的是A.图甲中NaHCO3溶液能为叶圆片的光合作用提供原料B.通过图乙分析可以找到总光合作用的最适温度C.在cd段,随着溶液温度的升高,净光合速率逐渐减小D.增大NaHCO3溶液的浓度,叶圆片上浮至液面的时间可能减小
5.B 实验中的NaHCO3溶液能为叶圆片的光合作用提供CO2,CO2是光合作用暗反应所需的原料,A正确。乙图自变量是温度,通过对乙图的分析,可以找到净光合作用的最适温度,B错误。酶发挥作用需要适宜的温度,在cd段,随着溶液温度的升高,酶的活性降低,净光合速率逐渐减小,C正确。叶圆片上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小,增大NaHCO3溶液的浓度,CO2供应充足,叶圆片上浮至液面的时间可能减小,D正确。
6 [2022湖南卷](多选)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
6.AD 夏季晴朗无云的白天12时左右,光照强度和温度较高,叶片蒸腾作用强,组成气孔结构的保卫细胞失水过多导致气孔部分关闭,进入植物叶肉细胞的CO2量减少,光合作用强度减弱,A项符合题意。12时左右,光合作用强度减弱,但是光合作用强度依然大于呼吸作用强度,呼吸作用释放的CO2量小于光合作用固定的CO2量,B项不符合题意。光合色素位于类囊体薄膜上,而不是叶绿体内膜上,C项不符合题意。根据化学平衡原理,光反应产物积累,对光反应过程的抑制作用会加强,使叶片转化光能的能力下降,D项符合题意。
7 (多选)为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用,研究人员将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组,测定了不同遮光环境下的光照强度,通过不同遮光处理一周后,测得结果如表所示。下列分析正确的是A.导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长B.将处理后的D组棉花分别置于不同遮光环境中,黄色透光膜下的棉花叶光合速率最高C.将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下,叶绿体中生成NADPH最多的是D组D.雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
7.ACD 解题指导：分析题意,本实验的自变量是不同的遮光环境,因变量是光照强度、叶绿素含量和净光合作用。根据表中实验数据可知,黄色透光膜处理组中的光照强度、叶绿素含量和净光合作用强度均高于红色透光膜和蓝色透光膜处理组。 不同的透光膜透过的光的波长不同,光照强度不同,进而导致了净光合作用不同,故导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长,A正确。由于不同环境中的呼吸速率未知,故无法判断哪种透光膜下棉花叶的光合速率最高,B错误。不同的处理条件下,D组棉花中叶绿素含量最高,故推测将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下,D组吸收的光能最多,光合作用最强,叶绿体中生成NADPH最多,C正确。根据B、C、D三组实验结果可知,在黄色透光膜下,棉花叶的净光合作用更强,故推测雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长,D正确。
8 农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增产等目的。回答下列问题:(1)光照强度对玉米、甘蔗和大豆植株净光合速率的影响如图所示,据图可知,对于玉米植株来说,光照强度由A增大到B时,暗反应速率会 (填“增大”“减小”或“不变”) ,原因是 。(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物,农业生产中应将玉米植株和 (填“甘蔗”或“大豆”) 植株间作,原因是 。
8.【参考答案】 (1)增大 光照强度增强,光反应产生的NADPH和ATP的含量增加,C3的还原过程增强,暗反应速率增大 (2)大豆 大豆植株的光饱和点低,可以更有效地利用弱光【解题思路】 (1)光照强度由A增大到B时,光反应产生的NADPH和ATP的含量增加, C3的还原过程增强,暗反应速率增大。(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物,农业生产中应将喜阳和喜阴的植株间行种植,以达到增产的目的。玉米植株和甘蔗植株都是喜阳的植株,大豆的光饱和点要远低于玉米和甘蔗,因此应将玉米植株和大豆植株间作,同时这种高矮搭配的种植方式,可以更好地通风透光,提高光能的利用率。
几种巧妙的耕作方式巧妙地搭配各种作物,从时间上和空间上更好地利用光能,可有效地提高光能利用率。轮作:在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物或复种组合的种植方式。轮作具有能均衡利用土壤养分;改变田间生态环境,防治病、虫、草害;有效地改善土壤的理化性质、调节土壤肥力等优点。间作:在同一块田地上于同一生长期内分行或分带间隔种植两种或两种以上作物的方式。间作具有能充分利用空间和光能,提高产量;调节土壤肥力;可以抑制病虫害的发生等优点。套作:在前季作物生长后期的株、行或畦间播种或栽植后季作物的种植方式。套作的两种或两种以上作物的共生期只占生育期的一小部分,是一种解决前后季作物间季节矛盾的复种方式 。套作的主要作用是争取时间以提高光能和土地的利用率。
知识点26 光合作用与细胞呼吸的综合
1 光合作用和呼吸作用在生产生活中应用广泛,下列叙述错误的是A.维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差,有利于植物体内有机物的积累B.合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率C.中耕松土可促进植物根细胞对矿质元素的吸收D.连续阴雨天时提高温度有利于大棚植物生长
1.D 维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差,有利于植物有机物的积累,白天升高温度提高光合作用,夜晚降低温度有利于降低有机物的消耗,A正确。合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率,进而提高农作物产量,B正确。中耕松土可增加土壤中的氧气量,促进根系细胞的呼吸作用,从而促进根细胞对矿质元素的吸收,C正确。阴雨天植物光合作用较弱,升高温度会增加呼吸作用,不利于有机物的积累,不利于大棚植物生长,D错误。
2 如图为某叶肉细胞内的部分能量转化过程简图,叙述正确的是A.过程①需要NADPH供氢B.过程③发生在线粒体中C.过程①和②中的能量转化发生在光合作用过程中D.过程③和④表示呼吸作用中的能量转化
2.C 据图可知,①表示光反应阶段(水的光解)产生ATP的过程,此过程同时能产生NADPH,A错误。过程③表示细胞呼吸过程中有机物的氧化分解,发生场所是细胞质基质,B错误。过程①和过程②中的能量转化发生在光合作用过程中,C正确。过程③表示呼吸作用中的能量转化,④表示ATP水解产生能量,不属于呼吸作用,D错误。
3如图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量(相对值)的变化。如图乙表示水稻叶肉细胞CO2吸收情况与光照强度的关系。有关说法正确的是A.图甲中光照强度为b时光合速率=呼吸速率B.图甲中光照强度为d时,叶绿体向外界释放的O2相对值为3C.若适当增加CO2浓度,则图乙的h点向右移动D.图乙中,限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度
3.C 图甲中光照强度为b时,CO2释放量大于0,说明光合作用速率小于呼吸作用速率,A错误。图甲中光照强度为a时,O2产生总量(相对值)为0,说明细胞只进行呼吸作用,据此可知,呼吸作用强度相对值为6,即呼吸作用需要消耗O2的相对值为6;光照强度为d时,O2产生总量(相对值)为8,所以叶绿体向外界释放O2的相对值为2,B错误。图乙表示水稻叶肉细胞CO2吸收速率与光照强度的关系,h点对应光饱和点,如果适当增加CO2浓度,光合作用增强,则图乙的h点会向右移动,C正确。据“试题分析”可知,D错误。
结合题意和图示分析,图甲中光照强度为a时,叶肉细胞只释放CO2,不产生O2,此时细胞只进行呼吸作用;光照强度为b时叶肉细胞的CO2释放量与O2产生总量相等,此时CO2释放量大于0,说明光合作用小于呼吸作用;光照强度为c时,光合作用等于呼吸作用;光照强度为d时,光合作用大于呼吸作用。图乙是叶肉细胞CO2吸收速率随光照强度变化的曲线,e点对应光照强度为0,此时细胞只进行呼吸作用;f点对应光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等;g点时叶肉细胞达到最大光合速率,故限制g点光合作用强度的因素不再是光照强度。
4 多选)农业生产上往往会根据具体情况采用单作或间作的种植方式。单作是指在同一块田地上种植一种作物;间作是在同一块田地上于同一生长期内,分行或分带相间种植两种或两种以上作物。将桑树和大豆分别单作与间作,测得两种植物的光合速率如图所示。据图分析,下列叙述正确的是A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均受到影响B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C.与单作相比,间作虽然提高了桑树的光合速率,但降低了大豆的光合速率D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
4.AD 图示分析:
第一步:“识标明变量”。图中反映出的自变量有三种:①横坐标所示因子——光照强度;②植物种类——桑树和大豆;③种植方式——单作和间作。纵坐标所示的因子表示因变量,值得注意的是虽然图中标注的是“光合速率”,但根据曲线的起点在横轴以下,判断出其实质上表示的是净光合速率,故因变量是净光合速率而不是总光合速率。故左图反映的是在单作和间作两种不同种植方式下,光照强度对桑树净光合速率的影响,右图反映的是在单作和间作两种不同的种植方式下,光照强度对大豆净光合速率的影响。
知识点23 捕获光能的色素和结构
1 将培养有水绵的培养皿置于黑暗中一段时间,并阻止氧气进入,此时只有厌氧细菌生长。当水绵被通过分光镜获得的单色光光束照射时(如图),藻丝上厌氧细菌聚集较多的部位是A.1、3 B.2、3 C.3、4 D.1、4
1.B 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,可见光(波长是400~760 nm)中红光的波长较长,蓝紫光的波长较短。因此水绵在图中1、4部位的光合作用较强,产生的氧气较多,在图中2、3部位的光合作用较弱,产生的氧气较少,也就是在光合作用较弱的部位聚集较多的厌氧细菌,故藻丝上厌氧细菌聚集较多的部位是2、3,B符合题意。
2 如图为叶绿体的电镜照片,对其描述错误的是A.①表示叶绿体膜,内膜内陷形成嵴增加了膜面积B.每个②由若干类囊体堆叠而成,扩展了受光面积C.吸收光能的色素分布在②处D.光合作用必需的酶分布在②和③处
2.A 分析题图可知,①为叶绿体膜,②为基粒,③为叶绿体基质。线粒体增大膜面积的方式为内膜内陷形成嵴;叶绿体内有众多的基粒和类囊体,极大地扩展了受光面积,A错误、B正确。吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上,②(基粒)由一个个类囊体堆叠而成,C正确。光合作用必需的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质,D正确。
3 某实验小组欲测定叶绿素溶液对光的吸收情况,他们用三棱镜将阳光中不同波长的光分散开,然后通过特殊装置移动狭缝,选择特定波长的光,让特定波长的光照射叶绿素溶液,最后用光电管检测透过叶绿素溶液的光的强弱,透过叶绿素溶液的光越多、越强,光电管测定的数值越大。下列相关叙述错误的是A.叶绿素溶于酒精,可用无水乙醇提取叶片中的叶绿素B.推测用绿光进行照射时,光电管测定的数值会很大C.若将叶绿素溶液替换为类胡萝卜素溶液,则实验结果不同D.预期实验结果为叶绿素溶液吸收红光和蓝紫光,而不吸收其他光
3.D 叶绿素可溶解在酒精中,故可用无水乙醇提取叶片中的叶绿素,A正确。叶绿素对绿光的吸收极少,用绿光进行照射时,大部分绿光会透过叶绿素溶液,结合题意“透过叶绿素溶液的光越多、越强,光电管测定的数值越大”可推测,用绿光进行照射时,光电管测定的数值会很大,B正确。不同光合色素吸收的光的波长不同,故选用类胡萝卜素溶液进行该实验时,实验结果会不一致,C正确。本实验可测定叶绿素溶液对不同光的吸收情况,叶绿素溶液主要吸收红光和蓝紫光,而其他光吸收量少,D错误。
4高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现,在适当遮光条件下,叶绿素a/叶绿素b的值会降低,以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列相关叙述正确的是A.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上B.光合作用中①主要吸收红光和蓝紫光C.植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光D.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
教材实验7 绿叶中色素的提取和分离
1 下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,正确的是A.提取色素时,研磨应充分、细致而缓慢,力求提取更多色素B.将研磨液倒入玻璃漏斗时,应在漏斗基部放一张滤纸C.若收集的滤液呈淡绿色,原因可能是未加碳酸钙或使用了放置数天的菠菜叶D.色素分离后,滤纸条最上方是胡萝卜素,说明其在层析液中的溶解度最小
1.C 提取色素时,应迅速、充分地进行研磨,以免叶绿素见光被破坏,A错误。将研磨液倒入玻璃漏斗时,漏斗基部需要放一块单层尼龙布进行过滤,滤纸会吸附色素,影响实验结果,B错误。若收集的滤液呈淡绿色,说明叶绿素含量较少,原因可能是未加碳酸钙或使用了放置数天的菠菜叶等,C正确。绿叶中的四种光合色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,D错误。
2 某人做叶绿体中色素的分离实验时,使用的是圆形滤纸,装置如图所示。实验结束时在圆形滤纸上形成四个同心色素圆环,则最内圈所呈颜色为A.橙黄色 B.黄色C.蓝绿色 D.黄绿色
2.D 用纸层析法分离色素的原理是叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。因为叶绿素b(黄绿色)的溶解度最小,在滤纸上扩散得最慢,所以最内圈所呈颜色为黄绿色,D符合题意。
3 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,如图为滤纸条上的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述错误的是A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低B.类胡萝卜素含量增加可能有利于该植物抵御强光照C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收的光波长有差别D.画滤液细线时,滤液在点样线上连续画3次
3.D 分析题图,Ⅰ为胡萝卜素,Ⅱ为叶黄素,Ⅲ为叶绿素a,Ⅳ为叶绿素b,与正常光照组相比,强光照组类胡萝卜素含量较高,叶绿素含量较低,说明强光照导致了该植物叶绿素含量降低,A正确。与正常光照组相比,强光照组的叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量增加,由此推测类胡萝卜素含量增加可能有利于该植物抵御强光照,B正确。Ⅲ是叶绿素a,Ⅳ是叶绿素b,叶绿素a和叶绿素b吸收的光波长不同,C正确。分离色素过程中,画滤液细线时,应在前一次画的滤液晾干后再进行重复操作,D错误。
4 为了探究各因素对菠菜叶绿体色素提取实验的影响,某研究小组进行了如表所示实验:用纸层析法分离色素,与戊组对比,下列对甲~丁组实验结果的分析,不合理的是A.甲组滤纸条上的各种色素条带都较窄B.乙组滤纸条上呈绿色的条带窄一些,呈黄色的条带差异不大C.丙组滤纸条上各种色素条带的颜色明显深一些D.丁组滤纸条上各种色素条带的颜色浅一些
4.C SiO2有助于充分研磨,甲组加入的SiO2较少,故甲组滤纸条上各色素含量都较低,A正确。类胡萝卜素较稳定,CaCO3可以保护叶绿素不被破坏,B正确。丙组用滤纸过滤,色素会大量吸附在滤纸上,与戊组相比,丙组滤纸条上各色素条带的颜色都会变浅,C错误。操作时间过长,色素易分解,与戊组相比,丁组滤纸条上各种色素条带的颜色都会变浅,D正确。
知识点24 光合作用的原理
1 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Rubisc。下列叙述正确的是A.Rubisc存在于细胞质基质中B.激活Rubisc需要黑暗条件C.Rubisc催化CO2固定需要ATPD.Rubisc催化C5和CO2结合
1.D 据题意可知,Rubisc是唯一催化CO2固定形成C3的酶,则其存在于叶绿体基质中,A错误;有、无光照均可以发生CO2的固定,因此激活Rubisc不需要黑暗条件,B错误;Rubisc催化CO2的固定不需要消耗ATP,C错误;据题意,Rubisc是催化CO2固定形成C3的酶,即其是催化C5和CO2结合形成C3的酶,D正确。
2 1941年,美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源,实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是A.18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律B.另一组实验及结果图应为:将O换成H2O,CO2换成C18O2,其余不变C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O部分来自H2OD.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体
2.A 18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律,A正确。另一组实验及结果图应为:将O换成H2O、CO2换成C18O2、18O2换成O2,其余不变,B错误。该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O全部来自H2O,C错误。小球藻是真核生物,不同于蓝细菌,具有完整的叶绿体,含有叶绿素和类胡萝卜素,D错误。
3 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,下列相关说法正确的是A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
3.B 突然中断CO2供应,使暗反应中CO2的固定减少,而C3还原仍在进行,因此会暂时导致C3减少,C5增多,即会引起叶绿体基质中C5/C3的值增大,A错误。突然中断CO2供应使C3减少,因此C3还原利用的ATP减少,导致ATP积累增多,而ADP含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增加,B正确。由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收较少,突然将红光改变为绿光,会导致光反应产生的ATP和NADPH减少,这将使暗反应中C3的还原减弱,导致C5减少,C3增多,因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大,C错误。突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的ATP和NADPH增加,而ADP相对含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大,D错误。
4 1937年,植物学家希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光下可以释放出O2,这种反应被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心,分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分,绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法正确的是A.绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素bB.希尔反应的场所是叶绿体类囊体薄膜C.铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂D.在无色上清液中加入CO2不能合成C3
4.B 绿色沉淀部分(主要是叶绿素a和叶绿素b)中含量最多的色素是叶绿素a,A错误。离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生O2的反应被称为希尔反应,场所应是叶绿体类囊体薄膜,B正确。结合题意可知,铁盐等氧化剂的作用与NADP+的作用相似,都是氢受体,能接受水分解产生的H+,并不是催化剂,C错误。将叶绿体破碎离心获得无色上清液,其中含有五碳糖(RuBP)和相关酶,因此在无色上清液中加入CO2能合成C3,D错误。
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
5.A 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。
6 如图为叶绿体中光合作用过程示意图,其中A、B、C、D表示叶绿体的结构,①②③④⑤表示有关物质。下列说法错误的是A.图中A的存在可以增加叶绿体内的膜面积B.与光合作用有关的酶主要分布在A、C、D处C.用14C标记③,可在④、⑤和C5中检测到放射性D.若突然停止光照,短时间内④的含量会增加
6.B 据图析图：分析题图,A表示基粒,B表示叶绿体基质,C表示叶绿体内膜,D表示叶绿体外膜,①表示水,②表示氧气,③表示二氧化碳,④表示C3,⑤表示(CH2O)。由“据图析图”可知,A为基粒,由类囊体堆叠而成,其可以增加叶绿体内的膜面积,A正确。与光合作用有关的酶分布在A(光反应相关的酶)、B(暗反应相关的酶)处,B错误。用14C标记图中的③(CO2)进行光合作用,CO2被C5固定形成C3,C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成(CH2O)和C5,故可在④(C3)、⑤[(CH2O)]和C5中测到14C,C正确。若突然停止光照,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的C3减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故短时间内④(C3)的含量会升高,D正确。
7 如图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中a~c表示相关物质,甲、乙为结构。下列有关说法正确的是A.甲为叶绿体,乙为细胞质基质B.a、b、c依次为O2、NADPH、ADPC.适宜条件下,当外界CO2含量升高时,a的产生速率可能会加快D.该过程合成的ATP大部分运出叶绿体,用于绿色植物的各种生命活动
7.C 题图表示光合作用的光反应阶段的相关生化反应,发生在叶绿体类囊体薄膜上,甲表示类囊体薄膜,乙为叶绿体基质,A错误。a为水光解产生的O2,b为NADP+和H+、e-合成的NADPH,c为合成ATP的原料ADP和Pi,B错误。外界CO2含量升高,暗反应速率可能会加快,光反应速率也可能会加快,O2的释放速率加快,C正确。光合作用过程合成的ATP用于叶绿体自身消耗,D错误。
8 光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生3个阶段,如图所示。下列有关说法错误的是A.RuBP是一种五碳化合物B.图中羧化表示CO2的固定过程C.CO2浓度突然降低,3-PGA/RuBP的值会暂时减小D.卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响
8.D 在羧化阶段,RuBP与CO2结合,而光合作用过程中CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物,故RuBP为一种五碳化合物,A正确。在羧化阶段,RuBP与CO2结合,表示CO2的固定过程,B正确。当CO2浓度突然降低,CO2的固定过程受阻,RuBP的量会暂时增加,3-PGA的量会暂时减少,故3-PGA/RuBP的值会暂时减小,C正确。光反应产生NADPH和ATP应用于暗反应,即卡尔文循环中的还原和再生2个阶段受光反应的影响,而羧化阶段不受光反应的影响,D错误。
9 制糖业是广西的支柱产业,广西种植的甘蔗是生产蔗糖的优质原料。甘蔗叶片中有2种含叶绿体的细胞,一种是维管束鞘细胞(其叶绿体无类囊体,含有Rubisc),另一种是叶肉细胞(其叶绿体有类囊体,无Rubisc),两种细胞共同完成光合作用,如图表示部分过程。请据图回答:(1)图中的NADPH和ATP只能来自 细胞的叶绿体,原因是 。(2)Rubisc是一种酶,在其催化下CO2被固定成 ,此过程发生在叶绿体 中。(3)研究发现:植物进行光合作用需要一定浓度的CO2;PEP酶与CO2的亲和力是Rubisc的60倍。高温干旱气候下,白天为了减少水分散失,甘蔗叶片的部分 关闭,使进行光合作用的细胞周围的CO2浓度下降,但此时甘蔗仍能通过光合作用制造大量有机物。低CO2浓度条件下,甘蔗仍具有较高光合速率的原因是 。
9.【参考答案】 (1)叶肉 光反应产生NADPH和ATP的过程发生在类囊体薄膜上,而只有甘蔗叶肉细胞中的叶绿体含有类囊体 (2)C3 基质 (3)气孔 PEP酶与CO2亲和力强,能利用较低浓度的CO2,保证光合作用正常进行【解题思路】 (1)题图中NADPH和ATP来自光反应阶段,光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜,由题意可知,只有甘蔗叶肉细胞中的叶绿体含有类囊体,所以题图中的NADPH和ATP只能来自叶肉细胞的叶绿体。(2)Rubisc是一种酶,在其催化下CO2被固定成C3,此过程属于暗反应阶段,发生在叶绿体基质中。(3)高温干旱气候下,白天为了减少水分散失,甘蔗叶片的部分气孔关闭,使进行光合作用的细胞周围的CO2浓度下降。由题意“PEP酶与CO2的亲和力是Rubisc的60倍”可知,低CO2浓度条件下,甘蔗仍具有较高光合速率的原因是PEP酶与CO2亲和力强,能利用较低浓度的CO2,保证光合作用正常进行。
知识点25 光合作用的影响因素及其应用
1 下列关于影响植物光合作用因素的叙述,错误的是A.不同光质一定导致同一植物的最大光合作用速率不同B.蒸腾作用可能会影响植物的光合作用速率C.不同浓度的盐溶液中,同一植物的光合速率可能不同D.“正其行,通其风”能提高植物周围CO2浓度,进而促进光合作用
1.A 光质不同,同一植物的最大光合速率可能相同,如分别用红光和紫光照射某植物,可以实现该植物的最大光合速率相同,A错误。蒸腾作用是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸气状态散失到大气中的过程,水是光合作用的原料之一,故蒸腾作用可能会影响植物的光合作用速率,B正确。光合作用需要无机盐的参与,不同浓度的盐溶液中,同一植物的光合速率可能不同,C正确。“正其行,通其风”可提高植物周围环境中的CO2浓度,进而促进植物的光合作用,D正确。
2 下列关于提高农作物产量的措施中,不合理的是A.蔬菜大棚使用蓝紫色的薄膜,有利于提高农作物光合速率B.施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,可为农作物提供更多的CO2C.西汉《氾胜之书》记载的“瓜豆间作”有利于提高光能利用率D.适时灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度
2.A 光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光,蓝紫色的薄膜只允许蓝紫光透过,不仅不能提高光合速率,反而降低光合速率,蔬菜大棚应使用白色透明的薄膜,A错误。施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,可为农作物提供更多的CO2,有利于暗反应阶段的进行,从而提高光合作用强度,B正确。间作是指在同一田地上于同一生长期内,分行或分带间隔种植两种或两种以上作物的种植方式,“瓜豆间作”有利于提高光能利用率,C正确。“光合午休”是中午光照过强,温度过高,蒸腾作用过于旺盛,气孔关闭导致CO2供应不足引起的,故适时灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度,D正确。
3 下列有关“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验的叙述,错误的是A.可以用水浴加热的方式来设置不同的温度梯度,进而研究温度对光合作用的影响B.调节聚光灯与相应实验装置之间的距离,可以研究光照强度对光合作用的影响C.阳光穿透不同颜色的玻璃纸,可以研究不同颜色光对光合作用的影响D.使用精密pH试纸来调节溶液的pH,可以研究pH对光合作用的影响
3.D 可以用水浴加热的方式设置不同的温度梯度,以此研究温度对光合作用的影响,A正确。调节聚光灯与相应植物之间的距离,可以改变光照强度,从而探究光照强度对光合作用的影响,B正确。阳光穿透不同颜色的玻璃纸,会出现不同颜色的光,可以研究不同颜色光对光合作用的影响,C正确。精密pH试纸只能检测溶液的pH,不能用来调节溶液的pH,D错误。
4 某实验小组探究光照强度、CO2含量与植物光合速率(以单位时间O2释放量表示)的关系,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是A.a点光合作用制造的有机物量等于呼吸作用分解的有机物量B.影响植物光合作用的环境因素有光照强度、CO2含量、温度等C.当光照强度为n时,限制植物光合速率的主要因素是CO2含量D.与d点相比,c点叶绿体中合成C3的速率相对较低
4.D 图中a点表示光补偿点,此时植物的光合速率等于呼吸速率,光合作用制造的有机物量等于呼吸作用分解的有机物量,A正确;ab段,随着光照强度增加,光合速率增加,因此影响植物光合作用的环境因素是光照强度;光照强度大于n时随着光照强度增加,光合速率不再增加,因此影响植物光合作用的环境因素是CO2含量、温度等,B正确;光照强度为n时,曲线A、B都已经达到光饱和点,而A曲线CO2含量高,故此时影响光合作用的主要因素是CO2含量,C正确;c点CO2含量高于d点,与d点相比,c点叶绿体中CO2固定生成C3的速率高于d点,D错误。
5 图甲为研究光合作用的实验装置,用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片,再用气泵抽出气体直至叶圆片沉底,然后将等量的叶圆片放入不同温度的 NaHCO3(等浓度)溶液中,给予一定的光照,测量每个培养皿叶圆片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关分析不正确的是A.图甲中NaHCO3溶液能为叶圆片的光合作用提供原料B.通过图乙分析可以找到总光合作用的最适温度C.在cd段,随着溶液温度的升高,净光合速率逐渐减小D.增大NaHCO3溶液的浓度,叶圆片上浮至液面的时间可能减小
5.B 实验中的NaHCO3溶液能为叶圆片的光合作用提供CO2,CO2是光合作用暗反应所需的原料,A正确。乙图自变量是温度,通过对乙图的分析,可以找到净光合作用的最适温度,B错误。酶发挥作用需要适宜的温度,在cd段,随着溶液温度的升高,酶的活性降低,净光合速率逐渐减小,C正确。叶圆片上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小,增大NaHCO3溶液的浓度,CO2供应充足,叶圆片上浮至液面的时间可能减小,D正确。
6 [2022湖南卷](多选)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
6.AD 夏季晴朗无云的白天12时左右,光照强度和温度较高,叶片蒸腾作用强,组成气孔结构的保卫细胞失水过多导致气孔部分关闭,进入植物叶肉细胞的CO2量减少,光合作用强度减弱,A项符合题意。12时左右,光合作用强度减弱,但是光合作用强度依然大于呼吸作用强度,呼吸作用释放的CO2量小于光合作用固定的CO2量,B项不符合题意。光合色素位于类囊体薄膜上,而不是叶绿体内膜上,C项不符合题意。根据化学平衡原理,光反应产物积累,对光反应过程的抑制作用会加强,使叶片转化光能的能力下降,D项符合题意。
7 (多选)为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用,研究人员将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组,测定了不同遮光环境下的光照强度,通过不同遮光处理一周后,测得结果如表所示。下列分析正确的是A.导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长B.将处理后的D组棉花分别置于不同遮光环境中,黄色透光膜下的棉花叶光合速率最高C.将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下,叶绿体中生成NADPH最多的是D组D.雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
7.ACD 解题指导：分析题意,本实验的自变量是不同的遮光环境,因变量是光照强度、叶绿素含量和净光合作用。根据表中实验数据可知,黄色透光膜处理组中的光照强度、叶绿素含量和净光合作用强度均高于红色透光膜和蓝色透光膜处理组。 不同的透光膜透过的光的波长不同,光照强度不同,进而导致了净光合作用不同,故导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长,A正确。由于不同环境中的呼吸速率未知,故无法判断哪种透光膜下棉花叶的光合速率最高,B错误。不同的处理条件下,D组棉花中叶绿素含量最高,故推测将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下,D组吸收的光能最多,光合作用最强,叶绿体中生成NADPH最多,C正确。根据B、C、D三组实验结果可知,在黄色透光膜下,棉花叶的净光合作用更强,故推测雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长,D正确。
8 农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增产等目的。回答下列问题:(1)光照强度对玉米、甘蔗和大豆植株净光合速率的影响如图所示,据图可知,对于玉米植株来说,光照强度由A增大到B时,暗反应速率会 (填“增大”“减小”或“不变”) ,原因是 。(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物,农业生产中应将玉米植株和 (填“甘蔗”或“大豆”) 植株间作,原因是 。
8.【参考答案】 (1)增大 光照强度增强,光反应产生的NADPH和ATP的含量增加,C3的还原过程增强,暗反应速率增大 (2)大豆 大豆植株的光饱和点低,可以更有效地利用弱光【解题思路】 (1)光照强度由A增大到B时,光反应产生的NADPH和ATP的含量增加, C3的还原过程增强,暗反应速率增大。(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物,农业生产中应将喜阳和喜阴的植株间行种植,以达到增产的目的。玉米植株和甘蔗植株都是喜阳的植株,大豆的光饱和点要远低于玉米和甘蔗,因此应将玉米植株和大豆植株间作,同时这种高矮搭配的种植方式,可以更好地通风透光,提高光能的利用率。
几种巧妙的耕作方式巧妙地搭配各种作物,从时间上和空间上更好地利用光能,可有效地提高光能利用率。轮作:在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物或复种组合的种植方式。轮作具有能均衡利用土壤养分;改变田间生态环境,防治病、虫、草害;有效地改善土壤的理化性质、调节土壤肥力等优点。间作:在同一块田地上于同一生长期内分行或分带间隔种植两种或两种以上作物的方式。间作具有能充分利用空间和光能,提高产量;调节土壤肥力;可以抑制病虫害的发生等优点。套作:在前季作物生长后期的株、行或畦间播种或栽植后季作物的种植方式。套作的两种或两种以上作物的共生期只占生育期的一小部分,是一种解决前后季作物间季节矛盾的复种方式 。套作的主要作用是争取时间以提高光能和土地的利用率。
知识点26 光合作用与细胞呼吸的综合
1 光合作用和呼吸作用在生产生活中应用广泛,下列叙述错误的是A.维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差,有利于植物体内有机物的积累B.合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率C.中耕松土可促进植物根细胞对矿质元素的吸收D.连续阴雨天时提高温度有利于大棚植物生长
1.D 维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差,有利于植物有机物的积累,白天升高温度提高光合作用,夜晚降低温度有利于降低有机物的消耗,A正确。合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率,进而提高农作物产量,B正确。中耕松土可增加土壤中的氧气量,促进根系细胞的呼吸作用,从而促进根细胞对矿质元素的吸收,C正确。阴雨天植物光合作用较弱,升高温度会增加呼吸作用,不利于有机物的积累,不利于大棚植物生长,D错误。
2 如图为某叶肉细胞内的部分能量转化过程简图,叙述正确的是A.过程①需要NADPH供氢B.过程③发生在线粒体中C.过程①和②中的能量转化发生在光合作用过程中D.过程③和④表示呼吸作用中的能量转化
2.C 据图可知,①表示光反应阶段(水的光解)产生ATP的过程,此过程同时能产生NADPH,A错误。过程③表示细胞呼吸过程中有机物的氧化分解,发生场所是细胞质基质,B错误。过程①和过程②中的能量转化发生在光合作用过程中,C正确。过程③表示呼吸作用中的能量转化,④表示ATP水解产生能量,不属于呼吸作用,D错误。
3如图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量(相对值)的变化。如图乙表示水稻叶肉细胞CO2吸收情况与光照强度的关系。有关说法正确的是A.图甲中光照强度为b时光合速率=呼吸速率B.图甲中光照强度为d时,叶绿体向外界释放的O2相对值为3C.若适当增加CO2浓度,则图乙的h点向右移动D.图乙中,限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度
3.C 图甲中光照强度为b时,CO2释放量大于0,说明光合作用速率小于呼吸作用速率,A错误。图甲中光照强度为a时,O2产生总量(相对值)为0,说明细胞只进行呼吸作用,据此可知,呼吸作用强度相对值为6,即呼吸作用需要消耗O2的相对值为6;光照强度为d时,O2产生总量(相对值)为8,所以叶绿体向外界释放O2的相对值为2,B错误。图乙表示水稻叶肉细胞CO2吸收速率与光照强度的关系,h点对应光饱和点,如果适当增加CO2浓度,光合作用增强,则图乙的h点会向右移动,C正确。据“试题分析”可知,D错误。
结合题意和图示分析,图甲中光照强度为a时,叶肉细胞只释放CO2,不产生O2,此时细胞只进行呼吸作用;光照强度为b时叶肉细胞的CO2释放量与O2产生总量相等,此时CO2释放量大于0,说明光合作用小于呼吸作用;光照强度为c时,光合作用等于呼吸作用;光照强度为d时,光合作用大于呼吸作用。图乙是叶肉细胞CO2吸收速率随光照强度变化的曲线,e点对应光照强度为0,此时细胞只进行呼吸作用;f点对应光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等;g点时叶肉细胞达到最大光合速率,故限制g点光合作用强度的因素不再是光照强度。
4 多选)农业生产上往往会根据具体情况采用单作或间作的种植方式。单作是指在同一块田地上种植一种作物;间作是在同一块田地上于同一生长期内,分行或分带相间种植两种或两种以上作物。将桑树和大豆分别单作与间作,测得两种植物的光合速率如图所示。据图分析,下列叙述正确的是A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均受到影响B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C.与单作相比,间作虽然提高了桑树的光合速率,但降低了大豆的光合速率D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
4.AD 图示分析:
第一步:“识标明变量”。图中反映出的自变量有三种:①横坐标所示因子——光照强度;②植物种类——桑树和大豆;③种植方式——单作和间作。纵坐标所示的因子表示因变量,值得注意的是虽然图中标注的是“光合速率”,但根据曲线的起点在横轴以下,判断出其实质上表示的是净光合速率,故因变量是净光合速率而不是总光合速率。故左图反映的是在单作和间作两种不同种植方式下,光照强度对桑树净光合速率的影响,右图反映的是在单作和间作两种不同的种植方式下,光照强度对大豆净光合速率的影响。
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