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生物人教版 (2019)第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者第2课时教案设计
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这是一份生物人教版 (2019)第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者第2课时教案设计，共15页。教案主要包含了光合作用的原理，光合作用原理的应用等内容，欢迎下载使用。
一、光合作用的原理
1.概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2.反应式：CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2。
3.探索光合作用原理的部分实验
4.光合作用的过程
(1)光反应阶段
①场所：在叶绿体类囊体的薄膜上进行。
②条件：必须有光、叶绿体中的色素和酶。
③过程
a.水的光解：2H2Oeq \(――→,\s\up7(光能))4NADPH＋O2；
b.ATP的生成：ADP＋Pieq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(酶))ATP。
(2)暗反应阶段
①场所：在叶绿体基质中进行。
②条件：有光无光均可，需要多种酶参与。
③过程
a.CO2的固定：CO2＋C5eq \(――→,\s\up7(酶))2C3；
b.C3的还原：2C3＋NADPHeq \(――→,\s\up7(ATP),\s\d5(酶))(CH2O)＋C5。
④能量转变：ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量→(CH2O)中稳定的化学能。
(3)光反应与暗反应的联系
①光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。
②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。
(1)光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和NADPH都用于暗反应
( )
(2)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行( )
(3)整个光合作用过程中，能量的转化是光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
( )
(4)光合作用释放的O2都来自水( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√
下图是光合作用的过程图解，请据图分析：
1.图中①～⑦各种物质分别是什么？
提示 ①叶绿体中的色素；②O2；③NADPH；④ATP；⑤2C3；⑥CO2；⑦(CH2O)。
2.过程Ⅰ、Ⅱ分别是什么？发生的场所分别在哪里？
提示 Ⅰ是光反应，发生在叶绿体类囊体的薄膜上；Ⅱ是暗反应，发生在叶绿体的基质中。
3.叶绿体中ATP、ADP的运动方向是怎样的？
提示 ATP：类囊体薄膜→叶绿体基质。ADP：叶绿体基质→类囊体薄膜。
4.如果给植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？
提示 依次出现在CO2、C3、(CH2O)中。
5.如果给植物提供H218O，光照下较长时间后，放射性会出现在哪些物质中？
提示 出现在氧气、水、C3、二氧化碳、丙酮酸和(CH2O)等中。
解析 经光合作用后氧气中含有放射性，同时经过有氧呼吸，水、丙酮酸、二氧化碳等中也有了18O，再经过光合作用，C3和(CH2O)等中也有了18O。
二、光合作用原理的应用
1.光合作用的强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响因素eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(土壤中水分的多少\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(光反应的原料,叶片气孔开闭)),环境中二氧化碳的浓度,温度的高低,光照的长短和强弱,无机营养、病虫害等))
2.探究光照强弱对光合作用强度的影响
(1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。
(2)实验流程
①打出圆形小叶片：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径为0.6 cm)圆形小叶片30片
↓
②抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体，重复2～3次
↓
③圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形
小叶片全部沉到水底
↓
④强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水，各放入10片圆形
小叶片，用强、中、弱三种光照分别照射
↓
⑤观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
(3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明在一定范围内，随着光照强度的不断增加，光合作用强度不断增加。
3.影响光合作用因素的曲线分析
(1)光照强度
①关键点：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，单位时间内释放的CO2量表示呼吸速率。B点细胞呼吸释放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等，此时的光照强度称为光补偿点。C点时已经达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。
②关键线段：AB段(不包括B点)光合作用的强度小于细胞呼吸的强度；BC段(不包括B点)光合作用的强度大于细胞呼吸的强度。
(2)CO2浓度
①走势分析：图甲和图乙都表示在一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而增加，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用强度不再增加。
②关键点分析：图甲中A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即CO2补偿点；图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图甲和图乙中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(3)温度
①影响原理：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。
②曲线分析：B点对应的温度是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度，光合作用强度都会下降。
(1)光照强度影响光合作用但光质不影响( )
(2)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化( )
(3)CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的( )
答案 (1)× (2)× (3)√
科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图，请据图分析：
1.光照强度为a时，曲线Ⅰ和Ⅱ重合说明什么？此时造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么？
提示 光照强度为a时，曲线Ⅰ和Ⅱ重合说明温度不是限制因素，光照强度才是限制因素。此时造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同。
2.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么？
提示 温度的不同。
3.光照强度为c时，每条曲线都呈现水平状态，说明什么？
提示 此时每条曲线都达到了光饱和点，光合作用强度不再随光照强度的增强而上升。
1.美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2中的氧，证明了光合作用( )
A.制造了有机物
B.利用了根系吸收的水分
C.释放的氧气全部来自H2O
D.释放的氧气全部来自CO2
答案 C
解析 美国科学家鲁宾和卡门通过同位素18O分别标记H2O和CO2，发现只有标记H2O的一组产生了18O2，两组对照说明光合作用释放的氧气全部来自水。
2.(2019·沈阳高一检测)光合作用的产物葡萄糖分子中的碳、氢、氧分别来自( )
A.二氧化碳、反应物水、产物水
B.二氧化碳、二氧化碳、反应物水
C.二氧化碳、反应物水、反应物水
D.二氧化碳、反应物水、二氧化碳
答案 D
解析 光合作用的原料为二氧化碳和水，则产物葡萄糖分子中的碳来源于二氧化碳、氢来源于水；水在光反应中生成NADPH和氧气，即水中的氧全部生成氧气，故葡萄糖分子中的氧来源于二氧化碳。
3.以下反应过程在叶绿体基质中完成的变化有( )
①H2O→NADPH＋O2 ②ATP→ADP＋Pi＋能量
③2C3→(CH2O)＋C5 ④CO2＋C5→2C3
A.①②③ B.①③④
C.②③④ D.①②④
答案 C
解析 叶绿体基质中完成的是暗反应，有②③④。
4.(2019·河北衡水中学月考)光合作用的正常进行要受多种因素的影响。一个生物兴趣小组研究了矿质元素含量、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是( )
答案 A
解析 氮元素是构成酶、叶绿素、ATP、NADPH、核酸等的原料，是植物光合作用的必需元素，但光合作用强度不会随叶片中含N量的增加而持续增大。
5.如图表示研究NaHCO3溶液浓度影响光合作用速率的实验，下列说法错误的是( )
A.将整个装置放在光下，毛细刻度管内的红色液滴会向左移动
B.将整个装置置于暗室，一段时间后检查红色液滴是否移动，可以证明光是光合作用的必要条件
C.当NaHCO3溶液浓度不变时，在试管乙内加入少量蠕虫(无氧呼吸)，对红色液滴移动不产生明显影响
D.为使对照更具有说服力，试管甲中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊乐藻
答案 B
解析 将整个装置放在光下，伊乐藻在光下进行光合作用产生O2，试管乙内气压增大，毛细刻度管内的红色液滴会向左移动，A正确；没有以光为变量的对照实验，无法证明光是光合作用的必要条件，B错误；当NaHCO3溶液浓度不变时，在试管乙内加入少量蠕虫，蠕虫进行的是无氧呼吸(产生乳酸)，不会引起装置中气体量的变化，对红色液滴移动不产生明显影响，C正确；探究实验遵循单一变量原则，而无关变量要求相同且适宜，因此为使对照更具说服力，试管甲中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊乐藻，D正确。
6.如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题：
(1)甲指光合作用的______________，乙指光合作用的______________。
(2)在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是________的供给不足。
(3)在该过程中具有还原性的物质是________。若CO2停止供应，首先增加的是________。(用图中字母表示)
(4)能量转换的过程是光能→________→________(用图中字母表示)。
(5)请写出光合作用的总反应式：__________________________________________________。
请写出E生成F的反应式：___________eq \(――→,\s\up7(酶))______________________________________。
(6)在D中，含量最少的是____________，含量最多的是____________。
答案 (1)光反应阶段 暗反应阶段 (2)CO2 (3)C I
(4)E L (5)CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2 ATP ADP＋Pi＋能量 (6)胡萝卜素 叶绿素a
解析 (1)据题图分析，甲是光合作用的光反应阶段，乙是光合作用的暗反应阶段。
(2)植物“午休”现象的直接原因是植物为避免蒸腾作用过强而部分气孔关闭导致的CO2供应不足。
(3)光合作用过程中具有还原性的物质是C，即NADPH。CO2停止供应，五碳化合物(I)的消耗停止，短时间内其来源不变，所以首先增加的是五碳化合物(I)。
(4)光合作用过程中能量转换的过程是光反应将光能转变为储存在ATP中活跃的化学能，经暗反应转换为有机物中稳定的化学能。
(5)光合作用的总反应式为CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2。E是ATP，F是ADP和Pi，E生成F的反应式为ATPeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量。
(6)D是光合色素，含量最少的是胡萝卜素，最多的是叶绿素a。
题组一 光合作用的原理
1.(2018·湖南长沙一中月考)在甲、乙两试管中培养小球藻，给甲试管中提供C18O2和H2O，给乙试管提供CO2和H218O，在适宜的光照条件下，两试管最初释放的氧气分别应该是( )
A.甲为18O2，乙为O2 B.甲、乙均为18O2
C.甲为O2，乙为18O2 D.甲、乙均为O2
答案 C
解析 光合作用释放的氧气来自水的光解，所以甲、乙两试管最初释放的氧气分别为O2和18O2。
2.如图为高等绿色植物光合作用过程图解，以下说法正确的是( )
A.A是光合色素，分布在叶绿体内膜和类囊体薄膜上
B.E是ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生
C.G是C3，F是C5
D.光合作用的光反应和暗反应过程均有酶的参与
答案 D
解析 根据光合作用图解可知，题图中A是光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项错误；E是ADP，在叶绿体基质中生成，B项错误；G是C5，F是C3，C项错误；光合作用的光反应和暗反应过程均需酶的催化，D项正确。
3.(2018·成都高一检测)如图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列有关叙述错误的是( )
A.图中①是参加反应的水
B.图中②上有光合色素
C.图中光能转化成了化学能
D.图中的NADPH和ATP用于固定CO2
答案 D
解析 题图中类囊体薄膜上含有光合色素，能吸收光能进行光反应，分解水并合成ATP，将光能转化成化学能，光反应合成的ATP和NADPH用于暗反应中C3的还原。
4.(2019·陕西西安高新一中月考)光合作用过程中，能量传递的途径是( )
A.光能→叶绿体色素→水中的化学能
B.光能→葡萄糖→ATP中活跃的化学能
C.光能→ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量→有机物中稳定的化学能
D.光能→葡萄糖→淀粉中的化学能
答案 C
解析 光反应的能量变化是光能转变为ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量，暗反应中能量变化是ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量转变为有机物中稳定的化学能，C正确。
5.(2018·广西桂林期末)如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错误的是( )
A.物质b可能是ADP和Pi
B.物质c直接被还原生成(CH2O)和C5
C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂
D.乙中含有多种催化反应的酶
答案 B
解析 根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi，A正确；物质c为CO2，CO2转化成(CH2O)和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂，C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。
题组二 光合作用原理的应用
6.(2019·天水高一检测)如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。18时，该植物的光合作用强度较弱，其主要限制因素是( )
A.水 B.温度
C.光照强度 D.二氧化碳
答案 C
解析 由题图可知，18时光照强度减弱，光反应减弱，导致光合作用强度减弱。
7.(2019·河北石家庄高一检测)下列条件中，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大( )
A.增加空气中氧气含量 B.适当提高环境温度
C.增施农家肥 D.适当增加光照强度
答案 A
解析 适当提高环境温度可以提高酶活性，加快光合作用速率；增施农家肥既能增加矿质元素又能提高农作物周围二氧化碳的浓度，加快光合作用速率；适当增加光照强度，可以加快光反应速率。以上三者都可以提高农作物的产量，而增加氧气浓度对光合作用没有影响，反而加快细胞呼吸，不利于提高农作物的产量。
8.(2018·山东枣庄滕州高一上期末)如图曲线a表示某种植物在最适温度和CO2浓度恒定的条件下，光合作用强度随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b所示的变化，则改变的环境因素是( )
A.适当提高温度 B.增大光照强度
C.适当增加CO2浓度 D.增加酶的数量
答案 C
解析 由于曲线a表示植物处于最适温度时的光合作用强度，因此适当提高温度，酶的活性降低，使光合作用强度减弱，A错误；分析题图可知，B点之后光照强度已不再是限制光合作用的因素，光照强度增加，光合作用强度不会增强，B错误；由于CO2是光合作用的原料，B点CO2浓度增加，光合作用强度会增强，C正确；酶的数量不是环境因素，D错误。
9.在如图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是( )
A.叶片吸水膨胀，密度减小
B.叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上
C.溶液内产生的CO2大量附着在叶面上
D.NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
答案 B
解析 叶片浮出液面的原因是进行光合作用，产生的气体(O2)存在于细胞间隙中，然后附着在叶面上。溶液内不会产生过多的CO2，产生的CO2几乎全部供给了光合作用；NaHCO3溶液的作用是保持容器内CO2浓度的稳定。
10.如图表示温室大棚内光照强度(X)与农作物净光合作用强度的关系(大棚内温度、水分和无机盐含量均处于适宜的条件下)。请据图分析，下列说法错误的是( )
A.当X＞Q时，可采取遮光措施确保农作物的最大净光合作用强度
B.N＜X＜Q时，限制农作物增产的主要因素可能是CO2浓度
C.M和N相比，N点时更有利于该农作物的生长
D.当X＝P时，叶肉细胞内形成ATP的场所是线粒体和细胞质基质
答案 D
解析 当X＞Q时，光照过强，植物为了减少水分的散失而关闭部分气孔，导致二氧化碳进入植物细胞减少，净光合作用强度降低，所以可采取遮光措施确保农作物的最大净光合作用强度，A正确；N＜X＜Q时，农作物净光合作用强度达到最大，此时棚内温度处于适宜条件，所以限制农作物增产的主要因素可能是CO2浓度，B正确；M和N相比，N点时的净光合作用强度高，因此更有利于植物的生长，C正确；当X＝P时，净光合作用强度为0，即光合作用强度＝呼吸作用强度，叶肉细胞内形成ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，D错误。
11.(2019·江苏宿迁高一上期末)下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是( )
A.图1中，若光照强度适当增强，可使a点左移，b点右移
B.图2中，若CO2浓度适当增大，可使a点左移，b点右移
C.图3中，与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多
D.图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
答案 D
解析 图4中，光照下CO2的吸收量为植物净光合量(植物有机物积累量)，黑暗中CO2的释放量为植物呼吸量，因此当温度高于25 ℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。
12.(2018·江苏盐城期末)如图1表示人参叶肉细胞内部分代谢过程，甲～戊表示物质，①～⑤表示过程。科研人员研究了不同光照强度条件下CO2浓度对人参叶片净光合速率的影响，得到如图2所示曲线。请据图回答问题：
(1)图1中，物质乙是__________，过程②发生的场所是_________，过程③为_________。
(2)从图2可知，当光照强度为180 klx时，增施CO2对人参叶片净光合速率影响幅度不大，原因是在这种条件下，图1中过程______(填数字符号)产生的____________________较少。
(3)若在CO2浓度为1 200 μml·ml－1时，光照强度由550 klx降为180 klx，则短时间内叶绿体中含量减少的物质有________(填序号：①C5；②ATP；③NADPH；④C3)。
答案 (1)丙酮酸 线粒体(基质) 光合作用暗反应 (2)① NADPH、ATP (3)①②③
解析 (1)题图1中，物质乙是有氧呼吸第一阶段的产物、第二阶段的反应物，即丙酮酸；过程②是有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质中；过程③是光合作用的暗反应阶段。(2)由题图2可知，当光照强度为180 klx时，CO2浓度增大，净光合速率变化不大，故增施CO2对人参叶片净光合速率影响幅度不大，原因是在这种条件下，CO2浓度不是限制光合作用的主要因素，光照强度才是限制光合作用的主要因素，由于光照强度较低，光反应产生的NADPH和ATP较少，进而影响光合速率。(3)在CO2浓度为1 200 μml·ml－1时，光照强度由550 klx降为180 klx，光照强度降低，光反应过程减弱，产生的NADPH和ATP减少，CO2浓度不变，CO2固定形成的C3量不变，消耗的C5量也不变，但是C3还原量减少，形成的C5量少，所以C3含量升高，C5含量减少。
13.将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养。用CO2浓度测定仪测得该玻璃罩内CO2浓度一天24 h内的变化情况，绘制成如图的曲线，据图回答下列问题：
(1)绿色植物的叶肉细胞中，光合作用的场所是______________。参与光合作用的色素有________和__________两大类，分布在________________上。
(2)图中D点时，植物光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸速率。FG段CO2浓度下降较慢，是因为中午温度较高，为减少水分的散失，部分气孔关闭，从而使叶肉细胞中________较少，光合作用速率下降。此时，叶肉细胞中三碳化合物的含量________。
(3)在图中__________(填字母)点时，植物体内有机物和A点相同。一天中，植株是否生长？__________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________。
答案 (1)叶绿体 叶绿素 类胡萝卜素 类囊体薄膜
(2)等于 CO2 下降 (3)F 是 一天内玻璃罩内CO2浓度下降，说明植物光合作用大于细胞呼吸，有有机物的积累
解析 (2)据曲线可知，在AD、HI段CO2浓度在升高，说明细胞呼吸强度大于光合作用强度；DH段CO2浓度在降低，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；在D、H两点曲线转折，表明光合作用强度等于细胞呼吸强度；FG段CO2浓度下降较慢，是因为中午温度较高，部分气孔关闭，叶肉细胞内CO2供应减少，光合作用减弱。(3)A点与F点相比，玻璃罩内CO2浓度相同，说明植物没有有机物的积累，两点植物体内有机物量相同。I点CO2浓度低于A点，说明一天中总体来说植物光合作用大于细胞呼吸，有有机物的积累。
14.(2018·宁夏银川一中高一上期末)如图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示在一定光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。请回答下列问题：
(1)由图1可知，甲、乙分别代表的物质是____________、______________，要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是______________。
(2)图2中限制D点光合作用强度增长率的主要环境因素是____________，C点和D点相比，叶绿体中NADPH的含量______________(填“较低”“相等”或“较高”)。
(3)从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干小圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度的光照和适宜的温度，测量小圆叶片上浮至液面所需
时间，其记录结果绘成曲线如图3。请据此回答下列问题：
①该实验的目的是____________________________________________________________。
②从图解分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是______________，而c点以后曲线上行，其原因应该是___________________________________________________________________。
答案 (1)CO2 NADPH和ATP 不提供CO2或增强光照(回答一个方面即可) (2)光照强度 较高
(3)①探究CO2浓度对光合作用速率的影响 ②光照强度 NaHCO3溶液浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢
解析 (1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应为暗反应提供NADPH和ATP。要想使叶绿体内C3的含量快速下降，基本思路是“减少C3来源”或“增加C3去向”，所以可通过不提供CO2或增强光照来实现。(2)影响光合作用的外界因素主要是温度、CO2浓度和光照强度，D点时CO2浓度已经饱和，而温度是适宜温度，故制约因素主要为光照强度。D点比C点CO2浓度高，消耗的NADPH较多，故C点NADPH含量较高。(3)NaHCO3的作用是提供CO2，所以实验中自变量为CO2浓度，因变量是光合作用速率。bc段曲线平缓，制约因素是光照强度。c点以后曲线上行，其原因是NaHCO3溶液浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢。时间及科学家
观点或实验过程
发现或实验结论
实验特点
19世纪末到1928年
在光合作用中，CO2中的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖
甲醛对植物有毒害作用，甲醛不能通过光合作用转化成糖
1937年希尔
(英国)
离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂eq \(――→,\s\up7(光照))O2
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2
悬浮液中有H2O，无CO2
1941年鲁宾、卡门(美国)
向植物提供eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(H\\al( 18,2)O、CO2→, 释放18O2,H2O、C18O2→, 释放O2))
光合作用释放的O2来自水
相互对照。
自变量：标记物；
因变量：释放的O2是否含18O
1954年、1957年阿尔农(美国)
光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随
20世纪40年代卡尔文(美国)
用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向
探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
利用同位素标记法
一、光合作用的原理
1.概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2.反应式：CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2。
3.探索光合作用原理的部分实验
4.光合作用的过程
(1)光反应阶段
①场所：在叶绿体类囊体的薄膜上进行。
②条件：必须有光、叶绿体中的色素和酶。
③过程
a.水的光解：2H2Oeq \(――→,\s\up7(光能))4NADPH＋O2；
b.ATP的生成：ADP＋Pieq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(酶))ATP。
(2)暗反应阶段
①场所：在叶绿体基质中进行。
②条件：有光无光均可，需要多种酶参与。
③过程
a.CO2的固定：CO2＋C5eq \(――→,\s\up7(酶))2C3；
b.C3的还原：2C3＋NADPHeq \(――→,\s\up7(ATP),\s\d5(酶))(CH2O)＋C5。
④能量转变：ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量→(CH2O)中稳定的化学能。
(3)光反应与暗反应的联系
①光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。
②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。
(1)光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和NADPH都用于暗反应
( )
(2)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行( )
(3)整个光合作用过程中，能量的转化是光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
( )
(4)光合作用释放的O2都来自水( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√
下图是光合作用的过程图解，请据图分析：
1.图中①～⑦各种物质分别是什么？
提示 ①叶绿体中的色素；②O2；③NADPH；④ATP；⑤2C3；⑥CO2；⑦(CH2O)。
2.过程Ⅰ、Ⅱ分别是什么？发生的场所分别在哪里？
提示 Ⅰ是光反应，发生在叶绿体类囊体的薄膜上；Ⅱ是暗反应，发生在叶绿体的基质中。
3.叶绿体中ATP、ADP的运动方向是怎样的？
提示 ATP：类囊体薄膜→叶绿体基质。ADP：叶绿体基质→类囊体薄膜。
4.如果给植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？
提示 依次出现在CO2、C3、(CH2O)中。
5.如果给植物提供H218O，光照下较长时间后，放射性会出现在哪些物质中？
提示 出现在氧气、水、C3、二氧化碳、丙酮酸和(CH2O)等中。
解析 经光合作用后氧气中含有放射性，同时经过有氧呼吸，水、丙酮酸、二氧化碳等中也有了18O，再经过光合作用，C3和(CH2O)等中也有了18O。
二、光合作用原理的应用
1.光合作用的强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响因素eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(土壤中水分的多少\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(光反应的原料,叶片气孔开闭)),环境中二氧化碳的浓度,温度的高低,光照的长短和强弱,无机营养、病虫害等))
2.探究光照强弱对光合作用强度的影响
(1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。
(2)实验流程
①打出圆形小叶片：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径为0.6 cm)圆形小叶片30片
↓
②抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体，重复2～3次
↓
③圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形
小叶片全部沉到水底
↓
④强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水，各放入10片圆形
小叶片，用强、中、弱三种光照分别照射
↓
⑤观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
(3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明在一定范围内，随着光照强度的不断增加，光合作用强度不断增加。
3.影响光合作用因素的曲线分析
(1)光照强度
①关键点：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，单位时间内释放的CO2量表示呼吸速率。B点细胞呼吸释放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等，此时的光照强度称为光补偿点。C点时已经达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。
②关键线段：AB段(不包括B点)光合作用的强度小于细胞呼吸的强度；BC段(不包括B点)光合作用的强度大于细胞呼吸的强度。
(2)CO2浓度
①走势分析：图甲和图乙都表示在一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而增加，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用强度不再增加。
②关键点分析：图甲中A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即CO2补偿点；图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图甲和图乙中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(3)温度
①影响原理：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。
②曲线分析：B点对应的温度是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度，光合作用强度都会下降。
(1)光照强度影响光合作用但光质不影响( )
(2)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化( )
(3)CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的( )
答案 (1)× (2)× (3)√
科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图，请据图分析：
1.光照强度为a时，曲线Ⅰ和Ⅱ重合说明什么？此时造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么？
提示 光照强度为a时，曲线Ⅰ和Ⅱ重合说明温度不是限制因素，光照强度才是限制因素。此时造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同。
2.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么？
提示 温度的不同。
3.光照强度为c时，每条曲线都呈现水平状态，说明什么？
提示 此时每条曲线都达到了光饱和点，光合作用强度不再随光照强度的增强而上升。
1.美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2中的氧，证明了光合作用( )
A.制造了有机物
B.利用了根系吸收的水分
C.释放的氧气全部来自H2O
D.释放的氧气全部来自CO2
答案 C
解析 美国科学家鲁宾和卡门通过同位素18O分别标记H2O和CO2，发现只有标记H2O的一组产生了18O2，两组对照说明光合作用释放的氧气全部来自水。
2.(2019·沈阳高一检测)光合作用的产物葡萄糖分子中的碳、氢、氧分别来自( )
A.二氧化碳、反应物水、产物水
B.二氧化碳、二氧化碳、反应物水
C.二氧化碳、反应物水、反应物水
D.二氧化碳、反应物水、二氧化碳
答案 D
解析 光合作用的原料为二氧化碳和水，则产物葡萄糖分子中的碳来源于二氧化碳、氢来源于水；水在光反应中生成NADPH和氧气，即水中的氧全部生成氧气，故葡萄糖分子中的氧来源于二氧化碳。
3.以下反应过程在叶绿体基质中完成的变化有( )
①H2O→NADPH＋O2 ②ATP→ADP＋Pi＋能量
③2C3→(CH2O)＋C5 ④CO2＋C5→2C3
A.①②③ B.①③④
C.②③④ D.①②④
答案 C
解析 叶绿体基质中完成的是暗反应，有②③④。
4.(2019·河北衡水中学月考)光合作用的正常进行要受多种因素的影响。一个生物兴趣小组研究了矿质元素含量、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是( )
答案 A
解析 氮元素是构成酶、叶绿素、ATP、NADPH、核酸等的原料，是植物光合作用的必需元素，但光合作用强度不会随叶片中含N量的增加而持续增大。
5.如图表示研究NaHCO3溶液浓度影响光合作用速率的实验，下列说法错误的是( )
A.将整个装置放在光下，毛细刻度管内的红色液滴会向左移动
B.将整个装置置于暗室，一段时间后检查红色液滴是否移动，可以证明光是光合作用的必要条件
C.当NaHCO3溶液浓度不变时，在试管乙内加入少量蠕虫(无氧呼吸)，对红色液滴移动不产生明显影响
D.为使对照更具有说服力，试管甲中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊乐藻
答案 B
解析 将整个装置放在光下，伊乐藻在光下进行光合作用产生O2，试管乙内气压增大，毛细刻度管内的红色液滴会向左移动，A正确；没有以光为变量的对照实验，无法证明光是光合作用的必要条件，B错误；当NaHCO3溶液浓度不变时，在试管乙内加入少量蠕虫，蠕虫进行的是无氧呼吸(产生乳酸)，不会引起装置中气体量的变化，对红色液滴移动不产生明显影响，C正确；探究实验遵循单一变量原则，而无关变量要求相同且适宜，因此为使对照更具说服力，试管甲中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊乐藻，D正确。
6.如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题：
(1)甲指光合作用的______________，乙指光合作用的______________。
(2)在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是________的供给不足。
(3)在该过程中具有还原性的物质是________。若CO2停止供应，首先增加的是________。(用图中字母表示)
(4)能量转换的过程是光能→________→________(用图中字母表示)。
(5)请写出光合作用的总反应式：__________________________________________________。
请写出E生成F的反应式：___________eq \(――→,\s\up7(酶))______________________________________。
(6)在D中，含量最少的是____________，含量最多的是____________。
答案 (1)光反应阶段 暗反应阶段 (2)CO2 (3)C I
(4)E L (5)CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2 ATP ADP＋Pi＋能量 (6)胡萝卜素 叶绿素a
解析 (1)据题图分析，甲是光合作用的光反应阶段，乙是光合作用的暗反应阶段。
(2)植物“午休”现象的直接原因是植物为避免蒸腾作用过强而部分气孔关闭导致的CO2供应不足。
(3)光合作用过程中具有还原性的物质是C，即NADPH。CO2停止供应，五碳化合物(I)的消耗停止，短时间内其来源不变，所以首先增加的是五碳化合物(I)。
(4)光合作用过程中能量转换的过程是光反应将光能转变为储存在ATP中活跃的化学能，经暗反应转换为有机物中稳定的化学能。
(5)光合作用的总反应式为CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2。E是ATP，F是ADP和Pi，E生成F的反应式为ATPeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量。
(6)D是光合色素，含量最少的是胡萝卜素，最多的是叶绿素a。
题组一 光合作用的原理
1.(2018·湖南长沙一中月考)在甲、乙两试管中培养小球藻，给甲试管中提供C18O2和H2O，给乙试管提供CO2和H218O，在适宜的光照条件下，两试管最初释放的氧气分别应该是( )
A.甲为18O2，乙为O2 B.甲、乙均为18O2
C.甲为O2，乙为18O2 D.甲、乙均为O2
答案 C
解析 光合作用释放的氧气来自水的光解，所以甲、乙两试管最初释放的氧气分别为O2和18O2。
2.如图为高等绿色植物光合作用过程图解，以下说法正确的是( )
A.A是光合色素，分布在叶绿体内膜和类囊体薄膜上
B.E是ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生
C.G是C3，F是C5
D.光合作用的光反应和暗反应过程均有酶的参与
答案 D
解析 根据光合作用图解可知，题图中A是光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项错误；E是ADP，在叶绿体基质中生成，B项错误；G是C5，F是C3，C项错误；光合作用的光反应和暗反应过程均需酶的催化，D项正确。
3.(2018·成都高一检测)如图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列有关叙述错误的是( )
A.图中①是参加反应的水
B.图中②上有光合色素
C.图中光能转化成了化学能
D.图中的NADPH和ATP用于固定CO2
答案 D
解析 题图中类囊体薄膜上含有光合色素，能吸收光能进行光反应，分解水并合成ATP，将光能转化成化学能，光反应合成的ATP和NADPH用于暗反应中C3的还原。
4.(2019·陕西西安高新一中月考)光合作用过程中，能量传递的途径是( )
A.光能→叶绿体色素→水中的化学能
B.光能→葡萄糖→ATP中活跃的化学能
C.光能→ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量→有机物中稳定的化学能
D.光能→葡萄糖→淀粉中的化学能
答案 C
解析 光反应的能量变化是光能转变为ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量，暗反应中能量变化是ATP中活跃的化学能和NADPH中部分能量转变为有机物中稳定的化学能，C正确。
5.(2018·广西桂林期末)如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错误的是( )
A.物质b可能是ADP和Pi
B.物质c直接被还原生成(CH2O)和C5
C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂
D.乙中含有多种催化反应的酶
答案 B
解析 根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi，A正确；物质c为CO2，CO2转化成(CH2O)和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂，C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。
题组二 光合作用原理的应用
6.(2019·天水高一检测)如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。18时，该植物的光合作用强度较弱，其主要限制因素是( )
A.水 B.温度
C.光照强度 D.二氧化碳
答案 C
解析 由题图可知，18时光照强度减弱，光反应减弱，导致光合作用强度减弱。
7.(2019·河北石家庄高一检测)下列条件中，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大( )
A.增加空气中氧气含量 B.适当提高环境温度
C.增施农家肥 D.适当增加光照强度
答案 A
解析 适当提高环境温度可以提高酶活性，加快光合作用速率；增施农家肥既能增加矿质元素又能提高农作物周围二氧化碳的浓度，加快光合作用速率；适当增加光照强度，可以加快光反应速率。以上三者都可以提高农作物的产量，而增加氧气浓度对光合作用没有影响，反而加快细胞呼吸，不利于提高农作物的产量。
8.(2018·山东枣庄滕州高一上期末)如图曲线a表示某种植物在最适温度和CO2浓度恒定的条件下，光合作用强度随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b所示的变化，则改变的环境因素是( )
A.适当提高温度 B.增大光照强度
C.适当增加CO2浓度 D.增加酶的数量
答案 C
解析 由于曲线a表示植物处于最适温度时的光合作用强度，因此适当提高温度，酶的活性降低，使光合作用强度减弱，A错误；分析题图可知，B点之后光照强度已不再是限制光合作用的因素，光照强度增加，光合作用强度不会增强，B错误；由于CO2是光合作用的原料，B点CO2浓度增加，光合作用强度会增强，C正确；酶的数量不是环境因素，D错误。
9.在如图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是( )
A.叶片吸水膨胀，密度减小
B.叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上
C.溶液内产生的CO2大量附着在叶面上
D.NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
答案 B
解析 叶片浮出液面的原因是进行光合作用，产生的气体(O2)存在于细胞间隙中，然后附着在叶面上。溶液内不会产生过多的CO2，产生的CO2几乎全部供给了光合作用；NaHCO3溶液的作用是保持容器内CO2浓度的稳定。
10.如图表示温室大棚内光照强度(X)与农作物净光合作用强度的关系(大棚内温度、水分和无机盐含量均处于适宜的条件下)。请据图分析，下列说法错误的是( )
A.当X＞Q时，可采取遮光措施确保农作物的最大净光合作用强度
B.N＜X＜Q时，限制农作物增产的主要因素可能是CO2浓度
C.M和N相比，N点时更有利于该农作物的生长
D.当X＝P时，叶肉细胞内形成ATP的场所是线粒体和细胞质基质
答案 D
解析 当X＞Q时，光照过强，植物为了减少水分的散失而关闭部分气孔，导致二氧化碳进入植物细胞减少，净光合作用强度降低，所以可采取遮光措施确保农作物的最大净光合作用强度，A正确；N＜X＜Q时，农作物净光合作用强度达到最大，此时棚内温度处于适宜条件，所以限制农作物增产的主要因素可能是CO2浓度，B正确；M和N相比，N点时的净光合作用强度高，因此更有利于植物的生长，C正确；当X＝P时，净光合作用强度为0，即光合作用强度＝呼吸作用强度，叶肉细胞内形成ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，D错误。
11.(2019·江苏宿迁高一上期末)下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是( )
A.图1中，若光照强度适当增强，可使a点左移，b点右移
B.图2中，若CO2浓度适当增大，可使a点左移，b点右移
C.图3中，与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多
D.图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
答案 D
解析 图4中，光照下CO2的吸收量为植物净光合量(植物有机物积累量)，黑暗中CO2的释放量为植物呼吸量，因此当温度高于25 ℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。
12.(2018·江苏盐城期末)如图1表示人参叶肉细胞内部分代谢过程，甲～戊表示物质，①～⑤表示过程。科研人员研究了不同光照强度条件下CO2浓度对人参叶片净光合速率的影响，得到如图2所示曲线。请据图回答问题：
(1)图1中，物质乙是__________，过程②发生的场所是_________，过程③为_________。
(2)从图2可知，当光照强度为180 klx时，增施CO2对人参叶片净光合速率影响幅度不大，原因是在这种条件下，图1中过程______(填数字符号)产生的____________________较少。
(3)若在CO2浓度为1 200 μml·ml－1时，光照强度由550 klx降为180 klx，则短时间内叶绿体中含量减少的物质有________(填序号：①C5；②ATP；③NADPH；④C3)。
答案 (1)丙酮酸 线粒体(基质) 光合作用暗反应 (2)① NADPH、ATP (3)①②③
解析 (1)题图1中，物质乙是有氧呼吸第一阶段的产物、第二阶段的反应物，即丙酮酸；过程②是有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质中；过程③是光合作用的暗反应阶段。(2)由题图2可知，当光照强度为180 klx时，CO2浓度增大，净光合速率变化不大，故增施CO2对人参叶片净光合速率影响幅度不大，原因是在这种条件下，CO2浓度不是限制光合作用的主要因素，光照强度才是限制光合作用的主要因素，由于光照强度较低，光反应产生的NADPH和ATP较少，进而影响光合速率。(3)在CO2浓度为1 200 μml·ml－1时，光照强度由550 klx降为180 klx，光照强度降低，光反应过程减弱，产生的NADPH和ATP减少，CO2浓度不变，CO2固定形成的C3量不变，消耗的C5量也不变，但是C3还原量减少，形成的C5量少，所以C3含量升高，C5含量减少。
13.将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养。用CO2浓度测定仪测得该玻璃罩内CO2浓度一天24 h内的变化情况，绘制成如图的曲线，据图回答下列问题：
(1)绿色植物的叶肉细胞中，光合作用的场所是______________。参与光合作用的色素有________和__________两大类，分布在________________上。
(2)图中D点时，植物光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸速率。FG段CO2浓度下降较慢，是因为中午温度较高，为减少水分的散失，部分气孔关闭，从而使叶肉细胞中________较少，光合作用速率下降。此时，叶肉细胞中三碳化合物的含量________。
(3)在图中__________(填字母)点时，植物体内有机物和A点相同。一天中，植株是否生长？__________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________。
答案 (1)叶绿体 叶绿素 类胡萝卜素 类囊体薄膜
(2)等于 CO2 下降 (3)F 是 一天内玻璃罩内CO2浓度下降，说明植物光合作用大于细胞呼吸，有有机物的积累
解析 (2)据曲线可知，在AD、HI段CO2浓度在升高，说明细胞呼吸强度大于光合作用强度；DH段CO2浓度在降低，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；在D、H两点曲线转折，表明光合作用强度等于细胞呼吸强度；FG段CO2浓度下降较慢，是因为中午温度较高，部分气孔关闭，叶肉细胞内CO2供应减少，光合作用减弱。(3)A点与F点相比，玻璃罩内CO2浓度相同，说明植物没有有机物的积累，两点植物体内有机物量相同。I点CO2浓度低于A点，说明一天中总体来说植物光合作用大于细胞呼吸，有有机物的积累。
14.(2018·宁夏银川一中高一上期末)如图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示在一定光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。请回答下列问题：
(1)由图1可知，甲、乙分别代表的物质是____________、______________，要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是______________。
(2)图2中限制D点光合作用强度增长率的主要环境因素是____________，C点和D点相比，叶绿体中NADPH的含量______________(填“较低”“相等”或“较高”)。
(3)从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干小圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度的光照和适宜的温度，测量小圆叶片上浮至液面所需
时间，其记录结果绘成曲线如图3。请据此回答下列问题：
①该实验的目的是____________________________________________________________。
②从图解分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是______________，而c点以后曲线上行，其原因应该是___________________________________________________________________。
答案 (1)CO2 NADPH和ATP 不提供CO2或增强光照(回答一个方面即可) (2)光照强度 较高
(3)①探究CO2浓度对光合作用速率的影响 ②光照强度 NaHCO3溶液浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢
解析 (1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应为暗反应提供NADPH和ATP。要想使叶绿体内C3的含量快速下降，基本思路是“减少C3来源”或“增加C3去向”，所以可通过不提供CO2或增强光照来实现。(2)影响光合作用的外界因素主要是温度、CO2浓度和光照强度，D点时CO2浓度已经饱和，而温度是适宜温度，故制约因素主要为光照强度。D点比C点CO2浓度高，消耗的NADPH较多，故C点NADPH含量较高。(3)NaHCO3的作用是提供CO2，所以实验中自变量为CO2浓度，因变量是光合作用速率。bc段曲线平缓，制约因素是光照强度。c点以后曲线上行，其原因是NaHCO3溶液浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢。时间及科学家
观点或实验过程
发现或实验结论
实验特点
19世纪末到1928年
在光合作用中，CO2中的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖
甲醛对植物有毒害作用，甲醛不能通过光合作用转化成糖
1937年希尔
(英国)
离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂eq \(――→,\s\up7(光照))O2
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2
悬浮液中有H2O，无CO2
1941年鲁宾、卡门(美国)
向植物提供eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(H\\al( 18,2)O、CO2→, 释放18O2,H2O、C18O2→, 释放O2))
光合作用释放的O2来自水
相互对照。
自变量：标记物；
因变量：释放的O2是否含18O
1954年、1957年阿尔农(美国)
光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随
20世纪40年代卡尔文(美国)
用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向
探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
利用同位素标记法
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