2022年《南方新课堂 高考总复习》生物 必修1 第5章 第4节 能量之源——光与光合作用课件

这是一份2022年《南方新课堂 高考总复习》生物 必修1 第5章 第4节 能量之源——光与光合作用课件，共60页。PPT课件主要包含了考点梳理，等不吸收，可见光，红光和蓝紫光，双层膜，暗反应，类囊体，光合作用，易错诊断，答案×等内容，欢迎下载使用。
考点一 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程
1.捕获光能的色素及色素的吸收光谱
(1)叶绿体中的色素只吸收________，而对红外光和紫外光
(2)叶绿素主要吸收________________，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图。
(3)功能：进行______________的场所。
3.光合作用的探究历程
1.叶绿素 a 和叶绿素 b 都含有镁元素。(答案：√
2.叶绿素 a 和叶绿素 b 在红光区的吸收峰值不同。(答案：√3.秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。(
答案：×4.光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。
5.叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(答案：×
1.下列关于光合色素的叙述，正确的是(
A.变红枫叶叶绿体中红色的色素增加，叶绿素含量降低B.高等植物叶片中橙黄色的色素是叶黄素C.蓝细菌的类囊体薄膜上有叶绿素和藻蓝素D.高等植物的叶绿体基质中不含光合色素答案：D
C.③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋
2.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模
式图，下列有关叙述错误的是(
A.①和②均为选择透过性膜B.③上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少
时这些色素都无法合成D.在③上形成的产物[H]和 ATP 进入④中为暗反应提供物质和能量答案：C
光合作用的基本过程[考点梳理]
绿色植物通过______，利用光能，把______________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程。
4.光反应和暗反应的比较
5.光合作用和化能合成作用的比较
[易错诊断]1.离体的叶绿体基质中添加 ATP、[H]和 CO2 后，可完成暗
答案：√2.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是光反应强度和暗反应
强度都降低。(答案：√
3.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，其叶绿体内 CO2 的固定立即停止。(
答案：×4.光合作用和细胞呼吸均能产生[H]，二者还原的物质不
5.土壤中的硝化细菌可利用 CO2 和 H2O 合成糖类。(答案：√
[基础测评]1.将一株质量为 20 g 的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境
中，一段时间后植株达到 40 g，其增加的质量来自(A.水、矿质元素和空气B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤D.光、矿质元素和空气答案：A
2.如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、
B 代表物质。下列叙述错误的是(
A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中B.①上产生的 B 物质移动到②参与 C3 的还原C.②中产生的 NADP＋移动到①上参与水的光解D.①上产生的 A 物质可用于 CO2 的固定和 C3 的还原答案：D
3.下图是绿色植物体内能量转换过程的示意图，请据图回
(1)图中 A 表示的过程为______________，其中生成的 ATP所含化学能来自____________，这些 ATP 将用于___________________________。
(2)图中 B 表示的过程为______________，此过程发生的场
所是在______________。
(3)图中 C 表示的过程为______________，产生的 ATP 中储存的能量来自______________ ，ATP 水解释放的能量直接用于____________，这里产生的 CO2 是在______________阶段形成的，产生的水是在________阶段形成的，此过程的反应式可以写成：___________________________________________。
暗反应中合成葡萄糖(C3 的还原)
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
影响光合速率的因素及应用[考点梳理]
(1)原理：光照强度通过影响植物的________反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度__________ ，产生的____________增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
①A 点：光照强度为 0，此时只进行细胞呼吸。
②AB 段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2
③B 点：为光补偿点，细胞呼吸释放的 CO2 全部用于光合
作用，即光合作用强度等于呼吸作用强度。
④BC 段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断
增强，到 C 点后不再增强了。
⑤D 点：为光饱和点，限制 D 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是光合色素含量、酶的数量和活性，外部因素是CO2 浓度等除光照强度之外的环境因素。
(3)应用：①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能合成类胡萝卜素，因而叶片发黄。(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，而使叶子变黄。
(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，叶变黄。另外，Fe 是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺 Fe 也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。
(1)原理：CO2 影响______反应阶段，制约______的形成。(2)曲线分析。
图 1 中 A 点表示 CO2 补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的 CO2 浓度，图 2 中 A′点表示进行光合作用所需 CO2 的最低浓度。B 点和 B′点对应的 CO2 浓度都表示 CO2 饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增
施农家肥等增大 CO2 浓度，提高光合速率。
(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约
(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4.水分和矿质元素(1)原理。
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响 CO2 进入植物体内。
②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。
(2)曲线(如下图所示)。
(3)应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉
据图分析多因素对光合作用的影响
图中：a 为高 CO2 浓度，b 为中 CO2 浓度，c 为低 CO2 浓
度。①为高光强，②为中光强，③为低光强。
(1)三条曲线在 P 点之前限制光合速率的因素：P 点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为光照强度、光照强度和温度。
(2)三条曲线在 Q 点之后限制光合速率的因素：Q 点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素，此时的主要影响因素依次为温度、CO2 浓度和光照强度。
[易错诊断]1.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强
度会降低，暗反应强度也降低。(
答案：√2.夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降
低温度，可提高作物产量。(
答案：√3.与夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是光
照时间缩短。(答案：×
1.下列关于光合作用的叙述，错误的是(
A.鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水B.一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光C.在暗反应阶段，C3 可被[H]还原为 C5 和糖类D.温度的变化不会影响光合作用的光反应阶段答案：D
2.科学家发现了一种完全缺失了叶绿素 b 的水稻突变体。在适宜的条件下，该突变体和野生型水稻 CO2 吸收速率与光照
强度的关系如图所示。下列分析错误的是(
A.该突变体细胞呼吸速率较大，对强光照环境的适应能力
B.用纸层析法分离突变体的光合色素，滤纸条上缺失了黄
C.当光照强度为 a 时，突变体和野生型水稻光合作用固定
D.当光照强度为 b 时突变体吸收 CO2 的速率较大，其原因
光合作用与细胞呼吸的关系
[考点梳理]1.植物光合作用和有氧呼吸的区别
2.光合作用与细胞呼吸中[H]和 ATP 的来源及去路分析(1)[H]的来源和去路比较。
(2)ATP 的来源与去路比较。
3.光合作用与细胞呼吸之间物质与能量的转化关系(从反应
式上追踪元素的来龙去脉)
4.同一植物在不同条件下气体代谢的特点(1)黑暗状况时：植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。植物从外界吸收________，并将细胞呼吸产生的________释放
(2)较强光照时：植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。叶绿体产生的 O2，一部分供给线粒体进行____________，其余的 O2 释放到体外。线粒体产生的 CO2 供给叶绿体进行光合作用，同时叶绿体还必须从环境中
(3)较弱光照，光合作用速率等于细胞呼吸速率时：叶绿体产生的 O2 供给线粒体进行细胞呼吸，线粒体产生的 CO2 供给叶绿体进行____________，叶片与外界环境不进行气体交换。(4)微弱光照时：光合作用速率小于细胞呼吸速率。叶绿体产生的 O2 全部供给线粒体利用，还必须从环境中摄取一部分O2。线粒体产生的 CO2 除供给叶绿体利用外，其余释放到叶片外。
[易错诊断]1.光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化
学能转变为热能和 ATP。(
答案：×2.有光环境中，植物只进行光合作用；无光环境中，植物
答案：×3.光合作用和细胞呼吸中产生的 ATP 均可用于各项生命活
[基础测评]1.如图是细胞中糖类合成与分解过程示意图，下列叙述正
A.①过程产生的 CO2 中的氧全部来自葡萄糖B.②过程产生的(CH2O)中的氧全部来自 H2OC.②过程只在叶绿体中进行，①过程只在线粒体中进行D.①和②过程均能产生[H]，二者还原的物质不同答案：D
2.下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是(A.两者都与能量代谢有关B.两者都可以在无光条件下进行C.两者都必须在有水的条件下进行D.两者都包括一系列的氧化还原反应答案：B
考向 1 对光合作用探究实验的分析[典例 1](2019 年江西大联考)如图是光合作用探索历程中恩
格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是(
A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉B.两实验均需要光的照射C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
[ 解析] 图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉，A 错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用除氧气之外的产物，所以两实验均需要光的照射，B 正确；恩格尔曼的实验中，照光与不照光、黑暗与完全曝光形成对照，萨克斯的实验中，经过暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照，C 错误；恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可以证明淀粉是光合作用的产物，D 错误。
[考向预测]1.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
解析：类胡萝卜素只吸收蓝紫光，不吸收红光，A 错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B 正确；由于光反应产生的[H]和ATP 能用于暗反应，直接影响暗反应阶段对 CO2 的利用，所以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，C 正确；根据吸收光谱可知，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，D 正确。
2.(2019 年吉林联考)把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，
然后利用下图装置进行实验。该实验不能用于验证(
A.光合作用需要 CO2C.光合作用需要光
B.光合作用能产生 O2D.光合作用需要叶绿体
解析：图中 NaOH 溶液的作用是吸收 CO2，所以该装置可以用于验证光合作用需要 CO2，A 正确；图中没有检验 O2 的手段，B 错误；图中铝箔的作用是遮光，从而证明光合作用需要光，C 正确；图中白斑叶片分为绿色部分和白色部分，可以用于验证光合作用需要叶绿体，D 正确。
3.历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，
A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气B.萨克斯的实验可证明光合作用的产物有淀粉C.恩格尔曼的实验能证明氧气是叶绿体释放出来的D.卡尔文的实验中，用18O 分别标记 H2O 和 CO2，证明了光合作用产生的氧气只来自 H2O答案：D
考向 2 以流程图的形式考查光合作用的过程[典例 2]下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下
A.CO2 的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3 中的化学能B.CO2 可直接被[H]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]C3 的还原实质是将 ATP 中的化学能转变为(CH2O)中的化学能，A 错误；C3 可直接被[H]和 ATP 还原，再经过一系列的变化形成糖类，B 错误；据图分析，被还原的 C3 在有关酶的催化作用下，可再形成 C5，C 正确；光照减弱时，ATP 和[H]合成减少，C5 生成减少，短时间内 C5 去路不变，最终导致 C5含量降低，D 错误。
[考向预测]4.在光合作用的探究历程中，人们利用离体的叶绿体进行实验，逐渐探明了水的光解和[H]的产生过程，如图所示(e－为
负电子)。下列分析正确的是(
A.完成过程①需要叶绿体色素和酶的共同作用B.过程②发生在类囊体膜上并存在能量的转换C.NADPH 进入叶绿体基质并参与合成 C3 的反应D.自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中
解析：完成过程①需要叶绿体色素吸收的光能，不需要酶的作用，A 错误；过程②发生在类囊体膜上，将色素分子吸收的光能转化为 NADPH 中活跃的化学能，B 正确；CO2 和 C5 结合形成 C3 的过程只需要酶的催化，不需要 NADPH，C 错误；光能自养生物可能是原核生物，也可能是真核生物，原核生物细胞中无叶绿体，D 错误。
5.下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中 a～g 为物质，①～⑥为反应
过程)，下列判断错误的是(
A.绿色植物能利用 a 物质将光能转换成活跃的化学能储存在 c 中B.e 中不储存化学能，所以 e 只能充当还原剂C.图中①表示水分的吸收，③表示水的光解D.在 g 物质供应充足时，突然停止光照，C3 的含量将会上升
解析：a 为光合色素，能将光能转换成活跃的化学能储存在 ATP 中，A 正确；e 为水光解生成的[H]，其含有活跃的化学能，参加暗反应 C3 的还原，B 错误；图中①表示根系从土壤中吸收水分，③表示水的光解生成[H]和氧气，C 正确；g(CO2)供应充足时，突然停止光照，生成[H]和 ATP 量下降，C3 的还原速率下降，C3 的消耗减少，另一方面，二氧化碳固定生成 C3的速率基本不变，D 正确。
6.下面是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说
A.乙过程利用的 ATP 是由甲和丙过程共同提供的B.乙中的 ATP 用于固定 CO2 和还原 C3C.甲、丙中合成 ATP 所需的能量来源不相同D.丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
解析：从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是 ATP 的水解。有氧呼吸产生的 ATP 不能用于光合作用的暗反应，A 错误；光反应过程中产生的 ATP用于还原C3，CO2 的固定不消耗能量，B 错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而有氧呼吸过程合成 ATP 所需的能量来自有机物中的化学能，C 正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白但不消耗 ATP，D 错误。
影响光合作用的因素及应用
[典例 3](2020 年安徽高三联考)光照是影响植物进行光合作用的主要因素之一。请回答下列相关问题：(1)与正常植株相比，缺失叶黄素的植株在给予________(填“蓝紫光”或“红光”)照射时，光吸收差异不显著。光合色素吸收光能的用途有_____________________________________。(2)在光照强度、总光照时间相同条件下，对甲、乙两组同种、长势一致的植株分别进行光照和黑暗间隔 1 s 交替的处理、一直给予光照的处理，其他条件相同且适宜，则两组植株中长势较好的最可能是__________，原因是__________________________________________________________________________。
(3)科学家以绿藻和蓝细菌为材料，做了三个实验：①单独用红光照射；②单独用远红光照射；③在红光的条件下，然后补充远红光，单位时间氧气释放量分别为 A、B、C，结果如下图所示。已知其他条件相同且适宜，则该实验结果说明__________________________________________________(答两点)。
注：箭头向上和向下分别表示光照的开和关。
[解析](1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，故与正常植株相比，缺失叶黄素的植株在给予红光照射时，光吸收差异不显著。光合色素吸收的光能一方面可将水分解成氧和[H]，另一方面还可以转变为储存在 ATP 中的化学能。(2)甲组植株进行的是光照和黑暗间隔 1 s 交替的处理，乙组一直给予光照的处理，两组其他条件相同且适宜，由于两组光反应时间相同，但甲组暗反应时间较长，对光反应的产物利用地更充分，合成的有机物更多，所以两组植株中长势较好的最可能是甲组。(3)单独用红光照射和单独用远红光照射时，氧气释放量都增加，说明植物可利用红光和远红光进行光合作用；在红光的条件下，然后补充远红光，单位时间氧气释放量比两种光单独使用时释放的多，且大于两种光单独使用时释放氧气的和，即可以说明红光和远红光同时照射植物时，光合作用强度大于分别单独照射时的总和。
将水分解成氧和[H]，转变为储存在 ATP 中
[答案](1)红光的化学能
两组光反应时间相同，但甲组暗反应时间较长
(3)植物可利用红光和远红光进行光合作用；红光和远红光同时照射植物时，光合作用强度大于分别单独照射时的总和
[考向预测]7.(2019 年河南郑州一模)如图所示为研究光照强度和 CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述错误的是
A.曲线 a→b 点，叶绿体中 C3 浓度降低B.b→d 点，叶绿体中 C5 浓度升高C.曲线 a→b 点，叶绿体中 C5 生成速率降低D.d 点时，限制光合作用强度的环境因素可能有 CO2 浓度和温度等
解析：曲线中 a 点转向 b 点时，光照强度增强，光反应产生的[H]和 ATP 增加，促进暗反应中 C3 的还原，导致叶绿体中C3 浓度降低，相对应的 C5 生成速率升高，A 正确、C 错误；曲线中 b 点转向 d 点时，CO2 浓度降低，CO2 用于暗反应中和 C5固定生成 C3 的反应减弱，因此叶绿体中 C5 浓度升高，B 正确；曲线中 d 点为光饱和点，限制光合作用强度的环境因素可能有CO2 浓度和温度等，D 正确。
8.(2020 年山东青岛高三质检)如图是北方某干旱地区夏日晴朗天气，黄瓜叶片净光合速率与胞间 CO2 浓度的日变化曲线。请回答下列问题：
(1)据图推测 13：00 时，________(填“增加”或“降低”)环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度，原因是
______________________________________________________
__________________。
(2)有同学认为，17：00～18：00 胞间 CO2 浓度快速上升的原因是呼吸速率大于光合速率，你认为是否正确？________(填“是”或“否”)，理由是___________________________________________________________________________________。(3)玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶，能通过一系列反应将 CO2“泵”入某些进行光合作用的细胞，保证暗反应顺利进行。在干旱缺水地区，与 11：00 时相比，13：00 时该类植物光合作用速率反而有所升高，除光照、温度等因素外，主要原因是_________________________________________________。
解析：(1)图中显示，13：00 时黄瓜光合作用出现了“午休”现象，是由于气孔关闭导致 CO2 吸收不足，进而影响光合作用暗反应，因此适当增加环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度。(2)据图中实验结果可知，17：00～18：00 之间黄瓜的净光合速率大于零，说明其光合速率大于呼吸速率。(3)根据题意分析可知，“玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶，能通过一系列反应将 CO2‘泵’入某些进行光合作用的细胞”，即玉米、甘蔗等植物能利用较低浓度的 CO2，所以在干旱缺水地区，与 11：00 时相比，13：00 时该类植物光合作用速率反而有所升高。
避免因气孔关闭导致胞间 CO2 浓度较低，
答案：(1)增加进而影响暗反应速率
由图中实验结果可知该时间段净光合速率大于零
(3)该类植物能利用较低浓度的 CO2
9.(2019 年广西八市 4 月联合调研)在一定的光照强度和适宜的温度条件下，甲、乙两种植物的 CO2 吸收速率随环境 CO2浓度变化趋势如下图所示。回答下列问题：
(1)植物叶片光合作用产生的 O2 中的 O 来自________(填物质)；当环境 CO2 浓度为 a 时，O2 除部分释放到外界以外，还有部分可以参与细胞有氧呼吸，与________( 填“NADH”或“NADPH”)结合释放出大量能量。
(2)当环境 CO2 浓度大于 a 时，甲、乙两种植物中，对光能利用率较低的植物是________。当 CO2 浓度大于 c 时，限制植物甲光合作用的外界因素主要是____________。
(3)空气中 CO2 浓度为 0.03%，对植物的光合作用来说，一般达不到最大光合速率。农业生产中，常常把地块作成几个畦，
便于灌溉与排水，畦是指用土埂、沟或走道分隔成的作物种植小区。某地区夏季多为南风，若植物甲为夏季生长的高秆经济类植物，作畦的走向应为南北走向，可以提高作物产量，其依据是______________________________________________。解析：(1)O2 中的 O 来自光合作用光反应的水的光解，来自物质水(或 H2O)；当环境 CO2 浓度为 a 时，植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，故光合作用产生的 O2 除部分释放到外界以外，还有部分可以参与细胞有氧呼吸，有氧呼吸第三阶段 O2与 NADH 结合释放出大量能量。(2)通过图示可知，乙最先达到
CO2 饱和点，由此推断当环境 CO2 浓度大于 a 时，乙植物对光能利用率较低。当CO2 浓度大于 c 时，甲植物达到CO2 饱和点，此时限制植物甲光合作用的外界因素主要是光照强度。(3)作畦的走向与风向一致，有利于空气流通，提高植株间的 CO2 浓度，增加光合速率，故可以提高作物产量。答案：(1)水(或 H2O) NADH
(3)作畦的走向与风向一致，有利于空气流通，提高植株间的 CO2 浓度，增加光合速率
光合作用与呼吸作用的比较
[典例 4](2019 年黑龙江铁人中学高三期中)对农作物光合作用和呼吸作用的研究，可以指导我们的农业生产。下面是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果，请回答相关问题。
(1)由图 1 可推知，与 P 点相比，Q 点限制单株光合强度的外界因素是________________________(写出两种)，图 1 给我们的启示是：在栽培农作物时要注意_____________________________________________________________________。
(2)种植大豆的密闭大棚内一昼夜空气中的 CO2 含量变化如图 2 所示。图 2 给我们的启示是：在密闭大棚种植作物时要注意__________________________________________。(3)将对称叶片左侧遮光、右侧曝光(如图 3)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12 小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a 和 b(单位：g)。则 b－a 所代表的是____________________。(4)图 4 中的实验装置可用来探究光照强弱对光合作用强度的影响。根据该图的实验设置，可以确定实验中是通过________________________来控制自变量的。
[解析](1)由图 1 可推知，随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P 点比，限制 Q 点光合强度的外界因素是 CO2 浓度、光照强度；图 1 给我们的启示是：在栽培农作物时要注意合理密植。(2)据图 2 分析可知，CO2 含量降低会降低光合作用强度，图 2 给我们的启示是：在密闭大棚种植作物时要注意经常补充CO2。(3)将对称叶片左侧遮光、右侧曝光(如图3)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12 小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a 和b(单位：g)，设叶片原来的质量为 x，则b－x 表示光照下照射 12 小时后的净光合速率，x－a 表示光照
下照射 12 小时后的细胞呼吸速率，(b－x)＋(x－a)＝b－a，故b－a 所代表的是 12 小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量。(4)图 4 中的实验装置可用来探究光照强弱对光合作用强度的影响，根据该图的实验设置中只有 40 W 的台灯，故可以确定实验中是通过调节台灯与实验装置间的距离来控制自变量的。
[答案](1)CO2 浓度、光照强度
(2)经常补充 CO2(3)12 h 内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量(4)调节台灯与实验装置间的距离
[考向预测]10.如图表示在适宜的光照、CO2 浓度等条件下，某植物在不同温度下的净光合作用速率和细胞呼吸速率曲线，下列叙述
A.光合作用中温度主要影响暗反应阶段
B.光合作用、细胞呼吸都受到温度的影响，其中与细胞呼
吸有关的酶的适宜温度更高
C.温度在 30 ℃左右时真正光合作用速率最大
D.若温度保持在 25 ℃，长时间每天交替进行 12 h 光照、
12 h 黑暗，该植物不能正常生长
11.(2019 年四川乐山二模)图 1 表示夏季晴朗的一天，某种绿色植物在 24 小时内 O2 吸收和释放速率的变化示意图，a、b点对应时刻分别为 6 点和 19 点。图 2 表示光照强度与植物光合
速率的关系。下列有关说法错误的是(图 1
A.图 1 中 24 h 内不进行光合作用的时段是 0～5 点和 20～
B.图 1 的阴影部分可表示 6～19 点有机物的积累量
C.图 2 中限制 a～c 段光合速率的主要外界因素是光照强度D.图 2 的 c 点时，每个细胞合成 ATP 的场所都有细胞质基
12.某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图甲所示。请据图回答下列问题：
(1)将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物 O2 释放速率的变化，得到如图乙所示曲线，影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是_______________________(写两点)；观察装置中液滴的位置，c 点时刻的液滴位于起始位置的________侧，装置刻度管中液滴移到最右点是在一天中的__________点。
(2)在实验过程中的某段光照时间内，记录液滴的移动情
该组实验数据是在图乙曲线的________段获得的。
(3)该组同学为测定该植物某时间段的 O2 产生速率。如何设置对照实验？如何处理实验数据？①简要写出对照实验设计思路：__________________________________________________________________________。②数据处理：若在单位时间内，实验组读数为 M，对照组读数为 N，该植物的真正光合速率为________。
答案：(1)光照强度、温度
(3)①设置与甲一样的装置丙，将装置丙置于黑暗条件下，其他条件与甲相同，测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数②M－N
绿叶中色素的提取和分离
[典例 1]如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及其
在滤纸上的分离情况，下列分析错误的是(
A.叶绿体中的四种色素均分布在类囊体薄膜上B.四种色素均主要吸收蓝紫光C.四种色素在层析液中溶解度最大的是ⅢD.发黄的菠菜叶色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ
[解析]在叶绿体中，与光合作用有关的色素分布在类囊体薄膜上，A 正确；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，B 正确；溶解度高的在滤纸上扩散的速度最快，胡萝卜素(Ⅰ)在层析液中溶解度最大，C 错误；发黄的菠菜叶中色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ，即叶绿素 a 和叶绿素 b，D 正确。
[举一反三]1.(2019 年湖北黄冈调研)下列关于“绿叶中色
素的提取和分离”实验的说法，正确的是(
A.提取液呈绿色是由于含有叶绿素 a 和叶绿素 b 较多B.胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高C.色素带的宽窄反映了色素在层析液中溶解度的大小D.滤纸条上没有色素带，说明材料可能为黄化叶片
解析：叶绿体色素中绿色的叶绿素含量约占 3/4，所以提取液呈绿色，A 正确；胡萝卜素在层析液中溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，所以处于滤纸条最上方，B 错误；色素带的宽窄反映了色素含量的多少，C 错误；用黄化叶片进行绿叶中色素提取与分离实验时，滤纸条上仍然会有胡萝卜素和叶黄素的色素带，D 错误。
光合速率与细胞呼吸速率的测定1.光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析
(1)“三率”的表示方法。
①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时
间内 CO2 释放量或 O2 吸收量，即图 1 中 A 点。
②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2 释放量、CO2 吸收量或有机物积累量，即图 1 中的 C′C 段对应 CO2 吸收量，也称为表观光合速率。
③总(实际)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图 1 中
的 AD 段对应的 CO2 总量。
(2)图 2 中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点 D 对应点 E，此时净光合量为 0，B 点时植物生长最快。
(3)图 3 中曲线 c 表示净光合速率，d 表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在 G 点时，总光合速率是呼吸速率的 2 倍。(4)图 1 中 B 点对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而
对于叶肉细胞来说，光合速率＞呼吸速率。
2.植物光合速率与呼吸速率的实验测定方法(1)气体体积变化法(如下图所示)。
①装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH 溶液可吸收容器中细胞呼吸产生的 CO2 ；在测净光合速率时，NaHCO3 溶液可提供 CO2，保证了容器内 CO2 浓度的恒定。
a.甲装置：在黑暗条件下植物进行细胞呼吸，由于 NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2，所以单位时间内红色液滴左移的体积为细胞呼吸吸收 O2 的速率，可代表呼吸速率。b.乙装置：在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于 NaHCO3 溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的体积为植物氧气的释放速率，可代表净光合速率。
c.真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
a.将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动
的距离，计算呼吸速率。
b.将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴
移动的距离，计算净光合速率。
c.根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。④物理误差的校正：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
(2)半叶法——测定光合作用有机物的产生量。
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为 MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
(3)黑白瓶法——测溶氧量的变化。
将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
[典例 2](2019 年陕西西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的 NaHCO3 溶液可维持瓶内的 CO2 浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的
A.甲、乙装置水滴都左移B.甲、乙装置水滴都右移
C.甲装置水滴不动，乙装置水滴左移D.甲装置水滴右移，乙装置水滴左移
[解析]根据题意可知，装置中的 NaHCO3 溶液可维持瓶内的 CO2 浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速率)甲装置内水滴不动；乙装置内的青蛙只进行呼吸作用而不进行光合作用，故乙装置内水滴只能左移。
[举一反三]2.(2019 年河北唐山月考)如图为某研究小组测定光照强度对植物叶片光合作用影响的实验装置。将该装置先放在黑暗条件下一段时间，然后给予不同强度的光照。下列关
于该实验的叙述，正确的是(
A.温度、CO2 浓度和有色液滴的移动距离都是无关变量B.CO2 缓冲液的作用是维持容器中 CO2 浓度的稳定C.如果有色液滴向右移动，说明不进行光合作用D.如果有色液滴向左移动，说明不进行光合作用