高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》二 光合作用的原理和應(yīng)用教案配套課件ppt

這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》二 光合作用的原理和應(yīng)用教案配套課件ppt，共60頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，重點(diǎn)難點(diǎn)，課前預(yù)習(xí)，內(nèi)容精解，即時(shí)練，五化能合成作用，深度拓展，走向高考，一光合作用等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第
節(jié)
4
光合作用與能量轉(zhuǎn)化
第 5 章
高中生物學(xué) 必修1
1. 簡述綠葉中色素的種類及功能。2. 解釋葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3. 說明光合作用的過程，并從物質(zhì)與能量觀視角闡明光合作用的原理。4. 設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響。5. 關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
重點(diǎn)1.葉綠體中色素的種類及其作用。2.光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。3.光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。4.影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。難點(diǎn)1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程。2.探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。
重點(diǎn)難點(diǎn)
一　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)葉綠體中捕獲光能的色素分布在[1] 　　　　　　　　　，葉綠體內(nèi)靠[2] 　　　　增大膜面積。綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，用[3] 　　　　　　提取綠葉中的色素，用[4] 　　　 　分離色素，分離的原理是四種色素在其中的[5] 　　　 　　不同。實(shí)驗(yàn)中加入碳酸鈣的作用是[6] 　　　　 　，加入二氧化硅的作用是[7] 　　 　　。二　光合作用光合作用的光反應(yīng)需要色素的參與，因而發(fā)生在[8] 　　 　　　　，其中葉綠素主要吸收可見光部分的[9] 　　　　　　，類胡蘿卜素主要吸收[10] 　　　　。從物質(zhì)轉(zhuǎn)化來看，光反應(yīng)又包含[11] 　　 　　和[12] 　　 　　兩步反應(yīng)。從能量轉(zhuǎn)化角度來看，光反應(yīng)是把光能轉(zhuǎn)化成[13] 　　 　　　　。
課前預(yù)習(xí)
類囊體的薄膜上
基粒
無水乙醇
層析液
溶解度
保護(hù)色素不被破壞
有助于研磨充分
葉綠體類囊體的薄膜上
紅光和藍(lán)紫光
藍(lán)紫光
水的光解
ATP 的合成
ATP 中活躍的化學(xué)能
光合作用的暗反應(yīng)有光無光均可進(jìn)行，發(fā)生在[14] 　 　　　 　中，主要包含的物質(zhì)轉(zhuǎn)化是[15] 　 　　和[16] 　　　的還原。從能量轉(zhuǎn)化角度來看，主要是將ATP 中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為[17] 　　　　 　 　　。影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有[18] 　　　　、[19] 　　 　　、[20] 　　　 　、和[21] 　　 　等。三　化能合成作用化能合成作用是指利用體外環(huán)境中的[22] 　　 　　　氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。例如，硝化細(xì)菌能利用[23] 　　　　氧化時(shí)釋放的化學(xué)能將[24] 　　 　　合成為糖類，供自身利用。
葉綠體基質(zhì)
二氧化碳的固定
C3
有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
光照
二氧化碳濃度
溫度
土壤含水量
某些無機(jī)物
氨
二氧化碳和水
判斷題光合作用需要的色素和酶分別分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中 （　?。? 2. 葉綠素a 和葉綠素b 都含有鎂元素 （　?。?3. 葉綠素a 和葉綠素b 在紅光區(qū)的吸收峰值不同 （　?。?4. 植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光 （　　） 5. 葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多 （　?。?6. 綠葉中色素分離的原理是色素溶解在有機(jī)溶劑中 （　?。?7. H2O 在光下分解為［H］和O2 的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中 （　?。?8. 離體的葉綠體的基質(zhì)中添加ATP、［H］和CO2 后，可完成暗反應(yīng)過程 （　?。?
√
×
√
√
×
×
×
×
深度思考思考1 　為什么葉片一般呈現(xiàn)綠色？ 思考2 　為什么無色透明的大棚中植物的光合效率最高？
提示：無色透明大棚能透過日光中各種色光，有色大棚主要透過同色光，所以無色透明的大棚中植物的光合效率最高。
提示：因?yàn)槿~綠素對綠光的吸收量很少，綠光被反射出來，所以葉片一般呈現(xiàn)綠色。
內(nèi)容精解
一 捕獲光能的色素
綠葉中色素的提取和分離 實(shí)驗(yàn)原理1. 色素提取的原理：綠葉中的色素易溶于無水乙醇、丙酮、石油醚等有機(jī)溶劑。2. 色素分離的原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之，則慢。方法步驟
【問題思考】（1）為什么需要選用新鮮綠色的葉片做實(shí)驗(yàn)材料？ 提示：新鮮綠色的葉片中色素含量高，從而使濾液中色素含量較高，實(shí)驗(yàn)效果明顯。（2）為什么研磨時(shí)要迅速？為什么研磨時(shí)要加入少量的碳酸鈣和二氧化硅？ 提示：葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分， 以保證提取較多的色素。二氧化硅會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)， 使研磨充分。碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。（3）為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？ 提示：防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化。（4）濾紙為什么需預(yù)先干燥處理？在制備濾紙條時(shí)， 為什么將一端的兩個(gè)角剪掉？ 提示：干燥處理的目的是使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散；剪掉兩角的目的是防止層析液沿濾紙邊緣擴(kuò)散過快，以保證色素帶分離整齊。
（5）為什么濾液細(xì)線要畫得直、細(xì)、齊，而且待濾液細(xì)線干燥后再重復(fù)畫一兩次？ 提示：濾液細(xì)線要畫得直、細(xì)、齊的目的是使分離出的色素帶平整、不重疊；濾液細(xì)線干燥后再重復(fù)畫一兩次，使分離出的色素帶清晰分明。（6）在層析時(shí)，為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？ 提示：濾紙條上的濾液細(xì)線觸及層析液，會使色素直接溶解到層析液中，結(jié)果使濾紙條上得不到色素帶。（7）分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因？ 提示：不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬；反之，色素帶窄。（8）葉綠體中各色素溶解度大小的關(guān)系是怎樣的？ 溶解度大?。汉}卜素> 葉黃素> 葉綠素a> 葉綠素b。
捕獲光能的色素 種類（如圖） 色素含量：葉綠素a> 葉綠素b> 葉黃素> 胡蘿卜素。分布：葉綠體的類囊體薄膜上。作用：吸收光能用于光合作用。
葉綠體中的色素及色素的吸收光譜 由圖中可以看出： 1. 葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。2. 葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。
例 1 難度★★☆ 典型★★★ 在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示（“+”表示使用，“-” 表示未使用），其余操作均正常，他們所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為圖中的（　　） A. ①②③④ 　　 B. ②④①③ C. ④②③① 　　 D. ③②①④
【解析】無水乙醇用于溶解綠葉中的色素，甲同學(xué)未加無水乙醇，其濾紙條上應(yīng)無色素帶，對應(yīng)②。乙同學(xué)操作正確，其濾紙條上的色素帶應(yīng)是正常的，對應(yīng)④。碳酸鈣能夠防止研磨時(shí)色素被破壞，丙同學(xué)未加碳酸鈣，其濾紙條上葉綠素a、葉綠素b 對應(yīng)的色素帶應(yīng)較窄，對應(yīng)①。二氧化硅能夠使研磨更充分，丁同學(xué)未加二氧化硅，其濾紙條上的四條色素帶均應(yīng)較窄，對應(yīng)③。【答案】B
例 2 ［2020·河北三市聯(lián)考］ 下列有關(guān)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的敘述中，正確的是 （　?。〢. 葉綠素的提取需要加入層析液作為提取液B. 過濾時(shí)應(yīng)使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口C. 分離色素時(shí)應(yīng)將濾液細(xì)線置于層析液中D. 選材不同，四條色素帶在濾紙條上的排列順序不同
【解析】提取葉綠素應(yīng)使用無水乙醇，層析液用于分離色素，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；過濾時(shí)使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口，以防止無水乙醇揮發(fā)，B 項(xiàng)正確；分離色素時(shí)不能將濾液細(xì)線置于層析液中，否則色素會溶入層析液中，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；不同材料中四種色素在層析液中的溶解度相同，來自不同材料葉綠體中的四種色素含量可能不同，經(jīng)過紙層析后，在濾紙上的排列順序相同，色素帶粗細(xì)可能不同，D 項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽
1.（★★） ［2020·廣東東莞高一期末］下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是 （?。〢. 應(yīng)該在研磨葉片后立即加入碳酸鈣，防止葉綠素被破壞B. 在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線2～3 次C. 若濾液細(xì)線全部沒入層析液，則無法觀察到色素帶D. 在層析液中溶解度最高的葉綠素 a 在濾紙條上擴(kuò)散得最快
【解析】在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該在研磨葉片之前加入碳酸鈣，防止研磨過程中葉綠素被破壞，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；在畫出一條濾液細(xì)線后，要待濾液干燥后，再重復(fù)畫線 1～2 次，使得濾液細(xì)線細(xì)、直、齊，而且色素含量較多，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；若濾液細(xì)線全部沒入層析液，就會溶解到層析液中，則無法觀察到色素帶，C 項(xiàng)正確；在層析液中溶解度最高的是胡蘿卜素，在濾紙條上擴(kuò)散得最快，D 項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾
【即時(shí)練】
2. 下圖是新鮮菠菜葉的光合色素紙層析的結(jié)果，下列敘述中正確的是 （　）A. 色素帶①②都是由碳?xì)滏溄M成的分子B. 色素帶①②變窄的原因可能是未加碳酸鈣C. 紙層析的原理是光合色素易溶于體積分?jǐn)?shù)為 95% 的乙醇D. 色素帶③④中的色素只能吸收紅光和藍(lán)紫光
【解析】由題圖可知，色素帶①是胡蘿卜素，②是葉黃素，二者都是由碳?xì)滏溄M成的分子，A 項(xiàng)正確；研磨時(shí)加入碳酸鈣是為了保護(hù)葉綠素，而色素帶①是胡蘿卜素，②是葉黃素，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；紙層析的原理是不同光合色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的在濾紙條上擴(kuò)散得快，而溶解度低的在濾紙條上擴(kuò)散得慢，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；色素帶③是葉綠素 a，④是葉綠素 b，葉綠素 a 和葉綠素 b 主要吸收紅光和藍(lán)紫光，而非只吸收紅光和藍(lán)紫光，D 項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】A
3.（★★） ［2020·北京石景山區(qū)高一期末］某同學(xué)在做“綠葉中色素的提取和分離” 實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了確定無水乙醇、CaCO3 和 SiO2 的作用，進(jìn)行了 4 組實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，4 組實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示，第④組是進(jìn)行了正確操作的對照組。下列針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，不正確的是 （?。〢. ①可能是未加 CaCO3 而得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果B. ②可能是因用水取代了無水乙醇而得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果C. ③可能是因未加 SiO2 而得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果D. 綠葉中的色素都能夠溶解在層析液中，四種色素的溶解度相同
【解析】①組實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的原因可能是未加 CaCO3而使葉綠素被破壞，A 項(xiàng)正確；色素能溶解在無水乙醇中，而不能溶于水，所以用水取代無水乙醇不能分離出色素帶，B 項(xiàng)正確；③中色素帶較窄，分離出的色素少，原因可能是未加SiO2 而使得研磨不充分，C 項(xiàng)正確；綠葉中的色素都能夠溶解在層析液中，但是四種色素的溶解度不同，D 項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿
4. 分別在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)研缽中加2 g 剪碎的新鮮菠菜綠葉， 并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即深綠色、黃綠色、幾乎無色。注：“+”表示加，“-”表示不加。則Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)研缽中的溶液顏色分別是（　?。?A. 幾乎無色、黃綠色、深綠色B. 深綠色、幾乎無色、黃綠色C. 黃綠色、深綠色、幾乎無色D. 黃綠色、幾乎無色、深綠色
【解析】由題干信息可知，研缽Ⅰ中未加入碳酸鈣和蒸餾水，研缽Ⅱ中未加入無水乙醇，研缽Ⅲ中未加入蒸餾水。色素提取過程中，二氧化硅可使研磨充分，碳酸鈣可保護(hù)葉綠素等色素免受破壞，無水乙醇用于溶解色素，色素不溶于蒸餾水。研缽Ⅰ中因未加入碳酸鈣，部分葉綠素被破壞，因此溶液應(yīng)呈黃綠色；研缽Ⅱ中未加入無水乙醇，色素不能被溶解，因而溶液幾乎無色；研缽Ⅲ中能得到正常的提取液，溶液呈深綠色?！敬鸢浮緿
5. 如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)的改進(jìn)裝置，下列與之有關(guān)的敘述中，錯(cuò)誤的是（　?。?A. 應(yīng)向培養(yǎng)皿中倒入層析液B. 應(yīng)將濾液滴在a 處，而不能滴在b 處 C. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是得到四個(gè)不同顏色的同心圓（近似圓形） D. 實(shí)驗(yàn)得到的若干個(gè)同心圓中，最小的一個(gè)圓呈橙黃色
【解析】題圖所示是一個(gè)綠葉中色素分離的實(shí)驗(yàn)裝置，所以應(yīng)把層析液倒入培養(yǎng)皿中，燈芯起到傳遞層析液的作用，把濾液滴到a 處讓其隨層析液在定性濾紙上擴(kuò)散，四個(gè)圓圈中擴(kuò)散最慢的即為最小的，它應(yīng)該是呈黃綠色的葉綠素b?！敬鸢浮緿
6. 下列有關(guān)“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是（　?。?A. 加入碳酸鈣防止濾液揮發(fā)B. 用NaCl 溶液提取葉片中的色素C. 用無水乙醇或丙酮分離濾液中的色素D. 加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨
【解析】加入碳酸鈣的目的是防止色素被破壞，用無水乙醇或丙酮提取色素而不是分離濾液中的色素?！敬鸢浮緿
葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)（如圖） 1. 雙層膜：分為內(nèi)膜和外膜，其主要功能是控制物質(zhì)進(jìn)出葉綠體。2. 基粒：由囊狀結(jié)構(gòu)（類囊體）堆疊而成。吸收光能的四種色素和光反應(yīng)所需的酶就分布在類囊體的薄膜上。3. 基質(zhì)：在基粒與基粒之間充滿基質(zhì)，基質(zhì)中含有與光合作用暗反應(yīng)有關(guān)的酶。另外，還含有少量DNA 與RNA，與葉綠體的遺傳有關(guān)。
二　葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能
功能葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。葉綠體功能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象
【特別提示】恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處（1）實(shí)驗(yàn)材料選擇妙實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿。水綿不僅具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中，便于觀察。（2）排除干擾的方法妙沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。（3）觀測指標(biāo)設(shè)計(jì)妙通過好氧細(xì)菌的分布進(jìn)行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。（4）實(shí)驗(yàn)對照設(shè)計(jì)妙用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射，葉綠體上可分為獲得光照部位和無光照部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行黑暗（局部光照）和完全暴露在光下的對照實(shí)驗(yàn)；明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的等。
例 1 難度★★☆ 典型★★☆ ［2020·沈陽鐵路中學(xué)高三模擬］下列關(guān)于色素的敘述中，正確的是（　　）A. 植物體內(nèi)所有的色素都位于葉綠體中B. 葉綠體中的不同色素在無水乙醇中的溶解度不同，所以會在濾紙條上分離C. 葉綠體中的各種色素都不能吸收綠光D. 葉綠體中的色素分布于類囊體薄膜上
【解析】植物體內(nèi)光合色素都位于葉綠體中，液泡中也含有色素，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由于色素在層析液中的溶解度不同，所以其在濾紙條上的擴(kuò)散速度不同，能在濾紙條上分離，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；葉綠體中的色素對綠光吸收的很少，而不是不吸收，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；葉綠體中的光合色素分布于類囊體薄膜上，D 項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿
例 2 難度★★☆ 典型★★☆ 下列關(guān)于葉綠體的描述，錯(cuò)誤的是（　?。?A. 基粒由類囊體堆疊而成B. 葉綠體的外表有雙層膜C. 暗反應(yīng)發(fā)生在類囊體薄膜上D. 類囊體薄膜上具有葉綠素和酶
【解析】葉綠體是具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，其中許多類囊體像圓餅一樣疊在一起，形成基粒；類囊體薄膜上有許多與光合作用有關(guān)的色素和酶。在暗反應(yīng)中，CO2 的固定和C3 的還原在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。【答案】C
【即時(shí)練】1. 紅楓是一種木本觀賞植物，在生長季節(jié)葉片呈紅色，下列關(guān)于該植物的敘述，正確的是（　?。?A. 紅楓葉片不含葉綠素B. 紅楓葉片呈紅色是因?yàn)槲樟思t光C. 紅楓葉片能吸收光能進(jìn)行光合作用D. 液泡中色素吸收的光能用于光合作用
【解析】紅楓葉片含葉綠素，可進(jìn)行光合作用；紅楓葉片呈紅色是因液泡中含有花青素，花青素是不能吸收光能進(jìn)行光合作用的?！敬鸢浮緾
2.（★★） ［2020·遼寧大連高一期末］下圖為葉綠體中色素吸收光能的情況，以下說法中正確的是 （ ）①在晚間用綠光照射行道樹，目的是通過植物光合作用以增加夜間空氣中的 O2 濃度?、趽?jù)圖可知，用波長 400 ～ 470nm 的光比用白光更有利于提高光合作用強(qiáng)度?、墼诮?jīng)過紙層析法分離出來的色素帶上，胡蘿卜素的色素帶在最上面?、芤话闱闆r下，光合作用所利用的都是可見光，波長范圍是390 ～ 760 nm　⑤土壤中缺乏鎂時(shí)，新葉對 620 ～ 670 nm 波長的光利用量無明顯變化A. ②④⑤　　B. ③④⑤　C. ②③④　　D. ①②⑤
【解析】植物光合作用幾乎不利用綠光，所以用綠光照射達(dá)不到增加夜間空氣中的 O2 濃度的目的，①錯(cuò)誤；波長 400 ～ 470 nm 的光只是白光的一部分，與白光相比不利于提高光合作用強(qiáng)度，②錯(cuò)誤；胡蘿卜素在層析液中的溶解度最高，因此在色素帶上胡蘿卜素的色素帶在最上面，③正確；一般情況下，光合作用所利用的都是波長范圍為390 ～ 760 nm 的可見光，④正確；土壤中缺鎂時(shí)，老葉中的鎂元素可以轉(zhuǎn)移到新葉中，所以新葉對 620 ～ 670 nm 波長的光利用量無明顯變化，⑤正確?！敬鸢浮緽
三 探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)
例 科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2 后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照，結(jié)果如下表： 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，下列敘述錯(cuò)誤的是 （　?。?A. 小球藻沒有葉綠體，CO2 的固定是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生的B. 每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活才能測定放射性物質(zhì)分布C. 本實(shí)驗(yàn)研究的是卡爾文循環(huán)D. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物除糖類外還有其他有機(jī)物
【解析】小球藻是綠藻的一種，是單細(xì)胞真核生物，有葉綠體，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由題意可知，用的是同位素標(biāo)記法探究二氧化碳中碳元素的去向，而物質(zhì)在體內(nèi)會在酶的作用下進(jìn)行代謝，要準(zhǔn)確測出碳的去向就需要將小球藻進(jìn)行處理使酶失活測定放射性物質(zhì)分布，B 項(xiàng)正確；本實(shí)驗(yàn)研究的是卡爾文循環(huán)，C 項(xiàng)正確；表格中的數(shù)據(jù)說明光合作用除了產(chǎn)生的有機(jī)物除糖類外還有氨基酸、有機(jī)酸等，D 項(xiàng)正確。【答案】A
【即時(shí)練】1. 下圖表示在較強(qiáng)光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)示意圖。一段時(shí)間后，以下相關(guān)比較不正確的是（　 ?。? A. Y2 的質(zhì)量大于Y3 的質(zhì)量B. ④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量C. ②中水的質(zhì)量大于④中水的質(zhì)量D. 試管①的質(zhì)量大于試管②的質(zhì)量
【解析】由題意可知，Y1 和Y3 是O2，Y2 和Y4 是18O2，因此Y2 的質(zhì)量大于Y3 ；④中小球藻含有（CH218O），而①中小球藻中含有（CH2O），故④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量； ④和②中的水都為H218O，且含量相同，因此質(zhì)量相等；在試管①和②原有質(zhì)量相等的情況下，②中釋放出的是18O2，而①中釋放出的是O2，故剩余質(zhì)量①大于②?！敬鸢浮緾
四 光合作用的過程
光反應(yīng)階段 概念：光合作用第一個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫光反應(yīng)階段。場所：葉綠體的類囊體薄膜上。條件：必須有光、葉綠體中的色素和酶。過程水的光解：2H2O → 4［H］+O2 ATP 的合成：ADP+Pi → ATP 實(shí)質(zhì)：將光能轉(zhuǎn)變?yōu)閮Υ嬖贏TP 中的活躍的化學(xué)能，釋放O2。
暗反應(yīng)階段 概念：光合作用第二個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都可以進(jìn)行，這個(gè)階段叫暗反應(yīng)階段。場所：葉綠體基質(zhì)中。條件：多種酶參與。過程CO2 的固定：CO2+C5 → 2C3 C3 的還原：2C3+［H］→（CH2O）+C5 實(shí)質(zhì)：同化CO2，將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的關(guān)系 聯(lián)系：光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)整體，二者緊密聯(lián)系。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供能量（ATP）和還原劑（［H］），暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP 和Pi 為光反應(yīng)合成ATP 提供原料。
區(qū)別
【特別注意】暗反應(yīng)在有光、無光條件下都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止， 暗反應(yīng)可利用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的還未被利用的［H］ 和ATP 繼續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，但時(shí)間很短，大多數(shù)植物晚上只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行暗反應(yīng)。
例 1 難度★★☆ 典型★★★下圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是（　?。?A. 結(jié)構(gòu)A 中的能量變化是光能轉(zhuǎn)換為ATP 中的化學(xué)能B. 供給14CO2，放射性出現(xiàn)的順序?yàn)镃O2 → C3 →甲C. 結(jié)構(gòu)A 釋放的O2 可進(jìn)入線粒體中D. 如果突然停止CO2 的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)C3 的含量將會增加
【解析】結(jié)構(gòu)A 為類囊體薄膜，分布有與光反應(yīng)有關(guān)的酶和色素，能把光能轉(zhuǎn)換為ATP 中活躍的化學(xué)能，A 項(xiàng)正確。從暗反應(yīng)的過程可以看出，供給14CO2，放射性出現(xiàn)的順序?yàn)镃O2 → C3 →甲，B 項(xiàng)正確。光合作用產(chǎn)生的O2 可進(jìn)入線粒體，被細(xì)胞呼吸利用，C項(xiàng)正確。在光合作用中，CO2 首先被C5 固定形成C3，若突然停止CO2 的供應(yīng)，則C3 的生成量減少，而其消耗量不變，因此短時(shí)間內(nèi)C3 的含量將會減少，D 項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】D
例 2 難度★★☆ 典型★★★［2020·四川德陽一模］通過對光合作用的研究發(fā)現(xiàn)：葉綠體接受光照后，類囊體腔內(nèi)的 pH 明顯下降。下列有關(guān)該現(xiàn)象的原因的敘述，正確的是 （　?。〢. NADPH 分解釋放 H + 引起B(yǎng). 大量 CO 2 進(jìn)入葉綠體基質(zhì)引起C. 與 ATP 水解后產(chǎn)生磷酸有關(guān)D. 該現(xiàn)象與 H 2 O 的光解有關(guān)
【解析】光反應(yīng)階段，H 2 O 被分解為 O 2 和 H + 等，H + 與NADP + 結(jié)合，形成 NADPH，A 項(xiàng)錯(cuò)誤。CO 2 進(jìn)入葉綠體后，參與暗反應(yīng)，在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，最終被還原為糖類等有機(jī)物，不會進(jìn)入類囊體腔內(nèi)導(dǎo)致 pH 下降，B 項(xiàng)錯(cuò)誤。光反應(yīng)產(chǎn)生的 ATP 參與暗反應(yīng)，ATP 水解發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，不是發(fā)生在類囊體腔內(nèi)，C 項(xiàng)錯(cuò)誤。光反應(yīng)過程中，H 2 O 在光下分解產(chǎn)生 H + 和 O 2 等，H + 可以使類囊體腔內(nèi)的 pH 明顯下降，D 項(xiàng)正確。 【答案】D
【即時(shí)練】1. 光合作用過程包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)。圖表示光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系，據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是（　　） A. 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP 和NADPH（［H］） B. 停止光照，葉綠體中ATP 和NADPH 含量下降C. ATP 的移動方向是由類囊體到基質(zhì)D. 植物在暗處可大量合成（CH2O）
【解析】光合作用必須在光照條件下進(jìn)行，在暗處植物不能大量合成（CH2O）?！敬鸢浮緿
2. 在適宜的條件下，植物光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)是平衡的，但是這個(gè)平衡會受到外界環(huán)境， 如光照突然增強(qiáng)的影響。請回答下列問題： （1）植物在光反應(yīng)過程中，吸收的光能除了用于合成ATP 外， 還用于 　　　　　　　　　　；在暗反應(yīng)過程中， CO2 通過氣孔進(jìn)入葉肉細(xì)胞的過程在夏季中午會受到抑制， 原因是 a 。（2）光照突然增強(qiáng)時(shí)，植物吸收CO2 的速率并沒有迅速上升而是緩慢上升，可能的原因是 　　　　　　　　　；光照強(qiáng)度減弱時(shí)，植物吸收CO2 的速率并沒有迅速降低，可能的原因是 　　　　　　　　　　　　　。
【解析】（1）光反應(yīng)過程中，吸收的光能既可用于合成ATP， 又可將H2O 分解成O2 和［H］；夏季中午氣溫高，為減少蒸騰作用，氣孔（部分）關(guān)閉，減少了CO2 的吸收，影響暗反應(yīng)。（2）光照突然增強(qiáng)時(shí)，光反應(yīng)先增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］和ATP 增加，進(jìn)而使C5 的生成量增加，固定的CO2 才會增加； 光照強(qiáng)度減弱時(shí)，光反應(yīng)減弱，但光反應(yīng)過程積累的［H］ 和ATP 可以繼續(xù)利用，所以植物吸收CO2 的速率不會迅速降低?！敬鸢浮浚?1）將 H2O 分解成 O2 和［H］　 夏季中午氣溫高，為減少蒸騰 作用，氣孔（部分）關(guān)閉?。?）葉綠體內(nèi)C5 含量較低，C5 再生需要一段時(shí)間　光反應(yīng)過程積累的ATP 和[H] 供暗反應(yīng)繼續(xù)利用
五　化能合成作用
概念 某些細(xì)菌（如硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等）能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用叫作化能合成作用。舉例 硝化細(xì)菌（包括亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌）利用將土壤中的NH3 氧化成HNO2、HNO3 釋放的能量，將CO2 和H2O 合成為有機(jī)物，并將能量儲存在有機(jī)物中。其反應(yīng)式如下： 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+ 能量2HNO2+O2 2HNO3+ 能量6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O
例 難度★★☆ 典型★★☆ 光合作用與化能合成作用的相似點(diǎn)是（　?。?A. 都以太陽能作為能源B. 都需要將環(huán)境中的物質(zhì)氧化釋放能量C. 都能將無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物D. 都是高等生物的代謝類型
【解析】進(jìn)行光合作用和化能合成作用的生物都是自養(yǎng)生物，兩者的共同點(diǎn)是都能將外界環(huán)境中的無機(jī)物轉(zhuǎn)變成儲存著能量的有機(jī)物?！敬鸢浮緾
深度拓展
一 影響光合作用的環(huán)境因素
單一環(huán)境因素對光合作用的影響光照強(qiáng)度（如圖） 1. 原理分析：光照強(qiáng)度通過影響光反應(yīng)階段，影響ATP 和［H］的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)階段。
2. 曲線分析（1）A 點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸（對應(yīng)圖中甲圖）。植物表現(xiàn)為吸收O2 釋放CO2。（2）AB 段，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，但是仍然小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度（對應(yīng)圖中乙圖）。植物整體表現(xiàn)為吸收O2 釋放CO2。（3）B 點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度（對應(yīng)圖中丙圖）。此時(shí)植物表現(xiàn)為既不吸收CO2 和O2，也不釋放CO2 和O2，光合作用同化的有機(jī)物量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物量相等。這一光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。
（4）BC 段，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)（對應(yīng)圖中丁圖）。光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，植物表現(xiàn)為吸收CO2 釋放O2，有有機(jī)物積累。（5）C 點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)，C 點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的環(huán)境因素不再是光照強(qiáng)度，可能是溫度或CO2 濃度等。3. 應(yīng)用分析：欲使植株正常生長，則必須使光照強(qiáng)度大于B 點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度；適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。
CO2 濃度（如圖） 1. 原理分析：通過影響暗反應(yīng)階段，制約C3 的生成。2. 曲線分析：圖中A 點(diǎn)表示光合速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2 濃度，即CO2 補(bǔ)償點(diǎn)，B 點(diǎn)表示CO2 飽和點(diǎn)，該圖表示在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2 濃度的增大而增大。3. 應(yīng)用分析：大氣中的CO2 濃度較低時(shí)，植物無法進(jìn)行光合作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過“正其行，通其風(fēng)”和增施農(nóng)家肥等措施增大CO2 濃度，以提高光合速率。
溫度（如圖） 1. 原理分析：溫度通過影響與光合作用有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響光合作用。2. 曲線分析：低溫導(dǎo)致酶的活性降低，引起植物的光合速率降低；在一定范圍內(nèi)，隨著溫度升高酶活性升高，進(jìn)而引起光合速率增大；溫度過高會引起酶活性降低甚至失活， 使植物光合速率減小。3. 應(yīng)用分析：溫室栽培中，白天適當(dāng)升高溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)的溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。
（2）OB 段表明干物質(zhì)量隨光合作用強(qiáng)度的增大而增加。B 點(diǎn)以后，由于光合作用強(qiáng)度不再增大，但葉片隨葉面積指數(shù)的不斷增大，呼吸量（OC 段）不斷增大，所以干物質(zhì)量不斷降低（BC 段）。2. 應(yīng)用分析：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。
光照面積（如圖）1. 曲線分析（1）OA 段表明隨葉面積指數(shù)的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A 點(diǎn)為光合作用葉面積指數(shù)飽和點(diǎn)，A 點(diǎn)以后，隨著葉面積指數(shù)的增大，光合作用強(qiáng)度不再增大，原因是有很多葉被遮擋，接受光照不足。
多個(gè)環(huán)境因素同時(shí)對光合作用的影響（下圖） 曲線分析：P 點(diǎn)及P 點(diǎn)之前，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因素，隨橫坐標(biāo)所示因素的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。Q 點(diǎn)及Q 點(diǎn)之后，橫坐標(biāo)所表示的因素不再是光合速率的限制因素，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高圖示中的其他因素。應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增強(qiáng)與光合作用有關(guān)的酶的活性，以提高光合速率。也可同時(shí)充入適量的CO2 進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)提高光照強(qiáng)度和CO2 濃度，以提高光合速率。
【誤區(qū)警示】影響光合作用因素中的兩個(gè)易忽略點(diǎn)（1）易忽略溫度改變對光合作用的影響。溫度改變時(shí)， 不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng)，均會受到影響，但主要影響暗反應(yīng)，因?yàn)閰⑴c暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量比參與光反應(yīng)的多。（2）易忽略CO2 濃度對光合作用的影響。CO2 濃度很低時(shí)，光合作用不能進(jìn)行；當(dāng)CO2 濃度大于某值時(shí)，光合作用才能進(jìn)行。對于植物來說，存在CO2 的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)，CO2 濃度過高時(shí)，會抑制植物的細(xì)胞呼吸， 進(jìn)而影響光合作用?！咎嵝选恐参镒陨硪蛩貙夂献饔玫挠绊懖煌闹参铩⑼N植物的不同器官和不同的發(fā)育時(shí)期，葉綠體的數(shù)量、葉綠體中色素的含量、酶的種類和數(shù)量均有差異，光合作用強(qiáng)度亦受影響。
例 1 難度★★★ 典型★★★ 某學(xué)校研究小組利用葉面積相等的A、B 兩種植物的葉片分別進(jìn)行了以下兩組實(shí)驗(yàn)（假設(shè)兩組實(shí)驗(yàn)在相同且適宜的溫度下進(jìn)行，且忽略光照對細(xì)胞呼吸的影響）。實(shí)驗(yàn)一：將A、B 兩種植物的葉片分別放置在相同的密閉小室中，給予充足的光照，利用紅外測量儀每隔5 min 測定一次小室中的CO2 濃度，結(jié)果如圖中圖1 所示。實(shí)驗(yàn)二：給予不同強(qiáng)度的光照，測量A、B 兩種植物葉片的CO2 吸收量和CO2 釋放量，結(jié)果如圖2 所示。 1 2
【解析】（1）由圖1 可知，0 ～ 20 min，隨著CO2 濃度的降低，B 植物光合速率降低，因此影響其光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素是CO2 濃度。從兩個(gè)裝置內(nèi)CO2 濃度達(dá)到的最低值來看， B 植物所在裝置內(nèi)CO2 濃度更低，可以判斷B 植物具有更強(qiáng)的固定CO2 的能力。（2）實(shí)驗(yàn)一從開始到10 min 時(shí)，兩種植物從外界吸收CO2 的量相等，說明兩種植物的凈光合速率相同，由于光合作用的實(shí)際速率= 凈光合速率+ 呼吸速率，由圖2 可知，A 植物的呼吸速率小于B 植物的呼吸速率，所以A 植物光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總量小于B 植物。（3）若在第5 min 時(shí)光照強(qiáng)度突然降低，則光反應(yīng)減弱，產(chǎn)生的［H］和ATP 的量減少，C3 的消耗量減少，因此C3 含量增加。植物一晝夜（24 h）有機(jī)物積累量的變化等于白天的凈積累量- 晚上的消耗量，據(jù)圖分析，當(dāng)光照強(qiáng)度在a、b 之間時(shí)，每日光照12 h，B 植物白天的有機(jī)物凈積累量小于24 mg·m-2，其晚上呼吸的消耗量為24 mg·m-2， 故一晝夜有機(jī)物的積累量為負(fù)值，說明一晝夜后B 植物的干重減少。【答案】（1）CO2 濃度　B 植物?。?）少　雖然10 min 時(shí)CO2 濃度下降值相同，但A 植物的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度小于B 植物的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度?。?）增加　減少
1.某興趣小組研究光照強(qiáng)度和光合作用的關(guān)系，得到下圖曲線，下列敘述錯(cuò)誤的是 （?。〢. A 點(diǎn)時(shí)植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸B. B 點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度下光合速率等于呼吸速率C. D 點(diǎn)光合速率達(dá)到最大D. DE 段的限制因素是光照強(qiáng)度
【即時(shí)練】
【解析】在 A 點(diǎn)，對應(yīng)的光照強(qiáng)度為 0，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，A 項(xiàng)正確；在 B 點(diǎn)即光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，光合速率與呼吸速率相等，B 項(xiàng)正確，據(jù)圖可知，D 點(diǎn)以后，CO2 吸收速率不再變化，表示凈光合速率不再發(fā)生變化且達(dá)到最大，光合速率= 凈光合速率 + 呼吸速率，而呼吸速率不會隨著光照強(qiáng)度的變化而變化，因此 D 點(diǎn)光合速率達(dá)到最大，C 項(xiàng)正確；D 點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到光的飽和點(diǎn)，因此 D 點(diǎn)以后即 DE 段的限制因素不再是光照強(qiáng)度，而是光照強(qiáng)度之外的其他因素，如溫度、CO2濃度等，D 項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿
2. 為探究影響光合作用強(qiáng)度的因素，將同一品種玉米苗置于 25 ℃條件下培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。下列敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）A. 此實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)自變量B. D 點(diǎn)比 B 點(diǎn) CO2 吸收量高的主要原因是光照強(qiáng)度大C. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在土壤含水量為 40% ～ 60% 的條件下施肥效果明顯D. 制約 C 點(diǎn)光合作用強(qiáng)度的因素主要是土壤含水量
【解析】影響光合作用強(qiáng)度的因素有光照強(qiáng)度、CO2 濃度、溫度、肥料、水等，由題意可知本實(shí)驗(yàn)探究的自變量有光照強(qiáng)度、肥料、水三個(gè)，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖示曲線可知，與 D 點(diǎn)相比，B 點(diǎn)的光照強(qiáng)度較弱，光合作用強(qiáng)度也較弱，因此 D點(diǎn)比B點(diǎn)CO2吸收量高的主要原因是光照強(qiáng)度大，B項(xiàng)正確；根據(jù)圖示，同一光照條件下，當(dāng)土壤含水量在 40% ～ 60% 之間時(shí)，施肥的效果明顯，C 項(xiàng)正確；C 點(diǎn)土壤含水量較少，光合作用強(qiáng)度較低，因此制約 C 點(diǎn)時(shí)光合作用強(qiáng)度的因素主要是土壤含水量，D 項(xiàng)正確。【答案】A
3. 下圖甲為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉圓片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度的 NaHCO3 溶液中，給予一定的光照，測量每個(gè)玻璃皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間（如圖乙），以研究光合速率與 NaHCO3 溶液濃度的關(guān)系。下列有關(guān)分析正確的是 （ ）在 ab 段，隨著 NaHCO3 溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小B. 在 bc 段，單獨(dú)增加 NaHCO3 溶液濃度，可以縮短葉圓片上浮至液面的平均時(shí)間C. 在 c 點(diǎn)以后，因 NaHCO3 溶液濃度過高，使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降D. 因 NaHCO3 溶液中不含 O2 ，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸
【解析】由圖乙可知，在 ab 段，隨著 NaHCO3 溶液濃度的增加，光合速率逐漸增大，釋放的 O2 量增多，葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間減少，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖乙可知，在 bc段，單獨(dú)增加 NaHCO 3 溶液濃度，不能縮短葉圓片上浮至液面的平均時(shí)間，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；在 c 點(diǎn)以后，因 NaHCO3 溶液濃度過高，使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降，產(chǎn)生的 O2量減少，葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間增加，C 項(xiàng)正確；整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片都在進(jìn)行細(xì)胞呼吸，D 項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾
4. 下圖甲為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉圓片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度的 NaHCO3 溶液中，給予一定的光照，測量每個(gè)玻璃皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間（如圖乙），以研究光合速率與 NaHCO3 溶液濃度的關(guān)系。下列有關(guān)分析正確的是 （ ）在 ab 段，隨著 NaHCO3 溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小B. 在 bc 段，單獨(dú)增加 NaHCO3 溶液濃度，可以縮短葉圓片上浮至液面的平均時(shí)間C. 在 c 點(diǎn)以后，因 NaHCO3 溶液濃度過高，使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降D. 因 NaHCO3 溶液中不含 O2 ，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸
【解析】曲線由 a 點(diǎn)轉(zhuǎn)向 b 點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度增大，光反應(yīng)速率增大，為暗反應(yīng)提供的［H］和能量增多，C3 的還原反應(yīng)速率增加，消耗C3 的數(shù)量增多，而 CO2 濃度不變，C5 結(jié)合 CO2生成 C3的數(shù)量暫時(shí)不變，故 C3濃度降低，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；曲線由 b 點(diǎn)轉(zhuǎn)向 d 點(diǎn)時(shí)， CO2濃度降低，固定 CO2消耗 C5的數(shù)量減少，而 C3還原生成 C5的速率暫時(shí)不變， C5濃度升高，B 項(xiàng)正確；對比 a 點(diǎn)和 b 點(diǎn)可知適當(dāng)增加光照強(qiáng)度可提高光合速率，對比 b 點(diǎn)和 d 點(diǎn)可知，適當(dāng)提高 CO2濃度有利于提高光合速率，C 項(xiàng)正確；在一定的 CO2濃度條件下，光合速率不能隨著光照強(qiáng)度的增大而繼續(xù)增大，是因?yàn)槿~綠體中酶的數(shù)量有限，限制了光合速率的進(jìn)一步提升，D 項(xiàng)正確。 【答案】A
二 光照、CO2 濃度對光合作用中各物質(zhì)含量的影響
圖示分析
例 難度★★★ 典型★★★ 右圖表示大棚栽培的植物在環(huán)境因素發(fā)生改變時(shí)，葉綠體內(nèi)暗反應(yīng)中C3 和C5 含量的變化情況。下列選項(xiàng)中最可能導(dǎo)致這種變化的環(huán)境因素是（　　） A. 給植物增施氮肥和鎂肥B. 大棚栽培的植物通過增施農(nóng)家肥料補(bǔ)充CO2 C. 給植物補(bǔ)充適宜強(qiáng)度的人工光照D. 夜間適當(dāng)降低植物的環(huán)境溫度
【特別提醒】 ?。?）以上各種物質(zhì)的含量變化是在外界條件改變的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，且是相對含量的變化。（2）以上各物質(zhì)變化中，C3 和C5 含量的變化總是相反的，［H］和ATP 含量的變化總是一致的。
【解析】氮、鎂是構(gòu)成植物體內(nèi)葉綠素的重要元素，增施氮肥和鎂肥有利于葉綠素的合成，使光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］和ATP 增加， 促進(jìn)C3 的還原，導(dǎo)致C3 的含量減少，C5 的含量增加。CO2 和C5 結(jié)合生成C3，CO2 增多會導(dǎo)致C3 的含量增加，C5 含量減少。補(bǔ)充適宜強(qiáng)度的光照，使光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］和ATP 增加， 加速C3 的還原，導(dǎo)致C3 含量減少，C5 含量增多。夜間適當(dāng)降低植物的環(huán)境溫度對光合作用沒有影響，C3 和C5 的含量基本不變?！敬鸢浮緽
1.（★★）［2020·北京懷柔區(qū)高一期末］適宜環(huán)境下進(jìn)行光合作用時(shí)，如果突然停止光照，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中 C5 與［H］相對含量的變化是 （?。〢. C5增多， ［H］減少 B. C5 增多， ［H］增多C. C5 減少， ［H］減少 D. C5 減少， ［H］增多
【即時(shí)練】
【解析】在其他條件適宜的情況下，在供試植物正常進(jìn)行光合作用時(shí)突然停止光照后，光反應(yīng)即停止，不再產(chǎn)生［H］和 ATP，而CO2 的固定則繼續(xù)進(jìn)行，不斷消耗 C5 ，但由于缺少［H］和 ATP， C3的還原減弱直至停止，C3 不能被還原 C5 ，故 C5含量將迅速減少?！敬鸢浮緾
2.（★★）離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定光合作用時(shí)，如果突然中斷CO2 的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中 C3 與 C5 相對含量的變化是 （　?。〢. C3減少， C5增多B. C3 增多， C5 增多C. C3減少， C5 減少D. C3 增多， C5 減少
【解析】突然中斷 CO2 的供應(yīng)，導(dǎo)致消耗的 C5減少，所以短時(shí)間內(nèi) C5的含量增多；中斷 CO2供應(yīng)后，C3 的生成減少，而其還原仍在進(jìn)行，所以短時(shí)間內(nèi) C 3 的含量減少，故 C3與 C5相對含量的變化分別是減少、增多，A 項(xiàng)正確?！敬鸢浮緼
3.（★★）下圖表示某植物葉肉細(xì)胞中 C3 和C5 含量的變化情況，該植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下，Ⅱ階段是某個(gè)環(huán)境條件降低引起的瞬時(shí)變化。下列分析正確的是 （?。〢.Ⅰ階段在類囊體薄膜上進(jìn)行，Ⅱ階段在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行B. 圖中Ⅱ階段的變化很可能是降低光照強(qiáng)度引起的C. 圖中甲轉(zhuǎn)變成乙需要光反應(yīng)提供的 ATP 和 NADPHD. 達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度時(shí)，Ⅱ階段所需的最小光照強(qiáng)度比Ⅰ階段低
【解析】題圖表示植物葉肉細(xì)胞中 C3 和 C5 濃度的變化情況，因此兩個(gè)階段均表示光合作用暗反應(yīng)，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，A 項(xiàng)錯(cuò)誤。在適宜環(huán)境條件下，植物葉肉細(xì)胞內(nèi) C3含量約為 C5含量的 2 倍，故甲應(yīng)為 C5 ，乙應(yīng)為 C3 。當(dāng)光照強(qiáng)度降低時(shí)，短時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］、ATP 減少，導(dǎo)致C3 的還原減少，而 C5與 CO2 反應(yīng)生成的 C3不變，因此 C3含量將上升， C5含量將下降，不符合題圖中的變化趨勢；而當(dāng) CO2濃度降低時(shí)，短時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］、ATP 不變， C5與 CO2反應(yīng)生成的 C3減少，導(dǎo)致 C5的消耗減少，而 C3的還原繼續(xù)進(jìn)行，因此 C3含量下降， C5含量將上升，符合題圖中的變化趨勢，故Ⅱ階段發(fā)生的變化應(yīng)為CO2濃度降低，B 項(xiàng)錯(cuò)誤。甲是 C5 ，乙是 C3 ，甲轉(zhuǎn)變成乙需要 CO2 ，C 項(xiàng)錯(cuò)誤。由以上分析可知，發(fā)生改變的是CO2濃度降低，達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度時(shí)，Ⅱ階段所需的光照強(qiáng)度比Ⅰ階段低，D 項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿
4. ［2020·廣東佛山質(zhì)檢］為研究不同環(huán)境因素對光合作用的影響，某小組取弱光下培養(yǎng)的黑藻，在適宜且穩(wěn)定的溫度下，逐步進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：第一步：給予黑藻充足恒定的光照，一段時(shí)間內(nèi)（t 1 → t 2 ）測得黑藻的光合速率逐漸提高，但至 t 2 后不再提高，而是保持穩(wěn)定。第二步：維持光照，充入 CO 2 ，一段時(shí)間內(nèi)（t 3 → t 4 ）測得黑藻的光合速率進(jìn)一步提高。第三步：將黑藻轉(zhuǎn)入黑暗環(huán)境中培養(yǎng)，測得光合速率逐漸下降?；卮鹣铝袉栴}：（1）在第一步實(shí)驗(yàn)中，t 2 后限制光合速率提高的環(huán)境因素是　　　　　　　。（2）在第二步實(shí)驗(yàn)中，光照強(qiáng)度不變，光反應(yīng)速率　　　?。ㄌ睢疤岣摺薄敖档汀被颉安蛔儭保?。（3）在第三步實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)入黑暗后葉綠體內(nèi)首先積累起來的物質(zhì)是　　，原因是　　　　　　　 。

【解析】（1）根據(jù)給予黑藻充足恒定的光照時(shí)，t 2 后光合速率不再提高，再結(jié)合第二步充入CO 2 ，光合速率進(jìn)一步提高，可知 t 2 后限制光合速率提高的環(huán)境因素是 CO 2 濃度。（2）第二步實(shí)驗(yàn)中，提高了 CO 2 濃度后暗反應(yīng)速率加快，NADPH和 ATP 的消耗加快，促進(jìn)了光反應(yīng)的進(jìn)行，因此在光照強(qiáng)度不變的情況下，光反應(yīng)速率提高。（3）黑暗條件下無光照，則 NADPH 和 ATP 的合成停止，C 3 還原受阻，而此時(shí) CO 2的固定仍在進(jìn)行，因此首先積累起來的物質(zhì)是 C 3 。【答案】（1）CO 2 濃度?。?）提高?。?）C 3 　轉(zhuǎn)入黑暗后 C 3 還原受阻，而此時(shí) CO 2 的固定仍在進(jìn)行
三 光合作用與細(xì)胞呼吸的相關(guān)計(jì)算
呼吸速率的表示方法 將植物置于黑暗環(huán)境中，測定實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)CO2 增加量、O2 減少量或有機(jī)物減少量，則可用單位時(shí)間內(nèi)CO2 增加量、O2 減少量或有機(jī)物減少量表示呼吸速率。凈光合速率和真正光合速率的表示方法 凈光合速率，又叫表觀光合速率：常用在光照條件下測得的單位時(shí)間內(nèi)O2 釋放量、CO2 吸收量或有機(jī)物積累量表示。真正光合速率，又叫實(shí)際光合速率、總光合速率：常用單位時(shí)間內(nèi)O2 產(chǎn)生量、CO2 固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量（或制造量）表示。
呼吸速率、凈光合速率與真正光合速率的關(guān)系（如圖） 由圖可知，在不考慮光照強(qiáng)度對呼吸速率影響的情況下，OA 段表示植物呼吸速率，OD 段表示植物凈光合速率，OA+OD 段表示真正光合速率，即真正光合速率= 凈光合速率+ 呼吸速率。
當(dāng)植物的光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行時(shí)，存在如下關(guān)系光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量（葉綠體產(chǎn)氧量）= 實(shí)測植物氧氣釋放量+ 細(xì)胞呼吸耗氧量。光合作用實(shí)際CO2 消耗量（葉綠體固定CO2 量）= 實(shí)測植物CO2 吸收量+ 細(xì)胞呼吸CO2 釋放量。光合作用葡萄糖凈產(chǎn)生量（葡萄糖積累量）= 光合作用實(shí)際葡萄糖產(chǎn)生量（葉綠體產(chǎn)生或合成的葡萄糖量）- 細(xì)胞呼吸葡萄糖消耗量。
以凈光合速率的大小來判斷植物能否正常生長（自然狀態(tài)下，以一天24 h 為單位） 凈光合速率大于0 時(shí)，植物因積累有機(jī)物而正常生長。凈光合速率等于0 時(shí)，植物因沒有有機(jī)物積累而不能生長。凈光合速率小于0 時(shí)，植物因有機(jī)物減少而不能生長，且長時(shí)間處于此種狀態(tài)下植物將死亡?！疽族e(cuò)提醒】植物進(jìn)行光合作用的同時(shí)，一定進(jìn)行細(xì)胞呼吸，但在進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)不一定進(jìn)行光合作用。因?yàn)楣夂献饔弥挥性谟泄鈼l件下才能進(jìn)行，而細(xì)胞呼吸有光無光都能進(jìn)行。
例 難度★★★ 典型★★☆ 以測定的CO2 吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是（　?。?A. 光照相同時(shí)間，35 ℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30 ℃時(shí)相等B. 光照相同時(shí)間，在20 ℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多C. 溫度高于25 ℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少D. 兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的有機(jī)物的量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物的量相等
【解析】圖中虛線表示的是光照下CO2 的吸收量，即光合作用有機(jī)物凈合成量。在光照時(shí)間相同的情況下（以1 h 為例），30 ℃時(shí)光合作用有機(jī)物合成的總量為3.50（有機(jī)物凈合成量）+3.00（細(xì)胞呼吸消耗量）=6.50 mg，35 ℃時(shí)光合作用有機(jī)物合成的總量為3.00（有機(jī)物凈合成量）+3.50（細(xì)胞呼吸消耗量） = 6.50 mg，兩者相等。在 25 ℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)CO2 吸收量最大，即光合作用有機(jī)物凈合成量最大。溫度高于25 ℃（如30 ℃）時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量還在增加。兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用的有機(jī)物凈合成量等于細(xì)胞呼吸消耗量?！敬鸢浮緼
【即時(shí)練】1. 下圖是葉肉細(xì)胞在不同光照強(qiáng)度下葉綠體與線粒體的代謝簡圖，下列敘述錯(cuò)誤的是（　?。? A. 細(xì)胞①處于黑暗環(huán)境中，該細(xì)胞單位時(shí)間內(nèi)釋放的CO2 量即為呼吸速率B. 細(xì)胞②沒有與外界環(huán)境發(fā)生O2 和CO2 的交換，可斷定此時(shí)光合速率等于呼吸速率C. 細(xì)胞③處在較強(qiáng)光照條件下，細(xì)胞光合作用所利用的CO2 量為N1 與N2 的和D. 分析細(xì)胞④可得出，此時(shí)的光照強(qiáng)度較弱且N1 小于m2
【解析】結(jié)合圖示可知，細(xì)胞①中僅線粒體中有氣體的消耗和生成，故應(yīng)處在黑暗環(huán)境中，此時(shí)細(xì)胞單位時(shí)間內(nèi)釋放的CO2 量可表示呼吸速率；細(xì)胞②沒有與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換，此時(shí)光合速率與呼吸速率相等；細(xì)胞③需要從外界環(huán)境吸收CO2，并向細(xì)胞外釋放O2，此時(shí)細(xì)胞所處環(huán)境的光照強(qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)，細(xì)胞所利用的CO2 包括細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的N2 和從環(huán)境中吸收的N1 ；細(xì)胞④中，線粒體利用的O2 除來自葉綠體外，還要從外界環(huán)境中吸收，說明此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸和光合作用的過程中，O2 的凈消耗量（吸收量）m2 與CO2 的凈生成量N1 相等?！敬鸢浮緿
例 1 ［2019·江蘇卷］下圖為某次光合作用色素紙層析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)細(xì)菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是 （　　）研磨時(shí)加入 CaCO 3 過量會破壞葉綠素B. 層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液C. 在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時(shí)，需通風(fēng)操作D. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠素 b
【解析】研磨時(shí)加入 CaCO 3 的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時(shí)加入 CaCO 3 過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取液的純度，A 項(xiàng)錯(cuò)誤。光合色素易溶于有機(jī)溶劑不溶于水，故層析液應(yīng)選用有機(jī)溶劑，而生理鹽水和磷酸鹽緩沖液為無機(jī)溶劑，B 項(xiàng)錯(cuò)誤。層析液易揮發(fā)，故進(jìn)行層析時(shí)要用培養(yǎng)皿覆蓋燒杯，C項(xiàng)錯(cuò)誤。比較題圖所示分離結(jié)果可知，該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉黃素和葉綠素 b，D 項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿
走向高考
一 光合作用
例 2 ［2016·全國Ⅱ高考］ 難度★★☆ 典型★★★ BTB 是一種酸堿指示劑。BTB 的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2 濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和細(xì)胞呼吸，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：用少量的NaHCO3 和BTB 加水配制成藍(lán)色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2 使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7 支試管中。其中6 支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見下表。
* 遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm 的地方。
若不考慮其他生物因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，回答下列問題。（1）本實(shí)驗(yàn)中，50 min 后1 號試管的溶液是淺綠色，則說明2 至7 號試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由 引起的；若1 號試管的溶液是藍(lán)色，則說明2 至7 號試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是 　　　　　　?。ㄌ睢翱煽康摹被颉安豢煽康摹保?。（2）表中X 代表的顏色應(yīng)為 　?。ㄌ睢皽\綠色”“黃色” 或“藍(lán)色”），判斷依據(jù)是　　　。（3）5 號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草 。
【讀題】以光照強(qiáng)度（距日光燈的距離）為自變量，以溶液顏色的變化為因變量，研究某種水草的光合作用和細(xì)胞呼吸。【思路建立】①閱讀題表，提取有效信息：溶液的顏色在由藍(lán)→綠→黃的變化過程中，CO2 濃度逐漸升高；2 號試管內(nèi)的水草只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸釋放CO2，溶液中CO2 濃度最高；3 ～ 7 號試管內(nèi)水草的光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增大而逐漸增強(qiáng)，吸收的CO2 逐漸增多，溶液中CO2 的濃度逐漸降低；1 號試管為對照組。②以提取的“有效信息”作為解題的切入點(diǎn)，結(jié)合光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系進(jìn)行分析判斷。
【解析】（1）依題意并結(jié)合表中信息可知：距日光燈的距離表示光照的強(qiáng)弱。2 號試管遮光，其內(nèi)的水草不能進(jìn)行光合作用， 但能進(jìn)行細(xì)胞呼吸；3 ～ 7 號試管內(nèi)的水草在有光的條件下，溶液顏色的變化是光合作用吸收的CO2 量與細(xì)胞呼吸釋放的CO2 量的綜合反映；1 號試管為對照組，其中的NaHCO3 可維持CO2 濃度的相對穩(wěn)定，2 ～ 7 號試管為實(shí)驗(yàn)組。綜上所述，若50 min 后，1 號試管的溶液是淺綠色， 則說明2 ～ 7 號試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由不同光強(qiáng)下水草的光合作用與細(xì)胞呼吸引起的；若1 號試管的溶液是藍(lán)色，則說明2 ～ 7 號試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不可靠的。（2）2 號試管因遮光，其內(nèi)的水草不能進(jìn)行光合作用消耗CO2，但能通過細(xì)胞呼吸釋放CO2，所以試管內(nèi)CO2 濃度高于3 號試管的，X 代表的顏色應(yīng)為黃色。（3）5 號試管中的溶液顏色與對照組1 號試管的相同，均為淺綠色，說明在此條件下水草的光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。【答案】（1）不同光強(qiáng)下水草的光合作用與細(xì)胞呼吸　不可靠的?。?）黃色　水草不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，溶液中CO2 濃度高于3 號試管?。?）光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，吸收與釋放的CO2 量相等
例 3 ［2017·全國Ⅱ高考］ 難度★★☆ 典型★★★下圖是表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。據(jù)圖回答下列問題： （1）圖中①、②、③、④代表的物質(zhì)依次是 　　　　　　　、 　　　　　　　、 　 　　　　　、 　　　　　　， ［H］代表的物質(zhì)主要是 　　　　　　　　。（2）B 代表一種反應(yīng)過程，C 代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D 代表線粒體，則ATP 合成發(fā)生在A 過程，還發(fā)生在 　　　?。ㄌ睢癇 和C”“C 和D”或“B 和D”）。（3）C 中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是 。
【解析】（1）由圖可知，A、B 過程分別為光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段，類囊體薄膜上發(fā)生水的光解，產(chǎn)生［①］O2、NADPH 和ATP ；暗反應(yīng)首先發(fā)生CO2 的固定，④為C5，再進(jìn)行C3 的還原，消耗ATP 和NADPH，產(chǎn)生［②］NADP+、［③］ADP 和Pi ；細(xì)胞呼吸（呼吸作用）的第一和第二階段產(chǎn)生的［H］為還原型輔酶Ⅰ（NADH）。（2）植物葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP 的生理過程有：光合作用的光反應(yīng)階段（A）和有氧呼吸的三個(gè)階段（C 和D）。（3）植物葉肉細(xì)胞中，有氧條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體最終分解成CO2 和H2O ；在缺氧條件下，轉(zhuǎn)化成酒精和CO2。【答案】（1）O2 　NADP+ 　ADP+Pi 　C5 　NADH（或答：還原型輔酶Ⅰ）?。?）C 和D ?。?）在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸
例 4 ［2017·北京高考］ 難度★★★ 典型★★☆ 某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖。據(jù)此，對該植物生理特性理解錯(cuò)誤的是（　?。?A. 呼吸作用的最適溫度比光合作用的高B. 凈光合作用的最適溫度約為25 ℃ C. 在0 ～ 25 ℃范圍內(nèi)，溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大D. 適合該植物生長的溫度范圍是10 ～ 50 ℃
二 影響光合作用的因素
【讀題】依據(jù)兩坐標(biāo)軸讀懂題圖：溫度對總光合速率、凈光合速率及呼吸速率的影響。【思路建立】解讀圖中總光合速率和呼吸速率隨溫度的升高發(fā)生變化的趨勢，找出最適溫度并分析該趨勢形成的原因， 以及凈光合速率最大時(shí)的最適溫度。【解析】A 對、B 對：據(jù)圖可知，總光合作用的最適溫度約為30 ℃， 呼吸作用的最適溫度要高于50 ℃，凈光合作用的最適溫度約為25 ℃。C 對：在0 ～ 25 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，光合速率曲線的升高幅度要遠(yuǎn)大于呼吸速率，這說明溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大。D 錯(cuò)：凈光合作用是指一定時(shí)間內(nèi)光合作用合成量與呼吸作用消耗量的差值，也稱為凈積累量。只有凈積累量為正值時(shí)，植物才能生長。在45 ～ 50 ℃范圍內(nèi)，呼吸速率比光合速率大，凈積累量為負(fù)值，植物不能生長。【答案】D
例 5 ［2018·全國Ⅰ卷］ 難度★★☆ 典型★★★ 甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢如下圖所示。回答下列問題。（1）當(dāng)光照強(qiáng)度大于 a 時(shí)，甲、乙兩種植物中，對光能的利用率較高的植物是　　　　。（2）甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是　　　　，判斷的依據(jù)是　 　　　　　　　　　　　　。（3）甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是　　　　。（4）某植物夏日晴天中午 12 ：00 時(shí)葉片的光合速率明顯下降，其原因是進(jìn)入葉肉細(xì)胞的　　　?。ㄌ睢癘 2 ”或“CO 2 ”）不足。
【解析】（1）由曲線圖可知，光照強(qiáng)度大于 a 時(shí)，甲植物的凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加而增加的幅度更大，說明甲植物對光能的利用率較高。（2）當(dāng)種植密度過大時(shí)，植株的葉片會相互遮擋，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致植物凈光合速率下降。由曲線圖可知，光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大。（3）由曲線圖可知，在低光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率較高，在高光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率明顯低于甲植物，所以乙植物更適合在林下低光照強(qiáng)度的環(huán)境下種植。（4）夏日晴天中午 12 ：00時(shí)，溫度較高，部分氣孔關(guān)閉，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的 CO 2 明顯減少，抑制了暗反應(yīng)，導(dǎo)致葉片的光合速率明顯降低。 【答案】 （1）甲　（2）甲　光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大?。?）乙?。?）CO 2
三　條件驟變對光合作用中各物質(zhì)含量的影響例 6 ［2018·江蘇卷］ 難度★★☆ 典型★★★ 下圖為某一植物在不同實(shí)驗(yàn)條件下測得的凈光合速率，下列假設(shè)條件中能使圖中結(jié)果成立的是（　　）A. 橫坐標(biāo)是 CO 2 濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度B. 橫坐標(biāo)是溫度，甲表示較高 CO 2 濃度，乙表示較低 CO 2濃度C. 橫坐標(biāo)是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
【解析】隨著 CO 2 濃度的增大，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，但由于凈光合速率最大時(shí)對應(yīng)著一個(gè)溫度，即最適溫度，低于或高于此溫度，凈光合速率都將下降，所以無法確定在 CO 2 濃度足夠大時(shí)，較高溫度下的凈光合速率是否高于較低溫度，A 項(xiàng)錯(cuò)誤。植物進(jìn)行光合作用存在最適溫度，高于最適溫度后，凈光合速率減小，所以隨著溫度升高，凈光合速率不應(yīng)先升高后趨于穩(wěn)定，B 項(xiàng)錯(cuò)誤。由于光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在相應(yīng)光波長時(shí)，植物的凈光合速率存在峰值，不應(yīng)呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，且光波長一定時(shí)，較高溫度下的凈光合速率不一定較高，C 項(xiàng)錯(cuò)誤。隨著光照強(qiáng)度的增加，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，在光照強(qiáng)度足夠時(shí)，較高的CO 2 濃度下凈光合速率較大，D 項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿