【暑假初升高】人教版生物初三（升高一）暑假预习-（必修1）第15讲 光合作用与能量转化 讲学案

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第15讲 光合作用与能量转化
【学习目标】
1.通过设计和实施绿叶中色素提取和分离实验，了解色素提取和分离的原理，说明绿叶中色素的有四种。
2.通过对恩格尔曼光合作用实验的分析讨论，了解叶绿体吸收光能进行光合作用的证据，理解恩格尔曼实验设计的巧妙之处。
3.通过对探索光合作用原理的希尔实验、鲁宾和卡门实验、阿尔农实验资料的分析，尝试归纳光合作用的过程和基本原理。
4.通过分析、讨论教材光合作用过程示意图，从物质与能量观的视角，说明光合作用过程中的物质变化和能量变化，阐明光合作用的原理。
5.通过对光合作用光反应和暗反应过程的比较，厘清光反应和暗反应的区别和联系，说明光合作用的意义。
6.通过设计和实施探究环境因素对光合作用强度影响的活动，理解光照强度、二氧化碳浓度对光合作用强度的影响。
7.通过实施探究环境因素对光合作用强度影响的活动，进一步学会控制自变量，观察和检测因变量变化及设置对照实验的方法和技能。
8.通过总结影响光合作用强度的因素及原理分析，解释农业生产提高农作物产量的管理措施，并增强节约粮食的意识。

【基础知识】
一、绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
2.提取绿叶中的色素：称取5g绿叶，剪去主叶脉，剪碎, 放入研钵中→向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5～10mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨→将研磨液迅速倒入玻璃漏斗进行过滤。
3.分离绿叶中的色素：制备滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素→观察记录分离结果。
4.色素分离结果分析
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a
胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
b
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
c
叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
d
叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢
二、恩格尔曼光合作用实验
1.德国科学家恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。
2.恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。这说明叶绿体主要利用红光和蓝紫光。
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
1.电子显微镜下可以看到叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由类囊体堆叠而成。吸收光能的4种色素分布在类囊体的薄膜上。在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
2.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光o这 4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
四、探索光合作用的部分实验
1.光合作用的概念：
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。其化学式为：。
2.探索光合作用的部分实验
（1）甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
（2）1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂, 在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
（3）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。第一组给植物提供H2O和 C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2 在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是 O2，第二组释放的都是18O2。
（4）1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成AIP。 1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
（5）.20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用经过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，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。
五、光合作用的原理
1.光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
2.光反应阶段必须有光才能进行，在类囊体的薄膜上进行。叶绿体中光合色素吸收的光能，一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。
3.暗反应阶段有没有光都能进行，在叶绿体的基质中进行。CO2,在特定酶的作用下， 与C5(一种五碳化合物)结合，这个过程称作CO2的固定。 一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3,在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3,经过一系列变化，又形成C5 。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3 再到C3的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。
六、影响光合作用强度的因素
1.影响光合作用强度的因素
（1）光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用的强度还可以表示为植物在单位时间内消耗CO2的数量或制造O2的数量。
（2）影响光合作用的因素包括水、光照强度、CO2浓度、温度及无机营养等。
2.探究环境因素对光合作用的影响
（1）实验原理：利用真空渗水法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量，来比较光合作用的强弱。
（2）实验步骤：①取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm 的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。②将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2〜3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。
③将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
④取3只小烧杯，分别倒入富含CO2 的清水o
⑤向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5 W的LED灯作为光源, 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。
⑥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。
七、化能合成作用
自然界中存在某些种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但能利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这一过程就称为化能合成作用。生活在土壤中的硝化细菌，能够利用氨（NH3）氧化为亚硝酸（HNO2）和亚硝酸（HNO2）氧化为硝酸（HNO3）所释放的能量，将CO2和H2O合成糖类，维持自身的生命活动。


【考点剖析】
考点一、叶绿体色素的提取与分离
例1．关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是（ ）
A．该实验结果表明，叶绿素a在层析液中溶解度最大
B．用无水乙醇作溶剂，提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素
C．若研磨时不加二氧化硅，则滤纸条上各色素带均变窄
D．将滤液细线画粗些并不能增强实验效果
【答案】A
【解析】纸层析法分离叶绿体色素的实验结果表明，胡萝卜素在层析液中溶解度最大，A错误；用丙酮、无水乙醇等有机溶剂溶解和提取叶绿体中色素，提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素，B正确；加入SiO2的目的是为了研磨充分，不加二氧化硅，则滤纸条上各色素带均变窄，C正确；用毛细管吸少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，待晾干后再重复2-3次，太粗色素带会重叠，D正确。
【解题必备】绿叶中色素的提取和分离实验中知识点总结：
1．色素提取和分离过程中几种化学物质的作用：
（1）无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素。
（2）层析液用于分离色素。
（3）二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。
（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
2．分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。
3．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
归纳总结
叶绿体色素提取与分离注意事项
过程
注意事项
目的
提取色素
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇
溶解色素
加少量SiO2和CaCO3
使研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨
防止乙醇挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
滤纸条一端剪去两角
防止层析液在滤纸条边缘扩散过快，使形成的色素带不整齐
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一两次
增加色素的量，使分离出的色素带清晰
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
【特别提醒】SiO2有助于研磨充分；CaCO3可以防止研磨时色素被破坏。
考点二：恩格尔曼光合作用实验
例2．为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给与一定的条件，这些条件是（    ）
A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
【答案】D
【解析】若要证明叶绿体进行光合作用有释放氧气的功能，则需要在有光照的条件、没有空气（排除空气中氧气的干扰）、有NaHCO3稀溶液（提供二氧化碳），故D正确。
【归纳总结】
1.恩格尔曼选择水绵和好氧细菌为实验材料的原因是：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；好氧细菌向氧气丰富的地方移动，可以确定释放氧气多的部位。
2.恩格尔曼先将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，这样做的目的是作对照。环境中没有空气有利于排除了氧气的干扰，在黑暗环境中进行有利于排除了光的干扰。
3.极细的光束使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验，还可使叶绿体上分为光多和光少的部位形成对比实验。
4.临时装片要重新暴露在光下，反过来再一次验证实验结论。
考点三：光合作用的过程
例3．下图是光合作用示意图，下列说法错误的是（ ）

A．物质②和物质③均可为C3的还原供能
B．当物质④供应停止时，物质①的生成速率将下降
C．当温度适当升高时，暗反应速率可能升高，而光反应不受影响
D．为叶肉细胞提供H2l8O，一段时间后在（CH2O）中能检测到18O
【答案】C
【解析】②为ATP，③为[H]，都可以为C3的还原提供能量A正确；当物质④CO2供应停止时，暗反应速率降低，从而影响光反应，导致物质①O2的生成速率将下降，B正确；当温度适当升高时，暗反应速率可能升高，而光反应随之升高，C错误；H2l8O参与有氧呼吸第二阶段的反应生成C18O2，被植物吸收利用，所以一段时间后在（CH2O）中能检测到18O，D正确。
归纳总结
1.光反应和暗反应的区别：
项目
光反应
暗反应
反应条件
光照、色素、酶
多种酶、C5、NADPH、ATP
外界原料
水
CO2
产物
O2、NADPH、ATP
有机物
场所
类囊体的薄膜
叶绿体基质
能量变化
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能
2.光反应和暗反应的联系：
①光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi，两个反应阶段相辅相成、密切联系。
②没有光反应，暗反应缺乏[H]和ATP，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见， 二者相互制约。
考点四：光合作用过程中C、H、O的转移途径
例4．卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行：在供给小球藻14CO2后的60s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物。发现7s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质是（ ）
A．1,5—二磷酸核酮糖（五碳化合物） B．ATP
C．3—磷酸甘油酸（三碳化合物） D．葡萄糖
【答案】C
【解析】在光合作用中CO2中C转移途径是CO2→C3→有机物，7秒后多达12种产物含放射性说明：光合作用的所有中间产物及最终产物都被标记了，因此完成一次光合作用的时间小于7秒。那么在5秒的时候主要进行CO2的固定，每三个CO2经过反应都会进一步被还原成C3，C3三碳糖而后要么被叶绿体利用要么被运到叶绿体外形成其他物质。5秒的时候则是产生的C3三碳糖还没来得及被利用，故C正确。
归纳总结
光合作用总反应式中各元素的来源和去路分析如下：

①H2O中的H：H2O→H+→NADPH→（CH2O）；
②H2O中的O：H2O→O2；
③CO2中的C：CO2→C3→（CH2O）；
④CO2中的O：CO2→C3→（CH2O）。
考点五：叶绿体中C3和C5的含量变化
例5．下图为叶绿体结构与功能示意图，A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示有关物质。下列叙述不正确的是(　　)

A．参与光合作用的色素位于图中的A部位
B．CO2进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质
C．若突然停止光照，C3的含量会升高
D．用14C标记CO2进行光合作用，可在④⑤中测到较高放射性
【答案】B
【解析】参与光合作用的色素位于叶绿体类囊体薄膜，图中的A部位为叶绿体类囊体薄膜，A正确；图中④物质和⑤物质分别为C3、（CH2O），CO2通过固定形成④物质，B错误；突然停止光照时，NADPH和ATP减少，C3被消耗的量减少，故其含量增多，C正确；用14C标记CO2进行光合作用，放射性先出现在④物质，再出现在⑤物质，D正确。
归纳总结
CO2在暗反应阶段与C5结合形成C3，C3利用光反应场所的ATP、NADPH被还原为糖类等有机物，或重新形成C5。当外界条件（如光照、CO2）突然发生变化时，C3、C5的物质含量在短时间内会发生改变。
1.CO2供应不变，光照条件突然发生变化，可以分为两种情况：
光照
C3含量变化
C5含量变化
减弱
Ⅰ过程减弱→［H］和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C3消耗减少、合成暂时不变→C3含量增加
Ⅰ过程减弱→［H］和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C5消耗暂时不变、合成减少→C5含量减少
增强
与上述分析相反，结果是C3含量减少，C5含量增加
2.光照条件不变，CO2供应突然发生变化，可以分为两种情况：
CO2供应
C3含量变化
C5含量变化
减少
Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C3合成减少、消耗暂时不变→C3含量减少
Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C5消耗减少、合成暂时不变→C5含量增加
增加
与上述分析相反，结果是C3含量增加，C5含量减少
3.当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下表：

[H]
ATP
C3
C5
C6H12O6
停止（减弱）光照
↓
↓
↑
↓
↓
突然增强光照
↑
↑
↓
↑
↑
停止（减少）CO2供应
↑
↑
↓
↑
↓
突然增加CO2供应
↓
↓
↑
↓
↑
考点六：光照强度对光合作用的影响
例6．如图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换。下列叙述正确的是（ ）

A．黑暗条件下A不能产生CO2
B．A能产生ATP，B不能产生ATP
C．植物正常生长时，B产生的O2全部被A利用
D．白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量
【答案】D
【解析】根据图中光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换，可以判断出A是线粒体、B是叶绿体。线粒体是真核细胞主要细胞器（动植物都有），机能旺盛的含量多。程粒状、棒状，具有双膜结构，内膜向内突起形成“嵴”，内膜基质和基粒上有与有氧呼吸有关的酶，是有氧呼吸第二、三阶段的场所，生命体95%的能量来自线粒体，又叫“动力工厂”．含少量的DNA、RNA。叶绿体：只存在于植物的绿色细胞中．扁平的椭球形或球形，双层膜结构．基粒上有色素，基质和基粒中含有与光合作用有关的酶，是光合作用的场所。含少量的DNA、RNA。A是线粒体、B是叶绿体。黑暗条件下，不能发生光合作用，只能进行呼吸作用，B的生理功能将停止，A的生理功能继续进行，所以能继续产生CO2，A错误；A是线粒体、B是叶绿体，两者都可以产生ATP，B错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植物才可以正常生长，B结构产生的O2被A结构全部利用以外，还有剩余的被排出细胞外，C错误；夜间适当降温，与呼吸作用有关的酶的活性降低，呼吸作用强度减弱，即能降低A结构的生理功能；白天适当升温，由于有光照和与光合作用有关的酶活性升高，B结构的生理功能提高比A结构更明显，故白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量，D正确。
归纳总结
光是绿色植物光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。
1.原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的ATP和NADPH增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
2.在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。绿色植物光照强度对光合作用强度影响曲线如下图所示：

①曲线分析
项目
曲线
点、段
进行的生理过程
气体转移情况
对应的生理状态模型
A点
只有呼吸作用，没有光合作用。细胞呼吸产生的CO2释放到外界环境，细胞呼吸消耗的O2全部从外界环境吸收。
吸收O2、释放CO2

AB段
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度>光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2一部分进入叶绿体用于光合作用，一部分释放到外界环境，细胞呼吸消耗的O2一部分来自叶绿体的光合作用，一部分从外界环境吸收。
吸收O2、释放CO2

B点
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度＝光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2全部进入叶绿体用于光合作用，细胞呼吸消耗的O2全部来自叶绿体的光合作用。
不与外界进行气体交换

B点以后
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度<光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2全部进入叶绿体用于光合作用，细胞呼吸消耗的O2全部来自叶绿体的光合作用；光合作用消耗的CO2一部分来自线粒体，一部分从外界环境吸收。
吸收CO2、释放O2

②总光合与净光合的判定方法：a.在坐标曲线中，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为总光合，若是负值则为净光合。
b.若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合。C.固定CO2的量、产生O2的量或制造有机物的量表示的是总光合；吸收CO2的量、减少CO2的量、释放O2的量、增加O2的量或积累有机物的量表示的是净光合。
③坐标曲线中关键点移动的分析：
a若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，光饱和点应左移；若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率升高时，光补偿点应左移，光饱和点应右移。
b.阴生植物与阳生植物相比，光补偿点和饱和点都相应向左移动。
3.应用：①增加光照强度促进光合作用：温室中适当增强光照强度以提高作物的光合作用强度。如阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
②依据植物的特点合理利用光能：阴生植物光补偿点和光饱和点均较阳生植物低，可采用阴生植物与阳生植物间作的方式以合理利用光能。间作套种时应注意农作物的种类搭配、林带树种的配置。
考点七：CO2浓度、温度、水分和矿物质对光合作用的影响
例7．红松和人参均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合作用速率与呼吸速率的比值（ P/R）随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是（ ）

A．若土壤中镁的含量减少，一段时间后人参的a点右移
B．光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
【答案】A
【解析】对于人参而言，a点光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，对应的光照强度为光补偿点；若土壤中镁的含量减少，人参合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变大，故一段时间后人参的a点右移，A正确；光照强度在b点之后，限制红松（A）P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2，B错误；阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光强为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相同，故红松和人参的净光合速率不一定相同，C错误；光照强度为a时，对于人参而言，光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少；红松的光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）小于1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，D错误。
考点八：多因子变量对光合作用强度的影响
例8．农业生产中长期不合理施用化肥及用污水灌溉，会造成土壤盐渍化。为研究某种植物对盐的耐受性，科学家测定了不同盐浓度对该植物的净光合速率、根相对电导度、光合色素含量的影响，结果如下图。

请据图分析回答：
（1）净合速率是指植物在单位时间内单位叶面积吸收的CO2量，则真正的光合速率＝ 。
（2）与低盐相比，当NaCl浓度在200～250 mmol/L时，净光合速率 （显著增高，显著下降）。原因是：① ，造成光反应减弱。
② 显著升高，表明根细胞膜受损，电解质外渗，加上根细胞周围盐浓度增高，根细胞会因 作用失水，导致叶片萎蔫，气孔关闭， ，造成暗反应受阻。
【答案】（1）净光合速率+呼吸速率
（2）显著下降 ①光合色素含量低，导致光能吸收不足 ②根相对电导度 渗透 CO2的吸收量不足
【解析】（1）真正的光合速率=净光合速率+呼吸速率
（2）据图分析，与低盐相比，当NaCl浓度在200～250 mmol/L时，净光合速率显著下降。原因：①当NaCl浓度在200～250 mmol/L时，光合色素含量低，导致光能吸收不足，造成光反应减弱。
②当NaCl浓度在200～250 mmol/L时，根相对电导度显著升高，表明根细胞膜受损，电解质外渗，加上根细胞周围盐浓度增高，根细胞会因渗透作用失水，导致叶片萎蔫，气孔关闭，CO2的吸收量不足，造成暗反应受阻。以上两个方面都导致实际光合速率下降，而呼吸速率一般不变，故净光合速率下降。
题后反思
自然条件下，光合作用强度是多因子变量共同作用的结果。多因子对光合作用强度影响曲线如下图所示：

①曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
考点九：光合作用与细胞呼吸的区别和联系
例9．如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是（ ）

A．只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用
B．耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同
C．光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]只来自有机物
D．在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气
【答案】B
【解析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
在有光的条件下，细胞产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，A错误；耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同，如夜间，B正确；光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]来自有机物和水，C错误；在强光条件下，根细胞呼吸作用消耗的氧气来自于外界环境，D错误。
归纳总结
1．区别

光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物有机物
有机物无机物
能量变化
光能→化学能(储能)
化学能→ATP中活跃的化学能、热能(放能)
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量、供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
2．联系(物质或能量变化的生理过程)
①物质联系
元素
转移途径
C
CO2（CH2O） C3H4O3CO2
O
H2OO2H2O
H
H2O[H](CH2O)[H] H2O
②能量联系

3．光合作用与细胞呼吸的关系图示



【真题演练】
1．（2022·全国·高考真题）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（　　）
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
2．（2022·广东·高考真题）我国自古“以农立国”，经过悠久岁月的积累，形成了丰富的农业生产技术体系。下列农业生产实践中，与植物生长调节剂使用直接相关的是（       ）
A．秸秆还田 B．间作套种 C．水旱轮作 D．尿泥促根
3．（2021·福建·高考真题）下列关于生态茶园管理措施的分析，错误的是（　　）
A．使用诱虫灯诱杀害虫，可减少农药的使用
B．套种豆科植物作为绿肥，可提高土壤肥力
C．利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率
D．修剪茶树枝叶通风透光，可提高光合作用强度
4．（2021·湖北·高考真题）酷热干燥的某国家公园内生长有很多马齿苋属植物叶片嫩而多肉，深受大象喜爱。其枝条在大象进食时常被折断掉到地上，遭到踩踏的枝条会长成新的植株。白天马齿苋属植物会关闭气孔，在凉爽的夜晚吸收CO2并储存起来。针对上述现象，下列叙述错误的是（       ）
A．大象和马齿苋属植物之间存在共同进化
B．大象和马齿苋属植物存在互利共生关系
C．水分是马齿苋属植物生长的主要限制因素
D．白天马齿苋属植物气孔关闭，仍能进行光合作用
5．（2021·辽宁·高考真题）植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（　　）
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
6．（2021·北京·高考真题）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（　　）

A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等
C．50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
7．（2022·湖南·高考真题，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
8．（2022·浙江·高考真题）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
处理
指标
光饱和点（klx）
光补偿点（lx）
低于5klx光合曲线的斜率（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1）
叶绿素含量（mg·dm-2）
单株光合产量（g干重）
单株叶光合产量（g干重）
单株果实光合产量（g干重）
不遮阴
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮阴2小时
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
遮阴4小时
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加___________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的___________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低___________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中___________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以___________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至___________中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均___________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为___________（A．<2小时       B．2小时       C．4小时       D．>4小时），才能获得较高的花生产量。
9．（2022·山东·高考真题）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组
处理
甲
清水
乙
BR
丙
BR+L


(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是______。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______、______（答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是______。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制______（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明BR可能通过______发挥作用。
10．（2022·全国·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____________（答出3点即可）。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________。
11．（2022·广东·高考真题）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。

回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________________，原因可能是________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________________为对照，并保证除________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________。
12．（2022·湖南·高考真题）将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s·m2），每天光照时长为14小时。回答下列问题:
(1)在此条件下，该水稻种子____（填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗），理由是_____________________________。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实验相同，该水稻___（填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是___________________（答出两点即可）。
(3)若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有_________特性。
13．（2022·浙江·高考真题）不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。

回答下列问题：
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用____________方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能、可用于碳反应中____________的还原。
(2)据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是____________。气孔主要由保卫细胞构成、保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被____________光逆转。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞____________，细胞吸水，气孔开放。
(3)生产上选用__________LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的____________或____________、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。
14．（2021·江苏·高考真题）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。

(1)叶绿体在___上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是_____。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生______；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了___个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的______中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为______中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养10~14d大麦苗，将其茎漫入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组
①_______________
②_______________
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③_______________
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
15．（2021·湖北·高考真题）北方农牧交错带是我国面积最大和空间尺度最长的一种交错带。近几十年来，该区域沙漠化加剧，生态环境恶化，成为我国生态问题最为严重的生系统类型之一。因此，开展退耕还林还草工程，已成为促进区域退化土地恢复和植被重建改善土壤环境、提高土地生产力的重要生态措施之一研究人员以耕作的农田为对照，以退耕后人工种植的柠条（灌木）林地、人工杨树林地和弃耕后自然恢复草地为研究样地，调查了退耕还林与还草不同类型样地的地面节肢动物群落结构特征，调查结果如表所示。
样地类型
总个体数量（只）
优势类群（科）
常见类群数量（科）
总类群数量（科）
农田
45
蜉金龟科、蚁科、步甲科和蠼螋科共4科
6
10
柠条林地
38
蚁科
9
10
杨树林地
51
蚁科
6
7
自然恢复草地
47
平腹蛛科、鳃金龟科、蝼蛄科和拟步甲科共4科
11
15


回答下列问题：
(1)上述样地中，节肢动物的物种丰富度最高的是___________，产生的原因是___________。
(2)农田优势类群为4科，多于退耕还林样地，从非生物因素的角度分析，原因可能与农田中___________较高有关（答出2点即可）。
(3)该研究结果表明，退耕还草措施对地面节肢动物多样性的恢复效应比退耕还林措施___________（填“好”或“差”）。
(4)杨树及甲、乙两种草本药用植物的光合速率与光照强度关系曲线如图所示。和甲相比，乙更适合在杨树林下种植，其原因是______________________。
16．（2021·辽宁·高考真题）早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3．5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390μmol·mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成___________，进而被还原生成糖类，此过程发生在___________中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO3-浓度最高的场所是__________（填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”），可为图示过程提供ATP的生理过程有___________。

(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将HCO3-转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。

①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力__________（填“高于”或“低于”或“等于”）Rubisco。
②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是__________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于__________（填“吸能反应”或“放能反应”）。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用__________技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有__________。
A．改造植物的HCO3-转运蛋白基因，增强HCO3-的运输能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力
D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
17．（2021·天津·高考真题）Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。

注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
据图分析，CO2依次以___________和___________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进___________和抑制___________提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的___________中观察到羧化体。
(3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应___________，光反应水平应___________，从而提高光合速率。


【过关检测】
1.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
2．下列有关叶绿体色素的提取、分离及功能验证实验中，叙述正确的是（　　）
A．叶绿体色素之所以能够在滤纸上分离开的原因是不同的色素分子大小不同
B．实验中要注意不能让层析液没及滤液细线，目的是避免色素扩散进入层析液中
C．将叶绿体色素提取液装入试管，让一束白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散，光谱的颜色明显减弱的是绿光
D．提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和CO2可进行光合作用
3.某科研人员为了研究石油醚、苯、丙酮在分离色素中的各自功能,分别用标准层析液（石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1）、石油醚、苯、丙酮等4种液体来分离菠菜叶中的叶绿体色素。分离时间为140秒,实验结果如图所示。下列分析有误的是（　 　）

A.标准层析液组为对照组,其他三组为实验组
B.层析液中石油醚的功能是分离菠菜叶中的胡萝卜素
C.层析液中丙酮的功能是分离菠菜叶中的叶黄素
D.层析液中苯的功能是分离菠菜叶中的叶绿素a和叶绿素b
4下图表示叶绿体中色素的吸收光谱（颜色深、浅分别表示吸收量多、少）。甲、乙两图分别是（　　）

A．胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
B．叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱
C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱
D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
5．如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图,下列叙述正确的是(　 　)

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C5
D．光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
6．下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，有关说法正确的是(　 　)

A．甲合成ATP的能量来源不同于丙
B．乙过程能在黑暗环境中长期进行
C．丙过程产生的ATP可用于乙过程
D．丙过程进行的场所是线粒体基质
7．给光下正常进行光合作用的叶肉细胞增加14CO2，一段时间后，关闭光源，含放射性C3浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述正确的是(　　)

A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基粒
B．ab段叶肉细胞中C3浓度大量增加
C．bc段C3浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D．c点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞内无[H]和ATP的供应
8.将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（氧化型）、蔗糖和pH=7．3磷酸缓冲液的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下列说法错误的是（ ）
A. 加蔗糖的目的是使外界溶液具有一定浓度，避免叶绿体涨破
B. DCIP颜色由蓝色变成无色的快慢可以反映光反应的速率
C. 在叶绿体内，接受还原剂的物质是一种五碳化合物
D. 氧气和还原DCIP的物质都是叶绿体在光反应阶段由水分解产生的
9. 研究人员将某植物的绿色果肉薄片与NaHCO3溶液混合置于密闭反应室，提供一定的光照，水浴加热保持恒温，测定反应室中O2浓度，结果如下图所示。下列相关叙述错误的是（ ）

A. NaHCO3溶液的作用是提供光合作用的原料CO2
B. 15～20 min O2浓度不变，表明光合作用已经停止
C. 若在15 min时停止光照，则短时间内叶绿体中C3化合物含量增多
D. 若在20 min后停止光照，推测20～25 min范围内曲线斜率负值
10. 其他条件适宜情况下，光照强度对水稻植株C02吸收量（释放量）的影响如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）

A. a点时，产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
B. b点时，叶肉细胞中光合作用强度等于呼吸作用强度
C. 在C点时突然降低光照强度，短时间内C5含量会升高
D. 适当升高温度和二氧化碳浓度，c点将向上和向右移动
11. 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，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ATP/ADP比值增加
B. 突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小
C. 突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小
D. 突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小
12.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，得到的实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是(　　)

A．光照强度为a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
B．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温度不同
C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为b～c时，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
13.关于提取和分离叶绿体色素实验:
（1）某同学在做“提取和分离叶绿体色素”实验时,操作情况如下表述:
①将5 g新鲜完整的菠菜叶,放在研钵中,加入适宜无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙以后,迅速研磨。
②用毛细吸管吸取少量滤液,沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线,并连续迅速地重复画2～3次。
③把画好细线的滤纸条插入层析液中,并不断摇晃,以求加快色素在滤纸条上的扩散。
实验结果失败,请指出其错误并改正:
①　 。 
②　 。 
③　 。 
（2）某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别,选择了新鲜菠菜的“绿叶”“嫩黄叶”做“提取和分离叶绿体色素”实验,色素层析结果如图,请根据实验结果回答:

①绿叶组的滤纸条是　　　　（填字母）,判断依据是　 　。 
②嫩黄叶组的滤纸条是　　　　（填字母）,判断依据是　 　。 
14.在光合作用的发现过程和研究过程中有许多著名的实验，其中美国科学家恩格尔曼用水绵进行光合作用的实验就是其中之一。请根据该实验回答问题：
（1）恩格尔曼选择水绵为实验材料，该材料的优点是______________________。
（2）将水绵和好氧性细菌制作成临时装片，为排除外界干扰，必须放在_______   环境中。
（3）用极细的光束照射到水绵的某部位，通过显微镜观察到的现象是：_____________     。
（4）如果临时装片完全暴露在光下，好氧细菌的分布特点是：________________          。
（5）该实验证明了：__________________________________________。
15.为研究钙离子对盐(NaCl)胁迫下水稻幼苗光合作用的影响，研究人员向种植三组水稻幼苗的土壤中分别浇灌清水(A组)、较高浓度的NaCl溶液(B组)、较高浓度的NaCl和CaCl2混合液(C组)，实验测得各组水稻幼苗中叶绿素的含量如下图。回答下列问题：

（1）叶绿体中的四种色素对不同波长的光吸收不同，叶绿素主要吸收 。光合色素吸收的光能在叶绿体的 膜上转变为储存在ATP中的化学能。
（2）与B组相比，C组水稻幼苗叶肉细胞的暗反应速率更______，原因是 。（3）根据实验结果推测，Ca2+对光合作用受盐胁迫的影响可能具有 作用。
16.在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：

（1）图中物质A是 ______（C3化合物、C5化合物）。
（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_______；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是______________。
（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________（低、高）。
（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_______（高、低），其原因_______。
17.圆粒豌豆为半耐寒性作物，喜阳光充足、温和湿润的气候，也较耐半阴。圆粒碗豆的耐寒力强于皱粒碗豆。已知圆粒豌豆苗期适宜温度为15~20℃，成熟阶段适宜温度为18~20℃，高温干旱时荚果产量和品质下降。请回答下列问题：
（1）圆粒疏豆在阳光充足的条件下，光合速率______（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。
（2）暗反应产物中所需能量不直接来自光能，所产生的能量也不能直接用于各项生命活动。上述能量转换过程中的媒介是__________________，其能充当能量转换媒介的原因在于分子结构特点，该特点是_______________________________________；细胞呼吸将_____________________中的能量逐步释放出来。
（3）已知淀粉分支酶是合成支链淀粉的关键酶，分析可知圆粒碗豆成熟阶段淀粉分支酶数量和活性较同时期的皱粒碗豆内______（填“升高”“降低”或“不变”）。
（4）请解释高温干旱时荚果产量下降的原因：_______________________________________________。
18.为探究未来大气CO2浓度升高等因素对水稻光合作用的影响，科研人员进行实验，结果如下表。

气孔导度（mol/m2·s）
叶绿素色度比值（SPAD）
净光合速率（mmol/m2·s）
硝态氮
（NO3-）
A品种
大气CO2
0．34
44．9
17．1
高CO2
0．24
45．2
20．4
B品种
大气CO2
0．26
40．1
14．1
高CO2
0．19
40．3
17．4
铵态氮
（NH4+）
A品种
大气CO2
0．53
45．1
34．1
高CO2
0．48
45．6
44．2
B品种
大气CO2
0．39
40．4
25．1
高CO2
0．25
40．9
25．5
（注：SPAD值表示叶绿素含量多少，SPAD值越高叶绿素含量越多）
回答下列问题：
（1）光合作用过程中需要叶绿素、______等含氮物质参与，水稻细胞中叶绿素分布在______。
（2）该实验的自变量是__________________________________________________________。
（3）从增强CO2吸收的角度考虑，应选择种植______品种水稻。供给铵态氮（NH4+）的水稻净光合速率较高，据表分析原因_______________________________________________________________。