高考生物一轮复习考能专项突破第四单元 第18课时光合作用选修.docx
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高考生物一轮复习考能专项突破第四单元第18课时光合作用选修
第18课时 光合作用（选修）
一、光能的转换
提醒 叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素都没有转化功能，只有少数处于特殊状态的叶绿素a具有转化功能。
二、C3和C4植物
1．概念
（1）C3植物：
在光合作用过程中仅有C3途径的植物为C3植物，在暗反应中1个CO2被1个C5固定后形成2个C3。
（2）C4植物：
在光合作用过程中，CO2中的C首先被转移到C4中，然后才转移到C3中。
（3）举例：
大多数植物属C3植物，玉米、高粱、甘蔗、苋菜等属C4植物。
2．C3和C4植物叶片结构的比较
类型
项目
C3植物
C4植物
维管束鞘细胞
形态
小
较大
叶绿体（有、无）
无
含无基粒的叶绿体、数量多且个体大
叶肉细胞
排列
疏松
紧密
叶绿体（有、无）
有正常的叶绿体
有正常的叶绿体
固定CO2
固定化合物
C5
先由C3固定，
再由C5固定
固定产物
C3
C4、C3
有机物合成场所
叶肉细胞
维管束鞘细胞
练一练 将小麦和玉米进行光合作用的叶片制成临时横切标本，然后分别用碘液染色，下列叙述正确的是（ ）
小麦
玉米
叶肉细胞
维管束鞘细胞
叶肉细胞
维管束鞘细胞
B
变蓝
不变蓝
不变蓝
变蓝
C
变蓝
不变蓝
变蓝
不变蓝
D
变蓝
不变蓝
变蓝
变蓝
答案 B
三、提高农作物光能利用率
1．光能利用率概念：
指单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能
量，占这块土地所接受的太阳能的比率。
2．措施
（1）光照强弱的控制
阳生植物：
需强光照
阴生植物：
需弱光照
（2）CO2的供应
农田：
确保良好的通风透光
温室：
增施有机肥或使用CO2发生器
N：
光合作用过程中各种酶以及ATP和NADP＋的重要组成成分
（3）必需矿质元素供应
P：
叶绿体膜及NADP＋和ATP的重要组成成分
K：
与糖类的合成与运输有关
Mg：
叶绿素的重要组成成分
提醒 光能利用率和光合作用效率含义不同。
考点53 光能在叶绿体中的转换
1．叶绿体中的色素（按作用分）
（1）能吸收、传递光能的色素：
多数叶绿素a、全部的叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素。
（2）能吸收、转换光能的色素：
少数特殊状态的叶绿体a。
2．光能在叶绿体中的转换过程
1．在电子传递过程中，NADP＋是最终电子受体，H2O是最终电子供体。
2．色素吸收光能、特殊状态的叶绿素a失去电子，都不需要酶的催化。
3．特殊状态的叶绿素a
（1）激发态的叶绿素a：
具有很高能量，易失去电
子，是强还原剂。
（2）失去电子的叶绿素a：
易得到电子，是强氧化剂。
4．NADPH和ATP中都含有活跃的化学能。
反应式NADP＋＋H＋＋2e酶,NADPH中，一是注意需2个电子；二是式中电子直接来源是激发态的叶绿素a，根本来源是参与反应的水。
5．活跃的化学能转换为稳定的化学能中，NADPH既是还原剂又能提供能量。
6．NADPH、ATP：
囊状结构薄膜→基质；NADP＋、ADP、Pi：
基质→囊状结构薄膜。
1．下列关于叶绿体中色素作用的叙述，正确的是（ ）
①少数处于特殊状态的叶绿素a的作用是吸收和传递光能
②叶绿体中的色素均可以吸收、传递和转换光能
③少数处于特殊状态的叶绿素a可以吸收和转换光能
④绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素可以吸收和转换光能
⑤绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素可以吸收和传递光能
A．①③B．②
C．③④D．③⑤
答案 D
解析 绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b、类胡萝卜素（即胡萝卜素和叶黄素）可以吸收和传递光能，少数处于特殊状态的叶绿素a不仅可以吸收光能，还可转换光能。
考点54 C3和C4植物的比较
植物类型
C3植物
C4植物
举例
典型的温带植物，如水稻、小麦、大麦、大豆、烟草、马铃薯等
典型的热带或亚热带植物，如玉米、高粱、甘蔗等
叶片的解剖结构
维管束周围无“花环型”的解剖结构（如图）：
维管束周围有“花环型”的解剖结构（如图）：
光合作用场所
叶肉细胞中的叶绿体
叶肉细胞和维管束鞘细胞（含无基粒的叶绿体，只进行暗反应）
CO2固定途径
C3
C3和C4
光合效率
较低
较高
补偿点
较高
较低
光合作用过程
只发生Ⅰ、Ⅱ过程，且只在叶肉细胞中进行，无Ⅲ过程，维管束鞘细胞不参与
具特有的Ⅲ过程，Ⅰ、Ⅲ发生于叶肉细胞中，Ⅱ发生于维管束鞘细胞中
提醒 C4植物的暗反应发生场所为两处——叶肉细胞中进行C
O2的初次固定，维管束鞘细胞中进行CO2的再次固定，只有维管束鞘细胞才能通过光合作用合
成有机物，即C4植物的叶肉细胞内不通过光合作用合成有机物。
2．下列有关C4植物和C3植物的叙述，错误的是（ ）
A．C3植物维管束鞘细胞中含有叶绿体
B．C4植物维管束鞘细胞中含有叶绿体
C．C3植物叶肉细胞中含有叶绿体
D．C4植物叶肉细胞中含有叶绿体
答案 A
解析 C3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，而C4植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体。
维管束鞘细胞以外的叶肉细胞都含有正常的叶绿体。
3．在光照下，供给玉米离体叶片少量的14CO2，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量变化示意图正确的是（ ）
答案 B
解析 玉米是C4植物，在光合作用过程中，CO2中的C首先转移到C4中，然后才转移到C3中。
所以，该过程中C4应该先升后降，C3则不断上升。
考点55 提高光能利用率
1．光能利用率
光能利用率＝
2．措施
（1）延长光照时间（南方一年二季或三季水稻）。
（2）增加光合面积（间作套种）。
（3）提高光合作用效率（各种影响因素）。
3．提高光合作用效率的措施
（1）增加光照强度：
在一定光照强度范围内，增加光照强度，使光反应加强。
在CO2充足条件下，转换成的稳态化学能增多。
（2）增大CO2供应：
在一定光照强度和温度下，提高CO2浓度，暗反应加快，尽可能多地将活跃的化学能转换为稳定的化学能。
（3）必需矿质元素的供应
元素
作用
N
叶绿素、酶、ATP、NADP＋的重要组成成分
P
①ATP、NADP＋的重要组成成分
②维持叶绿体膜的结构和功能
K
促进光合作用合成糖类并促进运输
Mg
叶绿素的重要组成成分
4．关于施用农家肥能提高农作物光能利用率的理由中，正确的是（ ）
A．促进植物对水的吸收
B．提高了温室内CO2的浓度
C．提高了光照强度
D．矿质元素含量高
答案 B
解析 在温室内施用农家肥，能提高光能利用率，其原因有二：
一是提供了矿质元素，但其中矿质元素不一定含量高，把它与化肥比较显然含量要低得多；其二是含有有机物，农家肥中含有家畜的排泄物，以及未消化吸收的有机物，这些有机物被土壤中的分解者分解后，一方面将其中的矿质元素归还无机界，另一方面将其转化为CO2和H2O等，也归还无机界。
本题与光照强度控制无关。
5．磷是组成细胞的主要元素，与植物体的光合作用也有十分密切的关系。
关于磷与光合作用的关系，下列叙述不恰当的是（ ）
A．磷是叶绿体膜的重要组成元素
B．磷是光合作用过程中不可缺少的矿质元素
C．磷是叶绿体中DNA的重要组成元素
D．磷在光合作用的能量转换中起重要作用
答案 C
解析 磷是叶绿体中DNA的重要组成元素，但DNA与植物的光合作用无直接联系。
光合作用综合考查
1．提高CO2浓度的措施
（1）控制好农作物的密度，即合理密植，使农田后期通风良好。
（2）增施有机肥料，原理是利用土壤微生物分解有机物时，会释放出较多的CO2。
（3）适当施用碳酸氢铵肥料，碳酸氢铵分解后能够释放出较多的CO2。
2．光能利用率和光合作用效率
影
响光合作用效率的所有因素如光照强度、CO2浓度、温度、矿质元素等都能影响光能利用率，所以提高光合作用效率即能提高光能利用率，除此之外光照时间、光照面积不影响光合作用效率但能影响光能利用率。
3．不同植物光合作
用强度与CO2的关系
图示可解读如下：
（1）图甲中A（A′）点表示植物进行光合作用时所需最低CO2浓度，C4植物对CO2的利用率高。
（2）图乙中B（B′）点表示光合作用吸收CO2和细胞呼吸释放CO2相等，即光补偿点（CO2补偿点）。
阴生植物的光补偿点（CO2补偿点）低于阳生植物，只有在大于光补偿点（CO2补偿点）时，植物才会积累有机物。
（3）图甲、乙中C（C′）和D（D′）点分别表示CO2饱和点、光饱和点（CO2饱和点）。
阴生植物的光饱和点（CO2饱和点）低于阳生植物，利用此特点可合理间行套种农作物。
合理密植，适当控制叶面积指数是合理利用耕地资源、提高农作物产量的一项重要措施。
叶面积指数是指单位表面积上植物叶片的面积。
下表所示玉米叶面积指数、总光合作用量、呼吸量三者之间的关系，请分析回答：
叶面积指数（cm2/cm2）
1
2
3
4
5
6
7
总光合作用量（%）
12
35
58
76
85
92
95
呼吸量（%）
8
25
30
45
50
68
90
（1）玉米是北方非常常见的一种经济作物，在玉米的叶肉细胞内光反应发生的变化包括：
________。
（2）玉米和大豆的CO2固定过程都形成C3，但玉米中C3是在________的叶绿体中合成的。
（3）从表中可知，叶面积指数与总光合作用量的关系是__________________。
（4）从表中可知，叶面积指数为________时，玉米的干物质量最大。
当叶面积指数大于这一值时，总光合作用量增加缓慢，导致干物质积累量下降是______等非生物因素所致，因此研究叶面积指数对农业生产的指导作用是要注意______________。
解析 玉米和其他植物一样在光反应过程中，发生的主要变化有NADPH、ATP的形成和叶绿素a的氧化与还原。
其C3形成是在维管束鞘细胞中完成的。
叶面积指数越大，用于吸收光的叶片越多，能吸收更多的光能用于光合作用，使总光合作用量随之增加，叶子的呼吸作用量也会增加，当叶面积指数为5时，总光合作用量与呼吸作用量的差值（即干物质积累量）最大，叶面积指数大于5时，下层的很多叶片吸收不到足够的光，空气流动不通畅，影响光合作用合成有机物，但呼吸作用依然很强，使干物质量下降，因此农业生产中一定要注意合理密植，才能获得最大的收益。
答案
（1）1、4、5、6
（2）维管束鞘细胞 （3）正相关
（4）5 光、CO2 合理密植
对光能在叶绿体中的转化过程模糊不清
下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。
在图示结构上（ ）
A．生物膜为叶绿体内膜
B．可完成光合作用的全过程
C．发生的能量转换是：
光能→电能→化学能
D．产生的ATP可用于植物体的各项生理活动
错因分析 对光能→电能→化学能的场所不清楚。
解析 叶绿体内膜为生物膜的一种，图示为囊状结构薄膜，光反应在叶绿体囊状结构薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行，光反应产生的ATP用于暗反应。
答案 C
纠错笔记
（1）能量转换三步中前二步都在叶绿体囊结构薄膜上，第三阶段在叶绿体基质中。
（2）只有少数处于特殊状态的叶绿素a有转化功能，
其它叶绿素a分子和其它色素只有吸收、传递功能。
（3）NADPH既有还原功能又能提供能量。
题组一 C3、C4植物的比较
1．一种C3植物和一种C4植物在光下一起放在一个密封的玻璃钟罩中，在这个钟罩内CO2浓度的变化趋势是（ ）
A．没有变化
B．下降到C3植物能利用的最低CO2浓度
C．下降到C4植物能利用的最低CO2浓度
D．增加
答案 C
解析 随着光合作用的进行消耗CO2，钟罩内的CO2浓度不断下降。
因为C4植物能利用低浓度CO2进行光合作用，因此CO2浓度可下降到C4植物能利用的最低CO2浓度。
2．下列有关C3植物和C4植物的叙述，正确的是（ ）
A．C3植物仅叶肉细胞中含有正常的叶绿体
B．比较两类植物的叶片，C4植物的叶脉颜色较浅
C．C4植物的叶肉细胞含有两种叶绿体，其中
含有不同的酶
D．热带和亚热带地区的植物都是C4植物，温带和寒带地区的植物都是C3植物
答案 A
题组二 影响光合作用的因素
3．下列有关措施及对应的生物学原理的叙述，错误的是（ ）
A．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间
B．栽种秆矮、叶直而小的作物，能增加种植密度，有益于增大光合面积
C．温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收
D．经常疏松土壤可以促进植物充分利用土壤中的矿质营养
答案 C
解析 温室条件下，增施农家肥可增加土壤中矿质离子的含量和CO2含量，以提高农作物的产量，作物不从土壤中直接吸收有机物。
4．下面是关于N元素的供
应与光合作用效率的关系图，正确的是（ ）
答案 B
解析 氮是光合作用所需酶及NADP＋和ATP的重要成分，对光合作用有重要作用。
给植物增加氮素供应，可使光合效率增强。
随着氮素供应的增多，光合效率不可能无限增强，会进入平台期。
当氮肥施用过多时，会造成农作物倒伏，甚至烧苗，从而影响光合效率，甚至导致植株死亡。
题组三 光能在叶绿体中的转换
5．下列有关叶绿素中光能转变成电能的叙述中，错误的是（ ）
A．最终电子供体是水
B．最终电子受体是NADP＋
C．大多数色素吸收和传递光能
D．叶绿素a都是光能转换中心
答案 D
解析 在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a连续不断地丢失电子和从水中获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。
NADP＋接受传来的电子和一部分电能转化成NADPH，另一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。
6．如图是光合作用过程中光能转换成电能的示意图，请据图完成下列问题：
（1）图中A代表___________________________________________________________，
其作用是不仅能够____________，还能使____________________________________。
（2）B代表______________________________，具有____________的作用。
（3）C、D代表____________，E代表______________，F代表__________，G代表______________。
请写出F→G的反应式：
__________________________________。
答案
（1）处于特殊状态的叶绿素a 吸收光能 光能转化成电能
（2）绝大多数的叶绿体a及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素 吸收和传递光能 （3）传递电子的物质 H2O NADP＋ NADPH NADP＋＋2e＋H＋酶,NADPH
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
C3和C4植物
3、4、5、8、
10、16
影响光合效率的因素
2、7、9、12、13、15
光合作用
1、6、11、14
特别推荐
实验题——16
1．在光合作用过程中不属于暗反应的是（ ）
A．CO2与五碳化合物结合
B．三碳化合物接受ATP释放的能量
C．H2O的氢传递给NADP＋
D．NADPH的氢传递给三碳化合物
答案 C
解析 光反应阶段主要的物质变化除了有ATP和NADPH的形成外，还有H2O的分解，水分解后形成了氢和氧气，其中的氢传给了NADP＋；暗反应阶段主要的物质变化有CO2与C5化合物结合形成C3化合物，C3化合物接受ATP和NADPH释放的能量，被NADPH的氢还原成有机物。
2．在适宜的温度、水分和CO2条件下，分别测定强光和弱光时不同植物的净光合作用量（如图）。
请据此判断，下列叙述不正确的是（ ）
A．该条件下，使植物吸收CO2量增加或减少的主要生态因素是光
B．植物在强光下的净光合作用量一定比弱光下高
C．同等光照条件下，玉米比小麦的净光合作用量高
D．大多数农作物都是喜阳植物
答案 B
解析 此题研究强光和弱光对阴生植物和阳生植物光合作用的影响。
强光下，植物光合作用强，消耗的原料二氧化碳多，弱光下，植物光合作用弱，消耗的原料二氧化碳少，A是正确的。
此图所列的几种农作物小麦、玉米、高粱都是阳生植物，实际上大多数农作物都是喜阳植物，D项正确。
阳生植物在强光下的实际光合作用量一定比弱光下高，净光合作用量＝实际光合作用量—呼吸作用消耗量，而这几种植物生理活动的环境温度并不知道，温度高，光合作用强，呼吸作用也强，消耗的有机物也多；阴生植物图中，强光下的光合作用量低于弱光下的光合作
用量，所以B项不正确。
据图分析，同等光照条件下，玉米比小麦的净光合作用量高，所以C项正确。
3．如图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下，两种植物光合作用强度的变化情况。
下列说法错误的是（ ）
A．当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再增加，即达到饱和
B．C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和
C．C4植物比C3植物光能利用率高
D．水稻是阴生植物，玉米是阳生植物
答案 D
解析 玉米属于C4植物，水稻是C3植物。
根据图示，两条曲线均呈正相关走向，水稻曲线的饱和点所对应的光照强度较玉米低，故水稻比玉米光能利用率低。
水稻和玉米均为阳生植物。
4．为了比较C3植物和C4植物叶片结构的主要区别，将小麦和玉米的叶片制成临时横切片
标本在光学显微镜下观察。
下面是涉及观察过程与观察结果的叙述，其中正确的是（ ）
A．观察的目标主要是比较两种植物叶肉细胞和表皮细胞的形态结构
B．先用低倍镜对焦，将观察目标移至视野中央，转用高倍镜并减少光量，调焦观察
C．先用低倍镜对焦，寻找叶脉，观察维管束外是否具有“花环型”的两圈细胞
D．主要观察维管束鞘细胞的叶绿体中有无基粒，这是C3植物和C4植物的主要区别
答案 C
5．请分析下表所示两种植物（Ⅰ和Ⅱ）分别具有①～⑤中的哪些特征，下面的组合正确的是
（ ）
Ⅰ玉米
Ⅱ菜豆
①维管束鞘细胞的叶绿体中没有基粒
②C3植物
③C4植物
④维管束鞘细胞中不含叶绿体
⑤围绕维管束的是呈“花环型”的两圈细胞
A.Ⅰ①③⑤，Ⅱ②④B．Ⅰ①③④，Ⅱ②⑤
C．Ⅰ①④⑤，Ⅱ①③D．Ⅰ①②，Ⅱ③④⑤
答案 A
解析 玉米是C4植物，围绕维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，其中内圈维管束鞘细胞的叶绿体中没有基粒；菜豆是C3植物，维管束鞘细胞中没有叶绿体。
6．下列有关植物叶绿体的成分和功能的叙述中，正确的是（ ）
A．吸收光的色素位于囊状结构薄膜上，转化光能的色素位于基质中
B．得到电子后的某些叶绿素a即成为强氧化剂，能使NADPH转变成NADP＋
C．分解水的部位在囊状结构薄膜上，利用ATP和NADPH的部位在基质中
D．光能转化为电能后，能使某些叶绿素b不断得到电子和失去电子
答案 C
解析 吸收和转化光能的色素都位于囊状结构薄膜上；失去电子后的某些叶绿素a成为强氧化剂；少数处于特殊状态的叶绿素a不断失去电子和得到电子，从而形成电子流，使光能转化为电能。
7．下列关于外界条件对光合作用强度影响的叙述中，正确的是（ ）
A．在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同
B．温室栽培时，在睛朗的白天适当提高温度，可增加作物的光合作用强度
C．在相同光照和温度条件下，空气中CO2的浓度越高，光合作用的强度就越大
D．若土壤中缺乏N、P、Mg元素，农作物的光合作用强度不会受影响
答案 B
解析 不同植物对光照的需求不同，所以光照相同时，不同植物的光合作用强度不同。
在一定范围内，随CO2浓度的升高，光合作用强度增加，但超过一定的浓度范围，光合作用强度反而降低。
N、P、Mg元素是植物生长的必需元素，缺乏时会影响生长，从而影响光合作用强度，所以A、C、D错误。
8．一位研究人员将3种不同的植物放到10种不
同的光照强度（光照强度从0到全日光照）下培养几天。
条件为正常大气，温度为32℃，所有植物都不缺水。
研究人员测定了每种植物叶片的光合速率，并且将结果按a、b、c作图如下，对于这3种植物的叙述，正确的是
（ ）
A．a为一种适应强光下生长的C3植物，b为一种适应强光下生长的C4植物
B．a为一种适应强光下生长的C4植物，b为一种适应弱光下生长的C3植物
C．b为
一种适应强光下生长的C3植物，c为一种适应弱光下生长的C3植物
D．b为一种适应强光下生长的C4植物，c为一种适应弱光下生长的C3植物
答案 C
9．合理施肥的实质是提高光能的利用率，下列叙述与提高光合作用效率密切相关的是（ ）
①氮使叶面积增大，增大了光合作用的面积
②氮是光合产物蛋白质的必需元素
③磷是NADP＋和ATP的组成成分，可提高光合作用能力
④钾可促进光合产物的运输
A．①③B．②④
C．②③④D．①③④
答案 C
10．如图为水稻与玉米的叶片结构图。
下列对它们结构的描述，正确的是（ ）
A．甲为水稻，乙为玉米
B．①与②细胞内都有正常叶绿体
C．③细胞内含结构完整的叶绿体
D．④细胞内含结构不完整的叶绿体
答案 B
11．下图表示叶肉细胞中的某种生理活动，完成b需要（ ）
①二氧化碳 ②酶 ③光反应产物 ④色素
A．①②③B．②③C．①②D．①②③④
答案 B
解析 b过程是C3被还原成葡萄糖的过程。
12．利用红外测量仪可以灵敏地测量密闭小室（容积为1L）中的CO2浓度变化。
在两个密闭小室中分别放置叶面积都是10cm2的甲、乙两种植物的叶片，在充足的光照条件下进行测量，根据结果绘制草图如图，据此推测（ ）
A．甲植物可能属于C4植物
B．乙植物维管束鞘细胞内有正常叶绿体
C．乙植物更适于在高温干旱的环境中生存
D．甲植物叶片内具有由两圈维管束鞘细胞围成的“花环型”结构
答案 A
解析 由图可见，甲能利用低浓度的CO2，故甲为C4植物、乙为C3植物。
乙（C3）植物的维管束鞘细胞中不含叶绿体，B项错误。
甲（C4）植物更适合在高温干旱的环境中生存，C项错误。
甲植物叶片内是有“花环型”的结构，但外圈是部分叶肉细胞、内圈是维管束鞘细胞，D项错误。
13．光合作用是生物最基本的物质代谢和能量代谢，但受到各种环境因素的影响。
下列曲线中，不能正确反映环境因素对光合作用影响的是（ ）
答案 B
解析 阴生植物适宜生长在荫蔽环境中，在较弱的光照条件下就可达到相对较强的光合作用，故A图示正确；C4植物由于C4途径中含有能够固定CO2的酶，对CO2亲和力高，因此，能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，故B图示不正确；光合作
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