《光合作用》知识梳理典型例题.docx
《《光合作用》知识梳理典型例题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《光合作用》知识梳理典型例题.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《光合作用》知识梳理典型例题
第二课：
光合作用
【高考真题】
1、（2014年）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，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（）
A．O2的产生停止B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降D．NADPH/NADP+比
2、（2015年）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A，B，C，D四组实验。
各组实验的温度、光照强度和C02浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。
处理方法和实验结果如下：
A组：
先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%；
B组：
先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用
产物的相对含量为70%；
C组：
先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，侮次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；
光合作用产物的相对含量为94%；
D组（对照组）：
光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题:
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_____________（填“高于”、“等于”或
“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是____________________________________；
C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_____________，这些反应
发生的部位是叶绿体的__________________________。
（2）A，B，C三组处理相比，随着_____________的增加，使光下产生的_____________
能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
3、（2016年）下列与细胞相关的叙述，正确的是（）
A．核糖体、溶酶体都是具有膜结构的细胞器
B．酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸
C．蓝藻细胞的能量来源于其线粒体有氧呼吸过程
D．在叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP
4、（2016年）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。
培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物
光合作用的限制因子是_______________。
（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，
可以考虑的措施是提高___________（填“CO2浓
度”或“O2浓度”）。
（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株
叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。
根据这一结果能够
得到的初步结论是__________________________________________________。
【知识梳理】
能量之源——光和光合作用
1、实验：
叶绿体色素的提取和分离
（1）原理：
①提取：
色素易溶于有机溶剂无水乙醇；
②分离：
色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的在滤纸条上扩散速度就快，
溶解度低的扩散速度就慢。
注意事项：
①选取新鲜绿叶的原因是新鲜绿叶中含色素多，绿叶久置后会导致色素分解；
②剪碎的目的是使研磨更快速、充分。
③加无水乙醇一般分多次少量加入，防止挥发；加CaCO3的目的是为了防止
研磨时色素分子被破坏；加SiO2的目的是使研磨更充分；
④过滤时应在漏斗口垫一层单层尼龙布；
⑤试管口加棉塞的目的是防止无水乙醇挥发。
（2）步骤：
①提取：
选取新鲜绿叶——剪碎——加无水乙醇、CaCO3、SiO2研磨——
过滤——试管口塞上棉塞
注意事项：
①制备滤纸条时应减去一端的两个角，目的是使色素扩散均匀；
②滤液细线应画得细、直，且风干后要重复数次，增加细线中的色素浓度；
③层析时滤液细线不能没及层析液，否则会导致色素带溶于层析液中，使色
素带重叠或使色素带不清晰；
②分离：
制备滤纸条——画滤液细线——层析法分离色素
（3）收集到的滤液绿色过线的原因：
①未加SiO2，研磨不充分。
②绿叶不新鲜，或者一次加入无水乙醇过多；
③未加碳酸钙或加入太少，色素分子被破坏。
【例1】如图所示为某同学做“叶绿体中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列叙述错
误的是（）
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆（近似圆形）
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
【例2】某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作
不同，出现了以下四种不同的层析结果。
下列分析最不合理的是（）
A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
【例3】提取光合色素，进行纸层析分离，对该试验中各种现象的解释，正确的是（）
A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D．胡萝卜素在滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
2、叶绿体的结构和功能、色素的种类和功能
（1）叶绿体的结构包括外膜、内膜、叶绿体基质和基粒（由类囊体构成）；内容物包括DNA、
RNA、色素、与光合作用有关的酶；
（2）叶绿体的类囊体膜叠加形成基粒扩大了膜面积，有利于色素和酶附着。
（3）高等植物的叶绿体在强光下以窄面受光，避免了强光对叶绿体的伤害；在弱光下以宽面受光，有利于接受更多的光能。
（4）在上叙色素的分离实验中，色素带分布如下图：
色素种类
颜色
含量
溶解度
扩散速度
胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢
色素的功能：
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶黄素主要吸收蓝紫光。
叶绿素a和叶绿
素b在红光区的吸收波长范围不一样，峰值也是不一样的。
【例4】下列关于叶绿体在光合作用过程中作用的描述，错误的是（）
A．叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最大
B．叶绿体的类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
【例5】从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物分别提
取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图，下列判断正确的
是（）
A．室内植物叶片偏黄
B．室外植物叶片偏绿
C．室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量
D．室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量
【例6】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。
下列叙述错误的是（）
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
3、光合作用的探究历程
年代
科学家
结论
1771
普利斯特利
植物可以更新空气
1779
英格豪斯
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
1845
R.梅耶
植物光合作用时把光能转变成了化学能储存起来
1864
萨克斯
绿色叶片光合作用产生淀粉
1880
恩格尔曼
氧由叶绿体释放出来。
叶绿体是光合作用的场所
1939
鲁宾卡门
光合作用释放的氧来自水
20世纪40代
卡尔文
光合产物中有机物的碳来自CO2
【例7】光合作用是地球上最重要的化学反应。
同位素标记法的引入，为探寻和建立光合作
用的化学反应过程，作出了巨大的贡献。
（1）1941年，鲁宾用同位素标记法追踪光
合作用中O2的来源。
鲁宾用H218O和普通的CO2进行小球藻光合作用实验①（见图A），结果放出的CO2具有放射性。
若用C18O2和普通的H2O进行光合作用实验②（见图B），结果产生的O2不具有放射性。
综合实验①②，可获得的结论是_____________________________________。
（2）美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。
①卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间（从1秒到数分钟）后杀死小球藻，同时提取产物并分析。
实验发现，仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种的化合物。
想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是___________________
____________________________________________________________。
②实验发现，在光照下物质A和物质B的浓度很快达到饱和并
保持稳定。
此时突然中断CO2的供应，A、B物质的变化如图C所示。
以上实验说明，固定二氧化碳的化合物是____________，二氧化碳转
化的第一个产物是____________。
【例8】科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子，其转移途径是（）
A．CO2→叶绿素→ADP B．CO2→叶绿体→ATP
C．CO2→乳酸→糖类D．CO2→C3化合物→糖类
4、光合作用的过程
（1）光合作用包括光反应和暗反应两个阶段
①光反应：
场所：
类囊体薄膜；条件：
光、色素、酶；
物质变化水的光解：
H2OO2+[H]（NADPH）
ATP的合成：
ADP+Pi+能量ATP
能量变化：
光能转化成ATP中活跃的化学能
②暗反应：
场所：
叶绿体基质；条件：
酶；
物质变化CO2的固定：
CO2+C52C3
C3的还原：
C3+[H]C5+（CH2O）（此反应过程中有水生成）
ATP水解：
ATPADP+Pi+能量
能量变化：
ATP中活跃的化学能转化成化合物中稳定的化学能
（2）光反应和暗反应的关系
①光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。
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。
（3）当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP、（CH20）的含量变化
【例9】如图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。
下列相关叙述正确的是（）
A．阶段Ⅰ表示暗反应B．阶段Ⅱ表示光反应
C．物质a表示[H]D．物质b表示C3
【例10】在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强
度与白光相同的红光或绿光照射。
下列
是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（）
A．红光，ATP下降B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，[H]下降D．绿光，C5上升
【例11】如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．③过程发生在类囊体薄膜，e在叶绿体基质中被利用
C．e可由水产生，也可用于有氧呼吸第三阶段生成水
D．用１４CO２作原料，一段时间后C５中会具有放射性
5、影响光合作用的因素和光合作用原理的应用
（1）光照强度
①A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
②AB段：
随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
③B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细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。
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点以上不再增强了，C点所示光照强度称为光饱和点。
⑤图示CO2的吸收量表示净光合速率，CO2释放量的最大值表示呼吸速率。
应用：
阴生植物的B点左移，C点较低，如图中虚线所示。
间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
（2）CO2浓度
图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2
浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
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，提高光合作用强度。
（3）温度：
主要影响酶的活性；
应用：
冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。
白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
（4）矿质元素
在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫，从而使光合速率下降。
应用：
根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量，如叶菜类多施N肥。
（5）水分
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
应用：
根据作物的需水规律合理灌溉，水分过多会造成植物缺氧。
6、多因子对植物光合作用的影响
曲线分析：
P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。
当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。
应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合作用速率。
当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
【例12】为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。
于中午12︰30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：
（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是_____
____________，其依据是__________________________________________________；并可推测，______________（填“增加”或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
（2）在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合率，其原因是
________________________________________________________________________。
（3）小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程____________（填“需要”或“不需要”）载体蛋白，______________（填“需要”或“不需要”）消耗ATP。
【例13】下列叙述错误的是（）
A．温度和光照会影响CO2的同化速率
B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应
D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖
【例14】图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产量的影响，试管A的结果如图乙曲线所示。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度
为零
B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降
C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移
【例15】下列①～④曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。
在下列各选项中，不正确的是（）
A．①图中的X因素可表示CO2浓度，植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光
照时的低
B．②图中Y因素最有可能代表光照强度
C．③图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低
D．④图中Z因素（Z3>Z2>Z1）可以表示CO2浓度，当光照强度小于c值时，限制光合
速率增加的主要因素是光照强度
7、光合作用和呼吸作用的综合应用
（1）植物净（表观）光合速率、总（真正）光合速率和
呼吸速率的内在关系
①净光合速率：
植物在光照条件下单位之间内的O2
释放量、CO2吸收量或有机物的积累量；
②总光合速率：
植物在光照条件下单位时间内的CO2
的固定量、O2的产生量或有机物
的产生量；
③呼吸速率：
植物在黑暗条件下单位时间内CO2释放量、O2的吸收量或有机物的减少
量。
④总光合速率=净光合速率+呼吸速率
⑤O2的产生量=O2释放量+细胞呼吸耗氧量
⑥光合作用固定CO2的量=CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量
（2）自然环境中一昼夜植物光合作用曲线分析
①开始进行光合作用的点：
b；
②光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：
c、e；
③开始积累有机物的点：
c；
④有机物积累最大的点：
e，
⑤cg段光合作用强度大于呼吸作用强度；
⑥de段光合作用强度下降是因为中午温度太高导致
植物叶片气孔关闭，CO2减少；fg段光合作用强
度下降是因为光照强度下降。
（3）密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
①光合作用开始于D点之前；
②D、H点为光合作用强度与呼吸作用强度相等
③AD段：
光合作用强度小于呼吸作用强度；DH段：
光合
作用强度大于呼吸作用强度，HI段：
光合作用强度小于呼吸作用强度；
④FG段CO2增加较慢是因为中午温度太高导致植物叶片气孔关闭，CO2减少；
⑤该图所示植物一昼夜表现为生长，因为I点的CO2浓度小于A点，说明一昼夜中容
器内CO2减少，一昼夜中植物光合作用产生的有机物大于呼吸作用消耗的有机物，
植物生长。
【例16】夏季晴天，将密闭在玻璃罩中的某绿色植物置于室外，从凌晨0时开始，定期测定玻璃罩中某种气体含量，结果如图。
下列分析正确的是（）
A．本实验测定的气体是CO2
B．该植物进行光合作用的起始时间是6时
C．若9时和12时合成有机物的速率相等，则9时的呼
吸速率小于12时
D．与0时相比较，24时该植物的干重减少
【例17】将生长状况相同的某种植物的叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h（光照强度相同），测其重量变化，得到如下的数据。
可以得出的结论是（）
组别
一
二
三
四
温度（℃）
27
28
29
30
暗处理后重量变化（mg）
-1
-2
-3
-1
光照后与暗处理前重量变化（mg）
+3
+3
+3
+1
注：
净光合速度=实际光合速度-呼吸速率
A.该植物光合作用的最适温度是27℃
B.该植物呼吸作用的最适温度是29℃
C.27℃—29℃的净光合速率相等
D.30℃下实际光合速率为2mg·h-1
【例18】某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线（整个过程呼吸作用强度恒定），下列叙述正确的是（）
A．图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个
B．绿色植物CO2吸收速率达到最大的时刻是第45小时
C．实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱
D．实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体
8、光合速率测定常用方法
（1）“半叶法”——测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质的积累
【例19】某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。
其原理是：
将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）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。
在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2·h）。
6小时内上述B部位截取的叶片光合作用合成有机物的总量（M）为_________________。
（2）气体体积变化法——测光合作用O2产生（或CO2消耗）的体积
【例20】某生物兴趣小组设计了图3 装置进行光合速率的测试实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。
①测定植物的呼吸作用强度：
装置的烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值。
②测定植物的净光合作用强度：
装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液（保证容器内CO2浓度的恒定）；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值。
请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因：
项目
红墨水滴移动方向
原因分析
测定植物呼吸作用速率
a．
c．
测定植物净光合作用强度
b．
d．
c．玻璃钟罩遮光，植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O2，而释放的CO2气体被装置烧杯中NaOH溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色液滴向左移动
d．装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液可维持装置中的CO2浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放O2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动。
（3）黑白瓶法——测溶氧量的变化
【例21】某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。
将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始和24小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下：
光照强度（klx）
0（黑暗）
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量（mg/L）
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量（mg/L）
3
3
3
3
3
3
（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是 ；
该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为 mg/L·24h。
（2）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为 mg/L·24h。
（3）光照强度至少为 （填字母）时
升级会员 