步步高浙江专用届高考生物二轮复习专题七光合作用试题.docx

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步步高浙江专用届高考生物二轮复习专题七光合作用试题

专题七光合作用

考纲要求

　1.光合作用的概念、阶段、场所和产物[必考（b）、加试（b）]。

2.色素的种类、颜色和吸收光谱[必考（a）、加试（a）]。

3.光反应和碳反应的过程[必考（b）、加试（b）]。

4.活动：

光合色素的提取与分离[必考（b）、加试（b）]。

5.活动：

探究环境因素对光合作用的影响[必考（c）、加试（c）]。

6.环境因素对光合速率的影响[加试（c）]。

7.光合作用与细胞呼吸的异同[加试（b）]。

考点一　光合作用的概念及其过程

一、光合作用概述

1．光合作用的概念和反应式

（1）光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成贮存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

（2）总反应式：

6CO2＋12H2O

C6H12O6＋6H2O＋6O2。

2．叶绿体的结构与功能

（1）结构模式图

（2）结构

　↓决定

（3）功能：

进行光合作用的场所。

3．光合作用的两个阶段

（1）光合作用的研究：

利用同位素示踪的方法，证实光合作用释放的氧气来自于H2O中的O。

（2）阶段划分：

光合作用分为光反应和碳反应两个阶段。

前一阶段在类囊体膜上进行，需（需/不需）光；后一阶段在叶绿体基质中进行，不需要光直接参加。

二、色素的种类、颜色和吸收光谱

色素种类

颜色

吸收光谱

叶绿素

叶绿素a

蓝绿色

红光和蓝紫光

叶绿素b

黄绿色

类胡萝卜素

胡萝卜素

橙黄色

蓝紫光

叶黄素

黄色

小贴士　色素的吸收光谱图

三、光合作用的过程

1．光反应阶段

（1）条件：

叶绿体色素、酶、光和水。

（2）场所：

叶绿体类囊体膜。

（3）产物：

NADPH、ATP、O2。

（4）物质转变

①水在光下裂解为H＋、O2和电子。

②水中的氢（H＋＋e－）在光下将NADP＋还原为NADPH。

（5）能量转变：

光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。

2．碳反应

（1）条件：

多种酶、ATP、NADPH。

（2）场所：

叶绿体基质。

（3）产物：

三碳糖。

（4）主要变化

①CO2＋RuBP―→2三碳酸分子。

②三碳酸分子的还原：

三碳酸分子接受NADPH中的氢和ATP中的磷酸基团及能量，被还原成三碳糖，这是碳反应形成的产物。

巧记　巧记光合作用过程“一·二·三·四”

3．RuBP的再生

每3个CO2分子进入卡尔文循环，就形成6分子的三碳酸分子，后者都被还原为三碳糖，其中5个三碳糖分子在循环中再生为RuBP，另一个三碳糖分子则离开循环，或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质，或运出叶绿体，转变成蔗糖。

[思考诊断]

1．适宜条件下光合作用过程中RuBP/三碳酸分子的比值在停止供应CO2后比停止前高（　√　）

2．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与（　√　）

3．光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂（　√　）

4．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，碳反应强度也降低（　√　）

5．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应（　√　）

1．光合作用过程分析

比较项目

光反应

碳反应

场所

类囊体膜

叶绿体基质

时间

短促、以微秒计

较缓慢

条件

光、色素、酶、水

多种酶、CO2、NADPH、ATP

过程

利用光能使水分解产生O2，同时产生ATP和NADPH

将CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环

物质变化

①水的光解：

H2O

2H＋＋2e－＋

O2②ATP的合成：

ADP＋Pi＋能量

ATP③NADPH的合成：

NADP＋＋H＋＋2e－

NADPH

①CO2的固定：

CO2＋RuBP

2个三碳酸分子②三碳酸分子的还原：

2个三碳酸

2个三碳糖③RuBP的再生：

三碳糖

RuBP

能量变化

光能→ATP、NADPH中活跃的化学能

活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

完成标志

O2释放、ATP和NADPH的生成

糖类等有机物的生成

联系

光反应能为碳反应提供ATP、NADPH，碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋，二者紧密联系，缺一不可

2.光合作用碳反应产生的三碳糖的去向

一个三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团，形成一分子三碳糖，这是CO2进入卡尔文循环后形成的第一个糖。

多数三碳糖以后的许多反应，是为了再生成RuBP，以保证循环的进行。

离开卡尔文循环的三碳糖，大部分运至叶绿体外转变成蔗糖，只有小部分在叶绿体内作为合成淀粉、脂质和蛋白质的原料（如图所示）：

题型一　色素的种类、颜色和吸收光谱

1．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

答案　D

解析　植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光，由于绿色植物几乎不吸收绿色光，所以植物的叶片一般呈现绿色。

2．（2016·宁波期末联考）下表是在适宜条件下测得某植物叶绿体中色素吸收光能的情况，下列分析错误的是（　　）

波长（nm）

400

450

500

550

600

670

700

吸收光能百分比（%）

叶绿素a

40

68

5

15

16

40

16

全部色素

75

93

50

35

45

75

35

A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致

B．由550nm波长的光转为670nm波长的光时，叶绿体中三碳酸分子的量会增加

C．该植物缺乏镁时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大

D．环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低

答案　B

解析　植物光合作用吸收光能，发生水的光解产生O2，因此O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致，A项正确；由550nm波长的光转为670nm波长的光时，植物吸收的光能增加，光反应加快，为碳反应提供的NADPH和ATP增加，三碳酸分子的还原速率加快，叶绿体中三碳酸分子的含量减少，B项错误；镁是叶绿素的重要构成成分，植物缺乏镁时，叶绿素a含量降低，吸收的光能百分比的减少幅度更大，C项正确；表中实验数据是在最适温度条件下所得的实验结果，因此环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低，D项正确。

题后反思

影响叶绿素合成的因素

（1）光照：

光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗环境中不能合成叶绿素，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，而类胡萝卜素分子较为稳定，使叶片变黄。

（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，叶片变黄。

题型二　光反应和碳反应的过程

　分析在环境因素发生变化时，三碳酸分子和RuBP等物质含量的变化

（1）当CO2供应不变，光照发生变化时

光照

分析

结果

强→弱

光反应减弱，NADPH和ATP含量减少，三碳酸分子还原减弱

三碳酸分子含量增多，RuBP含量减少，ADP和NADP＋含量增多

弱→强

光反应增强，NADPH和ATP含量增多，三碳酸分子还原加强

三碳酸分子含量减少，RuBP含量增多，ADP和NADP＋含量减少

（2）当光照不变，CO2供应发生变化时

CO2供应

分析

结果

充足→不足

CO2的固定减慢，三碳酸分子的产生减少，RuBP分子消耗减少

三碳酸分子含量减少，RuBP含量增多，ATP和NADPH含量增多

不足→充足

CO2的固定加快，三碳酸分子的产生增多，RuBP分子消耗增多

三碳酸分子含量增多，RuBP含量减少，ATP和NADPH含量减少

3.离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物（3－磷酸甘油酸）、RuBP及ATP相对含量的变化是（　　）

A．上升、下降、上升B．上升、下降、下降

C．下降、上升、下降D．下降、上升、上升

答案　D

解析　二氧化碳含量的改变直接影响的是碳反应中二氧化碳的固定这个反应，二氧化碳含量由高到低时，二氧化碳的固定这个反应变弱，则这个反应的反应物RuBP消耗减少，剩余的RuBP相对增多；生成物C3生成量减少，由于C3化合物的生成量减少，则又影响了C3化合物的还原，使得C3化合物的还原反应减弱，则消耗的NADPH和ATP量减少，所以NADPH和ATP剩余的量增多，所以突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物的含量减少、RuBP的含量增多、ATP的含量增多。

4．（2016·浙江月考）下图表示叶绿体中光合作用的过程，其中①表示结构，②③表示物质。

请回答下列问题：

（1）图中①表示__________，②表示__________。

（2）光反应过程中，水在光下裂解产生__________和氧气。

碳反应生成的三碳糖大部分运至叶绿体外，转变成________________供植物体所有细胞利用。

（3）光合作用正常进行时，若光照突然减弱，则在较短时间内叶绿体中RuBP的含量将__________，其主要原因是_____________________________________________

________________________。

（4）某研究小组探究不同浓度的NaCl溶液对某种幼苗光合作用的影响，获得的实验数据见下表。

NaCl溶液浓度（mmol·L－1）

0

25

50

100

150

200

250

表观光合速率（μmolCO2·m－2·s－1）

6.0

6.3

7.0

6.0

5.5

2.0

1.8

注：

表观光合速率是指在光照条件下，植物从外界环境吸收CO2的速率。

据表中数据，在下列坐标系中绘出表观光合速率变化曲线。

答案　

（1）类囊体　三碳酸分子（3－磷酸甘油酸）

（2）H＋、电子　蔗糖　（3）减少　光照减弱，光反应生成的ATP和NADPH减少，导致碳反应中RuBP的含量减少

（4）如图

解析　

（1）由题图可知，①表示结构，②表示物质，则①为类囊体，②为三碳酸分子（3－磷酸甘油酸）。

（2）光反应过程中，水在光下裂解产生H＋、电子和氧气；碳反应生成的三碳糖大部分运至叶绿体外，转变成蔗糖。

（3）光合作用正常进行时，若光照突然减弱，则在较短时间内由于光反应生成的ATP和NADPH减少，会导致叶绿体中RuBP的含量减少。

（4）绘制曲线过程中，注意先描出相应的点，再连线。

考点二　环境因素对光合速率的影响（加试）

1．光合速率

或称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。

2．环境因素对光合速率的影响

（1）光强度对光合速率的影响

①图像分析：

A点时，只进行细胞呼吸；AB段随着光强度的增强，光合速率也增强，但仍小于细胞呼吸强度；B点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度，即光补偿点；BC段随着光强度的增强，光合速率增强；C点对应的光强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。

②下面的四幅图表示A点、AB段、B点和B点之后的O2和CO2转移方向，但顺序已打乱，请具体填出对应区段。

③应用分析：

欲使植物正常生长，则必须使光强度大于光补偿点；适当提高光强度可增加大棚作物产量。

（2）CO2浓度

①图像分析：

图1中纵坐标表示净光合速率，A点时光合速率等于细胞呼吸速率，即CO2补偿点，而图2中纵坐标表示总光合速率，A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

两图中的B和B′点都表示CO2饱和点；两图都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度增加而增大。

②应用分析：

大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合速率。

（3）温度

①原理分析：

通过影响酶活性进而影响光合作用。

②图像分析：

低温导致酶的活性降低，引起植物的光合速率降低，在一定范围内随着温度的升高酶活性升高，进而引起光合速率也增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。

③应用分析：

温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物的有机物积累。

[思考诊断]

1．夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高（　×　）

提示　夏季晴天光照最强时，小麦叶片的气孔关闭，出现“午休”现象，导致光合作用的原料减少，小麦光合速率反而下降。

2．提高温度一定能促进三碳糖的生成（　×　）

3．水分亏缺主要是通过影响CO2进入叶肉细胞内而影响光合作用的（　√　）

4．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，此后绿藻细胞内的NADPH/NADP＋的比值下降（　√　）

1．净光合速率与真正光合速率的内涵及表示方法

（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率（A点）。

（2）绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。

（3）真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

2．光合速率与呼吸速率的常用表示方法

真正光合速率

O2产生（生成）速率

CO2固定速率

有机物产生（制造、生成）速率

净光合速率

O2释放速率

CO2吸收速率

有机物积累速率

呼吸速率

黑暗中O2吸收速率

黑暗中CO2释放速率

有机物消耗速率

3.净（表观）光合速率与实际（总）光合速率宏观与微观水平分析

（1）呼吸速率

①用产物CO2表示：

m1即线粒体释放CO2量或“黑暗”条件下细胞或植物体释放CO2量。

②用底物O2表示：

n1即线粒体吸收O2总量或“黑暗”条件下细胞或植物体从外界吸收的O2量。

（2）总光合速率

①用CO2表示：

m1＋m2即“叶绿体”利用CO2或固定CO2总量（此为呼吸量与净光合量之和）。

②用O2表示：

n1＋n2即叶绿体产生或释放O2总量（此为呼吸消耗O2量与净光合量之和）。

（3）净光合速率（V净＝V总－V呼）

①可用底物CO2表示：

m2即植物或细胞从外界吸收的CO2量。

②可用产物O2表示：

n2即植物或细胞向外界释放的O2量。

4．相关曲线分析

题型一　单因子对光合速率的影响

　光补偿点与光饱和点的移动规律

（1）规律

（2）举例

光补偿点

光饱和点

提高CO2浓度

左移

右移

降低CO2浓度

右移

左移

土壤缺Mg2＋

右移

左移

1.

（2016·温州检测）已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示植物在25℃时光合作用强度与光强度的关系，若将温度提高到30℃的条件下，其他条件不变，理论上图中相应点的移动情况是（　　）

A．A点上移，B点右移，C点右移，D点上移

B．A点下移，B点右移，C点左移，D点下移

C．A点上移，B点左移，C点右移，D点上移

D．A点下移，B点左移，C点左移，D点下移

答案　B

解析　根据题意和图示分析可知：

温度从25℃提高到30℃后，光合速率减慢，呼吸速率加快。

图中A点代表呼吸速率，现呼吸速率加快，故A点下移；B点呼吸速率等于光合速率，现呼吸速率加快，光合作用减慢，故B点右移；C点表示光饱和点，现光合速率减慢，故C点将左移；D点表示最大光合速率，现光合速率减慢，故D点下移。

故选B。

2．如图曲线Ⅰ表示黄豆在最适温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合速率与光强度的关系。

在B点时改变某条件，结果发生了如图曲线Ⅱ的变化。

下列分析合理的是（　　）

A．与B点相比较，A点时叶绿体中三碳酸分子含量低

B．在B点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ

C．制约A点光合速率的因素主要是叶绿体中色素的含量

D．制约C点光合速率的因素可能是二氧化碳浓度

答案　D

解析　A点时，光强度较弱，光反应提供的NADPH和ATP较少，三碳酸分子的浓度较B点时高，A项不正确；题目中已提到在最适温度下，如果再提高温度，会降低光合速率，B项不正确；制约A点光合速率的因素是光强度，C项不正确；一般情况下，在适宜温度和同等光强度下，提高CO2浓度可大幅度提高光合速率，D项正确。

题型二　多因子对光合速率的影响

3．甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是（　　）

A．甲图中，在A′点限制光合速率的主要因素是光强度，在B′点限制光合速率的主要因素是温度

B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合速率会随着温度的升高而降低

C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合速率的

D．若光强度突然由A变为B，短时间内叶肉细胞中三碳酸分子的含量将增加

答案　D

解析　甲图表示光强度和温度对光合速率的影响，乙图表示温度对光合速率的影响。

分析甲图中某点上的限制因素时，要看其是否达到饱和点。

如果没有达到饱和点（如A′点），则限制因素为横坐标表示的因素，即光强度；当达到饱和点以后（如B′点），则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度。

当光强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的NADPH和ATP，短时间内三碳酸分子的还原速率加快，而CO2的固定速率不变，故三碳酸分子的含量会减少。

4．（2015·浙江深化课改协作校期中联考）图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线分别表示夏季某一天24小时的温度、某植物的总光合速率、表观光合速率的变化，图乙中曲线表示放有某植物的密闭玻璃罩内一天24小时的CO2浓度的变化，以下分析错误的是（　　）

A．图甲曲线中12点左右d点下降的原因是温度过高，气孔关闭

B．图乙曲线中EF段玻璃罩内CO2浓度下降加快是由于光强度增加

C．植物一天中含有机物最多的时刻在甲图中是e点，在乙图中则是H点

D．植物在甲图中的c、e两点的生理状态与乙图中D、H两点的生理状态相同

答案　A

解析　甲曲线中12点左右d点下降，对应的是表观光合速率下降，但植物的总光合速率较大，因此表明此时呼吸作用较强导致d点下降，A错误；乙曲线中EF段光强度增加，光合速率增强，玻璃罩内CO2浓度下降加快，B正确；植物一天中含有机物最多的时刻在甲图中是e点，在乙图中则是H点，也就是净光合速率为0时，C正确；植物在甲图中的c、e两点的生理状态与乙图中D、H两点的生理状态相同，都是光合速率等于呼吸速率，D正确。

题后反思

绿色植物24h内有机物的“制造”、“消耗”与积累

（1）典型图示

（2）曲线解读

①积累有机物时间段：

CE段。

②制造有机物时间段：

BF段。

③消耗有机物时间段：

OG段。

④一天中有机物积累最多的时间点：

E点。

⑤一昼夜有机物的积累量：

SP－SM－SN（SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积）。

题型三　区分总光合速率与净光合速率

5．（2015·浙江余、慈期中联考）以CO2的吸收量与释放量为指标，研究温度对某植物光合作用与呼吸作用的影响（其余实验条件均适宜），结果如下表。

下列对该表数据分析正确的是（　　）

温度（℃）

5

10

15

20

25

30

35

光照下吸收CO2（mg/h）

1.00

1.75

2.50

3.25

3.75

3.50

3.00

黑暗下释放CO2（mg/h）

0.50

0.75

1.00

1.50

2.25

3.00

3.50

A.昼夜不停地光照，温度在35℃时该植物不能生长

B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30℃

C．在恒温条件下，每天光照、黑暗各12小时，20℃时该植物积累的有机物最多

D．每天光照、黑暗各12小时，在35℃、5℃的昼夜温差下，该植物积累的有机物最多

答案　C

解析　题表中“光照下吸收CO2（mg/h）”代表的是净光合速率，“黑暗中释放CO2（mg/h）”代表的是呼吸速率。

由题表可知，在昼夜不停地光照条件下，只要净光合速率大于0，植物就可以正常生长，A错误；昼夜不停地光照，该植物生长的最适温度为净光合速率最大点，故最适温度为25℃，B错误；有机物积累量＝光照下积累的有机物量－黑暗下消耗的有机物量，故每天光照12小时，黑暗12小时，在20℃时该植物的有机物积累量最大，C正确；植物积累的有机物最多，要求白天积累的有机物最多，夜间消耗的有机物最少。

25℃时净光合速率最大，说明积累的有机物最多，5℃呼吸速率最低，说明消耗的有机物最少。

因此每天光照、黑暗各12小时，在25℃、5℃的昼夜温差下，该植物积累的有机物最多，D错误。

6．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如下图所示。

下列分析正确的是（　　）

A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时的相等

B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多

C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少

D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等

答案　A

解析　该图纵坐标分别表示光照下二氧化碳的吸收量（即植物积累的有机物量）和黑暗中二氧化碳的释放量（即呼吸作用），因此，光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值之和。

35℃时光合作用制造的有机物的量为（3.5＋3）mg/h,30℃时光合作用制造的有机物的量为（3.5＋3）mg/h，故光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等；制造有机物的量最多的应该不是25℃而是30～35℃，积累量最多的才是25℃；光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等的点，应该是光照下植物不吸收二氧化碳的点，而不是图中二者曲线的交点。

题后反思

光合速率与植物生长

（1）当净（表观）光合速率>0时，植物因积累有机物而生长；

（2）当净光合速率＝0时，植物不能生长；

（3）当净光合速率<0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。

由此可见：

植物生长速率取决于总光合速率与呼吸速率之差即“净光合速率”，切不可盲目地认为总光合速率越高时，植物生长越快。

考点三　光合作用与细胞呼吸的异同（加试）

1．光合作用与需氧呼吸的区别

比较项目

光合作用

细胞呼吸

场所

叶绿体

细胞溶胶、线粒体

条件

只在有光条件下进行

有光、无光都能进行

物质变化

无机物→有机物

有机物→无机物

能量变化

光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能

实质

合成有机物，贮存能量

分解有机物，释放能量

范围

绿色植物等

所有活细胞

过

程

[H]

光反应中水的光解产生，用于碳反应中三碳酸分子的还原

需氧呼吸第一、二阶段产生，电子传递链阶段与O2结合产生水

ATP

光反应产生，只能用于碳反应中三碳酸分子的还原

需氧呼吸三个阶段和厌氧呼吸第一阶段产生，为各项生命活动直接供能

2.光合作用与需氧呼吸的联系

（1）物质方面：

C：

CO2

C6H12O6

C3H4O3

CO2。

O：

H2O

O2

H2O。

H：

H2O

[H]

C6H12O6

[H]

H2O。

（2）能量方面：

光能

ATP中活跃的