第3讲　能量之源——光与光合作用
光合作用的基本过程(Ⅱ)　影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)　实验：叶绿体色素的提取和分离
知识点一　捕获光能的色素和叶绿体结构 实验：绿叶中色素的提取和分离(纸层析法)　  分 布 于 叶绿体 　议一议：(1)海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？ (2)在温室内自然光照射基础上，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？ 知识点二　光合作用的探索历程(连一连) 　　　　　　　　　　　　　 ①普利斯特里　A．点燃的蜡烛(或小鼠)与绿色植物，密闭——蜡烛不易熄灭(小鼠不易死亡)　　a．只有在阳光下，植物才更新空气 ②英格豪斯 B. b．植物可以更新空气 ③梅耶 C．500多次实验确认实验条件 c．光合作用的产物除O2外，还有淀粉 ④萨克斯  d．光合作用释放的O2来自于水 ⑤鲁宾和卡门 E．根据能量转化与守恒定律 e．光合作用把光能转换为化学能 知识点三　光合作用的过程及总反应式 1．总反应式
2．过程
知识点四　光合作用原理的应用 1．光合作用强度 (1)概念：植物在?________内通过光合作用制造?________的数量。 (2)表示方法：用一定时间内?________或?________来定量表示。 2．影响因素 (1)原料：空气中?________、土壤中________和________ (2)光照条件：包括________、光照时间和光的成分 (3)________的高低(通过影响酶的活性而影响光合作用速率) 3．应用 控制________和温度的高低，适当增加作物环境中________来提高光合作用强度。 　想一想：什么叫光合速率？它分为几种类型，关系如何？
类囊体膜上的色素及吸收光谱

闪记：色素的功能：转换光能的色素只有少数处于特殊状态的叶绿素a。吸收、传递光能，四种色素都可以。 巧记：光合作用过程“一·二·三·四”
叶绿体 　
光反应、暗反应 　
 　
 判一判 1．叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上(　　)。 2．光合作用酶只分布在叶绿体的基质中(　　)。 3．叶绿体是光合作用的主要场所(　　)。
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
自我校对： ①红光和蓝紫光　②蓝紫光　③暗反应所需的酶　④色素和光反应所需的酶　⑤叶绿体是光合作用的场所　⑥光、色素、酶　⑦类囊体薄膜　⑧[H]＋O2　⑨ATP　⑩ATP中活跃的化学能　?酶、[H]、ATP　?叶绿体基质　?2C3　?(CH2O)＋C5＋H2O　?有机物中稳定的化学能　?单位时间、单位面积　?有机物　?CO2的吸收量　?O2的释放量　?CO2　H2O　矿质离子　光照强度　温度　光照强弱　CO2浓度 议一议：(1)不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。 (2)红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光谱，因此可以补充这两种光达到增产的目的。 连一连：①－A－b　②－C－a　③－E－e　④－D－c　⑤－B－d 想一想：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)在单位时间内进行光合作用的量(如释放多少氧，消耗多少CO2)。 它分为表观光合速率和真正光合速率两种类型，在光照条件下，人们测得的CO2吸收量是植物从外界环境吸收的CO2总量，叫表观光合速率。真正光合速率是指植物在光照条件下，植物从外界环境中吸收的CO2的量加上呼吸作用释放的CO2的量，即植物实际同化的CO2的量。表观光合速率小于真正光合速率。 判一判：1.√　2.×　3.×

光合作用发现史中的经典实验分析  温馨提示： 近几年生物命题借鉴科学史上的经典实验成为趋势，应倍加重视?本书特别归纳如下?。 1．1771年普里斯特利实验 植物更新空气 缺点：缺乏对照组(记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件，后来英格豪斯为其纠正)。 2．1864年萨克斯实验 提前暗处理——消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。  3．1880年恩格尔曼实验   实验组：极细光束照射处的叶绿体。 对照组：黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。 4．20世纪30年代鲁宾、卡门实验 实验方法：同位素标记法。  反应式：6CO2＋12H 218O C6H12O6＋6H2O＋618O2
在光合作用的发现中，大多数科学家们利用了对照实验，使结果和结论更科学、准确。 (1)萨克斯：自身对照，自变量为光照(一半曝光与另一半遮光)，因变量为颜色变化。 (2)恩格尔曼：自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧菌的分布。 (3)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。 (4)普里斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。
本考点单独命题概率低，往往是借鉴经典实验的方法手段在综合题或探究题中体现。 【典例1】 (2012·南昌市一模)德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是(　　)。 ①本实验未设对照组　②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因　③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态　④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉 A．①～④全部 B．只有②③④ C．只有①②③ D．只有②③ 解析　该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，④错误。 答案　D 【思考与评价】 恩格尔曼的实验设计巧妙之处在哪儿？ 提示　主要表现在以下四个方面： ①选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体呈螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。 ②将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实验正常进行。 ③选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。 ④进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。
光合作用过程分析   1．识图领悟光合作用过程
2．光反应与暗反应的比较(结合上图分析) 过 程 光反应 暗反应  图 解 
 条 件 必须在光下 有光、无光都可以  场 所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质  物质 转化 ①水光解 2H2O4[H]＋O2↑ ②ATP的合成 ADP＋PiATP 
 能量 转化 光能―→电能―→活跃化学能，并储存在ATP中 ATP中活跃的化学能―→(CH2O)中稳定的化学能  关 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； 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  
★★★　本考点是历年高考命题的重要内容，试题侧重考查考生对光合作用过程图解的理解与分析，如光反应与暗反应的场所、条件、物质变化、能量变化、相互关系以及在某种环境因素突然发生变化的情况下，细胞中C3和C5的含量变化情况等。 【典例2】 (改编题)绿色植物是主要的能量转换者，是因为它们均含有叶绿体(图甲)这一完成能量转换的细胞器，图乙是图甲中的色素分离结果，图丙是在图甲④结构中进行的生化反应，①～④分别代表图甲中叶绿体的结构。
下列相关叙述中，不正确的是(　　)。 A．图乙中的色素带由1到4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，这些色素存在于图甲②中 B．光照条件下，图甲中的②上能进行光反应，产生[H]、ATP、O2 C．图甲中①和③的成分和结构相似 D．环境条件相对稳定的条件下，图甲④中的C3含量多于C5 E．如果突然降低CO2的浓度，图丙中的C3含量会一直下降 解析　图乙中左侧有滤液细线，色素的扩散是从左向右的，所以1～4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。图甲中的①和③分别是叶绿体的内膜和外膜，它们的成分和结构相似。光照条件下，②类囊体膜上能发生光反应，产生[H]、ATP、O2。分析图丙中的过程要从两个方面进行：一是环境条件相对稳定时，暗反应中的两个过程、光反应与暗反应之间均处于一种相对平衡的状态，由于一个C5对应着两个C3，所以C3含量要比C5高；另一方面，当环境条件突然改变时，如CO2浓度突然降低时，短时间内由于CO2固定过程减弱而C3的还原过程仍在进行，故C3含量降低而C5含量升高，但一段时间后，反应过程又达到一个新的平衡状态，所以C3含量不会一直下降。 答案　E
影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用  　　   温馨提示：以下内容为难点，高考时又为出题热点，望认真复习，真正掌握。 一、内部因素对光合作用速率的影响 1．同一植物的不同生长发育阶段
曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。 应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。 2．同一叶片的不同生长发育时期
曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。 二、单因子变量对光合作用的影响(外界因素) 1．光照——光合作用的动力 ①光照时间越长，产生的光合产物越多。 ②光质，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。 ③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。
曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表示此时的呼吸强度。 AB段表明光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，B点对应的光照强度称为光补偿点。 BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点对应的光照强度称为光饱和点。 应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。 2．光照面积
曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。 OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。 应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。 3．CO2浓度 曲线分析：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。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，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
应用：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。 4．必需矿质元素
曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，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光合作用速率下降。 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。 5．温度 曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。
应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 三、多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)
　曲线分析：O～P段限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其O～P段不断加强，光合速率不断提高。P～Q段，图中标出的双因子共同起作用。当到Q点之后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的另一因子的方法。 　应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。
各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。
★★★★　影响光合作用速率的环境因素是高考必考的内容。考查形式可以是选择题也可以是非选择题，选择题的考查侧重于对实验结果的分析，而非选择题的考查往往结合实验设计来进行。 【典例3】 (2012·全国大纲理综，31)金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。
据图回答下列问题。 (1)该研究探讨了________________对金鱼藻________的影响。其中，因变量是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为________lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气________μmol。 (3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是 ________________________________________________________________________。 破题关键
解析　本题主要考查环境因素对光合作用影响的相关知识。(1)由图示信息知：实验研究了光照度、NaHCO3浓度、pH对金鱼藻净光合速率的影响。因变量随自变量变化而变化，曲线图的横、纵坐标分别表示自变量和因变量。(2)由图b知：金鱼藻达到最大净光合速率所对应的光照度处于10.0×103 lx和15.0×103 lx之间，即12.5×103lx。由图a知：曲线与纵轴的交点即为金鱼藻在黑暗环境中的耗氧速率。 (3)因pH能影响酶的活性，故净光合速率随pH变化而变化。 答案　(1)光照度、pH、NaHCO3浓度　净光合速率　净光合速率　(2)12.5×103　8　(3)酶活性受pH的影响
【训练】 (2012·日照测试)如下图所示，图甲表示某大棚蔬菜叶肉细胞的部分结构和相关代谢情况，其中a～f代表O2或CO2。图乙表示该植物在适宜条件下O2净产量(光合作用的O2产生量－呼吸作用的O2消耗量)与光照强度之间的关系曲线。据图回答下列问题。
(1)在图甲中，b可代表______，物质b进入箭头所指的结构后与______结合，生成大量的________。 (2)在适宜的条件下，若用CO2、HO供给植物进行代谢，则甲图中的d所代表的物质应是________。 (3)在图乙中，A点时叶肉细胞内生成的物质有________________，在N点后O2净产量的增长逐渐减慢并趋向平衡，其制约的内在和外在因素分别是________________、__________________。 (4)在其他条件不变的情况下，适当提高棚内的温度，可以提高蔬菜的产量，此时乙图中N点向________(左、右)移动。 (5)在图乙P点所处的状态时，叶绿体内ATP移动的方向是______________________。 解析　该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用、呼吸作用的过程。两者互相提供原料，光合作用需要线粒体中呼吸作用释放的CO2来合成有机物，线粒体中呼吸作用要消耗光合作用产生的O2，同时会分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供直接的能源物质。曲线的A点光照强度为零，此时只进行呼吸作用，P点表示光合作用强度等于呼吸作用强度。 答案　(1)O2　[H]　ATP和水　(2)18O2　(3)CO2和H2O　叶绿体的数量等　二氧化碳浓度(或温度)等 (4)左　(5)从类囊体的薄膜到叶绿体基质
常考易错点：光照与CO2浓度骤然变化时，因光合作用中间产物(C3、C5、[H]、ATP)及终产物(C6H12O6、O2)的动态分析不到位而出错。 【典例】 离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于短时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是(　　)。
解析　光合作用稳定时，ATP与ADP的转化也相对稳定；突然中断CO2的供给使C3骤减，ATP因失去作用对象而终止水解，此时的光反应继续利用ADP合成ATP。当ADP和NADP＋耗尽后，光反应也停止，不再产生O2。 答案　B 错因分析　本题易错之处是不能对光合作用(包括光反应和暗反应)过程涉及的诸多物质含量的变化进行相互联系、动态分析，如本题中CO2供应的减少，导致暗反应减弱，从而影响光反应的进行。
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： (1) ―→―→ 即：停止光照(强→弱)时，[H]↓，ATP↓，C3↑，C5↓，(CH2O)↓。(如图甲)
(2)同理：突然增强光照时，[H]↑，ATP↑，C3↓，C5↑，(CH2O)↑。(如图乙) (3)―→ ―→―→ 即：停止(减少)CO2供应时，C3↓，C5↑，[H]↑，ATP↑，(CH2O)↓。(如图丙) (4)同理：突然增加CO2供应时，C3↑，C5↓，[H]↓， ATP↓，(CH2O)↑。(如图丁)
纠错演练 (2011·全国新课标卷，29)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。回答下列问题。
(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)，其原因是________________________。 解析　本题考查光合作用过程及同学们从曲线中获取有效信息的能力。当环境中二氧化碳浓度降低时，C5(物质B)和CO2结合生成C3(物质A)的速率减慢，而C3(物质A)的还原生成C5(物质B)不受影响，C5(物质B)的含量升高，C3(物质A)的含量降低。当达到新的平衡后，由于一分子的C5(物质B)和CO2结合可以生成两分子的C3(物质A)，最终物质A的浓度比物质B高。 答案　(1)C3化合物　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍　当环境中CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累　(3)高　(4)低　CO2浓度低时，暗反应强度减弱，所需要ATP和[H]少
绿叶中色素的提取和分离  1．实验原理 (1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。 (2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
关键词及其与试剂的对应关系 提取色素——无水乙醇；分离色素——层析液。 2．实验程序
 　
 　
 　
 

— 　 　整理、洗手 3．实验成功的关键 (1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。 (2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。 (3)制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。 (4)滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画1～2次。 (5)滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带或色素较少。
(1)从色素带的宽度可推知色素含量的多少； (2)从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度大小； (3)在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。
本考点以往高考命题侧重于以选择题的形式考查实验的方法步骤以及对实验结果的分析。但近两年的试题回避了惯常实验考查的形式，而是以简答题形式对选材、实验步骤分析、变量分析和推测实验结果的原因进行了考查应重视。 【典例】 (2012·上海单科，17)
右图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．红色 B．黄色 C．绿色 D．紫色 解析　本题主要考查叶绿体色素提取和分离实验及滤纸条上各色素带的位置、粗细(含量)、颜色等方面的相关知识。在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。B选项正确。 答案　B 【训练1】 (2011·广东理综，29)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 Ⅰ.提取叶绿素 ―→―→―→ Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如下表。 实验组号 叶绿素溶液/ mL 调pH至 处理时间/min 溶液颜色  ① 3.0 Y 10 绿色  ② 3.0 7.0 10 绿色  ③ 3.0 6.0 10 黄绿色  ④ 3.0 5.0 10 黄褐色  注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。 根据所学知识和实验结果，请回答问题。 (1)提取食用叶绿素的X应该为________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)表中Y应该为________，原因是________________________________________________________________________。 (3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则________________________________________________________________________。 (4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。________________________________________________________________________。 解析　叶绿素易溶于有机溶剂，如丙酮或无水乙醇中；探究pH对叶绿素稳定性的影响时，要有酸性、中性和碱性等不同条件；由表格信息可知，酸性条件下可使叶绿素变成黄褐色；可借鉴课本中色素的分离方法进行色素种类的鉴定。 答案　(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精)　叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响 (2)8.0　实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响 (3)酸性　由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质 (4)纸层析法。其主要步骤：①制备滤纸条，②画色素液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带 【训练2】 (2012·海南单科，9)关于叶绿体色素的叙述，错误的是(　　)。 A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光 B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素 D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能 解析　本题主要考查叶绿体色素的种类、含量、吸收光的种类等方面的知识。叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。绿叶中叶绿素约占，类胡萝卜素约占。利用层析液可分离叶绿体色素，提取的叶绿体色素仍可吸收光能，但叶绿体结构被破坏，导致不能进行完整的光合作用。 答案　D

光合作用原理及应用  1.(2012·海南单科，8)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是(　　)。 A．一直降低，直至为零 B．一直保持稳定，不变化 C．降低至一定水平时保持相对稳定 D．升高至一定水平时保持相对稳定 解析　本题考查植物光合作用与呼吸作用相互关系方面的知识。在适宜条件下光照培养，植物能进行光合作用且光合作用速率大于呼吸作用速率，这样会导致密闭的玻璃容器内的CO2逐渐减少，光合作用速率随密闭玻璃容器内CO2的减少而降低，直至光合作用速率降低到与呼吸作用速率相等，此时CO2浓度在一定水平保持相对稳定。 答案　C 2．(2012·山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A．甲植株在A点开始进行光合作用 B．乙植株在E点有机物积累量最多 C．曲线B～C段和D～E段下降的原因相同 D．两曲线B～D段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 解析　本题主要考查了环境因素对植物光合速率影响的相关知识。图中两曲线可表示植物的净光合速率，A点时光合速率等于呼吸速率，说明甲植株在A点前就已经开始进行光合作用，A错误；乙植株在18时后净光合速率小于0，该植株在18时有机物的积累量最多，B错误；曲线B～C段下降的原因是气孔关闭，乙植株因二氧化碳供应不足导致光合速率下降，曲线D～E段光合速率下降的原因则是光照强度减弱，C错误；分析两曲线B～D段可知，中午时乙植株出现净光合速率先下降后上升的现象，这可能是由于乙植株气孔发生关闭造成的，而甲植株没有发生类似的现象可能是甲植株气孔无法关闭，D正确。 答案　D 3．(2012·广东理综，26节选)荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表。 叶片 发育时期 叶面积(最大面积/%)  气孔相对开放度/%   A 新叶展开前 19 － － －2.8  B 新叶展开中 87 1.1 55 1.6  C 新叶展开完成 100 2.9 81 2.7  D 新叶已成熟 100 11.1 100 5.8  注：“－”表示未测数据。 (1)B的净光合速率较低，推测原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②________，导致________。 (2)将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中，一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累________；D的叶肉细胞中，ATP含量将________。 (3)与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是________。 解析　本题主要考查光合作用的原理及影响光合速率的外界因素的相关知识。(1)通过分析可知B的总叶绿素含量低，并且气孔相对开放度较小，前者导致光能吸收不足，后者使二氧化碳供应不足，所以B的净光合速率较低。(2)A的净光合速率小于0，说明细胞呼吸吸收的氧气量高于光合作用产生的氧气量，一段时间后密闭容器中氧气含量不足，叶肉细胞由于进行无氧呼吸而开始积累酒精；D的叶肉细胞中由于净光合速率大于0，一段时间后密闭装置中的二氧化碳浓度降低，C3合成不足，C3的还原量减少，ATP的含量增多。(3)与C相比，D叶片的总叶绿素含量较高，由此可判断D的叶肉细胞的叶绿体中基粒(类囊体)的数量较多。 答案　(1)气孔相对开放度小　CO2吸收不足　(2)乙醇　增加　(3)类囊体(基粒) 4．(2012·浙江理综，30节选)某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如图所示，请回答下列问题。
(1)停止供水后，光合速率下降。这是由于水是________的原料，又是光合产物在植物体内________的主要介质。 (2)在温度、光照相同的条件下，图中A点与B点相比，光饱和点低的是________点，其主要原因是________________________________________________________________________。 (3)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是__________________________________________________________。此时类囊体结构破坏，提供给暗反应的______________减少。 解析　此题考查光合作用的相关知识。(1)水是光合作用光反应阶段的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质，停止供水，植物光合速率下降。(2)光饱和点是指达到最大光合速率时的光照强度，在一定CO2浓度范围内，CO2浓度越低，光饱和点越低。停止供水后，植物蒸腾作用降低，气孔开度变小，CO2吸收减少，故B点的光饱和点较A点低。(3)停止供水一段时间后，细胞内自由水减少，叶绿素合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来，故叶片发黄。此时类囊体结构破坏，光反应减弱，提供给暗反应的[H]和ATP减少。 答案　(1)光合作用　运输 (2)B　气孔开度降低，CO2吸收减少(答出一项即可) (3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可)　[H]和ATP
光合色素的作用及其提取实验  5.(2011·江苏单科，4)某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是(　　)。 A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条 解析　叶绿体中的叶绿素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，所以当水稻叶黄素缺失突变体进行红光照射时，光吸收差异不显著；对正常叶片叶绿体中的色素提取后，层析的结果自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，故B正确。 答案　B 6．(2012·四川理综，30，Ⅰ)科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答下列有关问题。
(1)提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入________，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的________。 (2)该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如上图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率________。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO2形成________的速率更快，对光反应产生的________消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。 (3)如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是________________________________________________________________________。 解析　本题主要考查叶绿体色素的提取、分离、色素作用等有关知识。(1)叶绿体色素的提取和分离实验中，研磨叶片时加入碳酸钙可防止色素被破坏。纸层析法分离色素得到的色素带自上而下为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。故突变体缺失的色素带位于滤纸条最下端。(2)叶绿体产氧速率＝净产氧速率＋呼吸速率。光强为n时，突变体与野生型水稻净产氧速率相等，但突变体呼吸速率较大，故突变体叶片中叶绿体产氧速率较大。光强为m时，突变体叶片气孔开放程度更大，吸收、固定CO2速率更高，故C3产生速率及其被还原过程中的[H]、ATP的消耗速率也较大。(3)因只有少数特殊状态下的叶绿素a可完成光能转换，故叶绿素a缺失突变体将无法进行光合作用。 答案　(1)CaCO3　最下端　(2)较大　C3　[H]、ATP　(3)缺失叶绿素a不能完成光能转换
光合作用相关实验的考查  7.(2011·全国卷)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。 编号 组1 组2 组3 组4 组5 组6 组7 组8  处理 葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气 葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2 蒸馏水浸泡水中通入空气 蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2  光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗   检测 结果 有淀粉 有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉   回答下列问题。 (1)光照条件下，组5叶片通过________________作用产生淀粉； 叶肉细胞释放出的氧气来自于________________的光解。 (2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是________。 (3)组2叶片中合成淀粉的原料是________，直接能源物质是________，后者是通过________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是________________________。 (4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。 解析　本题综合考查了光合作用和呼吸作用及同学们的实验分析能力。(1)植物体通过光合作用合成有机物；H2O光解后产生氧气。(2)有氧呼吸离不开氧气的供应，组2和组6有氧气的供应，可以进行有氧呼吸。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，叶片会因缺少二氧化碳的供应而不能进行光合作用，不能合成有机物。 答案　(1)光合　H2O　(2)组2和组6　(3)葡萄糖　ATP　有氧呼吸　组4无氧气，叶片不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP　(4)无 疑难聚焦，专讲专练?一?——光合作用和细胞呼吸综合题型专训 一、光合——呼吸中“CO2与O2交换”的物理模型 绿色植物的光合作用是在叶绿体内完成的，而细胞呼吸主要在线粒体内进行。两者之间的关系从物质交换的角度来看，主要涉及的是O2和CO2的去路与来源问题。通过构建物理模型可以进一步加深对光合作用强度与呼吸作用强度之间的内在联系的理解和认识。 1．模型构建
2．模型解读 绿色植物进行光合——呼吸过程中，O2和CO2的去路与(1)叶绿体光合作用产生O2的去路：①用于植物呼吸作用；②释放到周围的环境中。(2)叶绿体光合作用利用CO2的①来自植物自身的呼吸作用；②从外界环境中吸收(若是水生植物，则从周围的水中吸收)。光合作用强度与呼吸作用强度间的关系，可参见下表： 光照条件 生理过程 气体进出图解 生物学含义  无光照(或黑暗) ⑤和⑥ 
只进行呼吸作用  弱光照 ①②⑤⑥ 
光合作用强度小于呼吸作用强度  较强光照 ①② 
光合作用强度等于呼吸作用强度  强光照 ①②③④ 
光合作用强度大于呼吸作用强度  二、光合——呼吸中“光合速率与光照、温度”的数学模型

更多的曲线参见前面所讲内容！ 模型解读 1．界定总光合速率、呼吸速率与表观(净)光合速率 (1)呼吸速率 ①概念：是指单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率。 ②表示方法：单位时间内，释放的CO2量或吸收的O2量。 ③测定条件：黑暗条件下。 (2)表观(净)光合速率：光照下测定的CO2吸收速率(或O2释放速率)。 (3)实际(总)光合速率：植物在光下实际合成有机物的速率。 计算公式：实际光合速率＝表观(净)光合速率＋呼吸速率。具体可表示为：实际光合速率＝从外界吸收CO2的速率＋呼吸释放CO2的速率，或实际光合速率＝释放O2的速率＋呼吸消耗O2的速率。 (4)真正光合速率、净光合速率与呼吸速率的常用表示方法(如下表) 真正光 合速率 O2产生(生成)速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物产生(制造、生成)速率  净光合 速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞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  2.光合速率与植物生长的关系 (1)当净(表观)光合速率>0时，植物积累有机物而生长； (2)净光合速率＝0时，植物不能生长； (3)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。 由图乙可看出，最有利于植物生长的应为净光合速率的至高点，而非真正光合速率的至高点。 【典例1】 如图甲表示a、b两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图乙表示将a植物放在不同浓度CO2环境条件下，a植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。
请分析回答下列问题。 (1)在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是________。 (2)图甲中的A点表示________。如果以缺镁的完全营养液培养a植物幼苗，则B点的移动方向是________________________________________________________________________。 (3)在C点时，叶绿体中ADP的移动方向是从________向________移动。如图所示中与C点相符合的是________________________________。
(4)与D点相比，E点时叶肉细胞中C3的含量________；与F点相比，E点时叶肉细胞中C3的含量________。(填“高”“低”或“基本一致”) (5)当光照强度为g时，比较植物a、b的有机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小，结果应分别为M1________M2、N1________N2。 (6)增施农家肥可以提高光合效率的原因是____________________ ________________________________________________________________________。 解析　根据坐标曲线的含义可知，图甲是以光照强度和植物种类为自变量的多变量模型，图乙是以光照强度和CO2浓度为自变量的多变量模型。(1)在较长时间连续阴雨的环境中，由于光照不足，a植物生长受到显著影响。(2)图甲中，A点光照强度为零，植物不能进行光合作用，此时A点表示a植物的呼吸速率。若缺Mg，a植物中的叶绿素减少，使光反应受到抑制，只有通过增加光照强度来提高光合速率，才能使光合速率与呼吸速率相等，即B点右移。(3)C点时，光合作用强度最大，在叶绿体基质中ATP不断被分解产生ADP，并移向类囊体薄膜参与ATP的合成。(4)E点与D点相比，两者CO2浓度相等，所以C3的来源不变，但E点的光照强度较大，光反应产生的ATP和[H]多，有利于C3的还原，使其去路增多，所以C3含量降低；E点与F点相比，光照强度相同，光反应产生的ATP和[H]相等，所以C3的去路不变，但E点CO2浓度较大，即有利于C3的生成，故C3的含量增加。(5)G点是a与b曲线的交点，所以此时M1＝M2，而a植物的呼吸速率大于b植物的，因此N1>N2。(6)农家肥即有机肥，分解后可为农作物提供CO2和矿质元素，有利于光合作用的进行。 答案　(1)a　(2)a植物的呼吸速率　向右　(3)叶绿体基质　类囊体薄膜　D　(4)低　高　(5)＝　>　(6)农家肥被微生物分解为农作物提供CO2；提供矿质元素；促进土壤微生物的活动，提高土壤的通气性，促进植物对矿质元素的吸收(答出任意两项即可) 【训练1】 如图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图。以下相关叙述错误的是(　　)。
A．细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率 B．细胞②没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此时光合速率等于呼吸速率 C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为n1与n2的和 D．分析细胞④可得出，此时的光照强度较弱且n1小于m2 解析　细胞④中，线粒体利用的O2除来自叶绿体外，还要从细胞外吸收，说明细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中，O2的净消耗量(吸收量)m2与CO2的净生成量n1相等，D错误。 答案　D 三、光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置 1.
表观(净)光合速率的测定方法 (1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。 (2)植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是光合速率。 (3)条件：整个装置必须在光下。 动态分析：当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律 ①若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。 ②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。 ③阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。 2．细胞呼吸状况的实验测定归纳 欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水，即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。
结果与分析 ①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等)。 ②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产CO2，不耗O2)。 ③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。 ④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。 a．为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置3，以便校正。 b．进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。 【典例2】 (2012·孝感统考)以小球藻为材料做下列两组实验，根据实验回答下列问题。 实验一　小球藻在适宜条件下进行光合作用时，其繁殖速度较快。在相同培养液中，以图中的装置Ⅰ和Ⅱ(密封环境)分别培养相同品质和数量的小球藻。将两个装置都放在阳光下，一定时间后，观察装置Ⅰ和Ⅱ发生的变化。
(1)比较B、C两试管中的小球藻的繁殖速度，可以发现________试管的繁殖速度较快，其原因在于________________________________________________________________________。 实验二　如果用图中E试管和F试管敞开口培养小球藻，E试管用完全培养液，F试管用缺镁的营养液，研究光照强度对E、F两试管中小球藻产生氧气量的影响，结果如图。据图回答问题。 (2)P点的坐标值表示的意义是____________________。 (3)Q点小球藻释放的氧气量为________，其原因是____________________。 (4)当光照强度小于M时，限制试管中小球藻光合作用强度的主要环境因素是________________________________________________________________________。 (5)当光照强度沿Q―→M方向移动时，造成E、F两试管氧气增加量差异的原因是________________________________________________________________________。 实验三　将若干小球藻、水草及一条小鱼放在一个盛有水的玻璃容器内，使之处于气体密闭状态。实验在温度适宜的暗室中进行，将玻璃容器用黑纸包裹遮光，在距玻璃容器0.3 m处用不同功率的灯泡给予光照1 h时(每换一次灯泡有一个间歇期，间歇期间足以使玻璃容器内的含氧量恢复到初始实验状态)，其间用仪器记录该容器内氧气浓度的变化(浓度单位：g/m3)。遮光实验结束后，去掉黑纸，实施上述同样的实验操作步骤．实验结果如下。 15 W 20 W 25 W 30 W 35 W 40 W 45 W  遮光 －10 －10 －10 －10 －10 －10 －10  不遮光 －6 －4 －2 0 ＋2 ＋5 ＋10  (6)不遮光的容器在光照为25 W时产生的氧气量是________g/m3，消耗的氧气量是________g/m3。 (7)当光照强度大于________W时，这个生态系统才有可能得以长期维持。 (8)实验中黑纸包裹容器的作用是用来测定______________________。 解析　(1)A烧瓶中的酵母菌是兼性厌氧型生物，通过呼吸作用可产生CO2，而D烧瓶进行的是乳酸发酵，乳酸发酵不产生CO2，因此B试管小球藻能进行光合作用，繁殖的速度较快。(2)P点时，光照强度为零，小球藻只进行呼吸作用不进行光合作用，因此P点表示光照强度为零时，E试管内小球藻呼吸作用吸收的氧气量。(3)Q点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，此时净光合速率为0，(4)分析坐标图可知，当光照强度小于M时，限制试管中小球藻光合作用强度的主要环境因素是光照强度。(5)F试管的培养液中缺少镁元素，影响叶绿素的正常合成，因此其中小球藻的光合作用效率比E试管低。(6)分析表可知，小球藻的呼吸速率为10 g/m3，当光照强度为25 W时，产生的氧气量是8 g/m3。(7)当光照强度大于30 W时，净光合速率大于0，这个生态系统有可能得以长期维持。(8)测定呼吸作用强度需要在黑暗条件下进行，这样可以排除光合作用对测量结果的干扰。 答案　(1)B　A瓶产生CO2，D瓶产生乳酸时不产生CO2 (2)在光照强度为零时，E试管内小球藻呼吸作用吸收的氧气量 (3)0　呼吸作用消耗的氧气量等于光合作用产生的氧气量 (4)光照强度 (5)F试管的培养液中缺少镁元素，影响叶绿素的正常合成，其中小球藻的光合作用效率比E试管低 (6)8　10　(7)30　(8)呼吸作用消耗的氧气量 【训练2】 (2013·湖南重点中学调研)下面三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物，有关分析不正确的是(　　)。
A．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都不需要设置对照实验 B．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量 C．乙装置可用于探究萌发的种子是否进行有氧呼吸 D．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2 解析　为排除微生物呼吸作用的影响，种子必须进行消毒处理，为排除无关变量(外界温度、气压等)对实验的影响，上述实验需要设置对照实验。若乙装置中种子进行有氧呼吸，就会有氧气的消耗，产生的等体积的二氧化碳被NaOH溶液吸收，装置瓶内气体体积减小，液滴左移；若只进行无氧呼吸，则没有氧气的消耗，液滴不移动。 答案　A 专项集训　光合作用、细胞呼吸综合题型
光合作用、细胞呼吸关系的综合题  1.(2013·湖北八校联考)下图表示某高等绿色植物体内的部分生理过程，有关分析正确的是(　　)。
A．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ、Ⅲ B．阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑤过程生成水 C．过程①④⑤可为叶肉细胞吸收Mg2＋等提供动力 D．过程③④⑤进行的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质、线粒体 解析　据图可知，阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表光反应、暗反应、细胞呼吸，①表示光反应产生ATP，②表示C3的还原，③④⑤分别表示二氧化碳的固定、无氧呼吸、有氧呼吸。能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ(光反应发生于类囊体薄膜)、Ⅲ中的⑤(有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上)，故A正确。 答案　A
2．(2012·山西省四校联考)图1为某植物在不同O2浓度条件下，无氧呼吸与有氧呼吸的CO2释放量变化曲线。图2为不同光照强度条件下，CO2体积变化量曲线。假定图2情况下与图1呼吸速率相同，呼吸底物全部为葡萄糖；图1中氧气的吸收量用a表示，有氧呼吸与无氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示。请据图回答下列问题。
(1)图1中，当O2浓度在________范围时(填字母)，a＝b。O2浓度为A时，a与b的关系式是____________。 (2)图2为氧浓度为A点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线。当光照强度为F时，光合作用固定的CO2量可表示为________(仅用字母a表示)。 (3)图2中G点处叶肉细胞进行的生理活动是_______________。 (4)在黑暗条件下，叶肉细胞中消耗ADP的场所有_____________。 解析　(1)当细胞只进行有氧呼吸时，O2的吸收量等于CO2的释放量，即a＝b。当O2浓度为A时，由图可知，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，且与有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。(2)O2浓度为A时，植物呼吸作用释放的CO2量为2a。光照强度为F时，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2释放量＝7a。(3)G点时，净光合速率为0，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，但光合作用强度等于呼吸作用强度。(4)叶肉细胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗时不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，故合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体。 答案　(1)C～E　b＝2a　(2)7a　(3)光合作用、呼吸作用 (4)细胞质基质、线粒体 3．植物细胞光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系。如图表示了两者之间的关系，请根据图示分析回答下面的问题。
(1)表示光合作用的是图①～⑤过程中的________过程。 (2)表示有氧呼吸的是图①～⑤过程中的________过程，在真核细胞中其发生场所是________________________________________________________________________。 (3)①过程正常进行所必需的外界条件是________。 (4)有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径是________过程。(用图中数字表示) (5)如果用同位素3H标记参加①过程的水，则同位素3H在上图光合作用过程中最可能的转移途径是________________________________________________________________________。 (6)在光照最强的夏季中午，由于________(用图中数字表示)过程部分受阻，会导致光合作用速率下降。 (7)对温室栽培的植物而言，当阴雨连绵、光照不足时，为避免大量减产，应设法降低农作物的________(用图中数字表示)过程。 解析　本题综合考查了光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的变化关系。首先明确图解中①～⑤过程分别代表“光合－呼吸”中的哪一生理过程是解题的切入点，然后从物质转化的“起点”与“终点”及其中的条件来分析判断。①和②过程分别为光合作用过程中的光反应阶段——H2O的光解和暗反应阶段——CO2的固定、还原过程；③④⑤过程分别代表有氧呼吸的第一阶段、第二阶段和第三阶段。有氧呼吸与无氧呼吸的相同之处在于第一阶段都是在细胞质基质中完成的。①过程中3H标记的水光解后会产生[3H]，[3H]作为还原剂参与暗反应中C3的还原，最终进入葡萄糖中。夏季中午，光照最强时，植物气孔会关闭以避免水分的过度散失，这样外界空气中的CO2无法进入细胞，导致暗反应受阻，而出现“午休现象”。处于光照不足条件下的温室植物，可通过适当降低细胞呼吸以减少植物对有机物的消耗。 答案　(1)①②　(2)③④⑤　细胞质基质和线粒体 (3)光照　(4)③　(5)3H2O―→[3H]―→CH12O6 (6)②　 (7)③④⑤
侧重坐标曲线、柱状图、表格的试题  4.某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：将8株各有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中CO2含量的变化。实验结果统计如下表，请分析回答下列问题。 编号 1 2 3 4 5 6 7 8  温度/ ℃ 10 10 20 20 30 30 40 40  光照强度/lx 1 000 0 1 000 0 1 000 0 1 000 0  开始时CO2量/g 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0  12 h后CO2量/g 4.5 5.1 3.5 5.4 1.9 5.9 2.0 5.8  (1)表中序号1、3、5、7可构成另一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是________，无关变量是____________(至少答两个)。 (2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是_____________________。
(3)根据表中实验数据，在图中的坐标上标出光照强度为1 000 lx，温度分别为10 ℃、20 ℃、30 ℃和40 ℃时的光合作用速率(标出相应的点即可)，并请注明横坐标所表示的变量和具体数值。 (4)在光照强度为1 000 lx，温度为30 ℃时，12 h每株天竺葵可积累葡萄糖约________g。(计算结果保留一位小数。相对原子质量C—12，H—1，O—16) 解析　(1)表中序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，探究的是温度对光合作用速率的影响，根据单一变量原则，自变量是温度，因变量是密闭容器中二氧化碳含量的变化，无关变量有光照强度、二氧化碳浓度、天竺葵盆栽植株的大小和长势、叶片的数目等。(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量也是温度，但没有光照，所以该实验组合研究的主题是温度对植物呼吸作用速率的影响。(3)根据表中实验数据，光照强度为1 000 lx，温度为10 ℃时的实际光合作用速率为净光合作用速率＋此温度下的呼吸作用速率，即(5.0－4.5)＋(5.1－5.0)＝0.6(g/12 h)，以此类推20 ℃、30 ℃和40 ℃时的实际光合作用速率分别为1.9 g/12 h、4.0 g/12 h和3.8 g/12 h。(4)根据光合作用的反应式：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O，在光照强度为1 000 lx，温度为30 ℃时，12 h每株天竺葵可积累葡萄糖≈2.1(g)。 答案　(1)温度　光照强度、二氧化碳浓度　(2)温度对植物呼吸作用速率的影响　(3)见下图(四个点正确，横坐标含义正确，不得连线，四个点对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8)　(4)2.1
5．(2013·豫北五校教学质量检测)屋顶种植植物既利于室内降温又利于改善空气质量。为了提高屋顶植物的生态效益，有人做了相关实验，绘出下列四图。请回答有关的问题。
(1)图甲中a物质的形成过程中，位于叶绿体的类囊体薄膜上的________将光能转换成化学能。 (2)图乙表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速率与光照强度和温度的关系。在温度为10 ℃，光照强度大于________klx后，该植株光合速率不再随光照强度的增加而增加。当温度为20 ℃时，光照强度由4 klx瞬时上升至12 klx，此刻该植株叶绿体内C5的含量将________。当温度为30 ℃、光照强度小于12 klx，限制该植株光合速率的主要外界因素是________。 (3)图丙表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的关系图。若细胞呼吸的底物是葡萄糖，则在O2浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的________倍。 (4)图丁表示在适宜的条件下，一定时间内某无机盐离子从大麦幼根不同部位向茎叶的输出量和在大麦幼根相应部位积累量的变化。在自然情况下，土壤中该无机盐离子的浓度比根细胞中该无机盐离子的浓度________(填“低”或“高”)，幼根表皮细胞通过________方式吸收土壤中该无机盐离子。只依据“幼根相应部位积累量”变化的曲线不能确定幼根20～60 mm部位对该无机盐离子的吸收量，理由是___________________________。 解析　(1)光合色素吸收的光能，在有关酶的作用下，促进ATP的形成。(2)由图乙可知，温度为10 ℃时，当光照强度大于4 klx时，植株光合速率不再随光照强度的增加而增加。温度为20 ℃时，当光照强度突然增强时，光反应增加，被还原的C3增多，生成的C5增多，而消耗的C5量不变。当温度为30 ℃、光照强度小于12 klx时，随着光照强度的增加，光合速率增加，因此，此时限制光合速率的外界因素主要是光照强度。(3)氧气浓度为b时，O2的吸收量为3个单位，有氧呼吸消耗的葡萄糖为0.5个单位，释放的CO2为3个单位；CO2总的释放量为8个单位，说明还有5个单位的CO2由无氧呼吸产生，因此无氧呼吸消耗的葡萄糖为2.5个单位。故无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的5倍。(4)一般情况下，根对无机盐离子的吸收方式是主动运输，因此，在自然情况下，土壤中该无机盐离子的浓度比根细胞中该无机盐离子的浓度低。幼根吸收的无机盐离子一部分向茎叶输出，一部分在幼根相应部位积累，因此，无机盐离子的吸收量等于积累量和输出量之和。 答案　(1)色素　(2)4　升高(或增加)　光照强度　(3)5 (4)低　主动运输　吸收量＝积累量＋输出量
光合作用、细胞呼吸相关的实验探究  6.某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题。研究中设计了下图所示的装置。
请利用以上装置完成对该转基因作物光合作用强度的测试。 实验步骤 (1)测定植物的呼吸作用强度，方法步骤： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 (2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 答案　(1)①甲、乙装置D中放入NaOH溶液，乙装置作为对照组　②将装置甲、乙的广口瓶遮光处理，放在温度等相同的环境中　③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度　(2)①甲、乙装置D中放入NaHCO3溶液，乙装置作为对照组　②将装置甲、乙放在光照强度、温度等相同的环境中　③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度 7．(2013·合肥教学质检)某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验，得到有关研究结果。结合所给材料，分析回答相关问题。
实验一　探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如甲图所示。与M点相比，N点限制单株光合作用强度的主要外界因素是________、________。 实验二　测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化，结果如乙图所示。乙图A、B、C、D、E五点中光合作用强度相对最高的点是________，表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是_____________________。 (用图中字母表示)
实验三　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 h后，在A、B的对应部分截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA mg、MB mg。 B叶片的生理活动状况相当于乙图中曲线的________段，B叶片被截取部分的总光合作用强度为________mg/h。 解析　甲图所示为种植密度和单株光合作用强度的关系，种植密度过大主要影响光照强度和通风状况(CO2浓度)，乙图中B、D两点CO2相对含量变化量为零，此时光合作用强度等于呼吸作用强度。因此，五点中光合作用强度最高的点为C点。实验三题干提示在适宜光照下进行实验，所以B叶片的生理活动状况与乙图中曲线BD类似。B叶片被截取部分的总光合作用强度等于净光合作用强度与呼吸强度的和，故为。 答案　实验一：光照强度　CO2浓度　实验二：C点　B点、D点　实验三：BD　
(时间：45分钟) A级　基础演练 1．(2013·安徽黄山七校联考，26)某同学在做叶绿体色素的提取和分离的实验中，观察到的色素带颜色较浅，其可能原因是(　　)。 ①无水乙醇加入量太多　②未加CaCO3　③未加SiO2　④使用放置了两天的菠菜叶　⑤只画了一次滤液细线　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 解析　无水乙醇加入量过多，造成乙醇中的叶绿素含量浓度小，导致色素带颜色浅；不加CaCO3，研磨时会使色素遭到破坏，提取到的色素少，导致色素带颜色浅；未加SiO2导致研磨得不充分，使色素带浅；菠菜叶失绿，导致色素带颜色浅；画滤液细线次数少，导致色素带浅。 答案　D 2．如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(　　)。
A．甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大 B．乙图所示的结构来自甲图中的③ C．③中的所有色素分子都可以吸收、传递和转化光能 D．ATP的合成场所是④，分解场所是③ 解析　甲图中的①②③和④分别是叶绿体内膜、外膜、基粒和基质，乙所示的膜结构来自甲图中的③。叶绿体扩大膜面积主要靠片层结构中的类囊体薄膜。③中的色素分子只有少数叶绿素a才可以将光能转化成化学能。ATP的合成场所是③，消耗部位是④。 答案　B 3．(2013·河南三市调研)美国生物学家G.Engelmann曾设计了一个实验，研究光合作用的吸收光谱。他将透过三棱镜的光投射到丝状的水绵体上，并在水绵的悬液中放入好氧型细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)，他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是(　　)。
A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B．好氧型细菌聚集多的地方，O2浓度高，则在该种光照射下水绵光合作用强 C．好氧型细菌聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多，则在该种光照射下水绵光合作用强 D．聚集的好氧型细菌大量消耗光合作用产物——O2，使水绵的光合速率加快，说明该种光有利于水绵光合作用的进行 解析　根据好氧型细菌的代谢特点可知，该实验的设计思路是好氧型细菌聚集多的地方，O2浓度高，O2浓度高的原因是该种光照射下的水绵光合作用强，释放的O2多。 答案　B 4．(2013·安徽名校模拟)2,6二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色。从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明(　　)。 A．光合作用在类囊体上进行 B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2 C．光反应能产生还原剂和O2 D．光合作用与叶绿体基质无关 解析　依据题中信息可判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生。有O2释放，说明该过程有O2产生。类囊体是光合作用光反应阶段的场所，说明光反应能产生还原剂和O2。 答案　C 5．(2011·全国新课标卷，3)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是(　　)。 A．光反应强度升高，暗反应强度降低 B．光反应强度降低，暗反应强度降低 C．光反应强度不变，暗反应强度降低 D．光反应强度降低，暗反应强度不变 解析　本题考查叶绿素的组成和光合作用过程。镁是叶绿素的组成成分；在缺镁的营养液中，由于叶绿素不能正常合成而导致叶片中叶绿素含量下降，光合作用光反应强度降低，光反应产物ATP和[H]减少，暗反应也减弱。 答案　B 6．(2013·合肥二模)光合作用和化能合成作用是自养生物的重要代谢活动，请回答有关问题。 (1)绿色植物的叶绿体是进行光合作用的场所。蓝藻细胞不含叶绿体，但含有________等物质，从而能进行光合作用。 (2)除了绿色植物以外，硝化细菌也属于自养生物。硝化细菌能将二氧化碳和水合成为糖类，该过程利用的能量来自_______________。 (3)如图表示光合作用的简要过程。据图回答问题。
在其他条件适宜的情况下，突然停止光照，短时间内磷酸甘油酸的浓度________；在适宜光照条件下，突然停止二氧化碳供应，短时间内二磷酸核酮糖的浓度________，磷酸甘油醛的浓度________。在CO2存在条件下，将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油醛浓度________。 解析　(1)蓝藻没有叶绿体，但是有吸收光能的色素及光合作用所需的酶，因此能进行光合作用。(2)硝化细菌属于化能自养型生物，能利用氨氧化释放的能量将二氧化碳和水转化成糖类。(3)停止光照，短时间内产生的[H]和ATP减少，磷酸甘油酸被还原的量减少，而磷酸甘油酸的生成速率基本不变，故其浓度上升。突然停止CO2供应，CO2固定消耗的二磷酸核酮糖减少，但磷酸甘油酸的还原速率基本不变，则磷酸甘油醛的浓度基本不变，二磷酸核酮糖的生成速率也基本不变，故二磷酸核酮糖的浓度上升。将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油酸还原成磷酸甘油醛的反应开始进行，故磷酸甘油醛的浓度上升。 答案　(1)吸收光能的色素和光合作用所需的酶 (2)氨氧化释放的化学能 (3)上升　上升　基本不变　上升 7．(2013·湖南十二校联考)为探究影响光合速率(单位：μmol·m－2·s－1)的因素，科研人员利用高粱和小麦在适宜的温度、光照强度下进行有关实验，结果如图所示。请回答下列问题。
(1)从图中可以看出，影响光合作用的因素分________和________两类。 (2)如果将长势相同的高粱和小麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，保持题干中的条件和21%的O2环境，一段时间后，________幼苗先死亡。理由是________________。 (3)从图中可以看出，两种植物中，________固定CO2的能力强，这很可能与其叶绿体类囊体薄膜上________________的数量有关，也可能与叶绿体基质中________________的数量有关。 解析　(1)影响植物光合作用的因素包括内部因素与外部因素，根据图中信息可知，CO2与O2浓度为外界因素，不同植物中色素的含量与酶的数量为内部因素。(2)在密闭装置中，CO2含量逐渐降低，植物光合速率逐渐减小，但在低浓度CO2的环境中，高粱固定CO2的能力比小麦强，其光合速率大于小麦的光合速率，所以小麦先死亡。 答案　(1)内部因素(植物不同)　外部因素(外部条件)　(2)小麦　在题述条件下，高粱的光合速率比小麦高得多，且高粱能利用低浓度CO2进行光合作用，小麦不能 (3)高粱　光合色素和光反应所需的酶　C5和暗反应所需的酶 B级　智能提升 8．(创新题)现有a、b、c三种灯泡，其发出光波的波长与光辐射强度的关系如图甲所示，现需从中选择一种灯泡用于温室中给植物补光，期望最大限度地增加光合作用的强度。为此某同学设计了图乙所示的实验装置。(注：叶绿体中的色素主要吸收430～450 nm的蓝紫光和640～660 nm的红橙光)。据此分析不正确的是(　　)。
A．a灯泡与图甲中曲线②对应 B．b灯泡与图甲中曲线①对应 C．c灯泡与图甲中曲线③对应 D．温室中选择c灯泡能最大限度地增加光合作用强度 解析　由题意和题图可看出，图乙中装置Ⅱ中光合作用最强，装置Ⅰ中光合作用最弱，即b灯泡照射最有利于光合作用，应对应图甲中的曲线①，a灯泡照射不利于光合作用，应对应图甲中的曲线②，c灯泡与图甲中曲线③对应，温室中选择b灯泡能最大限度地增加光合作用强度。 答案　D
9．(2013·广东揭阳一模，6)如图曲线Ⅰ表示黄豆光合作用速率与光照强度的关系(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。在B点时改变某条件，曲线变为Ⅱ。下列分析合理的是(　　)。 A．与B点相比，A点叶绿体中的C3含量较低 B．在B点时，升高温度导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ C．制约A点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量 D．制约C点光合作用的因素可能是CO2浓度 解析　在A点的光照强度比B点弱，所以A点的C3含量较B点处高，A错误；本来处于适宜温度下的B点，升高温度会导致酶的活性降低，则曲线Ⅱ应在曲线Ⅰ的下方，B错误；A点限制其光合作用的因素主要是光照强度，C错误；在大于光饱和点的光照强度处增加CO2浓度，会提高光合作用强度，D正确。 答案　D 10．(2012·山东滨州一模)如图表示某植物在不同光照强度下，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的相对变化。对植物生理过程分析正确的是(　　)。
A．光照强度为a时，光合作用强度不为零 B．光照强度为b时，光合作用与呼吸作用强度相等 C．光照强度为c时，光合作用强度是呼吸作用强度两倍 D．光照强度为d时，光合作用从环境中吸收2单位CO2 解析　光照强度为a时，没有氧气产生(不是释放)，光合作用强度为0，A错误；光照强度为b时， CO2释放量等于氧气产生总量，即CO2产生总量大于光合作用氧气产生总量，光合作用小于呼吸作用强度，B错误；光照强度为c时，CO2释放量与O2产生总量相等，光合作用强度大于呼吸作用强度，但不能确定是两倍，C错误；光照强度为d时，O2产生量8个单位超过了细胞呼吸的6个单位，光合作用除了消耗呼吸产生的CO2，还要从环境中吸收2单位CO2，D正确。 答案　D 11．(2013·衡阳联考一)在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如表所示。据表中数据推测：当光照强度为3 klx时，A植物与B植物固定的CO2量的差值为(　　)。 光合速率与呼吸速率相等时光照强度/klx 光饱和点时光照强度/klx 

 A植物 1 3 20 6  B植物 3 9 30 15  注：当光照强度达到某一点后，再增大光照强度，光合强度不增加，这一点的光照强度称为光饱和点。 A．11 B．2 C．9 D．20 解析　黑暗条件下CO2释放量表示呼吸速率，A、B植物的呼吸速率分别为6 mg/(100 cm2叶·h)、15 mg/(100 cm2叶·h)。光饱和点时CO2吸收量表示净光合速率，等于真正光合速率与呼吸速率之差。在光照强度为3 klx时，A植物的真正光合速率＝20＋6＝26[mg/(100 cm2叶·/h)]，B植物的真正光合速率为15[mg/(100 cm2叶·/h)]。因此，当光照强度为3 klx时，A植物与B植物固定的CO2量的差值为11。 答案　A 12．(2012·潍坊模拟)为探究水分、无机盐对光合作用的影响，某实验小组进行了一系列实验，实验结果如图。请分析回答有关问题。
(1)图1中土壤含水量相同时，施肥组叶绿素含量高于未施肥组，是由于植物能从土壤中吸收更多的________、________元素。根细胞中与水分的吸收关系最密切的细胞器是________________________________________________________________________。 (2)图2中土壤含水量为30%时，未施肥组光合速率高于施肥组，原因最可能是________________________________________________________________________。 土壤含水量为80%时，施肥组光合速率明显高于未施肥组，其内因主要是________________________________________________________________________。 (3)实验过程中，除水分、无机盐有所不同外，其余条件均保持一致，是为了控制________________________________________________________________________。 (4)在施肥条件下，土壤含水量为50%时，黑暗条件下CO2释放速率为3.7 mg/h，植物若要正常生长，则需每天至少光照________h(保留整数)。 解析　(1)Mg和N是组成叶绿素分子不可缺少的元素。成熟的植物细胞内有大型液泡，其中的液体通过渗透作用与外界溶液之间进行水分的交换。(2)影响光合作用的内部因素是酶和叶绿素的含量等，本题中体现的是叶绿素的含量。(3)除实验研究的变量外。其他影响实验结果的因素都为无关变量，应加以控制。(4)设每天至少光照x小时。光合作用制造的有机物多于呼吸作用消耗的有机物时，植物才能积累有机物，才能正常生长，即14.2x>3.7×24，则x>6.253521，取整数最小值为7。 答案　(1)氮　镁　液泡　(2)土壤溶液浓度过高影响植物吸水　叶绿素的含量高　(3)无关变量　(4)7 13．(2012·江南十校联考，29)根据对光照强度需要的不同，可把植物分为适合在阳光充足的环境中生长的阳生植物和适合在阴蔽环境中生长的阴生植物。在一定范围内，阴生植物叶片的叶绿素含量随着阴蔽程度的增加而升高。某小组为探究哪种植物是阴生植物，以叶绿素含量为测定指标，用遮阳网设置了四种遮阴条件进行实验(其他条件均适宜)，结果如下表：
请回答下面的问题。 (1)本实验需要提取叶绿素，研磨叶片时加入碳酸钙是为了防止______________________。 (2)从实验结果判断，________更可能是阴生植物。在一定程度的阴蔽条件下，该植物能有效地吸收光能用于光反应，光反应能为暗反应提供的物质有________。若利用纸层析法分离该植物色素，滤纸上可获得四条色素带，由上到下分别为1、2、3、4，随着遮阴程度增加，3、4色素带宽度的比值变________，表明________含量相对增多，能更有效地吸收阴蔽环境中含量更多的波长较短的蓝紫光，从而适应环境，同时也说明了不仅光强，________也能影响植物的光合作用。 (3)该小组欲测定上述两种植物叶片在某一特定条件下的呼吸速率，并比较它们的差异，设计了简要的实验思路如下：将上述两种植物叶片分别置于密闭容器中，某一温度、在50%遮阴条件下，测定并比较两种植物叶片CO2的释放量。 该实验思路有一处错误，请指出并给予改正：_____________________________。 解析　(1)提取叶绿素时需要研磨叶片，使细胞破裂。加入碳酸钙可以和细胞液中的酸性物质反应，防止叶绿素被破坏。(2)从实验结果可看出，植物B的叶绿素总量随着阴蔽程度的增加而升高，因此植物B更可能是阴生植物。当植物吸收光能进行光合作用时，光反应为暗反应提供ATP和[H]。分离色素时，滤纸上的四条色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。根据实验结果可知，随着遮阴程度增加，叶绿素a和叶绿素b的比值不断变小，叶绿素a和叶绿素b色素带宽度的比值变小，这表明叶绿素b的含量相对增多，从而能更有效地吸收阴蔽环境中含量更多的波长较短的蓝紫光。这也说明除了光强外，光质也能影响植物的光合作用。(3)欲测定两种植物叶片在某一特定条件下的呼吸速率，必须排除光合作用的影响，因此应将植物置于黑暗条件下，而不是50%的遮阴条件下。 答案　(1)叶绿素被破坏　(2)植物B　ATP、[H]　小　叶绿素b　光质(或光的波长) (3)50%的遮阴条件是错的，应改为黑暗条件 14．下图甲是在25 ℃时，a、b两种植物随着光照强度的变化，CO2吸收量的变化曲线图，图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图。请回答下列问题。
(1)比较a、b植物的细胞呼吸，其中细胞呼吸较强的是________植物，当光照强度在达到Z点之前，限制a植物光合作用的主要环境因素是__________。 (2)当平均光照强度在X和Y之间(不包括X、Y)，假设白天和黑夜的时间各为12 h，a植物一昼夜中有机物积累量的变化是________(减少或增加)。 (3)对b植物而言，假如白天和黑夜的时间各为12 h，平均光照强度在________klx以上才能使CO2的吸收量超过CO2的释放量。 (4)若已知a植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将温度提高到30 ℃，(其他条件不变)理论上图中P、M点的位置如何变化？ ________________________________________________________________________。 (5)某同学用图乙所示装置进行实验，将灯缓慢移近广口瓶，并记录不同距离时，观察测量指标的变化情况。实验结果发现，观察测量指标的变化不明显。请你根据该实验设计方案的不合理之处，简述设计实验的正确思路：______________________。 解析　(1)由图甲可知，a、b两曲线与纵坐标的交点即为这两种植物的呼吸作用强度，因此，a植物的呼吸作用强度为2 mg/m2h，b植物的呼吸作用强度为1 mg/m2h。Z点为a植物的光饱和点，光照强度在Z点之前，限制a植物光合作用的主要环境因素为光照强度。(2)若光照强度为Y，假设白天和黑夜的时间各为12 h，则a植物白天积累的有机物量为2×12＝24(mg/m2)，夜晚消耗的有机物量为2×12＝24(mg/m2)，一昼夜有机物积累量为0。因此，当平均光照强度在X和Y之间时，a植物一昼夜有机物积累量小于0，即有机物积累量在减少。 (3)b植物呼吸作用强度为1 mg/(m2h)，假设白天和黑夜的时间各为12 h，夜晚CO2的释放量为1×12＝12(mg/m2)，要使CO2的吸收量大于CO2的释放量，则B植物的净光合作用强度应大于＝1(mg/m2·h)，即光照强度大于X klx。 答案　(1)a　光照强度　(2)减少　(3)X　(4)P点右移，M点下移　(5)用多组相同装置，只更换灯泡功率(或只改变广口瓶与光源之间的距离)进行对照实验 特别提醒：教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设计·高考总复习》光盘中内容。

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