2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第三單元 能量之源 光與光合作用 第11講能量之源 光與光合作用學(xué)案.doc

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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第三單元 能量之源 光與光合作用 第11講能量之源 光與光合作用學(xué)案 [考綱要求]　1.光合作用的基本過程(Ⅱ)。2.影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)。 3.實(shí)驗(yàn)：（1）葉綠體色素的提取和分離；（2）探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。 一、捕獲光能的色素和葉綠體的結(jié)構(gòu) 1．葉綠體 (1)結(jié)構(gòu)示意圖 (2)結(jié)構(gòu) 決定 (3)功能：進(jìn)行光合作用的場所 決定 (4)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)：好氧細(xì)菌只分布于葉綠體被光束照射的部位 巧記　葉綠體：葉綠體膜兩層，基質(zhì)基粒來組成，類囊體來堆疊，上有色素酶附著，吸收光能來轉(zhuǎn)化，光合作用好場所。 2．色素的種類和功能 色素 功能 葉綠素 葉綠素a：藍(lán)綠色 吸收藍(lán)紫光和紅光 葉綠素b：黃綠色 類胡蘿卜素 葉黃素：黃色 吸收藍(lán)紫光 胡蘿卜素：橙黃色 [解惑]　(1)葉綠體和液泡中都有色素，但只有葉綠體中的色素參與光能的捕獲。(2)葉綠體中的色素只存在于光反應(yīng)部位——葉綠體類囊體的薄膜上，與光合作用有關(guān)的酶存在于兩個(gè)部位——葉綠體類囊體的薄膜上和基質(zhì)中。 二、光合作用的探索歷程 [連一連] [思考]　⑤和⑥中科學(xué)家用什么樣的技術(shù)手段得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論？該技術(shù)手段有何用途？ 提示　同位素標(biāo)記法；追蹤某元素或某物質(zhì)的轉(zhuǎn)移去向。 三、光合作用的反應(yīng)式及過程 1．反應(yīng)式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 2．過程 (1)區(qū)別 (2)聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi。 [判一判] 1．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi) (　　) 提示　分布在類囊體的薄膜上。 2．光合作用需要的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中 (　　) 提示　類囊體的薄膜上和葉綠體基質(zhì)中都有。 3．葉綠體是光合作用的主要場所 (　　) 提示　是全部場所。 4．暗反應(yīng)必須在無光條件下進(jìn)行。 (　　) 四、影響光合速率的環(huán)境因素 1．空氣中CO2的濃度。 2．土壤中水分的多少。 3．光照的長短與強(qiáng)弱以及光的成分。 4．溫度的高低等。 考點(diǎn)一　分析光合作用的過程 完善光合作用的過程圖解并思考 1．在光合作用總反應(yīng)式中標(biāo)出各元素的來源和去路 2．填表比較光反應(yīng)和暗反應(yīng) 項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 條件 需要光、色素和酶等 不需要光和色素，但需要多種酶、ATP和[H] 場所 葉綠體類囊體的薄膜上 葉綠體的基質(zhì)中 物質(zhì)轉(zhuǎn)化 水的光解：H2O→[H]＋O2 ATP的形成：ADP＋Pi＋光能ATP CO2的固定：CO2＋C52C3 C3的還原：C3＋[H](CH2O)＋C5 能量轉(zhuǎn)化 光能→電能→活躍的化學(xué)能 活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 聯(lián)系 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi 易錯(cuò)警示　與光合作用過程有關(guān)的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)若同一植物處于兩種不同情況下進(jìn)行光合作用 甲：一直光照10分鐘；乙：光照5秒，黑暗5秒，持續(xù)20分鐘，則光合作用制造的有機(jī)物：甲<乙(暗反應(yīng)時(shí)間長)。 (2)CO2中C進(jìn)入C3但不進(jìn)入C5，最后進(jìn)入(CH2O)，C5中C不進(jìn)入(CH2O)，可用放射性同位素標(biāo)記法證明。 (3)光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)階段，不能用于其他生命活動(dòng)，其他生命活動(dòng)所需ATP只能來自細(xì)胞呼吸。 1．如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是 (　　) A．結(jié)構(gòu)A中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能 B．供給14CO2，放射性出現(xiàn)的順序?yàn)镃O2→C3→甲 C．結(jié)構(gòu)A釋放的O2可進(jìn)入線粒體中 D．如果突然停止CO2的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)C3的含量將會(huì)增加 答案　D 解析　在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供應(yīng)，則C3的 生成量減少，而其消耗量不變，因此短時(shí)間內(nèi)C3的含量將會(huì)減少。 2．(xx新課標(biāo)全國卷，29)在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖。回答問題： (1)圖中物質(zhì)A是__________(C3化合物、C5化合物)。 (2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是________________， 將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是_____________。 (3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5化合物濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，物質(zhì)A的濃度將比B的__________(低、高)。 (4)CO2濃度為0.003%時(shí)，該植物光合速率最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度比CO2濃度為1%時(shí)的______(高、低)，其原因是_______________________________________。 答案　(1)C3化合物　(2)暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中已達(dá)到穩(wěn)定，即C3和C5化合物的含量穩(wěn)定，根據(jù)暗反應(yīng)的特點(diǎn)，此時(shí)C3化合物的分子數(shù)是C5化合物的2倍　當(dāng)CO2濃度突然降低時(shí)，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導(dǎo)致C5化合物積累　(3)高　(4)低　CO2濃度低時(shí)，暗反應(yīng)的強(qiáng)度低，所需的ATP和[H]少 解析　(1)CO2濃度降低時(shí)，C3化合物產(chǎn)生減少而消耗繼續(xù)，故C3化合物的濃度降低，所以物質(zhì)A代表的是C3化合物。(2)在正常情況下，1 mol CO2與1 mol C5化合物結(jié)合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的濃度是C5化合物濃度的2倍。CO2濃度迅速下降到0.003%后，C5化合物的產(chǎn)生量不變而消耗量減少，故C5化合物的濃度升高。(3)CO2濃度繼續(xù)處于0.003%時(shí)，因光反應(yīng)產(chǎn)物[H]和ATP的積累而抑制光反應(yīng)過程，足量的[H]和ATP引起暗反應(yīng)中C5化合物的濃度又逐漸降低，而C3化合物的濃度逐漸升高，在達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，C3化合物的濃度仍是C5化合物濃度的2倍。(4)CO2濃度較低時(shí)，暗反應(yīng)減弱，需要的[H]和ATP量減少，故CO2濃度為0.003%時(shí)，在較低的光照強(qiáng)度時(shí)就能達(dá)到最大光合速率。 請(qǐng)結(jié)合下圖，分析當(dāng)光照與CO2濃度發(fā)生如表變化時(shí)，表格中相關(guān)信息如何填充 條件 C3 C5 [H]和ATP 模型分析 光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變 增加 減少 減少或沒有 光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變 減少 增加 增加 光照不變，CO2由充足到不足 減少 增加 增加 光照不變，CO2由不足到充足 增加 減少 減少 考點(diǎn)二　聚焦影響光合作用的環(huán)境因素及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用 1．單因子因素 (1)光照強(qiáng)度 ①原理分析：光照強(qiáng)度影響光合速率的原理是通過影響光反應(yīng)階段，制約ATP和[H]的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)階段。 ②圖像分析：A點(diǎn)時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸；AB段隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也增強(qiáng)，但是仍然小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；B點(diǎn)時(shí)代謝特點(diǎn)為光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；BC段隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)，限制C點(diǎn)的環(huán)境因素可能有溫度或二氧化碳濃度等。 完成填空后，在下面的四幅圖中標(biāo)出A點(diǎn)、AB段、B點(diǎn)和B點(diǎn)之后的氧氣和二氧化碳轉(zhuǎn)移方向。 答案　 ③應(yīng)用分析：欲使植物正常生長，則必須使光照強(qiáng)度大于B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度；適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。 (2)光照面積 ①圖像分析：OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn)。隨葉面積的增大，光合作用強(qiáng)度不再增加，原因是有很多葉被遮擋，光照不足。 OB段表明干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加，但葉片隨葉面積的不斷增加，呼吸量(OC段)不斷增加，所以干物質(zhì)積累量不斷降低(BC段)。 ②應(yīng)用分析：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。 (3)CO2濃度 ①原理分析：CO2濃度影響光合作用的原理是通過影響暗反應(yīng)階段，制約C3生成。 ②圖像分析：圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)，而圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度；兩圖中的B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)，兩圖都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。 ③應(yīng)用分析：大氣中的CO2濃度處于OA′段時(shí)，植物無法進(jìn)行光合作用；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過“正其行，通其風(fēng)”和增施農(nóng)家肥等措施增加CO2濃度，提高光合作用速率。 (4)溫度 ①原理分析：是通過影響酶活性進(jìn)而影響光合作用。 ②圖像分析：低溫導(dǎo)致酶的活性降低，引起植物的光合作用速率降低，在一定范圍內(nèi)隨著溫度的升高酶活性升高進(jìn)而引起光合速率也增強(qiáng)；溫度過高會(huì)引起酶活性降低，植物光合速率降低。 ③應(yīng)用分析：溫室中白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室的溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證植物有機(jī)物積累。 (5)必需礦質(zhì)元素 ①圖像分析：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過高而導(dǎo)致植物光合作用速率下降。 ②應(yīng)用分析：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。 2．多因子因素 （1）曲線分析：P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨其因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高圖示中的其他因子的方法。 （2）應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)充入適量的CO2進(jìn)一步提高光合速率，當(dāng)溫度適宜時(shí)，要適當(dāng)提高光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。 易錯(cuò)警示　光合作用影響因素中的2個(gè)易忽略點(diǎn) (1)易忽略溫度改變對(duì)光合作用的影響。溫度改變時(shí)，不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng)均會(huì) 受影響，但主要影響暗反應(yīng)，因?yàn)閰⑴c暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量都比參與光反應(yīng)的 多。 (2)易忽略CO2濃度對(duì)光合作用的影響。CO2濃度很低時(shí)，光合作用不能進(jìn)行；當(dāng)CO2濃度大于某值時(shí)，光合作用才能進(jìn)行。對(duì)于植物來說，也存在CO2的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)，CO2濃度過大時(shí)，會(huì)抑制植物的呼吸作用，進(jìn)而影響到光合作用。 3．甲圖和乙圖表示某植物在適宜的CO2濃度條件下光合作用速率與環(huán)境因素之間的關(guān)系，下列相關(guān)描述中錯(cuò)誤的是 (　　) A．甲圖中，在a′點(diǎn)限制光合作用速率的主要因素是光照強(qiáng)度，在b′點(diǎn)限制光合作用速率的主要因素是溫度或CO2濃度 B．從乙圖可以看出，當(dāng)超過一定溫度后，光合作用速率會(huì)隨著溫度的升高而降低 C．溫度主要是通過影響酶的活性來影響光合作用速率的 D．若光照強(qiáng)度突然由a變?yōu)閎，短時(shí)間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C3的含量會(huì)增加 答案　D 解析　甲圖表示光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合作用速率的影響，乙圖表示溫度對(duì)光合作用速率的影響。分析甲圖中某點(diǎn)上的限制因素時(shí)，要看曲線是否達(dá)到飽和點(diǎn)。如果沒有達(dá)到飽和點(diǎn)(如a′點(diǎn))，則限制因素為橫坐標(biāo)表示的因素，即光照強(qiáng)度；當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)以后(如b′點(diǎn))，則限制因素為橫坐標(biāo)表示的因素以外的其他因素，如溫度或CO2濃度。當(dāng)光照強(qiáng)度突然增強(qiáng)時(shí)，光反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生更多的[H]和ATP，短時(shí)間內(nèi)C3的還原速率加快而CO2的固定速率不變，故C3的含量會(huì)減少。 4．如圖表示環(huán)境因素對(duì)綠色植物光合作用速率的影響，據(jù)圖分析，正確的是 (　　) A．當(dāng)處于a或b點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中均可產(chǎn)生ATP B．當(dāng)所處環(huán)境中缺鎂時(shí)，在CO2含量不變的情況下，a點(diǎn)可能降到b點(diǎn) C．與a點(diǎn)相比，b點(diǎn)時(shí)葉綠體中三碳化合物含量較多 D．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)光合作用速率差異的原因是光照強(qiáng)度和CO2濃度的不同 答案　B 解析　葉肉細(xì)胞每時(shí)每刻都要進(jìn)行呼吸作用，所以細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)可產(chǎn)生ATP，而光合作用產(chǎn)生ATP的場所是葉綠體中的類囊體薄膜上。環(huán)境中缺鎂時(shí)葉綠素的合成減少，相同光照強(qiáng)度等條件下光合作用速率會(huì)下降。b點(diǎn)與a點(diǎn)相比處于相同光照強(qiáng)度但CO2濃度低，所以合成三碳化合物的量較少，而二者產(chǎn)生的[H]和ATP一樣多，從而還原消耗的三碳化合物量相同，所以b點(diǎn)時(shí)葉綠體中三碳化合物含量較少。從圖中可知，a點(diǎn)與b點(diǎn)光合作用速率差異的原因是CO2濃度的不同。 對(duì)于有飽和點(diǎn)(平衡點(diǎn))的坐標(biāo)曲線，分析其限制因素的時(shí)候要分兩部分： (1)達(dá)到飽和點(diǎn)以前的限制因素，為橫坐標(biāo)表示的因素。 (2)達(dá)到飽和點(diǎn)以后的限制因素，為橫坐標(biāo)表示的因素以外的因素。 考點(diǎn)三　光合作用發(fā)現(xiàn)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)分析 1．1771年普利斯特利實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)：缺乏空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說服力不強(qiáng)。 2．1864年薩克斯實(shí)驗(yàn) (1)本實(shí)驗(yàn)中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉，避免干擾。 (2)本實(shí)驗(yàn)為自身對(duì)照，自變量為是否照光(一半曝光與另一半遮光)，因變量為葉片是否制造出淀粉，表觀因變量為是否出現(xiàn)顏色變化(出現(xiàn)深藍(lán)色)。 3．1880年恩格爾曼實(shí)驗(yàn) (1)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)組為極細(xì)光束照射處的葉綠體，對(duì)照組為黑暗處的葉綠體和完全曝光的葉綠體。 (2)本實(shí)驗(yàn)中為自身對(duì)照，自變量為光照(照光處與不照光處；黑暗與完全曝光)，因變量為好氧細(xì)菌分布。 易錯(cuò)警示　恩格爾曼實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處 (1)實(shí)驗(yàn)材料選得妙：用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料。水綿不僅具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。 (2)排除干擾的方法妙：實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量和減少額外變量，恩格爾曼將臨時(shí)裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘＿M(jìn)行。 (3)觀測指標(biāo)設(shè)計(jì)得妙：通過好氧細(xì)菌的分布進(jìn)行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出水綿細(xì)胞中釋放氧的部位。 (4)實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)得妙：進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。 4．1941年魯賓、卡門實(shí)驗(yàn) (1)本實(shí)驗(yàn)方法為同位素標(biāo)記法。 (2)本實(shí)驗(yàn)為相互對(duì)照，自變量為標(biāo)記物質(zhì)(HO與C18O2)，因變量為O2的放射性。 5．德國科學(xué)家薩克斯先將綠色葉片放在暗處數(shù)小時(shí)進(jìn)行“饑餓”處理(消耗掉葉片中的淀粉)，再把葉片的一部分遮光，其余部分曝光。一段時(shí)間后，將該葉片經(jīng)脫色、漂洗后再用碘液處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)遮光部分不變藍(lán)，曝光部分變藍(lán)。下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的分析及結(jié)論合理的是 (　　) ①本實(shí)驗(yàn)未設(shè)對(duì)照組　②有無光照是遮光和曝光區(qū)域表現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因?、蹖?shí)驗(yàn)初始時(shí)遮光和曝光區(qū)域均達(dá)到無淀粉狀態(tài)　④實(shí)驗(yàn)證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉 A．①～④全部 B．只有②③④ C．只有①②③ D．只有②③ 答案　D 解析　該實(shí)驗(yàn)中曝光部分與遮光部分形成了對(duì)照，①錯(cuò)誤。該實(shí)驗(yàn)只能證明有淀粉的生成，但不能證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉，④錯(cuò)誤。 6．1880年美國生物學(xué)家恩格爾曼設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究光合作用的光譜。他將棱鏡產(chǎn)生的光譜投射到絲狀水綿體上，并在水綿懸液中放入好氧細(xì)菌，觀察細(xì)菌的聚集情況(如圖)。他得出光合作用在紅光區(qū)和藍(lán)光區(qū)最強(qiáng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路是 (　　) A．細(xì)菌對(duì)不同的光反應(yīng)不一樣，細(xì)菌聚集多的地方，細(xì)菌光合作用強(qiáng) B．好氧細(xì)菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強(qiáng) C．好氧細(xì)菌聚集多的地方，產(chǎn)生的有機(jī)物多，水綿光合作用強(qiáng) D．好氧細(xì)菌大量消耗O2，使水綿光合作用速度快，則該種光有利于光合作用 答案　B 解析　好氧細(xì)菌是需要氧氣的，因此在好氧細(xì)菌聚集的地方應(yīng)該是氧氣多的地方， 也就是水綿光合作用強(qiáng)的地方。實(shí)驗(yàn)九　綠葉中色素的提取與分離 完善下面的實(shí)驗(yàn)過程 易錯(cuò)警示　實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)及操作目的 過程 注意事項(xiàng) 操作目的 提取色素 (1) 選新鮮綠色的葉片 使濾液中色素含量高 (2) 研磨時(shí)加無水乙醇 溶解色素 (3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保護(hù)色素 (4) 迅速、充分研磨 防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素 (5) 盛放濾液的試管管口加棉塞 防止乙醇揮發(fā)和色素氧化 分離色素 (1) 濾紙預(yù)先干燥處理 使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散 (2) 濾液細(xì)線要直、細(xì)、勻 使分離出的色素帶平整不重疊 (3) 濾液細(xì)線干燥后再畫一兩次 使分離出的色素帶清晰分明 (4) 濾液細(xì)線不觸及層析液 防止色素直接溶解到層析液中 7．(xx廣東卷，29)中國的飲食講究“色香味”，顏色會(huì)影響消費(fèi)。小李同學(xué)擬研發(fā)“綠色”食用色素，他以生長很快的入侵植物水葫蘆為材料進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。 Ⅰ.提取葉綠素 ―→―→―→ Ⅱ.探究pH對(duì)葉綠素穩(wěn)定性的影響 取一些葉綠素粗產(chǎn)品，配成一定濃度的溶液，于室溫(約25 ℃)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方法和結(jié)果如下表。 實(shí)驗(yàn)組號(hào) 葉綠素溶液(mL) 調(diào)pH至 處理時(shí)間(min) 溶液顏色 ① 3.0 Y 10 綠色 ② 3.0 7.0 10 綠色 ③ 3.0 6.0 10 黃綠色 ④ 3.0 5.0 10 黃褐色 注：葉綠素被破壞后變成黃褐色。 根據(jù)所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請(qǐng)回答： (1)提取葉綠素的X應(yīng)該為____________，原因是_____________________________ ______________________________________________________________________。 (2)表中Y應(yīng)該為________，原因是_____________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)若用作食品色素，天然葉綠素色素不適用于________食品，否則_____________。 (4)小李想了解葉綠素粗產(chǎn)品中是否含有其他色素，請(qǐng)你提供檢測方法并寫出主要步驟。 答案　(1)無水乙醇　綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中　(2)8.0　pH梯度差為1.0，所以Y為8.0 (3)酸性　葉綠素分解，食品變?yōu)辄S綠色或黃褐色 (4)方法：用紙層析法將葉綠素粗產(chǎn)品中的色素進(jìn)行分離，以確定是否含有其他色素。 主要步驟：①制備濾紙條：將預(yù)先準(zhǔn)備的干燥濾紙條一端剪去兩個(gè)角使之呈梯形，在距該端1 cm處畫一鉛筆細(xì)線。 ②畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取葉綠素粗產(chǎn)品，沿鉛筆線均勻地畫濾液細(xì)線。 ③紙層析法分離色素：將濾紙條畫有濾液細(xì)線的一端置于燒杯中的層析液中(不要將濾液細(xì)線浸沒在層析液中)。 ④觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 解析　(1)綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑如無水乙醇中，所以，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。(2)該實(shí)驗(yàn)探究pH對(duì)葉綠素穩(wěn)定性的影響，所以實(shí)驗(yàn)變量為pH的大小，所以我們要設(shè)置一系列pH梯度，即pH為8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，在pH為6.0、5.0的酸性條件下葉綠素會(huì)分解，所以天然葉綠素不適用于酸性食品。(4)由于各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散得快；反之，則慢。所以，我們可用紙層析法將葉綠素粗產(chǎn)品中的色素進(jìn)行分離，以確定是否含有其他色素。 1．利用教材原理解答延伸式實(shí)驗(yàn) (1)教材原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，因此各種色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度不同而分離。 (2)原理應(yīng)用：利用紙層析法檢測葉綠素產(chǎn)品時(shí)，若只有葉綠素，則濾紙條上只有兩條色素帶(葉綠素a和葉綠素b)，若含有其他色素則濾紙條上含有多條色素帶。 2．明確題干信息抓準(zhǔn)自變量 題意明確提出：“探究pH對(duì)葉綠素穩(wěn)定性的影響”，顯然告訴我們實(shí)驗(yàn)的自變量是“pH”；據(jù)表中信息可以看出因變量是色素的“顏色”；本實(shí)驗(yàn)采用設(shè)計(jì)pH梯度進(jìn)行定量探究。分析表格可知，②③④組的pH相差1.0，可推斷pH梯度值是1.0，因此實(shí)驗(yàn)組①的pH應(yīng)是8.0。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，不同實(shí)驗(yàn)組葉綠素溶液的量及處理時(shí)間都要嚴(yán)格遵循等量原則和單一變量原則。 3．“綠色”食用色素的使用要求 分析表格數(shù)據(jù)可知：當(dāng)pH小于6.0時(shí)，葉綠素被破壞變成黃褐色，導(dǎo)致葉綠素溶液顏色發(fā)生改變。因此在使用葉綠素做食品色素時(shí)，一定要控制好pH，不能低于6.0。  序號(hào) 錯(cuò)因分析 正確答案 序號(hào) 錯(cuò)因分析 正確答案 ① 錯(cuò)別字失分 光反應(yīng) ② 不清楚光反應(yīng)與暗反應(yīng)內(nèi)部限制因素的區(qū)別 色素的數(shù)量 ③ 沒有審清題意，應(yīng)答物質(zhì)，不能答過程 C3 ④ 表述不完整失分 酶的活性 ⑤ 不能根據(jù)圖B中的實(shí)驗(yàn)確定觀察指標(biāo) 光合作用產(chǎn)生的氧氣的量 ⑥ 不清楚因變量如何檢測 一定時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生的氣泡數(shù)(或氣體的量) 題組一　葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能 1．判斷正誤 (1)葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi)(xx安徽，1A) (　　) (2)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)中(xx安徽，1B) (　　) (3)在葉肉細(xì)胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是葉綠體基質(zhì)、線粒體基質(zhì) (xx天津，1改編) (　　) (4)光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP (xx浙江，4C) (　　) (5)葉肉細(xì)胞在光照下進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行呼吸作用(xx全國Ⅱ，1D) (　　) 答案　(1)　(2)　(3)√　(4)　(5) 2．(xx新課標(biāo)全國卷，3)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，與對(duì)照組相比， 其葉片光合作用強(qiáng)度下降，原因是 (　　) A．光反應(yīng)強(qiáng)度升高，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低 B．光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低 C．光反應(yīng)強(qiáng)度不變，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低 D．光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度不變 答案　B 解析　鎂是構(gòu)成葉綠素的重要成分，缺鎂植物不能合成葉綠素。葉綠素含量降低使幼苗吸收光能的能力減弱，光合作用的光反應(yīng)強(qiáng)度降低，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)榘捣磻?yīng)需要光反應(yīng)提供[H]和ATP，故光反應(yīng)強(qiáng)度降低后，為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP減少，暗反應(yīng)的強(qiáng)度也降低，故B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(xx浙江理綜，1改編)下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述，正確的是 (　　) A．破壞葉綠體外膜后，O2不能產(chǎn)生 B．植物生長過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變 C．與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短 D．離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應(yīng) 答案　D 解析　植物光合作用的光反應(yīng)在葉綠體類囊體的薄膜上進(jìn)行，因此破壞葉綠體外膜，不影響O2的產(chǎn)生；離體的葉綠體基質(zhì)中含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶，獲得ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應(yīng)，故D正確；植物生長過程中，葉綠體中色素的比例會(huì)隨植物生長期、光照、溫度等的變化而變化；與夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是溫度降低和光照減弱。 題組二　影響光合作用的因素及應(yīng)用 4．(xx山東理綜，2)夏季晴朗的一天，甲乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如右圖所示。下列說法正確的是 (　　) A．甲植株在a點(diǎn)開始進(jìn)行光合作用 B．乙植株在e點(diǎn)有機(jī)物積累量最多 C．曲線b～c段和d～e段下降的原因相同 D．兩曲線b～d段不同的原因可能是甲植株氣孔無法關(guān)閉 答案　D 解析　由圖可知，a點(diǎn)是光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)，在a點(diǎn)之前就進(jìn)行光合作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2的吸收速率(凈光合速率)大于零，說明植物在積累有機(jī)物，6～18時(shí)，植物一直在積累有機(jī)物，所以有機(jī)物積累量最多是在18時(shí)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；b～c段的變化是由于溫度高，蒸騰作用旺盛，植物為了減少水分的散失而關(guān)閉氣孔，致使植物吸收CO2量減少，d～e段的變化由光照強(qiáng)度減弱引起，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在b～d段，甲植株沒有出現(xiàn)CO2吸收速率下降，有可能是某種原因?qū)е缕淙~片的氣孔無法關(guān)閉，D項(xiàng)正確。 5．(xx浙江理綜，30)某植物在停止供水和恢復(fù)供水條件下，氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變化如下圖所示。請(qǐng)回答： (1)停止供水后，光合速率下降。這是由于水是__________的原料，又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)__________的主要介質(zhì)。 (2)在溫度、光照相同的條件下，圖中A點(diǎn)與B點(diǎn)相比，光飽和點(diǎn)低的是______點(diǎn)，其主要原因是_________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 (3)停止供水一段時(shí)間后，葉片發(fā)黃，原因是____________。此時(shí)類囊體結(jié)構(gòu)破壞，提供給暗反應(yīng)的____________減少。 (4)生產(chǎn)實(shí)踐中，可適時(shí)噴施植物激素中的__________，起到調(diào)節(jié)氣孔開度的作用。 答案　(1)光合作用　運(yùn)輸　(2)B　氣孔開度降低，CO2吸收減少(答出一項(xiàng)即可)　(3)葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解)，類胡蘿卜素的顏色顯露出來(答出一項(xiàng)即可)　[H]和ATP　(4)脫落酸 解析　(1)水是綠色植物光合作用的原料，同時(shí)也是無機(jī)鹽離子及光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕橘|(zhì)。停止供水后，光合速率會(huì)下降。(2)比較分析圖像中的A、B兩點(diǎn)：B點(diǎn)時(shí)由于已經(jīng)停止供水，氣孔開度相對(duì)較小，則CO2的吸收量相對(duì)減少，生成的C3減少，達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)所需光反應(yīng)提供的[H]和ATP減少，因此光飽和點(diǎn)較低。(3)停止供水一段時(shí)間后，由于無機(jī)鹽及有機(jī)物的運(yùn)輸受阻，葉綠素合成速率減慢甚至停止，類胡蘿卜素顏色逐漸顯露出來，呈現(xiàn)黃色，若此時(shí)類囊體結(jié)構(gòu)破壞，光反應(yīng)提供給暗反應(yīng)的[H]和ATP將相對(duì)減少。(4)在缺水條件下，植物葉片中脫落酸的含量增多，引起氣孔關(guān)閉，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用脫落酸作為抗蒸騰劑噴施植物葉片，使氣孔關(guān)閉，以降低蒸騰速率。 【組題說明】 考　點(diǎn) 題　號(hào) 錯(cuò)題統(tǒng)計(jì) 錯(cuò)因分析 光合作用的探索與過程 1、2、3、4、5、10 影響光合作用的因素 8、9、11、12、13、14 光合作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn) 6、7、15 1.生長于較弱陽光下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，光合速率并未加快。對(duì)這一現(xiàn)象最可能的解釋是 (　　) A．呼吸作用受阻影響光合作用 B．使C3還原的還原劑和ATP不足 C．暗反應(yīng)過程所需的酶在弱光條件下活性低 D．呼吸作用強(qiáng)，大量消耗光合作用產(chǎn)物 答案　B 解析　分析題干可知，光合速率并未加快是由于光反應(yīng)提供的ATP和[H]不足，導(dǎo)致C3還原過程受阻。 2．2,6二氯酚靛酚是一種藍(lán)色染料，能被還原劑還原成無色。從葉綠體中分離出類囊體，置于2,6二氯酚靛酚溶液中，對(duì)其進(jìn)行光照，發(fā)現(xiàn)溶液變成無色，并有O2釋放。此實(shí)驗(yàn)證明 (　　) A．光合作用在類囊體上進(jìn)行 B．光合作用產(chǎn)物O2中的氧元素來自CO2 C．光反應(yīng)能產(chǎn)生還原劑和O2 D．光合作用與葉綠體基質(zhì)無關(guān) 答案　C 解析　依據(jù)題中信息可判斷，光照后溶液變?yōu)闊o色，說明有還原劑產(chǎn)生。有O2釋放，說明該過程有O2產(chǎn)生。類囊體是光合作用光反應(yīng)階段的場所，說明光反應(yīng)能產(chǎn)生還原劑和O2。 3．將豎直放置的水綿和某種好氧細(xì)菌的混合溶液放在暗處，白光透過三棱鏡照在混合液處，一段時(shí)間后，好氧細(xì)菌的分布情況最可能是 (　　) A．隨機(jī)、均勻分布在混合液中 B．集中分布在上下兩端 C．集中分布在中央位置 D．集中分布在溶液的下層 答案　B 解析　白光透過三棱鏡后照射到水綿上，其中兩端的紅光和藍(lán)紫光被水綿吸收利用得最多，故兩端產(chǎn)生的氧氣最多，因此好氧細(xì)菌集中分布在兩端。 4．如圖表示植物光合作用的一個(gè)階段，下列各項(xiàng)敘述正確的是 (　　) A．該反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體 B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多種酶的參與 C．提高溫度一定能促進(jìn)C6H12O6的生成 D．在無光條件下，有利于暗反應(yīng)進(jìn)行 答案　B 解析　圖示為光合作用的暗反應(yīng)階段，該反應(yīng)進(jìn)行的場所是葉綠體基質(zhì)，故A錯(cuò)誤；C3生成C6H12O6需在多種酶的催化下，利用ATP提供的能量，通過[H]的還原進(jìn)行，故B正確；若該生理過程已在最適溫度條件下進(jìn)行，提高溫度反而會(huì)降低酶的活性，會(huì)使反應(yīng)減慢，故C錯(cuò)誤；在無光條件下，暗反應(yīng)會(huì)因[H]和ATP的缺乏受到限制，故D錯(cuò)誤。 5．下列關(guān)于綠色植物葉肉細(xì)胞生理活動(dòng)的敘述，正確的是 (　　) A．葉綠體放出氧氣的速率有可能與線粒體消耗氧氣的速率相等 B．葉綠體白天進(jìn)行著ATP的合成，夜晚進(jìn)行著ATP的水解 C．隨CO2濃度的增大，葉綠體的光合速率增大，線粒體的呼吸速率減小 D．線粒體產(chǎn)生的CO2在光照條件下全部擴(kuò)散到葉綠體中，在黑暗條件下全部擴(kuò)散到細(xì)胞外 答案　A 解析　當(dāng)葉肉細(xì)胞的光合速率等于呼吸速率時(shí)，葉綠體放出氧氣的速率與線粒體消耗氧氣的速率相等；葉綠體白天也進(jìn)行ATP的合成與水解；在其他條件一定的情況下，隨CO2濃度的增大，葉綠體的光合速率逐漸增大，當(dāng)CO2濃度增大到一定值后，光合速率就不再隨CO2濃度的增大而增大；當(dāng)葉肉細(xì)胞的光合速率小于呼吸速率時(shí)，線粒體產(chǎn)生的CO2有一部分?jǐn)U散到葉綠體中，另外一部分?jǐn)U散到細(xì)胞外。 6．為了研究植物的光合作用和細(xì)胞呼吸，取生長狀況一致的新鮮菠菜葉片，用打孔器打出若干圓片(避開大的葉脈)，平均分為甲、乙、丙三組，每組各置于一個(gè)密閉容器內(nèi)，分別給予a、b、c不同強(qiáng)度的光照，其他條件適宜并且一致。一段時(shí)間后，測得氧氣的含量，甲裝置未見變化、丙增加的氧氣量比乙多。對(duì)以上實(shí)驗(yàn)分析錯(cuò)誤的是 (　　) A．光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用仍在進(jìn)行 B．乙、丙裝置中增加的氧氣來自水的光解 C．光照時(shí)乙裝置內(nèi)葉片的凈光合速率小于丙裝置 D．丙裝置中的葉片光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]可與氧氣反應(yīng)生成水 答案　D 解析　由題干可知，實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度，其余條件均適宜。a條件下沒有氧氣放出，是因?yàn)榧?xì)胞呼吸速率等于光合速率，光合作用仍在進(jìn)行，A正確；氧氣來源于水的光解，B正確；丙裝置內(nèi)氧氣的增加量比乙多，說明丙裝置內(nèi)葉片的凈光合速率大于乙，C正確；光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]用于暗反應(yīng)，不能用于細(xì)胞呼吸。 7．下列教材中的實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家使用的科技手段顯著不同于其他的是 (　　) A．恩格爾曼證明葉綠體是光合作用的場所 B．魯賓和卡門證明光合作用釋放的氧氣來自水 C．卡爾文探明CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑 D．科學(xué)家對(duì)分泌蛋白的合成和分泌的研究 答案　A 解析　選項(xiàng)B、C、D中都運(yùn)用了同位素標(biāo)記法，而選項(xiàng)A中運(yùn)用了顯微鏡觀察法。 8．冬季修建一些溫室大棚可為居民提供新鮮蔬菜，下列有關(guān)說法正確的是 (　　) A．一般情況下，大棚內(nèi)的蔬菜進(jìn)行光合作用利用的光都是自然光 B．為提高產(chǎn)量，在陰雨天可適當(dāng)提高大棚內(nèi)的溫度 C．增施農(nóng)家肥可提高大棚內(nèi)的二氧化碳濃度，促進(jìn)晚上暗反應(yīng)的進(jìn)行，有利于有機(jī)物的積累 D．蔬菜中的葉綠素對(duì)光的吸收效率與光的波長呈正相關(guān) 答案　A 解析　陰雨天應(yīng)保持一定的晝夜溫差，適當(dāng)提高白天的溫度，降低晚上的溫度，B錯(cuò)誤；晚上沒有光照，暗反應(yīng)因缺乏ATP和[H]的供應(yīng)而不能進(jìn)行，C錯(cuò)誤；葉綠素a、葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光(波長450 nm左右)和紅光(波長650 nm左右)，而對(duì)綠色(波長500 nm左右)的吸收則很少，因此葉綠素對(duì)光的吸收效率與光的波長不呈正相關(guān)，D錯(cuò)誤。 9．在環(huán)境中的CO2濃度恒定、溫度適宜的情況下，測定植物葉片在不同光照條件下CO2的吸收量，結(jié)果如表(表中負(fù)值表示CO2釋放量，正值表示CO2吸收量)： 光照強(qiáng)度(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 9.0 10.0 CO2吸收量 (mg100 cm－2h－1) －2.0 2.0 6.0 10.0 12.0 12.0 下列選項(xiàng)中正確的是 (　　) A．光照強(qiáng)度在8.0～9.0 klx之間時(shí)，細(xì)胞內(nèi)合成ATP的速率不變 B．光照強(qiáng)度在2.0 klx時(shí)，細(xì)胞內(nèi)不進(jìn)行光合作用 C．光照強(qiáng)度在8.0 klx時(shí)，細(xì)胞既吸收CO2又吸收O2 D．超過9.0 klx時(shí)，光合速率不再增加，此時(shí)外界CO2濃度是其主要的環(huán)境制約因素 答案　D 解析　光照強(qiáng)度在8.0～9.0 klx之間時(shí)，細(xì)胞內(nèi)合成ATP的速率隨光照強(qiáng)度的增大而增大，A錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度在2.0 klx時(shí)細(xì)胞仍進(jìn)行光合作用，但光合速率小于呼吸速率，B錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度在8.0 klx時(shí)，光合作用強(qiáng)度遠(yuǎn)大于呼吸作用強(qiáng)度，細(xì)胞吸收二氧化碳用于光合作用，光合作用產(chǎn)生的氧氣除滿足有氧呼吸所需外，還有氧氣釋放出來，C錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度超過9.0 klx時(shí)，光合速率不再增加，光照強(qiáng)度不再是限制光合速率增加的因素，在溫度適宜的條件下，限制光合速率增加的環(huán)境因素主要是外界CO2濃度，D正確。 10．下圖為植物的某個(gè)葉肉細(xì)胞中的兩種膜結(jié)構(gòu)以及在這兩種膜上發(fā)生的生化反應(yīng)。下列有關(guān)敘述不正確的是 (　　) A．甲、乙兩種生物膜分別存在于葉綠體和線粒體中 B．乙中的[H]主要來自于葡萄糖的分解 C．甲、乙兩種生物膜除產(chǎn)生上述物質(zhì)外，還均可產(chǎn)生ATP D．影響甲、乙兩種膜上生化反應(yīng)的主要環(huán)境因素分別是光照和溫度 答案　B 解析　由圖可知：甲表示水的光解，在葉綠體的類囊體薄膜上進(jìn)行，影響因素主要是光照；乙表示水的生成，發(fā)生在有氧呼吸的第三階段，在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，影響因素主要是溫度(影響酶的活性)；兩種膜上均有ATP生成，因此，A、C、D三項(xiàng)均正確；乙中的[H]主要來自有氧呼吸的第二階段，由丙酮酸和H2O徹底水解形成，葡萄糖的水解只是產(chǎn)生了很少量的[H]，故B錯(cuò)誤。 11．將葉面積相等的甲、乙兩種植物的葉片分別放置在相同的、溫度適宜且恒定的密閉小室中，給予充足的光照，下列有關(guān)說法正確的是 (　　) A．甲、乙兩葉片的光合作用強(qiáng)度一定相同 B．甲、乙兩葉片的光合作用強(qiáng)度都將逐漸下降 C．若實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，甲葉片所在小室中的CO2濃度較乙低，則甲葉片的呼吸強(qiáng)度一定比乙低 D．若實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，甲葉片所在小室中的CO2濃度較乙低，則甲固定CO2的能力較乙低 答案　B 解析　不同種植物在相同光照和溫度等條件下，光合作用和細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度不一定相同。在密閉小室中，由于光合作用的進(jìn)行，CO2濃度降低，光合作用強(qiáng)度逐漸下降，直到與細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度相等。若甲葉片所在小室CO2濃度較乙低，說明甲葉片進(jìn)行光合作用固定CO2的能力較乙高，消耗的CO2多。 12．圖1中試管甲與試管乙敞口培養(yǎng)相同數(shù)量的小球藻，研究光照強(qiáng)度對(duì)小球藻氧氣釋放量的影響，結(jié)果如圖2曲線所示。據(jù)圖分析，下列敘述不正確的是 (　　) A．甲曲線和乙曲線不同的原因是小球藻對(duì)光的利用能力不同 B．Q點(diǎn)的氧氣釋放量為零，表示光合作用強(qiáng)度為零 C．P點(diǎn)負(fù)值產(chǎn)生的原因是呼吸作用消耗氧氣 D．若光照強(qiáng)度突然由R變?yōu)镾，短時(shí)間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C3的含量會(huì)增加 答案　B 解析　乙中盛有缺鎂培養(yǎng)液，這會(huì)造成所培養(yǎng)的小球藻的葉綠素含量減少，從而影響小球藻對(duì)光的吸收，影響其光合作用。由圖2可知，Q點(diǎn)的氧氣釋放量為0，即此時(shí)光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等。P點(diǎn)代表光照強(qiáng)度為0時(shí)，呼吸作用對(duì)氧氣的消耗量。若光照強(qiáng)度突然由R變?yōu)镾，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP減少，造成C3的消耗量減少，而C3的產(chǎn)生量基本不變，故短時(shí)間內(nèi)C3的含量增加。 13．夏季某晴朗的一天對(duì)一密閉蔬菜大棚中的某種氣體的含量進(jìn)行24小時(shí)的檢測，結(jié)果如圖1。圖2是葉肉細(xì)胞內(nèi)兩種細(xì)胞器間的氣體關(guān)系圖解。請(qǐng)回答下列問題： (1)圖1中所測氣體為________；該大棚內(nèi)的蔬菜經(jīng)過一晝夜后是否積累有機(jī)物？________。原因是_____________________________________________________ ______________________________________________________________________。 (2)與它們各自的前一階段相比，EC段和DB段葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3含量的變化趨勢分別是________、________，圖1中CD段變化的原因可能是____________________ _____________________________________________________________________。 (3)處于圖1中的B點(diǎn)時(shí)，圖2中應(yīng)該進(jìn)行的氣體轉(zhuǎn)移途徑有________；而處于圖1中的DB段，圖2中應(yīng)該進(jìn)行的氣體轉(zhuǎn)移途徑有________。 答案　(1)O2　是　F點(diǎn)的O2含量高于A點(diǎn)(一天內(nèi)光合作用產(chǎn)生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量)　(2)減少　增加　光照過強(qiáng)，使溫度過高，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，限制了光反應(yīng)的進(jìn)行　(3)A、C、D、E　A、C、D、E 解析　(1)密閉大棚內(nèi)氣體含量發(fā)生變化的主要是O2和CO2，圖中E、B兩點(diǎn)氣體變化量為0，說明E、B兩點(diǎn)的光合速率等于呼吸速率。7點(diǎn)之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故圖1所測氣體為O2。F點(diǎn)的O2含量高于A點(diǎn)，表明一晝夜內(nèi)O2的凈積累量大于0，即有機(jī)物有積累。(2)EC段，光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP增多，C3被還原的量就會(huì)增多，故而C3含量的變化趨勢為減少；DB段，光照強(qiáng)度逐漸降低，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP減少，C3被還原的量就會(huì)減少，故而C3含量的變化趨勢為增加；CD段，光照強(qiáng)度過強(qiáng)，使氣溫偏高，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，限制了光反應(yīng)的進(jìn)行。(3)B點(diǎn)的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有綠色部分進(jìn)行光合作用，在整體光合速率等于呼吸速率時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)肯定是光合速率大于呼吸速率；DB段光合速率大于呼吸速率，對(duì)于葉肉細(xì)胞來說，葉綠體消耗CO2和產(chǎn)生O2的速率均大于線粒體產(chǎn)生CO2和消耗O2的速率，則圖2中應(yīng)該進(jìn)行的氣體轉(zhuǎn)移途徑有A、C、D、E。 14．圖1為某植物在不同O2濃度條件下，無氧呼吸與有氧呼吸的CO2釋放量變化曲線。圖2為不同光照強(qiáng)度條件下，CO2體積變化量曲線。假定圖2情況下與圖1呼吸速率相同，呼吸底物全部為葡萄糖；圖1中氧氣的吸收量用a表示，有氧呼吸與無氧呼吸共同釋放的二氧化碳總量用b表示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)圖1中，當(dāng)O2濃度在________范圍時(shí)(填字母)，a＝b。O2濃度為A時(shí)，a與b的關(guān)系式是____________。 (2)圖2為氧濃度為A點(diǎn)時(shí)開始測量的光合速率隨光照強(qiáng)度變化的曲線。當(dāng)光照強(qiáng)度為F時(shí)，光合作用固定的CO2量可表示為________(僅用字母a表示)。 (3)圖2中G點(diǎn)處葉肉細(xì)胞進(jìn)行的生理活動(dòng)是_______________________________ ____________。 (4)在黑暗條件下，葉肉細(xì)胞中消耗ADP的場所有___________________________ ____________。 答案　(1)C～E　b＝2a　(2)7a　(3)光合作用、呼吸作用 (4)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 解析　(1)當(dāng)細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸時(shí)，O2的吸收量等于CO2的釋放量，即a＝b。當(dāng)O2濃度為A時(shí)，由圖可知，有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2量相等，且與有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。(2)O2濃度為A時(shí)，植物呼吸作用釋放的CO2量為2a。光照強(qiáng)度為F時(shí)，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2釋放量＝7a。(3)G點(diǎn)時(shí)，凈光合速率為0，此時(shí)植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，但光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。(4)葉肉細(xì)胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗時(shí)不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，故合成ATP的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體。 15．某科學(xué)工作者為探究西紅柿生長的最佳光照強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)。首先取若干生長狀況相同的西紅柿植株，平均分為7組，分別放在密閉的玻璃容器中。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)測定CO2的濃度，12小時(shí)后再次測定CO2的濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。請(qǐng)分析回答下列問題： 組別 溫度(℃) 光照強(qiáng)度：普通陽光(%) 開始時(shí)的CO2濃度(%) 12小時(shí)后的CO2濃度(%) 1 25 0 0.35 0.368 2 25 10 0.35 0.342 3 25 20 0.35 0.306 4 25 40 0.35 0.289 5 25 60 0.35 0.282 6 25 80 0.35 0.280 7 25 95 0.35 0.279 (1)這一實(shí)驗(yàn)的自變量是____________________，寫出該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一種無關(guān)變量：______________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)中第1組在12小時(shí)后CO2濃度變化的原因是__________________________ ______________________________________________________________________。 (3)如果在實(shí)驗(yàn)過程中使用了不同品種的西紅柿植株，這樣設(shè)計(jì)違背了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的____________________原則。 (4)若將第7組植株突然移至第4組的條件下，短時(shí)間內(nèi)光合細(xì)胞中的ATP含量會(huì)________，C5的含量會(huì)__________________________________________________。 (5)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)尚不能確定西紅柿生長的最佳光照強(qiáng)度，請(qǐng)你提出進(jìn)一步探究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：____________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 答案　(1)光照強(qiáng)度　溫度(其他合理答案也可)　(2)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生了CO2　(3)單一變量　(4)下降　下降　(5)增加若干實(shí)驗(yàn)組，依次增加光照強(qiáng)度 解析　該實(shí)驗(yàn)是探究不同光照條件下的光合速率，自變量是光照強(qiáng)度，無關(guān)變量是溫度、水分、礦質(zhì)元素等。實(shí)驗(yàn)的第1組是在黑暗條件下進(jìn)行的，不能進(jìn)行光合作用，CO2濃度增加的原因是西紅柿植株進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生了CO2。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循單一變量原則，實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)選用同一品種且生長狀況相同的西紅柿植株。光合作用中的光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP，光照強(qiáng)度減弱，ATP合成減少，此時(shí)C5的產(chǎn)生減少，消耗不變，故C5含量下降。光照強(qiáng)度達(dá)到95%時(shí)，12小時(shí)后的CO2濃度較其他組別低，但不能確定其是不是最佳光照強(qiáng)度，需要再設(shè)置若干實(shí)驗(yàn)組，依次增加光照強(qiáng)度，12小時(shí)后再測定容器內(nèi)的CO2濃度。 教師備課資源 1．葉綠體色素的種類及吸收光譜 色素種類 吸收光 吸收光譜圖示 葉綠素(含量約占3/4) 葉綠素a(藍(lán)綠色) 吸收紅光和藍(lán)紫光 葉綠素b(黃綠色) 吸收紅光和藍(lán)紫光 類胡蘿卜素(含量約占1/4) 胡蘿卜素(橙黃色) 吸收藍(lán)紫光 葉黃素(黃色) 吸收藍(lán)紫光 2.“同位素示蹤法”在光合作用研究中的應(yīng)用 (1)根據(jù)同位素標(biāo)記法判斷水的光解釋放的氧來自水： 小球藻＋HO＋CO2―→18O2；小球藻＋H2O＋C18O2―→O2 結(jié)論：釋放到空氣中的O2中的“O”來自光反應(yīng)中水的光解。 (2)根據(jù)同位素標(biāo)記法判斷C、H、O的轉(zhuǎn)移途徑 3H2O[3H](C3H2O)＋3H2O 14C18O214C3(14CHO)＋HO 結(jié)論：暗反應(yīng)產(chǎn)物H2O和(CH2O)中的“O”來自從外界吸收的CO2，(CH2O)中的“C”來自外界吸收的CO2，(CH2O)中的“H”來自光合作用中的水。 3．不同顏色溫室大棚的光合效率 (1)無色透明的大棚日光中各色光均能透過，有色大棚主要透過同色光，其他光被吸收，所以用無色透明的大棚光合效率最高。 (2)葉綠素對(duì)綠光吸收最少，因此綠色塑料大棚光合效率最低。