河北鄭口中學高中生物專題復習9/9光合作用專題1、實驗：綠葉中色素的提取和分離2、實驗中的注意事項及操作目的過程注意事項操作目的提取色素(1)選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高(2)研磨時加無水乙醇溶解色素(3)加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保護色素(4)迅速、充分研磨防止乙醇揮發，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和色素氧化分離色素(1)濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散(2)濾液細線要直、細、勻使分離出的色素帶平整不重疊(3)濾液細線干燥后再畫－兩次使分離出的色素帶清晰分明(4)濾液細線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中實驗結果：3、捕獲光能的色素和結構4、光反應與暗反應的比較：過程光反應暗反應圖解條件必須在光下有光、無光都可以場所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質物質轉化①水的光解2H2Oeq\o(→,\s\up7(光))4[H]＋O2↑②ATP的合成：ADP＋Pieq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(能量))ATP能量轉化光能→電能→活躍的化學能→有機物中穩定的化學能聯系光反應為暗反應提供[H]、ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi，如圖：酶光合作用的總反應式：酶6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O25、光合作用與細胞呼吸的相關測定（1）光合作用速率表示方法：通常以一定時間內CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等產物的生成數量來表示。但由于測量時的實際情況，光合作用速率又分為表觀光合速率和真正光合速率。（2）在有光條件下，植物同時進行光合作用和細胞呼吸,實驗容器中O2增加量、CO2減少量或有機物的增加量,稱為表觀光合速率，而植物真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率。如右圖所示。（3）呼吸速率：將植物置于黑暗中，實驗容器中CO2增加量、O2減少量或有機物減少量都可表示呼吸速率。（4）一晝夜有機物的積累量（用CO2量表示）可用下式表示:積累量=白天從外界吸收的CO2量-晚上呼吸釋放的CO2量。（5）判定方法①若為坐標曲線形式，當光照強度為0時，CO2吸收值為0，則為真正（實際）光合速率，若是負值則為表觀光合速率。②若所給數值為有光條件下綠色植物的測定值，則為表觀光合速率。③有機物積累量一般為表觀光合速率，制造量一般為真正（實際）光合速率。6、凈(表觀)光合速率與實際(總)光合速率細胞微觀水平分析圖11個植物細胞圖2置于小室中的植株注m表示CO2n表示O2圖3植物細胞氣體代謝狀況(1)呼吸速率a．用產物CO2表示：m1即線粒體釋放CO2量或“黑暗”條件下細胞或植物體釋放CO2量(如圖3中①)。b．用底物O2表示：n1即線粒體吸收O2總量或“黑暗”條件下細胞或植物體從外界吸收的O2量。(2)總光合速率a．用CO2表示：m1＋m2即“葉綠體”利用CO2或固定CO2總量(此為呼吸量與凈光合量之和)。b．用O2表示：n1＋n2即葉綠體產生或釋放O2總量(此為呼吸耗O2量與凈光合量之和)。(3)凈光合速率(v凈＝v總－v呼)a．可用底物CO2表示：m2即植物或細胞從外界吸收的CO2量。b．可用產物O2表示：n2即植物或細胞向外界釋放的O2量。其中圖3中①、②v凈<0；③v凈＝0；④v凈>0只有在此狀態下植株才能生長。(4)相關曲線分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲線Ⅰ：總光合量,曲線Ⅲ：呼吸量,曲線Ⅱ：凈光合量即Ⅰ－Ⅲ差值,交點D對應E此時凈光合量為“0”、B點為植物生長最快點))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲線a：總光合強度,曲線b：呼吸強度,\a\vs4\al(ab間差a－b：凈光合強度或,干物質量；交點F：光合強度＝呼吸強度此時凈光合＝0，,植物不能生長，相當于圖4D點和E點)))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲線c：凈光合強度,曲線d：呼吸強度,c＋d：總光合強度,交點G：凈光合強度＝呼吸強度,此時植物仍能生長直至曲線c與橫軸相交使得,凈光合量降為0時，才與圖4中D、E點相當))7、探究光合作用與細胞呼吸的關系7.1、實驗裝置7.2、裝置比較——單一變量的控制及作用裝置1裝置2裝置3材料發芽種子發芽種子煮熟的種子試劑20%NaOH溶液5mL蒸餾水5mL蒸餾水5mL導致瓶內氣壓變化的氣體O2(因CO2被吸收)(呼吸引起)CO2－O2(差值)(呼吸引起)CO2－O2(差值)(環境引起)作用————物理誤差的校正對照(裝置1和2)等量NaOH溶液和蒸餾水單一變量控制——對照(裝置2和3)——等量發芽的種子和煮熟的種子單一變量控制7.3、探究細胞呼吸狀況的實驗裝置及結果分析(1)欲測定與確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，即裝置1和裝置2。(2)結果與分析①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明所測生物只進行有氧呼吸(因有氧呼吸產CO2量與耗O2量相等)。②若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明所測生物只進行無氧呼吸(因無氧呼吸只產CO2，不耗O2)。③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明該生物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸。④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂質參與。(與糖類相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解時釋放相同CO2時，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1，而葡萄糖只進行有氧呼吸時，CO2/O2＝1；若有氧和無氧呼吸同時進行，則CO2/O2>1。)a．為使實驗結果精確，排除實驗誤差還應設置裝置3，以便校正。b．進行結果與結論的描述時應“先結果后結論”，而不是“先結論后結果”，如上。7.4、若將裝置1改為探究光合作用和呼吸作用與光照強度的關系，則：(1)裝置需改動的地方有三處①將“發芽種子”換成“能進行光合作用的材料”。②將“NaOH溶液”換成“Na2CO3/NaHCO3緩沖液”，保證CO2的相對穩定。③置于不同的光照強度下，觀察液滴移動。(2)結果分析：①若紅色液滴右移，說明光照較強，光合作用大于細胞呼吸作用，釋放O2使瓶內氣壓增大；②若紅色液滴左移，說明光照較弱，細胞呼吸作用大于光合作用，吸收O2使瓶內氣壓減小；③若紅色液滴不動，說明在此光照強度下光合作用等于細胞呼吸作用，釋放的O2量等于吸收的O2量，瓶內氣壓不變。典型例題：請利用上圖裝置完成對某植物光合、呼吸強度的測定，并分析回答有關問題：實驗目的實驗30分鐘后紅墨水滴移動情況測定植物凈光合作用強度甲裝置____(填“左移”或“右移”)4.5厘米乙裝置右移0.5厘米測定植物呼吸作用強度甲裝置____1.5厘米(填“左移”或“右移”)乙裝置右移0.5厘米問：假設紅墨水滴每移動1厘米植物體內的葡萄糖增加或減少1克，植物的實際光合速率是___克/小時。假設每天光照15個小時，一晝夜積累葡萄糖_____克(不考慮晝夜溫差的影響)。8、人為創設條件，看物質變化：（5）探究外界條件變化時C5、C3、[H]等物質含量的變化表條件光照由強到弱，CO2供應不變光照由弱到強，CO2供應不變CO2供應由充足到不足，光照不變CO2供應由不足到充足，光照不變C3含量增加減少減少增加C5含量減少增加增加減少[H]和ATP的含量減少或沒有增加增加減少(CH2O)的合成量減少增加減少增加（6）模型法分析物質的量的變化曲線圖1．某班學生完成對新鮮菠菜葉進行葉綠體中色素的提取和分離實驗時，由于各組操作不同，出現了以下四種不同的層析結果。下列分析錯誤的是()A．甲可能是因為研磨時未加入SiO2B．乙可能是因為研磨時未加入CaCO3C．丙可能誤用蒸餾水做提取液和層析液D．丁是正確操作得到的理想結果【解析】色素的提取和分離實驗中，SiO2可使菠菜葉研磨充分，CaCO3可防止葉綠素受到破壞，未加入SiO2或CaCO3時，會發生甲、乙圖示的現象；丙圖中色素含量基本為零，可能是誤用蒸餾水做提取液和層析液的結果，C正確。丁圖顯示含量最高的是葉黃素，實際上正常綠色葉片中葉綠素a和葉綠素b多，D錯誤。【答案】D2．將某綠色植物放在特定的實驗裝置中，研究溫度對光合作用和呼吸作用的影響(其他實驗條件都是理想的)，實驗以CO2的吸收量與釋放量為指標。實驗結果如表所示：溫度/℃5101520253035光照下吸收CO2/(mg·h－1)1.001.752.503.253.753.503.00黑暗中釋放CO2/(mg·h－1)0.500.751.001.502.253.003.50下面對該表數據分析正確的是()A．晝夜不停地光照，在35℃時該植物不能生長B．晝夜不停地光照，在20℃時該植物生長得最快C．每天光照12h,20℃時該植物積累有機物最多D．每天光照l2h,30℃時積累的有機物是10℃時的2倍【解析】植物生長速度與其有機物積累速度有關，植物光照下吸收CO2的速率代表其凈光合速率，故晝夜不停地光照，在35℃時該植物可以生長。晝夜不停照光，在25℃時該植物生長最快。每天光照12h，在20℃時該植物積累有機物最多。每天光照12h,30℃時積累的有機物是10℃時的0.5倍。【答案】C3．夏季晴朗的一天，甲、乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如圖所示。下列說法正確的是()A．甲植株在A點開始進行光合作用B．乙植株在E點有機物積累量最多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閉【解析】本題主要考查了環境因素對植物光合速率影響的相關知識。圖中兩曲線可表示植物的凈光合速率，A點時光合速率等于呼吸速率，說明甲植株在A點前就已經開始進行光合作用，A錯誤；乙植株在18時后凈光合速率小于0，該植株在18時有機物的積累量最多，B錯誤；曲線B～C段下降的原因是氣孔關閉，乙植株因二氧化碳供應不足導致光合速率下降，曲線D～E段光合速率下降的原因則是光照強度減弱，C錯誤；分析兩曲線B～D段可知，中午時乙植株出現凈光合速率先下降后上升的現象，這可能是由于乙植株氣孔發生關閉造成的，而甲植株沒有發生類似的現象可能是甲植株氣孔無法關閉，D正確。【答案】D4．較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關比較不正確的是()A．Y2的質量大于Y3的質量B．④中小球藻的質量大于①中小球藻的質量C．②中水的質量大于④中水的質量D．試管①的質量大于試管②的質量【解析】Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的質量大于Y3；④中小球藻中含有(CH218O)的有機物，而①中小球藻含有(CH2O)的有機物，故④中小球藻質量大于①中的小球藻質量；④和②中的水都為(CH218O)，且含量相同，因此質量相等；在試管①和②中原有質量相等的情況下，②中釋放出的是18O2，而①中釋放出的是O2，故剩余質量①大于②。故選C。【答案】C5．如圖是水生植物黑藻在光照等環境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有關敘述，正確的是()A．t1→t2，葉綠體類囊體膜上的色素吸收光能增加，基質中水光解加快、O2釋放增多B．t2→t3，暗反應(碳反應)限制光合作用。若在t2時刻增加光照，光合速率將再提高C．t3→t4，光照強度不變，光合速率的提高是由于光反應速率不變、暗反應增強的結果D．t4后短暫時間內，葉綠體中ADP和Pi含量升高，C3化合物還原后的直接產物含量降低【解析】水的光解、O2釋放發生在葉綠體類囊體的薄膜上，而不是葉綠體基質中，A項錯誤；t2→t3，限制光合速率的因素為CO2濃度，此時光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不會提高，B項錯誤；t3→t4，暗反應增強，一定程度上加快ATP和ADP的轉化，同時促進了光反應，C項錯誤；突然停止光照，光反應減弱甚至停止，類囊體薄膜上ATP合成受阻，ATP含量減少，ADP和Pi含量升高，被還原的C3化合物減少，直接產物含量降低，D項正確。【答案】D6．如圖曲線Ⅰ表示黃豆在適宜溫度、CO2濃度為0.03%的環境中光合作用速率與光照強度的關系。在y點時改變某條件，結果發生了如曲線Ⅱ的變化。下列分析合理的是()A．與y點相比較，x點時葉綠體中C3化合物含量低B．在y點時，適當升高溫度可導致曲線由Ⅰ變為ⅡC．x點時光合作用的制約因素主要是葉綠體中色素的含量D．z點時光合作用的制約因素可能是二氧化碳濃度【解析】x點時，光照強度較弱，光反應提供的[H]和ATP較少，C3化合物的濃度較y點時高，A項不正確；題目中提到已是在適宜溫度下，如果再提高溫度，會降低光合作用速率，B項不正確；制約x點的光合作用因素是光照強度，C項不正確；在適宜溫度下和同等光照強度條件下，提高CO2濃度可大幅度提高光合作用速率，D項正確。【答案】D7．下圖表示芍藥葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程中CO2和[H]的變化，相關敘述正確的是()A．過程①發生在葉綠體類囊體的薄膜上，過程④發生在線粒體的內膜上B．過程⑦發生在線粒體中C．過程⑤⑥均需要[H]和ATP提供還原劑和能量D．過程①③產生的[H]是相同的物質，過程⑧在線粒體中進行【解析】過程①為水的光解，發生在葉綠體類囊體的薄膜上，過程④為[H]與O2反應生成水的過程，屬于有氧呼吸的第三階段，發生在線粒體內膜上，A項正確；過程⑦為細胞呼吸的第一階段，葡萄糖分解為丙酮酸的過程，發生在細胞質基質中，B項錯誤；過程⑤為暗反應階段中CO2的固定，過程⑥為C3化合物的還原，C3化合物的還原需要[H]和ATP提供還原劑和能量，過程⑤不需要，C項錯誤；過程③為葡萄糖氧化分解產生[H]，與光合作用光反應過程產生的[H]不是同一種物質，D項錯誤。【答案】A8．下圖是葉肉細胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體代謝簡圖。以下相關敘述，錯誤的是()A．若細胞①處于黑暗環境中，那么該細胞單位時間放出的CO2量即為呼吸速率B．細胞②沒有與外界發生O2和CO2交換，可斷定此時光合作用速率等于呼吸作用速率C．細胞③處在較強光照條件下，細胞光合作用所利用的CO2量為N1與N2的和D．對細胞④的分析可得出，此時的光照強度較弱且物質的量N1小于m2【解析】黑暗中葉肉細胞只能進行細胞呼吸，不能進行光合作用，所以A項正確；細胞②中線粒體釋放的CO2正好用于葉綠體的光合作用，而葉綠體光合作用釋放的O2正好用于線粒體的有氧呼吸，此時光合作用速率等于呼吸作用速率，B項正確；細胞③需要不斷從外界吸收CO2，可見光合作用速率大于呼吸作用速率，細胞光合作用利用的CO2為線粒體呼吸釋放CO2與從外界吸收CO2之和，C項正確；細胞④需要不斷從外界吸收O2，可見其光合作用釋放的O2不足以供給線粒體呼吸，所以N1等于m2，D項錯誤。【答案】D9．以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是(雙選)()A．光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等B．光照相同時間，在25C．溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少D．兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等【解析】該圖縱坐標分別表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物積累的有機物量)和黑暗中二氧化碳的釋放量(即呼吸作用)，因此，光合作用制造的有機物應該是兩條曲線的數值之和。35℃時光合作用制造的有機物的量為(3.5＋3)mg/h,30℃時光合作用制造的有機物的量為(3.5＋3)mg/h，故光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等；制造有機物的量最多的應該不是25℃而是30～35℃，積累量最多的才是25℃【答案】AB10下圖為甘蔗葉肉細胞內的一系列反應過程，有關說法正確的是()A．過程①中葉綠體中的四種色素都主要吸收藍紫光和紅光B．過程②只發生在葉綠體基質中，過程③只發生在線粒體中C．過程①產生[H]，過程②消耗[H]，過程③既產生也消耗[H]D．若過程②的速率大于過程③的速率，則甘蔗的干重就會增加【解析】葉綠體中的葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，A錯；圖示過程③為呼吸作用，發生在線粒體和細胞質基質中，B錯；圖示過程①(光合作用光反應)產生[H]，圖示過程②(光合作用暗反應)消耗[H]，圖示過程③(細胞呼吸)既產生[H]，也消耗[H]，C正確；甘蔗干重增加的條件是整個植株的有機物合成量大于消耗量，而圖示僅為一個細胞中能量代謝過程，D錯。【答案】C11．下面為光合作用的過程示意圖，在適宜條件下栽培小麥，如果突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中的含量變化將會是()A．a上升、b下降B．a、b都上升C．a、b都下降D．a下降、b上升【解析】圖中a為[H]，b為ATP，c為二氧化碳，在光合作用的過程中突然將二氧化碳降低到極低水平，在其他條件不變的情況下，[H]和ATP的含量都會上升。【答案】B12．用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0.5m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的O2含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的O2含量，結果如下(不考慮化能合成作用)。有關分析不合理的是()透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mgA.丙瓶中浮游植物的細胞產生[H]的場所是細胞質基質和線粒體基質B．在一晝夜內，丙瓶生物細胞呼吸消耗的O2量約為1.1mgC．在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的低D．在一晝夜內，乙瓶中生產者實際光合作用釋放的O2量約為1.8mg【解析】丙瓶不透光，生物只能進行細胞呼吸，產生[H]的場所有細胞質基質和線粒體基質。甲瓶與丙瓶O2量的差表示丙瓶細胞呼吸消耗的量。丙瓶不透光，一晝夜的時間內水樣中生物均在進行呼吸作用，乙瓶透光，有光照時水樣中生物會進行光合作用，消耗部分呼吸作用產生的CO2，因此一晝夜后，乙瓶水樣pH比丙瓶的高。乙、丙瓶取自同一處，生物的種類和數量基本相同，細胞呼吸速率相同，乙瓶一晝夜的凈光合量用O2表示為0.7mg，細胞呼吸的量用O2表示為1.1mg，所以一晝夜乙瓶中生產者實際光合作用釋放的O2量為1.8mg。【答案】C13．下圖表示某高等綠色植物體內的部分生理過程，有關分析正確的是()A．能夠在葉肉細胞生物膜上進行的生理過程有Ⅰ、ⅢB．階段Ⅰ生成的[H]可作為還原劑用于⑤過程生成水C．過程①、④、⑤可為葉肉細胞吸收Mg2＋等提供動力D．過程③、④、⑤進行的場所分別是葉綠體基質、細胞質基質、線粒體【解析】選A據圖可知，階段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別代表光反應、暗反應、細胞呼吸，過程①表示光反應產生ATP，②表示C3的還原，過程③～⑤分別表示