考向06光合作用與能量轉換1.(2020·江蘇卷，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是()A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時添加石英砂有助于色素提取D.畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散【答案】B【解析】葉綠體色素能溶解在無水乙醇或丙酮等有機溶劑中，所以可用無水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素，A正確；研磨時加入CaCO3可以防止葉綠素被破壞，B錯誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉綠體中的色素釋放出來，C正確；畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散，防止色素帶之間部分重疊，D正確。2.(2019·海南卷，9)下列關于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是()A.光合作用的暗反應階段不能直接利用光能B.紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素aC.光反應中，將光能轉變為化學能需要有ADP的參與D.紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用【答案】B【解析】光合作用的暗反應階段不能直接利用光能，但需要利用光反應階段形成的NADPH和ATP，A正確；胡蘿卜素不能吸收紅光，B錯誤；光反應中，將光能轉變為ATP中活躍的化學能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的參與，C正確；紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以轉變為ATP和NADPH中活躍的化學能，D正確。1.色素的提取與分離實驗(1)實驗原理(2)實驗裝置及操作(3)實驗結果及分析1.葉綠素提取和分離實驗異常現象分析異常現象原因分析色素帶顏色較淺(1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；(2)一次加入過量的無水乙醇，提取液濃度太低(應分次加入少量無水乙醇，如10mL)；(3)畫濾液細線時次數太少濾紙條下面兩條色素帶較淺(1)未加碳酸鈣或加入過少，葉綠素被破壞；(2)實驗材料中葉綠素的含量較少(如泛黃的葉片)色素帶重疊(1)濾液細線不直；(2)濾液細線過粗無色素帶(1)忘記畫濾液細線；(2)濾液細線接觸或浸沒于層析液，色素全部溶解到層析液中【易錯點1】關于光合色素的4點提醒點撥：(1)可進行光合作用的細胞不一定都含有葉綠體(如藍藻等)，但是都含有光合色素。(2)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。(3)植物葉片呈現綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。(4)植物的液泡中含有的色素不參與光合作用。【易錯點2】誤認為用光照射葉綠體中提取的色素就能發生光反應點撥：葉綠體中的色素具有吸收、傳遞、轉化光能的作用，發生光反應除色素、光照之外，還需ADP、Pi、H2O、NADP＋、酶等。1.(2022·北京房山區期末)如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法正確的是()A.提取色素時加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發B.若選用同種但失綠變黃的葉片，色素含量可能是(甲＋乙)<(丙＋丁)C.四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大D.四種色素中，丙和丁主要吸收紅光【答案】B【解析】提取色素時加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞，A錯誤；由題圖可知，甲為葉綠素b，乙為葉綠素a，丙為葉黃素，丁為胡蘿卜素，失綠變黃的葉片中葉綠素含量較低，所以色素含量可能是(甲＋乙)<(丙＋丁)，B正確；四種色素都能溶解在層析液中，丁擴散距離最遠，丁色素的溶解度最大，C錯誤；丙(葉黃素)和丁(胡蘿卜素)主要吸收藍紫光，D錯誤。2.(2022·黑龍江哈三中一調)在綠葉中色素的提取與分離實驗中，在濾紙中央滴一滴色素濾液，然后進行分離(如圖)，得到四個不同顏色的同心圓。下列說法正確的是()A.可以用層析液提取綠葉中的光合色素B.由外向內的第三圈呈藍綠色，主要吸收藍紫光和紅光C.如實驗中未加CaCO3，會導致由外向內的第一、二圈顏色較淺D.由外向內第一、二圈中的色素主要吸收紅光和藍紫光【答案】B【解析】根據葉綠體中色素的分離原理可知，可以用層析液分離綠葉中的光合色素，提取光合色素常用無水乙醇，A錯誤；根據分析可知，由外向內的第三圈是葉綠素a，呈藍綠色，主要吸收藍紫光和紅光，B正確；光合色素的提取實驗中加入CaCO3的作用是防止葉綠素被破壞，所以如果實驗中未加CaCO3，葉綠素a和葉綠素b含量較少，即由外向內的第三、四圈顏色較淺，C錯誤；由外向內第一、二圈中的色素是胡蘿卜素和葉黃素，它們主要吸收藍紫光，D錯誤。3.(2021·廣東卷，12)在高等植物光合作用的卡爾文循環中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco，下列敘述正確的是()A.Rubisco存在于細胞質基質中B.激活Rubisco需要黑暗條件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2結合【答案】D【解析】由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco”可知，Rubisco是與暗反應有關的酶，暗反應階段的化學反應是在葉綠體的基質中進行的，故Rubisco存在于葉綠體的基質中，催化C5和CO2結合生成C3，A錯誤，D正確；暗反應在有光、無光條件下都可以進行，故激活Rubisco不一定需要黑暗條件，B錯誤；在暗反應階段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C錯誤。4．(2017年全國卷2)下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。據圖回答下列問題：（1）圖中①、②、③、④代表的物質依次是_______________________、_______________________、_______________________、_________________，[H]代表的物質主要是_________________。（2）B代表一種反應過程，C代表細胞質基質，D代表線粒體，則ATP合成發生在A過程，還發生在_________________（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。（3）C中的丙酮酸可以轉化成酒精，出現這種情況的原因是_________________。【答案】O2NADP+ADP+PiC5NADH（或答：還原型輔酶Ⅰ）C和D在缺氧條件下進行無氧呼吸【詳解】光反應中物質變化：H2O→2H+1/2O2（水的光解）；NADP++2e-+H+→NADPH

能量變化：ADP+Pi+光能→ATP

暗反應中物質變化：CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定）2C3+4NADPH+ATP→（CH2O）+C5+H2O（有機物的生成或稱為C3的還原）能量變化：ATP→ADP+Pi（耗能）（1）由圖可知A、B過程分別為光合作用的光反應和暗反應，圖中類囊體膜上發生水的光解，產生NADPH和①氧氣；暗反應階段消耗ATP和NADPH，產生②NADP+、③（ADP和Pi）；暗反應過程為卡爾文循環，CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定），所以④為C5。呼吸作用的第一階段的場所為C細胞質基質，在第一階段中，各種能源物質循不同的分解代謝途徑轉變成乙酰輔酶A；呼吸作用的第二、三階段的場所為D線粒體，在第二階段中，乙酰輔酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通過三羧酸循環轉變為CO2和氫原子；在第三階段中，氫原子進入電子傳遞鏈（呼吸鏈），最后傳遞給氧，與之生成水。呼吸作用中的[H]為還原型輔酶I（NADH）。（2）植物葉肉細胞能產生ATP的生理過程有：光合作用光反應階段（A）和有氧呼吸的三個階段（C和D）。（3）酒精是植物細胞無氧呼吸的產物。【點睛】易錯易混點為[H]，注意呼吸作用中的[H]為還原型輔酶I（NADH），光合作用中的[H]為還原型輔酶II（NADPH）。1.光合作用過程(1)圖解光合作用的過程(2)比較光反應與暗反應3.光合作用的概念及反應式(1)概念：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。(2)反應式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up11(光能),\s\do4(葉綠體))(CH2O)＋O2(3)元素的轉移途徑①H：3H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))NADPHeq\o(→,\s\up7(暗反應))(C3H2O)。②C：14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))14C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(14CH2O)。③O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光反應))18O2；C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(CHeq\o\al(18,2)O)。1.環境改變時光合作用各物質含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質變化下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：(2)“模型法”表示C3和C5的含量變化起始值C3高于C5(約為其2倍)【易錯點1】對光合作用過程的4點說明點撥：(1)C3和C5并不是只含有3個或5個碳原子，還有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一種三碳化合物。(2)暗反應不直接需要光，但是如果沒有光，光反應停止后，暗反應很快也會停止。(3)光合作用的產物主要是糖類，還有一些類脂、有機酸、氨基酸和蛋白質等。(4)葉綠體產生的ATP只能用于暗反應(C3的還原)，不能用于細胞中其他部位的生命活動。【易錯點2】誤認為14C轉移途徑為14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)點撥：光合作用暗反應中C5的作用在于固定CO2形成C3，14CO2中的14C轉移途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)，中間沒有C5參與。3.(2022·東北師大附中質檢)如圖表示光合作用過程，a、b、c表示物質，甲、乙表示場所，下列有關分析錯誤的是()A.物質b可能是ADP和PiB.物質c直接被還原生成(CH2O)和C5C.甲中色素不溶于水，能溶于有機溶劑D.乙中含有多種催化反應的酶【答案】B【解析】根據圖示可看出，甲是葉綠體的類囊體薄膜，是光合作用光反應的場所，乙為葉綠體基質，是暗反應的場所，物質b可能是暗反應為光反應提供的ADP和Pi，A正確；物質c為CO2，CO2轉化成(CH2O)和C5需經過CO2的固定和C3的還原兩個過程，B錯誤；類囊體薄膜上的色素不溶于水，能溶于有機溶劑，C正確；葉綠體基質中含有多種催化反應的酶，D正確。4.(2022·東北師大附中質檢)如圖表示光合作用過程，a、b、c表示物質，甲、乙表示場所，下列有關分析錯誤的是()A.物質b可能是ADP和PiB.物質c直接被還原生成(CH2O)和C5C.甲中色素不溶于水，能溶于有機溶劑D.乙中含有多種催化反應的酶【答案】B【解析】根據圖示可看出，甲是葉綠體的類囊體薄膜，是光合作用光反應的場所，乙為葉綠體基質，是暗反應的場所，物質b可能是暗反應為光反應提供的ADP和Pi，A正確；物質c為CO2，CO2轉化成(CH2O)和C5需經過CO2的固定和C3的還原兩個過程，B錯誤；類囊體薄膜上的色素不溶于水，能溶于有機溶劑，C正確；葉綠體基質中含有多種催化反應的酶，D正確。5.(2018·江蘇卷，18)如圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設條件中能使圖中結果成立的是()A.橫坐標是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度B.橫坐標是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度C.橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度D.橫坐標是光照強度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度【答案】D【解析】由題圖可知，甲、乙兩曲線剛開始重疊，之后又分開，A項所述條件不會出現圖示結果，A不符合題意；橫坐標為溫度，則相應曲線應存在最適溫度下的最高凈光合速率，呈現先上升后下降趨勢，B不符合題意；葉綠體中的葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。若橫坐標表示光波長，隨著波長增大植物的凈光合速率不應是先增大后趨于穩定，C不符合題意；隨著光照強度的增加，凈光合速率先增加后趨于穩定，在某一光照強度下，較高濃度的CO2條件下植物凈光合速率大，D符合題意。6．（2022年1月·浙江·高考真題）不同光質及其組合會影響植物代謝過程。以某高等綠色植物為實驗材料，研究不同光質對植物光合作用的影響，實驗結果如圖1，其中氣孔導度大表示氣孔開放程度大。該高等植物葉片在持續紅光照射條件下，用不同單色光處理（30s/次），實驗結果如圖2，圖中“藍光+綠光”表示先藍光后綠光處理，“藍光+綠光+藍光”表示先藍光再綠光后藍光處理。回答下列問題：(1)高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素，常用____________方法分離。光合色素吸收的光能轉化為ATP和NADPH中的化學能、可用于碳反應中____________的還原。(2)據分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CO2濃度低，其原因是____________。氣孔主要由保衛細胞構成、保衛細胞吸收水分氣孔開放、反之關閉，由圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用可被____________光逆轉。由圖1圖2可知藍光可刺激氣孔開放，其機理是藍光可使保衛細胞光合產物增多，也可以促進K+、Cl-的吸收等，最終導致保衛細胞____________，細胞吸水，氣孔開放。(3)生產上選用__________LED燈或濾光性薄膜獲得不同光質環境，用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光以合理比例的____________或____________、合理的光照次序照射，利于次生代謝產物的合成。【答案】(1)

層析

3-磷酸甘油酸(2)

光合速率大，消耗的二氧化碳多

藍

溶質濃度升高(3)

不同顏色

光強度

光照時間【解析】【分析】分析圖1：藍光光照比紅光光照下光合速率大、氣孔導度大、胞間CO2濃度低。分析圖2：表示該高等植物葉片在持續紅光照射條件下，用不同單色光處理對氣孔導度的影響：藍光刺激可引起的氣孔開放程度增大，綠光刺激不影響氣孔開放程度，先藍光后綠光處理也基本不影響氣孔開放程度，先藍光再綠光后藍光處理氣孔開放程度增大的最多。由此可知綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用又可被藍光逆轉。(1)各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢，所以常用紙層析法分離光合色素。光合色素吸收的光能通過光反應過程轉化為ATP和NADPH中的化學能，用于碳反應中3-磷酸甘油酸的還原，將能量轉移到有機物中。(2)據圖1分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CO2濃度低，其原因是藍光照射下盡管氣孔導度大，但光合速率大，消耗的二氧化碳多。分析圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用又可被藍光逆轉，并且先藍光再綠光后藍光處理的效果比只用藍光刺激更明顯。由圖1圖2可知藍光可刺激氣孔開放，其機理是藍光可使保衛細胞光合產物增多，也可以促進K+、Cl-的吸收等，最終導致保衛細胞溶質濃度升高，細胞吸水膨脹，內側膨脹的多，氣孔側內陷，氣孔開放。(3)生產上選用不同顏色的LED燈或濾光性薄膜可獲得不同光質環境，用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光以合理比例的光強度或光照時間、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代謝產物的合成。【點睛】本題考查了不同光質對光作用過程中，氣孔導度（氣孔的開放程度）、胞間CO2濃度、光合速率的影響，解題關鍵是知道所學的光作用過程的相關知識，并結合題中的圖示信息做出準確判斷。1.影響光合作用的內部因素(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶(3)葉面積指數2.影響光合作用的外部因素(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析①光照強度②CO2濃度③溫度④水分或礦質元素影響氣孔的開閉超過一定濃度后，植物會因土壤溶液濃度過高而滲透失水，出現萎蔫。(2)多因子對光合速率的影響1.光合作用曲線中的“關鍵點”移動(1)A點：代表呼吸速率，細胞呼吸增強，A點下移；反之，A點上移。(2)B點與C點的變化(注：只有橫坐標為自變量，其他條件不變)B點(補償點)C點(飽和點)適當增大CO2濃度(光照強度)左移右移適當減小CO2濃度(光照強度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移注意：細胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。(3)D點：代表最大光合速率，若增大光照強度或增大CO2濃度使光合速率增大時，D點向右上方移動；反之，移動方向相反。【易錯點1】混淆塑料大棚中“塑料顏色”與“補光類型”的選擇點撥：為提高光能利用率，塑料大棚栽培時常選擇“無色塑料”以便透過各色光，這是因為太陽的全色光透過時各種顏色的光均可被作物吸收(對黃綠色吸收較少)，而陰天或夜間給溫室大棚“人工補光”時，則宜選擇植物吸收利用效率最高的“紅光或藍紫光”燈泡。因為若利用白熾燈，則其發出的光中“黃、綠光”利用率極低，從節省能源(節電、節省成本)的角度講，用紅燈泡、紫燈泡效率最高。【易錯點2】誤認為溫室生產中晝夜溫差越大，作物產量越高點撥：白天適當提高溫度或增加CO2濃度，可有利于提高光合產量，夜晚不進行光合作用，適當降低溫度可降低呼吸速率從而減少有機物消耗，故適當提高晝夜溫差可提高作物有機物積累量，從而提高作物產量。然而，晝夜溫差并非越大越好，因為夜晚溫度過低時，呼吸酶活性過小，當呼吸作用被過度抑制時，必將減弱礦質離子的吸收等代謝過程，從而制約次日的光合作用，這對作物生長顯然不利。【易錯點3】混淆不同圖形中的光補償點點撥：四幅圖中所有的A點及圖乙中的B點均表示光補償點，因此在判斷時一定要認真分析。5．（2022·安徽淮北·二模）農業生產中合理施肥對實現糧食穩產、高產至關重要，科研工作者以水稻為研究材料，設置4種不同的處理方式，分別為不施氮肥（CK）低氮150kg·hm-2（LN）、中氮240kg·hm-2（MN）、高氮330kg·hm-2（HN），研究施肥對水稻生命活動的影響，研究結果見下表，據表回答：處理凈光合速率Pn（μmol?m-2?s-1）氣孔導度Ga（mol?m-2?s-1）標記CO2濃度Ci（μmol?mol-1）CK19.80.36305LN22.90.41301MN24.30.47312HN26.20.53306(1)凈光合速率可以用測得的單位時間、單位葉面積的___________（寫出1種即可）表示。(2)葉肉細胞的葉綠體中，氮元素主要存在于____________等物質中（寫出2種即可）。(3)分析表格數據可知，適當增施氮肥可以___________（填“提高”或“降低”）水稻光合作用速率，原因是___________________。(4)研究表明，大量施用化肥會導致土壤結構不良和土壤酸化；減施氮肥并用有機肥替代部分氮肥對維持土壤肥力，保障糧食生產安全具有重要意義。施用有機肥的優點有_____________________________（寫出2點即可）。【答案】(1)CO2的吸收量、O2的釋放量或有機物的積累量(2)葉綠素、酶、磷脂、核酸（DNA、RNA）、NADPH、蛋白質、ATP、ADP等(3)

提高

適當增施氮肥，氣孔導度增加，CO2的吸收量增加，暗反應增強，光合速率提高(4)改良土壤結構、減少化肥的使用、減少環境污染、增加了植物光合作用所需的CO2量、提供更多的無機鹽【解析】【分析】影響光合作用的環境因素有光照強度、CO2的濃度、溫度等。(1)凈光合速率表示總光合速率和呼吸速率的差值，可以用測得的單位時間、單位葉面積的CO2的吸收量、O2的釋放量或有機物的積累量表示。(2)葉綠體中的葉綠素（組成元素為C、H、O、N、Mg）、酶（組成元素中至少有C、H、O、N）、磷脂（組成元素為C、H、O、N、P）、核酸（DNA、RNA）、NADPH、蛋白質、ATP、ADP等都含有氮元素。(3)分析表格數據可知，適當增施氮肥使氣孔導度增加，則CO2的吸收量增加，CO2是暗反應的原料，則暗反應增強，水稻光合速率提高。(4)大量施用化肥會導致土壤結構不良和土壤酸化，而施用有機肥能夠改良土壤結構、減少化肥的使用、減少環境污染、增加了植物光合作用所需的CO2量、提供更多的無機鹽，對保障糧食生產安全具有重要意義。6．（2022·湖北·恩施市第一中學模擬預測）以大豆為實驗材料，研究了CO2濃度升高的條件下，干旱脅迫及復水后大豆的生理變化。生長室分成實驗組和對照組2個組，每組2個處理。對照組（充分供水和重度干旱），CO2濃度為當前大氣CO2濃度（350μmol/mol）；實驗組（充分供水和重度干旱），每天7：00~19：00分別通入濃度為700μmol/mol的CO2（為大氣CO2濃度的2倍）。干旱處理的第5天開始復水，使土壤含水量恢復至充分供水程度。實驗結果如圖1和圖2所示。請回答下列問題：(1)CO2進入__________后，與__________結合而被固定。(2)第1~4天，無論是充分供水還是干旱脅迫，高濃度CO2處理的大豆凈光合速率均__________大氣CO2濃度處理的，原因是__________________________________________________。干旱脅迫使大豆光合效率__________。CO2濃度升高短期內可__________大豆的光合效率，長期則會出現適應性改變。(3)由圖2分析可得，充分供水時，高CO2濃度條件下，大豆的蒸騰速率__________。而干旱脅迫條件下蒸騰速率急劇下降，原因可能是______________________，涉及的植物激素是__________。【答案】(1)

葉綠體基質

C5(2)

高于

CO2濃度增高可提高作物的暗反應效率，從而提高作物的光反應效率，最終表現為凈光合速率提高

下降

提高(3)

減弱

干旱脅迫使大豆的氣孔關閉

脫落酸【解析】【分析】光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產生[H]與氧氣，以及ATP的形成。光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反應提供的ATP和[H]的作用下還原生成有機物。(1)結合分析可知，CO2進入葉綠體基質后，與C5結合形成C3而被固定，發生的場所是葉綠體基質。(2)據圖分析，第1~4天，無論是充分供水還是干旱脅迫，高濃度CO2處理的大豆凈光合速率均高于大氣CO2濃度處理的，說明二氧化碳是影響光合速率的重要因素，其作用機理是CO2濃度增高可提高作物的暗反應效率，從而提高作物的光反應效率，最終表現為凈光合速率提高。干旱脅迫使大豆光合效率下降，原因可能是干旱脅迫導致氣孔關閉，進而使二氧化碳無法通過氣孔進入葉綠體中，從而使光合速率下降。CO2濃度升高短期內可提高大豆的光合效率，長期則會出現適應性改變，這是生物體具有適應性的表現。(3)由圖2分析可得，充分供水時，高CO2濃度條件下，大豆的蒸騰速率減弱。而干旱脅迫條件下蒸騰速率急劇下降，應該是由于干旱脅迫使大豆的氣孔關閉，進而使蒸騰速率下降，該過程中涉及的植物激素是脫落酸，脫落酸能促進氣孔關關閉，進而使蒸騰速率下降。7．（2022·全國甲卷·高考真題）根據光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補償點比C3植物的低。CO2補償點通常是指環境CO2濃度降低導致光合速率與呼吸速率相等時的環境CO2濃度。回答下列問題。(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反應階段的產物是相同的，光反應階段的產物是____________（答出3點即可）。(2)正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，原因是____________（答出1點即可）。(3)干旱會導致氣孔開度減小，研究發現在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析，可能的原因是______________。【答案】(1)O2、[H]和ATP(2)自身呼吸消耗或建造植物體結構(3)C4植物的CO2補償點低于C3植物，C4植物能夠利用較低濃度的CO2【解析】【分析】光合作用包括光反應和暗反應兩個階段：（1）光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產生[H]與氧氣，以及ATP的形成；（2）光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反應提供的ATP和[H]的作用下還原生成糖類等有機物是指綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉變成儲存著能量的有機物，并釋放出氧氣的過程。(1)光合作用光反應階段的場所是葉綠體的類囊體膜上，光反應發生的物質變化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反應階段生成的產物有O2、[H]和ATP。(2)葉片光合作用產物一部分用來建造植物體結構和自身呼吸消耗，其余部分被輸送到植物體的儲藏器官儲存起來。故正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位。(3)C4植物的CO2固定途徑有C4和C3途徑，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisco；而C3植物只有C3途徑，其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱會導致氣孔開度減小，葉片氣孔關閉，CO2吸收減少；由于C4植物的CO2補償點低于C3植物，則C4植物能夠利用較低濃度的CO2，因此光合作用受影響較小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生長得好。8．（2018年3卷）回答下列問題：（1）高等植物光合作用中捕獲光能的物質分布在葉綠體的___________上，該物質主要捕獲可見光中的_________。（2）植物的葉面積與產量關系密切，葉面積系數（單位土地面積上的葉面積總和）與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質積累速率之間的關系如圖所示，由圖可知：當葉面積系數小于a時，隨葉面積系數增加，群體光合速率和干物質積累速率均_______。當葉面積系數超過b時，群體干物質積累速率降低，其原因是__________________________。（3）通常，與陽生植物相比，陰生植物光合作用吸收與呼吸作用放出的CO2量相等時所需要的光照強度________（填“高”或“低”）。【答案】類囊體膜藍紫光和紅光增加群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，故群體干物質積累速率降低低【分析】本題主要考查光合作用和細胞呼吸的相關知識。據題意可知，植物群體光合速率即為總光合速率，干物質積累速率即為凈光合速率；據題中曲線可知；當葉面積系數小于a時，群體光合速率、干物質積累速率及呼吸速率均上升；當葉面積系數大于a，小于b時，群體光合速率上升、干物質積累速率基本不變、呼吸速率上升；當葉面積系數大于b時，群體光合速率不變、干物質積累速率下降、呼吸速率上升。【詳解】（1）高等植物光合作用中捕獲光能的物質是葉綠素和類胡蘿素，分布在葉綠體的類囊體薄膜上，葉綠體上的色素主要捕獲紅光和藍紫光；（2）由圖可知：當葉面積系數小于a時，隨葉面積系數增加，群體光合速率和干物質積累速率均上升；當葉面積系數大于b時，由于群體光合速率不變，而群體呼吸速率仍在上升，導致群體凈光合速率降低，干物質積累速率下降；（3）由于陰生植物的呼吸作用強度小于陽生植物，即陰生植物通過呼吸作用放出的CO2比陽生植物少，因此陰生物光合作用吸收CO2量與呼吸作用放出的CO2量相等時所需要的光照強度比陽生植物低。【點睛】關鍵要理解植物群體光合速率即為總光合速率，干物質積累速率即為凈光合速率，因此群體的干物質積累速率=群體光合速率－群體呼吸速率。1.光合作用與呼吸作用的比較項目光合作用呼吸作用發生范圍含葉綠體的植物細胞、藍細菌等所有活細胞發生條件在光下進行時時刻刻都進行實質合成有機物、儲存能量分解有機物，釋放能量圖解聯系能量聯系2.光合作用與有氧呼吸中有關的NADPH、NADH、ATP的來源與去路1.辨析凈光合速率與總光合速率(1)微觀辨析(2)結合曲線辨析(3)從語言文字中辨析還有“葉綠體吸收”也表示總光合速率總(真正)光合速率凈(表觀)光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”的CO2的量“從環境(容器)中吸收”或“環境(容器)中減少”的CO2的量黑暗中釋放的CO2的量“產生”或“制造”的O2的量“釋放至容器(環境)中”或“容器(環境)中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2的量“產生”“合成”或“制造”的有機物的量“積累”“增加”或“凈產生”的有機物的量黑暗中消耗的有機物的量注真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝從環境中吸收的CO2量＋呼吸釋放的CO2量②光合作用產生的O2量＝釋放到環境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量7.(2022·山東濟南調研)圖甲表示植物在不同光照強度下單位時間內CO2釋放量和O2產生總量的變化，圖乙表示植物光合速率與光照強度的關系曲線。假設不同光照強度下細胞呼吸強度相等，下列說法正確的是()A.若圖甲代表水稻，圖乙代表藍細菌，則圖甲的c光照強度下與圖乙的C時細胞中產生ATP的場所都有細胞質基質、線粒體和葉綠體B.若圖甲與圖乙為同一植物，則相同溫度下，圖甲的c光照強度下相當于圖乙的B點C.圖甲植物的d光照強度下單位時間內細胞從周圍環境吸收8個單位的CO2D.圖乙的A、B、C點光合作用限制因素只有光照強度【答案】B【解析】藍細菌為原核生物，細胞中無線粒體和葉綠體，A錯誤；圖甲中c光照強度下O2產生總量與無光照時CO2釋放量相等，說明此時呼吸速率等于光合速率；圖乙中的B點為光補償點，光合速率等于呼吸速率，B正確；圖甲d光照強度下氧氣的產生總量為8個單位，即光合作用需消耗8個單位的二氧化碳，因為呼吸作用產生的CO2的量仍為6個單位，故細胞要從周圍環境吸收2個單位的CO2，C錯誤；圖乙中A、B點光合作用的限制因素主要是光照強度，C點時光合作用的限制因素有二氧化碳濃度、溫度等，D錯誤。8.(2022·重慶南開中學調研)甲圖為某種植物在夏季晴朗無云的一晝夜植物CO2吸收量的變化，乙圖是同種植物在春季的某一晴天的變化情況。請回答下列問題：(1)植物葉肉細胞中光合作用光反應的場所是________，在該部位分布著吸收光能的色素，其中________主要吸收藍紫光和紅光。(2)甲圖中該植物一天中有機物積累最多的時刻是________(填圖中字母)，在12點左右出現光合作用強度“低谷”，原因是_________________________________________。(3)甲圖中E點和D點相比較，細胞內C3和NADPH的含量變化分別是________、________(填“增加”或“減少”)。乙圖中E點和D點相比較，細胞內C5和ATP的含量變化分別是________、________(填“增加”或“減少”)。【答案】(1)葉綠體的類囊體薄膜葉綠素a和葉綠素b(2)G溫度過高，氣孔大量關閉，CO2吸收不足(3)減少增加減少減少【解析】(1)植物葉肉細胞中光合作用光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜，在該部位分布著吸收光能的色素，其中葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光。(2)據甲圖可知，由C～G，凈光合速率大于零，有機物一直在積累，因此到G點時，有機物積累量最大。在夏季炎熱的中午，氣溫過高，為了防止植物蒸騰作用散失太多的水分，植物葉片的部分氣孔會關閉，從而導致CO2吸收量下降，影響光合作用的暗反應。(3)甲圖中E點和D點相比較，胞間CO2降低，直接影響暗反應，C3含量會減少，短期內光反應正常進行，NADPH生成量不變，但消耗量減少，最終NADPH增加。乙圖中E點和D點相比較，光照強度降低，直接影響光反應，因此ATP的量會減少，C3還原受抑制，因此C5會減少。考向2結合光合作用和細胞呼吸的關系，考查綜合分析問題能力9.(2022·吉林長春五校聯考)圖1是某植物葉肉細胞中部分代謝過程的模式圖；圖2表示在一定條件下測得的該植物光照強度與光合作用速率的關系；圖3是某興趣小組將植物栽培在密閉玻璃溫室中，用紅外線測量儀測得的室內二氧化碳濃度與時間關系的曲線。回答下列問題：(1)光合作用與光反應有關的酶分布于葉綠體的________。分離葉綠體中色素常用的方法是________________。(2)在某些條件下，R酶還可以催化1分子C5和1分子O2反應生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下轉換為乙醇酸后經載體T運離葉綠體，再經過葉綠體外的代謝途徑轉換為________回到葉綠體。經測定，由葉綠體外的代謝途徑回到葉綠體中的碳有所減少，從圖1分析，原因是________________。(3)圖2中的A點表示____________；C點時，葉肉細胞中產生ATP的場所有________________。當光照強度在圖2的D點時，該植物葉綠體固定的二氧化碳的量__________CO2mg·(100cm2·h)－1。(4)由圖3可推知，密閉玻璃溫室中氧氣濃度最大的是________點。24點與0點相比，植物體內有機物總量的變化情況是________(填“增大”“不變”或“減少”)。【答案】(1)類囊體薄膜紙層析法(2)甘油酸葉綠體外的代謝途徑中，產生了CO2釋放出去(3)細胞呼吸釋放CO2的速率細胞質基質、線粒體、葉綠體18(4)H減少【解析】(1)光合作用與光反應有關的酶分布于葉綠體的類囊體薄膜上，葉綠體中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，分離葉綠體中色素常用的方法是紙層析法。(2)在某些條件下，R酶還可以催化1分子C5和1分子O2反應生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下轉換為乙醇酸后經載體T運離葉綠體，再經過葉綠體外的代謝途徑轉換為甘油酸回到葉綠體。從圖1分析，葉綠體外的代謝途徑中，產生了CO2釋放出去，所以由葉綠體外的代謝途徑回到葉綠體中的碳有所減少。(3)圖2中的A點表示細胞只進行呼吸作用；C點時，光合速率等于呼吸速率，葉肉細胞中產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體、葉綠體。當光照強度在圖2的D點時，該植物葉綠體固定的二氧化碳的量＝12＋6＝18[CO2mg·(100cm2·h)－1]。(4)圖3表示密閉玻璃溫室內的CO2濃度與時間關系的曲線，F點和H點時，光合作用強度等于呼吸作用強度，而二氧化碳濃度最低點就是氧氣濃度的最高點，即H點；J點時二氧化碳濃度高于E點，表明J點時植物體內的有機物減少。1．遷移率為色素在濾紙條上移動距離與層析液移動距離的相對比值，是紙層析法分離綠葉中各種色素的重要指標之一。現以菠菜為實驗材料進行色素的提取與分離實驗并測得各種色素的遷移率，如下圖。相關敘述正確的是（）A．提取色素時，可用體積分數為95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉代替無水乙醇B．畫濾液細線時，連續畫2~3次可增加色素含量，使實驗結果更加明顯C．紙層析分離色素時，色素的遷移率與色素在層析液中的溶解度呈負相關D．分析實驗結果可知，菠菜葉肉細胞的葉綠體中色素1和2的含量較多【答案】A【解析】【分析】葉綠體色素的提取和分離實驗：①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有機溶劑中，所以可用無水酒精等提取色素；②分離色素原理：各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢。【詳解】A、色素易溶于有機溶劑，提取色素通常用無水乙醇，也可用體積分數為95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉代替無水乙醇，A正確；B、吸取少量濾液，沿鉛筆細線均勻畫出一道濾液細線，等濾液干燥后，再畫一次，這樣重復2～3次，B錯誤；C、紙層析分離色素時，色素的遷移率與色素在層析液中的溶解度呈正相關：溶解度越高，擴散距離越大，C錯誤；D、分析題圖可知，菠菜葉肉細胞的葉綠體中色素1和2遷移率較高，說明其溶解度大，但含量不一定多，D錯誤。故選A。2．在密閉環境中不同條件下某綠色植物的光合作用和呼吸作用速率分別用圖甲、乙表示。下列關于曲線的說法，正確的是（

）A．圖甲A點光合作用固定的CO2量與和呼吸作用釋放的CO2量相等B．圖甲A點溫度條件最有利于植物生長C．圖乙B時刻植物開始進行光合作用D．圖乙C時刻植物積累的有機物最多【答案】D【解析】【分析】據圖分析，圖甲中實線代表呼吸速率，虛線代表凈光合速率，而凈光合速率=實際光合速率－呼吸速率，圖中A點的凈光合速率=呼吸速率，則光合速率是呼吸速率的兩倍；圖乙縱坐標的含義是溫室內的二氧化碳濃度，曲線上B、D兩點溫室內的二氧化碳濃度不變，為既不吸收也不釋放CO2，說明這兩點的光合速率與呼吸速率相等。【詳解】A、圖甲中的A點凈光合速率=呼吸速率，而凈光合速率=實際光合速率－呼吸速率，因此光合速率是呼吸速率的兩倍，A錯誤；B、圖甲中虛線的最高點凈光合速率最高，積累的有機物最快，最有利于植物生長，B錯誤；C、圖乙B點光合作用速率等于呼吸作用速率，說明B點以前就已經開始進行光合作用了，C錯誤；D、圖乙C點光合速率等于呼吸速率，C點以前光合速率大于呼吸速率，而C點以后光合速率小于呼吸速率，因此圖乙C時刻植物積累的有機物最多，D正確。故選D。3．已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃、30℃，如圖曲線表示該植物在25℃時光合速率與光照強度的關系。若將溫度調節到30℃的條件下（原光照強度和CO2濃度不變），從理論上講，圖中相應點的移動分別是（

）A．a點上移，b點左移，m值上升 B．a點上移，b點左移，m值不變C．a點下移，b點右移，m值下降 D．a點下移，b點右移，m值上升【答案】C【解析】【分析】1、根據題意和圖示分析可知：a表示呼吸作用強度，b表示光補償點，m表示最大凈光合速率。曲線表示該植物在25℃時凈光合速率與光照強度的關系，并且已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，若原有條件不變，將溫度調到30℃，則光合速率下降，呼吸速率加快。2、由分析可知，圖中a、b、m三點分別表示細胞呼吸強度、光補償點和最大凈光合速率。植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃，30℃，當溫度由25℃上升到30℃時，細胞呼吸強度增大，光合作用強度減小。【詳解】a點表示細胞呼吸強度，故a點下移；b點表示光合作用強度=細胞呼吸強度時的光照強度，要使光合作用強度仍然與細胞呼吸強度相等，需增大光照強度以使光合作用強度增大，故b點右移；m值等于光合作用強度-細胞呼吸強度，故m值下降。綜上所述，C正確，ABD錯誤。故選C。4．“新葉伸簡和融的用光空，對于綠色植物來說，葉片進行光合作用需要光照。在綠葉細胞中，葉綠體的類囊體薄膜上能夠完成的能量轉換過程是（）A．光能→糖類等有機物中的化學能B．光能→ATP和NADPH中的化學能C．ATP和NADPH中的化學能→糖類等有機物中的化學能D．糖類等有機物中的化學能→ATP和NADPH中的化學能【答案】B【解析】【分析】光合作用包括光反應和暗反應階段，光反應階段發生在類囊體薄膜上，暗反應發生在葉綠體基質中。【詳解】類囊體薄膜是光反應的場所，因此其上能夠完成的能量轉換過程是光能轉化為ATP和NADPH中的化學能，A、C、D錯誤，B正確。故選B。5．歷經一個多世紀，經過許多科學家的實驗，才逐漸發現光合作用的場所、條件、原料和產物。在下面幾個著名實驗中，相關敘述不正確的是（）A．英格豪斯的實驗證明了植物需要陽光制造氣體B．薩克斯的實驗也可證明光是光合作用的必要條件C．恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D．魯賓和卡門的實驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明了光合作用產生的氧氣來自H2O而不是CO2【答案】C【解析】【分析】光合作用的發現歷程：（1）普利斯特利通過實驗證明植物能凈化空氣；薩克斯的實驗也可證明光是光合作用的必要條件；（2）梅耶根據能量轉換與守恒定律明確指出植物進行光合作用時光能轉換為化學能；（3）薩克斯通過實驗證明光合作用的產物除了氧氣外還有淀粉；（4）恩格爾曼采用水綿、好氧細菌和極細光束進行對照實驗，發現光合作用的場所是葉綠體；（5）魯賓和卡門采用同位素標記法進行實驗證明光合作用釋放的O2來自水；（6）卡爾文采用同位素標記法探明了CO2的固定過程中碳元素的轉移途徑。【詳解】A、英格豪斯的實驗證明了植物需要陽光制造氣體，A正確；B、薩克斯的實驗的單一變量為是否光照，因此可證明光是光合作用的必要條件，B正確；C、恩格爾曼的實驗發現光合作用的場所是葉綠體，不能定量分析水綿光合作用生成的氧氣量，C錯誤；D、魯賓和卡門采用同位素標記法，用18O分別標記H2O和CO2進行實驗，證明光合作用釋放的O2來自水，D正確。故選C。6．下列關于晴天和陰雨天溫室中菠菜細胞呼吸和光合作用的敘述，正確的是（

）A．晴朗的夏天，菠菜根細胞產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體和葉綠體B．陰雨天，可以通過白天適當降低溫度、夜間適當提高溫度來提高產量C．陰雨天，菠菜葉肉細胞葉綠體中光反應速率下降、暗反應速率基本不變D．晴朗的夏天，中午光照過強、溫度過高會引起菠菜的光合速率下降【答案】D【解析】【分析】1、有氧呼吸的第一、第二、第三階段的場所依次是細胞溶膠（細胞質基質）、線粒體基質和線粒體內膜。這三個階段都離不開酶的催化作用，都有能量釋放。釋放的能量均有一部分用于合成ATP。2、光合作用過程分為光反應和暗反應兩個階段，這兩個階段都離不開酶的催化作用。光反應必須在有光的條件下才能進行，能夠為碳反應提供NADPH和ATP。【詳解】A、菠菜根細胞只能進行呼吸作用，產生ATP的場所只有細胞質基質和線粒體，A錯誤；B、陰雨天，可以通過白天適當升高溫度，增大光合速率，夜間適當降低溫度，減少呼吸消耗來提高產量，B錯誤；C、光反應要為暗反應提供[H]和ATP，光反應速率下降，暗反應速率也下降，C錯誤；D、晴朗的夏天，中午光照過強、溫度過高，植物為了降低蒸騰作用會關閉部分氣孔，引起菠菜的光合速率下降，D正確。故選D。7．下圖表示綠色植物體內光合作用和細胞呼吸的過程，請據圖分析并回答：(1)甲圖表示_______________過程，乙圖表示_______________過程。(2)甲圖中的物質A是________，該物質是光合作用的光反應產生的，能為光合作用的___反應提供能量。分析甲圖可知，影響光合作用的外界因素主要有________、水、二氧化碳濃度等。(3)乙圖中的物質B是________，其產生的場所是___________，序號①和________表示有氧呼吸的過程。【答案】(1)

光合作用

細胞呼吸(2)

ATP

暗

光照(3)

丙酮酸

細胞質基質

②【解析】【分析】植物在光照條件下進行光合作用，光合作用分為光反應階段和暗反應階段，光反應階段在葉綠體的類囊體薄膜上進行水的光解，產生ATP和[H]，同時釋放氧氣，ATP和[H]用于暗反應階段三碳化合物的還原，細胞的呼吸作用不受光照的限制，有光無光都可以進行，為細胞的各項生命活動提供能量；分析題圖：圖甲表示光合作用，中A表示ATP，圖乙表示細胞呼吸，其中①為呼吸作用第一階段，B為丙酮酸，②為有氧呼吸的第二、三階段；③④為無氧呼吸的第二階段。(1)甲圖中利用光能將二氧化碳和水轉化形成葡萄糖，表示光合作用過程，乙圖中將葡萄糖轉化成二氧化碳和水或者乳酸或者酒精和二氧化碳，表示細胞呼吸過程。(2)圖甲中的物質A是ATP，能為光合作用的暗反應提供能量。影響光合作用的因素主要有光照強度，溫度，水，二氧化碳濃度等。(3)乙圖中的物質B是呼吸作用第一階段產生的丙酮酸，產生場所是細胞質基質，①和②能徹底分解葡萄糖為二氧化碳和水，為有氧呼吸全過程。【點睛】本題考查了光合作用和呼吸作用的有關知識，考生識記其基本過程，結合圖形進行分析是解答本題的關鍵。8．已知植物合成葉綠素和Rubisco酶（暗反應中催化CO2固定的關鍵酶）都需要消耗氨元素。某植物突變體中葉綠素含量僅為野生型的49%，研究人員探究了不同氮肥水平對該植物野生型和突變體葉片中Rubisco酶含量影響，結果如圖所示。回答下列問題：(1)葉綠素分布在植物葉綠體的____________，直接參與____________（填“光”或“暗”）反應。Rubisco酶能催化CO2的固定，該反應具體是________________________。(2)本實驗的自變量是____________。與野生型相比，突變體更傾向于將氮元素用于合成____________（填“葉綠素”或“Rubisco酶”），判斷依據是________________________________________________。(3)為驗證突變體和野生型的葉綠素含量存在差異，請寫出實驗思路和實驗結果：________________________________________________。【答案】(1)

類囊體膜（或答基粒）

光

CO2與C5結合生成2C3（或CO2+C5→2C3）(2)

不同氮肥水平和植物種類

Rubisco酶

在每一個氮濃度下，突變體的Rubisco酶含量均高于野生型(3)實驗思路：分別對野生型和突變型光合色素進行提取與分離，觀察濾紙條上色素帶（葉綠素）的寬度。實驗結果：濾紙條上突變體中葉綠素寬度小于野生型【解析】【分析】葉綠素是高等植物和其它所有能進行光合作用的生物體含有的一類綠色色素。高等植物葉綠體中的葉綠素主要有葉綠素a和葉綠素b兩種。光合色素分布在葉綠體類囊體薄膜，直接參與光反應。CO2作為光合作用的原料，參與的是暗反應。(1)葉綠素等色素分布在類囊體膜上，葉綠素能吸收、傳遞和轉化光能，直接在光反應中發生作用。Rubisco酶能催化CO2的固定，CO2的固定是指CO2與C5結合生成2C3。(2)本實驗的自變量是不同氮肥水平和植物種類，因變量是葉綠體基質中Rubisco酶的含量。據圖可知，在每一個氨濃度下，突變體的Rubisco酶含量均高于野生型，與野生型相比，突變體更傾向于將氮元素用于合成Rubisco酶。(3)欲通過實驗驗證突變體和野生型的葉綠素含量存在差異，可取同等重量的兩種植物葉片，通過分離色素實驗，觀察對比葉綠素色素帶的寬度來驗證。具體實驗設計思路及結果：分別對野生型和突變型光合色素進行提取與分離，觀察濾紙條上色素帶（葉綠素）的寬度。實驗結果：濾紙條上突變體中葉綠素寬度小于野生型。1．ATP合成酶是自然界中最小的生物分子馬達，在生物能的產生和轉化方面起著關鍵作用。生命活動所必需的ATP可由ATP合成酶在跨膜質子梯度勢的推動下合成，如圖所示。相關敘述正確的是（）A．ATP合成酶存在于葉綠體、線粒體等結構B．ATP合成酶與ATP具有相同的元素組成C．ATP合成酶可為ATP的合成提供活化能D．ATP合成酶轉運H+的動力來自于ATP的水解【答案】A【解析】【分析】有氧呼吸的能量變化：有機物中的化學能經氧化分解大部分以熱能形式散失，少部分合成ATP。光合作用的過程及場所：光反應發生在類囊體薄膜中，主要包括水的光解和ATP的合成兩個過程；暗反應發生在葉綠體基質中，主要包括CO2的固定和C3的還原兩個過程。ATP的結構：一分子腺嘌呤、一分子核糖、三分子磷酸。【詳解】A、葉綠體、線粒體均有ATP合成，ATP合成酶存在于葉綠體、線粒體等結構，A正確；B、ATP合成酶為蛋白質，主要元素有C、H、O、N，ATP元素為C、H、O、N、P，B錯誤；C、ATP合成酶可為ATP的合成降低活化能，C錯誤；D、ATP合成酶轉運H+的動力來自于膜兩側的H+的濃度差，D錯誤。故選A。2．光合作用過程的概念模型圖如下，字母表示物質，數字表示反應過程，實線表示物質轉換，虛線表示能量傳遞。下列有關敘述錯誤的是（

）A．物質e的元素組成除了H，還有C、O、N、P等B．物質c轉變成物質d的過程需要水分子的參與C．通過標記g的碳元素可以追蹤到（CH2O）的碳元素D．b的產生速率等于g的固定速率時處于補償點狀態【答案】D【解析】【分析】圖中a~g分別代表光合色素、氧氣、ATP、ADP、NADPH、NADP+、二氧化碳，①~⑥分別代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、二氧化碳的固定、三碳化合物的還原、有機物的合成。【詳解】A、物質e是NADPH，組成元素有C、H、O、N、P，A正確；B、物質c是ATP轉變成ADP的過程中需要水分子參與反應，B正確；C、物質g是二氧化碳，二氧化碳被固定形成三碳化合物，三碳化合物被還原，生成糖類物質（CH2O），所以標記其中的碳元素，可以追蹤到（CH2O）的碳元素，C正確；D、b是氧氣，氧氣的產生速率代表真正的光合作用速率，g是二氧化碳，二氧化碳的固定速率也代表的是真正的光合作用速率，而補償點是指呼吸作用速率等于光合作用速率時的狀態，D錯誤。故選D。3．研究表明，6-BA（一種人工合成的細胞分裂素類似物）在提高植物抗逆性方面有著積極的作用。下圖是外源6-BA對茄子幼苗光合作用影響的研究結果，有關敘述錯誤的是（

）A．在常溫下，6-BA能提高茄子幼苗光合作用速率B．外源6-BA可以緩解低溫對茄子幼苗光合作用的抑制作用C．隨著時間的推移，由于6-BA的存在，幼苗的表觀光合速率持續加強D．低溫處理3~5天時，光合速率下降的原因可能是CO2固定過程受到影響【答案】C【解析】【分析】據圖分析：該實驗的自變量是溫度和是否用6-BA處理及實驗處理時間，因變量是凈光合速率和胞間二氧化碳濃度。【詳解】A、據左圖分析可知，常溫下，6-BA組較對照組能提高茄子幼苗光合作用速率，A正確；B、低溫條件下，用6-BA處理組的凈光合速率較低溫組的凈光合速率高，說明外源6-BA可以緩解低溫對茄子幼苗光合作用的抑制作用，B正確；C、圖中隨著時間的推移，6-BA存在時，幼苗的表觀光合速率并沒有持續加強，C錯誤；D、低溫處理3～5天時光合速率下降，胞間二氧化碳濃度升高，原因可能是低溫抑制光合作用的酶的活性導致CO2固定過程受到影響，D正確。故選C。4．下圖表示蠶豆葉肉細胞光合作用與細胞呼吸過程中部分化合物的變化。相關敘述正確的是（）A．物質A、B作為還原劑參與相同的代謝過程B．過程①④在生物膜上進行且均能合成ATPC．過程②③依賴酶的催化且都需H2O的參與D．過程①②③④只發生在葉綠體和線粒體中【答案】B【解析】【分析】依據光合作用與細胞呼吸過程分析可知，①為光反應過程，②為暗反應過程，③為有氧呼吸第一、二階段，④為有氧呼吸第三階段。【詳解】A、A、B物質為[H]，A參與暗反應，B參與有氧呼吸第三階段，A錯誤；B、過程①為光反應過程，在類囊體薄膜上進行，④為有氧呼吸第三階段在線粒體內膜上進行，均能合成ATP，B正確；C、過程②為暗反應過程，③為有氧呼吸第一、二階段，都依賴酶的催化，但過程②生成H2O，不需要H2O的參與，C錯誤；D、過程③包括有氧呼吸第一階段，發生在細胞質基質中，D錯誤。故選B。5．生物實驗要求正確選材和規范操作。下列實驗若進行某種改變，仍能實現實驗目的的是（

）A．在驗證酶的高效性實驗中，用蒸餾水代替FeCl3溶液B．在提取和分離綠葉色素的實驗中，濾液細線沒入了層析液C．在探究酵母菌呼吸方式的實驗中，用溴麝香草酚藍水溶液代替澄清石灰水D．在探究酶的專一性實驗中，用碘液代替斐林試劑檢測蔗糖是否被水解【答案】C【解析】【分析】1、酶的特性：高效性、專一性和作用條件溫和的特性。2、CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃。根據石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養液中CO2的產生情況。3、分離色素原理:各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。溶解度大，擴散速度快;溶解度小，擴散速度慢。【詳解】A、酶的高效性是指酶的催化效率比無機催化劑更高，使得反應速率更快，因此用蒸餾水代替FeCl3溶液，不能驗證酶的高效性，A錯誤；B、在提取和分離綠葉色素的實驗中，濾液細線沒入了層析液，不能將葉綠體中的各種色素分離出來，B錯誤；C、溴麝香草酚藍水溶液和澄清石灰水都能檢測二氧化碳，因此在探究酵母菌呼吸方式的實驗中，用溴麝香草酚藍水溶液代替澄清石灰水，仍能實現實驗目的，C正確；D、蔗糖無論是否被分解都不能與碘液反應，因此在探究酶的專一性實驗中，不能用碘液代替斐林試劑檢測蔗糖是否被水解，D錯誤。故選C。6．如圖表示由兩個半月形的保衛細胞組成的氣孔。氣孔開閉與保衛細胞的細胞液濃度及內外側細胞壁的厚薄有關。保衛細胞吸水膨脹，氣孔就張開；保衛細胞失水皺縮，氣孔就關閉。植物可以通過調節氣孔開閉來適應各種環境。下列有關敘述錯誤的是（

）A．保衛細胞A側細胞壁伸縮性小于B側B．夏天的正午，某些植物的“光合午休"現象是部分氣孔關閉所致C．在普通光學顯微鏡下就可以看到保衛細胞中的葉綠體D．出現“燒苗”現象時，保衛細胞的細胞液濃度升高，吸水膨脹【答案】D【解析】【分析】1、保衛細胞吸水，葉片氣孔開啟；保衛細胞失水，葉片氣孔關閉。2、運用植物細胞滲透作用的原理：當外界溶液濃度＞細胞液濃度，細胞失水；當外界溶液濃度＜細胞液濃度，細胞吸水。【詳解】A、保衛細胞吸水膨脹，氣孔就張開；保衛細胞失水皺縮，氣孔就關閉，故A側細胞壁的伸縮性小于B側，A正確；B、夏季正午出現的“光合午休”現象是蒸騰作用太強，氣孔關閉，導致光合作用速率下降，B正確；C、葉綠體是比較大的細胞器，在普通光學顯微鏡下就可以看到保衛細胞中的葉綠體，C正確；D、出現“燒苗”現象時，土壤溶液濃度較高，因此保衛細胞失水，氣孔關閉，D錯誤。故選D。7．下列關于光合作用的判斷，分析正確的是（

）A．光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會升高B．光合作用光反應階段產生的NADPH可在葉綠體基質中作為還原劑C．光合作用光反應階段只有類囊體薄膜上的葉綠素才能吸收光能D．夏季晴天光照最強時，小麥光合速率最高【答案】B【解析】【分析】光合作用過程分為光反應階段和暗反應階段，光反應階段是水光解形成氧氣和還原氫的過程，該過程中光能轉變成活躍的化學能儲存在ATP中；暗反應階段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的還原，二氧化碳固定是二氧化碳與1分子五碳化合物結合形成2分子三碳化合物的過程，三碳化合物還原是三碳化合物在光反應產生的還原氫和ATP的作用下形成有機物和五碳化合物的過程。【詳解】A、光照強度由強變弱時，ATP和NADPH合成減少，C3還原減慢，C5生成量減少，而C5的消耗基本不變，所以短時間內C5含量會下降，A錯誤；B、光合作用光反應產生的還原氫，即NADPH可以用于葉綠體基質中還原三碳化合物，B正確；C、光合作用光反應階段，葉綠體類囊體薄膜上的光合色素-葉綠素和類胡蘿卜素均能吸收光能，C錯誤；D、夏季晴天光照最強時，小麥為了減少蒸騰作用散失的水分，導致部分氣孔關閉，CO2供應不足，光合速率下降，即表現為光合午休現象，D錯誤。故選B。8．科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到的實驗結果如圖所示。請據圖判斷下列敘述不正確的是（

）A．光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同B．光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同C．光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高D．光照強度為b～c時，曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高【答案】D【解析】【分析】影響光合作用的主要環境因素有光照強度、溫度、二氧化碳濃度等。由于圖中涉及自變量較多，因此可分組探究：曲線Ⅰ和Ⅱ、曲線Ⅱ和Ⅲ；確定光照強度后曲線Ⅰ和Ⅱ的自變量為溫度；而曲線Ⅱ和Ⅲ的自變量為二氧化碳濃度。【詳解】A、光照強度為a時，曲線Ⅱ和Ⅲ的光照強度相同、溫度相同，而曲線Ⅱ的光合速率，明顯高于曲線Ⅲ，說明此處造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同，A正確；B、光照強度為b時，曲線Ⅰ和Ⅱ的光照強度相同，二氧化碳濃度相同，因此造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度的不同，B正確；C、圖中看出，光照強度為a～b，曲線Ⅰ、Ⅱ的光合作用強度隨光照強度升高而升高，C正確；D、光照強度為b～c，曲線Ⅲ光合作用強度隨著光照強度的升高不再變化，D錯誤。故選D。9．為探究不同環境因素對某植物葉片中葉綠素含量和光合作用速率的影響，進行了相關實驗，部分實驗內容和結果見下表：組別光照處理氮肥處理葉綠素含量（mg/cm2）光合作用速率（μmolCO2/m2·s）1正常光照不施肥1.814.582弱光照不施肥2.063.483正常光照施氮2.015.804弱光照施氮2.094.39(1)植物在缺少氮元素的情況下葉片會變黃，原因是位于葉綠體中_____________上的色素受到影響。將發黃葉片利用紙層析法分離得到的4條色素帶，從上至下第______________條色素帶會明顯變窄。(2)據表分析，該實驗的可變因素是_______________。實驗測得的CO2吸收速率_____________（填“能”或“不能”）代表植物真正的光合速率。測量光合作用速率的指標除本實驗采用的之外，還可采用_____________。(3)植物固定CO2的場所是_______________，一分子CO2被固定后很快生成兩個________________，并經過一系列的反應轉化為糖類。從正常光處理轉為弱光處理后，葉肉細胞中C3的生成速率會____________。為了確定固定CO2的物質是哪種物質，可以在植物光合作用過程中改變_____________，并觀測相關物質的含量變化。(4)根據表格可知，弱光下，施肥對葉綠素含量的影響與正常光照下相比_________________（填“較大”或“較小”），因此推測除葉綠素外，施氨肥可能影響了其他與光合作用有關的含氮化合物，試舉例_______________（至少寫出2種）。【答案】(1)

類囊體膜

3、4(2)

光照強度和施肥

不能

單位時間單位葉面積的O2釋放量/單位時間單位葉面積的干物質積累量(3)

葉綠體基質

C3分子/3-磷酸甘油酸/三碳酸

降低/先不變再降低細胞通過主動運輸來選擇吸收所需要的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要（物質通過主動運輸方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝活動/有些物質逆濃度進出細胞）

CO2濃度(4)

較小

酶/ATP/NADPH/ADP/NADP+【解析】【分析】“綠葉中色素的提取和分離實驗”中，色素提取的原理是色素能溶解于有機溶劑無水乙醇中，分離色素的原理是色素在層析液中的溶解度不同。光合作用分為光反應階段和暗反應階段。呼吸作用一般指機體將來自環境的或細胞自己儲存的有機營養物的分子（如糖類、脂類、蛋白質等），通過一步步反應降解成較小的、簡單的終產物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的過程。光合與呼吸的差值可用凈光合速率來表示，具體指標可以是氧氣釋放量、二氧化碳吸收量、有機物積累量等，圖中曲線表示凈光合速率。(1)植物光合色素位于葉綠體的類囊體膜上；紙層析法分離得到的4條色素帶，從上至下為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，葉片發黃，葉綠素偏少，主要呈現類胡蘿卜素（胡蘿卜素和葉黃素）的顏色，因此從上至下第3、4條色素帶會明顯變窄。(2)自變量是人為改變的量，結合表格分析可知，該實驗的可變因素是光照強度和施肥；實驗測得的CO2吸收速率為凈光合速率，等于真正光合速率減去呼吸速率，不能代表植物真正的光合速率；光合作用，通常是指綠色植物（包括藻類）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程，凈光合速率，除了可以用CO2的吸收速率表示，還可以用單位時間單位葉面積的O2釋放量/單位時間單位葉面積的干物質積累量來表示。(3)植物固定CO2的過程為CO2與五碳糖生成三碳酸的反應，發生在葉綠體基質；一分子CO2被五碳糖固定后很快生成兩個C3分子；從正常光處理轉為弱光處理后，光合作用條件變弱，葉肉細胞中C3的生成速率會降低；為了確定固定CO2的物質是哪種物質，可以在植物光合作用過程中改變（一般為減少）CO2濃度，并觀測相關物質的含量變化，如五碳糖的含量上升，說明固定CO2的物質為五碳糖。(4)根據表格組別3和4可知，弱光下，施肥對葉綠素含量的影響（4.39）與正常光照下（5.80）相比影響較小；酶/ATP/NADPH/ADP/NADP+均含有N元素，因此施用氮肥對這些物質的合成可能都有影響。10．下圖甲是水稻生長過程中，在不同光照強度下，測得葉片吸收和釋放氣體體積變化的曲線（假定植物葉片的呼吸速率不變），圖乙和圖丙表示天氣晴朗時某作物一晝夜內對二氧化碳的吸收和釋放情況。請據圖回答：

(1)圖甲中，B點和A點相比較，B點葉肉細胞中產生ATP特有的場所是__________________（具體場所）。光照強度由A到C范圍內，限制光合作用的主要因素是______________，在B點突然降低CO2濃度，短時間內NADPH的量____________（填“增加”或“減少”）。(2)用生長旺盛的水稻葉片提取和分離葉綠素時，在濾紙條上色素帶最寬的色素顏色是_______。(3)圖乙和丙中，最可能代表夏季一晝夜二氧化碳吸收和釋放情況的是圖__________。(4)圖乙中，作物積累有機物最多的時間是________（填“A”“B”或“C”）。S1、S2、S3表示曲線與時間軸之間圍成的面積，已知該作物能正常生長，則S1、S2、S3之間的關系可用數學表達式表示為______________。(5)圖丙中，時間DE段內CO2吸收速率呈下降趨勢，其原因是________________________。【答案】(1)

葉綠體的類囊體薄膜

光照強度

增加(2)藍綠色(3)丙(4)

C

S1>S2＋S3(5)光照強度減弱，光反應提供NADPH和ATP減少【解析】【分析】結合題意分析圖解：圖甲中，A點只進行呼吸作用，而B點時光合速率等于呼吸速率，C點達到光飽和點；圖乙中，S1表示白天植物光合作用的凈積累量，當S1＞S2+S3時，植物就會表現出生長現象。(1)圖甲中，A點光照強度為0，只進行呼吸作用，B點是光補償點，既進行光合作用又進行呼吸作用，B點葉肉細胞中ATP特有的來源是光反應，場所是葉綠體的類囊體薄膜。據圖分析，光照強度由A點到C點范圍內，限制光合作用的主要因素是光照強度，植物體合成有機物的速率增大；在B點突然降低CO2濃度，則CO2固定的速率減慢，C3的含量減少，則用于C3還原的NADPH減少，故短時間內NADPH含量會增加。(2)葉綠體葉綠素a含量最多，用生長旺盛的水稻葉片提取和分離葉綠素時，在濾紙條上色素帶最寬的色素是葉綠素a，顏色是藍綠色。(3)炎熱夏季中午，氣孔關閉，CO2供應不足，光合作用強度降低，所以圖乙和圖丙中，丙最可能表示夏季一晝夜二氧化碳吸收和釋放情況。(4)有機物積累量是光合作用合成的有機物減去呼吸作用消耗的有機物，A～C段光合作用強度大于呼吸作用強度，所以C點有機物積累量最大。S1表示有機物積累，S2、S3表示有機物減少，所以若作物能正常生長，則S1＞S2+S3。(5)圖丙中，DE段光照強度減弱，光反應提供NADPH和ATP減少，光合作用強度降低，CO2吸收量減少。【點睛】本題著重考查影響光合作用和呼吸作用的環境因素等方面的知識，解答本題的關鍵是理解光照強度影響光合作用強度以及正確解讀圖中曲線，難度適中。1．（2022·全國乙卷·高考真題）某同學將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養，發現容器內CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩定。關于這一實驗現象，下列解釋合理的是（）A．初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率【答案】D【解析】【分析】光合作用會吸收密閉容器中的CO2，而呼吸作用會釋放CO2，在溫度和光照均適宜且恒定的情況下，兩者速率主要受容器中CO2和O2的變化影響。【詳解】A、初期容器內CO2含量較大，光合作用強于呼吸作用，植物吸收CO2釋放O2，使密閉容器內的CO2含量下降，O2含量上升，A錯誤；B、根據分析由于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下，容器內的CO2含量下降,所以說明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐漸降低，從而使植物光合速率逐漸降低，直到光合作用與呼吸作用相等，容器中氣體趨于穩定，B錯誤；CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，