PAGEPAGE28第9講光合作用[考綱要求]1.光合作用以及對它的相識過程(B)。2.影響光合作用速率的環境因素(C)。3.試驗：葉綠體色素的提取和分別(b)。考點一光合作用的相識過程及光合作用的結構基礎1．光合作用的相識過程(連線)2．光合色素由圖可以看出：(1)葉綠體中的色素只汲取可見光，而對紅外光和紫外光等不汲取。(2)葉綠素對紅光和藍光的汲取量大，類胡蘿卜素對藍紫光的汲取量大，對其他波段的光并非不汲取，只是汲取量較少。3．葉綠體的結構與功能(1)結構模式圖(2)結構eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外表：①雙層膜,內部\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(②基質：含有與暗反應有關的酶,③基粒：由類囊體堆疊而成，分布有,色素和與光反應有關的酶))))↓確定(3)功能：進行光合作用的場所。(1)植物呈現綠色是由于葉綠素能有效地汲取綠光(×)(2)葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素(√)(3)葉綠素a和葉綠素b在紅光區的汲取峰值不同(√)(4)葉片黃化，葉綠體對紅光的汲取增多(×)(5)光合作用須要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質中(×)(6)葉綠體內膜的面積遠遠大于外膜的面積(×)下面是光合作用探究歷程中恩吉爾曼和薩克斯的試驗示意圖，請分析：(1)恩吉爾曼試驗在試驗材料的選取上有什么奇妙之處？提示選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于視察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。(2)恩吉爾曼試驗要在沒有空氣的黑暗環境中進行的緣由是什么？提示解除氧氣和除極細光束外的其他光的干擾。(3)薩克斯試驗中進行“黑暗”處理的目的是什么？提示消耗掉細胞中原有的淀粉，防止對試驗結果造成干擾。(4)薩克斯試驗中在染色前通常用酒精對葉片進行脫色處理，目的是什么？提示防止葉片中色素顏色對試驗結果的干擾。(5)兩試驗設計中是如何形成比照的？提示恩吉爾曼的試驗中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成比照；薩克斯的試驗中，暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成比照。命題點一捕獲光能的色素和結構分析1．(2024·全國Ⅱ，4)關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A．葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中B．構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中汲取C．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素汲取用于光合作用D．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的答案C解析葉綠體中的色素能夠溶解在包括乙醇在內的有機溶劑中，A項正確；鎂作為細胞中的無機鹽，可以離子狀態由植物的根從土壤中汲取，進而參加葉綠素的合成，B項正確；一般狀況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C項錯誤；葉綠素的合成須要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現出來，因而葉片呈黃色，D項正確。生命觀念影響葉綠素合成的因素2．(2024·淮安模擬)如圖是在電子顯微鏡下視察到的高等植物葉綠體結構模式圖，下列有關敘述錯誤的是()A．①和②均為選擇透過性膜B．③上分布有與光反應有關的色素和酶，這些色素對綠光汲取最少C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋時這些色素都無法合成D．在③上形成的產物[H]和ATP進入④中為暗反應供應物質和能量答案C解析①和②分別為葉綠體的外膜和內膜，膜結構均具有選擇透過性，A項正確；③為類囊體，其上分布有與光反應有關的色素和酶，這些色素對綠光汲取最少，所以葉片一般為綠色，B項正確；葉綠素分子中含Mg2＋，胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg2＋，C項錯誤；在類囊體上形成的產物[H]和ATP進入④中為暗反應供應物質和能量，D項正確。命題點二探究光合作用的相關試驗分析3．人們對光合作用這一重要生命現象的發覺及相識經驗了漫長的過程，以下是光合作用探究歷程中的幾個經典試驗，請結合所學學問回答下列問題：試驗一：普利斯特萊的試驗密閉玻璃罩＋綠色植物＋蠟燭/小鼠→蠟燭不易熄滅/小鼠不易窒息死亡。(1)本試驗缺乏________組，應當如何改進？__________________________________________________________________________________________________________。試驗二：薩克斯的試驗黑暗中饑餓處理的綠葉eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一半曝光\o(→,\s\up7(碘蒸氣))變藍,一半遮光\o(→,\s\up7(碘蒸氣))不變藍))(2)本試驗的自變量為______________，因變量為___________________________________，試驗組是________(填“曝光組”或“遮光組”)。(3)試驗中進行饑餓處理的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。試驗三：魯賓和卡門的試驗(4)魯賓和卡門應用了__________法追蹤CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的轉移途徑。(5)寫出光合作用總反應式，并用18O標明水中氧的轉移途徑：_______________________________________________________________________________________________。答案(1)比照(或空白比照)將點燃的蠟燭和小鼠分別單獨置于密閉玻璃罩內，作為空白比照(2)光的有無葉片顏色變更遮光組(3)使葉片中的養分物質(淀粉)被消耗掉，解除對試驗的干擾，增加試驗的勸服力(4)同位素標記(5)CO2＋Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋18O2解析(1)在設計探究性試驗時應遵循單一變量和比照性原則，而本試驗缺乏比照(或空白比照)組，應將點燃的蠟燭和小鼠分別單獨置于密閉玻璃罩內，作為空白比照。(2)分析試驗可知，本試驗的自變量為光的有無，因變量為葉片顏色變更。本試驗中曝光組為比照組，遮光組是試驗組。(3)試驗中進行饑餓處理的目的是使葉片中的養分物質(淀粉)被消耗掉，解除對試驗結果的干擾，增加試驗的勸服力。(4)魯賓和卡門應用了同位素標記法追蹤CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的轉移途徑。(5)由于產生的氧氣全部來自于水，在反應中用同位素(如18O)標明水中氧的轉移途徑，總反應式為CO2＋H218Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋18O2。考點二光合作用的基本過程1．過程2．反應式(1)產物為(CH2O)：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2。(2)產物為C6H12O6：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))C6H12O6＋6O2＋6H2O。3．光反應和暗反應的比較項目光反應暗反應條件光、色素、酶ATP、[H]、CO2、多種酶場所類囊體膜葉綠體基質物質變更水的光解、ATP的合成CO2的固定、C3的還原能量變更光能轉化為活躍的化學能活躍的化學能轉化為穩定的化學能聯系光反應為暗反應供應[H]和ATP，暗反應為光反應供應NADP＋、ADP和Pi。沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機物無法合成4．光合作用和化能合成作用的比較項目光合作用化能合成作用區分能量來源光能氧化無機物放出的能量代表生物綠色植物硝化細菌相同點都能將CO2和H2O等無機物合成有機物(1)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發生在葉綠體基質中(×)(2)葉肉細胞在葉綠體外膜上合成淀粉(×)(3)離體的葉綠體基質中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應過程(√)(4)番茄幼苗在缺鎂的培育液中培育一段時間后，與比照組相比，其葉片光合作用強度下降的緣由是光反應強度和暗反應強度都降低(√)(5)正常生長的綠藻，照光培育一段時間后，用黑布快速將培育瓶罩上，其葉綠體內CO2的固定馬上停止(×)(6)光合作用和細胞呼吸均能產生[H]，二者還原的物質不同(√)(7)土壤中的硝化細菌可利用CO2和H2O合成糖(√)分析光合作用的過程圖解(1)圖中的甲表示光反應階段，發生在葉綠體的類囊體膜上。(2)乙表示暗反應階段，又稱作卡爾文循環。(3)圖中的物質a是[H]，物質c是CO2。(4)圖中的ATP不能(填“能”或“不能”)運出所在的細胞器，用于其他生命活動。1．光合作用C、H、O的轉移途徑(1)H：3H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))[3H]eq\o(→,\s\up7(暗反應))(C3H2O)。(2)C：14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))14C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))(14CH2O)。(3)O：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)。2．環境變更時間合作用各物質含量的變更分析(1)分析方法：需從物質的生成和消耗兩個方向綜合分析。示例：CO2供應正常，光照停止時C3的含量變更(2)物質含量變更的比較條件光照由強到弱，CO2供應不變光照由弱到強，CO2供應不變CO2供應由足夠到不足，光照不變CO2供應由不足到足夠，光照不變C3含量增加削減削減增加C5含量削減增加增加削減[H]和ATP的含量削減增加增加削減(CH2O)的合成量削減增加削減增加3.連續光照和間隔光照下的有機物合成量分析(1)光反應為暗反應供應的[H]和ATP在葉綠體中有少量的積累，在光反應停止時，暗反應仍可持續進行一段時間，有機物還能接著合成。(2)始終光照條件下，會造成[H]、ATP的過度積累，利用不充分；光照和黑暗間隔條件下，[H]、ATP基本不積累，能夠被充分利用；因此在光照時間相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比始終連續光照處理有機物積累量要多。例如：若同一植物處于兩種不同狀況下進行光合作用，甲始終光照10分鐘，黑暗處理10分鐘；乙光照5秒，黑暗處理5秒，持續20分鐘，則光合作用制造的有機物：甲＜乙。命題點一光合作用的過程分析1．(2015·福建，3)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3。為測定RuBP羧化酶的活性，某學習小組從菠菜葉中提取該酶，用其催化C5與14CO2的反應，并檢測產物14C3的放射性強度。下列分析錯誤的是()A．菠菜葉肉細胞內RuBP羧化酶催化上述反應的場所是葉綠體基質B．RuBP羧化酶催化的上述反應須要在無光條件下進行C．測定RuBP羧化酶活性的過程中運用了同位素標記法D．單位時間內14C3生成量越多說明RuBP羧化酶活性越高答案B解析RuBP羧化酶催化上述反應即為二氧化碳的固定，屬于暗反應，其場所是葉綠體基質，A項正確；暗反應不須要光，有光和無光條件下都可進行，B項錯誤；試驗中利用14C標記CO2并檢測產物放射性強度，采納同位素標記法，C項正確；單位時間內產物生成量可代表化學反應的催化效率，酶對化學反應的催化效率即可反映酶活性，D項正確。2．下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(圖中a～g為物質，①～⑥為反應過程，物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示)。下列有關敘述錯誤的是()A．圖中①表示水分的汲取，③表示水的光解B．c為ATP，f為[H]C．將b物質用18O標記，最終在(CH2O)中能檢測到放射性D．圖中a物質主要汲取紅光和藍紫光，綠色植物能利用它將光能轉換成活躍的化學能答案B解析圖中a～g分別代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP＋、CO2，①～⑥分別代表水分的汲取、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的還原、有機物的合成，A項正確，B項錯誤；18O2eq\o(→,\s\up7(有氧Ⅲ))Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(有氧Ⅱ))C18O2eq\o(→,\s\up7(暗反應))(CHeq\o\al(18,2)O)，C項正確；光合色素具有汲取、傳遞和轉化光能的作用，D項正確。命題點二分析條件驟變對葉綠體中物質含量的影響3．(2024·天津，2)在相宜反應條件下，用白光照耀離體的簇新葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照耀。下列是光源與瞬間發生變更的物質，組合正確的是()A．紅光，ATP下降B．紅光，未被還原的C3上升C．綠光，[H]下降D．綠光，C5上升答案C解析葉綠體中的色素對紅光的汲取率高，光反應快，對綠光的汲取率很低，光反應慢，A錯誤、C正確；光反應快，C3被還原的量多，剩余的少，B錯誤；綠光照耀時，光反應速率降低，C5下降，D錯誤。4．如圖表示在夏季晴朗的白天植物細胞內C3和C5的相對含量隨一種環境因素變更的變更狀況，下列對這一環境因素變更的分析正確的是()A．突然停止光照B．突然增加CO2濃度C．降低環境溫度D．增加光照強度答案D解析增加光照強度，光反應產生的[H]和ATP增多，被還原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的過程不變，故C3的相對含量將削減、C5的相對含量將增加，D正確。命題點三連續光照和間隔光照條件下的有機物的合成量分析5．(2015·全國Ⅰ，29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組試驗。各組試驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、相宜且穩定，每組處理的總時間均為135s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和試驗結果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產物的相對含量為50%。B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms(毫秒)；光合作用產物的相對含量為94%。D組(比照組)：光照時間為135s；光合作用產物的相對含量為100%。回答下列問題：(1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據是_____________________________________________________________________；C組和D組的試驗結果可表明光合作用中有些反應不須要________，這些反應發生的部位是葉綠體的________。(2)A、B、C三組處理相比，隨著________________________________________________的增加，使光下產生的________________能夠剛好利用與剛好再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。答案(1)高于C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%光照基質(2)光照和黑暗交替頻率ATP和[H]解析(1)C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%，說明C組黑暗條件下進行了部分光合作用，暗反應消耗了ATP和[H]，為下一次的光照時間內光反應供應了足夠的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以單位光照時間內，C組合成有機物的量高于D組。光合產物的生成場所為葉綠體基質。(2)A、B、C三組試驗中光照時間之和均為67.5s，但是處理方法不同，結果也不一樣，并且是單位時間內光照和黑暗交替頻率越高，光合作用產物相對量越高，可知光照時產生的ATP和[H]在光照時沒有用完，可以在黑暗中接著利用，還原C3生成糖類等有機物及C5，C5接著與CO2結合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。考點三影響光合作用的因素及應用1．光照強度(1)原理：光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度加快，產生的[H]和ATP增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。(2)曲線分析①A點：光照強度為0，此時只進行細胞呼吸。②AB段：隨光照強度增加，光合作用強度也漸漸增加，CO2釋放量漸漸削減。③B點：為光補償點，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度。④BC段：表明隨著光照強度不斷增加，光合作用強度不斷增加，到C點后不再增加了。⑤D點：為光飽和點，限制D點以后光合作用強度不再增加的內部因素是光合色素含量、酶的數量和最大活性，外部因素是CO2濃度等除光照強度之外的環境因素。(3)應用：①溫室生產中，適當增加光照強度，以提高光合速率，使作物增產；②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，間作套種農作物，可合理利用光能。2．CO2濃度(1)原理：CO2影響暗反應階段，制約C3的形成。(2)曲線分析圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B點和B′點對應的CO2濃度都表示CO2飽和點。(3)應用：在農業生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。3．溫度(1)原理：溫度通過影響酶的活性影響光合作用，主要制約暗反應。(2)曲線分析AB段在B點之前，隨著溫度上升，光合速率增大B點酶的最適溫度，光合速率最大BC段隨著溫度上升，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎為零(3)應用：溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。4．水分和礦質元素(1)原理①水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內。②礦質元素通過影響與光合作用有關的化合物的合成，對光合作用產生干脆或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應。(2)曲線(如圖)(3)應用：農業生產中，可依據作物的生長規律，合理澆灌和施肥。據圖分析多因素對光合作用的影響(1)三條曲線在P點之前限制光合速率的因素分別是什么？提示P點之前，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，依次為光照強度、光照強度和溫度。(2)三條曲線在Q點之后橫坐標所表示的因子還是影響光合速率的主要因素嗎？此時的限制因素分別是什么？提示Q點之后橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的主要因素，此時的主要影響因素依次為溫度、CO2濃度和光照強度。(3)在北方的冬暖大棚中施用有機肥有哪些好處？提示有機肥中的有機物被土壤中的微生物分解成各種礦質元素，增加了土壤的肥力，另外還釋放出熱量和CO2，增加了大棚內的溫度和CO2濃度，有利于光合作用的進行。命題點一單因素對光合作用的影響分析1．(2024·周口模擬)陽光穿過森林中的空隙形成“光斑”，下圖表示一株生長旺盛的植物在“光斑”照耀前后光合作用汲取CO2和釋放O2量的變更，據此下列分析正確的是()A．光斑照耀前，光合作用無法進行B．光斑照耀后，光反應和暗反應快速同步增加C．光斑照耀后，暗反應對光反應有限制作用D．光斑移開后，光反應和暗反應快速同步減弱答案C解析光斑照耀前，有氧氣釋放，說明植物細胞在進行光合作用，A項錯誤；光斑照耀后，光反應快速增加，而暗反應沒有馬上增加，二者不同步，B項錯誤；光斑照耀后，O2釋放曲線變更趨勢是光反應先增加然后降低，說明暗反應對光反應有限制作用，緣由是暗反應不能剛好消耗光反應產生的ATP和[H]，C項正確；移開光斑后，光反應快速減弱，而暗反應過一段時間后才減弱，二者不同步，D項錯誤。2．(2014·四川，6)將桑樹和大豆分別單獨種植(單作)或兩種隔行種植(間作)，測得兩種植物的光合速率如圖所示(注：光飽和點是光合速率達到最大值時所需的最低光照強度)。據圖分析，下列敘述正確的是()A．與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響B．與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大C．間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率D．大豆植株起先積累有機物時的最低光照強度單作大于間作答案D解析當光照強度為0時，植物只進行細胞呼吸，由坐標圖中數據可知，桑樹間作時的呼吸強度比單作時的大，大豆間作時的呼吸強度比單作時的小；A項錯誤；由坐標圖中數據可知，與單作相比，間作時桑樹光合作用的光飽和點增大，大豆光合作用的光飽和點減小，B項錯誤；由坐標圖中數據可知，在較低光照強度范圍內，大豆間作時的光合速率比單作時增加，在較高光照強度范圍內，大豆間作時的光合速率比單作時減弱，C項錯誤；由坐標圖中數據可知，單作時大豆起先積累有機物時的最低光照強度大于間作時的，D項正確。命題點二多因素對光合作用的影響分析3．(2024·江蘇，18)下圖為某一植物在不同試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解析隨著CO2濃度的增大，凈光合速領先增大后趨于穩定，但由于凈光合速率最大時對應著一個溫度，即最適溫度，低于或高于此溫度，凈光合速率都將下降，所以無法確定在CO2濃度足夠大時，較高溫度下的凈光合速率高于較低溫度，A錯誤；植物進行光合作用存在最適溫度，高于最適溫度后，凈光合速率減小，所以隨著溫度上升，凈光合速率應先上升后降低，B錯誤；由于光合色素主要汲取紅光和藍紫光，在相應光波長時，植物的凈光合速率存在峰值，不應呈現先上升后趨于穩定的狀態，且光波長肯定時，較高溫度下的凈光合速率不肯定較高，C錯誤；隨著光照強度的增加，凈光合速領先增大后趨于穩定，在光照強度足夠時，較高的CO2濃度下凈光合速率較大，D正確。4．電場會對植物的生長發育產生一種“無形”的影響。在溫室中同時增補電場和增施CO2，蔬菜產量可提高70%左右，這就是聞名的“電場產量倍增效應”。科學家依據電場強度與CO2濃度對黃瓜幼苗光合作用強度影響的試驗，繪制如下曲線。據圖回答下列問題：(1)第1組試驗的作用是______________________________________________。在飽和光照強度下，該試驗的自變量是____________________________。(2)第1組試驗和第2組試驗的曲線比較，說明________________________________________。(3)依據試驗曲線可知，在相同光照強度下，為了最大限度地增加作物產量，可以實行的措施是______________________________________________。答案(1)比照電場強度和CO2濃度(2)強電場可以提高植物的光合作用強度(3)增補電場和增施CO2解析(1)第1組試驗的條件為大氣電場和大氣CO2濃度，屬于比照組，起比照作用。飽和光照強度下，試驗的自變量是電場強度和CO2濃度。(2)第1組試驗和第2組試驗對比，二者的自變量為電場強度，第2組試驗的凈光合作用強度大于第1組試驗，而二者的細胞呼吸強度相等，因此說明強電場可以提高植物的光合作用強度。(3)分析曲線可知，同一光照強度下凈光合作用強度最大的是第4組試驗，因此為了最大限度地增加作物產量，可增加電場強度和提高CO2濃度。科學思維多因素對光合作用影響的曲線分析方法解答受多因素影響的光合作用曲線題時，找出曲線的限制因素是關鍵。詳細方法是對縱坐標或橫坐標畫垂線或者只看某一條曲線的變更，將多因素轉變為單一因素，從而確定限制因素。當曲線上標有條件時，說明因變量受橫坐標和曲線上條件的共同影響。若題干中描述了曲線的獲得前提，如最適溫度下測得，則應當考慮溫度以外的影響因素。考點四提取和分別葉綠體中的光合色素1．試驗原理2．試驗步驟3．試驗結果色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素橙黃色最少最高最快葉黃素黃色較少較高較快葉綠素a藍綠色最多較低較慢葉綠素b黃綠色較多最低最慢1．試驗留意事項留意事項操作目的提取色素選簇新綠色的葉片使濾液中色素含量高研磨時加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和愛護色素快速、充分研磨防止乙醇過度揮發，充分溶解色素盛放濾液的試管管口加棉塞防止乙醇揮發和色素氧化分別色素濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散濾液細線要細、齊、直使分別出的色素帶平整不重疊濾液細線干燥后再畫一兩次使分別出的色素帶清楚分明濾液細線不觸及層析液防止色素干脆溶解到層析液中2.綠葉中色素提取和分別試驗異樣現象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的緣由分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②運用放置數天的綠葉，濾液色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊：沒經干燥處理，濾液線不能達到細、齊、直的要求，使色素擴散不一樣造成的。(3)濾紙條看不到色素帶①遺忘畫濾液細線。②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。(4)濾紙條只呈現胡蘿卜素、葉黃素色素帶：遺忘加碳酸鈣導致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。命題點一試驗基礎1．某同學在進行“提取和分別葉綠體中的光合色素”試驗時，進行了以下操作：①將5g簇新菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后干脆進行研磨；②將預備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫一條橫線；③為增加試驗效果，將濾液細線畫粗些；④將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細線浸入層析液中。該同學的操作有誤的是()A．① B．①②C．①②③ D．①②③④答案D解析①提取綠色葉片中的色素時，在將5g簇新菠菜葉片剪碎放入研缽中后，應加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入5mL無水乙醇，進行快速、充分地研磨；②制備濾紙條時，應將預備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鉛筆畫一條橫線，而不是用鋼筆；③畫濾液細線時，為確保色素帶分別整齊、不重疊，應保證濾液細線細、直、齊，為增加試驗效果，應重復畫線使濾液細線處積累較多色素；④分別色素時，應將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，留意不能讓濾液細線觸及層析液。2.(2015·江蘇，21)為探討高光強對移栽幼苗光合色素的影響，某同學用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進行紙層析，下圖為濾紙層析的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是(多選)()A．強光照導致了該植物葉綠素含量降低B．類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵擋強光照C．色素Ⅲ、Ⅳ汲取光譜的汲取峰波長不同D．畫濾液線時，濾液在點樣線上只能畫一次答案ABC解析由圖示可知，強光下，Ⅲ、Ⅳ表示的葉綠素色素帶變窄，說明葉綠體含量降低，A項正確；強光照條件下，類胡蘿卜素含量增加，說明類胡蘿卜素含量增加有利于植物抵擋強光照，B項正確；Ⅲ是葉綠素a，Ⅳ是葉綠素b，都是主要汲取藍紫光和紅光，但汲取光譜的汲取峰波長不同，C項正確；畫濾液線時，濾液在點樣線上畫2～3次，D項錯誤。命題點二試驗拓展3．以圓形濾紙的中心為圓心，畫葉綠體色素濾液的小圓進行色素分別，看到近似同心環狀的四個色素圈，排列在最外圈的一個呈()A．藍綠色 B．黃綠色C．黃色 D．橙黃色答案D解析綠葉中的色素能夠在濾紙上彼此分別的緣由是色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴散速度不同。其中胡蘿卜素(橙黃色)的溶解度最大，故其擴散速度最快，排列在最外圈。4．利用無水乙醇提取出葉綠體中的色素，設法分別得到各種色素，并將葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素和混合液依次點樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如下圖所示)。當濾紙下方浸入層析液后，濾紙條上各色素正確的位置應為()答案B解析在層析液中四種色素的溶解度從大到小的依次依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，色素溶解度越大，隨層析液在濾紙上擴散的速度越快，混合液中含4種色素，擴散后在濾紙條上形成4條色素帶。矯正易錯強記長句1．關于光合色素的5點提示(1)可進行光合作用的細胞不肯定都含有葉綠體(如藍藻等)，但是都有光合色素。(2)葉綠素對紅光和藍光的汲取量大，類胡蘿卜素對藍紫光的汲取量大，對其他波段的光并非不汲取，只是汲取量較少。(3)植物葉片呈現綠色的緣由是葉片中的色素對綠光的汲取少，綠光被反射出來。(4)不同顏色溫室大棚的光合效率比較：無色透亮大棚能透過日光中各種色光，有色大棚主要透過同色光，所以無色透亮的大棚中植物的光合效率最高；葉綠素對綠光汲取最少，因此綠色塑料大棚中植物的光合效率最低；不同顏色的溫室大棚光合效率不同，單色光中，藍紫光下光合速率最快，紅光次之，綠光最差。(5)植物的液泡中含有的色素不參加光合作用。2．對光合作用過程的5點說明(1)光合作用中光反應產生的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，細胞呼吸產生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。(2)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。(3)暗反應不干脆須要光，但是假如沒有光照，光反應停止后，暗反應很快也會停止。(4)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。(5)葉綠體產生的ATP只能用于自身的物質合成，不能干脆用于細胞中其他部位的生命活動。某植物在停止供水和復原供水條件下，氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變更如圖所示。請回答下列問題：1．停止供水后，光合速率下降，緣由是一方面水是光合作用的原料；另一方面缺水會導致氣孔開度降低，CO2供應不足，影響了光合作用的暗反應，導致光合作用速率下降。2．在溫度、光照相同的條件下，圖中A點與B點相比，B點光飽和點低，其主要緣由是B點氣孔開度低，CO2汲取削減，暗反應速率低，須要光反應供應的ATP和[H]少，所以光飽和點低。3．停止供水一段時間后，葉片發黃，緣由是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。重溫高考演練模擬1．(2024·江蘇，17)下列用鮮菠菜進行色素提取、分別試驗的敘述，正確的是()A．應當在研磨葉片后馬上加入CaCO3，防止酸破壞葉綠素B．即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素C．為獲得10mL提取液，研磨時一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D．層析完畢后應快速記錄結果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發消逝答案B解析CaCO3可防止酸破壞葉綠素，應在研磨時加入，A錯誤；即使菜葉剪碎不夠充分，但色素并沒有削減，也可提取出4種光合作用色素，B正確；由于研磨時乙醇易揮發，故為獲得10mL提取液，研磨時應加入多于10mL的乙醇，C錯誤；葉綠素條帶不會隨層析液揮發消逝，D錯誤。2.(2024·天津，6)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半，但固定CO2酶的活性顯著高于野生型。右圖顯示兩者在不同光照強度下的CO2汲取速率。下列敘述錯誤的是()A．光照強度低于P時，突變型的光反應強度低于野生型B．光照強度高于P時，突變型的暗反應強度高于野生型C．光照強度低于P時，限制突變型光合速率的主要環境因素是光照強度D．光照強度高于P時，限制突變型光合速率的主要環境因素是CO2濃度答案D解析由于突變型水稻葉片的葉綠素含量較少，由圖可知，光照強度低于P時，突變型的光合作用光反應強度低于野生型，A項正確；由于突變型水稻中固定CO2酶的活性顯著高于野生型，由圖可知，光照強度高于P時，突變型的暗反應強度高于野生型，B項正確；光照強度低于P時，光照強度沒有達到光飽和點，限制突變型光合速率的主要環境因素是光照強度，C項正確；P點并未達到突變型水稻光合作用的光飽和點，故光照強度高于P點小于光飽和點時限制光合速率的主要環境因素是光照強度，當光照強度大于光飽和點時，限制光合速率的主要環境因素是CO2濃度，D項錯誤。3．(2015·安徽，2)如圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是()A．CO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變為C3中的化學能B．CO2可干脆被[H]還原，再經過一系列的變更形成糖類C．被還原的C3在有關酶的催化作用下，可再形成C5D．光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會上升答案C解析CO2的固定是CO2與C5在酶的催化下合成C3的過程，沒有ATP的消耗，A項錯誤；暗反應中，CO2不能干脆被[H]還原，必需經過CO2的固定形成C3，再在有關酶的催化作用下，一部分C3被[H]還原，經一系列變更形成糖類，另一部分C3經一系列變更形成C5，B項錯誤，C項正確；在CO2供應不變的狀況下，光照強度由強變弱時，光反應供應的[H]、ATP削減，導致C3還原過程減弱，但此時CO2的固定仍在進行，故短時間內C3含量上升，C5含量下降，D項錯誤。4．(2024·廣東化州高三二次模擬)在置于黑暗條件下的葉綠體懸浮液中加入適量NaH14CO3溶液，再賜予瞬時間照。下列說法正確的是()A．黑暗條件下，葉綠體基質中不存在C3和C5B．黑暗條件下，葉綠體懸浮液不能合成ATP和[H]C．瞬時間照后，(CH2O)出現放射性比C3早D．光照瞬間，C3含量快速增加而C5含量快速削減答案B解析黑暗條件下，葉綠體基質中存在C3和C5，A錯誤；黑暗條件下，光反應不能進行，葉綠體懸浮液不能合成ATP和[H]，B正確；瞬時間照后，(CH2O)出現放射性比C3晚，C錯誤；光照瞬間，C3含量快速削減而C5含量快速增加，D錯誤。5．(2024·全國Ⅰ，30)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變更趨勢如圖所示。回答下列問題：(1)當光照強度大于a時，甲、乙兩種植物中，對光能的利用率較高的植物是________。(2)甲、乙兩種植物單獨種植時，假如種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，推斷的依據是_________________________________________________。(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是________。(4)某植物夏日晴天中午12：00時葉片的光合速率明顯下降，其緣由是進入葉肉細胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。答案(1)甲(2)甲光照強度降低導致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2解析(1)由曲線圖可知，光照強度大于a時，甲植物的凈光合速率隨著光照強度的增加而增加的幅度更大，說明甲植物對光能的利用率較高。(2)當種植密度過大時，植株的葉片會相互遮擋，植株接受的光照強度減弱，導致植物凈光合速率下降。由曲線圖可知，光照強度降低導致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲線圖可知，在低光照強度下，乙植物的凈光合速率較高，在高光照強度下，乙植物的凈光合速率明顯低于甲植物，所以乙植物更適合在林下低光照強度的環境下種植。(4)夏日晴天中午12點，溫度較高，部分氣孔關閉，進入葉肉細胞的CO2明顯削減，抑制了暗反應，導致葉片的光合速率明顯降低。一、單項選擇題1．下列關于葉綠體中色素提取的敘述，錯誤的是()A．菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料B．加入少許CaCO3能避開葉綠素被破壞C．用無水乙醇提取的葉綠體色素中無胡蘿卜素D．研磨時加入石英砂可使葉片研磨更充分答案C解析葉綠體中的四種色素包括葉綠素a、葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素，它們都溶于無水乙醇，C項錯誤。2．(2024·江蘇金陵中學期中)下列不屬于限制無關變量相關操作的是()A．驗證光合作用須要光照的試驗中，將葉片的一半用黑紙包住B．驗證溫度影響酶活性的試驗中，先將底物和酶溶液分別置于相同溫度條件下后再混合C．驗證光合作用能產生淀粉的試驗中，首先將試驗植物進行饑餓處理D．綠葉中色素的提取和分別試驗中，制備濾紙條時剪去兩角答案A解析驗證光合作用須要光照的試驗中，是否有光是試驗的自變量(單一變量)，不是無關變量，A項符合題意；B、C、D項都是對無關變量的處理。3．(2024·長沙雅禮中學月考)下列有關葉綠體的描述，正確的是()A．葉肉細胞中的葉綠體在光下和黑暗中均可生成ATPB．經黑暗處理后葉肉細胞內淀粉等被輸出消耗，此時葉綠體內不含糖類C．葉綠體中含有RNA聚合酶，體現了細胞內基因的選擇性表達D．葉綠體產生O2和線粒體產生H2O均在生物膜上進行答案D解析葉綠體只有在光下才能發生光反應形成ATP，黑暗中葉綠體內不具有形成ATP的條件，A錯誤；經黑暗處理過的葉肉細胞會向其他部位輸出淀粉和消耗糖類等有機物，但葉綠體中的DNA、RNA中含有脫氧核糖或核糖，B錯誤；RNA聚合酶在細胞中普遍存在，不是基因選擇性表達的產物，C錯誤；葉綠體產生O2在類囊體膜上進行，線粒體產生H2O在線粒體內膜上進行，D正確。4．(2024·無錫一模)下圖表示綠色植物光合作用的部分過程，圖中a～c表示相關物質。有關分析錯誤的是()A．圖中a為氧氣，可部分釋放到空氣中B．圖中b為NADPH，外界CO2濃度上升時，b的含量短暫上升C．該過程消耗的NADP＋和c來自葉綠體基質D．該過程將光能轉化為化學能儲存在b和ATP中答案B解析水光解的產物是氧氣和H＋，若光合作用強度大于細胞呼吸強度，氧氣會部分釋放到空氣中；圖中b是在NADP＋、H＋和電子參加下形成的NADPH，當外界CO2濃度上升時，暗反應中生成的三碳化合物增多，則消耗的NADPH增多，導致NADPH的含量短暫降低；葉綠體基質中，暗反應消耗NADPH、ATP產生NADP＋、ADP和Pi；光合作用光反應過程中，將光能轉化成化學能儲存在ATP和NADPH中。5．為探討光反應中ATP產生的原理，有科學家進行如下試驗：將葉綠體類囊體置于pH為4的琥珀酸溶液后，琥珀酸進入類囊體腔，腔內的pH下降為4；然后把懸浮液的pH快速上升為8，此時類囊體內pH為4，類囊體外pH為8，在有ADP和Pi存在時類囊體生成ATP，對試驗條件和結論分析正確的是()A．黑暗中進行，結果表明：H＋能通過自由擴散進入類囊體B．光照下進行，結果支持：合成ATP的能量干脆來自色素汲取的光能C．黑暗中進行，結果支持：光反應使類囊體內外產生H＋濃度差，推動ATP合成D．光照下進行，結果表明：光反應產生的[H]參加暗反應中C3的還原答案C解析在光照條件下，類囊體膜上的色素汲取光能，能將光能轉化成ATP中的化學能，干擾試驗結果，故應在黑暗中進行；題干中類囊體內pH為4，類囊體外pH為8，在有ADP和Pi存在時類囊體生成ATP，說明ATP的合成與H＋濃度差有關，類囊體內外產生H＋濃度差，從而推動ATP合成。6．下列對光合作用圖解分析不正確的是()A．圖示為真核生物的光合作用過程B．若突然停止CO2供應，則短時間內三碳化合物的含量將上升C．圖中①為O2，②為ATPD．若用3H標記的H2O進行示蹤，可發覺H元素的轉移途徑為H2O→[H]→糖類答案B解析由于有葉綠體的存在，所以應為真核生物的光合作用；若突然停止CO2的供應，則短時間內三碳化合物的形成削減，消耗不變，含量降低；圖中①為水的分解產物O2，②為光反應為暗反應供應的ATP；光反應中水分解產生[H]，為暗反應供應還原劑，并進入到有機物中。7．(2024·信陽質檢)綠色植物中含有的葉綠體(圖甲)是可完成能量轉換的細胞器，圖乙是圖甲中的色素分別結果，圖丙是在圖甲④結構中進行的生化反應，①～④分別代表圖甲中葉綠體的結構。下列相關敘述不正確的是()A．圖乙中的色素帶由1到4分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素B．圖甲中①和③的成分和結構相像C．環境條件相對穩定的狀況下，圖甲④中的C3含量多于C5D．假如突然降低CO2的濃度，圖丙中的C3含量會始終下降答案D解析圖乙中下方有濾液細線，色素的擴散方向是從下向上的，所以1～4分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，A項正確；圖甲中的①和③分別是葉綠體的內膜和外膜，它們的成分和結構相像，B項正確；分析圖丙中的過程要從兩個方面進行：一是環境條件相對穩定時，暗反應中的兩個過程、光反應與暗反應之間均處于一種相對平衡的狀態，由于一個C5對應著兩個C3，所以C3含量要比C5高；二是當環境條件突然變更時，如CO2濃度突然降低時，短時間內由于CO2固定過程減弱而C3的還原過程仍在進行，故C3含量降低而C5含量上升，但一段時間后，反應過程又達到一個新的平衡狀態，所以C3含量不會始終下降，C項正確、D項錯誤。8．科學家提取植物細胞中的葉綠體，將葉綠體膜破壞，分別出基質和基粒，用來探討光合作用的過程(如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示無或不添加)。下列條件下能產生葡萄糖的是()選項場所光照CO2ATP[H]C5A基質－＋－＋＋B基粒＋＋－－＋C基質和基粒－＋－－－D基質和基粒＋＋－－＋答案D解析光合作用分為光反應和暗反應兩個階段，光反應在基粒上進行，須要光照；暗反應進行時須要光反應供應[H]和ATP，須要葉綠體基質中的C5和大氣中的CO2的參加。二、多項選擇題9．(2024·南京調研)某探討小組在水肥足夠的條件下，觀測了玉米光合速率等生理指標日變更趨勢，結果如圖所示。據圖推斷下列有關敘述錯誤的是()A．光合作用消耗ATP最快的時刻是15：00B．根吸水實力最強的時刻是12：00C．干脆引起蒸騰速率變更的生理指標是氣孔阻抗D．影響光合速率的環境因素主要是CO2濃度答案ABD解析光合速率越大，光合作用消耗ATP也就越快，由甲圖可知，光合作用消耗ATP最快的時刻是12：00，A項錯誤；蒸騰作用越強，根吸水實力越強，由乙圖可知，根吸水實力最強的時刻是15：00，B項錯誤；蒸騰作用是水分以氣體形式通過氣孔散失，干脆引起蒸騰速率變更的生理指標是氣孔阻抗，C項正確；據圖可知，本題中影響光合速率的主要環境因素是光照強度，D項錯誤。10．(2024·江蘇高三五月沖刺)探討者運用同位素18O標記水和碳酸氫鈉中的部分氧原子，加入三組小球藻培育液中，記錄反應起始時水和碳酸氫鈉中18O的比例，光照一段時間后，分別檢測小球藻釋放的氧氣中18O的比例，試驗結果如下表所示。下列相關敘述正確的是()組別起始時水中18O的比例(%)起始時HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例(%)釋放的O2中18O的比例(%)10.850.410.8420.850.550.8530.850.610.85A.18O2是在小球藻葉綠體的類囊體膜上生成的B．HCOeq\o\al(－,3)可為小球藻的光合作用供應碳元素C．HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例不同導致放氧速率不同D．釋放的O2中18O比例與水相近，推想O2來自于水答案ABD解析光合作用光反應階段，水在光下分說明放氧氣，該過程在葉綠體的類囊體膜上進行，A正確；碳酸氫鈉釋放二氧化碳，為光合作用供應碳元素，B正確；據表中數據可知，放氧速率與水中18O起始比例一樣，與HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例不同，C錯誤；釋放的O2中18O比例與水中18O起始比例一樣，與HCOeq\o\al(－,3)中18O的比例不同，推知O2的氧原子來自于水，D正確。三、非選擇題11．下圖為葉綠體的結構和