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高中生物高考必修一 第三单元 第9讲
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这是一份高中生物高考必修一 第三单元 第9讲，共33页。试卷主要包含了色素提取与分离，叶绿体的结构与功能，叶绿体中色素的种类与吸收光谱等内容，欢迎下载使用。
1.色素提取与分离
(1)实验原理
(2)实验流程
2.叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
3.叶绿体中色素的种类与吸收光谱
(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。
(2)功能：吸收、传递(四种色素均吸收)、转化(只有极少数叶绿素a分子可转化)光能。
(3)吸光状况
①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
1.进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液没及？
提示 层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。
2.提取叶绿体中的色素，也可用右图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？
提示 ①——胡萝卜素(橙黄色) ②——叶黄素(黄色) ③——叶绿素a(蓝绿色) ④——叶绿素b(黄绿色)。
结合色素的提取与分离，考查科学思维和科学探究能力
1.(2013·海南卷，8)关于叶绿素提取的叙述，错误的是( )
A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B.加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
解析 菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D正确。
答案 C
2.(2019·焦作市新高三入学检测)迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据)。相关叙述正确的是( )
叶绿体中色素层析结果(部分数据)
A.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离
B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2＋，其含量会减少
C.在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4
D.可用根尖细胞作为该实验的材料
解析 无水乙醇和丙酮是提取色素使用的试剂，应用层析液分离色素，A错误；根据色素3的实验组1、2、3三组数据可求出平均移动距离为1.6，即Rf为0.2。根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，镁是合成叶绿素的原料，缺镁时叶绿素的含量会减少，B正确；溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散速度越快，即胡萝卜素的溶解度最高，扩散速度最快，C错误；根尖细胞没有叶绿体，因此不含有进行光合作用的色素，不能用来作为提取和分离叶绿体中色素的实验材料，D错误。
答案 B
叶绿体中色素的提取与分离四个常见异常现象原因分析
1.滤液绿色过浅的原因
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
2.滤纸条色素带重叠的原因
①滤液细线不直；②滤液细线过粗。
3.滤纸条无色素带的原因
①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
4.滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因
①忘记加CaCO3，导致叶绿素被破坏；
②所用叶片为黄叶。
围绕捕获光能的色素和结构，考查科学思维能力
3.(2017·全国卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
答案 A
4.(2016·全国卷Ⅱ，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。
答案 C
影响叶绿素合成的三大因素
考点二 光合作用的探究历程与光合作用的过程
1.光合作用的探究历程(连线)
答案 ①—A—b ②—C—a ③—E—f ④—D—c ⑤—F—e ⑥—B—d ⑦—G—g
如图1、2、3所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)请思考：
(1)图1中a～e可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？
(2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？
(3)图3所示实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？该实验对环境有何特殊要求？其目的是什么？实验结果怎样？可得出何种结论？
提示 (1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体；进行图1所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。
(2)图2所示实验运用了同位素标记技术，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2。
(3)图3实验选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。该实验要在没有空气的黑暗环境中进行，其目的是排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰，实验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所。
2.光反应与暗反应关系
图中显示光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供NADP＋和ADP、Pi。由此可得出没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也将受抑制。
■助学巧记
光合作用过程的“一、二、三、四”
3.光合作用和化能合成作用的比较
[重点·串讲整合]
1.光合作用C、H、O的转移途径
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化
■助学巧记
结合光合作用的探究历程，考查科学探究能力
1.下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是( )
A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2
解析 恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的氧气量，C错误。
答案 C
2.下列有关光合作用的几个实验，哪一项实验结果是不可能出现的( )
解析 淀粉中的C来自参与光合作用的CO2；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；只含色素的提取液在光下不能合成淀粉，故加碘液检验时溶液不呈蓝色；由于实验前没有对绿叶进行饥饿处理，绿叶中可能仍留有淀粉，故用碘蒸气检验遮光处时遮光处可能呈蓝色。
答案 D
围绕光合作用过程及相关物质变化，考查科学思维能力
3.(2018·北京卷，3)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化
C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气
解析 光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成[H]，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D项符合题意，A、C项不符合题意。结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被[H]还原，B项不符合题意。
答案 D
4.(2019·广东省中山市调研)如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是( )
A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中
B.①上产生的B物质移动到②参与C3的还原
C.②中产生的NADP＋移动到①上参与水的光解
D.①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原
解析 光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；①类囊体膜上产生的B物质[H]移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体膜上参与水的光解，C正确；①类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。
答案 D
考点三 光合作用的影响因素及应用
1.内部因素
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(补偿点：A′＜A,饱和点：B′＜B,应用：间作套种))
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分和矿质元素
(2)多因子变量对光合速率的影响
曲线分析
结合曲线模型考查单因素或多因素对光合速率的影响
1.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题。
(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑__________这一因素的影响，并采取相应措施。
[慧眼识图 获取信息]
答案 (1)0 a、b和c (2)光强 (3)大于 (4)光强
2.(2018·全国卷Ⅰ，30)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_____________________________________
____________________________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
解析 (1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。
答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
(3)乙 (4)CO2
巧借光合速率的影响因素及其应用考查科学探究能力
3.(2019·四川南充诊断)大棚果蔬种植是一种比较常见的技术，它因有较好的保温性能、利于提高作物产量等优点而深受人们喜爱，具有较好的市场前景。请分析回答：
(1)大棚种植蔬菜水果时，最好应选择________颜色(白色、红色、蓝色)的玻璃或塑料薄膜作棚顶。
(2)有些果蔬大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在阴雨天的白天也会开灯，这样做的好处是________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)为达到增产的目的，晴天对大棚内温度控制的方法是__________________，这样操作白天可尽量提高光合作用强度，夜晚可尽量降低呼吸作用强度。
(4)有机食品是国标上对无污染天然食品比较统一的提法。大棚有机蔬菜种植时，菜农广施农家肥(有机肥)，这样既减少污染，又可以通过________达到增产的目的。(5)合理密植有利于获得高产。如下图所示，要想获得果蔬高产，叶面积指数(单位土地面积上叶面积的数量，指数越大表示植物交错程度越大)应控制在________左右。
答案 (1)白色
(2)叶绿素吸收最多的是光谱中的红光和蓝紫光，这样有助于光的吸收，提高光合作用强度(答到提高光合作用强度即可)
(3)适当提高昼夜温差(或白天适当提高温度，夜晚适当降低温度)(答到增大昼夜温差即可)
(4)适当提高二氧化碳浓度，增大光合作用(答到补充二氧化碳浓度即可)
(5)4
4.(2019·山西太原模拟)某生物兴趣小组为探究绿色植物的光合作用和呼吸作用，设计了如图实验装置，请分析作答：
(1)甲和乙构成对照试验，自变量是________，探究的是________；甲和丙可构成一组对照试验，实验的变量是________，可以证明________。
(2)氧气有________的特性，甲装置试管中收集的气体可以使________，说明绿色植物的光合作用释放出氧气。
(3)有同学利用甲装置进行了进一步探究，实验结果如表：
据实验结果分析，得出的结论是________________。据此结论，若要提高大棚作物的产量，可以采取的措施是________________。
(4)利用丁装置探究绿色植物的呼吸作用时，应对装置进行________处理。一段时间后，玻璃管中的红墨水滴向________(填“左”或“右”)移动。原因是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)光照 光照对金鱼藻光合作用的影响 植物 在有光条件下氧气是由绿色植物释放出来的
(2)助燃 带火星卫生香复燃
(3)光照越强，光合作用越强 适当增加光照强度
(4)遮光 向右(或右方) 在遮光时，叶片细胞呼吸作用消耗一定量的O2，同时产生的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了
澄清易混易错·强化科学思维
[易错易混]
易错点1 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择
点拨 为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光。然而，为避免白炽灯光中黄、绿光利用率较低，阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。
易错点2 同一植物光照时间相等光合产量不一定相等
点拨 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用。甲：一直光照10分钟(暗反应时间为10分钟)；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间为20分钟)。
易错点3 CO2中C进入C3但一定不进入C5
点拨 可用放射性同位素标记法证明，CO2中的C进入C3但一定不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中的C一定不进入(CH2O)。即：14CO2→14C3→14(CH2O)
易错点4 光反应产生的[H]≠细胞呼吸产生的[H]
点拨 光反应产生的[H]为还原形辅酶Ⅱ(NADPH)，其可还原C3；细胞呼吸产生的[H]为还原型辅酶Ⅰ(NADH)，其可还原O2。
[规范答题]
(2015·全国卷Ⅰ，29改编)回答下列问题：
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的________上，该物质主要捕获可见光中的________。由此，在大棚生产中为保证作物的最大光合速率常选用________色塑料或玻璃作棚顶，如遇阴雨天，室内补光时则宜选用________(填“白炽”“绿色”或“红色或蓝紫色”)灯泡。
(2)为研究补光措施与效率，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验，每组处理的总时间均为135秒，请分析：
①单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_______________________________。
②A、B、C三组处理相比，随着________________的增加，使光下产生的ATP和________(填“NADH”或“NADPH”)能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
探索高考命题的奥秘(三)
[教材原型]
1.(必修1P106T8)假如白天突然中断了CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是什么？
提示 白天若突然中断CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。
2.(必修1P106拓展题1)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：
(1)为什么7～10时的光合用作强度不断增强？
(2)为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？
(3)为什么14～17时的光合作用强度不断下降？
提示 (1)根据图中的曲线表明，7～10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。
(2)在12时左右光合作用强度明显减弱是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。
(3)14～17时光合作用强度不断下降的原因是此时光照强度不断减弱。
[转换视角]
转换视角1 结合曲线模型考查CO2或光照变化对光合速率及C3、C5等物质变化的影响
1.(2011·全国卷)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%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。
(1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。
(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浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(填“低”或“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________(填“低”或“高”)，其原因是________________________
_____________________________________________________________________。
解析 (1)CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3量减少，确定物质A是C3，物质B是C5。(2)CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，C3和C5的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，此时根据暗反应中CO2的固定的反应式确定，C3分子数应是C5分子数的2倍。(4)CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因为暗反应减弱，所需的ATP和[H]减少，光反应强度减弱。
答案 (1)C3 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍 当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累 (3)高 (4)低 CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少
2.(2018·全国卷Ⅱ，30)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：
(1)从图可知，A叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________。
解析 (1)树冠下层叶片达到最大净光合速率时所需的光照强度会低于上层叶片，故由图中曲线可得出A叶片是树冠下层叶片。(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，说明CO2的吸收量减少，但测得放氧速率不变，由此可知，光反应速率基本不变，因此，净光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用有机溶剂无水乙醇对叶绿素进行提取。
答案 (1)下层 A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片 (2)暗 (3)无水乙醇
转换视角2 思维变通——将“变化因子”切入CO2或光补偿点予以相关考查
3.(2017·全国卷Ⅰ，30)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是___________________________，
甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_______________________________________
___________________________________________________________________。
解析 (1)在适宜条件下照光培养时，由于光合速率大于呼吸速率，导致密闭容器内CO2浓度下降，进而导致光合作用速率降低。题干信息表明甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此甲种植物净光合速率为0时(即CO2补偿点时)的二氧化碳浓度已超过乙种植物的CO2补偿点，因此其净光合速率大于0。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，由于植物进行光合作用能释放氧气，因此植物的有氧呼吸增加。
答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低 大于0
(2)甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸增加
转换视角3 逆向思维——先展示变化结果由此逆推“改变因子”
4.(2020·高考预测)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是( )
A.突然停止光照 B.突然增加CO2浓度
C.降低环境温度 D.增加光照强度
解析 突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加，C错误。
答案 D
eq \a\vs4\al\c1(课后·分层训练)
(时间：35分钟)
1.(2019·广东百校联考)光合作用过程中产生的物质中，能进入线粒体并参与有氧呼吸的是( )
A.C6H12O6 B.ATP
C.[H] D.O2
解析 葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，光合作用光反应过程中产生的[H]和ATP被叶绿体暗反应直接利用，不进入线粒体，故A、B、C均不正确。
答案 D
2.(2019·江西金太阳全国大联考)如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是( )
A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
解析 图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用除氧气之外的产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，经过暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可以证明淀粉是光合作用的产物，D错误。
答案 B
3.将某植物置于密闭的容器中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。请据图判断下列说法，错误的是( )
A.D点时该植物只进行呼吸作用，且在25 ℃条件下呼吸速率更大
B.A、B两点CO2吸收量相同，故两点光合作用合成有机物的量也相同
C.分析图示可知，限制A、B两点光合速率的主要因素都是光照强度
D.为了提高大棚内该植物的净光合速率，在阴雨天可以适当降低温度或提高光强
解析 分析图示可知，D点时光照强度为0，该植物只进行呼吸作用，且在25 ℃条件下呼吸速率更大，A正确；虽然A、B两点对应的CO2吸收量(表观光合作用量)相同，但A点所处条件下植物的呼吸速率小于B点所处条件下植物的呼吸速率，所以与B点相比，A点所处条件下，真正光合速率较小及合成的有机物量较小，B错误；分析图示可知，限制A、B两点光合速率的主要因素都是光照强度，C正确；在连续阴雨天可适当降低大棚内的温度，降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，提高净光合速率；同样也可以通过提高大棚内的光照强度来提高光合作用强度、提高净光合速率.D正确。
答案 B
4.如图甲、乙分别为A、B两个同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时得到的结果，下列说法错误的是( )
A.两同学提取色素使用的试剂可能为无水乙醇
B.与图甲相比，出现图乙所示色素带的原因是SiO2加入过少
C.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
D.a、b分别为胡萝卜素和叶黄素
解析 绿叶中的色素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，A正确；实验中加入SiO2有助于充分研磨，从而使色素充分释放，而加入CaCO3可防止研磨中色素(主要是叶绿素)被破坏，与图甲相比，图乙色素带中叶绿素a和叶绿素b的色素带偏窄，而胡萝卜素和叶黄素的色素带宽度基本没有发生变化，故原因可能是CaCO3加入过少，B错误；不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大的在滤纸条上扩散得越快，从而使色素在滤纸条上得到分离，C正确：a为胡萝卜素，b为叶黄素，D正确。
答案 B
5.(2018·洛阳一模)下列关于提高农作物产量的措施中，不合理的是( )
A.蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜，有利于提高农作物光合效率
B.施用农家肥有利于土壤微生物的代谢，可为农作物提供更多的CO2
C.维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差，可减少有机物消耗，提高产量
D.合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率
解析 绿色植物对其他颜色的光也有吸收，蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜，不利于提高农作物光合效率，A错误；农家肥含有较多的有机物，施用农家肥有利于土壤微生物的代谢，通过微生物的呼吸作用可为农作物提供更多的CO2，B正确；适当的昼夜温差可以使晚上有机物消耗减少，C正确；合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率，D正确。
答案 A
6.将某植物放在透明密闭容器内，给予不同的光照条件，不同时间内测定密闭容器中CO2的含量(ppm)如表所示，下列说法错误的是( )
A.该实验不同组别的温度和初始时CO2含量必须相同
B.本实验中适宜该植物生长的光照条件是遮光25%
C.在遮光75%的条件下，光照强度是限制该植物光合作用的主要因素
D.100～150 s全光照条件下植物固定的CO2量为4 ppm
解析 由题干和表格信息可知，实验的自变量是光照强度，温度和初始CO2含量均为无关变量，应控制相同，A正确；分析表格数据，经过相同的时间，遮光25%的条件下，容器内CO2含量最低，说明本实验中适宜该植物生长的光照条件是遮光25%，B正确；由表格数据可知，从黑暗条件，到遮光75%，再到遮光25%，光照强度逐渐增加，且三种条件下经过相同的时间，随光照强度的增加，容器内CO2含量逐渐降低，说明光合作用逐渐增强，因此在遮光75%的条件下，光照强度是限制该植物光合作用的主要因素，C正确；100～150 s全光照条件下植物积累的CO2量为4 ppm，D错误。
答案 D
7.(2019·河南八市下学期第一次测评)在光合作用的探究历程中，人们利用离体的叶绿体进行实验，逐渐探明了水的光解和[H]的产生过程，如图所示(e－为负电子)。下列分析正确的是( )
A.绿色植物对光能的吸收需要叶绿体色素和酶的共同作用
B.过程②发生在类囊体膜上并存在能量的转换
C.NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应
D.自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中
解析 本题考查光合作用的过程，主要考查理解能力和获取信息的能力。绿色植物对光能的吸收需要叶绿体色素的作用，不需要酶的作用，A错误；过程②发生在类囊体膜上，电能转化为NADPH中活跃的化学能，B正确；CO2和C5结合形成C3的过程只需要酶的催化，不需要NADPH，C错误；光能自养生物可能是原核生物，也可能是真核生物，原核生物细胞中无叶绿体，D错误。
答案 B
8.(2019·沈阳质检)某科研小组研究光照强度、CO2浓度和温度对植物光合速率的影响，其实验条件及实验结果如图所示。请据图回答下列问题。
(1)写出光合作用过程化学反应式，其中糖类用(CH2O)表示________。
(2)CO2浓度大小直接影响光合作用生成________的速率，而光照强度直接影响光合作用生成的________速率。
(3)据图分析，光照强度在O～A区间，限制上述三组实验光合速率的环境因素主要是________；光照强度在B～C区间，限制Ⅱ组实验光合速率的环境因素一定有________。
(4)比较图中所示的温度数值，t1________t2(填大小关系)。
解析 (1)光合作用过程化学反应式为CO2＋H2Oeq \(――――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2，注意要标明反应物、生成物、条件和方向。(2)二氧化碳直接参与暗反应中CO2的固定，CO2固定可生成三碳化合物；光照强度直接影响光反应，光反应的产物有O2、ATP、NADPH。(3)据图可知，在O～A区间限制三组实验光合速率的环境因素主要是光照强度。Ⅱ组实验与Ⅲ组实验对照：光照强度和CO2浓度是自变量，在相同光照强度条件下CO2浓度m1较m2更有利于光合作用进行；Ⅰ组实验与Ⅲ组实验对照：温度和光照强度是自变量，在相同光照强度下，温度t1 ℃较t2 ℃更有利于光合作用进行；综合分析三组实验，在B～C区间限制Ⅱ组实验光合速率的环境因素主要是光照强度和温度。(4)由于酶具有作用的最适温度，温度过高或过低都会影响酶活性，故t1有可能大于t2，也有可能小于t2。
答案 (1)CO2＋H2Oeq \(――――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2
(2)C3 O2、ATP、NADPH([H]) (3)光照强度 光照强度、温度 (4)>或<
9.(2019·唐山期末)为探究环境因素对光合作用的影响，某小组进行了相关实验。取去除淀粉的某植物叶片打成大小相等的圆片，并将相同数量的叶圆片分别放入A～D四组烧杯中，在25 ℃环境中进行实验，实验内容与结果见下表。
注：“＋”表示检出淀粉，“＋＋”表示检出淀粉含量较高，“－”表示未检出淀粉
下列说法错误的是( )
A.去除植物叶片中淀粉的方法可以是不光照饥饿处理
B.离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉
C.淀粉合成所需直接能源物质只能来自光反应阶段
D.若仅将D组CO2替换成N2，可推测叶片中仍有淀粉
解析 根据B组的实验结果可知，欲去除植物叶片中的淀粉，可以在黑暗条件下进行饥饿处理，A正确；将B组和D组的实验结果作对比可知，两组实验的自变量为葡萄糖的有无，因变量是淀粉含量，离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉，B正确；由C组和D组可知，光照条件下淀粉含量较高，但黑暗条件下也有淀粉合成，说明淀粉合成所需直接能源物质不是只来自光反应阶段，还可以来自细胞呼吸，C错误；D组为黑暗环境，若将D组CO2替换成N2，葡萄糖仍可合成淀粉，因此推测叶片中仍有淀粉，D正确。
答案 C
10.研究发现，将新疆雪莲中的sikRbcs2基因导入烟草后获得的转基因烟草具有较高的抗寒能力。为探究其机理，研究者以25 ℃、16 ℃、10 ℃、6 ℃、4 ℃的温度梯度处理非转基因烟草和转基因烟草，3天后分别测定二者的光合速率(图1)和表观电子传递效率(图2)，其中，表观电子传递效率是光合作用中光能转化最大效率的一种度量方式，可以反映光合作用中光反应阶段的强度。下列各项叙述错误的是( )
A.低温可能导致烟草叶片部分气孔关闭，进而降低了光合速率
B.表观电子传递效率越高，说明光合作用产生的NADPH越多
C.由图1和图2的数据变化趋势分析，低温只影响光合作用的暗反应阶段
D.与非转基因烟草相比，低温处理对转基因烟草的表观电子传递效率影响较小
解析 根据题干信息可知，图2体现的是光反应强度随温度的变化，综合分析图1和图2可知，低温可影响烟草的光反应强度，且随处理温度的降低，转基因烟草的表观电子传递效率降幅低于非转基因烟草的，C错误、D正确；在光反应中电子传递的结果是产生[H](NADPH)和ATP，B正确；综合分析图1和图2可知，低温可能影响光反应阶段(如影响色素对光能的吸收、传递和转换)，也可能影响酶的活性，还可能影响暗反应的原料(CO2)供应，即使叶片气孔关闭，A正确。
答案 C
11.(2019·广东惠州模拟)(1)图1、图2分别代表烟草和玉米叶片利用CO2的两条途径。请回答下列问题。
①图中过程a称为________；玉米的光合叶片用碘蒸气处理，________(填“叶肉”或“维管束鞘”)细胞出现深蓝色(不考虑有机物的转移)。
②以对CO2的利用情况来看，________(填“玉米”或“烟草”)更适于在高温、干旱等环境中生活。
(2)探究不同氮素水平对青花菜叶片光合作用的影响，实验结果如表所示。分析表格数据回答下列问题：
①随着氮素水平的升高，叶片净光合速率逐渐________(填“增大”或“减小”)，气孔导度________(填“限制”或“不限制”)青花菜叶片净光合速率的变化。
②光合作用过程中，叶绿素主要吸收________光，光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为________，还有一部分转移到________中。
③为了使实验数据更可靠，在控制好无关变量的基础上，应针对每个氮素水平设置________。
解析 (1)①图1是烟草叶肉细胞中进行的生理过程，过程a是CO2的固定，过程b是C3的还原；图2是玉米叶片中进行的生理过程，维管束鞘细胞内进行暗反应生成淀粉，玉米的光合叶片用碘蒸气处理后维管束鞘细胞出现深蓝色。②相比烟草，玉米可利用浓度较低的CO2，因此玉米更适于在高温、干旱等环境下生活。(2)①据表中数据可知，随着氮素水平的升高，青花菜叶片的净光合速率逐渐增大，而气孔导度在中氮、偏高、高氮三种情况下基本相同，故随着氮素水平的升高，气孔导度不限制青花菜叶片净光合速率的变化。②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。光反应阶段，光合色素吸收的光能一部分用于水的光解，将水分解为氧气和[H]，还有一部分用于合成ATP。③为使实验数据更可靠，应针对每个氮素水平条件设置至少三个重复实验。
答案 (1)①CO2的固定 维管束鞘 ②玉米 (2)①增大 不限制 ②红光和蓝紫 [H]和氧气(O2) ATP ③重复实验
12.(科学探究)(2019·广东湛江模拟)补光是指在自然光照条件下额外补充不同波长的光。为了探究补光对植物光合作用速率的影响，研究小组在温度适宜的玻璃温室中，分别用三种强度相同的单色光对某植物进行补光实验， 补光时间为上午7：00～10：00。结果如图所示。
(1)补光实验时，采用适宜温度的原因是____________________________________
____________________________________________________________________。
(2)该实验证明，自然光照下补充________nm的光可以提高光合作用速率。
(3)10：00时光照突然停止，此时光合作用速率是否为0？________；原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)现有沉置于清水底部的30片新鲜小圆叶片、饱和的碳酸氢钠溶液，其他材料器具自选，欲探究不同浓度的CO2对光合作用强度的影响，请写出实验思路：__________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析 (1)根据题意知，实验中温度是无关变量，为了在不同时间、不同波长的补光实验时对植物光合速率不造成影响，所以要采用适宜且相同的温度进行实验。
(2)对比曲线分析，与自然光照下比较，补充450、680 nm的光可以提高光合作用速率，若采用580 nm的光进行补光实验，植物光合速率反而更低。
(3)若10：00时光照突然停止，由于此时刻叶绿体内还有一定量的ATP和[H]，所以叶绿体内暗反应还可以继续进行，此时光合作用合成有机物的速率不为0。
(4)欲探究不同浓度的CO2对光合作用强度的影响，则首先应配制不同浓度的碳酸氢钠溶液，用以提供不同浓度的CO2，再选用相同数量的叶圆片放入不同浓度的碳酸氢钠溶液，给予相同强度的光照，观察记录相同时间内叶圆片上浮的数量。
答案 (1)避免由于温度不适影响植物光合作用速率 (2)450、680
(3)否 光照停止，叶绿体依然积累有ATP和[H]，暗反应继续进行
(4)配制不同浓度的碳酸氢钠溶液，分别加入等量的小圆叶片，给予相同的光照，一段时间后观察、记录小圆叶片上浮的数量考纲考情——知考向
核心素养——提考能
最新考纲
1.光合作用的基本过程(Ⅱ)
2.实验：叶绿体色素的提取与分离
生命观念
通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一的观点
全国卷考情
2018全国卷Ⅰ(30)、
2018全国卷Ⅱ(30)、
2018全国卷Ⅲ(30)、
2017全国卷Ⅰ(30)、
2017全国卷Ⅲ(3)、
2016全国卷Ⅰ(30)、
2016全国卷Ⅲ(29)
科学思维
辨析C3、C5等物质变化，进行光合作用的相关曲线模型分析
科学探究
探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响
项目
溶剂移
动距离
色素1
移动距离
色素2
移动距离
色素3
移动距离
色素4
移动距离
实验组1
7.8
1.9
实验组2
8.2
1.5
实验组3
8.0
1.4
平均移
动距离
8.0
7.6
0.8
迁移率
0.95
0.53
0.10
项目
光合作用
化能合成作用
区
别
能量
光能
氧化无机物放出的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
选项
实验操作处理
实验结果
A
绿叶eq \(――――→,\s\up7(饥饿处理))移至玻璃罩内eq \(――――――→,\s\up7(供应14CO2),\s\d5(光照3小时))检验放射性
叶内淀粉含14C
B
绿叶eq \(――――――→,\s\up7(提取和分离))叶绿素―→检验吸收光谱
吸收了红光和蓝紫光
C
绿叶eq \(――――――→,\s\up7(丙酮提取))色素溶液eq \(――――――→,\s\up7(光照5小时))加碘液检验
溶液不呈蓝色
D
绿叶eq \(――――――→,\s\up7(部分遮光))处理后的绿叶eq \(――――――→,\s\up7(光照5小时))碘蒸气检验
遮光处不呈蓝色
光源与试管的距离/cm
10
20
30
40
50
每分钟产生的气泡数/个
65
35
15
6
1
答卷采样
错因分析
忽视天然光中除红光、蓝紫光外其他色光也可少量吸收
正确答案：无色
误认为C组掺杂黑暗处理导致合成有机物大量减少
正确答案：高于 C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
混淆光合作用与细胞呼吸中“[H]”
正确答案：NADPH
时间/s
条件
0
50
100
150
黑暗
340
347
354
361
遮光75%
340
342
344
346
遮光25%
340
332
324
316
全光照
340
336
332
328
组别
烧杯中液体成分
处理条件
检测结果
A
富含CO2的纯水
光照
＋
B
富含CO2的纯水
黑暗
－
C
富含CO2的葡萄糖溶液
光照
＋＋
D
富含CO2的葡萄糖溶液
黑暗
＋
氮素水平/
(mml·L－1)
叶绿素含量/(μg·cm－2)
净光合速率/(μml·m－2·s－1)
气孔导度/(mml·m－2·s－1)
胞间CO2浓度/(μL·L－1)
5(低氮)
86
19.4
0.68
308
10(中氮)
99
20.7
0.84
304
15(偏高)
103
21.4
0.85
301
20(高氮)
103
22.0
0.84
295
1.色素提取与分离
(1)实验原理
(2)实验流程
2.叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
3.叶绿体中色素的种类与吸收光谱
(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。
(2)功能：吸收、传递(四种色素均吸收)、转化(只有极少数叶绿素a分子可转化)光能。
(3)吸光状况
①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
1.进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液没及？
提示 层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。
2.提取叶绿体中的色素，也可用右图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？
提示 ①——胡萝卜素(橙黄色) ②——叶黄素(黄色) ③——叶绿素a(蓝绿色) ④——叶绿素b(黄绿色)。
结合色素的提取与分离，考查科学思维和科学探究能力
1.(2013·海南卷，8)关于叶绿素提取的叙述，错误的是( )
A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B.加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
解析 菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D正确。
答案 C
2.(2019·焦作市新高三入学检测)迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据)。相关叙述正确的是( )
叶绿体中色素层析结果(部分数据)
A.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离
B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2＋，其含量会减少
C.在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4
D.可用根尖细胞作为该实验的材料
解析 无水乙醇和丙酮是提取色素使用的试剂，应用层析液分离色素，A错误；根据色素3的实验组1、2、3三组数据可求出平均移动距离为1.6，即Rf为0.2。根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，镁是合成叶绿素的原料，缺镁时叶绿素的含量会减少，B正确；溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散速度越快，即胡萝卜素的溶解度最高，扩散速度最快，C错误；根尖细胞没有叶绿体，因此不含有进行光合作用的色素，不能用来作为提取和分离叶绿体中色素的实验材料，D错误。
答案 B
叶绿体中色素的提取与分离四个常见异常现象原因分析
1.滤液绿色过浅的原因
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
2.滤纸条色素带重叠的原因
①滤液细线不直；②滤液细线过粗。
3.滤纸条无色素带的原因
①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
4.滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因
①忘记加CaCO3，导致叶绿素被破坏；
②所用叶片为黄叶。
围绕捕获光能的色素和结构，考查科学思维能力
3.(2017·全国卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
答案 A
4.(2016·全国卷Ⅱ，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。
答案 C
影响叶绿素合成的三大因素
考点二 光合作用的探究历程与光合作用的过程
1.光合作用的探究历程(连线)
答案 ①—A—b ②—C—a ③—E—f ④—D—c ⑤—F—e ⑥—B—d ⑦—G—g
如图1、2、3所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)请思考：
(1)图1中a～e可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？
(2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？
(3)图3所示实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？该实验对环境有何特殊要求？其目的是什么？实验结果怎样？可得出何种结论？
提示 (1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体；进行图1所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。
(2)图2所示实验运用了同位素标记技术，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2。
(3)图3实验选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。该实验要在没有空气的黑暗环境中进行，其目的是排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰，实验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所。
2.光反应与暗反应关系
图中显示光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供NADP＋和ADP、Pi。由此可得出没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也将受抑制。
■助学巧记
光合作用过程的“一、二、三、四”
3.光合作用和化能合成作用的比较
[重点·串讲整合]
1.光合作用C、H、O的转移途径
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化
■助学巧记
结合光合作用的探究历程，考查科学探究能力
1.下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是( )
A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2
解析 恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的氧气量，C错误。
答案 C
2.下列有关光合作用的几个实验，哪一项实验结果是不可能出现的( )
解析 淀粉中的C来自参与光合作用的CO2；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；只含色素的提取液在光下不能合成淀粉，故加碘液检验时溶液不呈蓝色；由于实验前没有对绿叶进行饥饿处理，绿叶中可能仍留有淀粉，故用碘蒸气检验遮光处时遮光处可能呈蓝色。
答案 D
围绕光合作用过程及相关物质变化，考查科学思维能力
3.(2018·北京卷，3)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化
C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气
解析 光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成[H]，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D项符合题意，A、C项不符合题意。结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被[H]还原，B项不符合题意。
答案 D
4.(2019·广东省中山市调研)如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是( )
A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中
B.①上产生的B物质移动到②参与C3的还原
C.②中产生的NADP＋移动到①上参与水的光解
D.①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原
解析 光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；①类囊体膜上产生的B物质[H]移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体膜上参与水的光解，C正确；①类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。
答案 D
考点三 光合作用的影响因素及应用
1.内部因素
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(补偿点：A′＜A,饱和点：B′＜B,应用：间作套种))
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分和矿质元素
(2)多因子变量对光合速率的影响
曲线分析
结合曲线模型考查单因素或多因素对光合速率的影响
1.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题。
(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑__________这一因素的影响，并采取相应措施。
[慧眼识图 获取信息]
答案 (1)0 a、b和c (2)光强 (3)大于 (4)光强
2.(2018·全国卷Ⅰ，30)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_____________________________________
____________________________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
解析 (1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。
答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
(3)乙 (4)CO2
巧借光合速率的影响因素及其应用考查科学探究能力
3.(2019·四川南充诊断)大棚果蔬种植是一种比较常见的技术，它因有较好的保温性能、利于提高作物产量等优点而深受人们喜爱，具有较好的市场前景。请分析回答：
(1)大棚种植蔬菜水果时，最好应选择________颜色(白色、红色、蓝色)的玻璃或塑料薄膜作棚顶。
(2)有些果蔬大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在阴雨天的白天也会开灯，这样做的好处是________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)为达到增产的目的，晴天对大棚内温度控制的方法是__________________，这样操作白天可尽量提高光合作用强度，夜晚可尽量降低呼吸作用强度。
(4)有机食品是国标上对无污染天然食品比较统一的提法。大棚有机蔬菜种植时，菜农广施农家肥(有机肥)，这样既减少污染，又可以通过________达到增产的目的。(5)合理密植有利于获得高产。如下图所示，要想获得果蔬高产，叶面积指数(单位土地面积上叶面积的数量，指数越大表示植物交错程度越大)应控制在________左右。
答案 (1)白色
(2)叶绿素吸收最多的是光谱中的红光和蓝紫光，这样有助于光的吸收，提高光合作用强度(答到提高光合作用强度即可)
(3)适当提高昼夜温差(或白天适当提高温度，夜晚适当降低温度)(答到增大昼夜温差即可)
(4)适当提高二氧化碳浓度，增大光合作用(答到补充二氧化碳浓度即可)
(5)4
4.(2019·山西太原模拟)某生物兴趣小组为探究绿色植物的光合作用和呼吸作用，设计了如图实验装置，请分析作答：
(1)甲和乙构成对照试验，自变量是________，探究的是________；甲和丙可构成一组对照试验，实验的变量是________，可以证明________。
(2)氧气有________的特性，甲装置试管中收集的气体可以使________，说明绿色植物的光合作用释放出氧气。
(3)有同学利用甲装置进行了进一步探究，实验结果如表：
据实验结果分析，得出的结论是________________。据此结论，若要提高大棚作物的产量，可以采取的措施是________________。
(4)利用丁装置探究绿色植物的呼吸作用时，应对装置进行________处理。一段时间后，玻璃管中的红墨水滴向________(填“左”或“右”)移动。原因是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)光照 光照对金鱼藻光合作用的影响 植物 在有光条件下氧气是由绿色植物释放出来的
(2)助燃 带火星卫生香复燃
(3)光照越强，光合作用越强 适当增加光照强度
(4)遮光 向右(或右方) 在遮光时，叶片细胞呼吸作用消耗一定量的O2，同时产生的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了
澄清易混易错·强化科学思维
[易错易混]
易错点1 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择
点拨 为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光。然而，为避免白炽灯光中黄、绿光利用率较低，阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。
易错点2 同一植物光照时间相等光合产量不一定相等
点拨 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用。甲：一直光照10分钟(暗反应时间为10分钟)；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间为20分钟)。
易错点3 CO2中C进入C3但一定不进入C5
点拨 可用放射性同位素标记法证明，CO2中的C进入C3但一定不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中的C一定不进入(CH2O)。即：14CO2→14C3→14(CH2O)
易错点4 光反应产生的[H]≠细胞呼吸产生的[H]
点拨 光反应产生的[H]为还原形辅酶Ⅱ(NADPH)，其可还原C3；细胞呼吸产生的[H]为还原型辅酶Ⅰ(NADH)，其可还原O2。
[规范答题]
(2015·全国卷Ⅰ，29改编)回答下列问题：
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的________上，该物质主要捕获可见光中的________。由此，在大棚生产中为保证作物的最大光合速率常选用________色塑料或玻璃作棚顶，如遇阴雨天，室内补光时则宜选用________(填“白炽”“绿色”或“红色或蓝紫色”)灯泡。
(2)为研究补光措施与效率，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验，每组处理的总时间均为135秒，请分析：
①单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_______________________________。
②A、B、C三组处理相比，随着________________的增加，使光下产生的ATP和________(填“NADH”或“NADPH”)能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
探索高考命题的奥秘(三)
[教材原型]
1.(必修1P106T8)假如白天突然中断了CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是什么？
提示 白天若突然中断CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。
2.(必修1P106拓展题1)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：
(1)为什么7～10时的光合用作强度不断增强？
(2)为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？
(3)为什么14～17时的光合作用强度不断下降？
提示 (1)根据图中的曲线表明，7～10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。
(2)在12时左右光合作用强度明显减弱是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。
(3)14～17时光合作用强度不断下降的原因是此时光照强度不断减弱。
[转换视角]
转换视角1 结合曲线模型考查CO2或光照变化对光合速率及C3、C5等物质变化的影响
1.(2011·全国卷)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%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。
(1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。
(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浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(填“低”或“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________(填“低”或“高”)，其原因是________________________
_____________________________________________________________________。
解析 (1)CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3量减少，确定物质A是C3，物质B是C5。(2)CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，C3和C5的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，此时根据暗反应中CO2的固定的反应式确定，C3分子数应是C5分子数的2倍。(4)CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因为暗反应减弱，所需的ATP和[H]减少，光反应强度减弱。
答案 (1)C3 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍 当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累 (3)高 (4)低 CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少
2.(2018·全国卷Ⅱ，30)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：
(1)从图可知，A叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________。
解析 (1)树冠下层叶片达到最大净光合速率时所需的光照强度会低于上层叶片，故由图中曲线可得出A叶片是树冠下层叶片。(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，说明CO2的吸收量减少，但测得放氧速率不变，由此可知，光反应速率基本不变，因此，净光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用有机溶剂无水乙醇对叶绿素进行提取。
答案 (1)下层 A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片 (2)暗 (3)无水乙醇
转换视角2 思维变通——将“变化因子”切入CO2或光补偿点予以相关考查
3.(2017·全国卷Ⅰ，30)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是___________________________，
甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_______________________________________
___________________________________________________________________。
解析 (1)在适宜条件下照光培养时，由于光合速率大于呼吸速率，导致密闭容器内CO2浓度下降，进而导致光合作用速率降低。题干信息表明甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此甲种植物净光合速率为0时(即CO2补偿点时)的二氧化碳浓度已超过乙种植物的CO2补偿点，因此其净光合速率大于0。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，由于植物进行光合作用能释放氧气，因此植物的有氧呼吸增加。
答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低 大于0
(2)甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸增加
转换视角3 逆向思维——先展示变化结果由此逆推“改变因子”
4.(2020·高考预测)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是( )
A.突然停止光照 B.突然增加CO2浓度
C.降低环境温度 D.增加光照强度
解析 突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加，C错误。
答案 D
eq \a\vs4\al\c1(课后·分层训练)
(时间：35分钟)
1.(2019·广东百校联考)光合作用过程中产生的物质中，能进入线粒体并参与有氧呼吸的是( )
A.C6H12O6 B.ATP
C.[H] D.O2
解析 葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，光合作用光反应过程中产生的[H]和ATP被叶绿体暗反应直接利用，不进入线粒体，故A、B、C均不正确。
答案 D
2.(2019·江西金太阳全国大联考)如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是( )
A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
解析 图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用除氧气之外的产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，经过暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可以证明淀粉是光合作用的产物，D错误。
答案 B
3.将某植物置于密闭的容器中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。请据图判断下列说法，错误的是( )
A.D点时该植物只进行呼吸作用，且在25 ℃条件下呼吸速率更大
B.A、B两点CO2吸收量相同，故两点光合作用合成有机物的量也相同
C.分析图示可知，限制A、B两点光合速率的主要因素都是光照强度
D.为了提高大棚内该植物的净光合速率，在阴雨天可以适当降低温度或提高光强
解析 分析图示可知，D点时光照强度为0，该植物只进行呼吸作用，且在25 ℃条件下呼吸速率更大，A正确；虽然A、B两点对应的CO2吸收量(表观光合作用量)相同，但A点所处条件下植物的呼吸速率小于B点所处条件下植物的呼吸速率，所以与B点相比，A点所处条件下，真正光合速率较小及合成的有机物量较小，B错误；分析图示可知，限制A、B两点光合速率的主要因素都是光照强度，C正确；在连续阴雨天可适当降低大棚内的温度，降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，提高净光合速率；同样也可以通过提高大棚内的光照强度来提高光合作用强度、提高净光合速率.D正确。
答案 B
4.如图甲、乙分别为A、B两个同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时得到的结果，下列说法错误的是( )
A.两同学提取色素使用的试剂可能为无水乙醇
B.与图甲相比，出现图乙所示色素带的原因是SiO2加入过少
C.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
D.a、b分别为胡萝卜素和叶黄素
解析 绿叶中的色素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，A正确；实验中加入SiO2有助于充分研磨，从而使色素充分释放，而加入CaCO3可防止研磨中色素(主要是叶绿素)被破坏，与图甲相比，图乙色素带中叶绿素a和叶绿素b的色素带偏窄，而胡萝卜素和叶黄素的色素带宽度基本没有发生变化，故原因可能是CaCO3加入过少，B错误；不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大的在滤纸条上扩散得越快，从而使色素在滤纸条上得到分离，C正确：a为胡萝卜素，b为叶黄素，D正确。
答案 B
5.(2018·洛阳一模)下列关于提高农作物产量的措施中，不合理的是( )
A.蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜，有利于提高农作物光合效率
B.施用农家肥有利于土壤微生物的代谢，可为农作物提供更多的CO2
C.维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差，可减少有机物消耗，提高产量
D.合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率
解析 绿色植物对其他颜色的光也有吸收，蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜，不利于提高农作物光合效率，A错误；农家肥含有较多的有机物，施用农家肥有利于土壤微生物的代谢，通过微生物的呼吸作用可为农作物提供更多的CO2，B正确；适当的昼夜温差可以使晚上有机物消耗减少，C正确；合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率，D正确。
答案 A
6.将某植物放在透明密闭容器内，给予不同的光照条件，不同时间内测定密闭容器中CO2的含量(ppm)如表所示，下列说法错误的是( )
A.该实验不同组别的温度和初始时CO2含量必须相同
B.本实验中适宜该植物生长的光照条件是遮光25%
C.在遮光75%的条件下，光照强度是限制该植物光合作用的主要因素
D.100～150 s全光照条件下植物固定的CO2量为4 ppm
解析 由题干和表格信息可知，实验的自变量是光照强度，温度和初始CO2含量均为无关变量，应控制相同，A正确；分析表格数据，经过相同的时间，遮光25%的条件下，容器内CO2含量最低，说明本实验中适宜该植物生长的光照条件是遮光25%，B正确；由表格数据可知，从黑暗条件，到遮光75%，再到遮光25%，光照强度逐渐增加，且三种条件下经过相同的时间，随光照强度的增加，容器内CO2含量逐渐降低，说明光合作用逐渐增强，因此在遮光75%的条件下，光照强度是限制该植物光合作用的主要因素，C正确；100～150 s全光照条件下植物积累的CO2量为4 ppm，D错误。
答案 D
7.(2019·河南八市下学期第一次测评)在光合作用的探究历程中，人们利用离体的叶绿体进行实验，逐渐探明了水的光解和[H]的产生过程，如图所示(e－为负电子)。下列分析正确的是( )
A.绿色植物对光能的吸收需要叶绿体色素和酶的共同作用
B.过程②发生在类囊体膜上并存在能量的转换
C.NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应
D.自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中
解析 本题考查光合作用的过程，主要考查理解能力和获取信息的能力。绿色植物对光能的吸收需要叶绿体色素的作用，不需要酶的作用，A错误；过程②发生在类囊体膜上，电能转化为NADPH中活跃的化学能，B正确；CO2和C5结合形成C3的过程只需要酶的催化，不需要NADPH，C错误；光能自养生物可能是原核生物，也可能是真核生物，原核生物细胞中无叶绿体，D错误。
答案 B
8.(2019·沈阳质检)某科研小组研究光照强度、CO2浓度和温度对植物光合速率的影响，其实验条件及实验结果如图所示。请据图回答下列问题。
(1)写出光合作用过程化学反应式，其中糖类用(CH2O)表示________。
(2)CO2浓度大小直接影响光合作用生成________的速率，而光照强度直接影响光合作用生成的________速率。
(3)据图分析，光照强度在O～A区间，限制上述三组实验光合速率的环境因素主要是________；光照强度在B～C区间，限制Ⅱ组实验光合速率的环境因素一定有________。
(4)比较图中所示的温度数值，t1________t2(填大小关系)。
解析 (1)光合作用过程化学反应式为CO2＋H2Oeq \(――――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2，注意要标明反应物、生成物、条件和方向。(2)二氧化碳直接参与暗反应中CO2的固定，CO2固定可生成三碳化合物；光照强度直接影响光反应，光反应的产物有O2、ATP、NADPH。(3)据图可知，在O～A区间限制三组实验光合速率的环境因素主要是光照强度。Ⅱ组实验与Ⅲ组实验对照：光照强度和CO2浓度是自变量，在相同光照强度条件下CO2浓度m1较m2更有利于光合作用进行；Ⅰ组实验与Ⅲ组实验对照：温度和光照强度是自变量，在相同光照强度下，温度t1 ℃较t2 ℃更有利于光合作用进行；综合分析三组实验，在B～C区间限制Ⅱ组实验光合速率的环境因素主要是光照强度和温度。(4)由于酶具有作用的最适温度，温度过高或过低都会影响酶活性，故t1有可能大于t2，也有可能小于t2。
答案 (1)CO2＋H2Oeq \(――――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)＋O2
(2)C3 O2、ATP、NADPH([H]) (3)光照强度 光照强度、温度 (4)>或<
9.(2019·唐山期末)为探究环境因素对光合作用的影响，某小组进行了相关实验。取去除淀粉的某植物叶片打成大小相等的圆片，并将相同数量的叶圆片分别放入A～D四组烧杯中，在25 ℃环境中进行实验，实验内容与结果见下表。
注：“＋”表示检出淀粉，“＋＋”表示检出淀粉含量较高，“－”表示未检出淀粉
下列说法错误的是( )
A.去除植物叶片中淀粉的方法可以是不光照饥饿处理
B.离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉
C.淀粉合成所需直接能源物质只能来自光反应阶段
D.若仅将D组CO2替换成N2，可推测叶片中仍有淀粉
解析 根据B组的实验结果可知，欲去除植物叶片中的淀粉，可以在黑暗条件下进行饥饿处理，A正确；将B组和D组的实验结果作对比可知，两组实验的自变量为葡萄糖的有无，因变量是淀粉含量，离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉，B正确；由C组和D组可知，光照条件下淀粉含量较高，但黑暗条件下也有淀粉合成，说明淀粉合成所需直接能源物质不是只来自光反应阶段，还可以来自细胞呼吸，C错误；D组为黑暗环境，若将D组CO2替换成N2，葡萄糖仍可合成淀粉，因此推测叶片中仍有淀粉，D正确。
答案 C
10.研究发现，将新疆雪莲中的sikRbcs2基因导入烟草后获得的转基因烟草具有较高的抗寒能力。为探究其机理，研究者以25 ℃、16 ℃、10 ℃、6 ℃、4 ℃的温度梯度处理非转基因烟草和转基因烟草，3天后分别测定二者的光合速率(图1)和表观电子传递效率(图2)，其中，表观电子传递效率是光合作用中光能转化最大效率的一种度量方式，可以反映光合作用中光反应阶段的强度。下列各项叙述错误的是( )
A.低温可能导致烟草叶片部分气孔关闭，进而降低了光合速率
B.表观电子传递效率越高，说明光合作用产生的NADPH越多
C.由图1和图2的数据变化趋势分析，低温只影响光合作用的暗反应阶段
D.与非转基因烟草相比，低温处理对转基因烟草的表观电子传递效率影响较小
解析 根据题干信息可知，图2体现的是光反应强度随温度的变化，综合分析图1和图2可知，低温可影响烟草的光反应强度，且随处理温度的降低，转基因烟草的表观电子传递效率降幅低于非转基因烟草的，C错误、D正确；在光反应中电子传递的结果是产生[H](NADPH)和ATP，B正确；综合分析图1和图2可知，低温可能影响光反应阶段(如影响色素对光能的吸收、传递和转换)，也可能影响酶的活性，还可能影响暗反应的原料(CO2)供应，即使叶片气孔关闭，A正确。
答案 C
11.(2019·广东惠州模拟)(1)图1、图2分别代表烟草和玉米叶片利用CO2的两条途径。请回答下列问题。
①图中过程a称为________；玉米的光合叶片用碘蒸气处理，________(填“叶肉”或“维管束鞘”)细胞出现深蓝色(不考虑有机物的转移)。
②以对CO2的利用情况来看，________(填“玉米”或“烟草”)更适于在高温、干旱等环境中生活。
(2)探究不同氮素水平对青花菜叶片光合作用的影响，实验结果如表所示。分析表格数据回答下列问题：
①随着氮素水平的升高，叶片净光合速率逐渐________(填“增大”或“减小”)，气孔导度________(填“限制”或“不限制”)青花菜叶片净光合速率的变化。
②光合作用过程中，叶绿素主要吸收________光，光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为________，还有一部分转移到________中。
③为了使实验数据更可靠，在控制好无关变量的基础上，应针对每个氮素水平设置________。
解析 (1)①图1是烟草叶肉细胞中进行的生理过程，过程a是CO2的固定，过程b是C3的还原；图2是玉米叶片中进行的生理过程，维管束鞘细胞内进行暗反应生成淀粉，玉米的光合叶片用碘蒸气处理后维管束鞘细胞出现深蓝色。②相比烟草，玉米可利用浓度较低的CO2，因此玉米更适于在高温、干旱等环境下生活。(2)①据表中数据可知，随着氮素水平的升高，青花菜叶片的净光合速率逐渐增大，而气孔导度在中氮、偏高、高氮三种情况下基本相同，故随着氮素水平的升高，气孔导度不限制青花菜叶片净光合速率的变化。②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。光反应阶段，光合色素吸收的光能一部分用于水的光解，将水分解为氧气和[H]，还有一部分用于合成ATP。③为使实验数据更可靠，应针对每个氮素水平条件设置至少三个重复实验。
答案 (1)①CO2的固定 维管束鞘 ②玉米 (2)①增大 不限制 ②红光和蓝紫 [H]和氧气(O2) ATP ③重复实验
12.(科学探究)(2019·广东湛江模拟)补光是指在自然光照条件下额外补充不同波长的光。为了探究补光对植物光合作用速率的影响，研究小组在温度适宜的玻璃温室中，分别用三种强度相同的单色光对某植物进行补光实验， 补光时间为上午7：00～10：00。结果如图所示。
(1)补光实验时，采用适宜温度的原因是____________________________________
____________________________________________________________________。
(2)该实验证明，自然光照下补充________nm的光可以提高光合作用速率。
(3)10：00时光照突然停止，此时光合作用速率是否为0？________；原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)现有沉置于清水底部的30片新鲜小圆叶片、饱和的碳酸氢钠溶液，其他材料器具自选，欲探究不同浓度的CO2对光合作用强度的影响，请写出实验思路：__________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析 (1)根据题意知，实验中温度是无关变量，为了在不同时间、不同波长的补光实验时对植物光合速率不造成影响，所以要采用适宜且相同的温度进行实验。
(2)对比曲线分析，与自然光照下比较，补充450、680 nm的光可以提高光合作用速率，若采用580 nm的光进行补光实验，植物光合速率反而更低。
(3)若10：00时光照突然停止，由于此时刻叶绿体内还有一定量的ATP和[H]，所以叶绿体内暗反应还可以继续进行，此时光合作用合成有机物的速率不为0。
(4)欲探究不同浓度的CO2对光合作用强度的影响，则首先应配制不同浓度的碳酸氢钠溶液，用以提供不同浓度的CO2，再选用相同数量的叶圆片放入不同浓度的碳酸氢钠溶液，给予相同强度的光照，观察记录相同时间内叶圆片上浮的数量。
答案 (1)避免由于温度不适影响植物光合作用速率 (2)450、680
(3)否 光照停止，叶绿体依然积累有ATP和[H]，暗反应继续进行
(4)配制不同浓度的碳酸氢钠溶液，分别加入等量的小圆叶片，给予相同的光照，一段时间后观察、记录小圆叶片上浮的数量考纲考情——知考向
核心素养——提考能
最新考纲
1.光合作用的基本过程(Ⅱ)
2.实验：叶绿体色素的提取与分离
生命观念
通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一的观点
全国卷考情
2018全国卷Ⅰ(30)、
2018全国卷Ⅱ(30)、
2018全国卷Ⅲ(30)、
2017全国卷Ⅰ(30)、
2017全国卷Ⅲ(3)、
2016全国卷Ⅰ(30)、
2016全国卷Ⅲ(29)
科学思维
辨析C3、C5等物质变化，进行光合作用的相关曲线模型分析
科学探究
探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响
项目
溶剂移
动距离
色素1
移动距离
色素2
移动距离
色素3
移动距离
色素4
移动距离
实验组1
7.8
1.9
实验组2
8.2
1.5
实验组3
8.0
1.4
平均移
动距离
8.0
7.6
0.8
迁移率
0.95
0.53
0.10
项目
光合作用
化能合成作用
区
别
能量
光能
氧化无机物放出的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
选项
实验操作处理
实验结果
A
绿叶eq \(――――→,\s\up7(饥饿处理))移至玻璃罩内eq \(――――――→,\s\up7(供应14CO2),\s\d5(光照3小时))检验放射性
叶内淀粉含14C
B
绿叶eq \(――――――→,\s\up7(提取和分离))叶绿素―→检验吸收光谱
吸收了红光和蓝紫光
C
绿叶eq \(――――――→,\s\up7(丙酮提取))色素溶液eq \(――――――→,\s\up7(光照5小时))加碘液检验
溶液不呈蓝色
D
绿叶eq \(――――――→,\s\up7(部分遮光))处理后的绿叶eq \(――――――→,\s\up7(光照5小时))碘蒸气检验
遮光处不呈蓝色
光源与试管的距离/cm
10
20
30
40
50
每分钟产生的气泡数/个
65
35
15
6
1
答卷采样
错因分析
忽视天然光中除红光、蓝紫光外其他色光也可少量吸收
正确答案：无色
误认为C组掺杂黑暗处理导致合成有机物大量减少
正确答案：高于 C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
混淆光合作用与细胞呼吸中“[H]”
正确答案：NADPH
时间/s
条件
0
50
100
150
黑暗
340
347
354
361
遮光75%
340
342
344
346
遮光25%
340
332
324
316
全光照
340
336
332
328
组别
烧杯中液体成分
处理条件
检测结果
A
富含CO2的纯水
光照
＋
B
富含CO2的纯水
黑暗
－
C
富含CO2的葡萄糖溶液
光照
＋＋
D
富含CO2的葡萄糖溶液
黑暗
＋
氮素水平/
(mml·L－1)
叶绿素含量/(μg·cm－2)
净光合速率/(μml·m－2·s－1)
气孔导度/(mml·m－2·s－1)
胞间CO2浓度/(μL·L－1)
5(低氮)
86
19.4
0.68
308
10(中氮)
99
20.7
0.84
304
15(偏高)
103
21.4
0.85
301
20(高氮)
103
22.0
0.84
295
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