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2024届高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用第9讲光合作用与能量转化课件
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这是一份2024届高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用第9讲光合作用与能量转化课件，共60页。PPT课件主要包含了2实验流程图解，3实验步骤，续上表，色素与叶片的颜色，答案D，答案A，答案B，3叶面积指数，曲线解读，③温度等内容，欢迎下载使用。
第9讲 光合作用与能量转化【课标要求】 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机物中。2.活动：绿叶中色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构
(4)实验结果及分析。
(5)实验异常现象的原因。
2.捕获光能的色素(1)色素的种类及颜色。
(2)色素的吸收光谱分析(光谱：阳光穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成的不同颜色的光带)。
由图可以看出：①色素的功能：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。②色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(波长是400～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。
提醒：①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。②植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用。③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。
3．叶绿体的结构适于进行光合作用
注：叶绿体并非光合作用的必要条件，蓝细菌、光合细菌没有叶绿体也能进行光合作用。
1．影响叶绿素合成因素的分析
考向1 结合实验原理及过程，考查科学探究1．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是( )A．色素在提取液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同B．研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例相同C．实验结果中得到的四条色素带在滤纸条上自上而下依次变宽D．与成熟叶相比，幼叶作实验材料得到的叶绿素a、b的条带较窄
解析：利用色素在层析液中的溶解度不同的原理来分离色素，从而使色素带的位置不同，A项错误；CaCO3可防止叶绿素被破坏，因此研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同，B项错误；色素带的宽窄与色素含量相关，滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽)，C项错误；与成熟叶相比，幼叶所含叶绿素(包括叶绿素a和叶绿素b)较少，幼叶作实验材料得到的叶绿素a、b的条带较窄，D项正确。
考向2 围绕捕获光能的色素与叶绿体的结构，考查生命观念2．如图为高等植物叶肉细胞的叶绿体中一个类囊体内的相关反应。下列有关叙述不正确的是( )
A．类囊体膜的主要成分包括蛋白质、脂质和四种色素等B．类囊体膜扩大了叶绿体内的膜面积，有利于提高光合效率C．产生的O2被相邻细胞的线粒体利用，至少穿过6层磷脂双分子层D．H＋与NADP＋结合形成的NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应
解析：类囊体膜为生物膜，色素只是附着其上，而不是其主要成分，A项错误；类囊体膜扩大了叶绿体内的膜面积，能附着更多的色素和酶，有利于提高光合效率，B项正确；产生的O2被相邻细胞的线粒体利用，出细胞要穿过3层磷脂双分子层，进入相邻细胞的线粒体也穿过3层磷脂双分子层，故至少穿过6层，C项正确；光反应中H＋与NADP＋结合形成的NADPH作为活泼的还原剂，用于暗反应中的三碳化合物的还原，D项正确。
3．(2022·黑龙江大庆)高等植物的光合作用依赖于光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为叶绿素循环。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是( )
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上B．利用纸层析法分离色素时，③应位于滤纸条的最下端C．植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光D．弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
解析：图中②和③主要分布在叶绿体的类囊体膜上，A项错误；利用纸层析法分离色素时，②叶绿素b位于滤纸条的最下端，B项错误；植物叶片呈现绿色是由于叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来，C项错误；②叶绿素b的相对含量增高有利于在弱光下吸收更多光能用于植物的光合作用，D项正确。
考点二 光合作用的原理
1．探究光合作用原理的部分实验
2.光合作用过程(1)光合作用过程图解。
(2)光反应与暗反应。
②光反应与暗反应的联系。
a．光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi。b．没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也会受到抑制。
提醒：①暗反应在有光或无光条件下都可以进行，若光反应停止，暗反应可持续一段时间，但时间不长。②C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。
提醒：光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
4．光合作用和化能合成作用的比较
1．光合作用中元素的去向分析
2．环境改变时光合作用各物质含量的变化(1)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，相关物质含量在短时间内的变化分析如下：
提醒：①C5、NADPH、ATP的变化一致。C3与C5、NADPH、ATP的变化相反。②C3量高于C5量，一般C3量为C5量的2倍。③对光合作用有利时，(CH2O)合成增加，反之则减少。
(2)“数学模型法”探究。
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
3．连续光照和间隔光照下的有机物合成量(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理，有机物的积累量要多。(3)应用：人工补光时，可采用较高频率的“光暗交替”策略，这样在提高单位时间内光合产量的情况下，能大量节省能源成本。
考向1 结合光合作用的过程，考查科学探究1．(2022·山东威海)下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是( )
A．Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATPC．叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的D．农业生产上可通过增加CO2浓度来提高作物中蔗糖的含量
解析：据图示信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此Pi输入叶绿体减少时，说明磷酸丙糖从叶绿体中输出的过程受阻，即输出减少，A项正确；光反应产生的ATP能用于暗反应中C3的还原过程，由图示可知，该过程能合成磷酸丙糖，B项正确；由图示可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式运出细胞，C项正确；根据题意可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量上升，而蔗糖含量下降，D项错误。
2．(2022·安徽合肥)植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取液(淡绿色)提供特定的与氢离子结合的氢受体2，6D(一种墨绿色染料，接受氢离子并被还原成无色)，在无CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无O2的释放，如图所示。下列有关该实验的叙述和推论，错误的是( )
A．该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自H2O的光解B．该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质C．若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到(14CH2O)的生成D．该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所
解析：根据题干信息和图示分析，A组光照和无二氧化碳条件下，叶绿体产生了氧气，且提取液的颜色由墨绿色变成了淡绿色，说明叶绿体在光照条件下产生了氢离子和氧气，且氢离子与氢受体2，6D结合；B组黑暗条件下没有氧气释放，溶液仍然为墨绿色，说明叶绿体在黑暗条件下不能产生氢离子和氧气，A项错误，B项正确；若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到14CH2O的生成，C项正确；该实验只能证明叶绿体在光照条件下产生了氧气和氢离子，无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所，D项正确。
考向2 结合光合作用过程中物质含量的变化分析，考查科学思维3．卡尔文等人研究了CO2转化为糖的途径：用放射性14C标记的CO2(即14CO2)供小球藻进行光合作用，追踪14C的去向。在不同时间段对产物进行分析，下列有关该实验的叙述错误的是( )A．光照3秒时，放射性首先出现在C3中，说明CO2可以生成C3B．光照10秒后，将检测到六碳糖中含有放射性C．在实验条件不变的情况下，C3和C5的含量保持相对稳定D．如果突然中断供应CO2，则短时间内C5会积累，C3的浓度也急剧上升
解析：如果突然中断CO2供应，则短时间内C5会积累，C3的浓度急剧下降，D项错误。
4．(2022·河北保定)用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是( )A．促进叶绿体中CO2的固定B．促进叶绿体中ATP的合成C．抑制叶绿体中NADPH的形成D．抑制叶绿体中有机物的输出
解析：若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，A项错误；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加，B项正确；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中NADPH的形成，则被还原的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的含量将增加，C5的含量将减少，C项错误；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生产的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少，D项错误。
考点三 光合作用的影响因素及其应用
1．光合作用强度含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。2．内部影响因素(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，如下图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
3．外部影响因素(1)单因子变量对光合作用的影响。①光照强度。
a．原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
c.应用：温室大棚中，阴天时适当增强光照强度；适当延长光照时间；合理密植，增加光合作用面积等。②CO2浓度。
a．原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。b．曲线解读。图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。c．应用：在农业生产上可以通过通风、增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
a．原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。b．应用：大田中适时播种；温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度；晚上适当降低室内温度，保证植物有机物的积累。
a．原理：ⅰ.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。ⅱ.矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。b．应用：合理灌溉和施肥。施肥的同时，往往应适当浇水，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
(2)多因子对光合速率的影响。
4．探究环境因素对光合作用强度的影响(以光照强度影响因素为例)(1)实验原理。①叶片含有气体会上浮，若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。②光照强度不同，则光反应产生O2的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
(4)结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。(5)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。
1．关于影响因素的几点提醒(1)只要影响到原料(如CO2、水)、动力(如光能)的，都是影响光合作用强度的因素。例如：影响CO2供应量的因素即环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。(2)影响叶绿体(光合作用场所)的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、病虫害。(3)影响酶活性的因素也是其影响因子，例如：温度、pH等。2．探究光照强度对光合作用强度影响实验的注意事项(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
3．气孔及其对光合作用的影响(1)气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。气孔的开闭可以影响光合作用、细胞呼吸及蒸腾作用。(2)调节气孔开闭的因素。①光：植物气孔一般按昼夜节律开闭。白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。②CO2浓度：当CO2的浓度较低时，气孔开启。③含水量：因干旱或蒸腾作用过强植物失水多时，气孔关闭。④植物激素：细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。
考向1 结合影响光合作用的因素，考查科学思维1．(2022·河南开封)下列关于影响植物光合作用因素的叙述，错误的是( )A．不同光质一定导致同一植物的最大光合作用速率不同B．蒸腾作用很可能会影响植物的光合作用速率C．不同浓度盐溶液条件下同一植物的光合作用速率可能不同D．“正其行，通其风”能提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用
解析：光质不同，同一植物最大光合速率可能相同，如分别用红光和蓝紫光照射某植物，A项错误；水是光合作用的原料之一，会影响植物的光合作用速率，B项正确；光合作用需要无机盐的参与，不同浓度盐溶液条件下，同一植物的光合速率可能不同，C项正确；“正其行，通其风”可提高周围环境中的CO2浓度，进而促进植物的光合作用，D项正确。
2．(2022·广州一模)以野生龙须菜为实验材料，测定不同浓度氧苯酮(BP3，一种紫外线吸收剂)胁迫下龙须菜的净光合放氧速率和呼吸耗氧速率的变化，结果如下图所示。据图分析，下列说法不正确的是( )
A．经5 μml·L－1、10 μml·L－1、30 μml·L－1BP3处理后，龙须菜净光合放氧速率下降B．与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜净光合放氧速率降幅减小C．龙须菜的呼吸耗氧速率在黑暗条件下几乎不受BP3浓度的影响D．光照条件下，与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜呼吸耗氧速率降幅增大
解析：由图分析可知，经5 μml·L－1、10 μml·L－1、30 μml·L－1BP3处理后，龙须菜净光合放氧速率下降，A项正确；与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜净光合放氧速率降幅增大，B项错误；龙须菜的呼吸耗氧速率在黑暗条件下几乎不受BP3浓度的影响，C项正确；光照条件下，与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜呼吸耗氧速率降幅增大，D项正确。
考向2 围绕环境因素对光合作用强度的影响实验，考查科学探究3．(2022·河北衡水中学)CO2是影响植物光合作用的重要因素。不同植物在长期的自然选择中形成了不同的适应特征。图1是三种不同类型植物的CO2同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体中固定CO2的酶对CO2的亲和力高于水稻，回答下列问题：
(1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是__________________________________，以光合色素的吸光百分率为纵坐标，以波长为横坐标，获得光合色素的吸收光谱。通过对比各组提取液对__________(填“红光”“蓝紫光”或“绿光”)的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。(2)图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是____________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图2中，10点到12点间，B植物的光合速率下降而C植物继续升高，原因是____________________________________________________________________________。(4)图2中，12点时A植物能不能进行光合作用？_______________________________。(5)同位素标记法是生物学研究中的一种重要方法，可用此研究光合作用中_______。
解析：(1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏。可以通过对比各组提取液对红光的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。(2)分析图1中三种植物可知，景天科植物可以将夜晚吸收的CO2储存在液泡中，然后白天用于光合作用；炎热干旱条件下，为减少水分散失，白天植物一般关闭气孔，因此在炎热干旱环境下景天科植物更能适应生存。(3)在上午10点到12点期间，温度较高，会使植物的部分气孔关闭，CO2供应不足，引起B植物光合速率下降，而C植物能利用低浓度的CO2进行光合作用，且此时光照强度不断增强，所以其光合速率继续升高。(4)在12点时，A植物虽然从外界吸收的CO2为零，但可以利用储存的CO2进行光合作用。(5)美国科学家卡尔文用同位素14C表示CO2，探究了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。鲁宾、卡门采用同位素标记法研究了光合作用释放的氧气到底来自CO2还是H2O。故同位素标记法可用来研究光合作用中氧气中氧的来源或碳的固定途径。
答案：(1)防止研磨中色素被破坏 红光(2)景天科植物 该类植物白天因减少水分的散失而气孔关闭，但夜晚能吸收CO2，不影响光合作用的进行(3)该时间段温度较高，B植株部分气孔关闭，CO2供应不足，C植株可以利用低浓度的CO2，此时光照强度不断增强，所以光合速率继续升高(4)能(5)氧气中氧的来源或碳的固定途径
高考真题体验 1.(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是( )A．初期光合速率逐渐升高，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，之后呼吸速率保持稳定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
解析：初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A项错误；在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降，说明植物光合作用大于呼吸作用，但随着CO2含量逐渐降低，植物光合速率也逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B项错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C项错误，D项正确。
2．(2021·广东卷)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(如图a示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(见图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
解析：由图a可知，t1有较多的叶绿体分布在光照下，t2有较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，A项、B项正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量多少无关，C项正确；在一定光照强度下，三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点后，再增大光照强度，三者光合速率的差异却不再变化，D项错误。
3．(2022·湖南卷)将用纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10 μml/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温度为35 ℃/25 ℃，光照强度为2 μml/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题：(1)在此条件下，该水稻种子__________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是_________________________________________________________________________________________________________。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μml/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻________(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(答出两点即可)(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有________________特性。
解析：(1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2μml/(s·m2)，每天光照时长为14小时时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。(2)将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μml/(s·m2)，等于光补偿点，每天
光照时长为14小时，由于光照时没有有机物的积累，而黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。(3)该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害，减少杂草生长，须灌水覆盖。此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。
答案：(1)能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成(2)不能 光照强度为10μml/(s·m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，由于光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，因此全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，植株不能开花(3)耐受酒精毒害
4．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如下表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如下图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______________________、______________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制______(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过______________________________发挥作用。
解析：(1)胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，因此说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。
答案：(1)蓝紫光(2)五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气速率增强(3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
5．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(见图a)，测定相关指标(见图b)，探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量______，原因可能是___________________________________________________________________________________。(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的____________________，因而生长更快。(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究。实验材料：选择前期________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以______为对照，并保证除________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__________________________________________________________________________________。
第9讲 光合作用与能量转化【课标要求】 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机物中。2.活动：绿叶中色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构
(4)实验结果及分析。
(5)实验异常现象的原因。
2.捕获光能的色素(1)色素的种类及颜色。
(2)色素的吸收光谱分析(光谱：阳光穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成的不同颜色的光带)。
由图可以看出：①色素的功能：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。②色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(波长是400～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。
提醒：①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。②植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用。③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。
3．叶绿体的结构适于进行光合作用
注：叶绿体并非光合作用的必要条件，蓝细菌、光合细菌没有叶绿体也能进行光合作用。
1．影响叶绿素合成因素的分析
考向1 结合实验原理及过程，考查科学探究1．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是( )A．色素在提取液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同B．研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例相同C．实验结果中得到的四条色素带在滤纸条上自上而下依次变宽D．与成熟叶相比，幼叶作实验材料得到的叶绿素a、b的条带较窄
解析：利用色素在层析液中的溶解度不同的原理来分离色素，从而使色素带的位置不同，A项错误；CaCO3可防止叶绿素被破坏，因此研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同，B项错误；色素带的宽窄与色素含量相关，滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽)，C项错误；与成熟叶相比，幼叶所含叶绿素(包括叶绿素a和叶绿素b)较少，幼叶作实验材料得到的叶绿素a、b的条带较窄，D项正确。
考向2 围绕捕获光能的色素与叶绿体的结构，考查生命观念2．如图为高等植物叶肉细胞的叶绿体中一个类囊体内的相关反应。下列有关叙述不正确的是( )
A．类囊体膜的主要成分包括蛋白质、脂质和四种色素等B．类囊体膜扩大了叶绿体内的膜面积，有利于提高光合效率C．产生的O2被相邻细胞的线粒体利用，至少穿过6层磷脂双分子层D．H＋与NADP＋结合形成的NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应
解析：类囊体膜为生物膜，色素只是附着其上，而不是其主要成分，A项错误；类囊体膜扩大了叶绿体内的膜面积，能附着更多的色素和酶，有利于提高光合效率，B项正确；产生的O2被相邻细胞的线粒体利用，出细胞要穿过3层磷脂双分子层，进入相邻细胞的线粒体也穿过3层磷脂双分子层，故至少穿过6层，C项正确；光反应中H＋与NADP＋结合形成的NADPH作为活泼的还原剂，用于暗反应中的三碳化合物的还原，D项正确。
3．(2022·黑龙江大庆)高等植物的光合作用依赖于光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为叶绿素循环。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是( )
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上B．利用纸层析法分离色素时，③应位于滤纸条的最下端C．植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光D．弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
解析：图中②和③主要分布在叶绿体的类囊体膜上，A项错误；利用纸层析法分离色素时，②叶绿素b位于滤纸条的最下端，B项错误；植物叶片呈现绿色是由于叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来，C项错误；②叶绿素b的相对含量增高有利于在弱光下吸收更多光能用于植物的光合作用，D项正确。
考点二 光合作用的原理
1．探究光合作用原理的部分实验
2.光合作用过程(1)光合作用过程图解。
(2)光反应与暗反应。
②光反应与暗反应的联系。
a．光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi。b．没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也会受到抑制。
提醒：①暗反应在有光或无光条件下都可以进行，若光反应停止，暗反应可持续一段时间，但时间不长。②C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。
提醒：光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
4．光合作用和化能合成作用的比较
1．光合作用中元素的去向分析
2．环境改变时光合作用各物质含量的变化(1)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，相关物质含量在短时间内的变化分析如下：
提醒：①C5、NADPH、ATP的变化一致。C3与C5、NADPH、ATP的变化相反。②C3量高于C5量，一般C3量为C5量的2倍。③对光合作用有利时，(CH2O)合成增加，反之则减少。
(2)“数学模型法”探究。
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
3．连续光照和间隔光照下的有机物合成量(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理，有机物的积累量要多。(3)应用：人工补光时，可采用较高频率的“光暗交替”策略，这样在提高单位时间内光合产量的情况下，能大量节省能源成本。
考向1 结合光合作用的过程，考查科学探究1．(2022·山东威海)下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是( )
A．Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATPC．叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的D．农业生产上可通过增加CO2浓度来提高作物中蔗糖的含量
解析：据图示信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此Pi输入叶绿体减少时，说明磷酸丙糖从叶绿体中输出的过程受阻，即输出减少，A项正确；光反应产生的ATP能用于暗反应中C3的还原过程，由图示可知，该过程能合成磷酸丙糖，B项正确；由图示可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式运出细胞，C项正确；根据题意可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量上升，而蔗糖含量下降，D项错误。
2．(2022·安徽合肥)植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取液(淡绿色)提供特定的与氢离子结合的氢受体2，6D(一种墨绿色染料，接受氢离子并被还原成无色)，在无CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无O2的释放，如图所示。下列有关该实验的叙述和推论，错误的是( )
A．该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自H2O的光解B．该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质C．若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到(14CH2O)的生成D．该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所
解析：根据题干信息和图示分析，A组光照和无二氧化碳条件下，叶绿体产生了氧气，且提取液的颜色由墨绿色变成了淡绿色，说明叶绿体在光照条件下产生了氢离子和氧气，且氢离子与氢受体2，6D结合；B组黑暗条件下没有氧气释放，溶液仍然为墨绿色，说明叶绿体在黑暗条件下不能产生氢离子和氧气，A项错误，B项正确；若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到14CH2O的生成，C项正确；该实验只能证明叶绿体在光照条件下产生了氧气和氢离子，无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所，D项正确。
考向2 结合光合作用过程中物质含量的变化分析，考查科学思维3．卡尔文等人研究了CO2转化为糖的途径：用放射性14C标记的CO2(即14CO2)供小球藻进行光合作用，追踪14C的去向。在不同时间段对产物进行分析，下列有关该实验的叙述错误的是( )A．光照3秒时，放射性首先出现在C3中，说明CO2可以生成C3B．光照10秒后，将检测到六碳糖中含有放射性C．在实验条件不变的情况下，C3和C5的含量保持相对稳定D．如果突然中断供应CO2，则短时间内C5会积累，C3的浓度也急剧上升
解析：如果突然中断CO2供应，则短时间内C5会积累，C3的浓度急剧下降，D项错误。
4．(2022·河北保定)用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是( )A．促进叶绿体中CO2的固定B．促进叶绿体中ATP的合成C．抑制叶绿体中NADPH的形成D．抑制叶绿体中有机物的输出
解析：若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，A项错误；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加，B项正确；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中NADPH的形成，则被还原的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的含量将增加，C5的含量将减少，C项错误；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生产的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少，D项错误。
考点三 光合作用的影响因素及其应用
1．光合作用强度含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。2．内部影响因素(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，如下图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
3．外部影响因素(1)单因子变量对光合作用的影响。①光照强度。
a．原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
c.应用：温室大棚中，阴天时适当增强光照强度；适当延长光照时间；合理密植，增加光合作用面积等。②CO2浓度。
a．原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。b．曲线解读。图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。c．应用：在农业生产上可以通过通风、增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
a．原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。b．应用：大田中适时播种；温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度；晚上适当降低室内温度，保证植物有机物的积累。
a．原理：ⅰ.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。ⅱ.矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。b．应用：合理灌溉和施肥。施肥的同时，往往应适当浇水，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
(2)多因子对光合速率的影响。
4．探究环境因素对光合作用强度的影响(以光照强度影响因素为例)(1)实验原理。①叶片含有气体会上浮，若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。②光照强度不同，则光反应产生O2的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
(4)结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。(5)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。
1．关于影响因素的几点提醒(1)只要影响到原料(如CO2、水)、动力(如光能)的，都是影响光合作用强度的因素。例如：影响CO2供应量的因素即环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。(2)影响叶绿体(光合作用场所)的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、病虫害。(3)影响酶活性的因素也是其影响因子，例如：温度、pH等。2．探究光照强度对光合作用强度影响实验的注意事项(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
3．气孔及其对光合作用的影响(1)气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。气孔的开闭可以影响光合作用、细胞呼吸及蒸腾作用。(2)调节气孔开闭的因素。①光：植物气孔一般按昼夜节律开闭。白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。②CO2浓度：当CO2的浓度较低时，气孔开启。③含水量：因干旱或蒸腾作用过强植物失水多时，气孔关闭。④植物激素：细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。
考向1 结合影响光合作用的因素，考查科学思维1．(2022·河南开封)下列关于影响植物光合作用因素的叙述，错误的是( )A．不同光质一定导致同一植物的最大光合作用速率不同B．蒸腾作用很可能会影响植物的光合作用速率C．不同浓度盐溶液条件下同一植物的光合作用速率可能不同D．“正其行，通其风”能提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用
解析：光质不同，同一植物最大光合速率可能相同，如分别用红光和蓝紫光照射某植物，A项错误；水是光合作用的原料之一，会影响植物的光合作用速率，B项正确；光合作用需要无机盐的参与，不同浓度盐溶液条件下，同一植物的光合速率可能不同，C项正确；“正其行，通其风”可提高周围环境中的CO2浓度，进而促进植物的光合作用，D项正确。
2．(2022·广州一模)以野生龙须菜为实验材料，测定不同浓度氧苯酮(BP3，一种紫外线吸收剂)胁迫下龙须菜的净光合放氧速率和呼吸耗氧速率的变化，结果如下图所示。据图分析，下列说法不正确的是( )
A．经5 μml·L－1、10 μml·L－1、30 μml·L－1BP3处理后，龙须菜净光合放氧速率下降B．与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜净光合放氧速率降幅减小C．龙须菜的呼吸耗氧速率在黑暗条件下几乎不受BP3浓度的影响D．光照条件下，与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜呼吸耗氧速率降幅增大
解析：由图分析可知，经5 μml·L－1、10 μml·L－1、30 μml·L－1BP3处理后，龙须菜净光合放氧速率下降，A项正确；与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜净光合放氧速率降幅增大，B项错误；龙须菜的呼吸耗氧速率在黑暗条件下几乎不受BP3浓度的影响，C项正确；光照条件下，与对照组相比，随BP3浓度增加，龙须菜呼吸耗氧速率降幅增大，D项正确。
考向2 围绕环境因素对光合作用强度的影响实验，考查科学探究3．(2022·河北衡水中学)CO2是影响植物光合作用的重要因素。不同植物在长期的自然选择中形成了不同的适应特征。图1是三种不同类型植物的CO2同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体中固定CO2的酶对CO2的亲和力高于水稻，回答下列问题：
(1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是__________________________________，以光合色素的吸光百分率为纵坐标，以波长为横坐标，获得光合色素的吸收光谱。通过对比各组提取液对__________(填“红光”“蓝紫光”或“绿光”)的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。(2)图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是____________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图2中，10点到12点间，B植物的光合速率下降而C植物继续升高，原因是____________________________________________________________________________。(4)图2中，12点时A植物能不能进行光合作用？_______________________________。(5)同位素标记法是生物学研究中的一种重要方法，可用此研究光合作用中_______。
解析：(1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏。可以通过对比各组提取液对红光的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。(2)分析图1中三种植物可知，景天科植物可以将夜晚吸收的CO2储存在液泡中，然后白天用于光合作用；炎热干旱条件下，为减少水分散失，白天植物一般关闭气孔，因此在炎热干旱环境下景天科植物更能适应生存。(3)在上午10点到12点期间，温度较高，会使植物的部分气孔关闭，CO2供应不足，引起B植物光合速率下降，而C植物能利用低浓度的CO2进行光合作用，且此时光照强度不断增强，所以其光合速率继续升高。(4)在12点时，A植物虽然从外界吸收的CO2为零，但可以利用储存的CO2进行光合作用。(5)美国科学家卡尔文用同位素14C表示CO2，探究了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。鲁宾、卡门采用同位素标记法研究了光合作用释放的氧气到底来自CO2还是H2O。故同位素标记法可用来研究光合作用中氧气中氧的来源或碳的固定途径。
答案：(1)防止研磨中色素被破坏 红光(2)景天科植物 该类植物白天因减少水分的散失而气孔关闭，但夜晚能吸收CO2，不影响光合作用的进行(3)该时间段温度较高，B植株部分气孔关闭，CO2供应不足，C植株可以利用低浓度的CO2，此时光照强度不断增强，所以光合速率继续升高(4)能(5)氧气中氧的来源或碳的固定途径
高考真题体验 1.(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是( )A．初期光合速率逐渐升高，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，之后呼吸速率保持稳定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
解析：初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A项错误；在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降，说明植物光合作用大于呼吸作用，但随着CO2含量逐渐降低，植物光合速率也逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B项错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C项错误，D项正确。
2．(2021·广东卷)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(如图a示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(见图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
解析：由图a可知，t1有较多的叶绿体分布在光照下，t2有较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，A项、B项正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量多少无关，C项正确；在一定光照强度下，三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点后，再增大光照强度，三者光合速率的差异却不再变化，D项错误。
3．(2022·湖南卷)将用纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10 μml/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温度为35 ℃/25 ℃，光照强度为2 μml/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题：(1)在此条件下，该水稻种子__________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是_________________________________________________________________________________________________________。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μml/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻________(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(答出两点即可)(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有________________特性。
解析：(1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2μml/(s·m2)，每天光照时长为14小时时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。(2)将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μml/(s·m2)，等于光补偿点，每天
光照时长为14小时，由于光照时没有有机物的积累，而黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。(3)该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害，减少杂草生长，须灌水覆盖。此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。
答案：(1)能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成(2)不能 光照强度为10μml/(s·m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，由于光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，因此全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，植株不能开花(3)耐受酒精毒害
4．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如下表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如下图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______________________、______________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制______(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过______________________________发挥作用。
解析：(1)胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，因此说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。
答案：(1)蓝紫光(2)五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气速率增强(3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
5．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(见图a)，测定相关指标(见图b)，探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量______，原因可能是___________________________________________________________________________________。(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的____________________，因而生长更快。(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究。实验材料：选择前期________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以______为对照，并保证除________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__________________________________________________________________________________。
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