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专题6 光合作用（练习）--2025年高考生物二轮复习易错重难提升专题（含解析 ）
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这是一份专题6 光合作用（练习）--2025年高考生物二轮复习易错重难提升专题（含解析 ），共21页。试卷主要包含了叶绿体中色素的提取和分离，光合作用的探究历程，光合作用的过程，光合作用与细胞呼吸等内容，欢迎下载使用。
易混易错梳理
一、叶绿体中色素的提取和分离
1.实验材料和试剂
（1）材料
叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有的色素较多。
（2）试剂及作用
2.实验操作中的关键步骤
（1）研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。
（2）滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一两次。
（3）滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。
3.滤纸条上色素的分布和对光的吸收
4.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析：
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。
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：滤液细线画得过粗。
（3）滤纸条看不见色素带：
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。
5.叶绿体中的色素与吸收光谱
（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吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
二、光合作用的探究历程
1.普利斯特利的实验
（2）实验分析
①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。
③由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。
2.萨克斯的实验
（1）实验过程及现象
黑暗中饥饿处理的绿叶不变蓝
（2）实验分析
①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。
②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。
③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。
3.鲁宾和卡门的实验
（1）实验过程及结论：
（2）实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质（HO和C18O2），因变量是O2的放射性。
三、光合作用的过程
1.光反应与暗反应的比较
2.影响光合作用的因素及其应用
（1）光照强度
①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长）。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
②应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
（2）CO2浓度
①曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。
②应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
（3）温度
①B点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。
②应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
（4）水及矿质元素对光合作用的影响
①原理：①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②应用。
合理施肥；预防干旱，合理灌溉。
四、光合作用与细胞呼吸
1.光合作用和细胞呼吸过程中的物质联系
1.C元素
2.O元素
3.H元素
2.光合作用和细胞呼吸过程中的能量联系
3.光合作用和细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路
4.光合作用与细胞呼吸的综合计算
（1）光合速率与呼吸速率
①净光合速率：
植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。
净光合速率的测定方法：将植物置于光下，测定容器中O2增加量CO2减少量或有机物增加量。
②真正光合速率：
表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量，即实际光合速率，常用O2产生量CO2固定量或有机物的产生量来表示。
呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗中，测定容器内CO2的增加量O2减少量或有机物减少量。
（2）光合作用与呼吸作用的综合计算
光合作用与呼吸作用的综合计算在光照条件下，绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反，但两者不是可逆过程。解题时常涉及下列三项内容的计算：
①在黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织的测定值为呼吸速率。
②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
a.真正光合速率=CO2吸收量+CO2释放量，单位为mg CO2/（单位面积·单位时间）；b.真正光合速率=O2释放量+O2吸收量，单位为mg O2/单位面积·单位时间）；
c.光合作用有机物积累量=光合作用有机物生产量-细胞呼吸有机物消耗量。
只有测出净光合速率和呼吸速率，才可推算出真正光合速率。
（3）光合作用与细胞呼吸综合曲线解读
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（A点）。
②绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③各点的光合作用和呼吸作用分析
（4）环境条件改变时光补偿点光饱和点的移动
①光补偿点的移动：呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动：相关条件的改变（如增大CO2浓度）使光合速率增大时，光饱和点C应右移，反之左移。
易混易错通关
1.高等植物的光合作用依赖光合色素。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与叶绿素b的比值会降低，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
2.迁移率是纸层析法中区分混合色素中各种成分的重要指标，也可用于色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中色素纸层析结果（表中移动距离均为相对值）。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验需先用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液提取叶绿体中的色素
B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2+，色素3含量会减少
C.色素1在层析液中的溶解度最大，色素4在滤纸条上扩散速度最快
D.能够吸收蓝紫光的只有色素1和色素2，主要吸收红光的只有色素3和色素4
3.植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
4.下图表示光合作用示意图。下列说法错误的是( )
A.类囊体薄膜上有吸收光能的4种色素
B.物质②中可储存活跃的化学能，物质③为NADPH
C.在光照供应充足时，突然停止供应物质④，C5的含量将迅速下降
D.在整个光合作用过程中，植物将太阳能最终转化为有机物中稳定的化学能
5.如图为研究NaHCO3，溶液对光合作用速率影响的实验。下列说法错误的是( )
A.将装置放在光下，毛细刻度管内的红色液滴向左移动
B.将装置置于暗室中，一段时间后检查红色液滴是否移动及移动方向，可以证明光是光合作用的必要条件
C.伊乐藻光合作用消耗的CO2与释放的O2量相等，因此红色液滴不移动
D.为使实验更具说服力，甲中也应放置等量相同的伊乐藻
6.1881年，恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位；用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。下列叙述中错误的是( )
A.恩格尔曼的实验直接证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
B.需氧细菌利用水绵释放的氧气，在线粒体内膜上完成需氧呼吸第三阶段
C.用极细的光束照射叶绿体，出现光照部位和无光照部位，形成对照实验
D.叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用
7.如图是光合作用过程实验图解。请分析判断下列说法不正确的是( )
A.此实验说明完整的叶绿体是进行光合作用的结构单位
B.通过装置A、B可以证明光反应发生在类囊体薄膜上
C.通过装置A、C可以证明碳反应发生在叶绿体基质中
D.通过本实验可以推测光反应可能为碳反应提供了反应必需的条件
8.在夏季晴朗的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值，13时左右光合作用强度明显减弱。假如该植物光合作用与细胞呼吸的最适温度分别是25℃和35℃且白天最高气温不会超过35℃。下列对该植物光合作用强度减弱的分析有误的是( )
A.13时叶片失水较多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B.光反应产物积累，产生反馈抑制,叶绿体吸收、转化光能的能力下降
C.中午温度升高导致细胞呼吸速率降低,细胞呼吸产生的CO2量减少
D.中午时温度较高，与光反应有关的酶活性降低，导致光合作用强度减弱
9.德国科学家瓦尔堡设法把光合作用的光反应、碳反应分开研究，他的方法是在人工光源“间歇光”下测定光合作用。科研人员重新设计瓦尔堡的实验：分离出某植物的叶绿体，让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理，持续进行20分钟，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，部分实验记录如图所示。下列分析正确的是( )
A.a~c段为光反应阶段，c~e段为碳反应阶段
B.S1、S3可分别表示光反应释放的O2总量与碳反应吸收的CO2总量，且S1=S3
C.由O2的释放速率和CO2的吸收速率推测光反应速率与碳反应速率始终相等
D.与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多
10.德国科学家瓦尔堡设法把光合作用的光反应、碳反应分开研究，他的方法是在人工光源“间歇光”下测定光合作用。科研人员重新设计瓦尔堡的实验:分离出某植物的叶绿体,让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理，持续进行20分钟，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，部分实验记录如图所示。
下列分析正确的是( )
A.a~c段为光反应阶段，c~e段为碳反应阶段
B.S1、S3可分别表示光反应释放的O2总量与碳反应吸收的CO2总量，且S1=S3
C.由O2的释放速率和CO2的吸收速率推测光反应速率与碳反应速率始终相等
D.与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多
11.利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
12.科研人员进行了如表所示的实验，探究小麦在不同光照强度、CO2浓度和温度下进行光合作用的情况。结果如图所示。自然环境中的CO2浓度在0.039%左右，下列叙述错误的是( )
A.c组措施为自然状态，可作为其他3组的对照组
B.a、b、c组只表明降低光照强度会降低光合速率
C.c、d组表明适当升高CO2浓度会显著提高光合速率
D.光照强度和CO2浓度会改变光合作用的最适温度
13.如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收速率随光照强度的变化情况，下列有关说法错误的是( )
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B.bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C.d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
14.通过分析毛竹林下红豆树、浙江楠、浙江樟的生长及生理特性，探索适合毛竹纯林转变为竹阔混交林的模式体系。表1和表2显示了毛竹林下不同树种的光合参数变化规律，回答下列有关问题。
注:表1和表2中数据为平均值±标准差。
（1）据表分析，选择红豆树与毛竹混合种植的原因：______。
（2）若要测浙江楠的总光合速率，则需要对浙江楠进行_____处理，若测得浙江楠的呼吸速率为6.2μml·m-2·s-1，则光照条件下，浙江楠单位面积每小时至少制造的有机物的鱼为______mml·m-2（保留小数点后两位数字）。
（3）进行光合作用的色素位于_____，可用____法分离色素。
（4）若中午突然阴天,则短期内叶肉细胞内C3和C5的含量变化是______。
15.炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图1表示植物叶肉细胞发生的光呼吸过程简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催化与CO2与C5反应，生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加,R酶就会更多地催化C5与O2反应，生成乙醇酸（C2）, C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。请完成以下问题：
（1）炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的原因是_____。
（2）比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点______（描述三个方面）。
（3）研究发现，水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，这些作物中光呼吸存在的意义是____。
（4）科研人员设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径R（依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力）。同时，利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，进而减少_____，从而影响光呼吸。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回答：
①当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光台速率相比____。
②当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株光合速率的大小关系为______,分析其原因是_____________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：图中②（叶绿素b）、③（叶绿素a）主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，②（叶绿素b）应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于②③吸收绿光最少，反射绿光最多而呈绿色，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a与叶绿素b的比值会降低，以适应环境，可知弱光下②（叶绿素b）的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。
2.答案：B
解析：根据表格进行分析，色素3平均移动距离=（1.9+1.5+1.4）/3=1.6，迁移率=1.6/8.0=0.2，根据迁移率的大小可确定色素在层析液中的溶解度的高低，可知色素1表示胡萝卜素，色素2表示叶黄素，色素3表示叶绿素a，色素4表示叶绿素b。层析液是用来分离叶绿体中的色素的，应用无水乙醇来提取叶绿体中的色素，A错误；色素3表示叶绿素a,Mg2+参与组成叶绿素a和叶绿素b，若植物体缺Mg2+，色素3含量会减少，B正确；色素1表示胡萝卜素，在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，C错误；叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光，故四种色素都能够吸收蓝紫光，只有色素3和色素4主要吸收红光，D错误。
3.答案：C
解析：据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确。镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2+含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。弱光下PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H+、电子和O2，D正确。
4.答案：C
解析：叶绿休中的类囊体薄膜上有吸收光能的四种色素，包括胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,A正确；由题图可知，物质②是ADP和Pi结合形成的ATP,ATP中可储存活跃的化学能，物质③是HNADP+形成的NADPH,B正确；在光照供应充足时，突然停止供应物质④CO2，则C5与CO2固定形成C3减少，面C3还原形成C5暂时不变，因此C5含量短时间内将上升，C错误；光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程，在整个光合作用过程中，植物将太阳能最终转化为有机物中稳定的化学能，D正确。
5.答案：C
解析：将图示装置放在光下，由于乙中存在NaHCO3，可以使CO2浓度基本不变，而伊乐藻光合作用会产生氧气，使气压升高，液滴向左移动，A正确；将整个装置置于暗室，伊乐藻在无光的条件下不进行光合作用，一段时间后检查，红色液滴不会移动，与图示光照条件对照，可以证明光是光合作用的必要条件，B正确；NaHCO3溶液能保证密闭装置中CO2浓度基本不变，伊乐藻光合作用产生O2，乙内气压增大，使红色液滴向左移动，C错误；对照实验设计需遵循单一变量原则，本实验中有无NaHCO3，溶液为唯一变量，故烧杯A中也应放置等量相同的伊乐藻，D正确。
6.答案：B
解析：恩格尔曼通过观察实验中需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确；需氧细菌属于原核生物，没有线粒体，其需氧呼吸过程主要在细胞质和细胞膜上进行，B错误；用极细的光束照射水绵的叶绿体，形成曝光部位和未被光照射部位的对照，据此得出叶绿体吸收光能进行光合作用放氧的结论，C正确；叶绿体中的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，D正确。
7.答案：B
解析：此实验说明叶绿体是进行光合作用完整的结构单位，应具有类囊体薄膜和叶绿体基质等才能完成光合作用，A正确；装置B通入14CO2，在有光或无光下均不产生含14C的有机物，对比装置A、B仅可得出碳反应的场所不在类囊体薄膜，但因装置A给予光照，且无相关光反应产物的检测，故不能证明光反应发生在类囊体薄膜上，B错误；装置C通入14CO2，产生含14C的有机物，且该试管在无光条件下也产生含14C的有机物，对比装置、C可以证明碳反应发生在叶绿体基质中，C正确；装置C中不含叶绿体的类囊体薄膜，但在分离前有光照，所以通过本实验可以推测光反应可能为碳反应提供了反应必需的条件，D正确。
8.答案：C
解析：夏季中午13时，叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减弱，导致光反应产物积累，产生负反馈抑制，使叶片中叶绿体吸收、转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，A、B正确；该植物光合作用与细胞呼吸的最适温度分别是25℃和35℃，白天最高气温不会超过35℃，因此中午温度升高，呼吸酶的活性升高，细胞呼吸速率升高，细胞呼吸产生的CO2量增加，C错误；该植物光合作用最适温度是25℃，夏季中午13时，气温过高，与光反应。有关的酶活性降低，导致光合作用强度减弱，D正确。
9.答案：D
解析：光反应阶段需要光照，碳反应阶段有光无光都可以进行,a~c段既有光反应,也有碳反应,c~e段在黑暗开始之前也有光反应，黑暗开始之后，只有碳反应，没有光反应，A错误；虚线表示。2释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，结合题图可知，S1+S2表示光反应释放的O2总量，S2+S3表示碳反应吸收的CO2总量，B错误；从图中光照开始来看，一段时间内O2的释放速率明显大于CO2的吸收速率（即光反应速率大于碳反应速率），而碳反应速率限制了光反应的速率，所以才会导致O2的释放速率下降，C错误；如果是持续光照，那么光反应可为碳反应持续提供NADPH和ATP,使碳反应不间断进行且反应速率保持不变，则与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多，D正确。
10.答案：D
解析：光反应阶段需要光照，碳反应阶段有光无光都可以进行，a~c段既有光反应，也有碳反应，c~e段在黑暗开始之前也有光反应，黑暗开始之后，只有碳反应，没有光反应，A错误；虚线表示O2释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，结合题图可知，S1+S2表示光反应释放的O2总量，S2+S3表示碳反应吸收的CO2总量，B错误；从图中光照开始来看，一段时间内O2的释放速率明显大于CO2的吸收速率（即光反应速率大于碳反应速率），而碳反应速率限制了光反应的速率，所以才会导致O2的释放速率下降，C错误；如果是持续光照，那么光反应可为碳反应持续提供NADPH和ATP，使碳反应不间断进行且反应速率保持不变，则与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多，D正确。
11.答案：D
解析：本题考查影响光合作用的因素以及相关探究实验。根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等，C错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的氧气多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。
12.答案：B
解析：由题表数据可知，c组措施为自然状态，因此可作为其他3组的对照组，A叙述正确；a、b、c组表明降低光照强度和CO2浓度均会降低光合速率，B叙述错误；c、d组的自变量为CO2浓度，d组的光合速率远远高于c组，表明适当升高CO2浓度会显著提高净光合速率，C叙述正确；由题图可知，光照强度和CO2浓度不同，光合作用的最适温度也不同，D叙述正确。
13.答案：C
解析：图示分析：图示为光照强度对甲、乙两种植物CO2吸收速率的影响，a点对应的光照强度是乙植物的光补偿点，此时乙植物的光合速率等于呼吸速率，b点对应的光照强度是甲植物的光补偿点，此时甲植物的光合速率等于呼吸速率，同时b点对应的光照强度是乙植物的光饱和点。c点对应的光照强度为甲植物的光饱和点，因为光照强度c点时的>b点时的>a点时的，因此与乙植物相比，甲植物的光合作用需较强的光照强度，故连续的阴雨天气，甲植物的生长受影响更大，A项正确。由曲线可知，bc段，甲植物光合速率随光照强度增强而增大，此时限制甲植物光合速率的环境因素主要为光照强度；bc段，乙植物光合速率不再随光照强度增强而变化，则此时乙植物光合速率的限制因素为光照强度外的其他因素，B项正确。分析曲线可知，d点时，甲、乙两种植物CO2吸收速率相等，说明两植物净光合速率相等，但由于二者的细胞呼吸速率不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量（实际光合速率）不一定相等，C项错误。自然条件下，提高外界环境的CO2浓度，可导致光合速率增大，若甲、乙两植物细胞呼吸速率不变，则a、b两点都可能向左移动，D项正确。
14.答案：（1）红豆树的叶绿素含量和净光合速率都高于浙江楠和浙江樟
（2）遮光；10.73
（3）类囊体薄膜；纸层析
（4）C3含量上升，C5含量下降
解析：（1）题表1和题表2中红豆树的叶绿素含量和净光合速率都高于浙江楠和浙江樟，所以选择红豆树与毛竹混合种植。
（2）为了尽可能减弱光合作用的影响，应对浙江楠进行遮光处理后测其呼吸速率，再将该数值与浙江楠光照下的净光合速率数值相加就能得到浙江楠的总光合速率。题表2中浙江楠的最低光合速率为12.40-0.72=11.68（μml·m-2·s-1），呼吸速率为6.2μml·m-2·s-1，则总光合速率为11.68+6.2=17.88（μml·m-2·s-1）。根据光合作用反应式可知，CO2与有机物的物质的量之比为6：1，则1小时至少制造的有机物为17.88÷6×3600×10-3≈10.73（mml·m-2）。
（3）绿色植物的光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜，可用纸层析法分离色素。
（4）中午突然阴天，则光照不足，短时间内暗反应持续进行，暗反应形成的C3不能够被还原，则此时叶肉细胞内C3含量上升，C5含量下降。
15.答案：（1）炎热干操天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸水平增加
（2）条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2与水
（3）避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害，同时消除乙醇酸对细胞的毒害，回收碳元素，减少碳的流失
（4）乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运；①无明显差异；②R+RNA干扰>R>野生型；R途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时R途径更高效
解析：（1）炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔关闭，光合作用产生的O2在叶片中堆积，同时外界的CO2不能通过气孔进入细胞间隙，在这种情况下，CO2与O2的比值降低，光呼吸水平增加。
（2）光呼吸与有氧呼吸的比较如表所示：
（3）光呼吸的主要生理意义如下：①防止强光对叶绿体的破坏，强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质的积累会产生自由基从而损伤叶绿体，而强光下，光呼吸作用加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害；②清除乙醇酸对细胞的毒害，乙醇酸（C2）对细胞有毒害作用，而光呼吸能利用乙醇酸从而清除其毒害作用；③回收碳元素C2可转化为C3和CO2，C3通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉，即通过光呼吸回收了一部分碳元素。
（4）图1显示乙醇酸在叶绿体产生后需要运输到线粒体，因此若利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，则乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运会减少。①据图2分析，当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光合速率相比无明显差异。②据图2分析，当胞间CO2浓度较高时，R+RNA干扰组的光合速率最高，R组次之，而野生型组的光合速率最弱，其原因可能是R途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时R途径更高效。
试剂名称
作用
二氧化硅
有利于绿叶的充分研磨和色素的释放
碳酸钙
防止研磨中色素被破坏
无水乙醇
溶解色素
层析液
分离色素
项目
光反应（准备阶段）
暗反应（完成阶段）
场所
叶绿体的类囊体薄膜上
叶绿体的基质中
条件
光、色素、酶、水、ADP、Pi
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质变化
①水的光解：
2H2O4[H]＋O2
②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP
①CO2固定：
CO2＋C52C3
②C3的还原：2C3[H]、ATP（CH2O）
能量
变化
光能转变成ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转变成贮存在（CH2O）中的稳定的化学能
相互联系
光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料
来源
去路
[H]
光合作用
光反应阶段水的光解
暗反应阶段还原C3形成（CH2O）等
有氧呼吸
第一阶段葡萄糖的分解及第二阶段丙酮酸和水的分解
第三阶段还原O2产生H20
ATP
光合作用
光反应阶段光能→ATP中活跃的化学能
暗反应阶段ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有氧呼吸
有机物氧化分解，第一、二、三阶段分别产生2ATP、2ATP、34ATP
在活细胞中作为生命活动的能量“通货”
细胞生理活动
ATP产生场所
植物组织外观表现
A点
只进行细胞呼吸，不进行光合作用
只有细胞质基质和线粒体
从外界吸收O2，向外界排出CO2
AB段（不含A、B点）
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2，向外界排出CO2
B点
光合量=呼吸量
与外界不发生气体交换
B点之后
光合量＞呼吸量
从外界吸收O2，向外界排出CO2——此时植物可更新空气
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
无
0.95
0.53
？
0.10
组别
措施
a
光照非常弱，CO2浓度最低（远小于0.03%）
b
适当遮阴（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03%
c
全光照（不遮阴），CO2浓度为0.039%
d
全光照（不遮阴），CO2浓度为1.22%
比较项目
光呼吸
有氧呼吸
底物
乙醇酸
糖类等有机物
发生部位
叶绿体、过氧化物酶体、线粒体
细胞质基质、线粒体
反应条件
光照
有光或无光都可以
能量
消耗能量（消耗ATP和NADPH）
产生能量
共同点
消耗氧气、放出二氧化碳
易混易错梳理
一、叶绿体中色素的提取和分离
1.实验材料和试剂
（1）材料
叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有的色素较多。
（2）试剂及作用
2.实验操作中的关键步骤
（1）研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。
（2）滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一两次。
（3）滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。
3.滤纸条上色素的分布和对光的吸收
4.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析：
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。
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：滤液细线画得过粗。
（3）滤纸条看不见色素带：
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。
5.叶绿体中的色素与吸收光谱
（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吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
二、光合作用的探究历程
1.普利斯特利的实验
（2）实验分析
①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。
③由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。
2.萨克斯的实验
（1）实验过程及现象
黑暗中饥饿处理的绿叶不变蓝
（2）实验分析
①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。
②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。
③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。
3.鲁宾和卡门的实验
（1）实验过程及结论：
（2）实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质（HO和C18O2），因变量是O2的放射性。
三、光合作用的过程
1.光反应与暗反应的比较
2.影响光合作用的因素及其应用
（1）光照强度
①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长）。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
②应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
（2）CO2浓度
①曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。
②应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
（3）温度
①B点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。
②应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
（4）水及矿质元素对光合作用的影响
①原理：①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②应用。
合理施肥；预防干旱，合理灌溉。
四、光合作用与细胞呼吸
1.光合作用和细胞呼吸过程中的物质联系
1.C元素
2.O元素
3.H元素
2.光合作用和细胞呼吸过程中的能量联系
3.光合作用和细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路
4.光合作用与细胞呼吸的综合计算
（1）光合速率与呼吸速率
①净光合速率：
植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。
净光合速率的测定方法：将植物置于光下，测定容器中O2增加量CO2减少量或有机物增加量。
②真正光合速率：
表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量，即实际光合速率，常用O2产生量CO2固定量或有机物的产生量来表示。
呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗中，测定容器内CO2的增加量O2减少量或有机物减少量。
（2）光合作用与呼吸作用的综合计算
光合作用与呼吸作用的综合计算在光照条件下，绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反，但两者不是可逆过程。解题时常涉及下列三项内容的计算：
①在黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织的测定值为呼吸速率。
②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
a.真正光合速率=CO2吸收量+CO2释放量，单位为mg CO2/（单位面积·单位时间）；b.真正光合速率=O2释放量+O2吸收量，单位为mg O2/单位面积·单位时间）；
c.光合作用有机物积累量=光合作用有机物生产量-细胞呼吸有机物消耗量。
只有测出净光合速率和呼吸速率，才可推算出真正光合速率。
（3）光合作用与细胞呼吸综合曲线解读
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（A点）。
②绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③各点的光合作用和呼吸作用分析
（4）环境条件改变时光补偿点光饱和点的移动
①光补偿点的移动：呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动：相关条件的改变（如增大CO2浓度）使光合速率增大时，光饱和点C应右移，反之左移。
易混易错通关
1.高等植物的光合作用依赖光合色素。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与叶绿素b的比值会降低，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
2.迁移率是纸层析法中区分混合色素中各种成分的重要指标，也可用于色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中色素纸层析结果（表中移动距离均为相对值）。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验需先用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液提取叶绿体中的色素
B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2+，色素3含量会减少
C.色素1在层析液中的溶解度最大，色素4在滤纸条上扩散速度最快
D.能够吸收蓝紫光的只有色素1和色素2，主要吸收红光的只有色素3和色素4
3.植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
4.下图表示光合作用示意图。下列说法错误的是( )
A.类囊体薄膜上有吸收光能的4种色素
B.物质②中可储存活跃的化学能，物质③为NADPH
C.在光照供应充足时，突然停止供应物质④，C5的含量将迅速下降
D.在整个光合作用过程中，植物将太阳能最终转化为有机物中稳定的化学能
5.如图为研究NaHCO3，溶液对光合作用速率影响的实验。下列说法错误的是( )
A.将装置放在光下，毛细刻度管内的红色液滴向左移动
B.将装置置于暗室中，一段时间后检查红色液滴是否移动及移动方向，可以证明光是光合作用的必要条件
C.伊乐藻光合作用消耗的CO2与释放的O2量相等，因此红色液滴不移动
D.为使实验更具说服力，甲中也应放置等量相同的伊乐藻
6.1881年，恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位；用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。下列叙述中错误的是( )
A.恩格尔曼的实验直接证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
B.需氧细菌利用水绵释放的氧气，在线粒体内膜上完成需氧呼吸第三阶段
C.用极细的光束照射叶绿体，出现光照部位和无光照部位，形成对照实验
D.叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用
7.如图是光合作用过程实验图解。请分析判断下列说法不正确的是( )
A.此实验说明完整的叶绿体是进行光合作用的结构单位
B.通过装置A、B可以证明光反应发生在类囊体薄膜上
C.通过装置A、C可以证明碳反应发生在叶绿体基质中
D.通过本实验可以推测光反应可能为碳反应提供了反应必需的条件
8.在夏季晴朗的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值，13时左右光合作用强度明显减弱。假如该植物光合作用与细胞呼吸的最适温度分别是25℃和35℃且白天最高气温不会超过35℃。下列对该植物光合作用强度减弱的分析有误的是( )
A.13时叶片失水较多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B.光反应产物积累，产生反馈抑制,叶绿体吸收、转化光能的能力下降
C.中午温度升高导致细胞呼吸速率降低,细胞呼吸产生的CO2量减少
D.中午时温度较高，与光反应有关的酶活性降低，导致光合作用强度减弱
9.德国科学家瓦尔堡设法把光合作用的光反应、碳反应分开研究，他的方法是在人工光源“间歇光”下测定光合作用。科研人员重新设计瓦尔堡的实验：分离出某植物的叶绿体，让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理，持续进行20分钟，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，部分实验记录如图所示。下列分析正确的是( )
A.a~c段为光反应阶段，c~e段为碳反应阶段
B.S1、S3可分别表示光反应释放的O2总量与碳反应吸收的CO2总量，且S1=S3
C.由O2的释放速率和CO2的吸收速率推测光反应速率与碳反应速率始终相等
D.与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多
10.德国科学家瓦尔堡设法把光合作用的光反应、碳反应分开研究，他的方法是在人工光源“间歇光”下测定光合作用。科研人员重新设计瓦尔堡的实验:分离出某植物的叶绿体,让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理，持续进行20分钟，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，部分实验记录如图所示。
下列分析正确的是( )
A.a~c段为光反应阶段，c~e段为碳反应阶段
B.S1、S3可分别表示光反应释放的O2总量与碳反应吸收的CO2总量，且S1=S3
C.由O2的释放速率和CO2的吸收速率推测光反应速率与碳反应速率始终相等
D.与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多
11.利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
12.科研人员进行了如表所示的实验，探究小麦在不同光照强度、CO2浓度和温度下进行光合作用的情况。结果如图所示。自然环境中的CO2浓度在0.039%左右，下列叙述错误的是( )
A.c组措施为自然状态，可作为其他3组的对照组
B.a、b、c组只表明降低光照强度会降低光合速率
C.c、d组表明适当升高CO2浓度会显著提高光合速率
D.光照强度和CO2浓度会改变光合作用的最适温度
13.如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收速率随光照强度的变化情况，下列有关说法错误的是( )
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B.bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C.d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
14.通过分析毛竹林下红豆树、浙江楠、浙江樟的生长及生理特性，探索适合毛竹纯林转变为竹阔混交林的模式体系。表1和表2显示了毛竹林下不同树种的光合参数变化规律，回答下列有关问题。
注:表1和表2中数据为平均值±标准差。
（1）据表分析，选择红豆树与毛竹混合种植的原因：______。
（2）若要测浙江楠的总光合速率，则需要对浙江楠进行_____处理，若测得浙江楠的呼吸速率为6.2μml·m-2·s-1，则光照条件下，浙江楠单位面积每小时至少制造的有机物的鱼为______mml·m-2（保留小数点后两位数字）。
（3）进行光合作用的色素位于_____，可用____法分离色素。
（4）若中午突然阴天,则短期内叶肉细胞内C3和C5的含量变化是______。
15.炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图1表示植物叶肉细胞发生的光呼吸过程简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催化与CO2与C5反应，生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加,R酶就会更多地催化C5与O2反应，生成乙醇酸（C2）, C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。请完成以下问题：
（1）炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的原因是_____。
（2）比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点______（描述三个方面）。
（3）研究发现，水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，这些作物中光呼吸存在的意义是____。
（4）科研人员设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径R（依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力）。同时，利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，进而减少_____，从而影响光呼吸。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回答：
①当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光台速率相比____。
②当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株光合速率的大小关系为______,分析其原因是_____________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：图中②（叶绿素b）、③（叶绿素a）主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，②（叶绿素b）应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于②③吸收绿光最少，反射绿光最多而呈绿色，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a与叶绿素b的比值会降低，以适应环境，可知弱光下②（叶绿素b）的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。
2.答案：B
解析：根据表格进行分析，色素3平均移动距离=（1.9+1.5+1.4）/3=1.6，迁移率=1.6/8.0=0.2，根据迁移率的大小可确定色素在层析液中的溶解度的高低，可知色素1表示胡萝卜素，色素2表示叶黄素，色素3表示叶绿素a，色素4表示叶绿素b。层析液是用来分离叶绿体中的色素的，应用无水乙醇来提取叶绿体中的色素，A错误；色素3表示叶绿素a,Mg2+参与组成叶绿素a和叶绿素b，若植物体缺Mg2+，色素3含量会减少，B正确；色素1表示胡萝卜素，在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，C错误；叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光，故四种色素都能够吸收蓝紫光，只有色素3和色素4主要吸收红光，D错误。
3.答案：C
解析：据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确。镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2+含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。弱光下PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H+、电子和O2，D正确。
4.答案：C
解析：叶绿休中的类囊体薄膜上有吸收光能的四种色素，包括胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,A正确；由题图可知，物质②是ADP和Pi结合形成的ATP,ATP中可储存活跃的化学能，物质③是HNADP+形成的NADPH,B正确；在光照供应充足时，突然停止供应物质④CO2，则C5与CO2固定形成C3减少，面C3还原形成C5暂时不变，因此C5含量短时间内将上升，C错误；光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程，在整个光合作用过程中，植物将太阳能最终转化为有机物中稳定的化学能，D正确。
5.答案：C
解析：将图示装置放在光下，由于乙中存在NaHCO3，可以使CO2浓度基本不变，而伊乐藻光合作用会产生氧气，使气压升高，液滴向左移动，A正确；将整个装置置于暗室，伊乐藻在无光的条件下不进行光合作用，一段时间后检查，红色液滴不会移动，与图示光照条件对照，可以证明光是光合作用的必要条件，B正确；NaHCO3溶液能保证密闭装置中CO2浓度基本不变，伊乐藻光合作用产生O2，乙内气压增大，使红色液滴向左移动，C错误；对照实验设计需遵循单一变量原则，本实验中有无NaHCO3，溶液为唯一变量，故烧杯A中也应放置等量相同的伊乐藻，D正确。
6.答案：B
解析：恩格尔曼通过观察实验中需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确；需氧细菌属于原核生物，没有线粒体，其需氧呼吸过程主要在细胞质和细胞膜上进行，B错误；用极细的光束照射水绵的叶绿体，形成曝光部位和未被光照射部位的对照，据此得出叶绿体吸收光能进行光合作用放氧的结论，C正确；叶绿体中的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，D正确。
7.答案：B
解析：此实验说明叶绿体是进行光合作用完整的结构单位，应具有类囊体薄膜和叶绿体基质等才能完成光合作用，A正确；装置B通入14CO2，在有光或无光下均不产生含14C的有机物，对比装置A、B仅可得出碳反应的场所不在类囊体薄膜，但因装置A给予光照，且无相关光反应产物的检测，故不能证明光反应发生在类囊体薄膜上，B错误；装置C通入14CO2，产生含14C的有机物，且该试管在无光条件下也产生含14C的有机物，对比装置、C可以证明碳反应发生在叶绿体基质中，C正确；装置C中不含叶绿体的类囊体薄膜，但在分离前有光照，所以通过本实验可以推测光反应可能为碳反应提供了反应必需的条件，D正确。
8.答案：C
解析：夏季中午13时，叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减弱，导致光反应产物积累，产生负反馈抑制，使叶片中叶绿体吸收、转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，A、B正确；该植物光合作用与细胞呼吸的最适温度分别是25℃和35℃，白天最高气温不会超过35℃，因此中午温度升高，呼吸酶的活性升高，细胞呼吸速率升高，细胞呼吸产生的CO2量增加，C错误；该植物光合作用最适温度是25℃，夏季中午13时，气温过高，与光反应。有关的酶活性降低，导致光合作用强度减弱，D正确。
9.答案：D
解析：光反应阶段需要光照，碳反应阶段有光无光都可以进行,a~c段既有光反应,也有碳反应,c~e段在黑暗开始之前也有光反应，黑暗开始之后，只有碳反应，没有光反应，A错误；虚线表示。2释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，结合题图可知，S1+S2表示光反应释放的O2总量，S2+S3表示碳反应吸收的CO2总量，B错误；从图中光照开始来看，一段时间内O2的释放速率明显大于CO2的吸收速率（即光反应速率大于碳反应速率），而碳反应速率限制了光反应的速率，所以才会导致O2的释放速率下降，C错误；如果是持续光照，那么光反应可为碳反应持续提供NADPH和ATP,使碳反应不间断进行且反应速率保持不变，则与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多，D正确。
10.答案：D
解析：光反应阶段需要光照，碳反应阶段有光无光都可以进行，a~c段既有光反应，也有碳反应，c~e段在黑暗开始之前也有光反应，黑暗开始之后，只有碳反应，没有光反应，A错误；虚线表示O2释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，结合题图可知，S1+S2表示光反应释放的O2总量，S2+S3表示碳反应吸收的CO2总量，B错误；从图中光照开始来看，一段时间内O2的释放速率明显大于CO2的吸收速率（即光反应速率大于碳反应速率），而碳反应速率限制了光反应的速率，所以才会导致O2的释放速率下降，C错误；如果是持续光照，那么光反应可为碳反应持续提供NADPH和ATP，使碳反应不间断进行且反应速率保持不变，则与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟时叶绿体有机物合成总量更多，D正确。
11.答案：D
解析：本题考查影响光合作用的因素以及相关探究实验。根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等，C错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的氧气多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。
12.答案：B
解析：由题表数据可知，c组措施为自然状态，因此可作为其他3组的对照组，A叙述正确；a、b、c组表明降低光照强度和CO2浓度均会降低光合速率，B叙述错误；c、d组的自变量为CO2浓度，d组的光合速率远远高于c组，表明适当升高CO2浓度会显著提高净光合速率，C叙述正确；由题图可知，光照强度和CO2浓度不同，光合作用的最适温度也不同，D叙述正确。
13.答案：C
解析：图示分析：图示为光照强度对甲、乙两种植物CO2吸收速率的影响，a点对应的光照强度是乙植物的光补偿点，此时乙植物的光合速率等于呼吸速率，b点对应的光照强度是甲植物的光补偿点，此时甲植物的光合速率等于呼吸速率，同时b点对应的光照强度是乙植物的光饱和点。c点对应的光照强度为甲植物的光饱和点，因为光照强度c点时的>b点时的>a点时的，因此与乙植物相比，甲植物的光合作用需较强的光照强度，故连续的阴雨天气，甲植物的生长受影响更大，A项正确。由曲线可知，bc段，甲植物光合速率随光照强度增强而增大，此时限制甲植物光合速率的环境因素主要为光照强度；bc段，乙植物光合速率不再随光照强度增强而变化，则此时乙植物光合速率的限制因素为光照强度外的其他因素，B项正确。分析曲线可知，d点时，甲、乙两种植物CO2吸收速率相等，说明两植物净光合速率相等，但由于二者的细胞呼吸速率不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量（实际光合速率）不一定相等，C项错误。自然条件下，提高外界环境的CO2浓度，可导致光合速率增大，若甲、乙两植物细胞呼吸速率不变，则a、b两点都可能向左移动，D项正确。
14.答案：（1）红豆树的叶绿素含量和净光合速率都高于浙江楠和浙江樟
（2）遮光；10.73
（3）类囊体薄膜；纸层析
（4）C3含量上升，C5含量下降
解析：（1）题表1和题表2中红豆树的叶绿素含量和净光合速率都高于浙江楠和浙江樟，所以选择红豆树与毛竹混合种植。
（2）为了尽可能减弱光合作用的影响，应对浙江楠进行遮光处理后测其呼吸速率，再将该数值与浙江楠光照下的净光合速率数值相加就能得到浙江楠的总光合速率。题表2中浙江楠的最低光合速率为12.40-0.72=11.68（μml·m-2·s-1），呼吸速率为6.2μml·m-2·s-1，则总光合速率为11.68+6.2=17.88（μml·m-2·s-1）。根据光合作用反应式可知，CO2与有机物的物质的量之比为6：1，则1小时至少制造的有机物为17.88÷6×3600×10-3≈10.73（mml·m-2）。
（3）绿色植物的光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜，可用纸层析法分离色素。
（4）中午突然阴天，则光照不足，短时间内暗反应持续进行，暗反应形成的C3不能够被还原，则此时叶肉细胞内C3含量上升，C5含量下降。
15.答案：（1）炎热干操天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸水平增加
（2）条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2与水
（3）避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害，同时消除乙醇酸对细胞的毒害，回收碳元素，减少碳的流失
（4）乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运；①无明显差异；②R+RNA干扰>R>野生型；R途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时R途径更高效
解析：（1）炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔关闭，光合作用产生的O2在叶片中堆积，同时外界的CO2不能通过气孔进入细胞间隙，在这种情况下，CO2与O2的比值降低，光呼吸水平增加。
（2）光呼吸与有氧呼吸的比较如表所示：
（3）光呼吸的主要生理意义如下：①防止强光对叶绿体的破坏，强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质的积累会产生自由基从而损伤叶绿体，而强光下，光呼吸作用加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害；②清除乙醇酸对细胞的毒害，乙醇酸（C2）对细胞有毒害作用，而光呼吸能利用乙醇酸从而清除其毒害作用；③回收碳元素C2可转化为C3和CO2，C3通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉，即通过光呼吸回收了一部分碳元素。
（4）图1显示乙醇酸在叶绿体产生后需要运输到线粒体，因此若利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，则乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运会减少。①据图2分析，当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光合速率相比无明显差异。②据图2分析，当胞间CO2浓度较高时，R+RNA干扰组的光合速率最高，R组次之，而野生型组的光合速率最弱，其原因可能是R途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时R途径更高效。
试剂名称
作用
二氧化硅
有利于绿叶的充分研磨和色素的释放
碳酸钙
防止研磨中色素被破坏
无水乙醇
溶解色素
层析液
分离色素
项目
光反应（准备阶段）
暗反应（完成阶段）
场所
叶绿体的类囊体薄膜上
叶绿体的基质中
条件
光、色素、酶、水、ADP、Pi
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质变化
①水的光解：
2H2O4[H]＋O2
②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP
①CO2固定：
CO2＋C52C3
②C3的还原：2C3[H]、ATP（CH2O）
能量
变化
光能转变成ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转变成贮存在（CH2O）中的稳定的化学能
相互联系
光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料
来源
去路
[H]
光合作用
光反应阶段水的光解
暗反应阶段还原C3形成（CH2O）等
有氧呼吸
第一阶段葡萄糖的分解及第二阶段丙酮酸和水的分解
第三阶段还原O2产生H20
ATP
光合作用
光反应阶段光能→ATP中活跃的化学能
暗反应阶段ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有氧呼吸
有机物氧化分解，第一、二、三阶段分别产生2ATP、2ATP、34ATP
在活细胞中作为生命活动的能量“通货”
细胞生理活动
ATP产生场所
植物组织外观表现
A点
只进行细胞呼吸，不进行光合作用
只有细胞质基质和线粒体
从外界吸收O2，向外界排出CO2
AB段（不含A、B点）
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2，向外界排出CO2
B点
光合量=呼吸量
与外界不发生气体交换
B点之后
光合量＞呼吸量
从外界吸收O2，向外界排出CO2——此时植物可更新空气
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
无
0.95
0.53
？
0.10
组别
措施
a
光照非常弱，CO2浓度最低（远小于0.03%）
b
适当遮阴（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03%
c
全光照（不遮阴），CO2浓度为0.039%
d
全光照（不遮阴），CO2浓度为1.22%
比较项目
光呼吸
有氧呼吸
底物
乙醇酸
糖类等有机物
发生部位
叶绿体、过氧化物酶体、线粒体
细胞质基质、线粒体
反应条件
光照
有光或无光都可以
能量
消耗能量（消耗ATP和NADPH）
产生能量
共同点
消耗氧气、放出二氧化碳
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