2020版生物浙江高考选考一轮复习讲义：第7讲光合作用

第7讲　光合作用
知识内容展示
核心素养对接
（1）色素的种类、颜色和吸收光谱
（2）光合作用的概念、阶段与场所
（3）光反应和碳反应的过程
（4）环境因素对光合速率的影响
（5）光合作用与细胞呼吸的异同
（6）活动：光合色素的提取和分离
（7）活动：探究环境因素对光合作用的影响
生命观念
通过比较光反应与碳反应的关系，建立物质与能量观点
科学思维
通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力
科学探究
通过“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，培养学生的实验探究能力
考点一　叶绿体色素的种类　活动：光合色素的提取和分离

1.[2018·浙江4月选考，30（2）]在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容和结果见下表。
品种
光照处理
叶绿素a含量
（mg/cm2）
叶绿素b含量
（mg/cm2）
类胡萝
卜素含量
（mg/cm2）
光合作用速率
（μ mol CO2
/m2·s）
A
正常光照
1.81
0.42
1.02
4.59
A
弱光照
0.99
0.25
0.46
2.60
B
正常光照
1.39
0.27
0.78
3.97
B
弱光照
3.80
3.04
0.62
2.97
回答下列问题：
表中的光合色素位于叶绿体的　　　　膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素，再用滤纸进行层析分离，与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变　　　　，这有利于品种B利用可见光中较短波长的　　　　光。
解析　光合色素位于叶绿体的类囊体膜中。叶绿素b主要吸收蓝紫光。用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸条上，由上而下的第4条色素带是叶绿素b。表中信息显示：品种B的叶绿素b的含量，弱光照时高于正常光照。可见，分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素并用纸层析法进行分离，与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变宽，这有利于品种B利用可见光中较短波长的蓝紫光。
答案　类囊体　宽　蓝紫
2.[2017·浙江4月选考，30]为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如图所示。

回答下列问题：
（1）本实验的因变量是　　　　。由图中曲线对比可知，经　　　　处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将直接导致光反应中叶绿素吸收的　　　　光减少而降低了光合速率。由此推知，若遇较低温天气，除升温外，可对该植物进行　　　　处理以减少叶绿素的损失。
（2）提取上述四种该植物叶片中的色素时，为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的　　　　。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离，结果发现，第4组得到的色素
带中，从上到下的第　　　　条色素带均明显变窄。
（3）若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液并测定　　　　，可得到叶绿素a的吸收光谱。
解析　（1）从题图中可以看出，本实验探究的是不同环境因素（温度、光照）对某植物叶片中叶绿素含量的影响，因此，因变量应该是叶绿素含量。其中叶绿素含量下降最为明显的是4号曲线，处于低温和光照处理的叶片。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此，叶绿素含量下降后，会导致吸收红光和蓝紫光减少从而降低光合速率。由题图可知，光照＋低温可导致叶绿素含量降低，因此，推知黑暗和升温处理可以减少叶绿素的损失。
（2）在提取绿叶中的色素时，加入碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。在纸层析法的结果中，从上到下的色素带顺序为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，已知第4组叶片的叶绿素含量显著减少，因此可知第4组由上到下的第三、四条色素带均明显变窄。
（3）以某种物质对不同波长光的吸收率（即吸光率）为纵坐标，以波长为横坐标作图， 所得到的曲线就是该物质的吸收光谱。
答案　（1）叶绿素的含量　光照和低温　红光和蓝紫　遮光　（2）碳酸钙　三、四　（3）吸光率
3.[2016·浙江4月选考卷30题（3）]分离新鲜菠菜叶片中的光合色素时，应注意滤纸条上的滤液细线要高于　　　　的液面，滤纸条上最宽色素带所含的色素是　　　　。
答案　层析液　叶绿素a
本题组对应必修一P87光合色素的提取和分离实验，常以具体的实验背景为载体考查实验的原理、操作过程及实验结果分析。
活动：光合色素的提取与分离
（1）实验原理

（2）实验流程


1.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.甲、乙、丙、丁四位同学，在利用菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果，你能否指出其各自的“异常结果”成因？

提示　①甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液，导致层析后没有出现色素带。
②乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多，导致色素被“稀释”。
③丙可能是未选择“鲜绿”叶片，而错用了“黄叶”，从而导致色素中叶黄素、胡萝卜素“偏多”。
④丁可能是因为研磨时未加入CaCO3，从而导致叶绿素“保护”不利，含量偏少。
3.叶绿体的结构与功能

观察上面的叶绿体结构示意图，完成下列问题：
①外膜，②内膜。③基粒，由许多类囊体叠联而成，其膜上分布有色素和酶，称光合膜。④为液态的叶绿体基质，含有许多酶。
4.色素的种类、颜色和吸收光谱
色素
种类
叶绿素（约3/4）
类胡萝卜素（约1/4）
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
颜色
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
分布
叶绿体的类囊体薄膜上
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的吸
（3）对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。收量大。
功能
吸收光能并转化成化学能
分离
方法
纸层析法

绿叶中色素提取分离异常现象分析
收集到的滤液绿色过浅
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，提取液浓度太（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
滤纸条色素带重叠
原因
①滤液细线不直；②滤液细线过粗
滤纸条无色素带
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

角度1　围绕叶绿体色素的种类与吸收光谱考查结构与功能观
1.（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
2.如图表示叶绿体中各色素的吸收光谱，据图判断，下列判断错误的是（　　）

A.在研究叶绿素的过程中，为避免类胡萝卜素的干扰，应该选用红橙光区
B.进入秋季，植物对420 nm～450 nm波长的光的利用量减少
C.用450 nm波长的光比用600 nm波长的光更能提高光合作用强度
D.用550 nm波长的光改用670 nm波长的光后短时间内叶绿体中三碳酸含量增加
解析　由图可知，类胡萝卜素主要吸收400 nm～500 nm波长的光，研究叶绿素应选红橙光区，A正确；秋季叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420 nm～470 nm波长的光变少，则植物对420 nm～470 nm波长的光的利用量显著减少，B正确；由图可知，叶绿体中色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，因此用450 nm波长的光比用600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，C正确；由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和NADPH变多，碳反应中三碳酸消耗量增加，则叶绿体中三碳酸含量减少，D错误。
答案　D
角度2　围绕光合色素提取与分离的实验考查科学探究能力
3.（2018·浙江湖州、衢州、丽水三地市质量检测）在“光合色素的提取与分离”实验中，为防止色素被破坏，应加入的试剂是（　　）
A.SiO2 B.CaCO3 C.95%乙醇 D.层析液
答案　B
4.（2018·台州选考模拟）为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响，某同学提取等量绿叶中的色素，纸层析后得到如图的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。回答下列问题：

（1）利用95%的乙醇提取色素时，还需加入二氧化硅和　　　　，点样中应画出一条细而直的　　　　。
（2）色素在吸收光的过程中，NADPH 作为氢的　　　　可为碳反应提供　　　　。
（3）由图可知，强光照对色素合成的影响是__________________________
　　　　　　　　　　　　其中Ⅲ、Ⅳ色素条带主要吸收　　　　光。Ⅰ、Ⅱ色素条带对应色素是由　　　　组成的分子。
答案　（1）碳酸钙　滤液细线
（2）载体　 能量和氢
（3）抑制（减少）叶绿素的合成，促进（增加）类胡萝卜素的合成　红光和蓝紫　碳氢链
角度3　巧借影响叶绿素合成的因素考查社会责任
5.（2015·广东高考）为推动生态文明建设，国务院发布了《大气污染防治行动计划》。某科研小组开展酸雨与生态系统关系的研究。下表是不同pH的酸雨对三种植物叶绿素含量（mg/g）影响的结果。
pH
5.8（对照）
4.0
3.0
2.0
桃树
2.20（100）
2.19（99.55）
2.13（96.82）
1.83（83.18）
腊梅
3.65（100）
3.58（98.08）
3.44（94.25）
2.95（80.82）
木樨
1.07（100）
1.07（100）
1.05（98.13）
0.96（89.72）
注：括号内为与同种植物对照实验的相对百分比。
（1）叶绿素位于叶绿体内的　　　　　　　　上，提取后经层析分离，扩散最慢的色素带呈　　　　色。酸雨中的SO破坏叶绿素，导致光反应产生的　　　　（产物）减少。由于光反应速率降低，将直接影响暗（碳）反应过程中的　　　　，最后导致（CH2O）生成减少。
（2）由表可知：①随着酸雨pH的降低，叶绿素含量受影响的程度　　　　　　　　；②　　　　　　　　　　；③　　　　　　　　　　。
解析　（1）叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜上，提取后用纸层析的方法分离，在滤纸条上扩散最慢的色素带是叶绿素b，其颜色为黄绿色。叶绿素被破坏，则光反应产生的[H]和ATP减少，直接影响暗（碳）反应中三碳酸的还原过程，进而导致糖类的生成减少。（2）总体来说，随着酸雨pH的降低，叶绿素含量受影响的程度增大。从表中还可以看出，在相同pH酸雨的作用下，木樨受影响程度最小，腊梅受影响程度最大。
答案　（1）类囊体薄膜　黄绿　[H]和ATP　三碳酸的还原
（2）①增大　②腊梅对酸雨最敏感　③木樨对酸雨的耐受性较强
6.（2018·台州第一次统练）高浓度重金属胁迫会影响植物的光合色素含量，降低植物的光合速率。某科研小组研究了锶对油菜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b的影响，实验结果如下图。

请回答：
（1）实验表明高浓度的锶使　　　　 的减少量更大，该色素主要吸收可见光中的　　　　　光。
（2）为验证上述结论，可采用　　　　　 法分离色素，与正常叶片所提取的色素条带进行比较，若滤纸条从上到下第　　　　　 条明显变窄则可证明。
（3）在光合作用中，叶绿素吸收的光能转变为NADPH等中的　　　　　 能，并用于卡尔文循环中将三碳酸还原为　　　　　 ，该还原产物大部分用于　　　　　 ，以保证卡尔文循环的继续进行。
解析　（1）与对照组相比，高浓度的锶都会使叶绿素a、b的含量下降，但对叶绿素a的影响更大，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。（2）光合作用的色素的分离采用纸层析法进行分离，滤纸条上从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，所以与正常叶片所提取的色素条带进行比较，若滤纸条从上到下第三条明显变窄则可证明上述结论。（3）光合作用中，叶绿素吸收的光能首先转变为NADPH等中的化学能，然后参与碳反应中将三碳酸还原为三碳糖，该还原产物大部分用于再生RuBP，以保证卡尔文循环的继续进行。
答案　（1）叶绿素a　 红光和蓝紫
（2）纸层析　三　（3）化学　三碳糖　再生RuBP
7.（2018·浙江台州3月质量评估）为探究我省不同时期银杏叶片各种色素含量的变化，进行了相关实验，结果如下图所示。回答下列问题：

（1）据图分析，引起7月～11月间银杏叶片叶绿素相对含量下降的主要环境因素有　　　　　。
（2）叶绿素参与光合作用的　　　　阶段，该阶段的产物有　　　　 ；叶绿素几乎不吸收　　　　光。
（3）9月份叶绿素含量下降非常明显，但光合速率下降趋势反而变缓，据图分析可能的原因是　　　　。在秋季叶色变化过程中，银杏叶色变黄与叶绿素总量呈　　　　　（填“正”或“负”）相关。
（4）用纸层析法，对叶片光合色素进行分离实验，与7月的色素带相比，10月的色素带中从上到下，第　　　　　条带的宽度明显变窄。
解析　7月至11月，光照强度下降，温度渐低，叶绿素合成减少，分解加快，导致银杏叶片叶绿素相对含量下降。（2）叶绿素参与光合作用的光反应阶段，该阶段利用吸收的光能，把水分解为NADPH和O2，同时生成ATP；叶绿素几乎不吸收绿光，所以叶片显绿色。（3）据图可知，9月份叶绿素含量下降非常明显，但此时仍含有较多的类胡萝卜素，吸收的光能可用于光合作用，使光合速率下降趋势反而变缓。在秋季叶色变化过程中，银杏叶色变黄的过程伴随着叶绿素总量的减少，二者呈负相关。（4）用纸层析法对叶片光合色素进行分离实验，与7月的色素带相比，10月的色素带中叶绿素明显减少，叶绿素的色素带位于从上到下第三、四条带，宽度明显变窄。
答案　（1）光照和温度
（2）光反应　NADPH、ATP和O2　绿
（3）此时仍含有较多的类胡萝卜素，可以进行光合作用　负
（4）三、四

影响叶绿素合成的三大因素

考点二　光合作用的概念及过程

1.（2018·浙江11月选考节选）光合作用是整个生物圈的物质基础和能量基础。回答下列问题：
为研究光合作用中碳的同化与去向，用　　　　的CO2供给小球藻，每隔一定时间取样，并将样品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以杀死小球藻并　　　　标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析，使标记化合物　　　　。根据标记化合物出现的时间，最先检测到的三碳化合物。猜测此三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的，但当　　　　后，发现RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物质不是二碳分子。

解析　同位素示踪法可研究物质的变化和去向。题干强调为研究光合作用中碳的同化与去向，因此可用同位素14C标记的CO2供给小球藻，每隔一定时间取样。通过定时杀死细胞提取标记化合物，可研究碳元素的同化与去向。通过类比叶绿体中光合色素的分离实验，可推知双向纸层析的目的也是为了使标记化合物分离。由题意可知，固定CO2的是RuBP，而不是二碳化合物，因此突然降低CO2浓度后，RuBP的含量将会快速上升。
答案　同位素14C标记　提取　分离　突然降低CO2浓度
2.（2016·浙江4月选考）叶绿体中的色素、蛋白质等在某种膜上的分布及部分反应的示意图如下，请回答：

（1）该膜是　　　　膜，其上含有色素和催化光反应的　　　　。光反应中，色素吸收的光能转变为ATP等物质中的　　　　。
（2）光反应的产物除图中所示的物质外，还有电子和　　　　。ATP为碳反应提供了能量和　　　　。
解析　（1）由图可知，该膜可以在光的作用下将水分解，形成ATP，产生氧气和氢离子，因此可判断该膜为进行光合作用中光反应的场所，即叶绿体的类囊体膜，类囊体膜上含有各种与光合作用相关的色素和催化光反应所需的酶。光反应中色素吸收的光能转移到ATP中以活跃的化学能的形式存在。
（2）图中光反应的产物有氧气、氢离子和ATP，还缺少NADPH和电子。碳反应阶段，三碳化合物还原生成糖类的过程中需要磷酸基团，也由ATP提供。
答案　（1）类囊体（光合）　酶　化学能　（2）NADPH　磷酸基团
本题组对应必修一教材P90～P93光反应和碳反应，以实验或叶绿体的结构为载体考查了光反应和碳反应的过程和联系。
1.光合作用的过程
（1）光合作用过程图解

（2）光反应与碳反应关系

图中显示光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供NADP＋和ADP、Pi。由此可得出没有光反应，碳反应无法进行；没有碳反应，光反应也将受抑制。

光合作用过程的“一、二、三、四”

2.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响
（1）“过程法”分析三碳酸和RuBP的含量变化
当外界条件改变时，光合作用中三碳酸、RuBP及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：


（2）“模型法”表示三碳酸和RuBP的含量变化


角度1　结合光合作用的基本过程考查科学思维的能力
1.（2018·杭州质检）植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是（　　）

A.图中H＋通过主动转运从类囊体膜内运到膜外
B.通常，在光强度达到全日照之前，物质A的释放速率已达到最大值
C.每个三碳酸分子接受来自物质N的氢和来自ATP的磷酸基团
D.叶片呈绿色，是因为它大量吸收绿光，而几乎不吸收其他颜色的光
解析　图中H＋从类囊体膜内运到膜外的过程是顺浓度梯度进行的，不属于主动转运，A错误；通常，在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的光合速率，即光合作用的光反应已达到最大速率，因此物质A（即O2）的释放速率已达到最大值，B正确；物质N为NADP＋，碳反应中三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团，C错误；叶片呈绿色，是因为它几乎不吸收绿光，D错误。
答案　B
2.（2018·浙江省台州市期末）下图是黑藻光合作用过程示意图（用字母代表物质）。请分析回答：

（1）反应Ⅰ发生的场所是　　　　，其中产物B是　　　　 。
（2）在反应Ⅱ中RuBP不断被利用，但含量仍能保持稳定的原因是　　　　　　　　。光合作用合成的三碳糖，大部分运至叶绿体外转变成蔗糖，还有一部分在叶绿体中转变成　　　　　　　　。
（3）若要分析黑藻叶绿体的色素种类，制备色素提取液时需要加入　　　　 可使研磨充分。将提取到的滤液收集到试管中，塞上橡皮塞，将试管置于适当的光照条件下2～3 min后，试管内氧气的含量　　　　 （填“增加”“减少”或“不变”）
（4）给黑藻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O是由于____________________________________________________________________。
解析　（1）Ⅰ为光反应，场所在类囊体膜，其中产物B是H＋。（2）在碳反应中RuBP不断被利用，但含量仍能保持稳定的原因是RuBP可以再生。 （3）要分析黑藻叶绿体的色素种类，制备色素提取液时需要加入二氧化硅可使研磨充分，因为研磨后叶绿体遭破坏，只有色素不能进行光合作用，所以试管内氧气含量基本不变。 （4）给黑藻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O是因为C18O2经光合作用产生HO，然后光合作用利用HO产生含18O的氧气。
答案　（1）类囊体膜（或光合膜、叶绿体基粒）　H＋
（2）RuBP可以再生　淀粉、蛋白质和脂质
（3）二氧化硅（SiO2）　不变
（4）C18O2经光合作用产生HO，然后光合作用利用HO产生含18O的氧气
角度2　结合光反应和碳反应的过程考查物质和能量观
3.（2018·浙江嘉兴3月教学测试）如图表示光合作用碳反应示意图，数字代表物质。下列叙述正确的是（　　）

A.②是3－磷酸甘油酸
B.④的全称是核酮糖五磷酸
C.⑦在叶绿体基质中被还原
D.碳反应生成的三碳糖主要用于合成蔗糖
答案　A
4.科学家为小球藻的光合作用供给14CO2，检测发现放射性最早出现在（　　）
A.三碳酸 B.三碳糖 C.RuBP D.蔗糖
解析　在碳反应阶段，二氧化碳首先与五碳化合物结合生成三碳酸，三碳酸再进一步被还原生成葡萄糖和五碳化合物，故科学家为小球藻的光合作用供给14CO2，检测发现放射性最早出现在三碳酸中，A正确，B、C、D错误。
答案　A
5.美国科学家卡尔文利用同位素标记法对小球藻的光合作用进行研究，最终探明了光合作用中碳的转化途径，因此获得了1961年的诺贝尔化学奖。下图为简化的卡尔文循环示意图，①②③表示相关物质，请回答问题：

（1）卡尔文循环中，3－磷酸甘油酸在①和ATP的作用下被还原为③　　　　　　，其中的①为3－磷酸甘油酸的还原提供了　　　　和能量，②在　　　　　　（场所）重新形成①，所以卡尔文循环只有在　　　　条件下才能一轮一轮循环不已。
（2）对培养小球藻的试管，先进行一定强度的光照后，再黑暗处理，暗处理后短时间内3－磷酸甘油酸的含量会　　　　。如果加入18O标记CO2，则会形成　　　　，进而产生18O2。
（3）提取并分离小球藻中的光合色素，滤纸条上从上至下第二个色素带的颜色是　　　　。
解析　（1）3－磷酸甘油酸在NADPH和ATP作用下被还原为三碳糖（③），在此过程中NADPH既提供氢，又提供能量。光反应只有在有光的条件下才能进行。（2）暗处理后，NADPH和ATP减少，3－磷酸甘油酸消耗减少，其含量会增加。加入C18O2，在碳反应中先生成HO，进而在光反应中生成18O2。
答案　（1）三碳糖　氢　类囊体　有光
（2）增加　HO
（3）黄色

对光反应与碳反应认识的几个误区
（1）光合作用中光反应和碳反应不是独立的，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。
（2）光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中为质膜。
（3）碳反应所需要的ATP仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。
（4）光合作用中，ATP提供能量和磷酸基团；NADPH提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。
（5）三碳糖或RuBP组成元素中含有磷。　　　
角度3　结合三碳酸、RuBP含量的变化考查科学思维的能力
6.（2017·温州选考模拟）适宜的光照、温度条件下，在0.003% CO2和1% CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。据图分析合理的是（　　）

A.AB段碳反应速率越来越小
B.BC段甲物质浓度降低是因为生成速率变小
C.CD段光合作用较弱是因为光反应产物不足
D.AE段叶肉细胞的光饱和点稳定不变
解析　AB段甲、乙两物质含量相对稳定，因此，碳反应速率保持基本不变，A错误；BC段CO2浓度降低，生成的三碳酸（甲物质）减少，含量降低，B正确；CD段是因为碳反应产物不足，C错误；AE段随CO2浓度上升，光饱和点上升，反之则下降，D错误。
答案　B
7.（2018·浙江十校联考）下图表示某豆科植物叶肉细胞中三磷酸甘油酸的相对含量在夏季某天24 h内（有一段时间乌云遮蔽）的变化趋势。下列有关叙述正确的是（　　）

A.叶肉细胞进行光合作用的区间是B～G段所对应的时间
B.与F点相比，G点叶绿体中RuBP的含量较低
C.乌云消失的时间可能是曲线上D点对应的时刻
D.该植物在24小时内有机物含量一定增加
解析　三磷酸甘油酸可以被光反应产生的ATP和[H]还原，当其含量下降时，说明进行着光合作用，由图可知进行光合作用的区间是B～I所对应的时间，A错误；与F点相比，G点叶绿体中三磷酸甘油酸的含量低，此时二氧化碳和RuBP形成的三磷酸甘油酸可能不变，也可能是减少的，所以RuBP的含量是高的，B错误；D点时三磷酸甘油酸含量重新有所下降，可能是因为光反应产生的ATP和[H]充足，所以可能是乌云消失的时间，C正确；该植物在24小时内三磷酸甘油酸的含量没有改变，应没有有机物的积累，D错误。
答案　C

“相对速率法”判断外界因素对三碳酸、RuBP含量的影响
1.模型构建与分析
（1）模型构建

（2）从物质生成和消耗的相对速率分析（以停止光照为例）

2.外界条件变化与物质含量对照表

项目
光照变强CO2不变
光照变弱
CO2不变
光照不变CO2增多
光照不变CO2减少
三碳酸
↓
↑
↑
↓
RuBP
↑
↓
↓
↑
ATP
↑
↓
↓
↑
三碳糖
↑
↓
↑
↓
NADPH
↑
↓
↓
↑
3.区分含量变化和合成速率变化
当外界条件改变时，短时间内三碳酸、RuBP等物质的含量变化可能上升或下降，但一段时间后两者的含量将重新达到新的平衡。此外，若题干设问“合成速率”变化，可从总体光合速率变化角度予以考虑，即总体光合速率下降时各物质的合成速率均下降。
考点三　环境因素对光合速率的影响

（2015·浙江10月选考）某小组进行了低温弱光对番茄幼苗光合作用影响的实验，对照组：25 ℃、600 （μmol·m－2·s－1）（光照单位），处理16天；实验组：5 ℃、60 （μmol·m－2·s－1），先处理8天，再恢复到对照组条件处理8天。实验结果如图所示。下列叙述中，正确的是（　　）

注：气孔导度指气孔开放程度
A.实验组植株光合速率与气孔导度呈负相关
B.实验组植株第16天的光饱和点比第8天的高
C.5 ℃低温处理番茄幼苗，对其光合作用造成的影响是不可恢复的
D.若在第4天给实验组植株提供对照组条件，则瞬间叶肉细胞中核酮糖二磷酸的含量上升
[慧眼识图]

答案　B
本题借助图像、表格，考查分析能力、获取信息能力等科学思维素养，对应必修一P95、P96环境因素影响光合速率内容。
1.影响光合作用的自然环境



2.多因素综合影响
（1）多因子变量的三类典型曲线：

（2）共性解读
P点之前：限制光合速率的因素应为自变量1所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点之后：影响因子主要为自变量2所表示的因子，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。
（3）生产应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性，可以有效提高光合速率；还可以采取的措施是施用农家肥，增加CO2浓度等。当温度适宜时，要适当提高CO2浓度以提高光合速率。

1.光饱和点与全日照的关系
光饱和点是指达到最大光合速率所需的最小光照强度。对某一植物而言，光饱和点并不是一个定值，可随二氧化碳浓度、温度等条件的变化而变化。虽然在一定范围内，
光合速率可随光强度的增强而增大，但在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的速率。
2.光补偿点、光饱和点及其他相关点的移动
若已知某种植物呼吸作用最适温度为30 ℃，光合作用最适温度为25 ℃，在25 ℃，大气CO2浓度下，测得如下曲线：

当相关条件改变时，相关点的移动规律如下表：
改变因素
A点
B点
C点
D点
提高CO2浓度
/
左移
右移
右上移
降低CO2浓度
/
右移
左移
左下移
25 ℃→30 ℃
下移
右移
左移
左下移
土壤缺Mg2＋
不移
右移
左移
左下移

角度　环境因素对光合速率的影响
1.某植物表观光合速

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，高光强下该植物的表观光合速率为　　　　。CO2浓度在A～B之间时，曲线　　　　表示了表观光合速率随CO2浓度的增高而增高。
（2）CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的表观光合速率不再增加，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]

答案　（1）0　a、b、c　（2）光强　（3）大于　（4）光强
2.（2016·浙江10月选考）在玻璃温室中，研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源（补光）试验，结果如图所示。补光的光强度为150 （μmol·m－2·s－1），补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜。

下列叙述正确的是（　　）
A.给植株补充580 nm光源，对该植株的生长有促进作用
B.若680 nm补光后植株的光合色素增加，则光饱和点将下降
C.若450 nm补光组在9：00时突然停止补光，则植株释放的O2量增大
D.当对照组和450 nm补光组CO2吸收速率都达到6（μmol·m－2·s－1）时，450 nm补光组从温室中吸收的CO2总量比对照组少
解析　与对照组相比，补充580 nm光源，CO2的吸收速率较低，所以补充580 nm光源不能促进植物生长，A错误；光合色素增加则光饱和点会升高，B错误；由于补充450 nm光源可促进植物的光合作用，所以突然停止了补光后，释放O2的量应降低，C错误。
答案　D
3.（2018·浙江11月选考节选）在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物幼苗，用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液进行培养，测定其光合作用速率和气孔异度，结果如图所示。本实验可推出的实验结论是　　　　。实验中设置了前后自身对照，还可设置　　　　作为空白对照。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外，还可采用____________________________________
_____________________________________________________________________（答出两点即可）。
解析　由图可知，随NaCl处理时间延长，气孔导度下降，光合速率也下降，且抑制效果与NaCl处理时间呈正相关。作为空白对照，所用完全培养液不加NaCl即可。光合作用速率的指标可以采用单位时间单位叶面积的CO2吸收量或O2释放量表示，也可采用单位时间单位叶面积的干物质积累量表示。
答案　NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抵制作用越明显　不加NaCl的完全营养液　单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量
4.（2017·浙江11月选考）为探究环境因素对光合作用的影响，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。
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
＋
注：“＋”表示检出淀粉，“＋＋”表示检出淀粉含量较高，“－”表示未检出淀粉。
回答下列问题：
（1）据表分析，将CO2作为光合作用原料的是　　　　组。在植物体内，CO2转变为有机物的途径为　　　　循环，其产物可运至叶绿体外转变成　　　　，并运到植物体其他部位供细胞利用。
（2）检测结果表明离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉。叶肉细胞合成淀粉的场所是　　　　。而在块茎中，淀粉长期储存在　　　　中。
解析　（1）据表分析，A、C组都有光照条件可以进行光合作用，所以可吸收CO2作为光合作用原料。在植物体内，CO2转变为有机物的途径为卡尔文循环，其产物可运至叶绿体外转变成蔗糖，并运到植物体其他部位供细胞利用。
（2）D组叶片在黑暗条件下，因此不能进行光合作用，但可以直接利用葡萄糖合成淀粉。叶肉细胞合成淀粉的场所是叶绿体基质。而在不见光的块茎中，白色体是长期储存淀粉的场所。
答案　（1）A、C　卡尔文　蔗糖
（2）叶绿体基质　白色体
考点四　光合作用与细胞呼吸的关系

1.（2017·全国卷Ⅱ，29）下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

据图回答下列问题：
（1）图中①②③④代表的物质依次是　　　　、　　　　、　　　　、　　　　，[H]代表的物质主要是____________________________________________。
（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在　　　　（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。
（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是　　　　　　　　。
解析　（1）光合作用光反应阶段，水光解形成NADPH和氧气，因此图中①是O2；②可形成NADPH，应为NADP＋；③可形成ATP，应为ADP和Pi；三碳酸还原可形成有机物和RuBP，因此④表示RuBP。细胞呼吸过程中产生的[H]代表的物质主要是NADH。
（2）图中A表示光反应阶段，B表示碳反应阶段，C代表细胞溶胶（可发生细胞呼吸的第一阶段），D代表线粒体（可发生需氧呼吸的第二阶段和第三阶段），其中光反应阶段、需氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，而碳反应阶段不但不能合成ATP还会消耗ATP。因此，ATP合成发生在A过程，还发生在C和D。
（3）植物叶肉细胞中，有氧条件下，丙酮酸进入线粒体最终分解形成二氧化碳和水；在缺氧条件下，转化成酒精和二氧化碳。
答案　（1）O2　NADP＋　ADP和Pi　RuBP　NADH
（2）C和D　（3）缺氧
2.（2017·浙江11月选考）在黑暗条件下，将分离得到的类囊体放在pH＝4的缓冲溶液中，使类囊体内外的pH相等，然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，结果检测到有ATP的生成。根据实验分析，下列叙述正确的是（　　）
A.实验中溶液的H＋均来自水的裂解
B.黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATP
C.光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H＋浓度较高
D.若使类囊体的脂双层对H＋的通透性增大，ATP生成量不变
解析　本实验是在黑暗条件下完成的，实验中溶液的H＋不仅仅来自于实验前在光下时水的裂解，也有来自于缓冲液中，A错误；黑暗条件下，植物叶肉细胞中的叶绿体不能产生ATP，B错误；光照条件下，植物细胞叶绿体中类囊体的腔内发生水的裂解产生H＋，使类囊体的腔内H＋浓度较高，C正确；根据实验的结果，在类囊体内H＋浓度大于外面时会有ATP产生，H＋的浓度差和ATP的产生有关，若使类囊体的脂双层对H＋的通透性增大，ATP生成量会发生改变，D错误。
答案　C


1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系
项目
光合作用
细胞呼吸
范围
植物的绿色细胞；少数原核生物
所有活细胞
场所
植物细胞的叶绿体蓝细菌的质膜
细胞溶胶和线粒体
好氧细菌的质膜
物质转化
无机物（CO2和H2O）转化为有机物
分解有机物产生CO2和H2O或其他小分子
能量变化
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能＋热能
实质
合成有机物，贮存能量
分解有机物，释放能量
代谢类型
同化作用（或合成作用）
异化作用（或分解作用）
联系

2.NADPH/NADH与ATP来源与去路



角度　围绕光合作用与细胞呼吸的关系考查物质和能量观
1.（2018·宁波十校联考）下图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列叙述正确的是（　　）

A.过程①中类胡萝卜素主要吸收的是红光和蓝紫光
B.过程②只发生在叶绿体基质，过程③只发生在线粒体
C.过程③释放的能量大部分储存于ATP 中
D.过程④一般与吸能反应相联系
解析　①～④依次代表光反应、碳反应、细胞呼吸和ATP水解，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；细胞呼吸发生在细胞溶胶和线粒体，释放的能量大部分以热能的形式散失，B、C错误。
答案　D
2.下图表示某高等绿色植物的部分生理过程，字母表示物质，①～⑤数字表示具体物质变化过程，请回答：

（1）①是　　　　上进行的　　　　过程，其产生的物质A除了为三碳糖的生成提供氢外，还能提供　　　　。
（2）柠檬酸循环发生于　　　　（用标号回答）过程中，场所是　　　　。
（3）过程②离开卡尔文循环的三碳糖大部分是运至　　　　外，并且转变为　　　　，供植物体所有细胞利用。
解析　（1）A为NADPH，在碳反应中既提供氢又提供能量。（2）柠檬酸循环是需氧呼吸第二阶段（④），发生于线粒体基质和嵴中。（3）在高等植物细胞中，在叶绿体内离开卡尔文循环的三碳糖大部分被运至叶绿体外，并且转变成蔗糖。
答案　（1）光合膜（类囊体膜）　光反应　能量　（2）④　线粒体基质和嵴　
（3）叶绿体　蔗糖
课后限时训练（A卷）
（时间：30分钟　分数：100分）

1.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
2.卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后，从小球藻中提取并分析放射性物质。预测实验结果是（　　）
A.光照时间越长，三碳酸的积累越多
B.光照时间越长，戊糖的积累越多
C.光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多
D.无论光照时间长短，放射性物质都会集中分布在类囊体膜上
解析　光合作用过程中，由C元素的转移途径可知，戊糖（RuBP）与三碳酸的变化是一个循环过程，正常情况下，会保持相对平衡的状态，光照时间延长不会使三碳酸和戊糖积累更多，A、B错误；类囊体膜进行光反应阶段，二氧化碳的固定和还原是在叶绿体基质中进行的，如果光照时间短，类囊体膜上无放射性，D错误。
答案　C
3.（2018·台州市质检）光照增强，光合作用也增强，但在光照最强的夏季中午，由于叶片部分气孔关闭，光合作用不继续增强，反而下降，主要原因是（　　）
A.夏季光照太强，叶绿素分解
B.夏季气温太高，酶活性降低
C.气孔关闭，CO2固定减少
D.光反应产生的ATP和NADPH减少
解析　夏季正午太阳光太强，植物为减少蒸腾作用的水分散失，气孔关闭，导致二氧化碳吸收量减少，因此光合作用下降。
答案　C
4.（2018·温州3月选考适应）科学家为小球藻的光合作用供给14CO2，检测发现放射性最早出现在（　　）
A.三碳酸 B.三碳糖 C.RuBP D.蔗糖
答案　A
5.（2018·温州市十校联考）如图是新鲜菠菜叶中的光合色素纸层析的结果，下列描述中正确的是（　　）
A.能够吸收红光和蓝紫光的色素位于色素带①②
B.色素带③④是含镁的有机分子
C.纸层析的原理是光合色素易溶于95%乙醇
D.色素带①②是仅由碳氢链组成的分子
解析　①②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，A正确；色素带①②是含镁的有机分子，B错误；纸层析的原理是光合色素在层析液中的溶解度不同，导致其随层析液在滤纸上扩散速度不同；光合色素提取的原理是光合色素不溶于水易溶于无水乙醇，C错误；①②色素带对应的色素分子是叶绿素，含有C、H、O、N和Mg元素，D错误。
答案　A
6.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（　　）
A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D.光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的
解析　叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上，不是分布在类囊体腔内，A错误；H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定过程属于碳反应，发生在叶绿体基质内，C错误；光合作用的产物淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。
答案　D
7.下列图解中甲是在有光照条件下，验证绿色植物能够释放O2的装置；乙和丙是另外2个装置，通常可作为甲的对照实验装置的是（　　）

A.只有乙 B.只有丙
C.乙和丙都是 D.乙和丙都不是
解析　根据题意和图示分析可知：甲、乙构成一组对照实验，变量是光照，得出的结论是光照是绿色植物产生氧的条件；甲、丙构成一组对照实验，变量是绿色植物，得出的结论是：氧是绿色植物光合作用产生的。乙与丙的变量是光和绿色植物，不可作为对照实验。B选项符合题意。
答案　B

8.（2018·浙江台州高三期末）阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，它会随着太阳的运动和枝叶的摆动而移动。下图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的有关曲线，下列叙述正确的是（　　）

A.光斑照射前，光合作用无法进行
B.A点与C点相比，A点三碳酸的含量较高
C.B点时，该植株叶肉细胞叶绿体光合作用所需二氧化碳来源于线粒体
D.光斑移开后的二氧化碳曲线下降缓慢说明此前有ATP和NADPH的积累
答案　D
9.为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列叙述正确的是（　　）
A.强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深
B.强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成
C.四种色素在层析液中的溶解度大小是Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ＜Ⅳ
D.色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间
解析　根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，C错误；色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液中，很有可能无法得到色素带，D错误。
答案　B
10.下表是在最适温度条件下测得某植物叶绿体中色素吸收光能的情况，下列分析错误的是（　　）
波长/nm
400
450
500
550
600
670
700
吸收光能百分比/%
叶绿素a
40
68
5
15
16
40
16
全部色素
75
93
50
35
45
75
35
A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致
B.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，叶绿体中三碳酸的量会增加
C.该植物缺乏镁时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大
D.环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低
解析　植物光合作用吸收光能，发生水的光解产生O2，因此O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致，A正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，植物吸收的光能增加，光反应加快，为碳反应提供的NADPH和ATP增加，三碳酸的还原速率加快，叶绿体中三碳酸的含量减少，B错误；镁是叶绿素的重要组成成分，植物缺乏镁时，叶绿素a含量降低，吸收的光能百分比的减少幅度更大，C正确；表中实验数据是在最适温度条件下所得的实验结果，因此环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低，D正确。
答案　B
11.（2018·绍兴选考诊断）研究人员对2年生香榧苗进行不同程度的遮阴处理，一段时间后测定其叶片的各项生理特征，结果如下表。有关叙述错误的是（　　）

不遮阴（对照）
50%遮阴
75%遮阴
90%遮阴
叶绿素a含量/（mg·dm－2）
2.03
3.42
4.15
4.04
叶绿素b含量/（mg·dm－2）
0.75
1.32
1.61
1.65
类胡萝卜素含量/（mg·dm－2）
1.05
1.49
1.71
1.72
最大光合速率/
（umol·m－2·s－1）
4.52
6.04
6.52
4.93
A.遮阴会导致香榧苗对镁离子的需求量增加
B.随着遮阴程度增加，叶肉细胞中RuBP生成速率逐渐减小
C.75%遮阴会提高香榧苗利用早晨和傍晚弱光的能力
D.90%遮阴处理时限制香榧苗光合速率的主要因素是光强度
解析　镁离子是合成叶绿素的必需无机盐离子，结合题意分析表中数据可知，在一定范围内，随着遮阴程度增大，叶片中叶绿素的含量增加，因此可推知遮阴会导致香榧苗对镁离子的需求量增加，A正确；表中数据表明，在一定范围内，随着遮阴程度增加，叶绿体色素含量增加，光反应为碳反应提供的[H]和ATP增加，因此叶肉细胞碳反应中RuBP生成速率增大，B错误；表中数据显示，75%遮阴时光合色素含量较高，因此75%遮阴会提高香榧苗利用早晨和傍晚弱光的能力，C正确；与50%遮阴和75%遮阴相比，90%遮阴处理时最大光合速率反而降低，说明90%遮阴处理时限制香榧苗光合速率的主要因素是光强度，D正确。
答案　B
12.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的部分结果。下列相关叙述错误的是（　　）

溶剂移动距离
色素甲移动距离
色素乙移动距离
色素丙
移动
距离
色素丁移动距离
实验组1
7.81.9




实验组2
8.21.5




实验组3
8.01.4




平均移动
距离
8.0
7.6


0.8
迁移率（Rf）
无

0.53

0.10
A.色素甲的迁移率（Rf）是0.95
B.色素丙主要吸收红光和蓝紫光
C.色素乙的扩散速度比色素甲快
D.叶片衰老过程中色素丁含量逐渐减少
解析　迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离，因此色素甲的迁移率（Rf）＝7.6/8.0＝0.95，A正确；色素丙的迁移率（Rf）＝（1.9＋1.5＋1.4）/（7.8＋8.2＋8.0）＝0.2，故为叶绿素a，其主要吸收红光和蓝紫光，叶片衰老过程中叶绿素含量逐渐减少，B、D正确；色素乙的迁移率小于色素甲，表明色素甲的扩散速度比色素乙快，C错误。
答案　C
13.（2018·稽阳联谊学校高三联考）如图为某高等植物细胞光合作用过程示意图，A、B、C、D、E、F 分别表示光合作用不同阶段中的物质。据图分析并回答下列问题：

（1）含有磷元素的物质是　　　　（填字母），ATP 的形成与　　　　（填物质名称）的跨膜运输有关。物质C 的作用是　　　　。
（2）脂双层中的色素吸收的光是波长为　　　　nm 的可见光。光合作用产生的O2 离开这个植物细胞，需要穿过的膜包括　　　　。
（3）F 可以在卡尔文循环中继续转变成E，也可以离开卡尔文循环并在叶绿体中作为合成　　　　、蛋白质和脂质等物质的原料。
（4）若将图中的光照撤离，则短时间内叶绿体中D 的含量将　　　　。（填“增多”“减少”或“基本不变”）
解析　（1）含有磷元素的物质是A（NADP＋）、C（NADPH）、D（3－磷酸甘油酸）、E（RuBP）、F（三碳糖）；据图可知，ATP的形成与H＋的跨膜运输有关；物质C（NADPH）的作用是为D（3－磷酸甘油酸）的还原提供氢和能量。（2）脂双层中的色素吸收的光是波长为400～700 nm的可见光；据图可知，光合作用产生的O2离开这个植物细胞，需要穿过的膜包括类囊体膜、叶绿体膜、细胞膜。（3）F（三碳糖）可以在卡尔文循环中继续转变成E（RuBP），也可以离开卡尔文循环并在叶绿体中作为合成淀粉、蛋白质和脂质等物质的原料。（4）若将图中的光照撤离，则光反应产生的用于碳反应的ATP和NADPH减少，抑制D物质的还原，导致短时间内叶绿体中D（3－磷酸甘油酸）含量增多。
答案　（1）A、C、D、E、F　H＋　为D（3－磷酸甘油酸）的还原提供氢和能量
（2）400～700　类囊体膜、叶绿体膜、细胞膜
（3）淀粉　（4）增多
14.在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，在不同生育期测得黄瓜叶绿素含量如下表所示。请回答：
表：不同氮含量对黄瓜叶片叶绿素含量的影响

氮含量/
（kg·hm－2）
叶绿素含量/（mg·g－1）
苗期
开花坐果期
盛果期
末果期
0
3.38
7.30
9.52
7.12
180
3.38
7.53
11.37
7.88
360
3.48
8.06
12.31
8.34
540
3.54
7.23
11.48
9.62
（1）黄瓜的叶绿素中含有的无机盐是　　　　，叶绿素存在于叶绿体的　　　　，主要吸收可见光中的___________________________________________。
（2）黄瓜的叶绿素吸收的光能转变为化学能贮存在　　　　中，这些物质在3－磷酸甘油酸的还原中起的作用是_________________________________。
（3）从表中数据可以得出，叶绿素含量随着生育期的推进呈　　　　的趋势。在氮含量为　　　　kg·hm－2时，最有利于叶绿素的形成。
解析　（1）镁（Mg2＋）是组成叶绿素的重要元素，叶绿素存在于叶绿体的类囊体膜，主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。（2）黄瓜的叶绿素吸收的光能转变为化学能贮存在NADPH和ATP中，NADPH在3­磷酸甘油酸的还原中起的作用是提供能量和作还原剂。ATP在3­磷酸甘油酸的还原中起的作用是提供能量。（3）从表中数据可以得出，叶绿素含量在苗期、开花坐果期、盛果期逐渐增加，但是末果期时反而减少，可知叶绿素含量随着生育期的推进呈先增加后降低的趋势。根据表格中的数据，在氮含量为360（kg·hm－2）时，最有利于叶绿素的形成。
答案　（1）镁（Mg2＋）　类囊体膜　红光和蓝紫光
（2）NADPH和ATP　提供能量和作还原剂
（3）先增加后降低　 360
15.（科学探究）为研究不同浓度X溶液对黄瓜离体绿色子叶的鲜重增加和保绿的影响，请根据以下提供的实验材料和用具写出实验思路，并预测实验结果。
实验材料和用具：黄瓜离体绿色子叶260片、10（μg·mL－1）的X溶液、蒸馏水、13个培养皿。（要求与说明：实验持续72 h，实验开始和每24 h测定一次；置于黑暗及其他适宜条件下培养；鲜重和叶绿素含量的测定方法不作要求）
请回答：
（1）实验思路（其中实验分组用表格形式表示）：
（2）若5（μg·mL－1）的X溶液能促进离体绿色子叶的鲜重增加和保绿，请绘图表示该组实验结果（设计一个坐标系，并绘制鲜重、叶绿素含量相对值的变化曲线）
答案　（1）实验思路：
①取培养皿13个，进行编号。
②实验分组：
表：不同浓度X溶液对黄瓜离体子叶的鲜重增加和保绿效应的实验分组
时间
前测
X溶液浓度/（μg·mL－1）
乙（10）
丙（5）
丁（0.5）
戊（0）
0 h
1.甲
—
—
—
—
24 h
—
2.乙＋24 h
3.丙＋24 h
4.丁＋24 h
5.戊＋24 h
48 h
—
6.乙＋48 h
7.丙＋48 h
8.丁＋48 h
9.戊＋48 h
72 h
—
10.乙＋72 h
11.丙＋72 h
12.丁＋72 h
13.戊＋72 h
③按上述分组，在各培养皿中分别加入20片绿色子叶。甲组依次测定鲜重和叶绿素含量并记录。其他组盖上培养皿盖，置于黑暗及其他适宜条件下培养，再依次测定鲜重和叶绿素含量并记录。
④对所得实验数据进行统计与分析。
（2）

课后限时训练（B卷）
（时间：30分钟　分数：100分）

1.（2018·全国名校大联考第三次联考）RuBP羧化酶可催化C5与CO2结合生成C3。将某种植物叶片置于适宜的光照和温度条件下，测定不同的细胞间隙浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如图所示的结果。据图作出的推测不合理的是（　　）

A.A→B，叶肉细胞吸收CO2速率增加
B.A→B，碳反应消耗ATP的速率增加
C.B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率
D.B→C，RuBP羧化酶量限制了光合速率
解析　B→C阶段，RuBP羧化酶催化C5与CO2合成C3，由图可知，C5含量保持在一定水平，此时二氧化碳浓度充足，限制因素主要是酶含量，即RuBP羧化酶量限制了光合速率。图中未给出该植物呼吸速率的相关数据，因此无法得知叶片光合速率与呼吸速率的关系，即C错误，D正确；A→B阶段，光合作用正常进行，由图可知，C5含量下降，可知叶肉细胞吸收二氧化碳速率增加，C5与CO2合成C3，反应积累的C3数量增加，因而碳反应消耗的ATP速率也随之增加，故A和B均正确。
答案　C
2.如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述错误的是（　　）

A.曲线A点转向B点时，叶绿体中三碳酸浓度降低
B.曲线中D点转向B点时，叶绿体中RuBP浓度升高
C.AB段影响光合速率的主要因素是光照强度
D.BC段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件
解析　曲线中A点转向B点时，光照强度增强，光反应产生的NADPH和ATP增加，促进碳反应还原三碳酸，叶绿体中三碳酸浓度降低，A正确；曲线中D点转向B点时，CO2浓度增加，CO2用于碳反应中和RuBP固定生成三碳酸，因此叶绿体中RuBP浓度降低，三碳酸浓度增加，B错误；AB段光合作用反应速率未达到最高点，主要受横坐标光照强度影响，C正确；BC段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其他条件，与横坐标的影响因素无关，D正确。
答案　B
3.（2018·江山实验中学摸底）科研人员研究了土壤含水量对番茄品种甲和乙光合作用速率的影响（图1），以及番茄品种甲的叶片气孔导度、胞间CO2浓度与土壤含水量的关系（图2）。（注：光补偿点指植物在一定的温度下，光合作用固定的CO2量和呼吸作用释放的CO2量达到平衡状态时的光照强度）下列叙述错误的是（　　）

A.土壤含水量对甲、乙两种番茄光合作用速率的影响基本相同
B.气孔导度的变化与番茄光合速率的变化趋势基本相同
C.番茄在土壤含水量为50%的条件下，比含水量在90%条件下的光补偿点低
D.土壤含水量降低，气孔导度降低，胞间CO2浓度逐渐升高，可能是因为水分亏缺导致类囊体结构破坏
解析　根据图1中的两条曲线的趋势可以看出，土壤含水量对甲、乙两种番茄光合作用速率的影响基本相同，A正确； 图2中，随着土壤含水量的下降，番茄的气孔导度也逐渐下降，即与番茄光合速率的变化趋势基本相同，B正确； 番茄在土壤含水量为50%的条件下，气孔导度下降，光合速率下降，因此要达到光补偿点需要提高光照，即比含水量在90%条件下的光补偿点高，C错误； 土壤含水量降低，气孔导度降低，胞间CO2浓度逐渐升高，可能是因为水分亏缺导致类囊体结构破坏，D正确。
答案　C
4.（2018·台州9月选考）下表为不同光强处理对某种桃树和栎树的光补偿点（植物的光合强度和呼吸强度达到相等时的光照强度）和光饱和点的影响，据表分析错误的是（　　）
光合
参数
CK组：自然光照，相对透光率为100%
T1组：一层黑色遮阳网，相对透光率为30%
T2：两层黑色遮阳网，相对透光率为10%
桃树
栎树
桃树
栎树
桃树
栎树
光补偿点
29.7
32.8
20.7
31.4
18.2
31.2
光饱和点
752.5
1 188.2
522
1 164.5
417.5
1 133.5
A.据表分析可知桃树更能适应弱光环境
B.实验的自变量有两个，分别为树木的种类和光强
C.CK 组实验中，适当提高CO2浓度可能会使光补偿点变小
D.桃树从T1 组环境转移到T2 组，短时间内其叶肉细胞中RuBP 的含量将明显上升
答案　D
5.（2018·名校协作体联考）为探究不同环境因素对某植物叶片光合作用速率以及相关物质含量的影响，进行了相关实验，结果如图所示。

回答下列问题：
（1）为提高提取色素的浓度，研磨前需对新鲜的叶片进行　　　　处理。植物在缺氮的情况下，叶片会发黄，是因为　　　　（填光合色素种类）的颜色就显露出来了。与高氮肥组相比，低氮肥组叶片提取分离得到的色素带中颜色变浅的是从上到下第　　　　条。
（2）Rubisco酶催化CO2和RuBP反应，该酶主要分布在叶肉细胞的　　　　。卡尔文循环中，生成3个RuBP，需消耗　　　　个三碳糖。
（3）与高氮肥组相比，低氮肥组叶片所处环境中CO2浓度变化对其光合速率的影响　　　　，最可能原因是　　　　。
解析　（1）叶绿体色素提取实验中，为了提高色素的浓度，应该将叶片进行烘干处理；叶绿体色素包括叶绿素和类胡萝卜素，低氮条件下，叶绿素合成减少，显现出类胡萝卜素的颜色；低氮组的叶绿素a、叶绿素b的含量大大减少，即滤纸条从上到下的第3、4条色素带变浅。（2）CO2和RuBP反应属于光合作用碳反应过程，因此Rubisco酶只分布于叶绿体基质；卡尔文循环中，生成3个RuBP，需消耗5个三碳糖。（3）据图分析可知，低氮组二氧化碳浓度增加对光合速率的影响不大，可能的原因是其叶绿素含量和Rubisco酶含量较低，限制了光合作用的进行。
答案　（1）烘干　类胡萝卜素　3、4
（2）叶绿体基质　5
（3）较小　 低氮肥组光合速率主要受叶绿素含量和Rubisco含量的限制（其中之一也可）
6.下图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。请回答以下问题：

（1）上图所示的生理过程为　　　　　循环，该循环的关键步骤是　　　　　，NADPH在该循环中的作用为　　　　。
（2）淀粉运出叶绿体时先水解成TP或葡萄糖，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，然后与　　　　一起合成蔗糖，再运出叶肉细胞。
（3）若将光照撤离，短时间内叶绿体中RuBP的含量　　　　（填“下降”“上升”或“不变”），此时叶肉细胞中产生ATP的场所是　　　　。
（4）在供给C18O2较长时间后，光合产物中含18O的除糖类外，还有　　　　。
解析　（1）题图生理过程为卡尔文循环，该循环的关键步骤是三碳酸的还原，NADPH既供氢又供能。（3）若将光照撤离，NADPH和ATP无法生成，短时间内RuBP的含量会下降，此时叶肉细胞中产生ATP的场所是线粒体和细胞溶胶。（4）供给C18O2较长时间后，会生成HO和含18O的蔗糖，HO在光反应中生成18O2。
答案　（1）卡尔文　三碳酸的还原（每个三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团，形成三碳糖也可）　供氢（作还原剂）和供能
（2）果糖　（3）下降　线粒体和细胞溶胶
（4）H2O、O2（或HO、18O2）

7.如图所示，原来置于黑暗环境中的绿色植物移至光下后，CO2的吸收量发生了改变。下列叙述中，正确的是（　　）
A.曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用
B.曲线BC段表示绿色植物只进行光合作用
C.在B点显示绿色植物光合作用和呼吸作用速率相等
D.整段曲线表明，随光照强度递增，光合作用增强，呼吸作用减弱
解析　曲线AB段光照强度较低，绿色植物光合作用强度小于呼吸作用强度，植物表现为释放CO2，A错误；曲线BC段表示光照强度较高，绿色植物光合作用强度大于呼吸作用强度，植物表现为吸收CO2，B错误；B点表示绿色植物光合作用强度等于呼吸作用强度，植物表现为不吸收CO2也不释放CO2，C正确；由曲线可知，随光照强度递增，光合作用增强，但达到一定程度时，光合作用强度不再随之增强，在整个过程中可认为呼吸作用强度不变，D错误。
答案　C
8.（2018·甘肃重点中学协作体联考）在一定浓度的CO2和适宜温度条件下，测定不同光照条件下，放有某双子叶植物叶片的密闭装置中CO2的变化量，结果如下表。分析表中数据，不正确的推论是（　　）
光照强度/klx
1.0
3.0
5.0
7.0
8.0
10.0
CO2变化量/[mg·
（100 cm2·h）－1]
＋2.0
－2.0
－6.0
－10.0
－12.0
－12.0
A.光照强度为1.0 klx时，光合作用吸收的CO2少于细胞呼吸释放的CO2
B.光照强度为2.0 klx时，该植物光合速率为0
C.光照强度由5.0 klx增强到7.0 klx时，叶肉细胞中三碳酸合成速率增大
D.光照强度为9.0 klx时，叶绿体中色素的含量可能是限制植物光合速率的内因
解析　表中CO2变化量是净光合速率，光照强度为1.0 klx时，CO2量增多，说明光合作用吸收的CO2少于细胞呼吸释放的CO2，A正确；光照强度为2.0 klx时，该植物的净光合速率接近0，光合速率约等于呼吸速率，故光合速率不为0，B错误；光照强度由5.0 klx增强到7.0 klx时，净光合速率增大，叶肉细胞中三碳酸的合成速率增大，C正确；光照强度为9.0 klx时，已达到光饱和点，叶绿体中色素的含量可能是限制植物光合速率的内因，D正确。
答案　B
9.如图是研究某高等植物光合作用相关实验的结果，其中Rubisco酶是催化CO2与RuBP结合生成三碳酸的酶。下列相关说法正确的是（　　）

A.据图可知，CO2浓度对该植物还原糖含量的影响不如光照强度影响显著
B.气孔开度直接影响叶片的水分散失，说明该植物在低浓度CO2条件下对干旱环境的适应能力更强
C.Rubisco酶催化CO2与RuBP结合生成三碳酸需要光反应提供ATP和NADPH的能量
D.该植物在叶绿体内合成的三碳糖可在叶绿体外进一步转变成蔗糖，并转移至其他器官
解析　据图，无法得出CO2浓度对该植物还原糖含量的影响不如光照强度影响显著，A错误；较高CO2浓度下植物的气孔开度降低，能减少水分蒸腾，有利于度过干旱环境，B错误；Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程，不需要光反应提供ATP和NADPH的能量，C错误；该植物在叶绿体内合成的三碳糖可在叶绿体外进一步转变成蔗糖，并转移至其他器官，D正确。
答案　D
10.含水量为80%的土壤为对照（CK），测得耐旱能力较强的大丽花中度缺水（MD）时的叶片表观光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）如下图所示（气孔导度即气孔开放程度）。下列叙述正确的是（　　）

A.非气孔因素主要影响Pn—MD的时间段是第12～15天
B.第3～6天Pn—MD的限制因素为叶肉细胞内叶绿体的类囊体膜受损
C.第6～12天Pn—MD的限制因素为还原三碳酸的酶空间结构发生改变
D.第3～15天内中度缺水生长的大丽花叶片，光合作用释放O2的速率上升
解析　分析曲线可知，第3～6天Pn—MD的限制因素为气孔导度（Gs—MD）低，B错误；第6～12天Pn—MD的限制因素为胞间CO2浓度（Ci—MD）低，C错误；第3～15天中度缺水生长的大丽花叶片，其表观光合速率（Pn—MD）下降，光合作用释放O2的速率下降，D错误。
答案　A
11.（2018·浙江省十校联考）为探究环境因素对蓝细菌光合作用的影响，用40 W的白色、红色和黄色灯管做光源，设置不同CO2浓度，处理蓝细菌。培养一段时间，测定蓝细菌的光合速率，结果如图。

回答下列问题：
（1）本实验的自变量是　　　　。从光合作用的角度分析，A点的光合速率大于C点，原因是____________________________________________________
________________________________________________________________。
C点的光合速率大于B点，原因是_______________________________________
　　　　　　　　。
（2）蓝细菌的光反应的场所是　　　　。当光照强度较弱时，水裂解产生的O2主要用于　　　　。
（3）为探究黄光培养条件下蓝细菌的叶绿素a含量是否发生改变，提出实验思路如下：分别取　　　　和黄光条件下培养的蓝细菌进行相关实验。在测定蓝细菌的叶绿素a含量时，首先要对蓝细菌细胞内的光合色素进行　　　　，再进行定量测定。
解析　（1）由图可知该实验的自变量有横坐标二氧化碳浓度和光质的不同。由图可知A点和C点的二氧化碳浓度相同，但它们的光合速率却不同。从光合作用的角度分析，A点的光合速率大于C点，原因是蓝细菌的光合色素吸收红光多于黄光。C点的光合速率大于B点，原因是C点的二氧化碳浓度大于B点，光合作用的原料较为充足。（2）蓝细菌是原核生物，只有唯一的细胞器核糖体，没有叶绿体，所以其进行光合作用是在质膜上。当光照强度较弱时，水裂解产生的O2主要用于自身的细胞呼吸，基本不向外释放。（3）为探究黄光培养条件下蓝细菌的叶绿素a含量是否发生改变，进行实验，实验过程中必须遵循单一变量原则。所以实验思路如下：分别取自然光即白光和黄光条件下培养的蓝细菌进行相关实验。在测定蓝细菌的叶绿素a含量时，首先要对蓝细菌细胞内的光合色素进行提取和分离，然后再进行含量测定。
答案　（1）光质（或光波长）和CO2浓度　蓝细菌的光合色素吸收红光多于黄光　C点的二氧化碳浓度大于B点，光合作用的原料较为充足
（2）质膜　细胞呼吸（或需氧呼吸）
（3）白光　提取和分离
12.（科学探究）有人对培养农作物的密闭温室中的氧气进行测定，在早上某一段时间，氧气含量不变，随后氧气含量逐渐增加。近中午时，农作物的蒸腾作用正常，但氧气含量不再增加。回答下列问题：
（1）植物进行光合作用时，发生在相关细胞器中的具体场所有　　　　。
（2）早上某一段时间内，氧气含量不变的原因是　　　　，接近中午时，氧气含量不再增加，限制光合作用的因素是　　　　。
（3）同学甲认为光合作用不需要氧气，在有光无氧条件下，植物也能很好地生长，另有一同学乙认为，植物光合作用虽不需要氧气，但其他生命活动需要氧气，在有光无氧条件下会影响植物的生长，请你设计相关实验思路并预测实验结论验证氧气的有无对光合作用的影响。
解析　本题考查光合作用过程及影响因素。（1）在植物细胞中进行光合作用的细胞器为叶绿体，其中光反应发生于叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生的场所是叶绿体基质。（2）植物进行呼吸作用时总是要吸收氧气并释放二氧化碳，现测得密闭环境中的氧气含量不变，其原因是早晨光照强度较小，光合作用强度等于呼吸作用强度；由于植物所处环境密闭，没有二氧化碳的不断供给，到中午时刻时，由于光合作用消耗导致二氧化碳含量大量减少，限制了光合作用。（3）要探究氧气的有无对光合作用的影响，应以氧气的有无作为实验的自变量，只有光合作用的有机物积累量大于呼吸作用的消耗量，植物才能正常生长，而有机物的积累量可以通过植物的增重情况作为指标；预测的实验结论可能有三种情况，即①如果有氧和无氧处理组相比，植物增重相同，则有氧无氧条件不影响植物的光合作用；②如果有氧与无氧处理组相比，植物增重较大，则有氧条件有利于植物进行光合作用；③如果有氧与无氧处理组相比，植物增重较小，则有氧条件不利于植物进行光合作用。
答案　（1）类囊体薄膜和叶绿体基质
（2）光照不足，光合作用强度等于呼吸作用强度　CO2　浓度
（3）实验思路：设计对比实验，在光照充足且其他条件适宜的情况下，将两组生长状况相同的植物分别置于有氧和无氧条件下处理相同时间后，测量植物的增重情况；
实验结论：①如果有氧和无氧处理组相比，植物增重相同，则有氧无氧条件不影响植物的光合作用；②如果有氧与无氧处理组相比，植物增重较大，则有氧条件有利于植物进行光合作用；③如果有氧与无氧处理组相比，植物增重较小，则有氧条件不利于植物进行光合作用。