03 第3讲 能量之源——光与光合作用-备战2022年高考生物二轮复习三板斧之三——生物计算

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必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示
必会知识一 光合作用的过程
1．光合作用的结构——叶绿体
(1)分布：叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和嫩茎的表皮细胞中。
(2)结构示意图
结构eq \s\d1(\b\lc\{(\a\al(外表：双层膜,内部\b\lc\{(\a\al(基质：有暗反应需要的酶，少量DNA、RNA和无机盐等,基粒：由类囊体堆叠而成，增大了膜面积，其上分布着与捕获光能, 有关的色素和光反应所需的酶)))))
(3)功能：进行光合作用的场所
2．光合作用的概念：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，并且释放出氧气的过程。
3．光合作用完整过程图解
光合作用的总反应式：
4．光反应与暗反应的比较：
生物学中同位素标记实验总结
分泌蛋白的合成与运输：氢的同位素—3H标记亮氨酸或H2O
光合作用碳循环(卡尔文循环)：碳的同位素—14C标记糖类或CO2
DNA是噬菌体的遗传物质：磷的同位素—32P标记DNA；硫的同位素—35S标记蛋白质
基因探针(DNA分子杂交、RNA分子杂交)：将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素作为标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明重组成功。
单克隆抗体：利用同位素标记的单克隆抗体，在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。如果把抗癌的单克隆抗体跟放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成生物导弹，注入体内借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞。
光合作用产生的氧气来源于水：氧的同位素—18O标记H2O
验证DNA的半保留复制：氮的同位素—15N标记核苷酸。
必会知识二 影响光合作用的因素
1．内部因素
(1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图1所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会影响光合作用，如图2、3所示。
2．其他因素对光合作用速率的影响
3．多因素对光合速率影响的分析
多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示，P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。
必会知识三 光合作用的相关计算
1．植物的“三率”
2．光合作用的昼夜变化曲线的分析
③NA和EP：清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少。
④A点和E点：光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变。
⑤A~E：光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加。
⑥C点：叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象。
方法2：一昼夜有机物的积累量=白天固定的CO2量-24 h呼吸作用释放的CO2量，即多边形NBCDP的面积-矩形OMQF的面积＝(S2＋S3)－(S1＋S2＋S4)=S3－(S1＋S4)。
注：方法1中用的是净光合作用量，方法2中用的是总光合作用量。
3．密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
(2)图中各点含义及形成原因分析：
AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。
BC段：温度降低，呼吸作用减弱。
CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。
HI段：光照继续减弱，光合作用强度0，m2＝n2>0
[例4]对农作物光合作用和细胞呼吸的研究，可以指导我们的农业生产。下面是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果，请回答下列问题：

(1)由图甲可推知，与P点相比，Q点限制单株光合作用强度的外界因素是_______________(写出两种)，甲实验给我们的启示是在栽培农作物时要注意__________。
(2)种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示。C～F段，叶绿体内ADP含量最高的地方是________，叶绿体内O2的含量将________，一昼夜内植株是否显示生长现象？并说明理由。
_____________________________________________________________________________。
图乙给我们的启示是在密闭大棚内种植作物时要注意__________________。
(3)将对称叶片左侧遮光、右侧曝光(如图丙)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：g)。则b－a所代表的是______________________________________________。
(4)装置丁(如图丁)可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置，可以确定该实验的因变量应该是________________________，而自变量可以是__________；无关变量有______________________(写出两种)。
必备技能三 光合作用的相关计算
[例5]莲藕是广泛用于观赏和食用的植物，研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%，图1表示在25℃时不同光照强度下该突变体和普通莲藕的净光合速率，图2中A、B分别表示某光照强度下该突变体与普通莲藕的气孔导度(单位时间进入叶片单位面积的CO2量)和胞间CO2浓度。请分析回答下列问题。
(1)提取和分离莲藕叶片中叶绿体内的色素，使用的试剂分别是_____________。突变体与普通莲藕相比，经过纸层析法分离色素，在滤纸条上哪两种颜色的色素带将会变窄？____________。
(2)莲藕切开后极易褐变，这是由细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的。将切好的莲藕在开水中焯过后可减轻褐变程度，原因是________________________________。
(3)在2000μml·m-2·s-1的光强下，普通莲藕的总光合速率为__________μml·m-2·s-1。
(4)CO2被利用的场所是叶绿体基质，因为此处可以为CO2的固定提供____________。据图2判断，突变体莲藕在单位时间内固定的CO2多，请写出判断的依据_____________。
[例6]图甲表示在一定条件下测得的某植物光照强度与光合速率的关系；图乙表示该绿色植物的细胞代谢情况；图丙是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测量仪测得的室内二氧化碳浓度与时间关系的曲线。请分析回答：
(1)图乙所示的该植物细胞代谢情况可用图甲中a～d四点中的________表示，也可用图丙e～j六个点中的________表示。
(2)在光照强度大于________klx时，植物才会表现出生长现象。
(3)若图甲曲线表示该植物在25 ℃时光照强度与光合速率的关系，并且已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，那么在原有条件不变的情况下，将温度提高到30 ℃，理论上分析c点将________(填“左移”“右移”或“不变”)。
(4)由图丙可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是________点。
必备技能四 模型法分析外界条件骤变时光合作用中各物质量的变化
[例7]离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物的相对含量的变化是( )
A．C3化合物增多，C5化合物减少
B．C3化合物增多，C5化合物增多
C．C3化合物减少，C5化合物增多
D．C3化合物减少，C5化合物减少
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1．图1为光照强度一定时，大豆植株在不同O2浓度下，CO2吸收速率的变化曲线，其中甲曲线表示空气中CO2浓度为a时测得的结果，乙曲线表示空气中CO2浓度为b(b