专题09 光与光合作用-【提分讲练】最新高考生物二轮复习专题解读和分层练习

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【要点速记】
1．实验原理
2．实验步骤
3．实验结果分析
【重难点突破】
1．四个常见异常现象及其原因分析
（1）滤液绿色过浅（色素条带变窄）
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，滤液中色素（叶绿素）太少；
③一次加入大量的无水乙醇，色素浓度太低；
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
①滤液细线不直；
②滤液细线过粗。
（3）滤纸条无色素带
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。
（4）滤纸条色素带少
①未加碳酸钙导致叶绿素被破坏；
②所用叶片为“黄叶”。
考点二、捕获光能的色素和结构
【要点速记】
1．色素的种类和功能
（1）分布：_________________________________________。
（2）功能：__________________________________________。
（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________________的吸收量大，类胡萝卜素对_________光的吸收量大。
2．叶绿体的结构和功能
（1）模式图

【重难点突破】
1．影响叶绿素合成的三大因素
2．光合色素和光合场所的三点提醒
（1）色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
（2）色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。
（3）光合作用的场所：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝藻细胞没有叶绿体，也能进行光合作用。
考点三、光合作用的过程
【要点速记】
1．概念
指绿色植物通过______________，利用光能，把________________转化成储存着能量的有机物，并且释放出__________________的过程。
2．光反应与暗反应的比较
【重难点突破】
1．光合作用中C、H、O的转移途径
2．细胞中C3和C5含量变化的判断
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：
（1）CO2供应不变，光照条件突然发生变化，可以分为两种情况：
（2）光照条件不变，CO2供应突然发生变化，可以分为两种情况：
3．利用数学模型分析光合作用中物质含量的变化
（1）以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。
（2）以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，［H］和ATP含量变化是一致的。
（3）具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”（C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定），才能准确作出判断。
考点四、环境因素对光合作用强度的影响及应用
【要点速记】
1．光合作用强度
（1）概念：是指植物在单位时间内通过光合作用制造_________的数量。
（2）其他表示方法：
①单位时间内通过光合作用_____________的数量。
②单位时间内通过光合作用_____________的数量。
2．环境因素
（1）光照强度：
①原理：光照强度通过影响植物的______________进而影响光合速率。
②影响：光照强度增加，光反应速度_______________，产生的_____________增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
③构建数学模型：
曲线解读：
④应用：
a．增加光照强度促进光合作用：温室中适当_______________以提高作物的光合作用强度。
b．依据植物的特点合理利用光能：阴生植物光补偿点和光饱和点均较阳生植物____________，可采用阴生植物与阳生植物_____________的方式以合理利用光能。
（2）CO2浓度：
①原理：CO2影响________________阶段，制约______________的形成。
②数学模型分析：
③应用：
a．大田生产：应“正其行，通其风”或增施____________________。
b．温室栽培：人工增加____________、增施农家肥或与动物圈舍连通等。
（3）温度：
①原理：温度通过影响_________________影响光合作用强度。
②数学模型：
③应用：
a．白天：适当提高温度以_________________。
b．夜间：适当降低温度以_________________，减少有机物的消耗。
（4）水分和矿质元素：
①原理：
a．水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的_________，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响_________进入植物体内。
b．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。如镁可以影响______________的合成从而影响光反应。
②数学模型：
③应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
【重难点突破】
1．影响光合作用强度的因素：
（1）外因：包括光照强度、温度、CO2浓度等。
（2）内因：包括酶的活性和数量、色素的种类和数量、五碳化合物的含量等。
2．光合作用强度高≠光能利用率高：
（1）其他条件相同的情况下，光合作用强度越高，光能利用率越高。
（2）光能利用率除受光合作用强度的影响外，还受光合作用时间和光合作用面积的影响。
多因素对光合作用强度的影响：
（1）构建数学模型：
图中：a．高CO2浓度，b．中CO2浓度，c．低CO2浓度。
①高光强，②中光强，③低光强。
（2）模型解读：
①P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为光照强度、光照强度和温度。
②Q点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素，此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光照强度。
（3）应用：
①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，提高光合速率。也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。
②当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
3．坐标曲线上限制因变量变化的因素分析
（1）单曲线分析：曲线上升段或下降段的限制因素，主要是横轴对应的变量（自变量）；曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。
（2）多曲线分析：两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量（自变量），两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他影响因变量的因素所致。
要点速记答案
考点一、1．有机溶剂无水乙醇 无水乙醇 溶解度 溶解度高 层析液 2．防止色素被破坏 研磨充分 色素 扩散均匀 分离出的色素带平整不重叠 清晰 3．胡萝卜素 最少 较少 较快 蓝绿色 较低 叶绿素b 最低 最慢
考点二、1．（1）叶绿体的类囊体薄膜上 （2）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）红光和蓝紫光 蓝紫 2．（2）外膜 内膜 叶绿体基质 暗反应 类囊体 色素 光反应 （3）光合作用
考点三、1．叶绿体 CO2和H2O 氧气 2．光反应 暗反应 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 ATP CO2 2C3 2C3 （CH2O） ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 ATP、［H］ ADP、Pi
考点四、1．（1）糖类 （2）消耗的CO2 产生的O2 2．（1）光反应 加快 ［H］和ATP 细胞呼吸 ＜ ＝ ＞ 不再增加 增加光照强度 低 间作 （2）暗反应 C3 ＜ ＞ 不再增加 农家肥 CO2 （3）酶的活性 提高光合作用强度 降低细胞呼吸强度 （4）介质 CO2 叶绿素
专题09 光与光合作用（基础）
一、单选题
1．下列关于光合作用的叙述，错误的是（ ）
A．鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水
B．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光
C．在暗反应阶段，C3可被［H］还原为C5和糖类
D．温度的变化不会影响光合作用的光反应阶段
【答案】D
【解析】鲁宾和卡门用同位素标记法标记水中的氧和二氧化碳中的氧，证明了光合作用释放的氧气来自水，A正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，B正确；根据光合作用过程，在暗反应阶段，C3可被［H］还原为C5和糖类，C正确；光合作用的光反应阶段需要酶的参与，温度会通过影响酶的活性，从而影响光合作用的光反应阶段，D错误。
2．对光合作用过程中物质转变途径的叙述中，不正确的是（ ）
A．碳原予：CO2→C3→（CH2O）B．氧原子：H2O→O2
C．氧原子：CO2→C5→（CH2O）D．氢原子：H2O→NADPH→（CH2O）
【答案】C
【解析】根据暗反应过程中二氧化碳的固定和C3的还原反应可知：碳原子的转移途径是CO2→C3化合物→（CH2O），A正确；根据水的光解反应可知：氧原子的转移途径是H2O→O2，B正确；根据暗反应过程中二氧化碳的固定和二氧化碳的还原反应可知：氧原子的转移途径是CO2→C3化合物→（CH2O），C错误；根据水的光解和二氧化碳的还原，氢原子的转移途径是H2O→［H］（NADPH）→（CH2O），D正确。
3．放置在阳光下的鱼缸中的鱼哪一个会先死去（鱼、缸大小均相同）（ ）
A．一缸清水2条鱼和一部分水藻 B．一缸清水2条鱼
C．一缸清水10条鱼 D．一缸清水10条鱼和一部分水藻
【答案】C
【解析】一缸清水中只有两条鱼，因而其呼吸消耗的氧气较少，部分的水藻可以制造氧气，所以金鱼一般不会死亡，A错误；一缸清水中只有两条鱼，因而其呼吸消耗的氧气较少，死的较慢，B错误；10条鱼的呼吸作用所消耗的氧气最多，故而死的最快，C正确；一缸清水10条鱼，呼吸作用消耗的氧气多，一部分水藻可以制造部分氧气，所以只有10条鱼的死的慢些，D错误。
4．为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是（ ）
①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养 ④在光下培养 ⑤生长良好 ⑥生长不良
A．②③⑤B．①③⑥C．①④⑤D．②④⑥
【答案】B
【解析】由于实验目的是验证光是植物生长发育的必要条件，所以实验组应该无光照，实验结果应该是不能正常生长，或生长不良，即①③⑥为实验组；对照组为在光下培养，实验结果为生长良好，即②④⑤为对照组。综上所述，B正确。
5．下列有关叶绿体中色素提取、分离实验的叙述，正确的是（ ）
A．先用层析液提取色素，再用无水乙醇分离色素
B．改变滤液细线的宽度做纸层析，可以探究滤液细线的宽度对实验的影响
C．用滤纸对研磨液进行过滤后，立即用棉塞塞紧试管口
D．画滤液细线时最好用毛细吸管连续画线2～3次
【答案】B
【解析】提取叶绿体中的色素需要用无水乙醇，而色素的分离需要用层析液，A错误；改变滤液细线的宽度做纸层析，可以探究滤液细线的宽度对实验的影响，B正确；对研磨液进行过滤选择单层尼龙布，不能用滤纸，C错误；画滤液细线时画线一次后，需要等到滤液干燥后，再进行画线操作，D错误。
6．将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下，如果在2h时，将环境中某一条件改变，此时，叶肉细胞中的C3、C5、ATP含量变化如图。那么改变的条件是（ ）

A．加强光照B．减弱光照C．提高CO2浓度D．降低温度
【答案】A
【解析】在光合作用过程中，CO2参与暗反应，CO2与C5化合物生成C3化合物，当CO2含量突然降至极低水平时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降，C3化合物还原成葡萄糖的过程减弱，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升．所以，在2h时，当光照增强以及环境中CO2含量突然降低将会导致图示情况出现．A正确。
7．在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。以下哪项科学实验能证明这一假说（ ）
A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验
B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验
C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验
D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验
【答案】C
【解析】英格豪斯通过实验证明了植物更新空气必须在光下才能进行，没有涉及能量的转化，A错误；1880年，美国科学家恩格尔曼恩格尔曼将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在黑暗、无空气的环境中，用极细光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射的部位集中，如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位，证明：O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，没有涉及能量的转化，B错误；1864年，萨克斯将暗处理的叶片一半曝光、一半遮光，一段时间后用碘蒸汽处理，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半没有颜色变化，证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉，从另一个角度也说明了光能转化为淀粉中稳定的化学能，C正确；20世纪30年代，美国的鲁宾和卡门用同位素标记法证明：光合作用释放的氧全部来自水，没有涉及能量的转化，D错误。
8．如图所示装置先放暗处一昼夜，然后用铝箔纸将甲叶片全部包裹，乙叶片不包裹。在连续照光数天后，摘下甲、乙叶片通过去除叶绿素和漂洗后，再滴加碘液。叙述正确的是（ ）

A．包铝箔纸的目的是为防止水分散失
B．该实验证明光合作用需要二氧化碳
C．滴加碘液之后，甲叶片呈蓝色，乙叶片呈黄白色
D．该实验证明光合作用的产物需要照光后才能由叶片合成
【答案】D
【解析】甲叶片包铝箔纸的目的是为了和乙叶片形成对照，A错误；该实验证明光合作用的产物需要照光后才能由叶片合成，且产物为淀粉，B错误；滴加碘液之后，甲叶片因不能合成淀粉呈黄白色，乙叶片能合成淀粉呈蓝色，C错误；通过甲、乙叶片的对照及最终的实验结果，证明光合作用的产物需要照光后才能由叶片合成，D正确。
9．为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量，可采取的措施不包括（ ）
A．增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积
B．提高温室中CO2浓度，以提高光合作用效率
C．适当增加光照时间，提高光能利用率
D．制作温室的薄膜改成绿色
【答案】D
【解析】凡是影响光合作用的因素都能够影响农作物的产量。增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积，增加有机物的合成量，进而提高产量，A正确；提高温室中CO2浓度，以提高光合作用效率，从而增加有机物的合成量，B正确；适当增加光照时间，提高光能利用率，可增加有机物的合成量，C正确；叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光不能提高光合作用效率，因此温室的薄膜改成绿色不能提高产量，D错误。
10．下列对光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是（ ）
A．进行光合作用的生物都是真核生物，进行化能合成作用的生物都是原核生物
B．进行光合作用的生物是自养生物，进行化能合成作用的生物是异养生物
C．光合作用过程利用的能量为光能，化能合成作用过程利用的能量为化学能
D．光合作用将CO2和H2O合成糖类等有机物，化能合成作用需分解现成的有机物
【答案】C
【解析】蓝藻是原核生物，能进行光合作用，A错误；进行光合作用的生物是自养生物，进行化能合成作用的生物也是自养生物，B错误；光合作用过程利用的能量为光能，化能合成作用过程利用的能量为周围无机物氧化释放的化学能，C正确；光合作用和化能合成作用都可将CO2和H2O合成糖类等有机物，D错误。
11．用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO4溶液的作用可能是（ ）
A．促进叶绿体中［H］的产生B．促进叶绿体中CO2的固定
C．破坏叶绿体的类囊体薄膜D．破坏气孔，使CO2进出不受限制
【答案】A
【解析】促进叶绿体中［H］的产生，能够使暗反应的C3的还原加快，CO2的固定暂时不变，符合分析中第②种情况，C3的消耗量增加，C3合成量不变，则C3的含量下降；C5的合成量增加，C5消耗量不变，则C5的含量上升，A正确；促进叶绿体中CO2的固定，能够使CO2的固定加快，C3的还原暂时不变，C3的合成量增加，C3消耗量不变，则C3的含量上升；C5的合成量不变，C5消耗量增加，则C5的含量下降，B错误；破坏叶绿体的类囊体薄膜，会导致光反应下降，［H］和ATP含量减少，C3的还原减慢，CO2的固定暂时不变，C3的消耗量减少，C3合成量不变，则C3的含量上升；C5的合成量减少，C5消耗量不变，则C5的含量下降；C错误；破坏气孔，使CO2进出不受限制，CO2浓度在能加，能够使CO2的固定加快，C3的还原暂时不变，C3的合成量增加，C3消耗量不变，则C3的含量上升；C5的合成量不变，C5消耗量增加，则C5的含量下降，D错误。
12．下图①～④表示不同条件下，植物叶肉细胞的CO2转移途径。某小组在密闭玻璃温室中进行植物栽培实验，他们对室内空气中的CO2含量进行24小时监测，并根据数据绘制了如下图所示的曲线。下列分析正确的是（忽略土壤微生物代谢活动产生的CO2量）（ ）

A．①与曲线中a点相符B．②与曲线中b点相符
C．③与曲线中c点相符D．④与曲线中d点相符
【答案】C
【解析】①表示呼吸作用大于光合作用，a点只进行呼吸作用，A错误；②表示只进行呼吸作用，b点表示光合作用与呼吸作用相等，B错误；③表示光合作用与呼吸作用相等，c点也表示光合作用与呼吸作用相等，C正确；④表示光合作用大于呼吸作用，d表示只进行呼吸作用，D错误。
13．下列有关绿叶中色素的提取与分离实验的叙述，正确的是（ ）
A．研磨时，添加二氧化硅，目的是保护色素
B．利用光合色素在无水乙醇中的溶解度不同可将色素层析分离
C．为了让更多的色素附着在滤液细线上，可在细线上连续画多次
D．层析时，层析液不能淹没滤液细线，否则色素会溶于其中，实验失败
【答案】D
【解析】研磨时，添加二氧化硅的作用是有利于研磨充分，A错误；利用光合色素在层析液中的溶解度不同可将色素层析分离，B错误；画滤液细线时，需要画线，待滤液干后，再重复画一两次，C错误；层析时，层析液不能淹没滤液细线，避免色素溶解于层析液，D正确。
14．在光合作用的探究历程中，科学家恩格尔曼利用水绵和好氧细菌等做了如下实验。甲组：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境中，再用极细光束照射水绵；乙组：将载有水绵和好氧细菌的临时装片完全暴露在光下；丙组：用透过三棱镜的光照射载有水绵和好氧细菌的临时装片。下列关于上述实验的分析，不正确的是（ ）
A．选择水绵和好氧细菌做实验材料的好处是便于观察和确定放出氧气的部位
B．临时装片置于黑暗和没有空气的环境中，其目的是消耗水绵中的有机物
C．丙组的实验结果可以证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光
D．设置乙组实验的目的是进一步对甲组实验结果进行验证
【答案】B
【解析】好氧性细菌会集中在氧气产生的部位，水绵具有带状叶绿体，选择水绵和好氧细菌做实验材料的好处是便于观察和确定放出氧气的部位，A正确；临时装片置于黑暗和没有空气的环境中，从而排除了光和氧气对实验的干扰，B错误；丙组的实验，根据好氧细菌集中的部位，可知光合作用的有效光是红光和蓝紫光，C正确；恩格尔曼把载有水绵和好氧性细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境里，用极细的光束照射水绵。显微观察发现，好氧性细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如将上述装片完全暴光，则好氧性细菌集中在叶绿体所有受光部位周围，设置乙组实验的目的是进一步对甲组实验结果进行验证：好氧细菌只集中在叶绿体照光部位，说明这些部位释放了氧气，即水绵的这些部位进行了光合作用，从而说明光合作用的场所是叶绿体。D正确。
15．RuBP羧化酶催化C5与CO2结合生成C3。将某种植物置于适宜的光照和温度条件下，测定叶片不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如下图所示的结果。据图作出的推测合理的是（ ）

A．B→A，叶肉细胞吸收CO2的速率增加 B．B→C，RuBP羧化酶量限制了光合速率
C．B→A，光反应产生ATP的速率增加 D．B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率
【答案】B
【解析】B→A，叶肉细胞中C5的含量增加，细胞间隙CO2浓度较低，则叶肉细胞吸收CO2的速率降低，A项错误；B→C，C5的含量相对稳定，则叶肉细胞的光合速率相对稳定，此时，RuBP羧化酶量限制了光合速率，B项正确；由于该种植物置于适宜的光照和温度条件下，所以其光反应速率不变，C项错误。B→C，叶片的光合速率大于呼吸速率，D项错误。
16．如图所示，在最适温度和光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况，下列说法错误的是（ ）

A．植物乙比植物甲对CO2浓度变化更敏感
B．当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C．d点甲植物细胞内的C3含量比b点高
D．适当降低光照强度，b点将向右移动
【答案】B
【解析】根据题意和图示分析可知：环境中CO2浓度升高到一定程度后，植物乙CO2的吸收量降低幅度大，植物甲CO2的吸收量保持不变，可见植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感，A正确；当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，因此植物甲合成有机物的量比植物乙多，B错误；CO2浓度由b点增加到d点时，细胞内C3的合成量增加而消耗量不变，因此细胞内C3的相对含量增加，C正确；根据题意，图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的CO2吸收量，因此光照强度减弱CO2的吸收量降低，b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，需要环境中提供较高浓度的CO2才能使CO2吸收量与CO2释放量相等，因此b点将右移，D正确。
17．将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是（ ）
A．降低至一定水平时再升高 B．持续保持相对稳定状态
C．降低至一定水平时保持不变 D．升高至一定水平时保持相对稳定
【答案】C
【解析】在适宜的光照条件下，密闭容器内培养的植物会同时进行光合作用和呼吸作用，并且光合作用较强．由于密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低；当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定，故选C。
18．下图表示植物细胞的光合作用过程简图，其中①~⑥代表物质。下列叙述错误的是（ ）

A．光照强度是影响④→③转化速率的重要因素
B．③转化为④时，光能转化成了活跃的化学能
C．物质⑤和⑥进行跨膜运输时都不需消耗能量
D．①②的相互转化速率制约③④的相互转化速率
【答案】B
【解析】④→③是光反应中ADP、Pi利用光能合成ATP的过程，所以光照强度是影响④→③转化速率的重要因素，A正确；③ATP转化为④ADP和Pi时活跃的化学能就转化成了有机物中稳定的化学能，B错误；物质⑤水和⑥氧气进行跨膜运输时的方式都是自由扩散，所以都不需消耗能量，C正确；光反应产生的［H］和ATP用于三碳化合物的还原，所以①②的循环速率与③④的循环速率相互制约，D正确。
19．下列关于绿叶中色素的叙述，正确的是（ ）
A．类胡萝卜素在层析液中的溶解度小于叶绿素
B．色素能溶解于无水乙醇，可用无水乙醇提取色素
C．叶绿素主要吸收红外光和紫外光用于光合作用
D．叶绿体和液泡中的色素都能将光能转变为化学能
【答案】B
【解析】类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素，类胡萝卜素随层析液在滤纸上扩散速度快，A错误；绿叶中色素溶解于有机溶剂无水乙醇，可用无水乙醇提取色素，B正确；叶绿素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，用于光合作用，C错误；叶绿体中的处于特殊状态的叶绿素a能够将光能转变为ATP中活跃的化学能，液泡中的色素不能将光能转变为化学能，D错误。
20．如图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速率随CO2变化的情况，下列有关说法错误的是（ ）

A．与D点相比，C点时细胞内［H］量较髙
B．与A点相比，B点时细胞内的C5含量较低
C．图中C点时光合作用速率达到最大值
D．图中D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度
【答案】C
【解析】C到D光合作用增长速率一直大于0，说明D点光合作用速率大于C点，因此与D点相比，C点时光合作用速率小，暗反应消耗的［H］少，故C点时细胞内［H］的含量较髙，A正确；B点的光合作用增长速率和光合作用速率均大于A点，消耗的二氧化碳增多，故B点时细胞内的C5含量较低，B正确；由A点到D点光合作用增长速率一直大于0，说明D点光合作用速率最大，C错误；D点光合作用速率最大，光合作用速率不再随二氧化碳浓度增大而增大，说明D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度，D正确。
21．下图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的光合速率、呼吸速率随温度的变化情况，下列分析错误的是（ ）
A．图中的虚线表示呼吸速率随温度变化的情况
B．当温度达到45℃时，植物不再进行光合作用．
C．40℃与60℃时的CO2吸收量均为0，但二者的代谢活动不同
D．30℃时植物的净光合速率最大
【答案】B
【解析】图中的虚线表示二氧化碳的产生量随温度的变化，因此虚线表示呼吸速率随温度变化的情况，A正确；图中看出，当温度达到45℃时，净光合作用速率小于0，说明此时光合速率小于呼吸速率，不再从外界吸收二氧化碳，但植物在进行光合作用，B错误；40℃与60℃时的CO2吸收量均为0，但二者的代谢活动不同，前者是因为光合速率=呼吸速率，后者是因为高温导致植物体酶失活，无法进行光合作用和呼吸作用，C正确；30℃时植物的净光合速率与呼吸速率之和最大，故光合速率最大，D正确。
22．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成将会增加，黑暗时蚜虫的ATP含量便会下降。下列有关分析不合理的是（ ）
A．正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时一定伴随着放能反应
B．阳光下蚜虫的ATP生成量增加使得蚜虫组织细胞内ATP的含量增高
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫合成ATP所需要的能量不仅来自光能，还来自呼吸作用释放的化学能
【答案】C
【解析】黑暗中蚜虫合成ATP的生理过程是呼吸作用，呼吸作用是放能反应，A正确；阳光下蚜虫可以通过类胡萝卜素将光能转化成ATP中活跃的化学能，导致其生成量增加，使得蚜虫组织细胞内ATP的含量增高，B正确；蚜虫做同一强度的运动时，消耗的ATP只来自于呼吸作用，故在阳光下和黑暗中的ATP消耗量相同，C错误；蚜虫合成ATP时需要的能量不仅来自光能，还来自呼吸作用释放的化学能，D正确。
二、综合题
23．下图是某种植物叶肉细胞内部分代谢示意图，请回答相关问题。

（1）叶绿体中色素分布在________________，在此完成的能量转换是________________。
（2）在图中能与CO2结合的物质有_______________，场所是________________。
（3）有机物B能参与线粒体中的呼吸作用，则物质B为________________。
（4）该植物气孔白天关闭、夜间开放，推测这种植物的生活环境是________________（干旱/潮湿）环境，作出推测的理由是________________。
【答案】（1）类囊体（薄膜） 光能转换为（活跃的）化学能
（2）RuBP和PEP 细胞质基质、叶绿体基质
（3）丙酮酸
（4）干旱 白天植物气孔关闭，减少水分散失，夜间气孔开放，可以吸收充足的CO2
【解析】（1）光合色素分布在类囊体薄膜，可吸收光能，并将光能转化为活跃的化学能。
（2）结合图示分析可知，参与CO2固定的有两个结构：细胞质基质，叶绿体。在细胞质基质中，CO2与PEP结合生成OAA；在叶绿体中，CO2与RuBP生成PGA；所以能参与CO2固定的物质有PEP和RuBP。
（3）物质B能进入线粒体被氧化分解，则可能是丙酮酸。
（4）白天植物气孔关闭，减少水分散失，夜间气孔开放，可以吸收充足的CO2，由此可知这种植物的生活环境是干旱的环境。
24．图甲表示在一定条件下测得的某植物的光合速率与光照强度的关系；图乙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室内的CO2浓度与时间关系的曲线。请分析回答：

（1）图甲中c点时，该植物的叶肉细胞中产生ATP的场所有______________。此时，该植物的叶肉细胞中光合速率_____________呼吸速率（填大于、等于或小于）。
（2）据图甲可知，在相同温度下，将该植物置于4 klx光照下12小时，然后移到黑暗处12小时，该植物24小时内每100 cm2叶片的光合作用所固定的CO2总量为__________mg。
（3）由图乙可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是_______点，光合速率与呼吸速率相等的点是__________________点和__________________点，一昼夜后植物体内的有机物含量将__________（填增加、减少、或不变）。
【答案】（1）细胞质基质、线粒体、叶绿体 大于
（2）144
（3）h f h 减少
【解析】（1）图甲中c点为光补偿点，因此叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体，图甲表示在一定条件下测得的某植物的光合速率与光照强度的关系，由于植物的某些细胞不能进行光合作用，因此c点时，该植物的叶肉细胞中光合速率大于呼吸速率。
（2）据图甲可知，在相同温度下，将该植物置于4klx光照下12小时，然后移到黑暗处12小时，该植物24小时内每100cm2叶片的光合作用所固定的CO2总量为（6+6）×12=144mg。
（3）乙图中纵轴表示的是温室中二氧化碳的量，光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，因此二氧化碳量最少是就是氧气积累最多时。f、h两点表示光合速率等于呼吸速率。j点时二氧化碳浓度高于e点，表明j点时消耗的有机物更多，与e点比植物体内有机物减少。
25．我国北方部分地区种植某种药用植物。为了探究生长条件对该植物光合作用的影响，研究小组将该植物的盆栽苗均分成甲，乙两组，甲组自然光照，乙组给予一定程度的遮光。培养一段时间后，测定实验结果如下图所示。

回答下列问题：
（1）从7点到17点，甲组净光合速率先后两次下降，导致下降的直接环境因素分别是______、________；乙组植物在_________点时干重最大，此时叶肉细胞中产生ATP的细胞器有______。
（2）13点比9点光照强度大，但两组实验中13点的净光合速率都低于9点，主要原因是__________________________________。
（3）叶绿素b/a比值可作为植物利用弱光能力的判断指标。研究人员发现遮光处理提高了该植物叶绿素b/a比值，可以通过色素的提取和分离实验验证该结论，支持该结论的实验结果是：____________________________。
【答案】（1）CO2浓度 光照强度 17 线粒体和叶绿体
（2）13点时温度更高，呼吸速率比光合速率增加得更快（或：13点时植物有机物积累更多，抑制了光合作用）
（3）遮光组（乙组）滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组（甲组）
【解析】（1）甲组是在自然光照下进行的培养，当9－11点时净光合速率下降，此时光照充足，其主要与气孔关闭导致二氧化碳吸收量下降有关，因此直接的环境影响因素为二氧化碳；13－17时光照强度开始下降，因此净光合速率下降；该曲线表示净光合速率，当植物的净光合速率大于零，表明植物在积累有机物，因此对于乙组来说，17点时干重最大；此时叶肉细胞可以进行光合作用和呼吸作用，因此能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。
（2）13点相比较于9点温度较高，呼吸速率比光合速率增加的快，从而导致净光合速率较低或者考虑光合产物积累对光合作用的抑制作用。
（3）叶绿素b颜色为黄绿色，叶绿素a的颜色为蓝绿色，遮光组中滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组，即可证明遮光处理提高了该植物叶绿素b/a比值。
专题09 光与光合作用（提高）
一、单选题
1．下列关于光合作用的叙述，正确的是（ ）
A．蓝藻细胞的光合作用发生在叶绿体中 B．水在叶绿体中分解需要ATP提供能量
C．叶肉细胞中合成葡萄糖时需要ATP提供能量 D．二氧化碳固定生成C3需要消耗ATP
【答案】C
【解析】蓝藻等原核生物能进行光合作用但没有叶绿体，A错误；水在叶绿体的类囊体薄膜上分解需要色素吸收的光能，不需要ATP提供能量，B错误；叶肉细胞中合成葡萄糖时需要光反应产生的ATP提供能量，C正确；二氧化碳固定生成C3需要酶的催化，但不需要消耗ATP，D错误。
2．对某细胞器进行研究时发现其生物膜上能产生气体，下列相关分析正确的是（ ）
A．产生的气体可能是CO2 B．产生气体过程消耗ATP
C．该细胞器可能是线粒体 D．光照影响该气体的产生
【答案】D
【解析】二氧化碳产生在细胞质基质和线粒体基质中，A错误；光反应产生ATP，不消耗ATP，B错误；该细胞器可能是叶绿体，C错误；影响光合作用的主要环境因素的光照强度和二氧化碳浓度等，D正确。
3．用打孔器将某植物叶片取出一部分圆形小叶片放置在低浓度的NaHCO3溶液中，照光培养一段时间再向溶液中溶解适量的NaHCO3，此后叶片叶绿体内不可能发生的现象是（ ）
A．O2的释放速率减慢 B．（CH2O）的含量增加
C．C3的含量增多后趋于稳定 D．NADPH/NADP+比值减小
【答案】A
【解析】向溶液中溶解适量的NaHCO3，溶液中CO2浓度增大，叶片光合作用强度增强，O2的释放速率加快，A错误；向溶液中溶解适量的NaHCO3，溶液中CO2浓度增大，导致叶片光合作用合成（CH2O）的量增加，B正确；向溶液中溶解适量的NaHCO3，溶液中CO2浓度增大，导致短时间内C3的合成速率加快，因此C3的含量先增多后又趋于稳定，C正确；根据以上分析已知，加入NaHCO3后导致短时间内C3含量增加，则NADPH被消耗后减少，NADP+生成量增多，所以NADPH/NADP+比值减小，D正确。
4．将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小密闭的透明玻璃罩A、B中，甲给予适宜强度的光照，乙遮光（黑暗）处理，其他条件相同。下列分析正确的是（ ）
A．A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B．B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C．甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所均不同
D．甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
【答案】B
【解析】在适宜强度的光照下，A玻璃罩中的植物甲，初始时光合作用强度大于呼吸作用强度，导致CO2含量逐渐降低，当CO2含量减少到一定程度时，光合作用强度与呼吸作用强度相等，A玻璃罩中CO2含量维持在较低水平，A错误；B玻璃罩中的乙植株进行遮光（黑暗）处理，不能进行光合作用，但可通过呼吸作用消耗有机物，因此B玻璃罩中植株的干重将持续降低，B正确；甲植株的叶肉细胞中形成ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，乙植株的叶肉细胞中形成ATP的场所是细胞质基质和线粒体，因此二者形成ATP的场所不完全相同，C错误；在某一时刻，甲植株的光合作用强度会等于乙植株的呼吸作用强度，D错误。
5．下图是某植物叶肉细胞中光合作用与细胞呼吸过程中相关物质变化示意图，下列叙述正确的是（ ）

A．①过程发生于线粒体中
B．光合作用与细胞呼吸产生的［H］均用于产生水
C．当该细胞中②过程强度大于①过程时，则该植株一定表现为正常生长
D．②过程产生的［H］参与碳反应中三碳化合物的生成
【答案】A
【解析】过程①表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内，A正确；光合作用产生的［H］用于暗反应中三碳化合物的还原，B错误；该细胞中②过程强度大于①过程只能说明叶肉细胞中光合作用大于呼吸作用，但植物体还有大量的细胞不能光合作用，该植株不一定表现为正常生长，C错误；②过程产生的［H］是作为还原剂参与C3的还原，D错误。
6．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/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
【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，透射光下呈绿色，C错误；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，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。
7．下图是某植物叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸过程中物质变化示意图，其中甲、乙表示气体，①～④表示相关过程。下列说法错误的是（ ）

A．甲和乙分别代表CO2和O2
B．①过程发生的场所是细胞质基质
C．③代表光合作用的光反应阶段
D．植物叶片表皮细胞中可以发生过程①②
【答案】B
【解析】因为CO2既是有氧呼吸的产物，又是光合作用暗反应阶段的原料。因此甲和乙分别代表CO2和O2，A正确；过程①代表有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，场所是细胞质基质和线粒体基质，B错误；③代表光合作用的光反应阶段，C正确；O2即是有氧呼吸的原料，又是光合作用的产物。②代表有氧呼吸的第三阶段，植物叶片表皮细胞没有叶绿体，不能进行光合作用，能进行细胞呼吸，可以发生过程①②，D正确。
8．如图是温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用影响的研究结果，有关说法正确的是（ ）

A．实际光合作用速率最大时的温度为25℃
B．持续光照，最有利于植物生长的温度是20℃
C．每天光照12h，最有利于植物生长的温度在25℃左右
D．在5℃时，光合作用速率为呼吸作用速率的3倍
【答案】D
【解析】实际光合作用速率最大即光照下吸收CO2量和黑暗中释放CO2量的和最大，发生在图中30℃时，为3.5+3=6.5mg/h，A错误；持续光照，最有利于植物生长的温度为净光合速率最大时的温度，即25℃，该温度下积累有机物最多，因此有利于植物生长，B错误；每天光照12h，最有利于植物生长的温度应是光照12h有机物净积累量与黑暗12h消耗的有机物量的差值最大的温度，即图中的20℃，C错误；在5℃时，光合作用速率为1+0.5=1.5mg/h，呼吸作用速率为0.5mg/h，前者是后者的3倍，D正确。
9．如图所示为光照强度对植物光合作用的影响关系。下列相关叙述中错误的是（ ）

A．b代表光下植物的净光合量
B．m点时植物的光合速率与呼吸速率相等
C．若植物长期处于光照强度为m的自然环境中，植物仍能生长
D．当光照强度由图中m点突然改变到n点时，短时间内植物细胞中C3的含量会降低
【答案】C
【解析】b为在光饱和点下植物的CO2吸收量，表示光下植物的净光合量，即有机物积累量，A正确；m点时植物的CO2吸收量为0，说明光合速率与呼吸速率相等，B正确；光照强度为m时净光合作用强度为0，若植物长期处于光照强度为m的自然环境中，有机物积累量长期为0，则植物无法生长，C错误；当光照强度由图中m点突然改变到n点时，光合作用的光反应速率会加快，产生的ATP和［H］增多，使C3的还原加快，而短时间内CO2的固定速率不变，因此C3的含量会降低，D正确。
10．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，下图表示植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30℃的条件下，其他条件不变，理论上图中相应点的移动情况是（ ）

A．a点将上移，b点将右移，c点将右移，d点上移
B．a点将下移，b点将右移，c点将左移，d点下移
C．a点将上移，b点将左移，c点将右移，d点上移
D．a点将下移，b点将左移，c点将左移，d点下移
【答案】B
【解析】此时提高温度后光合作用下降，呼吸作用增强。A点代表呼吸作用，所以a点下移，故A、D错误；c点是光饱和点是降低的，会左移，d点是最大光照强度会降低会下移，故B正确；b点是光合作用等于呼吸作用的点，此时b点右移，故C错误。
11．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如下图的曲线，下列有关说法正确的是（ ）

A．经过24小时，该植物体内有机物总量减少
B．BC段曲线斜率降低可能是凌晨的低温所致
C．CO2浓度下降从DE段开始，说明植物进行光合作用是从D点开始的
D．H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收量多，光合作用最强
【答案】B
【解析】对比A点和I的高度，经过24小时，玻璃罩内的CO2减少了，说明该植物体内有机物总量增加，A错误；BC段无光，只进行呼吸作用，曲线斜率降低可能是凌晨的低温抑制了呼吸作用的酶活性，B正确；CO2浓度下降从DE段开始，说明从D点开始光合作用大于呼吸作用了，但在D点之前已有光合作用，只是强度较弱，小于呼吸作用，C错误；H点CO2浓度最低，表示积累的CO2最少，此时光合速率等于呼吸速率，并不是光合作用最强点，D错误。
12．正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）
A．O2的产生停止B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降D．NADPH/NADP+比值下降
【答案】B
【解析】用黑布将培养瓶罩上，光反应停止，氧气的产生停止， A正确；同时NADPH和 ATP 的产生停止，使暗反应C3的还原速度减慢，从而导致二氧化碳的固定减慢，B错误；ADP生成 ATP减少，使ATP/ADP 比值下降，C 正确；NADPH的产生减少，NADPH/NADP比值下降，D 正确。
13．如图表示温度对某种植物在光照下和黑暗中二氧化碳吸收量和释放量（单位：mg/h）的影响情况。已知除了温度变化之外，其他环境条件（如光照强度等）不变，下列说法正确的是（ ）

A．根据图中曲线，无法确定呼吸作用的最适温度
B．光照下CO2的吸收量表示光合作用所需的CO2量
C．图中a点表示光合作用强度与呼吸作用强度相等
D．环境温度超过25℃时，植物体内有机物的量会减少
【答案】A
【解析】随着温度的上升，黑暗中CO2的释放量不断增大，所以根据图中曲线，无法确定呼吸作用的最适温度，A正确；光照下二氧化碳的吸收量是净光合速率，表示光合作用所需的二氧化碳量-呼吸作用释放的二氧化碳量，B错误；由于虚线表示净光合速率，实线表示呼吸速率，所以a点不能表示光合作用强度与呼吸作用强度相等，C错误；环境温度超过25℃时，净光合速率有所减小，但仍大于0，所以植物体内有机物的量仍在增加，D错误。
14．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下（不考虑化能合成作用）。有关分析合理的是（ ）
A．丙瓶中浮游植物的细胞产生［H］的场所是细胞质基质和线粒体内膜
B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.lmg
C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.lmg
【答案】B
【解析】丙瓶中浮游植物的细胞只进行呼吸作用，产生［H］的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；由于丙为不透光的玻璃瓶，消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗，因此在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为4.9－3.8＝1.1mg，B正确；乙瓶中由于进行光合作用使氧气增多，则二氧化碳减少，而丙瓶只是消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高，C错误；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为净光合作用释放氧气量＋呼吸作用消耗氧气量＝5.6－4.9＋1.1＝1.8mg，D错误。
15．图示适宜条件下某植物叶肉细胞代谢的部分过程，下列叙述错误的是（ ）
A．X、Y物质可分别代表三碳化合物和丙酮酸
B．①②过程可以产生［H］，④过程需要消耗［H］
C．①②过程发生在线粒体基质，③④过程发生在叶绿体基质
D．①②③④四个过程中既没有消耗O2，也没有产生O2
【答案】C
【解析】图示表示有氧呼吸和光合作用的部分过程，其中①表示有氧呼吸的第一阶段，所Y物质表示丙酮酸；②表示有氧呼吸的第二阶段；③表示光合作用暗反应过程中二氧化碳的固定；④表示光合作用暗反应过程中三碳化合物的还原，所以X物质是三碳化合物；A项正确；①是有氧呼吸的第一阶段、②是有氧呼吸的第二阶段，这两个阶段都可以产生［H］；④是三碳化合物的还原过程，需要消耗［H］，B项正确；①过程发生在细胞质基质中，②发生在线粒体基质中，③、④是暗反应阶段，均发生在叶绿体基质，C项错误；有氧呼吸第三阶段有氧气的消耗，光合作用光反应阶段有氧气的产生，本题图①②③④四个过程中既没有产生氧气，也没有消耗氧气，D项正确。
二、综合题
16．如图为测定金鱼藻（一种高等植物）光合作用强度的密闭装置，自然光来自40瓦的台灯，氧气传感器可监测O2浓度的变化，1小时后氧气的浓度变化相对量如下表。回答下列问题：

注：＋表示增加，－表示减少。
（1）该实验的自变量是___________________，如果要测定不同光照强度对光合速率的影响，去除滤光片后，对光源的控制方法为________________________________。
（2）改变NaHCO₃溶液的浓度会使表中数据发生改变，原因是___________________________。
（3）黄光下真正光合作用O2的产生相对值为__________________，此时金鱼藻中产生O2和利用O2的具体场所分别为_________________________。
【答案】（1）光质（光的波长） 改变灯泡的瓦数或改变灯泡与装置（或金鱼藻）间的距离
（2）改变NaHCO3溶液的浓度会使容器中CO2浓度发生改变，这种改变影响暗反应，进而影响光反应产生O2的量
（3）4 类囊体薄膜和线粒体内膜 。
【解析】（1）由于滤光片的作用，该实验对不同组别给予了不同光质的处理，所以自变量为光质。如果要测定不同光照强度对光合速率的影响，去除滤光片后，对光源的控制方法可以有两种：一是改变灯泡的瓦数；二是改变灯泡与装置间的距离。
（2）改变NaHCO₃溶液的浓度会使容器中二氧化碳浓度发生改变，这样会影响暗反应的速率，从而改变暗反应对还原氢和ATP的需求量，进而改变光反应速率，影响光反应产生O2的量。
（3）黄光下氧气的变化量为零，无光时呼吸作用吸收的氧气量为﹣4，说明此时光合作用产生的氧气的量的相对值为4。此时金鱼藻产生O2场所为类囊体薄膜，利用氧气的场所为线粒体内膜（参与有氧呼吸第三阶段）。
17．为研究某植物A的光合特性，研究人员测定了植物A在光、暗条件下的CO2吸收速率，结果如下图。

（1）在有光条件下，植物A与一般植物相同，细胞吸收的CO2在______________（场所）中与一分子_______________结合形成为两分子C3，然后生成糖类等有机物。
（2）在黑暗条件下，植物A通过_______________产生CO2。但实验结果显示，与一般植物不同的是，在暗期植物A _______________（选填吸收或释放）CO2。
（3）科研人员进一步测定了植物A中酸性物质的含量变化，结果发现，苹果酸（一种C4化合物）在暗期上升，光期下降，试结合（2）对此进行解释_________________________。在暗期，植物A不能将CO2转化为糖类等光合产物，原因是__________________________。
【答案】（1）叶绿体基质 C5（或答五碳化合物）
（2）细胞呼吸 吸收
（3）CO2能够在暗期转化为苹果酸储存起来，在光期又释放出来用来合成有机物 暗期没有光反应提供的ATP和［H］
【解析】（1）光照下，植物 A 光合作用过程中二氧化碳的固定是在暗反应过程中，场所是叶绿体基质；固定过程为二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，然后在光反应产物还原氢和ATP作用下被还原为有机物。
（2）植物在黑暗条件下可通过细胞呼吸产生并释放CO2，所以黑暗条件下，植物A可通过细胞呼吸产生并释放CO2；但实验结果显示，暗期植物A的CO2吸收总量始终大于零，这与一般植物黑暗条件下不吸收二氧化碳不同。
（3）酸性物质在暗期上升，光期下降，可能的原因是CO2能够在暗期转化为酸性物质储存起来，在光期释放出来；由于暗期没有光反应提供的ATP和［H］，所以不能将CO2转化为糖类等光合产物。
18．某种植物的茎叶均为紫色，为探究叶片中是否含有叶绿素，生物兴趣小组进行了如下实验：
（1）兴趣小组甲用纸层析法进行色素的分离、鉴定。色素分离的原理是__________________。若出现_____________色的色素带，说明有叶绿素a。
（2）兴趣小组乙先将同一生长状况的本品种植株均分为两组，分别培养在完全培养液、只缺镁的培养液中，置于适宜条件下培养两周后，再将两种条件下的植株分别移入两个密闭玻璃容器内，置于室外（晴天）相同的条件下，测定密闭容器中一天的CO2浓度变化情况，如图所示。

①________组是在缺镁条件下培养的植株，判断的依据是__________________________。
②对于这两组植株来说，B1、B2两个点对应的光照强度又称为_______________________。在这一天内，B1对应的时刻________（填“同于”“早于”或“晚于”）B2对应的时刻，Ⅰ组植株一天中有机物积累最多的时间点是______________。
【答案】（1）不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散的快，反之则慢 蓝绿色
（2）Ⅱ 光照较强的时间段内，Ⅱ组的光合速率明显小于Ⅰ组的光合速率 光补偿点 晚于 B1
【解析】（1）色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散的快，反之则慢。若出现蓝绿色的色素带，说明有叶绿素a。
（2）①由曲线图分析可知，在光照较强的时间段内，Ⅱ组的光合速率明显小于Ⅰ组的光合速率，缺镁条件下的光合速率相对低于完全培养液中的植物，由此可判断Ⅱ组是在缺镁条件下培养的植株。
②曲线图中B1、B2两个点时光合速率=呼吸速率，所以B1、B2对应的光照强度又称为光补偿点。随光照强度减弱，Ⅰ组含有较多叶绿素，对光的吸收能力强于Ⅱ组，故在这一天内，B1对应的时刻晚于B2对应的时刻，Ⅰ组植株一天中有机物积累最多的时间点是B1。
19．1939年，鲁宾和卡门制备了含有少量同位素18O的碳酸氢盐和水，并分别供给光照的小球藻培养物然后分析产生的氧气，三次实验的结果如图甲所示。图乙表示相关反应在叶绿体内的反应场所。请分析回答下列问题：

（1）根据图甲的实验结果可知，产生的氧气中的同位素18O百分比与__________一致。由此得出实验结论：______________________。
（2）图乙所示的膜结构是__________，其中的蛋白复合体的功能是________和________。由图可知叶绿体内ATP合成受质子梯度驱动，因此叶绿体类囊体腔内的pH较叶绿体基质___（填“低”或“高”或“相等”）
（3）若要研究光合作用中碳的同化与去向，可用同位14C标记的CO2供给小球藻，一定时间后取样，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，使标记化合物分离。结果发现多种含碳有机物都带有标记，若要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可以________________，然后杀死小球藻，同时提取产物分析，当检测到的产物只有一种时，该化合物就是第一个产物。
【答案】（1）水中的18O百分比 氧气中的氧原子来自于水
（2）类囊体膜（光合膜） 氢离子跨膜运输的通道（运输氢离子；氢离子的载体蛋白；运输） 催化ATP合成（催化） 低
（3）提取 缩短取样时间并每隔一定时间取样（缩短取样时间）
【解析】（1）从图甲中可看出产生的氧气中的同位素18O百分比与水中的18O百分比一致。可得出氧气中的氧原子来自于水。
（2）图乙所示的膜结构上的蛋白复合体有ATP合成酶活性，而叶绿体内产生ATP的场所是类囊体薄膜所以图中的膜结构是类囊体膜，从图中可看出膜结构上的蛋白复合体有催化ATP合成和转运H+的功能。据图可推出叶绿体内ATP合成受质子梯度驱动，即ATP的合成过程消耗了氢离子的梯度势能，所以叶绿体类囊体腔内的H+较叶绿体基质高，叶绿体类囊体腔内的pH较叶绿体基质低。
（3）题中甲醇替代乙醇，用以提取标记化合物；从题干信息可知，一定时间后取样，提取标记物后，浓缩后再点样进行双向纸层析，结果发现多种含碳有机物都带有标记，无法区分出碳同化的具体路径，说明标记的时间太长，所有有机物都已经带上标记。为探究CO2转化成的第一个产物是什么，可通过缩短取样时间并每隔一定时间取样（缩短取样时间）来确定。
专题09 光与光合作用（挑战）
一、单选题
1．将植物栽培在适宜的光照、温度和CO2充足的条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况是（ ）
A．上升、下降、上升B．下降、上升、上升
C．下降、上升、下降D．上升、下降、下降
【答案】B
【解析】二氧化碳含量的改变直接影响的是暗反应中二氧化碳的固定这个反应。二氧化碳含量由高到低时，二氧化碳的固定这个反应变弱，则这个反应的反应物C5化合物消耗减少，而C3还原继续产生C5，故剩余的C5相对增多；生成物C3生成量减少，而C3还原继续消耗C3，故剩余的C3相对减少。由于C3化合物的生成量减少，则又影响了C3化合物的还原，使得C3化合物的还原反应减弱，则消耗的［H］和ATP量减少，所以［H］和ATP剩余的量增多，所以叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况分别是：下降、上升、上升，故B符合题意，ACD不符合题意。
2．细胞呼吸和光合作用是两个重要的生化反应，下列相关叙述错误的是（ ）
A．细胞呼吸过程产生的［H］与光合作用过程产生的［H］都蕴含能量
B．丙酮酸彻底氧化分解需要水的参与，释放的能量部分以热能散失
C．人的成熟红细胞的呼吸速率大小与血液中氧浓度的高低呈正相关
D．能进行光合作用的生物一定是生产者，生产者不一定能进行光合作用
【答案】C
【解析】细胞呼吸过程产生的［H］与光合作用产生的［H］都蕴含能量，A正确；丙酮酸彻底氧化分解为有氧呼吸第二步，需要水的参与，释放的能量部分以热能形式散失，部分转化为ATP，B正确；人的成熟红细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸，所以呼吸速率大小与血液中氧浓度的高低无关，C错误；能进行光合作用的一定是生产者，生产者中有进行化能合成作用的生物如硝化细菌，不进行光合作用，D正确。
3．如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（ ）

A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
【答案】D
【解析】研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，生理盐水或磷酸盐缓冲液起不到层析的效果，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻只有两条色素带，不含有叶黄素和叶绿素b，D正确。
4．某兴趣小组利用黑藻在白天进行光合作用实验：将一枝黑藻浸在水族箱中，计算光下单位时间内放出的气泡数作为光合速率；用瓦数足够的台灯作为光源，改变台灯与水族箱的距离，从而改变光照强度。结果发现，当灯与水族箱的距离从85cm缩短到45cm时，气泡释放速度变化很小；而从45cm处被移至15cm处时，气泡释放速度才随光照强度的增加而明显增加。根据测算，当台灯从85cm处移至45cm时，照在水族箱的光照强度增加了300%。对于该实验结果，小组成员提出了下列4条可能的解释及推测，你认为最有道理的是（ ）
A．在距离大于45cm时，光太弱，黑藻根本不能进行光合作用
B．光照影响了黑藻呼吸酶的活性
C．在大于45cm时，黑藻主要利用室内的散射光和从窗户进来的光进行光合作用
D．黑藻在弱光下进行光合作用较好，强光则抑制光合作用
【答案】C
【解析】由题意知：当灯与水族箱的距离从85cm缩短到45cm时，气泡释放速度变化很小，说明光合强度较小，植物可以进行光合作用，A错误；影响酶活性的因素主要是温度、pH等，与光照没有太大关系，B错误；在大于45cm时，光照强度低，黑藻主要利用室内的散射光和从窗户进来的光进行光合作用，C正确；由题可知：从45cm处被移至15cm处时，气泡释放速度才随光照强度的增加而明显增加，说明黑藻在较强光下进行光合作用较好，D错误。
5．为探究影响光合速率的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是（ ）

A．此实验共有两个自变量：光照强度和施肥情况
B．D点比B点CO2吸收量高原因是光照强度大
C．在土壤含水量为40%~60%的条件下施肥效果明显
D．制约C点时光合作用强度的因素主要是土壤含水量
【答案】A
【解析】本实验有不同光照强度、是否施肥、土壤含水量三个自变量，A错误；D点和B点的自变量为光照强度不同，D点光照强度大于B点，所以CO2吸收量高，B正确；通过图解D点与E点（或B点与F点）的CO2吸收量比较，可看出施肥影响明显是在含水量在40%~60%的条件下，C正确；C点土壤含水量较少，光合作用强度较低，在C点基础上增大土壤含水量，可提高其CO2吸收量，因此C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是土壤含水量，D正确。
6．为探究空间搭载对植物光合作用的影响，研究人员将水稻种子空间搭载12天后，返回地面在原环境中种植，测定其幼苗的净光合速率（Pn），气孔导度（Gs，气孔张开的程度）和叶绿素含量的变化，结果如下表，以下说法正确的是（ ）
A．水稻叶肉细胞中叶绿体色素能够捕获光能，这些能量经过转换，最终储存在ATP中
B．该实验对照组无须设置平行重复实验，而实验组需要设置3-5组平行重复实验，测定每组结果取平均值
C．气孔导度的变化直接影响光合作用暗反应阶段，影响暗反应的外部因素，只与CO2浓度有关
D．表中数据显示空间搭载后该水稻Gs、叶绿素含量明显降低是导致Pn下降的重要原因
【答案】D
【解析】水稻叶肉细胞中叶绿体色素能够捕获光能，这些能量经过转换，最终储存在糖类等有机物中，A错误；该实验中对照组、实验组均需要设置3~5组平行重复实验，测定每组结果取平均值，B错误；气孔导度的变化直接影响光合作用暗反应阶段，影响暗反应的外部因素与CO2浓度、温度等均有关，C错误；由分析可知，空间搭载后该水稻Gs、叶绿素含量明显降低是导致Pn下降的重要原因，D正确。
7．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ATP
C．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来提高作物中蔗糖的含量
【答案】D
【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，说明磷酸丙糖从叶绿体中的输出过程受阻，即输出减少，A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，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。
8．下图表示温棚内光照强度（X）与农作物净光合作用强度（实际光合作用强度与呼吸作用强度之差）的关系（棚内温度、水分和无机盐均处于适宜的条件下）。请据图分析，下列说法中不正确的是（ ）

A．当X＞Q时，可采取遮光措施确保作物的最大光合速率
B．和Q点相比，P点时叶肉细胞内C5化合的含量较Q点低
C．在N和Q点时分别取农作物上部成熟叶片用碘蒸气处理，Q点所取的叶片显色较深
D．当X=P时，叶肉细胞内形成ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质
【答案】B
【解析】由图可知，当X>Q时，净光合作用强度下降，可通过遮光使光照强度下降，净光合作用速率提升，确保作物的最大光合速率，A正确；图中Q点以后净光合作用强度不断下降的主要原因可能是强光照使蒸腾作用过快，散失水分过多，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，因此，P点时叶肉细胞内C5化合物的含量比Q点高，B错误；在光照强度从N增加至Q的过程，净光合作用强度基本不变，即单位时间单位面积内积累的有机物不变，但总有机物积累量在逐渐增加，所以在Q点所取的叶片显色较深，C正确；当X＝P时，净光合作用速率为0，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等，所以产生ATP的场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质，D正确。
9．夏季晴朗的白天，取某棵绿色植物顶部向阳的叶片（阳叶）和下部阴蔽的叶片（阴叶）进行不离体的光合速率测定，结果如下图所示，下列说法正确的是（ ）

A．该棵绿色植物从上午8：00开始进行光合作用
B．该植物叶肉细胞产生NADPH的场所是叶绿体类囊体薄膜
C．据图分析，阴叶在12：00时积累的有机物最多
D．阳叶出现光合午休而阴叶没有，原因是阴叶和阳叶的基因不同
【答案】B
【解析】据图可知上午8：00该棵植物的阳叶和阴叶的净光合速率都大于零，因此在上午8：00以前该棵植物已经开始进行光合作用，A错误；NADPH是还原型辅酶Ⅱ，由光合作用光反应产生，产生的场所是叶绿体类囊体薄膜，B正确；据图分析，阴叶在8：00～17：00这个时间段内，净光合速率一直大于零，一直在积累有机物，因此在17：00时积累的有机物最多，12：00是阴叶净光合速率最大的时刻，C错误；阴叶和阳叶来自于同一棵植物，因此基因相同，D错误。
10．英国植物学家希尔发现：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2，6-D（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，如下图所示。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于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14 CO2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
【答案】A
【解析】该实验说明了光照条件下释放了氧气，但是不能说明氧气来自于水的光解，A错误；该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质（氢离子），B正确；CO2是光合作用暗反应的原料，若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到（14CH2O）的生成，C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正确。
11．如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列说法正确的是（ ）
A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
B．适当增加光强度，a点将左移
C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度一定相等
D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
【答案】B
【解析】甲植物在a点时，净光合速率=0，故a之前已经开始，A错误；增加光照强度，光合速率增大，呼吸速率不变，故a点左移，B正确；二氧化碳浓度为b时，甲、乙的净光合速率相同，二者的呼吸速率不同，总光合强度不相同，C错误；在二氧化碳饱和点之前，随二氧化碳浓度增大，光合速率加快，超过二氧化碳的饱和点之后，光合速率不变，D错误。
12．1937年希尔发现，离体的叶绿体中加入二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照后能释放氧气，同时，蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色还原态的DCPIPH2。某小组进行了实验验证，实验分组和结果如下表，各试管加入试剂后密闭。下列叙述错误的是（ ）
A．叶绿体悬浮于灭菌蒸馏水中制成叶绿体悬浮液
B．甲试管除了颜色变化外，还有ATP生成
C．若试管不密闭，会影响DCPIPH2的生成
D．蔗糖溶液中的DCPIP在光照下自身不会变色
【答案】A
【解析】叶绿体是具膜细胞器，在蒸馏水中会吸水涨破，因此应该用蔗糖溶液配制叶绿体悬浮液，A错误；甲试管中含有叶绿体和光照条件，可以进行光合作用产生ATP和还原氢，B正确；若试管不密闭，空气中的氧气会影响DCPIPH2的生成，C正确；蔗糖溶液中的DCPIP在光照下自身不会变色，遇到还原氢后才会变无色，D正确。
二、综合题
13．为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图所示：

（1）由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率__________。本实验中对照组（空白对照组）植株的CO2固定速率相对值是__________。
（2）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中________________增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，_____________降低，进而在叶片中积累。
（3）根据结果推测，叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。为验证上述推测，可进行以下实验：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测______________叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是_____________，则支持上述推测。
【答案】（1）降低 28
（2）淀粉和蔗糖含量 输出量
（3）未遮光 光合产物（淀粉、蔗糖）含量降低，光合速率（CO2固定速率相对值）增大
【解析】（1）根据图1可以看出，随去除棉铃的百分率提高，二氧化碳固定的速率下降，即叶片光合速率下降。对照组没有去除棉铃即去除棉铃的百分率为0，此时植物二氧化碳固定速率为28。
（2）由图2可知，随去除棉铃的百分率逐渐提高，叶片干重百分比逐渐升高，即淀粉和蔗糖含量增加，因为叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，淀粉和蔗糖含量的输出量降低，进而在叶片中积累。
（3）去除掉棉铃以后并对部分叶片进行遮光处理，这是唯一的变量，如果检测到未遮光的叶片光合产物（淀粉、蔗糖）含量降低，光合速率（CO2固定速率相对值）增大，则未遮光的叶片的有机物运输到遮光的叶片中去了，说明了遮光叶片是需要光合产物输入的器官。
14．如图为某实验小组为研究细胞的结构和功能设计的四组实验，其他相关实验条件适宜。请回答下列问题：

（1）为了研究线粒体或叶绿体的功能，需要将细胞中的线粒体或叶绿体分离出来，常用的方法是___________法。
（2）图甲装置和图乙装置的实验现象有何区别？_____________，请分析产生差异的主要原因：_____________________。
（3）图丙装置在适宜的光照下_______（填“能”或“不能”）产生氧气。若光照条件下突然停止二氧化碳供应，ATP的合成速率将__________（填“增大”、“不变”或“减小”）。图丁装置同正常的细胞相比呼吸速率有何变化？________________，请分析其原因：________________________________________________________________________。
【答案】（1）差速离心
（2）图甲装置无明显变化，图乙装置有气体产生 线粒体不能直接利用葡萄糖，但可以分解丙酮酸产生二氧化碳
（3）能 减小 呼吸速率降低 细胞结构不完整，代谢的有序性降低
【解析】（1）分离细胞器常用的方法是差速离心法。
（2）实验现象为图甲装置无明显变化，图乙装置有气体产生。装置甲和装置乙的差异是原料的差异，线粒体不能直接利用葡萄糖，但可以利用丙酮酸进行有氧呼吸的第二、第三阶段，产生二氧化碳和水。
（3）装置丙中有完整的叶绿体，提供适宜的光照其可以进行光合作用释放氧气。如果光照条件停止二氧化碳的供应，C3会减少，ATP的消耗会减少，ATP的积累会反馈抑制光反应，故ATP的合成速率减小。装置丁中细胞结构不完整，代谢的有序性变差，呼吸速率变慢。
15．研究人员在“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，部分实验内容与结果见下表。据表回答下列问题。
（1）表中的光合色素分布于叶绿体的__________上，该实验的自变量是______________。将品种A从正常光照环境转入弱光照环境，短时间内叶绿体中C3含量变化是__________。（填“增加”、“减少”或“不变”）
（2）分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素，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3条色素带变__________（填“宽”或“窄”）。实验结果表明，A、B两个品种中，品种____________的耐阴性更强。
（3）为了验证植物叶片在光合作用过程中有气体的产生以及呼吸作用过程中有气体的消耗，研究人员对表中植物A品种进一步做了如下实验：
步骤①：剪取若干相同小块的植物A品种叶片，随机分成两组，分别放入盛有等量蒸馏水（甲组）和NaHCO3溶液（乙组）的两支试管中，叶片均浮在液面上。
步骤②：用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。
步骤③：将两支试管放置光照下一段时间后，试管中的现象分别为_____________________；
再将两支试管放置黑暗环境下一段时间后，试管中的现象分别为______________________。
由此可以分析得出植物叶片在光合作用过程中有气体的产生以及呼吸作用过程中有气体的消耗。
【答案】（1）类囊体 光照强度 、植物种类 增加
（2）宽 B
（3）甲组叶片沉于底部，乙组叶片上浮 甲组叶片沉于底部、乙组叶片沉于底部
【解析】（1）光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。分析表格数据，正常光照和弱光照形成对照，自变量是光照强度；植物A和植物B形成对照，自变量是植物种类，所以该实验的自变量是光照强度和植物种类，无关变量是除了自变量以外可以影响实验结果的变量，该实验中的无关变量是温度、二氧化碳浓度等。若降低光照强度，则光反应产生的［H］、ATP减少，C3的还原减少，二氧化碳固定生成的C3不变，则短时间内叶绿体中C3的含量增加。
（2）从表中看出，B品种在弱光的条件下叶绿素a和叶绿素b的含量增加，胡萝卜素总含量减少，所以自上而下的第3条色素带（叶绿素a）变宽。表中信息显示：弱光照时品种A的叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素总量均低于正常光照，而品种B却与之相反，这一结果表明：经弱光照处理，该植物可通过改变光合色素的含量及其比例来适应弱光环境。在弱光照处理时，品种A和品种B的光合作用速率都减慢，但品种B比品种A的光合作用速率减慢程度低，所以品种B的耐荫性更强。
（3）光照下，NaHCO3溶液（乙组）中的叶片进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮；而蒸馏水（甲组）中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。
黑暗中，NaHCO3溶液（乙组）中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉；蒸馏水（甲组）中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a
___________
橙黄色
_______
最高
最快
b
叶黄素
黄色
_______
较高
_______
c
叶绿素a
_________
最多
_______
较慢
d
__________
黄绿色
较多
_______
_______
阶段
Ⅰ．___________
Ⅱ．___________
过程图解
场所
_______________________
_______________________
物质变化
能量转化
光能→____________________
ATP中活跃的化学能→_______________________
联系
①光反应为暗反应提供_______________。
②暗反应为光反应提供________________。
光照
C3含量变化
C5含量变化
减弱
Ⅰ过程减弱→［H］和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C3消耗减少、合成暂时不变→C3含量增加
Ⅰ过程减弱→［H］和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C5消耗暂时不变、合成减少→C5含量减少
增强
与上述分析相反，结果是C3含量减少，C5含量增加
CO2供应
C3含量变化
C5含量变化
减少
Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C3合成减少、消耗暂时不变→C3含量减少
Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C5消耗减少、合成暂时不变→C5含量增加
增加
与上述分析相反，结果是C3含量增加，C5含量减少
代谢过程
细胞气体交换图解
A点
只有_____________
AB段
光合作用强度________细胞呼吸强度
B点
光补偿点：光合作用强度________细胞呼吸强度
B点后
光合作用强度________细胞呼吸强度
C′点
光饱和点：光照强度继续增强，光合作用强度_______________
代谢过程
A点
细胞只进行细胞呼吸
AB段
光合作用强度__________细胞呼吸强度
B点
CO2补偿点：光合作用强度＝细胞呼吸强度
B点后
光合作用强度__________细胞呼吸强度
C′点
CO2饱和点：增加CO2浓度，光合作用强度__________
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9mg
5.6mg
3.8mg
组别
1
2
3
4
5
6
7
8
9
光质
自然光
红光
橙光
黄光
绿光
青光
蓝光
紫光
无光
O2相对变化量
+18
+15
+11
0
-1
+8
+13
+12
-4
对照组
实验组
Pn
25．52±2．32
18．46±1．30
Gs
253．62±21．61
191．84±19．91
叶绿素含量（mg/g）
35．12
26．35
溶液种类
甲试管
乙试管
丙试管
丁试管
叶绿体悬浮液
1．0mL
—
1．0mL
—
DCPIP
0．5mL
0．5mL
0．5mL
0．5mL
0．5ml/L蔗糖溶液
4．0mL
5．0mL
4．0mL
5．0mL
光照或黑暗
光照
光照
黑暗
黑暗
上层液体颜色
无色
蓝色
蓝色
蓝色
组别
品种
光照处理
叶绿素a含量
（mg/cm2）
叶绿素b含量（mg/cm2）
胡萝卜素总含量（mg/cm2）
光合作用速率
（μml CO2/m2·s）
一
A
正常光照
1.81
0.42
1.02
4.59
二
A
弱光照
0.99
0.25
0.46
2.60
三
B
正常光照
1.39
0.27
0.78
3.97
四
B
弱光照
3.80
3.04
0.62
2.97