生物第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源——光与光合作用 必修1.ppt

第4节 能量之源光与光合作用绿叶中的色素颜色吸收的光能存在部位叶绿素叶绿素 a蓝绿色蓝紫光和红光 叶 绿 体 中 的_薄膜上叶绿素 b黄绿色类胡萝卜素胡萝卜素橙黄色蓝紫光_黄色一、捕获光能的色素叶黄素类囊体二、叶绿体的结构和功能功能：进行_的场所暗反应类囊体光合作用叶绿体能进行光合作用的生物不一定含有叶绿体，如光合细菌、蓝藻等不含叶绿体，但能进行光合作用。科学家结 论普利斯特利植物可以更新污浊的空气英格豪斯普利斯特利的实验只有在_下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气梅耶光合作用把光能转换成_储存起来萨克斯植物叶片在光合作用中产生_恩格尔曼氧气是_释放出来的，_是光合作用的场所鲁宾和卡门 光合作用释放的氧气全部来自_卡尔文探明了 CO2 中的碳在光合作用中转化成_中碳的途径三、光合作用的探究历程阳光照射化学能淀粉叶绿体叶绿体水有机物四、光合作用的过程1过程(1)光反应(2)暗反应光、色素、酶水的光解活跃的化学能ATP、H、酶CO2 固定稳定的化学能2光反应和暗反应之间的联系：光反应为暗反应提供H和能量(ATP)，暗反应产生的 ADP和 Pi 为光反应合成 ATP提供原料。3光合作用反应式CO2H2O(CH2O)O2五、影响光合作用强度的环境因素1光合作用强度(1)概念：植物在_ 通过光合作用制造_的数量。单位时间内糖类产物生成(2)表示方法：一定时间内原料消耗的数量或_的数量。(3)探究光照强度对光合作用的影响实验流程注射器用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出直径为 1 cm 的圆形叶片 30 片。用_抽出小圆形叶片内的空气。取 3 个烧杯，分别放入 10 片已抽去空气的小圆形叶片，并向 3 个烧杯分别加入_的清水，编号 A、B、C，分别放置在_3 种光照条件下照射，观察单位时间内_(或观察全部分叶片上浮所需的时间)。实验结论：_。2影响光合作用强度的环境因素：光照强度、温度、空气中_的浓度、土壤中水分的多少和矿质元素含量等。CO2在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强富含 CO2强、中、弱叶片上浮数量六、化能合成作用和新陈代谢类型1化能合成作用无机物氧化(1)概念：某些细菌能够利用体外环境中某些_制造有机物的过程。(2)实例：硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时释放的_将二氧化碳和水合成糖类。化学能时所释放的能量项目化能合成作用光合作用能量来源体外无机物氧化放出的能量光能生物类型 原核生物(如硝化细菌等)主要为绿色植物，还有蓝藻、光合细菌等代谢类型自养需氧型物质变化将无机物(CO2 等)转化为储存能量的有机物生态地位生产者(3)化能合成作用与光合作用的比较2.生物的新陈代谢类型判断正误1叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。()2光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体基质中进行的。()3H在光反应和暗反应中都起还原作用，并将能量转移到糖类分子中。()4离体叶绿体基质中添加 ATP、H和 CO2 后，适宜条件下可完成暗反应。()5光照下叶绿体中的 ATP 主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的。()答案：1.2.3.4.5.时间科学家实验过程、方法、现象实验结论1771年普利斯特利(英)点燃的蜡烛与绿色植物，密闭，蜡烛不熄灭小鼠与绿色植物，密闭，小鼠不易窒息植物更新空气1779年英格豪斯(荷兰)500 多次植物更新空气的实验植物只有在光照下且只有绿叶才能更新空气考点一光合作用探究历程中的几个重要实验分析考点梳理(续表)时间 科学家实验过程、方法、现象实验结论1845年梅耶(德)根据能量转化和守恒定律推测植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来1864年萨克斯(德)绿色叶片光合作用产生淀粉1880年恩格尔曼(美)O2是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用场所1939年鲁宾、卡门(美)光合作用释放的氧全部来自水1.普利斯特利的实验分析(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)限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萨克斯的实验分析(1)设置了自身对照，自变量为光照，因变量是颜色变化。(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。高考探究考向对光合作用探究实验的分析典例1(2017 年海南卷)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是()A离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D水在叶绿体中分解产生氧气需要 ATP 提供能量解析光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A 正确。叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C 错误。水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要 ATP 提供能量，还能产生 ATP，D 错误。答案A考向预测1(2017 年新课标卷)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 640660 nm 波长光下释放 O2 是由叶绿素参与光合作用引起的解析：类胡萝卜素只吸收蓝紫光，不吸收红光，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；由于光反应产生的H和ATP 能用于暗反应，直接影响到暗反应阶段对 CO2 的利用，所以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，C 正确；根据吸收光谱可知，叶片在 640660 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：A2(2016 年河北衡水中学期中)下列实验中科学家的使用手段或技术显著不同于其他的是()A科学家对分泌蛋白的合成和分泌的研究B鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水C恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所D卡尔文探明 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径解析：科学家利用同位素标记法对分泌蛋白的合成和分泌进行了研究，发现 3H 标记的亮氨酸在细胞内出现的先后顺序分别是核糖体内质网高尔基体细胞膜外；鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，即 2H218O4H18O2；恩格尔曼用极细的光束和好氧菌做实验，证明叶绿体是光合作用的场所；卡尔文利用同位素标记法探明 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即 14CO214C3(14CH2O)。由此可知，C 选项符合题意。答案：C3(2016 年山东济宁月考)历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是()A普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气B萨克斯的实验可证明光合作用的产物有淀粉C恩格尔曼的实验能证明氧气是叶绿体释放出来的D卡尔文的实验中，用 18O 分别标记 H2O 和 CO2，证明了光合作用产生的氧气只来自 H2O解析：证明了光合作用产生的氧气只来自 H2O 的科学家是鲁宾和卡门，卡尔文研究的是暗反应过程中碳的转移途径。答案：D考点二光合作用过程考点梳理1光反应与暗反应的比较(1)光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP 和 Pi。(2)没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。(3)反应式及元素去向分析2外界条件骤变时光合作用过程中各物质含量变化的分析(1)分析方法需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。如 CO2 供应正常、光照停止时 C3 的含量变化：(2)含量变化分析过程与结果条件过程变化C3C5H和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供应不变过程减弱，过程减弱，过程正常进行增加 减少 减少光照由弱到强，CO2供应不变过程增强，过程增强，过程正常进行减少 增加 增加（续表）条件过程变化C3C5H和ATP模型分析光照不变，CO2由充足到不足过程减弱，过程正常进行，随C3减少减弱，过程正常减少 增加增加光照不变，CO2由不足到充足过程增强正常进行，随C3增加增强，过程正常增加 减少减少C3、C5 含量变化的两点注意(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，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3 和C5 含量的变化是相反的，H和ATP 的含量变化是一致的。高考探究考向以流程图的形式考查光合作用的过程典例2(2015 年安徽卷)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是()ACO2 的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3 中的化学能BCO2 可直接被H还原，再经过一系列的变化形成糖类C被还原的 C3 在有关酶的催化作用下，可再形成 C5D光照强度由强变弱时，短时间内 C5 含量会升高解析C3 的还原实质是将 ATP 中的化学能转变为(CH2O)中的化学能，A 错误；C3 可直接被H和 ATP 还原，再经过一系列的变化形成糖类，B 错误；据图分析，被还原的 C3 在有关酶的催化作用下，可再形成 C5，C 正确；光照减弱时，ATP 和H合成减少，C5 生成减少，短时间内 C5 去路不变，最终导致 C5含量降低，D 错误。答案C考向预测4(2017 年海南文昌模拟)植物气孔由两个保卫细胞组成，下图为植物气孔开张度的一种调节机制，以下判断错误的是()ACO2 进出保卫细胞的方式为自由扩散B当 SO2 浓度过高时，植物体内C3 的含量上升CABA 在一定程度上可帮助植物免受 SO2 的破坏D当 CO2 浓度过高时，可能会抑制光合作用解析：CO2 进出细胞的方式是自由扩散，A 正确；由图可知，当 SO2 浓度过高时，会抑制 CO2 固定酶的活性，进而使植物体内 C3 的含量下降，B 错误；ABA 可调节气孔的开关，在一定程度上使植物免受 SO2 的破坏，C 正确；CO2 浓度过高时，导致保卫细胞中 CO2 浓度升高，ABA 引起气孔关闭，可能会抑制光合作用，D 正确。答案：B5光合作用过程包括光反应和暗反应，下图表示光反应与暗反应的关系，据图判断下列叙述不正确的是()A光反应为暗反应提供 ATP 和 NADPH(H)B停止光照，叶绿体中 ATP 和 NADPH 含量下降CATP 的移动方向是由类囊体到基质D植物在暗处可大量合成(CH2O)解析：光合作用必须在光照条件下进行，在暗处植物不能大量合成(CH2O)。答案：D6下面是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是()A乙过程利用的 ATP 是由甲和丙过程共同提供的B乙中的 ATP 用于固定 CO2 和还原 C3C甲、丙中合成 ATP 所需的能量来源不相同D丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等解析：从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是 ATP 的水解。有氧呼吸产生的 ATP 不能用于光合作用的暗反应；光反应过程中产生的 ATP 用于还原 C3，CO2 的固定不消耗能量；光反应合成 ATP 所需的能量来源于光能，而有氧呼吸过程合成 ATP 所需的能量来自有机物中的化学能；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白但不消耗 ATP。答案：C考点三影响光合速率的因素及应用考点梳理1影响光合作用的内部因素(1)同一植物的不同生长发育阶段曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。(2)同一叶片的不同生长发育时期曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率提高；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。曲线分析曲线图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2影响光合作用的环境因素(1)光照强度曲线分析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，B 点所示的光照强度称为光补偿点BC 段随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到 C 点以后不再加强，C 点所示的光照强度称为光饱和点。限制 C点以后光合作用强度增加的内部因素是色素的含量以及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应用阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示间作套种农作物，可合理利用光能(续表)(2)CO2 浓度原理：CO2 影响暗反应阶段，制约 C3 的形成。曲线分析图 1图 2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 和 B点都表示 CO2 饱和点。曲线图分析温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合作用速率的应用温室栽培时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，保证植物有机物的积累应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大 CO2 浓度，提高光合速率。(3)温度曲线图分析在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫应用根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量(4)矿质元素(5)水分影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制 CO2 进入叶片，从而间接影响光合作用。应用：根据作物的需水规律合理灌溉。影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能合成类胡萝卜素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg 等必需元素，缺乏N、Mg 将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe 是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe 也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。高考探究考向影响光合作用的因素及应用典例3(2016 年新课标卷)BTB 是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中 CO2 浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的 NaHCO3 和 BTB 加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的 CO2 使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入到 7 支试管中，其中 6 支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20*遮光1008060402050 min 后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*：遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm 的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：(1)本实验中，50 min 后 1 号试管的溶液是浅绿色，则说明2 至 7 号试管的实验结果是由_引起的；若 1号试管的溶液是蓝色，则说明 2 至 7 号试管的实验结果是_(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表 中 X 代 表 的 颜 色 应 为 _(填“浅 绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是_。(3)5 号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草_。解析(1)依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2 号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；37 号试管内的水草在有光的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的 CO2 量与呼吸作用释放的 CO2量的综合反映；1 号试管为对照组，其中的 NaHCO3 可维持 CO2浓度的相对稳定，27 号试管为实验组。综上所述，若 50 min后，1 号试管的溶液是浅绿色，则说明 27 号试管的实验结果是由光合作用与呼吸作用引起的；若 1 号试管的溶液是蓝色，说明 27 号试管的实验结果是不可靠的。(2)2 号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗 CO2，但能通过呼吸作用释放 CO2，所以试管内 CO2 浓度比 3 号试管高，X 代表的颜色应为黄色。(3)5 号试管中的溶液颜色与对照组 1 号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。答案(1)光合作用与呼吸作用 不可靠的(2)黄色遮光条件下水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中 CO2 浓度高于 3 号管(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的 CO2 量相等多个环境因素对光合速率的综合影响分析a在P 点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。随着该因素的不断增强，光合速率不断提高。b在Q 点之后，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要提高光合速率，可适当提高图示的其他因素的含量或强度等。应用：温室栽培时，在一定的光照强度下，白天适当提高温度，增加与光合作用相关的酶的活性，提高光合速率。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。考向预测7(2017 年天津卷)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定 CO2 酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的 CO2 吸收速率。下列叙述错误的是()A光照强度低于 P 时，突变型的光反应强度低于野生型B光照强度高于 P 时，突变型的暗反应强度高于野生型C光照强度低于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D光照强度高于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是 CO2 浓度解析：突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于 P 时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A 正确；突变型水稻叶片固定 CO2 酶的活性显著高于野生型，光照强度高于 P 时，突变型的 CO2 吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B 正确；光照强度低于 P 时，由于突变型水稻叶片叶绿素含量低，则限制因素主要是光照强度，C 正确；光照强度高于 P 时，由于突变型水稻叶片固定 CO2酶的活性高，则限制因素是除 CO2 浓度外的其他因素，D 错误。答案：D8(2017 年湖南浏阳月考)图甲中试管 A 与试管 B 敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管 A 的结果如图乙曲线所示。据图分析，下列叙述正确的是()甲乙AQ 点的 O2 净释放量为 0，是因为此点光合作用强度为 0BP 点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P 点将下降C在图乙上绘制装置 B 的曲线，Q 点应右移D降低 CO2 浓度时，在图乙上绘制装置 A 的曲线，R 点应右移解析：Q 点时净光合速率为 0，光合速率不为 0，A 错误；P 点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则 P 点会上移，B 错误；装置 B 中缺镁，影响叶绿素的合成，光合速率低，Q 点应右移，C 正确；CO2 浓度降低，光合速率下降，R 点应向左下移动，D 错误。答案：C9两棵同种生长状况基本相同的植物，分别置于透明的玻璃罩内，如下图甲、乙所示；在相同自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如下图丙、丁曲线所示。下列说法正确的是()丙丁Aab 段和 cd 段，曲线下降的原因相同B一昼夜中，装置乙中植物积累的有机物比甲多Ce 点时，气孔关闭导致光合作用基本停止D装置甲的植物叶绿体中，在 14 点时 C5 含量比 10 点时低解析：依题意并结合图示分析可知，甲植物在密闭的透明玻璃罩内，限制光合作用的因素主要是二氧化碳浓度，ab 段下降的原因是二氧化碳供应不足，图乙植物在自然状态下会出现光合午休现象，cd 段下降的原因是光照不足，A 项错误；丙和丁图中横坐标与曲线围成的面积表示净光合作用，据此可知，一昼夜中，装置乙中植物积累的有机物比甲多，B 项正确；e点时，气孔部分关闭导致光合作用下降，C 项错误；装置甲的植物叶绿体中，在 14 点时，玻璃罩内二氧化碳因光合作用的消耗而含量不足，使得二氧化碳的固定过程减弱，消耗的 C5 减少，导致 C5 含量比 10 点时高，D 项错误。答案：B考点四总(真)光合速率、净(表观)光合速率考点梳理1呼吸速率的测定方法：植物置于黑暗环境中，测定密闭实验容器内 CO2 增加量、O2 减少量或有机物减少量。2总光合速率和净光合速率的测定方法(1)总光合速率：常用一定时间内 O2 产生量、CO2 固定量或有机物产生量来表示。(2)净光合速率：常用一定时间内 O2 释放量、CO2 吸收量或有机物积累量表示。(3)净光合速率总光合速率呼吸速率3总光合速率、净光合速率和呼吸速率的不同描述方式总光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率或单位时间的消耗量有机物产生(制造、生成)速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率黑暗中有机物消耗速率4.植物光合速率的实验测定方法(如下图所示)(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH 溶液可吸收容器中细胞呼吸产生的 CO2；在测净光合速率时，NaHCO3 溶液可提供 CO2，保证了容器内 CO2 浓度的恒定。(2)测定原理甲装置：在黑暗条件下植物进行细胞呼吸，由于 NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2，所以单位时间内红色液滴左移的体积为细胞呼吸吸收 O2 的速率，可代表呼吸速率。乙装置：在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于 NaHCO3 溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的体积为植物氧气的释放速率，可代表净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率(3)测定方法将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。高考探究考向光合作用、呼吸作用与净光合速率典例4(2014 年新课标卷)某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。据图回答下列问题：(1)当 CO2 浓度为 a 时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2 浓度在 ab 之间时，曲线_表示了净光合速率随 CO2 浓度的增高而增高。(2)CO2 浓度大于 c 时，曲线 B 和 C 所表示的净光合速率不再增加，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。解析(1)据图可知 CO2 浓度为 a 时，曲线 A(高光强下)的纵坐标为 0，即净光合速率为 0；CO2 浓度在 ab 之间时，曲线A、B、C 均表现为上升，即净光合速率均随 CO2 浓度增高而增高。(2)CO2 浓度大于 c 时，高光强条件下(曲线 A)的净光合速率仍然能够随着 CO2 浓度的增加而增加，由此可知限制曲线 B、C 净光合速率增加的环境因素是光强。(3)CO2 浓度小于 a 时，3种光强下，净光合速率均小于 0，即呼吸速率大于光合速率，也就是说呼吸作用产生的 CO2 量大于光合作用吸收的 CO2 量。(4)据图可知 CO2 浓度和光强会影响净光合速率，从而影响植物的产量，故要提高植物的产量，应综合考虑 CO2 浓度和光强对植物的影响。答案(1)0 A、B、C(2)光强 (3)大于(4)光强透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9 mg5.6 mg3.8 mg考向预测10(2017 年安徽黄山一模)用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深 0.5 m 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)。下列有关分析不合理的是()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基质B在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mgC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 1.8 mg解析：本题主要考查细胞呼吸、光合作用以及影响它们的因素。丙瓶不透光，生物只能进行细胞呼吸，产生H的场所有细胞质基质和线粒体基质，A 正确；甲瓶与丙瓶氧气量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗氧气的量，B 正确；丙瓶不透光，一昼夜的时间内水样中生物均在进行呼吸作用，乙瓶透光，有光照时水样中生物会进行光合作用，消耗部分呼吸作用产生的二氧化碳，因此一昼夜后，乙瓶水样 pH 比丙瓶的高，C 错误；乙、丙瓶取自同一处，生物的种类和数量基本相同，细胞呼吸速率相同，乙瓶一昼夜的净光合量用氧气表示为 0.7 mg，细胞呼吸的量用氧气表示为 1.1 mg，所以一昼夜乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量为 1.8 mg，D 正确。答案：C11(2016 年山东淄博期中)图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内 CO2 释放量和 O2 产生总量的变化。图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不同光照强度下细胞呼)吸强度相等，下列说法正确的是(甲乙A若图甲代表水稻，图乙代表蓝藻，则图甲的 c 时与图乙的 C 时细胞中产生 ATP 的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体B若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的 b相当于图乙的 B 点C图甲植物的 d 时单位时间内细胞从周围环境吸收 2 个单位的 CO2D图乙的 A、B、C 点光合作用限制因素只有光照强度解析：蓝藻为原核生物，原核生物无线粒体和叶绿体，A错误；图甲显示的 O2 产生总量反映的是真正光合作用的量，CO2释放量反映的是呼吸作用量与光合作用量的差，图甲中 b 表示呼吸作用量是光合作用量的 2 倍，图乙中的 B 点为光的补偿点，光合速率等于呼吸速率，B 错误；d 点时 O2 的产生总量为 8 个单位，即需吸收 8 个单位的 CO2，由于呼吸作用产生的 CO2 的量仍为 6 个单位，所以细胞要从环境吸收 2 个单位的 CO2，C正确；图乙中 A、B 点光合作用的限制因素主要是光照强度，C 点之后光照强度已经不是限制因素，D 错误。答案：C比较项目光合作用细胞呼吸发生范围含光合色素的细胞所有活细胞与光的关系在光照下才能进行与光无关，每时每刻都在进行场所叶绿体(原核细胞除外)细胞质基质和线粒体物质变化将无机物合成有机物分解有机物能量变化储能，光能化学能放能，实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量考点五光合作用与细胞呼吸的关系考点梳理1区别(1)光合作用只在部分细胞中进行(如植物含叶绿体的细胞和光合细菌等)，但细胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。(2)光合作用中光反应产生的ATP 只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP 可供各项生命活动利用(叶绿体的暗反应除外)。2联系(1)过程图解(2)物质和能量转化关系物质方面3同一植物在不同条件下气体代谢的特点(1)黑暗状况时：植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。植物从外界吸收 O2，并将细胞呼吸产生的 CO2 释放到体外。(2)较强光照时：植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。叶绿体产生的 O2，一部分供给线粒体进行细胞呼吸，其余的 O2 释放到体外。线粒体产生的CO2 供给叶绿体进行光合作用，同时叶绿体还必须从环境中摄取一部分 CO2。(3)较弱光照时：光合作用速率等于细胞呼吸速率。叶绿体产生的 O2 供给线粒体进行细胞呼吸。线粒体产生的 CO2 供给叶绿体进行光合作用，叶片与外界环境不进行气体交换。(4)微弱光照时：光合作用速率小于细胞呼吸速率。叶绿体产生的 O2 全部供给线粒体利用，还必须从环境中摄取一部分O2。线粒体产生的 CO2 除供给叶绿体利用外，其余释放到叶片外。高考探究考向光合作用与呼吸作用的比较典例5(2017年北京卷)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是()A呼吸作用的最适温度比光合作用的高B净光合作用的最适温度约为 25 C在 025 范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D适合该植物生长的温度范围是 1050 解析由题目所给曲线可以看出，呼吸作用的最适温度约为 53，而光合作用的最适温度约为 30，A 正确；净光合速率达到最大值对应的温度(即最适温度)约为 25，B 正确。在 025 范围内，与呼吸速率变化曲线相比，光合速率变化曲线升高得更快，说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C 正确。超过 45，呼吸作用产生的二氧化碳多于光合作用消耗的二氧化碳，说明呼吸作用消耗的有机物多于光合作用产生的有机物，没有有机物的积累，不适合该植物的生长，D 错误。答案D考向预测12(2017 年安徽六校一联)如图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下，某植物在不同温度下的净光合作用速率和细胞呼吸速率曲线，下列叙述错误的是()A光合作用中温度主要影响暗反应阶段B光合作用、细胞呼吸都受到温度的影响，其中与细胞呼吸有关的酶的适宜温度更高C温度在 30 左右时真正光合作用速率最大D若温度保持在 25，长时间每天交替进行 12 h 光照、12 h 黑暗，该植物不能正常生长解析：光合作用暗反应阶段需要更多的酶参加，因此温度主要影响暗反应阶段，A 正确；由图示可知光合作用最适温度为 30，细胞呼吸的最适温度为 40，B 正确；由图示可知温度为 30 时，净光合作用速率与细胞呼吸速率之和最大，C正确；温度保持在 25 时，光照条件下净光合速率为 4，黑暗条件下的呼吸速率为 2.5，因此，长时间每天交替进行 12 h 光照、12 h 黑暗，该植物能正常生长，D 错误。答案：D13(2016 年山东青岛质检)夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行 24 小时的检测，结果如下图 1。图 2 是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请分析下列说法中错误的是()图 1图 2A图 1 中所测气体为氧气，且该大棚内的蔬菜经过一昼夜后积累了一定量的有机物B图 1 中 CD 段变化的原因可能是光照过强，使温度升高，部分气孔关闭C与它们各自前一段相比，EC 段和 DB 段叶肉细胞中的C3 含量变化趋势分别是增加、减少D处于图 1 中的 B 点时，图 2 中应该进行的气体转移途径有 A、C、D、E解析：EC段与其前一阶段相比，光照强度增强，产生的H和 ATP 增多，则 C3 被还原的速率增大，C3 将减少；DB 段与其前一段(光合午休时段)相比细胞中 CO2 浓度上升，与 C5 结合形成的 C3 量应增加，故 C 选项不正确。答案：C14某同学研究甲湖泊中 X 深度生物的光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶 a、b、c，将 a先包以黑胶布，再包以铅箔。用 a、b、c 三瓶从待测水体深度取水，测定 c 瓶中水内容氧量。将 a 瓶、b 瓶密封再沉入待测水体深度，经 24 h 取出，测两瓶氧含量，结果如下图所示。则 24h 待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是()A24 h 待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶B24 h 待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶C24 h 待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k v)mol/瓶D24 h 待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k v)mol/瓶解析：根据题意知，a 瓶生物在黑暗条件下仅能进行呼吸作用，24 h 待测深度水体中生物进行呼吸消耗的氧气量为(wv)mol/瓶；b 瓶生物在光照条件下，氧气的增加量(kw)mol/瓶，即瓶内生物 24 h 进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量(净光合量)，故 24 h 待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量呼吸消耗的氧气量净光合量(wv)(kw)(kv)mol/瓶。答案：D绿叶中色素的提取和分离1实验原理提取：绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。分离：叶绿体中的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使 各种色素相互分离。2实验过程及结果观察与记录：滤纸条上的色素带有四条。实验中的注意事项及操作目的归纳过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇溶解色素(3)加少量SiO2使研磨充分(4)加少量CaCO3防止色素被破坏(5)迅速、充分研磨防止乙醇过度挥发，充分溶解色素(6)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化过程注意事项操作目的分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、齐使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次增加滤液线中色素含量，使分离出的色素带更清晰(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中(续表)典例(2016年新课标卷)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乙醇等有机溶剂中，A 项正确；镁可以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 项正确；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 项错误；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 项正确。答案C举一反三(2017 河南五校联考)将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为 nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是()A类胡萝卜素C胡萝卜素B叶黄素D叶绿素 a解析：叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。其中，叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b，主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素 a。答案：D