第五節(jié)原核細(xì)胞

1、第4課能量之源光與光合作用(二)考點(diǎn)一環(huán)境因素對光合作用的影響及其應(yīng)用【必備知識回顧】1.光照強(qiáng)度:(1)原理:光照強(qiáng)度通過影響植物的_反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光(2)關(guān)系曲線:細(xì)胞呼吸與光合作用之間的關(guān)系:表觀(凈)光合速率=_-呼吸速率。實際光合速率曲線分析:代謝過程細(xì)胞氣體交換圖解A點(diǎn)只有_ AB段光合作用強(qiáng)度_細(xì)胞呼吸強(qiáng)度 細(xì)胞呼吸不再增加(3)應(yīng)用:陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低,間作套種農(nóng)作物、林間帶樹種的配置和冬季溫室栽培等都可合理利用_。光能2.CO2濃度:(1)原理:CO2影響_反應(yīng)階段,制約_的形成。(2)曲線分析:暗C3代謝過程A點(diǎn)細(xì)胞只進(jìn)行細(xì)胞呼吸AB段光合作

2、用強(qiáng)度_細(xì)胞呼吸強(qiáng)度B點(diǎn)CO2補(bǔ)償點(diǎn):光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度B點(diǎn)后光合作用強(qiáng)度_細(xì)胞呼吸強(qiáng)度C點(diǎn)CO2飽和點(diǎn):增加CO2濃度,光合作用強(qiáng)度_不再增加(3)應(yīng)用。大田要“正其行,通其風(fēng)”,多施有機(jī)肥。溫室內(nèi)可通過放干冰、使用CO2生成器、施用農(nóng)家肥與豬舍雞舍連通等方法適當(dāng)提高CO2濃度。3.溫度:(1)原理:溫度通過影響_影響光合作用強(qiáng)度。(2)曲線分析:酶的活性光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度都受溫度的影響,但_對溫度反應(yīng)更為敏感。(3)應(yīng)用:溫室栽培植物時,白天調(diào)到光合作用最適溫度,以提高光合作用強(qiáng)度;晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度,以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,保證植物有機(jī)物的積累。光合作用相關(guān)酶4.水:(1

3、)原理:植物缺水會導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,_供應(yīng)不足,影響光合作用強(qiáng)度。(2)應(yīng)用:預(yù)防干旱,合理灌溉。CO25.礦質(zhì)元素:(1)原理:礦質(zhì)元素是參與光合作用的許多重要化合物的_,缺乏會影響光合作用的進(jìn)行。例如,N是酶的組成元素,N、P是ATP的組成元素,Mg是葉綠素的組成元素等。組成成分(2)曲線分析: 在一定濃度范圍內(nèi),增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng),可提高光合作用強(qiáng)度;但當(dāng)超過一定濃度后,會因_,植物滲透失水而導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降。 土壤溶液濃度過高【特別提醒】光合作用影響因素的四點(diǎn)提醒(1)內(nèi)部因素:酶的活性、色素的數(shù)量、C5的含量等。由于色素具有吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能的作用,限制光能吸收的主要內(nèi)部因

4、素是色素的數(shù)量。當(dāng)其他條件適宜,CO2達(dá)到飽和點(diǎn)時,限制因素最可能是C5的含量。(2)光照強(qiáng)度:隨光照強(qiáng)度增大,光反應(yīng)生成的H和ATP增多,但是由于受到CO2濃度及內(nèi)在因素的限制,光合作用速率不會無限增大。(3)溫度:溫度改變時,不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng),均會受影響,但主要影響暗反應(yīng),因為參與暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量比參與光反應(yīng)的多。 (4)CO2濃度:CO2濃度很低時,光合作用不能進(jìn)行;當(dāng)CO2濃度達(dá)到某值時,光合作用才能進(jìn)行。對于植物來說,也存在CO2的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)。【核心素養(yǎng)提升】【典例示范】(2016全國卷)為了探究生長條件對植物光合作用的影響,某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩

5、組,置于人工氣候室中,甲組模擬自然光照,乙組提供低光照,其他培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長一段時間(T)后,測定兩組植株葉片隨光照強(qiáng)度變化的光合作用強(qiáng)度(即單位時間、單位葉面積吸收CO2的量),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號14120061 (1)據(jù)圖判斷,光照強(qiáng)度低于a時,影響甲組植物光合作用的限制因子是_。(2)b光照強(qiáng)度下,要使甲組的光合作用強(qiáng)度升高,可以考慮的措施是提高_(dá)(填“CO2濃度”或“O2濃度”)。(3)播種乙組植株產(chǎn)生的種子,得到的盆栽苗按照甲組的條件培養(yǎng)T時間后,再測定植株葉片隨光照強(qiáng)度變化的光合作用強(qiáng)度,得到的曲線與甲組的相同。根據(jù)這一結(jié)果

6、能夠得到的初步結(jié)論是_?！舅仞B(yǎng)解讀】本題主要考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維,具體表現(xiàn)在兩個角度:素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)分析與綜合第(1)(2)小題分析曲線變化與環(huán)境因素之間的關(guān)系,理解環(huán)境因素影響光合作用的原理抽象與概括第(3)小題通過分析實驗結(jié)果,考查概括能力【解析】本題主要考查影響光合作用的因素與對照實驗的分析方法。(1)分析甲組曲線可知,在光照強(qiáng)度小于a時,隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度逐漸升高,此時影響光合作用強(qiáng)度的主要因素是光照強(qiáng)度。(2)光照強(qiáng)度達(dá)到b后,光合作用強(qiáng)度不再增加,說明光照強(qiáng)度不再是影響光合作用的限制因素,CO2和溫度成為影響光合作用的外界因素,故提高CO2濃度可以使甲組的光合作用

7、強(qiáng)度升高。 (3)乙組與甲組相比,乙組處于低光照的環(huán)境中,受光反應(yīng)的制約,乙組光合作用強(qiáng)度偏低;這一差異的出現(xiàn)是環(huán)境不同造成的,這種變異是不可遺傳的。因為乙組中遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變,所以將乙組的后代植株置于與甲組相同的環(huán)境中時,光合作用強(qiáng)度與甲組相同。答案:(1)光照強(qiáng)度(2)CO2濃度(3)乙組光合作用強(qiáng)度與甲組的不同是由環(huán)境因素即低光照引起的,而非遺傳物質(zhì)的改變造成的【母題變式】變式1曲線信息分析(1)圖中光合作用強(qiáng)度指_(填“總光合作用強(qiáng)度”或“凈光合作用強(qiáng)度”)。(2)當(dāng)光照強(qiáng)度為a時,乙組植株葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生H的結(jié)構(gòu)有_。凈光合作用強(qiáng)度細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體變式2曲線信息轉(zhuǎn)換如果將題

8、中甲組曲線改為1%CO2,乙組曲線改為0.03%CO2,根據(jù)下圖分析回答問題:(1)ab段影響光合作用強(qiáng)度的主要因素是_,判斷依據(jù)是_。(2)曲線中d點(diǎn)轉(zhuǎn)向b點(diǎn)時,葉綠體中C5濃度_(填“升高”或“降低”),原因是_。光照強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度增大降低CO2濃度增大,C5的消耗速率增大,但合成速率不變【方法技巧】坐標(biāo)曲線問題的解題技巧(1)找變量:依據(jù)橫、縱坐標(biāo)和不同曲線上的文字,找出自變量和因變量,如自變量為光照強(qiáng)度,因變量為光合作用強(qiáng)度。(2)看走勢:分析曲線走勢,明確自變量與因變量的關(guān)系,如隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度逐漸增大,到一定程度后達(dá)到穩(wěn)定。(3)抓關(guān)鍵點(diǎn):理解曲

9、線上不同點(diǎn)的含義,如例題圖中在a點(diǎn)時,對于乙組,光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大,對于甲組,光合作用強(qiáng)度還在增大。 (4)聯(lián)設(shè)問:聯(lián)系設(shè)問信息正確答題,如例題圖中在a點(diǎn)時,光照強(qiáng)度較低,對于甲組來說限制了光合作用,提高光合作用強(qiáng)度的措施是增大光照強(qiáng)度?！靖呖冀嵌热殹拷嵌纫?單一環(huán)境因素對光合作用的影響1.(2018淄博模擬)在天氣晴朗的夏季,將用全素營養(yǎng)液培養(yǎng)的植株放入密閉的玻璃罩內(nèi)放在室外進(jìn)行培養(yǎng)。每隔一段時間用CO2濃度檢測儀測定玻璃罩內(nèi)CO2濃度,繪制成如圖所示的曲線(水平虛線表示實驗開始時玻璃罩內(nèi)CO2濃度)。據(jù)圖得出的判斷不正確的是 ()A.d點(diǎn)和h點(diǎn)表示光合速率等于呼吸速率B.bc段和ab段

10、曲線斜率差異可能主要是由溫度造成的C.光合速率最大值可能出現(xiàn)在h點(diǎn)D.呼吸速率最小值可能出現(xiàn)在b點(diǎn)【解析】選C。圖中d點(diǎn)和h點(diǎn),玻璃罩內(nèi)的CO2濃度達(dá)到平衡,此時光合速率等于呼吸速率;在夜間只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,但是ab段上升速率快,而bc段變緩,這是由于早晨溫度較低,細(xì)胞呼吸減弱;h點(diǎn)時光合作用積累的有機(jī)物最多,但光合速率不是最大;b點(diǎn)之前,CO2增加的速率快,b點(diǎn)之后,CO2增加的速率慢,因此呼吸速率最小值可能出現(xiàn)在b點(diǎn)。2.為研究長期鹽堿脅迫對辣椒葉綠素的影響,科研人員將辣椒幼苗放入鹽堿溶液進(jìn)行處理,一段時間后測定辣椒的相關(guān)數(shù)據(jù)和生長情況如下表。請思考并回答相關(guān)問題:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號141200

11、62辣椒葉綠素種類及比例a+b(mg/g)ab在鹽堿溶液環(huán)境中0.571.21在非鹽堿溶液環(huán)境中1.3831(1)提取辣椒葉綠素要使用無水乙醇,還需要加入適量的_,迅速研磨,過濾得到提取液。(2)分析以上圖表,該實驗的因變量是_,能影響因變量的無關(guān)變量有_(至少寫出兩個)。(3)分析以上圖表,長期生長在鹽堿溶液環(huán)境中,對辣椒_(填“葉綠素a”或“葉綠素b”)的影響較大,導(dǎo)致光反應(yīng)減弱,合成的_減少。同時,構(gòu)成氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞發(fā)生滲透失水,氣孔關(guān)閉,使氣孔導(dǎo)度下降,直接導(dǎo)致_減弱,降低光合作用速率。 (4)加入CaCl2溶液后,氣孔導(dǎo)度部分恢復(fù),對葉綠素含量變化的影響也與此類似,這說明_。【解析】

12、(1)可用無水乙醇提取色素,同時加入適量的二氧化硅是為了研磨充分,加碳酸鈣是為了保護(hù)色素在研磨過程中不被破壞。(2)實驗結(jié)果顯示的是氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量及比例的變化,即因變量。無關(guān)變量包括影響辣椒生長的環(huán)境因素,如光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等。(3)根據(jù)表中信息,與非鹽堿溶液環(huán)境相比,鹽堿溶液中葉綠素總量下降,葉綠素a與葉綠素b含量的比值下降,說明長期鹽堿環(huán)境對辣椒葉綠素a的影響較大,導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的ATP和H減少。在一定濃度NaCl溶液的作用下,氣孔導(dǎo)度下降,即構(gòu)成氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞發(fā)生滲透失水,出現(xiàn)氣孔關(guān)閉現(xiàn)象,直接導(dǎo)致二氧化碳的固定下降。(4)加入CaCl2溶液后,氣孔導(dǎo)度部分恢復(fù)

13、,對葉綠素含量變化的影響也與此類似,說明CaCl2溶液能夠緩解NaCl溶液對辣椒幼苗造成的傷害。答案:(1)二氧化硅和碳酸鈣(2)氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量及比例光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等(3)葉綠素aATP和H二氧化碳固定(暗反應(yīng))(4)CaCl2溶液能夠緩解NaCl溶液對辣椒幼苗造成的傷害【加固訓(xùn)練】(2018長沙模擬)某研究小組在水肥充足條件下,觀測了玉米光合速率等生理指標(biāo)日變化趨勢,結(jié)果如圖所示。據(jù)圖判斷下列有關(guān)敘述正確的是 ()A.光合作用消耗ATP最快的時刻是15:00B.根吸水能力最強(qiáng)的時刻是12:00C.直接引起蒸騰速率變化的生理指標(biāo)是氣孔阻抗D.影響光合速率的環(huán)境因素主要是CO

14、2濃度【解析】選C。光合速率越大,光合作用消耗ATP也就越快,由甲圖可知,光合作用消耗ATP最快的時刻是12:00。蒸騰作用越強(qiáng),根吸水能力越強(qiáng),由乙圖可知,根吸水能力最強(qiáng)的時刻是15:00。蒸騰作用是水分以氣體形式通過氣孔散失,直接引起蒸騰速率變化的生理指標(biāo)是氣孔阻抗。據(jù)題圖可知,本題中影響光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。角度二 綜合環(huán)境因素對光合作用的影響3.(2017天津高考)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半,但固定CO2酶的活性顯著高于野生型。如圖顯示兩者在不同光照強(qiáng)度下的CO2吸收速率。敘述錯誤的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號14120063()A.光照強(qiáng)度低于P時,突變型的光反應(yīng)強(qiáng)

15、度低于野生型B.光照強(qiáng)度高于P時,突變型的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型C.光照強(qiáng)度低于P時,限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度D.光照強(qiáng)度高于P時,限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是CO2濃度【解析】選D。題圖中光照強(qiáng)度低于P時,突變型CO2吸收速率低于野生型,原因是突變型葉綠素含量較低,吸收光的能力較弱,光反應(yīng)強(qiáng)度低于野生型, A項正確;光照強(qiáng)度高于P時,突變型CO2吸收速率大于野生型,原因是突變型固定CO2酶的活性顯著高于野生型,導(dǎo)致暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型,B項正確;光照強(qiáng)度低于P時,突變型光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而增加,限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度,C項正確;光照強(qiáng)度高于P時

16、,在達(dá)到光飽和點(diǎn)以前,突變型光合速率仍隨光照強(qiáng)度的增加而增加,此時限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素仍是光照強(qiáng)度,D項錯誤。4.(2018濰坊模擬)為了探究不同條件對植物光合速率和呼吸速率的影響,某同學(xué)做了如下實驗:用8株各有20片葉片、大小長勢相似的某盆栽植株,分別放在密閉的玻璃容器中,在不同條件下利用傳感器定時測定密閉容器中CO2的含量。實驗結(jié)果統(tǒng)計如下表所示:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號14120064注:“+”表示環(huán)境中CO2量增加;“-”表示環(huán)境中CO2量減少。編號12345678溫度()1010202030304040光照強(qiáng)度(lx)1 00001 00001 00001 000012小時后CO2

17、變化量(g)-0.5+0.1-1.5+0.4-3.0+1.0-3.1+0.8(1)用編號為_的裝置可構(gòu)成一個相對獨(dú)立的實驗組合,該實驗組合的目的是探究溫度對植物呼吸速率的影響。欲探究其細(xì)胞呼吸的最適溫度,實驗設(shè)計思路是_。(2)現(xiàn)有一株某植物的葉黃素缺失突變體,將其葉片進(jìn)行了紅光照射光吸收測定,與正常葉片相比,實驗結(jié)果是光吸收差異_(填“不”或“非?！?顯著?！窘馕觥?1)編號為2、4、6、8的裝置可構(gòu)成一個相對獨(dú)立的實驗組合,由于沒有光照,所以研究的目的是探究溫度對植物呼吸速率的影響。(2)由于葉黃素主要吸收藍(lán)紫光,對紅光的吸收比較少,因此葉黃素缺失突變體與正常葉片相比,光吸收差異不顯著。答

18、案:(1)2、4、6、8在2040 縮小溫度梯度做平行實驗(2)不【加固訓(xùn)練】1.科學(xué)家研究CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對同一植物光合作用強(qiáng)度的影響,得到的實驗結(jié)果如圖所示。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是 ()A.光照強(qiáng)度為a時,造成曲線和光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同B.光照強(qiáng)度為b時,造成曲線和光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度不同C.光照強(qiáng)度為ab,曲線、光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高D.光照強(qiáng)度為bc,曲線、光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高【解析】選D。曲線和的CO2濃度不同,因此光照強(qiáng)度為a時,造成曲線和光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同,A正確;曲線和的溫度不同,因此光照強(qiáng)度為

19、b時,造成曲線和光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度不同,B正確;由曲線圖可知,光照強(qiáng)度為ab,曲線、光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高,C正確;光照強(qiáng)度為bc,曲線光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的升高不再變化,D錯誤。2.取某種植物生長狀態(tài)一致的新鮮葉片,用打孔器打出若干綠葉圓片后平均分成甲、乙、丙三組,每組各置于一個密閉裝置內(nèi),分別給予a、b、c三種不同強(qiáng)度的光照,其他條件一致。照光相同時間后,測得各裝置內(nèi)氧氣的增加量如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.裝置內(nèi)增加的氧氣來自水B.光照強(qiáng)度為a時,光合作用停止C.丙組裝置內(nèi)的CO2含量照光后比照光前低D.此圖反映了光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系【解析】選B。光照強(qiáng)

20、度為a時,裝置內(nèi)氧氣增加量為“0”,意味著葉片光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相同。3.(2015海南高考)植物甲與植物乙的凈光合速率隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都來自太陽能B.葉溫在3650 時,植物甲的凈光合速率比植物乙的高C.葉溫為25 時,植物甲的光合與呼吸作用強(qiáng)度的差值不同于植物乙的D.葉溫為35 時,甲、乙兩種植物的光合與呼吸作用強(qiáng)度的差值均為0【解析】選D。本題考查溫度對光合作用的影響。植物的光合作用所需要的能量來自太陽能,A項正確;由曲線可知在3650 時,植物甲的凈光合速率高于植物乙,B項正確;植物光合與呼吸作用強(qiáng)度的

21、差值即凈光合速率,由曲線可知在葉溫為25 時,植物甲的凈光合速率小于植物乙,C項正確;由曲線可知,葉溫為35 時,甲、乙兩種植物的凈光合速率相等,但不為0,故D項錯誤。4.圖1表示該植物固定和還原CO2的過程,圖2是外界環(huán)境因素對光合速率的影響。請據(jù)圖回答:(1)從圖2中可以看出,除了光照強(qiáng)度外影響光合速率的因素還有_。當(dāng)圖2中的乙圖中D點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度突然降至C點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度時,則圖1中的物質(zhì)A在短時間內(nèi)會_(填“增加”或“減少”)。(2)如果將某植物在缺乏鎂元素的土壤中栽種,_合成不足,會直接影響圖1中的物質(zhì)_(填“A”“B”或“C”)的生成。(3)使用農(nóng)家肥或合理控制作物的種植密度可以

22、提高產(chǎn)量,請結(jié)合圖2中的甲圖進(jìn)行解釋:_。 【解析】(1)從圖2橫坐標(biāo)中可以看出,光照強(qiáng)度影響光合速率,CO2濃度和溫度也是影響光合速率的因素,圖1中的A為C5,B為C3,C為H,當(dāng)光照強(qiáng)度由強(qiáng)弱時,短時間內(nèi)C5會減少。(2)葉綠素合成需要鎂元素,所以缺乏鎂元素會影響葉綠素的合成。葉綠素在光反應(yīng)過程中能吸收并轉(zhuǎn)換光能,直接影響圖1中ATP和物質(zhì)C(H)的生成。(3)從圖2中的甲圖可以看出,兩條曲線的差異是由于CO2濃度引起的,在一定范圍內(nèi)提高CO2的濃度可以提高光合速率,農(nóng)家肥中的有機(jī)肥可以被微生物分解產(chǎn)生CO2被植株所利用。合理密植可以保持良好的通風(fēng)狀況,增加農(nóng)田中的CO2濃度。 答案:(1

23、)溫度、CO2濃度減少(2)葉綠素C(3)在一定范圍內(nèi)提高CO2的濃度會提高光合速率,使用農(nóng)家肥和合理控制種植密度可以增加CO2的濃度(其他合理答案也可)考點(diǎn)二光合作用實驗探究【必備知識回顧】1.探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響:(1)實驗原理。在光照下,綠色植物通過_產(chǎn)生O2。光合作用臺燈距燒杯的距離不同,則照射到不同燒杯葉圓片上的_不同。光照強(qiáng)度不同,則光反應(yīng)產(chǎn)生_的速率不同,葉片上浮的時間不同。光照強(qiáng)度O2(2)實驗步驟及主要操作: 實驗步驟主要操作制備小圓形葉片將綠色菠菜葉片用直徑為1 cm的打孔器打出小圓形葉片30片排出細(xì)胞間隙中的氣體將小圓形葉片和適量_置于注射器中,排出注射器內(nèi)殘

24、留的空氣,用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞,使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出,重復(fù)幾次清水實驗步驟主要操作分裝小圓形葉片將小圓形葉片各10片,分別放入暗處盛有20 mL富含_的清水的3個小燒杯中。這時的葉片因為_,所以全部沉到水底CO2細(xì)胞間隙充滿了水實驗步驟主要操作控制自變量(光照強(qiáng)度)把3個燒杯分別放在距離臺燈位置10 cm、20 cm、30 cm(對應(yīng)編號為1、2、3)的位置上,打開臺燈觀察并記錄一定時間內(nèi)_的數(shù)量小圓形葉片浮起2.光合速率測定:(1)測定裝置:(2)測定方法。測定呼吸速率。a.裝置小燒杯中放入適宜濃度_溶液,用于吸收CO2。b.玻璃鐘罩應(yīng)_處理,目的是_。NaOH遮光排除

25、光合作用干擾c.置于適宜溫度環(huán)境中。d.紅色液滴向_移動,單位時間內(nèi)移動距離代表呼吸速率。左測定凈光合速率。a.裝置小燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液,用于_。b.給予較強(qiáng)光照處理,且溫度適宜。c.紅色液滴向_移動,單位時間內(nèi)移動距離代表凈光合速率。維持容器內(nèi)CO2濃度恒定右誤差校正。為排除溫度、氣壓等因素引起的氣體體積膨脹,應(yīng)設(shè)計對照實驗。對照實驗與上圖不同之處在于_。實際光合速率=凈光合速率+呼吸速率。不放植物或放置死的植物【核心素養(yǎng)提升】【典例示范】(2018濟(jì)南模擬)為探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響,某興趣小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置若干組,在25 條件下進(jìn)行了一系列實驗。下列說法正確的

26、是 ()A.在無光條件下,液滴向左移動B.在有光條件下,液滴向右移動C.在有光條件下,液滴向右移動的距離代表光合速率D.隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng),液滴向右移動的距離逐漸增大【素養(yǎng)解讀】本題考查的核心素養(yǎng)主要是科學(xué)思維,具體表現(xiàn)在以下兩個角度:素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)分析與綜合A、B、C項分析有光和無光條件下液滴移動代表的意義,理解光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系歸納與演繹D項根據(jù)光照強(qiáng)度對光合作用的影響規(guī)律,預(yù)測環(huán)境條件變化時液滴移動情況的變化【解析】選A。由于CO2緩沖液的作用是維持裝置中的CO2含量不變,所以引起裝置中氣壓變化的原因是O2的變化。無光條件下綠色植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,消耗O2,液滴左移,A項正確。有光

27、條件下,綠色植物既進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗O2,又進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2,若光合作用細(xì)胞呼吸,液滴右移;若光合作用=細(xì)胞呼吸,液滴不移動;若光合作用細(xì)胞呼吸,液滴左移,B項錯誤。在有光條件下,液滴向右移動的距離代表凈光合速率,C項錯誤。在達(dá)到光飽和點(diǎn)之前隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng),液滴向右移動的距離逐漸增大,D項錯誤。【母題變式】變式1色素的吸收光譜若采用同等強(qiáng)度的白光、紅光分別進(jìn)行上述實驗,單位時間內(nèi)_光照射下液滴右移的距離較大,原因是_。紅葉綠體中的色素主要吸收白光中的紅光和藍(lán)紫光用于光合作用變式2實驗裝置分析有同學(xué)建議,在光源和密閉小室之間放置長方體的水槽,該水槽的作用是_。避免光的熱效應(yīng)影響實驗結(jié)果【方法

28、規(guī)律】光合作用和細(xì)胞呼吸實驗探究中常用實驗條件的控制方法實驗條件控制方法增加水中O2泵入空氣或吹氣或放入綠色水生植物減少水中O2容器密封或油膜覆蓋或用涼開水實驗條件控制方法除去容器中CO2氫氧化鈉溶液除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中除去葉中葉綠素酒精隔水加熱除去光合作用對細(xì)胞呼吸的干擾給植株遮光得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光【高考角度全練】1.利用如圖所示的實驗裝置進(jìn)行與光合作用有關(guān)的實驗,下列敘述正確的是()A.試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量B.在光下,如果有氣泡產(chǎn)生,可說明光合作用產(chǎn)生氧氣C.為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響,可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進(jìn)行實驗D.為了探究光

29、照強(qiáng)度對光合作用的影響,用一套裝置慢慢向光源靠近,觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化【解析】選C。試管中收集的氣體量是光合作用的凈產(chǎn)氧量,A錯誤;在光下有氣泡產(chǎn)生不能確定是光合作用產(chǎn)生的氧氣,B錯誤;為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響,可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進(jìn)行實驗,C正確;探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響時,距光源不同距離處,應(yīng)設(shè)置不同裝置,觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化,D錯誤。2.從水體中取得一定水樣,首先測定其初始溶氧量。然后將水樣灌入兩個相同的瓶子中,一個白瓶完全透光,另一個黑瓶完全不透光,然后放回原來水層。24小時后取出,分別測量白瓶和黑瓶中的溶氧量。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.如在實驗中意外損壞

30、了黑瓶,則總光合量數(shù)據(jù)無法獲得B.如在實驗中白瓶意外墜落水底,則短時間內(nèi),瓶內(nèi)生物葉綠體中C3含量會減少C.呼吸量應(yīng)從黑瓶測定的數(shù)據(jù)計算得出D.測黑白瓶中的溶氧量時水樣量應(yīng)一致【解析】選B。黑瓶中氧氣的減少量為呼吸量,白瓶中氧氣的增加量為凈光合量,總光合量等于呼吸量加凈光合量,沒有呼吸量無法計算出總光合量,A、C項正確;白瓶意外墜落水底,光照由強(qiáng)變?nèi)?短時間內(nèi),C3含量因H和ATP的減少而增加,B項錯誤;實驗應(yīng)遵守單一變量原則,D項正確。3.(2016全國卷)BTB是一種酸堿指示劑,BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用,進(jìn)行了

31、如下實驗:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色,之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中,其中6支加入生長狀況一致的等量水草,另一支不加水草,密閉所有試管。各試管的實驗處理和結(jié)果見下表。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號14120065試管編號1234567水草無有有有有有有距日光燈的距離(cm)20遮光*1008060402050min后試管中溶液的顏色淺綠色X淺黃色黃綠色淺綠色淺藍(lán)色藍(lán)色*遮光是指用黑紙將試管包裹起來,并放在距日光燈100 cm的地方。若不考慮其他生物因素對實驗結(jié)果的影響,回答下列問題:(1)本實驗中,50 min后1號試管的溶液是淺綠

32、色,則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是由_引起的;若1號試管的溶液是藍(lán)色,則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是_(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中X代表的顏色應(yīng)為_(填“淺綠色”“黃色”或“藍(lán)色”),判斷依據(jù)是_。(3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,說明在此條件下水草_。 【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是:(1)明確實驗原理:BTB的弱堿性溶液隨CO2濃度的增高,由藍(lán)變綠再變黃。(2)分析實驗的自變量和因變量:自變量是不同的光照強(qiáng)度,因變量是溶液顏色的變化?！窘馕觥勘绢}主要考查光合作用與呼吸作用的影響因素、實驗分析能力。(1)實驗開始之前,已經(jīng)通入一定量的CO2,使溶液呈淺綠色,保證了溶液

33、中有一定的CO2,有利于光合作用的發(fā)生。27號試管均含有水草,只是光照強(qiáng)度不同,這樣不同的試管中光合作用的強(qiáng)度不同,而水草的呼吸強(qiáng)度相同。故27號試管中水草在不同光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度與呼吸強(qiáng)度的差值不同,導(dǎo)致了溶液中CO2的含量不同,表現(xiàn)為溶液的顏色不同。若1號試管中溶液顏色變?yōu)樗{(lán)色,說明溶液本身能使BTB的顏色發(fā)生改變,27號試管得到的現(xiàn)象就不全是水草通過光合作用和呼吸作用導(dǎo)致的了,故結(jié)果不可靠。(2)2 號試管遮光,水草只進(jìn)行呼吸作用,溶液中CO2積累最多,顏色比3號試管深。(3)5號試管中顏色同1號試管相同,說明溶液中的CO2的量未發(fā)生改變,在光照條件下發(fā)生此種情況只有一種可能,即水草

34、的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。答案:(1)不同光照強(qiáng)度下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的(2)黃色水草不進(jìn)行光合作用,只進(jìn)行呼吸作用,溶液中CO2濃度高于3號試管(3)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度,吸收與釋放的CO2量相等【加固訓(xùn)練】1.(2018大同模擬)利用溴甲酚紫指示劑酸堿指示劑,pH變色范圍:5.2(黃色)6.8(紫色)檢測金魚藻生活環(huán)境中氣體含量變化的實驗操作如下,相關(guān)敘述不正確的是 ()A.黑暗處理的目的是使金魚藻不進(jìn)行光合作用B.溴甲酚紫指示劑變?yōu)辄S色是因為溶液pH減小C.圖中實驗操作35能證明光合作用吸收CO2D.該實驗可證明細(xì)胞呼吸釋放CO2,光合作用釋放O2【解析】選D。

35、根據(jù)23過程可知,黑暗中金魚藻只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,產(chǎn)生CO2使pH下降,導(dǎo)致指示劑由紫色變?yōu)辄S色,A、B項正確;根據(jù)35過程可知,在適宜的光照條件下,金魚藻光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,吸收CO2,使pH上升,導(dǎo)致指示劑由黃色變?yōu)樽仙?C正確;在本實驗中,證明了綠色植物進(jìn)行光合作用吸收CO2,并沒有證明光合作用釋放O2,D錯誤。2.利用以下裝置可探究某綠色植物的生理作用。假如該植物的光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物均為葡萄糖,且不能進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸?；卮鹣铝袉栴}:(1)實驗前,應(yīng)_(填“打開”或“關(guān)閉”)活塞,記錄有色液滴的位置。(2)忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾,可利用裝置_來探究該植物的細(xì)胞

36、呼吸類型,此時應(yīng)對實驗裝置進(jìn)行_處理,若_,則該植物在進(jìn)行有氧呼吸的同時也進(jìn)行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸;該植物的根尖細(xì)胞內(nèi),能產(chǎn)生CO2,但不伴隨ATP合成的生理過程是_。(3)忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾,最好選擇裝置_來驗證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料。在暗反應(yīng)階段中,CO2需要轉(zhuǎn)化成_才能被H還原。【解析】(1)可通過該裝置中有色液滴的移動情況來反映細(xì)胞呼吸和光合作用,故需記錄有色液滴的位置(或所在的刻度);另外,裝置必須密閉,即要關(guān)閉活塞。(2)可利用裝置甲和裝置乙來探究該植株的細(xì)胞呼吸類型,實驗時一定要對裝置進(jìn)行完全遮光處理,裝置甲內(nèi)含有氫氧化鈉溶液,可吸收植株細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的C

37、O2,若細(xì)胞呼吸消耗氧氣,則有色液滴向左移;裝置乙內(nèi)無吸收CO2的溶液,根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的特點(diǎn)可知,若植株進(jìn)行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸,則裝置乙中的有色液滴會向右移。無氧呼吸的第二階段有CO2產(chǎn)生,但不產(chǎn)生ATP。(3)裝置甲內(nèi)無CO2,而裝置丙內(nèi)有CO2,且CO2濃度在一段時間內(nèi)不變,故這兩套裝置適合用于驗證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料。答案:(1)關(guān)閉(2)甲和乙完全遮光裝置甲中的有色液滴向左移,裝置乙中的有色液滴向右移無氧呼吸的第二階段(3)甲和丙C3 閱卷案例4:影響光合作用的環(huán)境因素(2016全國卷T29)為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A品種小麥光合作用的影

38、響,某研究小組將生長狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組,1組在田間生長作為對照組,另4組在人工氣候室中生長作為實驗組,并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同,于中午12:30測定各組葉片的光合速率,各組實驗處理及結(jié)果如表所示:對照組實驗組一實驗組二實驗組三實驗組四實驗處理溫度()3636363125相對濕度(%)1727525252實驗結(jié)果光合速率(mgCO2dm-2h-1)11.115.122.123.720.7回答下列問題:(1)根據(jù)本實驗結(jié)果,可以推測中午時對小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是_,其依據(jù)是_;并可推測,_(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)在實驗組中,若適當(dāng)提高第_組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率,其原因是_。(3)小麥葉片氣孔開放時,CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的過程_(填“需要”或“不需