新教材高中人教版生物必修一課件第5章第4節(jié)二光合作用的原理和應(yīng)用

二光合作用的原理和應(yīng)用必備知識·基礎(chǔ)練·題組一概念·結(jié)論速判1.基于對酶的特性的理解,判斷下列觀點的正誤:(1)H2O在光下分解為NADPH和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。()分析:H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上。(2)葉肉細胞在葉綠體外膜上合成淀粉。()分析:葉肉細胞在葉綠體基質(zhì)中合成淀粉?！痢?3)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后,可完成暗反應(yīng)過程。()(4)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后,與對照組相比,其葉片光合作用強度下降,原因是光反應(yīng)強度和暗反應(yīng)強度都降低。()(5)正常生長的綠藻,照光培養(yǎng)一段時間后,用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上,其葉綠體內(nèi)CO2的固定立即停止。()分析:正常生長的綠藻,照光培養(yǎng)一段時間后,用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上,其光反應(yīng)立即停止,而CO2的固定,有無光照都能進行?！獭獭?6)光合作用和細胞呼吸均能產(chǎn)生還原型輔酶,二者還原的物質(zhì)不同。()(7)土壤中的硝化細菌可利用CO2和H2O合成糖類。()√√·題組二光合作用的原理和過程2.(2021·齊齊哈爾高一檢測)給小球藻懸液提供不同的原料和條件進行實驗,如圖所示。則得到的甲、乙分別是(

)A.18O2、O2

2、O2

C.18O2、18O2

2、18O2【解析】選D。光合作用中產(chǎn)生的氧,全來自水的光解。組號甲,水中的氧是O,則產(chǎn)生的氧氣是O2;組號乙,水中的氧是18O,則產(chǎn)生的氧氣是18O2。3.(2021·丹東高一檢測)光合作用過程中,能量流動的正確途徑是(

)A.葉綠素→陽光→氫和氧B.陽光→葉綠素→ADP→(CH2O)C.葉綠素→陽光→ADP→C5D.陽光→葉綠素→ATP、NAPPH→(CH2O)【解析】選D。在光反應(yīng)的過程中,色素吸收了光能,用于水的光解和ATP的合成,這樣光能就轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能;然后NADPH和ATP用于暗反應(yīng),去還原三碳化合物,這樣活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能,故選D。4.光合作用的光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供(

)和ATP和ADP2和ATP2O和ADP【解析】選A。光反應(yīng)過程中,在葉綠體的類囊體薄膜上,利用色素吸收的光能,把水分解為氧氣和還原氫,同時把光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP可用于暗反應(yīng)中三碳化合物的還原過程。5.下列過程不在葉綠體基粒的類囊體薄膜上進行的是(

)變成ATPB.氧氣的生成2的固定和還原的產(chǎn)生【解析】選C。ADP變成ATP,屬于光反應(yīng),發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜,A錯誤;氧氣是水光解的產(chǎn)物,發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜,B錯誤;CO2的固定和還原屬于暗反應(yīng),發(fā)生在葉綠體基質(zhì),C正確;NADPH是光反應(yīng)的產(chǎn)物,發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜,D錯誤?！ゎ}組三光合作用原理的應(yīng)用6.(2021·珠海高一檢測)有關(guān)生物學(xué)原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的敘述,錯誤的是(

)A.合理密植不僅可以保證植物充分利用光能,還能避免葉面積過密導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足B.將溫室大棚的溫度始終控制在利于光合作用進行的溫度,定能提高溫室作物產(chǎn)量C.松土不僅可以促進植物根系的有氧呼吸,還能促進土壤微生物對土壤中有機物的分解作用,但過度松土不利于土壤肥力的保持D.在同一塊地里輪流種植的作物種類會因年份有所不同,這與不同作物根系對礦質(zhì)元素的選擇性吸收有關(guān)【解析】選B。合理密植是指在單位面積上,栽種作物或樹木時密度要適當,行株距要合理。合理密植不僅可以保證植物充分利用光能,還能避免葉面積過密導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足,A正確;作物產(chǎn)量是凈光合作用量,即光合作用量-呼吸量,所以將溫室大棚的溫度始終控制在利于光合作用進行的溫度,不一定能提高溫室作物產(chǎn)量,B錯誤;過度松土?xí)O大促進土壤微生物分解有機物的速度,導(dǎo)致有機質(zhì)消耗過快,而且過度松土?xí)?dǎo)致水土流失嚴重,不利于肥力的保持,C正確;各種作物從土壤中吸收各種養(yǎng)分的數(shù)量和比例各不相同,作物輪換種植,可保證土壤養(yǎng)分的均衡利用,避免其片面消耗,D正確。7.為提高溫室栽培的番茄和黃瓜的產(chǎn)量,可采取的措施不包括(

)A.增施氮肥和磷肥,促進莖、葉生長,以增大光合作用面積B.提高溫室中CO2的濃度,以提高光合速率C.適當延長光照時間,提高光能利用率D.將溫室的薄膜改成綠色的【解析】選D。增施氮肥和磷肥,促進莖、葉生長,這樣可以增強植物的光合作用,提高產(chǎn)量,A正確;在一定范圍內(nèi),提高CO2濃度可以提高光合速率,因此為了增產(chǎn),可適當?shù)靥岣邷厥抑蠧O2的濃度,B正確;適當延長光照時間,可提高光能利用率,提高產(chǎn)量,C正確;植物葉片對綠光的吸收量最少,因此溫室的薄膜不能改成綠色的,否則會減少產(chǎn)量,D錯誤。8.種植玉米等農(nóng)作物時要“正其行,通其風”,體現(xiàn)了(

)A.光照強度對光合作用的影響B(tài).光照強度和CO2濃度對光合作用的影響C.呼吸作用強度對積累有機物的影響D.光照長短和溫度對積累有機物的影響【解析】選B。農(nóng)田中的農(nóng)作物白天進行光合作用,消耗大量的CO2,導(dǎo)致田間的CO2濃度不足,成行地栽種農(nóng)作物,有利于田間周圍的CO2流通到田間供農(nóng)作物進行光合作用,同時也有利于農(nóng)作物的葉片吸收光能,B正確。9.炎熱的夏季中午,為了防止細胞失水過多,植物往往會出現(xiàn)應(yīng)急措施,此時葉肉細胞內(nèi)(

)3的含量增加B.光反應(yīng)產(chǎn)物不足以支持暗反應(yīng)的需求C.有機物積累速率明顯下降D.葉綠體基質(zhì)中ADP含量增加【解析】選C。葉綠體在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時,C3和C5的含量都維持在相對平衡的狀態(tài)。炎熱的夏季中午,為了防止細胞失水過多,植物會關(guān)閉氣孔,導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足,則在短時間內(nèi)原有的平衡被打破,表現(xiàn)出的現(xiàn)象是C3的含量減少、C5的含量增多,有機物積累速率明顯下降;由于C3的含量減少,消耗的光反應(yīng)產(chǎn)物也減少,所以葉綠體基質(zhì)中ADP含量減少?！镜鋱D速填】答案速填:①__

②______

③____

④___⑤__

⑥__

⑦_______

⑧_______O2NADPHATPCO2C3C5光反應(yīng)暗反應(yīng)關(guān)鍵能力·綜合練一、選擇題(共9題,每題3分,共27分)1.根據(jù)反應(yīng)是否需要光能,可以將光合作用分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。下列有關(guān)光反應(yīng)階段的敘述正確的是(

)A.發(fā)生在葉綠體內(nèi)膜上B.能夠產(chǎn)生O2C.不需要酶的作用D.只將光能轉(zhuǎn)化為儲存在ATP中的化學(xué)能【解析】選B。光反應(yīng)發(fā)生在類囊體薄膜上,A錯誤;光反應(yīng)中水分解為H+和O2,B正確;酶催化了ATP的形成,所以光反應(yīng)階段需要酶的作用,C錯誤;光反應(yīng)可將光能轉(zhuǎn)化為儲存在NADPH和ATP中的化學(xué)能,D錯誤。2.(2021·湖北適應(yīng)性測試)某科學(xué)家曾做過一個實驗,將小鼠放在不同的密封、恒溫的鐘罩內(nèi),實驗處理方案如下表,小鼠最先死亡的一組是(

)【解析】選C。本題主要考查光合作用實驗的設(shè)計。綠色植物在光下可以進行光合作用和呼吸作用,而在黑暗中不能進行光合作用,但可以進行呼吸作用,小鼠存活時間的長短,是光合作用和呼吸作用的關(guān)系決定的。本題中,小鼠+綠色植物,在黑暗條件下植物不能進行光合作用,不產(chǎn)生氧氣,但小鼠、綠色植物可以進行呼吸作用消耗氧氣,本條件下氧氣消耗速度最快,小鼠存活時間最短,故C符合題意,A、B、D均不符合題意。3.細胞中糖類的合成與分解過程如圖,下列敘述正確的是(

)A.過程①產(chǎn)生的能量大部分儲存在ATP中B.過程①在線粒體中進行,過程②只在葉綠體中進行C.過程②產(chǎn)生O2中的氧來自H2O和CO2D.過程②中儲存的能量來自ATP和NADPH中的化學(xué)能【解析】選D。過程①有氧呼吸產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失,A錯誤;過程①有氧呼吸在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進行,過程②可在葉綠體中進行,B錯誤;過程②光合作用產(chǎn)生的O2中的氧只來自H2O,C錯誤;過程②光合作用中儲存的能量來自ATP和NADPH中的化學(xué)能,D正確。

【誤區(qū)警示】光反應(yīng)的物質(zhì)變化是水分解為H+和O2,H+和NADP+形成NADPH,ADP和Pi形成ATP;能量轉(zhuǎn)化是光能轉(zhuǎn)化為NADPH和ATP中的化學(xué)能。暗反應(yīng)的物質(zhì)變化是CO2和C5形成C3,C3在NADPH和ATP的作用下形成糖類和C5;能量轉(zhuǎn)化是NADPH和ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中的能量。4.(易錯題)對一個密閉容器中生長的植株突然停止光照,短時間內(nèi)植株葉肉細胞中物質(zhì)的變化是(

)增多、ATP減少、C3增多、C5減少增多、ATP增多、C3增多、C5減少減少、ATP減少、C3增多、C5減少減少、ATP減少、C3減少、C5減少【解析】選C。對密閉容器中生長的植物突然停止光照,光反應(yīng)停止,NADPH和ATP生成量減少,還原的C3減少,生成的C5減少;CO2濃度不變,C5的消耗量不變,C3的生成量不變,故C3的量增多,C5的量減少,C正確。

【歸納總結(jié)】1.環(huán)境條件改變時光合作用中相關(guān)物質(zhì)的含量變化:物質(zhì)的含量變化:(1)分析方法:需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方面綜合分析。(2)物質(zhì)含量變化示例:CO2供應(yīng)正常,光照停止時,C3的含量變化2.連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析:(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時,暗反應(yīng)仍可持續(xù)進行一段時間,有機物合成繼續(xù)合成。(2)在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機物合成量要多。5.葉綠體作為捕獲光能和能量轉(zhuǎn)換的主要場所,在植物的光合作用中起到不可替代的作用。下列有關(guān)說法中,錯誤的是(

)A.葉綠體中能夠吸收利用光能的色素只有葉綠素和葉黃素B.幼苗在無光條件下,葉綠體不能形成、葉綠素也不能合成C.類囊體薄膜上的光反應(yīng)為葉綠體基質(zhì)中暗反應(yīng)提供ATP和NADPHD.植物體內(nèi)葉綠素降解酶的活性增強時,光合速率將下降【解析】選A。葉綠體中能夠吸收利用光能的色素是葉綠素和類胡蘿卜素兩大類,葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b,類胡蘿卜素包括葉黃素和胡蘿卜素,A錯誤;白化苗的形成與幼苗在無光(黑暗)條件下,葉綠體不能發(fā)育、葉綠素不能合成有關(guān),光能夠誘導(dǎo)葉綠素的合成、促進葉綠體的發(fā)育,B正確;類囊體薄膜上的光反應(yīng)為葉綠體基質(zhì)中暗反應(yīng)提供ATP和NADPH,C正確;葉綠素含量的多少,會影響光合速率,所以當植物體內(nèi)葉綠素降解酶的活性增強時,光合速率將下降,D正確。6.圖1、圖2為不同材料葉綠體中色素的層析結(jié)果(示意圖),圖3、圖4為不同條件下水稻光合作用強度的變化曲線,其中正確的是(

)A.圖1為菠菜葉片的葉綠體中色素的層析結(jié)果B.圖2為在缺Mg的營養(yǎng)液中,長期培養(yǎng)的番茄葉片葉綠體中色素的層析結(jié)果C.圖3為水稻光合作用強度與空氣中CO2含量的關(guān)系D.圖4為水稻在夏季白天光合作用強度的變化【解析】選A。胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b在層析液中溶解度依次下降,故在濾紙上的擴散速度依次下降,A正確;缺Mg的營養(yǎng)液中,葉綠素不能合成,葉片中沒有葉綠素,B錯誤;在一定的二氧化碳濃度范圍內(nèi),隨著二氧化碳濃度的增加,光合作用增強,達到二氧化碳飽和點后,隨著二氧化碳濃度增加,光合作用強度不變,此時影響光合作用強度的外因是溫度和光強,由圖可知光照強度應(yīng)該是a>b,C錯誤;水稻在夏季晴天中午光照強度過強,溫度過高,導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,二氧化碳供應(yīng)不足,光合作用強度變?nèi)?出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象,陰天不會出現(xiàn)光合午休,D錯誤。7.(教材挖掘)利用如圖所示的實驗裝置進行與光合作用有關(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.為了探究光照強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D.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行實驗【解析】選D。試管中收集的氣體代表了光合作用釋放出的氧氣的量,小于光合作用產(chǎn)生的氧氣量,因為有一部分用于金魚藻呼吸作用,A錯誤;在光下,有氣泡產(chǎn)生,也有可能是碳酸氫鈉溶液分解生成二氧化碳,B錯誤;為探究光照強度對光合作用的影響,可以用相同的裝置在不同的光強下觀察氣泡產(chǎn)生速率,用一套裝置慢慢向光源靠近,改變的不只有光照強度,二氧化碳濃度以及溫度可能都變了,C錯誤;碳酸氫鈉溶液可以為金魚藻光合作用提供二氧化碳,其濃度不同,可以探究二氧化碳濃度對光合作用的影響,D正確。8.(多選)(2021·重慶適應(yīng)性測試改編)綠色植物的光合作用過程,可用如下化學(xué)反應(yīng)式來表示:CO2+H2O(CH2O)+O2下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.在此過程中,CO2中的C被還原,H2O中的O被氧化B.光能的吸收發(fā)生在類囊體膜上,光能的直接轉(zhuǎn)化發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C.產(chǎn)物(CH2O)是地球上有機物的主要來源D.釋放出的O2可用于地球上所有生物的細胞呼吸【解析】選B、D。本題主要考查光合作用的過程、場所、能量轉(zhuǎn)換以及在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。暗反應(yīng)階段,CO2中的C被NADPH還原,光反應(yīng)階段,H2O中的O被氧化,A正確;光能的直接轉(zhuǎn)化是在葉綠體類囊體膜上,間接轉(zhuǎn)化才發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,B錯誤;綠色植物通過光合作用制造有機物是地球上有機物的主要來源,C正確;地球上有些生物為厭氧生物,不需要O2,D錯誤。9.(多選)“葉羊”(一種海蛞蝓)是世界上少有的可以進行光合作用的動物,當它們進食海藻時,可以吸收食物里面的葉綠體,并將其轉(zhuǎn)化到體內(nèi),它們利用裝進體內(nèi)的葉綠體,為自己制造養(yǎng)分。這樣“葉羊”就不用進食了,每天曬曬太陽,即可存活下來。對它的生活狀態(tài)推測合理的是(

)A.“葉羊”生存狀態(tài)與環(huán)境中光照強度有關(guān)B.溫度越高,越利于“葉羊”充分積累有機物C.環(huán)境中CO2

的量也會影響“葉羊”的生活D.“葉羊”生活過程中需要攝入足夠的礦質(zhì)元素【解析】選A、C、D?！叭~羊”利用裝進體內(nèi)的葉綠體,進行光合作用,為自己制造養(yǎng)分,其生存狀態(tài)與環(huán)境中光照強度有關(guān),A正確;溫度過高,影響酶的活性,不利于光合作用積累有機物,B錯誤;光合作用強度與CO2濃度有關(guān),環(huán)境中CO2的量也會影響“葉羊”的生活,C正確;多種礦質(zhì)元素對維持細胞和生物體的生命活動有重要作用,如Mg是葉綠素的組成成分,故“葉羊”生活過程中需要攝入足夠的礦質(zhì)元素,D正確。二、非選擇題(共2題,共23分)10.(10分)如圖是綠色植物光合作用過程圖解,請據(jù)圖回答。(1)中A、B、C所示的物質(zhì)分別是___________、___________、___________。(2)暗反應(yīng)中需要光反應(yīng)提供的物質(zhì)是_______________和_______________。(3)過程⑤表示CO2與C5化合物結(jié)合的過程,稱為CO2的____________________。(4)根據(jù)是否需要光能,光合作用過程分為圖中的①、②兩個階段,其中階段①稱為____________,反應(yīng)場所是______________________________________。(5)葉綠體中吸收光能的物質(zhì)分為____________和____________兩類。在光合作用過程中,光能最終轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能儲藏在[

]________________中?！窘馕觥?1)分析可知,圖中A、B、C所示的物質(zhì)分別是O2、NADPH、ATP,均為光反應(yīng)的產(chǎn)物。(2)暗反應(yīng)中需要光反應(yīng)提供的物質(zhì)是NADPH和ATP,這兩種物質(zhì)參與了暗反應(yīng)階段三碳化合物的還原過程。(3)過程⑤表示CO2與C5化合物結(jié)合的過程,表示二氧化碳的固定過程。(4)根據(jù)是否需要光能,光合作用過程分為圖中的①、②兩個階段,其中階段①稱為光反應(yīng),發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上。(5)葉綠體中的色素分為葉綠素和類胡蘿卜素,這兩類色素能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。在光合作用過程中,光能最終轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能儲藏在有機物D中,即為糖類(CH2O)。答案:(1)O2

NADPH

ATP(2)NADPH

ATP(3)固定(4)光反應(yīng)階段葉綠體的類囊體薄膜(5)葉綠素類胡蘿卜素D

(CH2O)11.(13分)(2018·全國卷Ⅰ)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)當光照強度大于a時,甲、乙兩種植物中,對光能的利用率較高的植物是____________。

(2)甲、乙兩種植物單獨種植時,如果種植密度過大,那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________________,判斷的依據(jù)是__

___________________。

(3)甲、乙兩種植物中,更適合在林下種植的是_______________________。

(4)某植物夏日晴天中午12:00時葉片的光合速率明顯下降,其原因是進入葉肉細胞的__________(填“O2”或“CO2”)不足。

【解析】本題考查光合作用的基本過程和影響因素。(1)當光照強度大于a時,甲的凈光合速率比乙的高,因此對光能的利用率較高的植物是甲。(2)光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大,種植密度過大,植株接受的光照強度減弱,導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大。(3)乙植物在低光照強度下的凈光合速率大于甲,所以乙更適合在林下(低光照條件)種植。(4)夏日晴天中午12:00時溫度過高,部分氣孔關(guān)閉,進入葉肉細胞的CO2不足。答案:(1)甲(2)甲光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大,種植密度過大,植株接受的光照強度減弱,導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2考題新動向·創(chuàng)新練某學(xué)生興趣小組為“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”,設(shè)計實驗如下:步驟一取燒杯若干,平均分為五組,分別編號為組1至組5;步驟二將各組燒杯按照下表的實驗設(shè)計進行設(shè)置;步驟三制備生長旺盛的小圓葉片若干,抽出葉片中的氣體,使