原創(chuàng)2025年高考一輪總復(fù)習(xí)生物 必修1 第5章 第4節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化配套課件

必修一

分子與細(xì)胞第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用2025年高考一輪總復(fù)習(xí)第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化考點一色素的吸收光譜和葉綠體的結(jié)構(gòu)1.葉綠體中色素的吸收光譜。(1)分布：____________________。葉綠體類囊體薄膜上(2)功能：__________________________________________________。吸收、傳遞(四種色素)和轉(zhuǎn)換光能(只有少量葉綠

由圖可以看出： ①葉綠體中的色素只吸收________，而對紅外光和紫外光等不吸收。②葉綠素對__________________的吸收量大，類胡蘿卜素對________的吸收量大?？梢姽饧t光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光素a)

(1)植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。 (2)植物的液泡中含有的色素(花青素)不參與光合作用。 (3)植物幼嫩的莖和果實的細(xì)胞中也含有吸收光能的色素。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能。(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜類囊體基質(zhì)基粒類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)、基粒(或類囊體膜)

光合色素分布于________________上。光合作用的酶分布于______________________________。 (2)葉綠體的功能：進(jìn)行__________的場所。 (3)葉綠體中色素的功能：______________________光能。光合作用吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化3.光合作用的部分探究歷程。葉綠體葉綠體O2水ATPCO2

影響葉綠素合成的三大因素

(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，但能合成類胡蘿卜素，因而葉片發(fā)黃。 (2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。 (3)必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉變黃。考點二光合作用的基本原理1.概念。葉綠體二氧化碳和水氧氣

(1)光合作用是指綠色植物通過_____________，利用光能，將______________轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出_______的過程。

(2)反應(yīng)式： __________________________________2.光合作用過程。項目光反應(yīng)暗反應(yīng)條件光、水有光、無光都能進(jìn)行；CO2場所______________________________物質(zhì)變化①水的光解：將H2O分解為____________，其中H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH②ATP的合成：使ADP和Pi反應(yīng)形成________①CO2的固定：______________②_____________：2C3

(CH2O)＋C5③ATP和NADPH分解O2和H＋類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)ATPC5＋CO22C3C3

的還原項目光反應(yīng)暗反應(yīng)能量變化將光能轉(zhuǎn)化為儲存在_______________中的化學(xué)能NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能變?yōu)開__________________聯(lián)系①物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供_____________，用于暗反應(yīng)C3的還原；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供__________________(沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成)②能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了_____________，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為________中穩(wěn)定的化學(xué)能(續(xù)表)NADPH和ATP有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能NADPH和ATPNADP＋、ADP和Pi活躍的化學(xué)能有機(jī)物(續(xù)表)14C318O2NADPH(C3H2O)C3

光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。比較項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源________________氧化釋放的能量代表生物綠色植物___________相同點都能將_____________等無機(jī)物合成有機(jī)物光能無機(jī)物硝化細(xì)菌CO2和H2O3.光合作用和化能合成作用的比較。4.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化。(1)“過程法”。(2)“模型法”。圖1圖3圖2圖4注：C3的起始值高于C5，約是其2倍。①圖1中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP。②圖2中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。③圖3中曲線甲表示C5、NADPH、ATP，曲線乙表示C3。④圖4中曲線甲表示C3，曲線乙表示C5、NADPH、ATP?？键c三影響光合速率的因素及應(yīng)用1.光照強(qiáng)度。光加快NADPH和ATP

(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。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速度_______，產(chǎn)生的______________增多，使暗反應(yīng)中還原過程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。(2)曲線解讀。細(xì)胞呼吸等于光補(bǔ)償

①A點：光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行__________。 ②AB段：隨著光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2

釋放量逐漸減少。 ③B點：細(xì)胞呼吸釋放的CO2

全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度______細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，此時的光照強(qiáng)度稱為_________點。 ④BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。

⑤D點：D點后光照強(qiáng)度增加，光合作用不再增強(qiáng)，此時內(nèi)部的限制因素是光合色素含量、酶的數(shù)量和活性；外部限制因素是CO2

濃度等除光照強(qiáng)度之外的環(huán)境因素。D點的光照強(qiáng)度稱為________點。光飽和光照強(qiáng)度

(3)應(yīng)用：①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)____________，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；②陰生植物的光補(bǔ)償點和光飽和點都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。2.CO2

濃度。暗C3(1)原理：CO2

影響________反應(yīng)階段，制約________的形成。圖1圖2(2)曲線解讀。①圖1中A點表示_________點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2

濃度。CO2

補(bǔ)償CO2

飽和

②圖2中A′點表示進(jìn)行光合作用所需CO2

的最低濃度。 ③B點和B′點對應(yīng)的CO2

濃度都表示_________點。 (3)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過通風(fēng)、增施農(nóng)家肥等增大

CO2濃度，提高光合速率。

3.溫度。 (1)原理：溫度通過影響_________影響光合作用。 (2)應(yīng)用：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)______室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。酶的活性降低4.水分和礦質(zhì)元素。下降氣孔葉綠素

(1)原理。 ①水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率_______。另外，水分還能影響_______的開閉，間接影響CO2

進(jìn)入植物體內(nèi)。 ②礦質(zhì)元素通過影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。如鎂可以影響________的合成從而影響光反應(yīng)。(2)曲線(如下圖所示)。(3)應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的生長規(guī)律，合理灌溉和施肥?？键c四光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合應(yīng)用1.光合作用與細(xì)胞呼吸過程及物質(zhì)和能量的聯(lián)系。序號①②③④⑤生理過程________暗反應(yīng)有氧呼吸第一個階段有氧呼吸第二個階段有氧呼吸第三個階段場所葉綠體類囊體薄膜____________________線粒體基質(zhì)__________(1)物質(zhì)名稱。ATPC5C3光反應(yīng)葉綠體基質(zhì)

b：O2；c：_________；d：ADP；e：NADPH；f：_______；g：CO2；h：__________。(2)生理過程及場所。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體內(nèi)膜____；(3)物質(zhì)和能量的聯(lián)系。丙酮酸CO2①光合作用和有氧呼吸中各種元素的去向。ⅰ.C：CO2ⅱ.H：H2O有機(jī)物

____________；光反應(yīng)(CH2O)H2ONADPH[H]______ⅲ.O：H2O________CO2有機(jī)物。O2H2O暗反應(yīng)ATP和NADPH熱能ATP②光合作用與有氧呼吸中的能量轉(zhuǎn)化。項目含義表示方法(單位面積的葉片在單位時間內(nèi)變化量)O2CO2有機(jī)物真正光合速率植物在光下實際合成有機(jī)物的速率O2__________速率或葉綠體釋放O2量CO2固定速率或葉綠體吸收CO2量有機(jī)物______________速率凈光合速率植物有機(jī)物的______速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞O2____速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞CO2____速率有機(jī)物積累速率呼吸速率單位面積的葉片在單位時間內(nèi)分解有機(jī)物的速率______中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機(jī)物消耗速率2.真正光合作用和凈光合作用的關(guān)系及其速率測定。(1)光合速率與呼吸速率的常用表示方法。產(chǎn)生(生成)產(chǎn)生(制造、生成)積累釋放吸收黑暗(2)曲線模型及分析。①植物綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為________速率(A

點)。呼吸②植物綠色組織在光照條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為________速率。凈光合③真正光合速率＝________速率＋________速率。呼吸凈光合(3)光合速率的測定方法。①“液滴移動法”。ⅰ.測定呼吸速率：a.裝置燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液用于吸收CO2。b.玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用干擾。c.置于適宜溫度環(huán)境中。d.紅色液滴向左移動(單位時間內(nèi)左移距離代表呼吸速率)。ⅱ.測定凈光合速率：a.裝置內(nèi)燒杯中放入適宜濃度的CO2

緩沖液，用于保證容器內(nèi)CO2

濃度恒定，滿足光合作用需求。b.必須給予足夠光照處理，且溫度適宜。c.紅色液滴向右移動(單位時間內(nèi)右移距離代表凈光合速率)。②“黑白瓶法”——測瓶中某一氣體的量。

黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而白瓶中的生物既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。

③“稱重法”。將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表凈光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者可計算出真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進(jìn)行特殊處理，以阻止有機(jī)物的運(yùn)輸。④“葉圓片上浮法”——定性檢測O2

釋放速率。

本方法利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過程中，植物吸收CO2

放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用強(qiáng)度的大小?！净A(chǔ)測評】1.易錯診斷(1)在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降。()(2)類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成。()(3)光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)C5

含量會升高。()(4)弱光條件下植物沒有O2

的釋放，說明未進(jìn)行光合作用。()(5)依據(jù)吸收光譜的差異對光合色素進(jìn)行紙層析分離。()答案：(1)√

(2)×

(3)×

(4)×(5)×2.(2023年全國乙卷)植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()

A.氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素 B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上 C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰 D.葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越慢

答案：D

3.(2022年河北石家莊三模)將正常生長的綠蘿盆栽，由夏季中午炎熱環(huán)境轉(zhuǎn)移到溫度適宜但光照強(qiáng)度相同的環(huán)境中培養(yǎng)，短時)間內(nèi)葉綠體會發(fā)生的變化是( A.H2O在光下分解速率減弱 B.卡爾文循環(huán)減弱 C.ADP/ATP的比值下降 D.C3/C5

的比值上升

答案：D

4.(2023年湖北高考)高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%～8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯誤的是()A.呼吸作用變強(qiáng)，消耗大量養(yǎng)分B.光合作用強(qiáng)度減弱，有機(jī)物合成減少C.蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水發(fā)生萎蔫D.葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少答案：D

考向1對光合作用探究實驗的分析

[典例1](2020年天津等級考)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2

固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是()A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2

參與CO2

固定與還原D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素

解析：題干信息“該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸”說明，乙醇酸是在暗反應(yīng)中合成的，合成場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A正確。該反應(yīng)體系既能在類囊體上進(jìn)行光反應(yīng)，又能利用16種酶等物質(zhì)進(jìn)行暗反應(yīng)，因此該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)有CO2、H2O等，B錯誤。類囊體上進(jìn)行的光反應(yīng)為暗反應(yīng)中C3

的還原提供了NADPH和ATP，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2

不參與暗反應(yīng)，C錯誤。該反應(yīng)體系中有類囊體，在光照條件下還可實現(xiàn)連續(xù)的CO2

固定與還原，說明該反應(yīng)體系中有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的光合作用色素，D錯誤。答案：A【考向集訓(xùn)】1.(2023年廣東部分名校開學(xué)考試)下列有關(guān)光合作用探索歷程的說法，錯誤的是()

A.恩格爾曼通過水綿實驗證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧 B.希爾離體葉綠體實驗說明水的光解和糖的合成密切聯(lián)系 C.魯賓和卡門證明光合作用的產(chǎn)物氧氣中的氧全部來自水 D.卡爾文利用14C標(biāo)記CO2發(fā)現(xiàn)了暗反應(yīng)中碳的轉(zhuǎn)移途徑

解析：德國科學(xué)家恩格爾曼把載有水綿和需氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位，證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧，A正確。希爾離體葉綠體實驗結(jié)果是發(fā)現(xiàn)水的光解，說明水的光解可單獨進(jìn)行，該實驗未進(jìn)行暗反應(yīng)有關(guān)的探索，也不能說明光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系，B錯誤。魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，證明光合作用釋放的O2來自水，設(shè)立了一組對照實驗，H

O和CO2、H2O和C18O2，證明了光合作用釋放的O2

來自水，C正確。20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終發(fā)現(xiàn)了暗反應(yīng)中碳的轉(zhuǎn)移途徑，D正確。答案：B實驗組別①②③④實驗材料小球藻懸浮液葉綠體懸浮液葉綠體懸浮液葉綠體懸浮液提供的物質(zhì)H2O、CO2H2O、CO2H2OH2O、草酸鐵是否產(chǎn)生O2是是否是

2.(2023年云南昆明模擬)研究者利用密閉的裝置在適宜的光照、溫度和pH等條件下，進(jìn)行了如下實驗(初始懸浮液中無CO2，草酸鐵是一種氧化劑)。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.③組不產(chǎn)生O2

可能是因為其葉綠體中缺乏氧化劑B.④組與②組對照，說明葉綠體產(chǎn)生O2

不一定需要CO2C.①組與②組對照，說明小球藻光合作用產(chǎn)生O2

的場所是葉綠體D.②組與③組對照，說明葉綠體產(chǎn)生的O2

來源于CO2

解析：比較③④組，③組不含有氧化劑——草酸鐵，無CO2的產(chǎn)生，可推測③組不產(chǎn)生O2

可能是因為其葉綠體中缺乏氧化劑，A正確。④組與②組對照，區(qū)別為CO2

和草酸鐵，④組無CO2，說明葉綠體產(chǎn)生O2

不一定需要CO2，B正確。①組與②組對照，①組的實驗材料為小球藻懸浮液，②組的實驗材料為葉綠體懸浮液，兩組均進(jìn)行光合作用，有O2

的產(chǎn)生，說明小球藻光合作用產(chǎn)生O2

的場所是葉綠體，C正確。②組與③組對照，③組無CO2，沒有進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2，說明葉綠體進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2

的條件必須含有CO2，不能說明葉綠體產(chǎn)生的O2

來源于CO2，D錯誤。答案：D考向2光合作用的過程

[典例2](2023年廣東深圳二模)植物消耗氧氣，將RuBP(C5)轉(zhuǎn)化成二氧化碳的過程稱作光呼吸。RuBP羧化酶/氧化酶(Rubisco)不僅能催化CO2

與RuBP進(jìn)行羧化反應(yīng)，還能催化氧氣與RuBP的氧化反應(yīng)，相關(guān)過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)Rubisco催化RuBP的羧化反應(yīng)發(fā)生在真核細(xì)胞的__________(具體部位)，這一過程稱作_________，反應(yīng)形成的產(chǎn)物被________還原為糖類。

(2)當(dāng)CO2/O2

比值_______(填“較高”或“較低”)時，更有利于植物進(jìn)行羧化反應(yīng)。對農(nóng)作物的研究表明甲醇可以抑制光呼吸，已知植物細(xì)胞的光呼吸與乙醇酸氧化酶活性呈正相關(guān)，結(jié)合題干信息推測甲醇抑制光呼吸的機(jī)制是_____________________。

(3)在小麥、水稻等C3作物中，光呼吸導(dǎo)致光合作用的轉(zhuǎn)化效率降低20%～50%，根據(jù)Rubisco的特性，改良作物的措施有_____________________________________________________________________。(答出2點)

解析：(1)RuBP羧化酶能催化CO2

與RuBP進(jìn)行羧化反應(yīng)，CO2與RuBP反應(yīng)過程被稱為CO2

的固定，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，CO2

與RuBP反應(yīng)的產(chǎn)物(C3)接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原，轉(zhuǎn)化為糖類。(2)當(dāng)CO2

的含量較高時，CO2更容易與RuBP進(jìn)行羧化反應(yīng)，故當(dāng)CO2/O2比值較高時，更有利于植物進(jìn)行羧化反應(yīng)。甲醇可以抑制光呼吸，且植物細(xì)胞的光呼吸與乙醇酸氧化酶活性呈正相關(guān)，故可推測甲醇通過抑制乙醇酸氧化酶的活性來抑制光呼吸。(3)為了降低植物的光呼吸作用，可以改造Rubisco酶，使其具有更高的CO2

親合力和催化效率；改進(jìn)或者增加植物濃縮CO2

機(jī)制，提升Rubisco附近的CO2濃度。

答案：(1)葉綠體基質(zhì)CO2

的固定NADPH(還原型輔酶Ⅱ) (2)較高甲醇通過抑制乙醇酸氧化酶的活性來抑制光呼吸 (3)改造Rubisco酶，使其具有更高的CO2

親合力和催化效率；改進(jìn)或者增加植物濃縮CO2

機(jī)制，提升Rubisco附近的CO2

濃度【考向集訓(xùn)】

3.(2023年廣東河源開學(xué)考試)光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)，中國木薯主要種植在廣西、廣東、海南和云南等地，且多為貧瘠易旱的坡地，塊根富含淀粉。是工業(yè)淀粉原料之一。葉片光合產(chǎn)物的形成及輸出是影響木薯品質(zhì)的重要因素。如圖為木薯葉片光合作用示意圖，酶a為暗反應(yīng)的關(guān)鍵酶，酶b為催化光合產(chǎn)物向淀粉或蔗糖轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶，A～G代表物質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}。

(1)據(jù)圖分析，物質(zhì)A是________________，酶a催化的過程是________________，酶b催化光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為淀粉和蔗糖的場所分別是________________________。

(2)高溫脅迫(40℃以上)主要影響木薯暗反應(yīng)中酶a的活性，推測在高溫脅迫條件下，圖中E的含量在短時間內(nèi)的變化趨勢是________(填“上升”“下降”或“基本不變”)，原因是_______________________________________________(從來源和去向兩個角度闡釋)。

(3)溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變化日益加劇，環(huán)境脅迫對作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成的不利影響日益顯著。研究表明，木薯對高溫脅迫和干旱脅迫比較敏感，在干旱、高溫(40℃以上)的環(huán)境下生長會受到抑制，請設(shè)計簡要實驗思路進(jìn)行驗證：___________________________________________________________________。 (4)種植木薯須進(jìn)行人工植株調(diào)整，平衡營養(yǎng)生長和生殖生長。研究表明，選擇疏松的土壤種植木薯有利于其根系生長，主要原因是________________________(答出一點)。

解析：(1)在光反應(yīng)中會發(fā)生水的光解、ATP和NADPH的合成，因此推測物質(zhì)A為水、B為氧氣。據(jù)圖可以看出，酶a催化的反應(yīng)過程為CO2的固定。據(jù)圖可知，酶b在葉綠體基質(zhì)催化三碳糖轉(zhuǎn)化為淀粉，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)催化三碳糖轉(zhuǎn)化為蔗糖。(2)暗反應(yīng)主要進(jìn)行二氧化碳的固定和C3

的還原，因此圖中的F為C3，E為C5，高溫脅迫(40℃以上)主要影響植物暗反應(yīng)中酶a的活性，故CO2

固定反應(yīng)減弱，C5

的消耗減少，C3的還原在短期內(nèi)仍在正常進(jìn)行，C5

生成速率短時間內(nèi)不變，因此，導(dǎo)致C5

的含量在短時間內(nèi)上升。(3)根據(jù)實驗?zāi)康拇_定變量處理[正常環(huán)境、干旱脅迫、高溫脅迫(40℃以上)]和因變量指標(biāo)(觀察并記錄木薯的生長狀況)。(4)選擇疏松的土壤種植木薯有利于其根系生長，從兩方面考慮，一是土壤通氣狀況良好，根細(xì)胞能夠進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生較多能量，為礦質(zhì)元素的吸收提供能量；二是避免植物根系進(jìn)行無氧呼吸而爛根。答案：(1)水(H2O)

CO2

的固定葉綠體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(2)上升物質(zhì)E為C5，高溫脅迫下，CO2

固定減弱，C3

的還原在短期內(nèi)仍在正常進(jìn)行，因此C5

的含量在短時間內(nèi)上升 (3)將生理狀態(tài)相近的木薯幼苗平均分為甲、乙、丙、丁四組，分別在正常環(huán)境、干旱脅迫、高溫脅迫(40℃以上)、干旱和高溫脅迫下種植，其他條件相同且適宜，觀察并記錄木薯的生長狀況 (4)疏松的土壤通氣狀況良好，根細(xì)胞能夠進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生較多能量，為礦質(zhì)元素的吸收提供能量；疏松的土壤通氣狀況良好，可以避免植物根系進(jìn)行無氧呼吸而爛根考向3影響光合作用的因素及應(yīng)用

[典例3](2022年廣東高考)研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后(圖a)，測定相關(guān)指標(biāo)(圖b)，探究遮陰比例對植物的影響。ab回答下列問題。

(1)結(jié)果顯示，與A組相比，C組葉片葉綠素含量________，原因可能是_____________________________________________________________________________________________________。 (2)比較圖b中B1與A組指標(biāo)的差異，并結(jié)合B2相關(guān)數(shù)據(jù)，推測B組的玉米植株可能會積累更多的________，因而生長更快。

(3)某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長更快的研究結(jié)果，作出該條件可能會提高作物產(chǎn)量的推測，由此設(shè)計了初步實驗方案進(jìn)行探究。實驗材料：選擇前期________一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。

實驗方法：按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗，每組30株；其中以______為對照，并保證除________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。結(jié)果統(tǒng)計：比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。

分析討論：如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，下一步探究實驗的思路是_______________________________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)分析題圖b結(jié)果可知，培養(yǎng)10天后，A組葉綠素含量為4.2，C組葉綠素含量為4.7，原因可能是遮陰條件下植物合成較多的葉綠素，以盡可能地吸收光能。(2)比較圖b中B1葉綠素含量為5.3，B2組的葉綠素含量為3.9，A組葉綠素含量為4.2；B1凈光合速率為20.5，B2組的凈光合速率為7.0，A組凈光合速率為11.8，可推測B組的玉米植株總?cè)~綠素含量為(5.3＋3.9)÷2＝4.6，凈光合速率為(20.5＋7.0)÷2＝13.75，兩項數(shù)據(jù)B組均高于A組，推測B組可能會積累更多的糖類等有機(jī)物，因而生長更快。(3)分析題意可知，該實驗?zāi)康氖翘骄緽組條件下是否提高作物產(chǎn)量。該實驗自變量為玉米遮光程度，因變量為作物產(chǎn)量，可用籽粒重量表示。實驗設(shè)計應(yīng)遵循對照原則、單一變量原則、等量原則等，無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜，故實驗設(shè)計如下：實驗材料：選擇前期光照條件一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。實驗方法，按圖a所示條件，分為A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗，每組30株；其中以A組為對照，并保證除遮光條件外其他環(huán)境條件一致，收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。結(jié)果統(tǒng)計為比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。分析討論為如果B組遮光條件下能提高作物產(chǎn)量，則下一步需要探究能提高作物產(chǎn)量的具體的最適遮光比例是多少。答案：(1)高遮陰條件下植物合成較多的葉綠素(2)糖類等有機(jī)物(3)光照條件A組遮光程度探究能提高作物產(chǎn)量的具體的最適遮光比例是多少【考向集訓(xùn)】

4.(2023年廣東湛江三模)芒萁屬蕨類植物，是酸性土壤指示植物，對生態(tài)條件的考察具有重要意義。為研究森林植被退化和恢復(fù)過程中的光照強(qiáng)度和土壤氮素含量變化對芒萁光合生理的影響，科研人員設(shè)置遮陰與氮素雙因素控制試驗，分別測定凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、總?cè)~綠素含量，實驗結(jié)果如下圖所示。請回答下列問題。圖1圖2圖3注：NO(不施氮)、N1(低氮)、N2(中氮)、N3(高氮)

(1)測定不同條件處理對芒萁葉綠體內(nèi)光合色素含量的影響，需要提取和分離色素。在研磨芒萁葉片提取光合色素時，需要加入________溶解色素。而紙層析法可分離各種光合色素，其原理是_____________________________________________________________________________________________________________。

(2)由實驗結(jié)果可知，凈光合速率最高的是________處理組。測定芒萁葉片凈光合速率時，可以使用儀器測定單位葉面積單位時間的____________________________。

(3)已知芒萁是陰生植物，在高光條件下存在光抑制現(xiàn)象，若不考慮呼吸作用的細(xì)微差別，請結(jié)合圖1與圖2推測，在沒有施氮干預(yù)的情況下，輕度遮陰時是否存在光抑制現(xiàn)象？__________。判斷依據(jù)是_____________________________________________________________________________________________________。 (4)科研人員又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，遮陰程度與總?cè)~綠素含量呈正相關(guān)(圖3)，試分析其生理意義：____________________________________________________________________________________。

解析：(1)色素易溶于有機(jī)溶劑，故在實驗中常用無水乙醇溶解色素；分離色素的方法是紙層析法，原理是各色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素，溶解度大，擴(kuò)散速度快，溶解度小，擴(kuò)散速度慢。(2)據(jù)圖1可知，在輕度遮陰＋N2處理條件下凈光合速率最高，即輕度遮陰和中氮條件下凈光合速率最高；凈光合速率可用單位時間單位葉面積吸收的CO2

量、單位時間單位葉面積釋放的氧氣量或有機(jī)物的積累量表示，可使用儀器進(jìn)行測定。(3)比較圖1和圖2可知，在沒有施氮干預(yù)(NO處理)的情況下，不同遮陰條件下凈光合速率差別不大，且氣孔導(dǎo)度在輕度遮陰時最大，說明輕度遮陰時不存在光抑制現(xiàn)象。(4)葉綠素能夠吸收、利用光能，參與光反應(yīng)過程，遮陰程度與總?cè)~綠素含量呈正相關(guān)的意義是可以吸收更多的光能，以適應(yīng)光照不足的環(huán)境。答案：(1)無水乙醇不同色素在層析液中的溶解度不同吸收的CO2

量、釋放的氧氣量或有機(jī)物

(2)輕度遮陰和中氮的積累量表示(3)不存在不同遮陰條件下凈光合速率差別不大，且氣孔導(dǎo)度在輕度遮陰時最大 (4)以吸收更多的光能，以適應(yīng)光照不足的環(huán)境水稻材料葉綠素/(mg·g-1)類胡蘿卜素/(mg·g-1)類胡蘿卜素/葉綠素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27考向4光合作用與呼吸作用的比較

[典例4](2023年廣東高考)光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時，水稻野生型(WT)的產(chǎn)量和黃綠葉突變體(ygl)的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見下表和圖。(光飽和點：光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時的光照強(qiáng)度；光補(bǔ)償點：光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強(qiáng)度。)abc

分析圖表，回答下列問題。 (1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和____________，葉片主要吸收可見光中的________________光。

(2)光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μmol·m-2

·s-1

時，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，比較兩者的光飽和點，可得ygl___________(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有較高的光補(bǔ)償點，可能的原因是葉綠素含量較低和________________________。

(3)與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體____________________________，是其高產(chǎn)的原因之一。

(4)試分析在0～50μmol·m-2

·s-1

范圍的低光照強(qiáng)度下，WT和ygl凈光合速率的變化，在給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎(chǔ)上，分析圖a和你繪制的曲線，比較高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率，提出一個科學(xué)問題：_______________________________________________________。

解析：(1)根據(jù)表格信息可知，ygl植株葉綠素含量較低且類胡蘿卜素/葉綠素比值比較高，故葉片呈現(xiàn)出黃綠色。葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，由ygl葉色呈黃綠可推測，主要吸收紅光和藍(lán)紫光。(2)光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μmol·m-2

·s-1

時，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，說明二者的光飽和點相同。光補(bǔ)償點是光合速率等于呼吸速率的光照強(qiáng)度，據(jù)圖b和圖c可知，ygl有較高的光補(bǔ)償點是因為葉綠素含量較低導(dǎo)致相同光照強(qiáng)度下光合速率較低，且由圖c可知ygl呼吸速率較高。(3)與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體光能利用率高，是其高產(chǎn)的原因之一。(4)分析圖a，高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率不同，根據(jù)兩圖可提出問題，為什么在低光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率大于ygl，而在高光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率小于ygl。答案：(1)類胡蘿卜素/葉綠素比例較高紅光和藍(lán)紫(2)等于呼吸速率較高(3)光能利用率較高(4)為什么在低光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率大于ygl，而在高光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率小于ygl

【考向集訓(xùn)】

5.(2022年全國乙卷)某同學(xué)將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關(guān)于這一實驗現(xiàn)象，下列解釋合理的是()A.初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩(wěn)定C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率

解析：培養(yǎng)初期，容器內(nèi)CO2

含量逐漸降低，光合速率逐漸減慢，之后光合速率等于呼吸速率，A錯誤。初期光合速率減慢，由于光合速率大于呼吸速率，容器內(nèi)O2含量升高，呼吸速率會有所升高，之后保持穩(wěn)定，B錯誤。初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C錯誤、D正確。答案：D

6.(2022年福建高考)柵藻是一種真核微藻，具有生長繁殖快、光合效率高、可產(chǎn)油脂等特點。為提高柵藻的培養(yǎng)效率和油脂含量，科研人員在最適溫度下研究了液體懸浮培養(yǎng)和含水量不同的吸附式膜培養(yǎng)(如圖1)對柵藻生長和產(chǎn)油量的影響，結(jié)果如圖2。

A：液體懸浮培養(yǎng)；B：吸附式膜培養(yǎng)，指在帶微孔的濾膜上培養(yǎng)，膜置于BG11瓊脂培養(yǎng)基上，通過改變瓊脂濃度控制透過膜的水量，瓊脂濃度越高透過膜的水量越低。圖1回答下列問題。

(1)實驗中，懸浮培養(yǎng)和膜培養(yǎng)裝置應(yīng)給予相同的___________________________________________(答出2點即可)。 (2)為測定兩種培養(yǎng)模式的柵藻光合速率，有人提出可以向裝置中通入C18O2，培養(yǎng)一段時間后檢測C18O2

釋放量。你認(rèn)為該方法________(填“可行”或“不可行”)，理由是_______________________________________。

(3)由圖2的結(jié)果可知，膜培養(yǎng)的柵藻雖然葉綠素含量較低，但膜培養(yǎng)仍具一定的優(yōu)勢，體現(xiàn)在__________________________。結(jié)合圖1，從影響光合效率因素的角度分析，膜培養(yǎng)具有這種優(yōu)勢的原因是______________________________________。注：產(chǎn)率即單位時間單位面積的物質(zhì)產(chǎn)量。圖2(4)根據(jù)圖2的結(jié)果，對利用柵藻生產(chǎn)油脂的建議是_________________________。

解析：(1)本實驗中科研人員在最適溫度下研究了液體懸浮培養(yǎng)和含水量不同的吸附式膜培養(yǎng)，實驗的自變量是含水量等不同，實驗除了自變量，其他的無關(guān)變量要保持相同且適宜，所以懸浮培養(yǎng)和膜培養(yǎng)裝置應(yīng)給予相同的光照強(qiáng)度、通氣量、接種量。(2)本實驗?zāi)康氖菧y定兩種培養(yǎng)模式的柵藻光合速率，由于C18O2經(jīng)光合作用可轉(zhuǎn)移到水中，生成物水參與呼吸作用可生成C18O2，釋放的二氧化碳也有來自呼吸作用的，因此根據(jù)被標(biāo)記的二氧化碳的減少量不能測定柵藻光合速率。(3)由圖2的結(jié)果可知，與懸浮培養(yǎng)相比，膜培養(yǎng)的柵藻生物量(產(chǎn)率)和油脂產(chǎn)率更高，可能是因為雖然膜培養(yǎng)的柵藻葉綠素含量較低，但柵藻更充分利用光照和CO2。(4)比較圖2各組膜培養(yǎng)的柵藻，2%瓊脂濃度培養(yǎng)基培養(yǎng)的柵藻油脂產(chǎn)率最高，所以建議對柵藻采用2%瓊脂濃度培養(yǎng)基對應(yīng)含水量的膜培養(yǎng)方式。答案：(1)光照強(qiáng)度、通氣量、接種量(2)不可行C18O2

中的18O經(jīng)光合作用可轉(zhuǎn)移到水中，生成物水參與呼吸作用可生成C18O2，釋放的二氧化碳也有來自呼吸作用的，因此根據(jù)被標(biāo)記的二氧化碳的減少量不能測定柵藻光合速率(3)生物量(產(chǎn)率)和油脂產(chǎn)率較高膜培養(yǎng)時柵藻更充分利用光照和CO2(膜培養(yǎng)時柵藻對光照和CO2

利用率更高) (4)使用2%瓊脂濃度培養(yǎng)基對應(yīng)含水量的膜培養(yǎng)方式試劑原理提取________綠葉中的色素溶于_____________，而不溶于水分離_______各種色素在_________中的_________不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得____，反之則慢一、綠葉中色素的提取和分離1.實驗原理。無水乙醇有機(jī)溶劑層析液層析液溶解度快2.實驗流程。(1)色素提取。二氧化硅碳酸鈣(2)色素分離。3.實驗結(jié)果及分析。(1)實驗結(jié)果。(2)結(jié)果分析。四色素含量高

①色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有____種色素。 ②色素帶的寬窄與____________有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量越多。 ③色素擴(kuò)散速度與溶解度有關(guān)，擴(kuò)散速度越快說明溶解度越____。異常現(xiàn)象原因分析色素帶顏色較淺(1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；(2)一次加入過量的無水乙醇，提取液濃度太低(應(yīng)分次加入少量無水乙醇，如10mL)；(3)畫濾液細(xì)線時次數(shù)太少實驗異常現(xiàn)象分析異?，F(xiàn)象原因分析濾紙條下面兩條色素帶較淺(1)未加碳酸鈣或加入過少，葉綠素被破壞；(2)實驗材料中葉綠素的含量較少(如泛黃的葉片)色素帶重疊(1)濾液細(xì)線不直；(2)濾液細(xì)線過粗無色素帶(1)忘記畫濾液細(xì)線；(2)濾液細(xì)線接觸或浸沒于層析液，色素全部溶解到層析液中(續(xù)表)[典例1](2023年江蘇高考)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是()

A.用有機(jī)溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞 B.若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細(xì)線可累積更多的色素，但易出現(xiàn)色素帶重疊 C.該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量 D.用紅色莧菜葉進(jìn)行實驗可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間

解析：用有機(jī)溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞，A錯誤。畫濾液細(xì)線時要間斷畫2～3次，即等上一次干了以后再畫下一次，若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細(xì)線可累積更多的色素，但會造成濾液細(xì)線過寬，易出現(xiàn)色素帶重疊，B正確。濾紙條上色素帶的寬窄與色素含量相關(guān)，但該實驗不能具體測定綠葉中各種色素含量，C錯誤。花青素在液泡中，不屬于光合色素，溶于水不易溶于有機(jī)溶劑，用紅色莧