光合作用复习专题
光合作用专题
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
2
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和CaCO3研磨充分和保护色素
(4) 迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素
(5) 盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化
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、匀使分离出的色素带平整不重叠
(3) 滤液细线干燥后再画－两次使分离出的色素带清晰分明
(4) 滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中实验结果：
3、捕获光能的色素和结构
4过 程
光反应
暗反应
图 解
条 件 必须在光下 有光、无光都可以 场 所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质
物质转化
①水的光解
2H 2O ――→光4[H]＋O 2↑ ②ATP 的合成：
ADP ＋Pi ――→酶
能量ATP
能量 转化
光能―→电能―→活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能 联系
光反应为暗反应提供[H]、ATP ，暗反应为光反应提供ADP 和Pi ，如图：
光合作用的总反应式：
6CO 2 + 12H 2O C 6H 12O 6 + 6H 2O + 6O 2 5、光合作用与细胞呼吸的相关测定
（1）光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO 2等原料的消耗或O 2、（CH 2O ）等
产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。
（2）在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O 2增加量、CO 2
减少量或有机物的增加量,称为表观光合速率，而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如右图所示。
（3）呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO 2 增加量、O 2减少量或有机物减
少量都可表示呼吸速率。
（4）一昼夜有机物的积累量（用CO 2量表示）可用下式表示:积累量=白天从外界吸收的CO 2量-晚上呼吸释放的CO 2
酶
量。
（5）判定方法
①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为真正（实际）光合速率，若是负值则为表观光合速率。
②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。
③有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。
6、净(表观)光合速率与实际(总)光合速率细胞微观水平分析
图1 1个植物细胞图2 置于小室中的植株
注m表示CO2n表示O2
图3植物细胞气体代谢状况
(1)呼吸速率
a．用产物CO2表示：m1即线粒体释放CO2量或“黑暗”条件下细胞或植物体释放CO2量(如图3中①)。
b．用底物O2表示：n1即线粒体吸收O2总量或“黑暗”条件下细胞或植物体从外界吸收的O2量。
(2)总光合速率
a．用CO2表示：m1＋m2即“叶绿体”利用CO2或固定CO2总量(此为呼吸量与净光合量之和)。b．用O2表示：n1＋n2即叶绿体产生或释放O
2总量(此为呼吸耗O2量与净光合量之和)。
(3)净光合速率(v净＝v总－v呼)
a．可用底物CO2表示：m2即植物或细胞从外界吸收的CO2量。
b．可用产物O2表示：n2即植物或细胞向外界释放的O2量。
其中图3中①、②v净<0；③v净＝0；④v净>0只有在此状态下植株才能生长。
(4)相关曲线分析
??
?
??曲线Ⅰ：总光合量
曲线Ⅲ：呼吸量
曲线Ⅱ：净光合量即Ⅰ－Ⅲ差值
交点D对应E此时净光合量为“0”、B点为植物生长最快点
?
??
曲线a ：总光合强度曲线b ：呼吸强度
ab 间差a －b ：净光合强度或
干物质量；交点F ：光合强度＝呼吸强度此时净光合＝0，
植物不能生长，相当于图4D 点和E 点
?
????
曲线c ：净光合强度
曲线
d ：呼吸强度
c ＋
d ：总光合强度
交点G ：净光合强度＝呼吸强度
此时植物仍能生长直至曲线c 与横轴相交使得
净光合量降为0时，才与图4中D 、E 点相当
7、探究光合作用与细胞呼吸的关系
7.1、实验装置
7.2、 装置1 装置2 装置3 材料 发芽种子
发芽种子 煮熟的种子 试剂
20%NaOH 溶液5 mL
蒸馏水5 mL 蒸馏水5 mL 导致瓶内气压变化的气体 O 2(因CO 2被吸收) (呼吸引起)
CO 2－O 2(差值) (呼吸引起) CO 2－O 2(差值)
(环境引起)
作用
—— —— 物理误差的校正 对照(装置1和2) 等量NaOH 溶液和蒸馏水单一变量控制 —— 对照(装置2和3)
—— 等量发芽的种子和煮熟的种子单一变量控制
7.3、 (1)欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，即装置1和装置2。 (2)结果与分析
①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO 2量与耗O 2量相等)。 ②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产CO 2，不耗O 2)。 ③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧 呼吸。
④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。(与糖类
相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解时释放相同CO2时，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1，而葡萄糖只进行有氧呼吸时，CO2/O2＝1；若有氧和无氧呼吸同时进行，则CO2/O2>1。)
a．为使实验结果精确，排除实验误差还应设置装置3，以便校正。
b．进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。
7.4、若将装置1改为探究光合作用和呼吸作用与光照强度的关系，则：
(1)装置需改动的地方有三处
①将“发芽种子”换成“能进行光合作用的材料”。
②将“NaOH溶液”换成“Na2CO3/NaHCO3缓冲液”，保证CO2的相对稳定。
③置于不同的光照强度下，观察液滴移动。
(2)结果分析：①若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸作用，释放O2使瓶内气压增大；②若红
色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸作用大于光合作用，吸收O2使瓶内气压减小；③若红色液滴
不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸作用，释放的O2量等于吸收的O2量，瓶内气压不
变。
典型例题：请利用上图装置完成对某植物光合、呼吸强度的测定，并分析回答有关问题：
实验目的实验 30 分钟后红墨水滴移动情况
测定植物净光合作用强度甲装置____(填“左移”或“右移”)4.5 厘米乙装置右移 0.5 厘米
测定植物呼吸作用强度甲装置____1.5 厘米(填“左移”或“右移”) 乙装置右移 0.5 厘米
问：假设红墨水滴每移动 1 厘米植物体内的葡萄糖增加或减少 1 克，植物的实际光合速率是___克/小时。假设每天光照 15个小时，一昼夜积累葡萄糖_____克(不考虑昼夜温差的影响)。
8、人为创设条件，看物质变化：
（5
条件光照由强到弱，
CO2供应不变
光照由弱到强，
CO2供应不变
CO2供应由充足到
不足，光照不变
CO2供应由不足到
充足，光照不变
C3含量增加减少减少增加
C5含量减少增加增加减少
[H]和ATP的含量减少或没有增加增加减少
(CH2O)的合成量减少增加减少增加（6
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1．某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是( )
A ．甲可能是因为研磨时未加入SiO 2
B ．乙可能是因为研磨时未加入CaCO 3
C ．丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液
D ．丁是正确操作得到的理想结果
【解析】 色素的提取和分离实验中，SiO 2可使菠菜叶研磨充分，CaCO 3可防止叶绿素受到破坏，未加入SiO 2或CaCO 3时，会发生甲、乙图示的现象；丙图中色素含量基本为零，可能是误用蒸馏水做提取液和层析液的结果，C 正确。丁图显示含量最高的是叶黄素，实际上正常绿色叶片中叶绿素a 和叶绿素b 多，D 错误。 【答案】 D
2．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，实验以CO 2的吸收量与释放量为指标。实验结果如温度/ ℃ 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收
CO 2/(m g·h －1) 1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
3.00
黑暗中释放
CO 2/(mg·h －1)
0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
A ．昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物不能生长
B ．昼夜不停地光照，在20 ℃时该植物生长得最快
C ．每天光照12 h,20 ℃时该植物积累有机物最多
D ．每天光照l2 h,30 ℃时积累的有机物是10 ℃时的2倍
【解析】 植物生长速度与其有机物积累速度有关，植物光照下吸收CO 2的速率代表其净光合速率，故昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物可以生长。昼夜不停照光，在25 ℃时该植物生长最快。每天光照12 h ，在20 ℃时该植物积累有机物最多。每天光照12 h,30 ℃时积累的有机物是10 ℃时的0.5倍。 【答案】 C
3．夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO 2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A ．甲植株在A 点开始进行光合作用
B ．乙植株在E 点有机物积累量最多
C ．曲线B ～C 段和
D ～
E 段下降的原因相同 D ．两曲线B ～D 段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
【解析】 本题主要考查了环境因素对植物光合速率影响的相关知识。图中两曲线可表示植物的净光合速率，A 点时光合速率等于呼吸速率，说明甲植株在A 点前就已经开始进行光合作用，A 错误；乙植株在18时后净光合速率小于0，该植株在18时有机物的积累量最多，B 错误；曲线B ～C 段下降的原因是气孔关闭，乙植株因二氧化碳供应不足导致光合速率下降，曲线D ～E 段光合速率下降的原因则是光照强度减弱，C 错误；分析两曲线B ～D 段可知，中午时乙植株出现净光合速率先下降后上升的现象，这可能是由于乙植株气孔发生关闭造成的，而甲植株没有发生类似的现象可能是甲植株气孔无法关闭，D 正确。 【答案】 D
4．较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是( )
A ．Y 2的质量大于Y 3的质量
B ．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C ．②中水的质量大于④中水的质量
D ．试管①的质量大于试管②的质量
【解析】Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；④中小球藻中含有(CH218O)的有机物，而①中小球藻含有(CH2O)的有机物，故④中小球藻质量大于①中的小球藻质量；④和②中的水都为(CH218O)，且含量相同，因此质量相等；在试管①和②中原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余质量①大于②。故选C。
【答案】C
5．如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( )
A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多
B．t2→t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果
D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低
【解析】水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体的薄膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；t2→t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3→t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP 和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。
【答案】D
6．如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( )
A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为ⅡC．x点时光合作用的制约因素主要是叶绿体中色素的含量
D．z点时光合作用的制约因素可能是二氧化碳浓度【解析】x点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高，A项不正确；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B项不正确；制约x点的光合作用因素是光照强度，C项不正确；在适宜温度下和同等光照强度条件下，提高CO2浓度可大幅度提高光合作用速率，D项正确。
【答案】D
7．下图表示芍药叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中CO2和[H]的变化，相关叙述正确的是( )
A．过程①发生在叶绿体类囊体的薄膜上，过程④发生在线粒体的内膜上
B．过程⑦发生在线粒体中
C．过程⑤⑥均需要[H]和ATP提供还原剂和能量
D．过程①③产生的[H]是相同的物质，过程⑧在线粒体中进行
【解析】过程①为水的光解，发生在叶绿体类囊体的薄膜上，过程④为[H]与O2反应生成水的过程，属于有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，A项正确；过程⑦为细胞呼吸的第一阶段，葡萄糖分解为丙酮酸的过程，发生在细胞质基质中，B项错误；过程⑤为暗反应阶段中CO2的固定，过程⑥为C3化合物的还原，C3化合物的还原需要[H]和ATP提供还原剂和能量，过程⑤不需要，C项错误；过程③为葡萄糖氧化分解产生[H]，与光合作用光反应过程产生的[H]不是同一种物质，D
项错误。
【答案】A
8．下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述，错误的是( )
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A ．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间放
出的CO 2量即为呼吸速率
B ．细胞②没有与外界发生O 2和CO 2交换，可断定此时光
合作用速率等于呼吸作用速率
C ．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO 2量为N 1与N 2的和
D ．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N 1小于m 2
【解析】 黑暗中叶肉细胞只能进行细胞呼吸，不能进行光合作用，所以A 项正确；细胞②中线粒体释放的CO 2正好用于叶绿体的光合作用，而叶绿体光合作用释放的O 2正好用于线粒体的有氧呼吸，此时光合作用速率等于呼吸作用速率，B 项正确；细胞③需要不断从外界吸收CO 2，可见光合作用速率大于呼吸作用速率，细胞光合作用利用的CO 2为线粒体呼吸释放CO 2与从外界吸收CO 2之和，C 项正确；细胞④需要不断从外界吸收O 2，可见其光合作用释放的O 2不足以供给线粒体呼吸，所以N 1等于m 2，D 项错误。 【答案】D
9． 以测定的CO 2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(双选)( )
A ．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B ．光照相同时间，在25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C ．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D ．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等 【解析】 该图纵坐标分别表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物积累的有机物量)和黑暗中二氧化碳的释放量(即呼吸作用)，因此，光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值之和。35 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3.5＋3)mg/h,30 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3.5＋3)mg/h ，故光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等；制造有机物的量最多的应该不是25 ℃而是30～35 ℃，积累量最多的才是25 ℃；光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等的点应该是光照下植物不吸收二氧化碳的点，而不是图中二者曲线的交点。
【答案】AB 10 下图为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，有关说法正确的是( )
A ．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B ．过程②只发生在叶绿体基质中，过程③只发生在线粒体中
C ．过程①产生[H]，过程②消耗[H]，过程③既产生也消耗[H]
D ．若过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重就会增加
【解析】叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A 错；图示过程③为呼吸作用，发生在线粒体和细胞质基质中，B 错；图示过程①(光合作用光反应)产生[H]，图示过程②(光合作用暗反应)消耗[H]，图示过程③(细胞呼吸)既产生[H]，也消耗[H]，C 正确；甘蔗干重增加的条件是整个植株的有机物合成量大于消耗量，而图示仅为一个细胞中能量代谢过程，D 错。 【答案】 C
11．下面为光合作用的过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c 降低至极低水平(其他条件不变)，则a 、b 在叶绿体中的含量变化将会是( )
A ．a 上升、b 下降
B ．a 、b 都上升
C ．a 、b 都下降
D ．a 下降、b 上升
【解析】 图中a 为[H]，b 为ATP ，c 为二氧化碳，在光合作用的过程中突然将二氧化碳降低到极低水平，在其他条件不变的情况下，[H]和ATP 的含量都会上升。 【答案】B
12．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O 2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O 2含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是( )
透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg
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O2量约为1.1 mg
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O2量约为1.8 mg
【解析】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。甲瓶与丙瓶O2量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗的量。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CO2，因此一昼夜后，乙瓶水样pH比丙瓶的高。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O2表示为0.7 mg，细胞呼吸的量用O2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O2量为1.8 mg。【答案】C
13．下图表示某高等绿色植物体内的部分生理过程，有关分析正确的是( )
A．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ、ⅢB．阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑤过程生成水C．过程①、④、⑤可为叶肉细胞吸收Mg2＋等提供动力D．过程③、④、⑤进行的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质、线粒体
【解析】选A 据图可知，阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表光反应、暗反应、细胞呼吸，过程①表示光反应产生ATP，②表示C3的还原，过程③～⑤分别表示二氧化碳的固定、无氧呼吸、有氧呼吸。能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ(光反应发生于类囊体薄膜)、Ⅲ中的过程⑤(有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上)；阶段Ⅰ生成的[H]将在过程②中作为还原剂还原C3；过程④和⑤都合成ATP，可为细胞吸收Mg2＋等提供动力，但过程①产生的ATP只能用于暗反应；过程③进行的场所是叶绿体基质，过程④进行的场所是细胞质基质，过程⑤进行的场所是细胞质基质和线粒体。
【答案】A
14．某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下光合速率和呼吸速率(密闭装置)，绘出图甲、乙和丙，图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是( ) A．a B．b C．c D．d
【解析】图甲中光照下CO2的吸收速率表示植物的净光合速率，即真光合速率－呼吸速率，故a点表示有机物的积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。图乙中，从0：00到6：00，温室中CO2浓度升高，b点为转折点，此时光合速率＝呼吸速率；c点也为转折点，此时光合速率＝呼吸速率。图丙中，曲线表示净光合速率，故d点时，光合速率＝呼吸速率。
【答案】A
15. 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 ℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是( )
A．下移、右移、上移B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移D．上移、右移、上移
【解析】图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(d点)时吸收的CO2增多，d点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25 ℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等，即b点左移。
【答案】C
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