5.4光合作用与能量转化 学案（无答案） 高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4 光合作用与能量转化
课标要求 2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域 2.2.3 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能
学习目标 1．结构与功能观：能运用结构和功能观说明叶绿体是光合作用的场所；物质和能量观：阐明光合作用过程中的物质变化和能量变化。（生命观念） 2．分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系；通过曲线图分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响。（科学思维） 3．实验思路及设计：科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性，并能设计实验探究影响光合作用的因素。（科学探究） 4．社会应用：运用光合作用的原理解决或解释生产生活中的实际问题。（社会责任）
重点与难点 重点：绿叶中色素的提取和分离实验；光合作用的原理及应用。 难点：绿叶中色素的提取和分离实验；光合作用过程中的物质变化和能量变化；影响光合作用的因素。
问题探讨
你参观或听说过植物工厂吗？植物在人工精密控制光照、温度、CO2浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。讨论：
1．靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2．为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度条件？
捕获光能的色素和结构
1．实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理
①色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在_______________中，因此，可以用无水乙醇等有机溶剂来提取叶绿体中的色素。
②色素的分离（纸层析法）：根据绿叶中色素在层析液中的_________不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得_____，从而在扩散过程中将色素分离开来。
（2）实验步骤
Ⅰ.提取色素：称取5g绿色叶片，剪碎，放入研钵中→加入少许SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇→研磨→过滤→收集到试管内并塞严试管口
Ⅱ.制备滤纸条：干燥定性滤纸→将定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，并在一端剪去两角→在距离剪角一端1 cm处用铅笔画一条细的横线
Ⅲ.画滤液细线：吸取少量滤液→沿铅笔线画出一条细线→待滤液干后，再画一两次
Ⅳ.分离色素：将层析液倒入试管中→将滤纸条轻轻插入层析液中→用棉塞塞紧试管口
【归纳】实验注意事项及操作目的
实验过程 注意事项 操作目的
提取 色素 ① 选取新鲜绿色的叶片 滤液中色素含量高
② 研磨时加入10 mL 无水乙醇 溶解叶片中的色素
③ 研磨时加入少许SiO2
④ 研磨时加入少许CaCO3
⑤ 迅速、充分研磨 防止_________挥发，并充分溶解色素
⑥ 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止有机溶剂挥发和______氧化
制备滤纸条 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的____处扩散过快
画 滤液 细线 ① 滤液细线要_________ 细：防止色素带______ 齐、直：使分离的色素带平整
② 滤液细线干燥后重复画2~3次 使分离的色素带清晰，便于观察
分离 色素 ① 滤液细线不能_________
② 覆盖试管口 防止_________挥发
（3）实验结果
①绿叶中色素的含量如何通过该实验结果判断出来？结论是什么？
②色素在层析液中的溶解度如何通过该实验结果判断出来？结论是什么？
（4）实验的异常现象分析
①收集到的滤液绿色过浅：
②滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：
③滤纸条色素带重叠：
④滤纸条看不到色素带：
2．叶绿体中色素的作用
（1）色素的吸收光谱
①光谱：阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
②叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱（教材P99 图5-12）：
结论：叶绿素a和叶绿素b主要吸收_________；胡萝卜素和叶黄素主要吸收______。
思考：海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
（2）色素的功能：
①结合右图，判断叶绿体中的色素的功能为：__________
__________光能。
②植物体中的两类色素比较
比较项目 光合色素 细胞液色素
存在部位
溶解性 水溶性
主要种类 花青素
颜色 红、蓝、紫
颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色
③了解四种色素的元素组成：
叶绿素a：C55H72O5N4Mg；叶绿素b：C55H70O6N4Mg；胡萝卜素：C40H56；叶黄素：C40H56O2。
[与生活的联系]：
（1）根据色素对不同波长的光的吸收的特点，想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？自然光照射不足的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？
（2）正常叶片一般表现为绿色的原因是什么？为什么秋天树叶会变黄？有的叶片表现为红色的原因是什么？
3．叶绿体的结构
结合右图分析叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？
4．实验证据——恩格尔曼实验
结合教材P100~101资料1，回答下列问题：
（1）恩格尔曼的第一个实验中，需氧细菌只向叶绿体被光照射到的部位集中，如果把装置放在光下，细菌则分布在所有受光的部位。该实验可以得出什么结论？
（2）恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
①实验材料选择巧妙：
水绵：叶绿体呈____________分布，便于观察结果和设置对照。
水绵是什么？水绵又名石衣、水衣、水苔等，是一种普遍生活在淡水里的真核多细胞藻类，因体内含有带状、螺旋形的叶绿体（如图所示），所以呈现绿色。属于低等植物。
②排除无关变量干扰的方法巧妙：
没有空气的黑暗环境排除了环境中_________的干扰。
③因变量观测指标设计巧妙：
通过_____________________进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位。
④实验对照设计巧妙：
（3）恩格尔曼的第二个实验中发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，该实验能得到什么结论？
光合作用的原理
（一）光合作用的概念与实质
1．概念：指绿色植物通过_________，利用_____能，把____________转化成___________
_______________，并且释放出_________的过程。
2．反应式：
3．实质：合成_________，______能量
（二）光合作用原理探索历程中的部分实验
1．曾经的错误认识：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，发现甲醛对植物有毒害，且不能通过光合作用转化成糖。
2．实验一：希尔实验
1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
希尔反应：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。
（1）该实验的结论是：离体叶绿体在适当条件下可以发生_________，产生______。
（2）希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
（3）希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？
3．实验二：鲁宾和卡门实验
1940年，鲁宾和卡门利用____________法，研究光合作用中______的来源。
（1）第一组（左图）释放的A气体为______，第二组（右图）释放的B气体为______。
（2）该实验是如何设置对照实验的？
（3）该实验能得出什么结论？
4．1954年，阿尔农发现在光照下，叶绿体中生成了ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。尝试用示意图来表示ATP和合成与希尔反应的关系。
5．实验三：卡尔文实验（教材P104）
1946年开始，卡尔文等利用_________法，研究用_____标记二氧化碳，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向。因此暗反应过程又被称为卡尔文循环。
实验中发现，光照时间为几分之一秒时，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和光合产物中。30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。
请用箭头和文字的形式表示出该实验的结论（CO2转变成糖类的过程）：
（三）光合作用的过程
1．过程：依据反应过程是否需要光能，可将光合作用划分为_______阶段和_______阶段。
（1）请画出光合作用过程示意图：
（2）归纳：光反应阶段和暗反应阶段的区别和联系
光反应 暗反应
区别 场所
条件
物质变化
能量变化 光能→_______________中活跃的化学能 _______________中活跃的化学能 →____________中稳定的化学能
联系 光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供__________________； 暗反应为光反应的进行提供__________________。
思考：①暗反应能否在较长时间地在黑暗条件下进行？
②光反应产生的ATP能用于细胞内的各项生命活动吗？
③光合作用和呼吸作用产生的[H]是同一种物质吗？
④同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：持续光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，甲、乙两种处理下，植物光合作用制造的有机物相同吗？
（3）结合下图，尝试说出光反应过程中NADPH和ATP是如何产生的。
2．光合作用过程中C、H、O的转移途径
（1）请在反应式中以箭头的形式标明C、H、O元素的去向：
（2）若用同位素18O标记H2O中的O，则能在光合作用的哪些物质中检测到18O？如果标记的是3H，结果又是如何？
（3）若标记CO2中的14C，请写出光合作用过程中14C的转化途径。
3．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。示例：
Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原
当外界条件突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
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
C5含量
NADPH、ATP含量
（四）化能合成作用
1．概念：利用体外环境中的某些____________时所释放的能量来制造________的合成作用。能进行化能合成作用的生物有__________、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。
2．过程：
2NH3＋3O22HNO2＋2H2O＋能量1
2HNO2＋O22HNO3＋能量2
6CO2＋6H2O＋能量（1＋2）C6H12O6＋6O2
3．应用：农业中松土可使硝化细菌在O2充足条件下将更多的NH3转化成NO3-或NO2-，提高肥效。
4．光合作用和化能合成作用的比较
光合作用 化能合成作用
区 别 能量
代表生物 绿色植物、蓝细菌 硝化细菌、铁细菌、硫细菌
相同点 都是自养生物都能将________________等无机物转化为_______
光合作用的影响因素及应用
（一）实验：探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响
1．实验原理：
（1）将绿色的嫩叶抽气，使其内部气体全部逸出（真空渗水法），细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底。再给予叶片一定强度的光照，一段时间后因光反应产生的氧气会充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起（O2在水中的溶解度很小）。
（2）光照强度不同，光反应产物的多少也不同。可以用相同功率的光源在不同的距离照射水中的嫩叶，来调节光照的强度，形成光照强度不同的条件。
（3）通过观察同一时间内装置中叶片浮起的数量，或观察不同光照强度下浮起相同数量叶片所需的时间，来探究光照强度对光合作用强度的影响，并由此认识环境因素对光合作用强度的影响。
2．实验步骤
3．实验设计思路分析
（1）自变量：________________
控制方法：相同瓦数台灯离实验装置的______
（2）因变量：__________________
检测方法：相同时间小圆形叶片浮起的______
（3）无关变量：如温度、CO2浓度等，要求_______________
控制方法：①温度：在光源与实验材料中间设置盛水玻璃柱，吸收光的热量，避免光照时实验装置中温度的变化对实验结果造成干扰。
②CO2浓度：使用NaHCO3溶液（或CO2缓冲液），维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2。
4．结果分析：
结果记录表：不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25℃）
台灯灯泡的功率（W） 40 40 40
台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30
叶片漂起的数量 5min 0 0 0
10min 9 8 9
15min 10 9 9
20min 13 10 10
25min 13 10 11
结合上述实验结果，说出本实验的结论：__________________________________________。
5．实验变式：控制温度、光照强度相同，在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，可以用于探究_________对光合速率的影响。结果如右图所示，分析曲线变化的原因。
（二）光合作用强度及测定方法
1．光合作用强度：可以通过测定一段时间内原料的消耗量或产物的生成量来表示。
一般指植物在单位时间内单位面积通过光合作用制造糖类的数量，即光合作用速率。
2．表示方法：以单位时间内单位面积光合作用固定（消耗）CO2量、产生O2量、制造有机物量来衡量。
3．测定方法：植物进行光合作用的同时，还进行呼吸作用，因此直接测定（真正）光合作用速率是很困难的，而我们只能测定净光合速率。
所以可以推导出：真正的光合作用速率＝_________________________________。
4．呼吸速率、净光合速率和真正（总）光合速率的表示方法：
检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正（总）光合速率
CO2 （黑暗条件下）释放量
O2 （黑暗条件下）吸收量
有机物 （黑暗条件下）消耗量
（三）植物自身因素对光合作用速率的影响
1．植物自身的遗传特性：如阴生植物与阳生植物的光合作用速率存在差异
2．植物叶片的叶龄（如下图所示）等因素
机理：一般是通过影响_________________________________影响光合作用速率
3．叶片中有机物的输出情况、气孔导度等
叶片的有机物输出越多快，其光合速率越快。若将一株植物的果实去除，则去除的果实越多，其光合速率就越慢，两片相邻的叶片，若一片遮光，则另一片叶子的光合速率会增强。
（四）影响光合作用速率的环境因素及应用
主要影响因素为：光照强度、温度、CO2浓度；水分、光照时间、光的成分（光质）、矿质元素等因素（叶绿素、酶的合成、细胞失水）也会影响光合作用有机物的产生量。
1．光照强度
（1）原理：光照强度通过影响植物的_____反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度______，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
（2）影响曲线（如右图所示）分析
①A点：光照强度为0，此时只进行_________。
②AB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______，细胞呼吸强度____光合作用强度。
③B点：为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度____细胞呼吸强度。
④BC段：在此范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度不断______。
⑤C点：所对应的光照强度为光饱和点，C点以后光照强度增强，光合作用强度不再增加。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是__________________，外部因素是CO2浓度等除_________之外的环境因素。
（3）曲线的移动
①若曲线表示阳生植物玉米，则阴生植物大豆与之相比，B点向___移，C点向_____移。
②若光合作用的最适温度为25℃，呼吸作用的最适温度为30℃，环境温度由25℃提升到30℃后，曲线中A点向_____移，B点向_____移，C点向______移。
（4）其他光照因素的影响
①叶面积： ①表示叶面积大小对____________速率的影响；
②表示叶面积大小对____________速率的影响；
③表示叶面积大小对____________速率的影响。
有利于植物积累有机物的叶面积指数约为___。
应用：合理密植
②光的波长（光质）：大多数高等植物在红光下光合速率最高，蓝紫光次之，绿光最低。
③光照时间：不影响光合速率，只影响有机物的积累量。
（5）应用
①温室生产中，适当增强____________，以提高光合速率，使作物增产；温室大棚一般选_____色塑料薄膜。遇到阴雨天时给温室补充光照应当给予_______________。
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低，农业生产上常与阳生植物间作。如：玉米--大豆间作
优点：两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光。间作大豆另一优点：与豆科植物共生的根瘤菌有固氮作用（固定大气中N2，转变为植物能利用的氮肥）。
③通过轮作或套作，延长光合作用时间，提高光能利用率。
轮作：在同一块田地上，按预定的种植计划，轮换种植不同的作物。
优点：不同作物吸收土壤中的营养元素的种类、数量及比例各不相同，根系深浅与吸收水肥的能力也各不相同，轮作还可以均衡利用土壤中的矿质元素。每种作物都有一些专门为害的病虫杂草，轮作能够改变原有的食物链，防止病虫害；抑制杂草生长，减轻草害。
套作：在同一块田地上，在前季作物的生育后期，在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式。
2．CO2浓度
（1）原理：CO2浓度影响______反应阶段，直接制约______的形成。
（2）影响曲线分析
注：A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度（CO2浓度很低时，光合作用不能进行）。
①图1表示CO2浓度对______光合速率的影响；图2表示对______光合速率的影响。
②分析图1和图2曲线趋势，我们可以知道在一定范围内，CO2浓度对光合作用强度有怎样的影响？
③图1中A点表示CO2补偿点，此浓度下CO2吸收量为0的原因是什么？
④图1和图2中的B点和B′点所对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。此点之后光合作用强度受什么因素限制？
（3）应用：在农业生产上采用“正其行，通其风”，增施农家肥等措施达到增产目的，其原因是什么？你还知道哪些通过提高CO2浓度增加产量的方法？
（4）气孔导度对胞间CO2浓度影响
右图表示夏季晴朗的一天，光合作用速率的变化。E处“午休现象”（光合作用强度暂时降低）出现的原因是：温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了_____的供应，使胞间CO2浓度降低。
资料：某些植物的适应炎热、干旱环境的机制
①水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物固定CO2后生成C3，被称为C3植物，暗反应过程模式图如右所示。
②C4植物（如甘蔗、玉米、高粱等）的叶片中存在另一种固定CO2的机制，暗反应过程模式图如下所示。C4植物叶肉细胞中固定CO2的酶对CO2的亲和力远高于C3植物，因此C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用。
③CAM植物（如：菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等）气孔白天关闭、夜间开放，晚上能固定CO2以供白天利用。
思考：你借助以上信息能解释C4植物和CAM植物是如何适应高温、干旱环境的吗？
3．温度
（1）原理：温度通过影响_________影响光合作用。
（2）影响曲线（在右侧画出）
（3）应用：温室栽培白天和晚上应怎样控制温度，
保证植物有机物的积累？
4．水分
（1）原理：①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
②水分还能影响______的开闭，间接影响______进入植物体内。
③土壤中水分含量过多可能导致根部细胞进行_________。
（2）影响曲线（右图）
（3）应用：合理灌溉
5．矿质元素
（1）原理：①N、P、Mg等矿质元素是植物生长所必需的，举例说出叶肉细胞中哪些物质的合成分别需要以上元素？
②施肥过多为什么会导致“烧苗”？
（2）影响曲线（右图）
（3）应用：合理施肥
（五）多因子变量对光合作用速率的影响
1．光照强度、CO2浓度和温度对光合作用速率的综合作用
（1）图一、图二、图三中的自变量分别是什么？
（2）曲线分析：①P点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
②Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
2．自然条件下的多因子影响
夏季一昼夜大棚内植物CO2吸收或释放速率的变化如图1所示；该密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化如图2所示。
图1中： 图1 图2
①b点CO2释放速率减少的原因是____________________________________________。
②光合作用开始的点为___点。
③图中曲线与横轴交点d、h点的含义是___________________________。
④d~e段，光合作用强度不断增强的原因是_______________________________________
_________________________________。
⑤f点CO2吸收速率明显减少的原因：__________________________________________。
⑥从图中可以看出，影响光合作用的因素有_____________________。
图2中：①曲线上升的含义是______________________________，曲线上升较快表示____
________________；曲线下降的含义是____________________________________。
②找出图2与图1相应点的对应关系：D点——____点；H点——____点。
③一昼夜后I点低于A点，表示这一天植物______（消耗/积累）有机物，植物是否能正常生长？
光合作用与呼吸作用综合分析
1．光合作用和呼吸作用过程
下图表示发生在叶肉细胞中的相关生理过程，判断其中物质①~分别是什么？
2．光合作用和呼吸作用过程中物质及能量转化
（1）光合作用和细胞呼吸中C、H、O元素的去向
注：根据高中所学的代谢过程，CO2中的氧元素无法进入H2O和O2。其实，CO2可以通过某些代谢过程将氧元素转移到H2O，然后通过光反应转移到O2
（2）光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析
（3）光合作用和细胞呼吸中[H]的来源和去路分析
（4）光合作用和有氧呼吸的能量联系
3．实际光合速率、净光合速率和呼吸作用的关系
图1
图1 光照条件 对应细胞模型(图2~5) 光合速率与呼吸速率的关系
A点 黑暗
AB段 弱光照
B点 较强光照
B点后 强光照
分析：图5中叶绿体吸收的CO2有两个来源：______________________________。
4．研究光合作用与呼吸作用的常见实验方法
（1）“密闭装置法”测定光合速率与呼吸速率
①测定装置
②装置中溶液的作用：甲装置中NaHCO3溶液（或CO2缓冲液）可为光合作用提供CO2，乙装置中NaOH溶液可吸收容器中的CO2。
③测定原理：
a．甲乙两装置中液滴的移动均是由______含量的变化引起的。
b．甲装置单位时间内红色液滴向右移动的距离为植物O2的释放速率，可代表______速率（若液滴向左移动，则为负值）
c．乙装置单位时间内红色液滴移动的距离为植物O2的吸收速率，可代表______速率。
对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。
④测定方法：a.将甲装置置于光照下一定时间，记录红色液滴向右移动的相对距离(m)，计作净光合速率。
b.将乙装置置于黑暗中一定时间，记录红色液滴向左移动的相对距离(n)，计作呼吸速率。
则：真正光合速率＝_________
（2）“半叶法”测光合作用有机物的生产量
你还记得初中的探究实验“绿叶在光下制造有机物”中是如何设置对照实验的吗？
用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，遮光部分为______组，见光部分为_____
组，属于______对照实验。
某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，如
图所示。“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分
（B）不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。
在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度M，M＝MB－MA，单位是mg/（dm2·h），M表示B叶片被截取部分在6 h内_______________。
5．氧化磷酸化和光合磷酸化比较
图1所示为线粒体内膜上发生的质子转运和ATP合成过程，图2所示为光合作用光合磷酸化过程，①~③表示过程，⑥~⑧表示结构，据图回答下列问题。
(1)图1所示的过程是 阶段;图2所示过程是 阶段,此阶段发生的反应产物有 。
(2)①②③⑤过程都表示质子的跨膜运输,其中属于协助扩散的是 。参与②⑤过程的蛋白质是同一种，由CF0、CF1两部分构成，其中疏水部分应为 ，该蛋白质的功能是 。NADPH的作用是 。
(3)氧化型辅酶Ⅱ与H 、eˉ 结合形成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶绿体基质中的H 造成了膜内外(叶绿体的类囊体腔与叶绿体基质)质子势能差，而高能的电子沿电子传递链传递时又促进③过程，进一步加大了质子势能差。据图2分析，导致质子势能差加大的另一个原因是 。
6.光呼吸
例1：科学研究发现，在光照、高氧和低CO2情况下，叶肉细胞在进行光合作用的同时会发生“光呼吸”作用，过程如图1所示。该过程中Rubisco催化C5与CO2结合生成C3的同时还可以使C5与O2结合，形成一个同样的C3和一个C2，C2可参与线粒体的有氧呼吸，其部分中间产物经ATP和[H]还原转变成C3参与暗反应。图2表示某植株在温度、大气CO2浓度等条件适宜时，CO2释放速率随光照强度变化的曲线。回答下列问题。
(1)图1中，Rubisco发挥作用的场所是____，图1中循环产生的C3大部分用于C5的再生，离开循环的C3或在叶绿体内作为合成淀粉等大分子的原料，或运出叶绿体外用于合成蔗糖等糖类，并运输至植物体各部位被利用。CO2和O2竞争Rubisco的同一个活性部位，据此推测，如果适当提高CO2浓度，则对光呼吸起____（填“促进”或“抑制”）作用。
(2)已知强光下ATP和NADPH的积累会产生O2-（超氧阴离子自由基），而O2-会对叶绿体光合作用的反应中心造成伤害。依据图1信息解释，植物在干旱天气和过强光照下，光呼吸的积极意义是___________________。
(3)图2中，光照强度为A时，该植株体内进行光合作用的成熟叶肉细胞中线粒体产生的CO2____（填“>”“=”或“<”）叶绿体固定的CO2。若其他条件不变，突然降低光照强度（由C降为B），则短时间内该植物叶肉细胞内RuBP的含量____。光照强度为A时光合作用产生O2的速率为____mmol·m-2·h-1。若其他条件不变，适当提高CO2浓度，则光饱和点将向____移动。
例2．光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O2/CO2值异常情况下发生的一个生理过程，该过程借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成（如图所示），光呼吸过程中氧气被消耗，并且会生成二氧化碳，是光合作用伴随的一个损耗能量的副反应。后来发现光呼吸对细胞有重要的保护作用。请回答相关问题：
（1）据图可知，光呼吸与光合作用利用_________为原料，但光合作用在_________过程中实现了该物质的再生，而光呼吸最终将该物质氧化分解产生_________，但不产生ATP。
（2）有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱和过强光照下，因为温度高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。推测此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的__________________，避免对植物自身造成伤害，而光呼吸的产物又可参与暗反应阶段的_________，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。
（3）Rubisco是一种酶，其存在于叶绿体中的_________，据图推测该酶在氧气与二氧化碳比值很_________的条件下，能够固定氧气。
（4）下图1是某植物叶肉细胞中光合作用与细胞呼吸过程相关物质变化示意图，图2为研究该植物在夏季晴朗白天的一段时间内光合作用变化得到的相关曲线，其中光合有效辐射是指能被绿色植物用来进行光合作用的那部分太阳能。对叶绿体而言，光合有效辐射的可见光主要是_________。为分离叶绿体中的色素，使用的试剂是_________。图1中过程b进行的场所是_________，图2中G点时，可以发生图1中的_________过程（填序号），图2中_________点对应时刻有机物的积累量最多。