(共54张PPT)
人教版必修1
第五章 细胞的能量供应和应用
第四节
光合作用与
能量转化
第二课时 | 光合作用的原理和应用
授课人：一起做生物课件
学习目标
生命观念
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，理解结构功能观。
科学探究
根据实验目的，设计实验探究光合作用的影响因素，会分析相关的实验装置。
社会责任
能够根据光合作用原理指导生产实践。
科学思维
温故知新
叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器
酶
色素
CHLOROPLAST
叶绿体
叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。
类囊体腔
类囊体膜
类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
光合作用
光合作用
1.概念
2.反应式
CO2 + H2O
（CH2O) + O2
光能
叶绿体
（CH2O）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
叶绿体如何将光能转换成化学能的呢？
注
绿色植物通过______，利用____，将___________转化成________________，并且释放出_____的过程。
叶绿体
光能
二氧化碳和水
储存着能量的有机物
氧气
水
有机物
CO2
O2
【1】光合作用的原理
19世纪末
探索光合作用原理的部分实验
思考·探讨
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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
1928年
科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
CO2
O2 释放
C+ H2O
糖(CH2O)
多个缩合
甲醛
【初步判断】氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。
【1】光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
1937年·英国科学家希尔
思考·探讨
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。
铁盐等氧化剂
O2
只有H2O
没有CO2
离体的叶绿体悬浮液
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称作希尔反应。
4Fe3+ + 2H2O
4Fe2+ + 4H+ + O2
光能
叶绿体
（HILL REACTION）
【1】光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
思考·探讨
讨论1
希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生
实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素转移。
的氧气中的氧元素全部都来自水？
讨论2
希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
不能。
能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
光合作用生成的O2中的氧元素到底来自H2O还是CO2？如何设计实验进行探究？
【1】光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
1941年·美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)
思考·探讨
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：
在其他条件都相同的情况
第一组释放的氧气都是O2
第二组释放的都是18O2 。
第一组给植物提供H2O和C18O2
第二组给同种植物提供H218O和CO2
【1】光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
1941年·美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)
思考·探讨
讨论3
分析鲁宾和卡门做
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2 。
的实验得出什么结论？
对比实验 相互对照
光照射下的小球藻悬液
CO2
18O2
C18O2
O2
H218O
H2O
【1】光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
1954年·美国科学家阿尔农
思考·探讨
阿尔农(D. Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
思考：从该实验，你能得出什么结论？
讨论4
尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
ATP的合成场所 类囊体
H2O
光能
叶绿体
O2 + H+ + 能量
合成条件 需光（酶）
ADP + Pi
ATP
【1】光合作用的原理
19世纪末
1928年
1937年
1954年
1941年
甲醛 → 糖
甲醛对植物有毒，不能通过光合作用转化成糖
希尔反应
水的光解产生氧气
鲁宾和卡门
同位素标记法光合作用氧气来自于水
阿尔农
光照下叶绿体合成ATP该过程总是与水的光解相伴
光合作用
光合作用的过程
光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。
光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应，根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。
反应过程是否需要光能
光反应（光合作用第一阶段）
暗反应（光合作用第二阶段）又称碳反应
有光才能反应
有光、无光都能反应
光合作用
自主阅读P103-104，从场所、条件、物质能量变化角度分析光合作用
光反应阶段 暗反应阶段
区别 反应场所 … …
反应条件 … …
物质变化 … …
能量变化 … …
联系 … 光合作用过程的示意图
光合作用
尝试叙述光合作用的光反应过程
1. 光反应阶段
H2O
光解
O2
ATP
ADP+Pi
NADP+ + H+
NADPH
酶
光反应阶段
类囊体薄膜
相关信息
水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH。
NADP+
NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
光合作用
1. 光反应阶段
1.场所
类囊体薄膜
ADP
2.条件
类囊体薄膜上的色素分子
可见光
H2O
O2
H+
光解
ADP+Pi
ATP
酶
光反应阶段图解
光
色素
酶
水
Pi
NADP+
酶
NADPH
NADP+
光合作用
3.物质变化
光能 → ATP和NADPH中的活跃化学能
ADP + Pi + 能量
NADPH
暗反应是如何将二氧化碳转变成糖类的呢？
1. 光反应阶段
4.能量转化
1
水的光解
2
NADPH的合成
3
ATP的合成
2H2O
光
色素
O2 + 4H+ + 4e-
NADP+ + H+ + 2e-
ATP
酶
酶
光合作用
20世纪40年代·美国科学家卡尔文等
20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M. Calvin, 1911—1997）等用小球藻做了这样的实验：
【情境1】 向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。
注
小球藻是一种单细胞的绿藻
如何确定二氧化碳中的C先转移到C3、C5和C6中的哪个化合物呢？
缩短反应时间
光合作用
【情境2】 反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合物和C6化合物。缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种C3化合物上。
大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。
1
20世纪40年代·美国科学家卡尔文等
20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M. Calvin, 1911—1997）等用小球藻做了这样的实验：
CO2
(CH2O)
C3
C5
光合作用
【情境2】 反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合物和C6化合物。缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种C3化合物上。
CO2与什么物质结合形成C3
2
实验发现，在光照条件下，突然降低CO2的浓度，C3和C5含量有如右图变化：
结论：CO2与C5结合形成C3化合物
1%CO2
0.003%CO2
时间（分）
C3
C5
0
1
2
3
4
5
6
无CO2
化合物质
光合作用
光合作用吸收的二氧化碳与C5结合形成C3，C3经过一系列变化，转化为糖类的同时又形成C5。这些C5又参与C3的形成。这样，C5到C3再到C5的循环，可以源源不断进行下去。所以暗反应也称为卡尔文循环（碳循环）。
上述资料表明
这一阶段光合作用的相关化学反应，有光无光都能进行，所以这个阶段叫做暗反应阶段。
暗反应阶段
光合作用
2. 暗反应阶段
完善光合作用的示意图
H2O
光解
O2
ATP
ADP+Pi
NADP+ + H+
NADPH
酶
光反应阶段
类囊体薄膜
多种酶参加反应
固定
还原
CO2
C5
2C3
(CH2O)
暗反应阶段
叶绿体基质
光合作用
2. 暗反应阶段
1.场所
叶绿体基质
2.条件
暗反应阶段图解
需多种酶
CO2
NADPH
NADP+
ATP
NADPH
酶
酶
ATP
ADP+Pi
C5
2C3
(CH2O)
糖类
CO2
CO2的固定
C3的还原
多种酶
光合作用
3.物质变化
ATP和NADPH中的活跃化学能 → 有机物中稳定的化学能
2. 暗反应阶段
4.能量转化
1
CO2的固定
2
C3的还原
3
ATP和NADPH的水解
CO2 + C5
酶
2C3
2C3
酶
ATP、NADPH
C5 + (CH2O)
C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）
相关信息
光合作用
类囊体薄膜上的色素分子
可见光
H2O
O2
H+
光解
ADP+Pi
ATP
酶
酶
NADPH
NADP+
酶
酶
C5
2C3
(CH2O)
糖类
CO2
CO2的固定
C3的还原
多种酶
光反应阶段
（类囊体薄膜）
暗反应阶段
（叶绿体基质）
光合作用
1
NADPH和ATP的移动途径是什么？
2
NADP+和ADP的移动途径呢？
3
NADPH的作用？
从类囊体薄膜到叶绿体基质。
从叶绿体基质到类囊体薄膜。
①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量
光能
ATP和NADPH中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
光合作用
光合作用元素转移
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
H的转移
C的转移
O的转移
H2O
NADPH
(CH2O )
CO2
C3
(CH2O )
CO2
C3
(CH2O )H2O
O2
光合作用
光反应与暗反应的区别与联系
光反应阶段 暗反应阶段
区别 反应场所
反应条件
物质变化
能量变化
叶绿体的类囊体薄膜上
叶绿体基质中
需要光、色素、与光反应有关的酶
需要与暗反应有关的酶
光能转化为ATP和NADPH中的化学能
ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中的化学能
光
ADP + Pi + 能量 → ATP
水的光解
H2O → H+ + O2
合成NADPH
NADP+ + H+ + e → NADPH
合成ATP
酶
CO2的固定
CO2 + C5 → 2C3
酶
C3的还原
C3 （CH2O）
酶
ATP、NADPH
光合作用
光反应与暗反应的区别与联系
联系
1
光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供NADPH和ATP
2
暗反应是光反应的继续；暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi，以及NADP+
光反应和暗反应紧密联系，能量转换与物质变化密不可分
光反应
暗反应
NADPH、ATP
ADP、Pi、NADP+
光合作用
否，光反应必须在光下进行；暗反应是有光和无光都可以进行。
不能，因为没有光，光反应无法进行，不能为暗反应提供所需的ATP和[H]
不能，因为没有二氧化碳暗反应无法进行，也就不能为光反应提供ADP和Pi、NDDP+，即便是有光，光反应也无法进行。
1
光反应与暗反应是否一个在光下进行，一个在暗处进行？
3
白天放在无二氧化碳的密闭玻璃罩内的植物长期进行光反应、暗反应吗？为什么？
2
夜晚植物能进行光反应、暗反应吗？为什么？
光合作用
正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、[H] 、ATP含量如何变化？若突然停止CO2的供应呢？
条件 停止光照CO2供应不变 突然光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 光照不变
增加CO2供应
C3
C5
ATP
NADPH
增加
减少
减少
减少
减少
增加
增加
增加
减少
增加
增加
增加
增加
减少
减少
减少
光合作用
化能合成作用
能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
2NH3 + 3O2
2HNO2 + 2H2O + 能量
硝化细菌
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 能量
6CO2 + 6H2O
能量
2C6H12O6 + 6O2
光合作用
新陈代谢类型
同化类型
自养型
异养型
光能自养
化能自养
（光合作用）
寄生、腐生、捕食
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
光能
叶绿体
硝化细菌
NH3
HNO2 + 能量
HNO3 + 能量
CO2+H2O
能量
（CH2O）
化能合成作用
光合作用原理的应用
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
光能
叶绿体
光合作用强度
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
表示方法
1
单位时间内有机物的制造量或合成量
2
单位时间内O2的生成量或产生量
3
单位时间内CO2的消耗量或固定量
【1】光合作用的原理
探究光照强度对光合作用强度的影响
思考·探讨
2-材料用具
打孔器、5W LED台灯、米尺、烧杯、绿叶等
1
叶片含有空气上浮
叶片下沉
叶片上浮
抽气
光合作用产生O2
O2充满细胞间隙
2
根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合作用强度的关系。
1-实验原理
【1】光合作用的原理
探究光照强度对光合作用强度的影响
思考·探讨
3-实验变量及方法
自变量
因变量
无关变量
光照强弱
光合作用强度
叶片大小、数
量、二氧化碳浓度等要求相同且适宜
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
相同时间小圆形叶片浮起的数量
用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰
控制方法
检测方法
温度等
【1】光合作用的原理
探究光照强度对光合作用强度的影响
思考·探讨
4-方法步骤
0.6cm的打孔器打孔
打出圆形小叶片30片
黑暗保存叶片
取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。
1
【1】光合作用的原理
探究光照强度对光合作用强度的影响
思考·探讨
叶片置于注射器内
抽出叶片的气体
将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。
2
取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片。
3
【1】光合作用的原理
探究光照强度对光合作用强度的影响
思考·探讨
4
分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照
5
观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。或上浮相同数量的小圆形叶片各实验装置所用时间。
强光
中等光
弱光
LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。
注
【1】光合作用的原理
【1】光合作用的原理
探究光照强度对光合作用强度的影响
思考·探讨
5-实验结果
6-实验结论
一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强。
强（10cm） 中（20cm） 弱（30cm）
5分钟 10片 0片 0片
10分钟 10片 4片 0片
15分钟 10片 5片 1片
20分钟 10片 6片 2片
光照强度
浮起叶片数量
光照时间
【1】光合作用的原理
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
CO2浓度
气孔开闭情况
水分
光
光质
光照强度
光照时间
光照面积
酶
色素
温度
矿质元素
内因
1
酶的种类、数量
2
色素的种类和含量
3
植物自身因素（遗传特性、叶龄、叶面积指数等）
外因
1
光（强度、时间、光质等）
2
CO2浓度
3
温度
4
矿质元素
5
水分
影响光合作用强度的因素
【1】光合作用的原理
1. 光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
0
光照强度
A
C
B
b
c
O2
CO2
只呼吸不光合
O2
CO2
O2
CO2
呼吸 ＞ 光合
A点
AB段
只呼吸不光合
呼吸 ＞ 光合
【1】光合作用的原理
1. 光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
0
光照强度
A
C
B
b
c
O2
CO2
呼吸 ＝ 光合
B点
呼吸 ＝ 光合
光补偿点
b 光补偿点
植物达到光合速率等于呼吸速率时，所对应的光照强度。
【1】光合作用的原理
1. 光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
0
光照强度
A
C
B
b
c
O2
CO2
CO2
O2
呼吸 ＜ 光合
BC段
呼吸 ＜ 光合
光饱和点
c 光饱和点
植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度。
【1】光合作用的原理
1. 光照强度
实际应用
1
大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上。
大棚种植蔬菜
【1】光合作用的原理
2
根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。
（1）光质对光合作用速率的影响：
白光 >红光 >蓝紫光 >绿光
（2）图示为阳生植物和阴生植物光合作用曲线图：
（3）应用
① 适当增加光照强度
② 不同植物采取不同光照
③ 套种间作，合理密植
④ 轮作
⑤ 温室大棚使用无色透明玻璃
【1】光合作用的原理
2. CO2浓度
吸收CO2
释放CO2
CO2浓度
0
A
B
C
D
B点
C点
D点
实际应用
1
多施有机肥或农家肥
2
温室栽培植物时还可使用CO2发生器等
3
注意通风透气（正其行通其风）
CO2启动点
CO2补偿点
CO2饱和点
表示进行光合作用所需CO2的最低浓度
表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度
表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加
【1】光合作用的原理
3. 温度
光合速率
0
温度/ ℃
A
B
C
25
30
最适温度下植物光合作用最大，一般光合作用最适温度25-30℃之间。
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。
实际应用
1
适时播种
2
温室中，白天适当提高温度，晚上适当降温
3
植物“午休”现象
【1】光合作用的原理
4. 水分和矿质元素
N
光合酶及ATP的重要组分
P
类囊体膜和ATP的重要组分
K
促进光合产物向贮藏器官运输
Mg
叶绿素的重要组分
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
保卫细胞吸水
气孔张开
课堂检测
【1】下列关于光合作用的叙述，正确的是（ ）
A
光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行
B
光反应需要光，不需要酶，暗反应不需要光，需要多种酶
C
对植物突然停止光照，暗反应也马上停止
D
光反应分解水生成O2，暗反应消耗O2氧化C5
A
课堂检测
【2】如图表示某植物叶肉细胞内部分物质代谢途径，其中①~⑥表示过程。下列相关分析错误的是（ ）
A
①②产生的[H]不是同一种物质
B
③与④都发生在细胞器的膜结构上
C
只要⑤合成（CH2O）的量大于①消耗的（CH2O），植株就能正常生长
D
夜晚该细胞能进行的过程有①②③
D
课堂检测
【3】将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是 ( )
A
光反应停止，不能形成NADPH和ATP
B
短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3
C
短时间内绿藻体内C3的含量会上升
D
由于没有NADPH和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5
C
课堂检测
【4】下列关于农业生产措施及作用的叙述错误的是( )
C
措施 作用
适当增大温室昼夜温差 增强白天光合作用，降低夜晚呼吸作用，有机物积累多
合理密植 增大光合作用面积，提高作物的单位面积产量
增施农家肥 促进作物吸收有机营养物质和光合作用所需的CO2
适时适度松土 促进作物根系对无机盐的吸收并避免水土流失
A
B
C
D
版权声明
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必须要重启PPT，字体
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也必须重启PPT。
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【注意】Mac系统与Windows系统一样，都需要重启PPT，字体才能显示出来。
“明明自己电脑上安装成功了，播放也正常的，但拿去教室
电脑上播放，字体又变得乱七八糟！”
老师们自己电脑上安装成功了，代表安装在自己电脑上的C盘
（一般情况下），但如果教室电脑上没有安装过PPT内所用的
特殊字体，在打开PPT时，会出现字体不一或缺失的情况。
把字体文件复制粘贴到教室电脑上的 C盘> windows > fonts
文件夹里即可。
“下载了字体，安装也成功了，电脑也重启了，但PPT内却
找不到这款字体了？！”
一般这种情况出现在有多种字重的情况（例：阿里巴巴普惠
体），部分字体隐藏了。字重：可以理解为改款字体的不同粗细呈现
最直接的方法是 完毕后，
打开PPT，直接搜索字体+字重。
前提是确保完成一下操作：①字体安装后重启PPT； ②把这款字体整个系列（全部字重）都已下载5.4光合作用与能量转化
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
2．下图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤，有关叙述错误是（ ）
A．实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙
B．步骤甲为增加滤纸上色素的量需连续划3至4次滤液细线
C．步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏
D．步骤丙中的滤纸条上最上面的一条色素带的颜色是橙黄色
3．下列关于科学发现史的叙述，错误的是（ ）
A．施莱登和施旺建立了细胞学说
B．鲁宾和卡门的实验证明了植物光合作用释放的O2来自于水
C．萨克斯的实验证明了植物光合作用场所在叶绿体
D．卡尔文运用同位素标记法探明了光合作用中CO2的转移途径
4．下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是（ ）
A．破坏叶绿体外膜后，不能进行光合作用产生O2
B．植物生长过程中叶绿体内各种色素的比例保持不变
C．离体的叶绿体在一定的条件下可以完成暗反应过程
D．冬季影响北京地区植物光合速率的内部因素是温度
5．细胞的生命活动离不开酶和ATP的参与，图1为生物体的新陈代谢与ATP关系的示意图。ATP合成酶的结构和功能如图2所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图1中①和④过程说明ATP与ADP间的转化是可逆反应
B．发烧时体温上升过程中的热量主要来自图1中的③和④
C．ATP合成酶催化ATP合成的能量来自膜两侧H+的浓度差形成的势能
D．ATP合成酶可广泛分布于线粒体外膜和叶绿体类囊体薄膜上
6．如图表示某植株在不同光强度下，单位时间内释放量和产生总量的相对变化。对植物生理过程分析正确的是（ ）
A．光强度为a时，该植株内有机物总量将减少
B．光强度为b时，该植株的光合作用强度是细胞呼吸强度的两倍
C．光强度为c时，叶肉细胞的光合作用强度与细胞呼吸强度相等
D．光强度为d时，叶肉细胞产生ATP的细胞器是细胞溶胶、线粒体、叶绿体
7．绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是（ ）
A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
8．为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图所示为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述正确的是（ ）
A．画滤液细线时，滤液在点样线上只能画一次
B．色素Ⅲ、Ⅳ在石油醚中的溶解度大于色素Ⅰ、Ⅱ
C．强光照导致了该植物类胡萝卜素含量增加
D．色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光
9．某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到下图所示的结果，其中①②③④表示色素带。下列相关分析正确的是（ ）
A．该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素
B．③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光
C．④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高
D．提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素
10．如图为叶绿体中光合作用过程示意图，其中A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示物质。下列有关叙述错误的是（ ）
A．A结构属于生物膜系统的一部分
B．③可来自线粒体和外界环境
C．与光合作用有关的酶主要分布在A、C、D
D．若光照显著减弱，短时间内④的含量会升高
11．光合作用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述错误的是（ ）
A．适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
B．无氧呼吸释放的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中
C．用H218O培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
D．研究马铃薯块茎细胞消耗O2量和生成CO2量的比值可确定呼吸方式
12．光合作用和呼吸作用是植物细胞两大重要的生理功能。下列关于光合作用和呼吸作用原理的应用叙述，错误的是（ ）
A．应在低温、无氧、干燥的环境条件下储存水果、蔬菜和粮食
B．人体皮肤破损后，应使用透气的创口贴，以抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸
C．种植农作物时要做到合理密植，提高光能利用率，以增加单位面积农作物的产量
D．大棚种植蔬菜时，应多施农家肥，其中的有机物分解后可为光合作用提供原料CO2
13．磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是（ ）
A．a可表示的物质是ATP，它也可以在叶绿体基质中合成
B．叶绿体基质中的CO2能直接被NDAPH还原
C．磷酸丙糖是暗反应产物，在细胞质基质中合成淀粉
D．若图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合速率下降
14．勤劳的中国人在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产，生活经验，并在实践中应用和发展。下列是生产和生活中常采取的一些措施（ ）
①低温低氧储存，即果实、蔬菜等收获后在零上低温、低氧条件下储藏②中耕松土，即作物生育期中在株行间进行的表土耕作③有氧运动，即锻炼身体时提倡慢跑④合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理⑤搭配种植，即同一生长期内，高秆和矮秆、喜阳和喜阴作物搭配种植⑥施用农家肥，即作物吸收营养高峰期前7天左右施入牛粪等农家肥关于上述措施，下列说法合理的是（ ）
A．措施④⑥的主要目的是提高作物的光合作用速率
B．措施①②③的主要目的是促进有氧呼吸
C．措施⑤⑥的主要目的是提高对光能的利用率
D．措施①④主要反映了温度与呼吸作用强弱的关系
二、综合题
15．研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 ，原因可能是 。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 ，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期 一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 为对照，并保证除 外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
【详解】A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；
B、画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；
C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误；
D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。
故选C。
2．B
【分析】据图分析，甲表示画滤液细线，乙表示提取色素，丙表示分离色素，丁表示过滤。
【详解】A、据图分析，甲表示画滤液细线，乙表示提取色素，丙表示分离色素，丁表示过滤，则实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙，A正确；
B、为了增加滤纸上色素的量，在进行③时，需要划3至4次滤液细线，但是需要等到上次划线干了之后进行，不能连续操作，B错误；
C、乙表示提取色素，步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏，C正确；
D、步骤丙中的滤纸条上最上面一条色素带是胡萝卜素，其颜色是橙黄色，D正确。
故选B。
3．C
【分析】同位素标记法在生物学中具有广泛的应用，如：（1）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA是遗传物质；（2）用3H标记氨基酸，探明分泌蛋白的合成与分泌过程；（3）15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制；（4）卡尔文用14C标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2→C3→有机物；（5）鲁宾和卡门用18O标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
【详解】A、施莱登和施旺建立了细胞学说，A正确；
B、鲁宾和卡门的实验证明了植物光合作用释放的O2来自于水，B正确；
C、萨克斯的实验证明了植物光合作用的产物有淀粉，恩格尔曼证明了植物光合作用场所在叶绿体，C错误；
D、卡尔文运用同位素标记法探明了光合作用过程中CO2的转移途径，D正确。
故选C。
4．C
【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段必须有光才能进行，这个阶段是在类囊体的薄膜上进行的，叶绿体中光合色素吸收的光能有两方面用途：一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与NADP+结合生成NADPH，NADPH作为活泼还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP，这样光能转化为储存在ATP中的化学能。暗反应阶段有光无光都能进行，这一阶段是在叶绿体的基质中进行的，CO2被利用，经过一系列反应后生成糖类。
【详解】A、光合作用产生O2的场所是叶绿体类囊体膜，故破坏叶绿体外膜后，仍能进行光合作用产生O2，A错误；
B、植物生长过程中叶绿体内各种色素的比例会发生变化，如秋天叶子变黄了，说明叶绿素分解了，B错误；
C、在离体的叶绿体中添加ATP、NADPH和CO2，适宜条件下可用完成暗反应的过程，C正确；
D、冬季影响北京地区植物光合速率的外部因素是温度，D错误。
故选C。
5．C
【分析】ATP中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用；ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。
【详解】A、ATP与ADP间的转化不是可逆反应，涉及的能量和相应的酶不相同，A错误；
B、发烧时体温上升过程中的热量主要来细胞呼吸过程，即图1中的③，而④ATP水解产生的能量主要用于生命活动，B错误；
C、据图2可知，H+顺浓度通过ATP合成酶（H+通道蛋白）协助扩散，将来自膜两侧H+的浓度差形成的势能用于ATP合成酶催化ATP合成，C正确；
D、ATP合成酶可广泛分布于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上，D错误。
故选C。
6．A
【分析】在光合作用作用过程中，吸收二氧化碳释放氧气；而呼吸作用过程中，吸收氧气释放二氧化碳。因此可通过氧气的产生量或二氧化碳的释放量来判断光合作用和呼吸作用的强弱。图中氧气的产生总量可表示实际光合速率，a点时的二氧化碳释放可表示呼吸速率。
【详解】A、光照强度为a时，只有CO2的释放，并且氧气的产生总量为0，说明此时只进行呼吸作用，不进行光合作用，所以该植株内有机物总量将减少，A正确；
B、光照强度为b时，有CO2的释放，说明呼吸作用大于光合作用，B错误；
C、光照强度为c时，氧气的产生总量等于a时的二氧化碳的释放量，说明此时净光合作用强度等于呼吸作用强度，但总光合作用大于呼吸作用，C错误；
D、光照强度为d时，叶肉细胞既进行呼吸作用，又进行光合作用，所以叶肉细胞产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体，细胞溶胶不属于细胞器，D错误。
故选A。
7．A
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光合作用第二个阶段的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。
【详解】A、弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；
B、二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，因此二氧化碳不能直接被还原，B正确；
C、在禾谷类作物开花期减掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；
D、合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确；
故选A。
【点睛】
8．C
【分析】在色素的提取核分离实验中，色素的提取利用的是色素易溶于有机溶剂，色素的分离式利用不同色素在层析液中的溶解度不同。
【详解】A、在分离色素实验中，画滤液细线时，需要重复画线，增加色素量，但操作应在前一次画线晾干后再进行重复操作，A错误；
B、色素Ⅲ、Ⅳ在石油醚中的溶解度小于色素Ⅰ、Ⅱ，所以扩散速度慢，B错误；
C、强光照和正常光照相比，叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，说明强光照导致了该植物类胡萝卜素含量增加，C正确；
D、色素Ⅲ是叶绿素a、色素Ⅳ是叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，D错误。
故选C。
9．B
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。
②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
③各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。
④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，但无水乙醇不作为层析液使用，A错误；
BC、滤纸条从外到内依次是：①胡萝卜素（最窄）、②叶黄素、③叶绿素a、④叶绿素b，③色素带为叶绿素a，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，①色素带中的色素在层析液中的溶解度最高，B正确，C错误；
D、若提取光合色素时未加二氧化硅，不能充分研磨，也能提取到色素，则4条色素带颜色均变浅，D错误。
故选B。
10．C
【分析】题图分析：A表示叶绿体的类囊体膜，B表示叶绿体的基质，C表示叶绿体内膜，D表示叶绿体外膜，①表示水，②表示氧气，③表示二氧化碳，④表示三碳化合物，⑤表示（CH2O）。
【详解】A、图中叶绿体的类囊体膜A上有捕获光能的色素分布，属于生物膜系统的一部分，A正确；
B、③表示二氧化碳，是光合作用的原料，可来自线粒体和外界环境，B正确；
C、与光合作用有关的酶分布在A叶绿体的类囊体膜和B叶绿体的基质，因此光合作用进行的部位是A叶绿体类囊体薄膜和BA叶绿体基质，而C叶绿体内膜和D叶绿体外膜中均没有光合作用有关酶，C错误；
D、若光照显著减弱，则光反应速率下降，产生的ATP和NADPH减少，则C3还原速率下降，短时间内④三碳化合物的含量会升高，D正确。
故选C。
11．D
【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞溶胶、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
2、光合作用的光反应阶段(场所是叶绿体的类囊体膜上)：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成。光合作用的碳反应阶段(场所是叶绿体的基质中)：CO 被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】A、适宜的光照下，光合作用速率产生大于呼吸作用速率，细胞进行有氧呼吸，则叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成，A正确；
B、无氧呼吸释放的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中，B正确；
C、用H218O培养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成氧气和NADPH，则最先检测到含有放射性的产物是氧气；H218O参与呼吸作用，18O转移到二氧化碳中，C18O2再参与光合作用，18O转移到糖类中，C正确；
D、马铃薯块茎进行无氧呼吸不消耗氧气，也不产生二氧化碳，有氧呼吸消耗的氧气和产生的二氧化碳相等，所以不能通过研究马铃薯块茎细胞消耗O2量和生成CO2量的比值可确定呼吸方式，D错误。
故选D。
12．A
【分析】细胞呼吸原理的应用：
1、种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。
2、利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。
3、稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。
4、皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风。
【详解】A、无氧环境时，蔬菜和水果的无氧呼吸比较强，干燥环境不利于蔬菜和水果保鲜，故水果和蔬菜应在一定湿度、零上低温、低氧的环境中储存，A错误；
B、由于氧气能抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，可选用透气的纱布进行包扎，以达到抑制厌氧型菌的无氧呼吸，B正确；
C、农作物种植密度合理可以增产，原因是合理密植可提高光能利用率，增加产量，C正确；
D、大棚种植蔬菜时，应多施农家肥，其中的有机物被分解者分解成无机盐后可为光合作用提供原料CO2，D正确。
故选A。
13．D
【分析】图中a是[H]和ATP，b可以是ADP、Pi和NADP+，光合作用的产物磷酸丙糖可以在叶绿体中合成淀粉，也可以通过磷酸转运器运出叶绿体合成蔗糖。
【详解】A、图中a是光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，在叶绿体类囊体薄膜上合成，A错误；
B、叶绿体基质中的CO2先与C5化合物形成C3化合物，再被被NDAPH还原，B错误；
C、磷酸丙糖合成淀粉的过程是在叶绿体基质中进行，C错误；
D、磷酸转运器活性受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体，造成叶绿体中光合作用产生积累和缺少磷酸，导致光合作用速率降低，D正确。
故选D。
14．A
【分析】根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料—水、CO2，动力—光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度），也是影响因子。
【详解】A、④合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理，能增大受光面积，增大二氧化碳供应量，进而提高光合作用强度；⑥施用农家肥，即作物吸收营养高峰期前7天左右施入牛粪等农家肥，土壤中的微生物将农家肥中的有机物分解成无机盐和CO2，促进作物生长，促进作物光合作用，A正确；
B、①低温低氧储存，即果实、蔬菜等收获后在零上低温、低氧条件下储藏，主要是抑制有氧呼吸，减少有机物的消耗，同时也不能让其只进行无氧呼吸；②中耕松土，即作物生育期中在株行间进行的表土耕作，中耕松土增加了土壤氧气含量，能促进作物根部细胞有氧呼吸，有利于吸收土壤矿质元素等；③有氧运动，即锻炼身体时提倡慢跑，能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸而产生大量乳酸，B错误；
C、⑤搭配种植，即同一生长期内，高秆和矮秆、喜阳和喜阴作物搭配种植，能提高光能利用率；⑥施用农家肥，即作物吸收营养高峰期前7天左右施入牛粪等农家肥，土壤中的微生物将农家肥中的有机物分解成无机盐和CO2，促进作物生长，促进作物光合作用，提高光合作用效率，C错误；
D、①反映了温度与呼吸作用强弱的关系，④反映的主要是光照与二氧化碳浓度和光合作用的关系，D错误。
故选A。
15．(1) 高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
(2)糖类等有机物
(3) 光照条件 A组、C组 遮光程度 探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少
【分析】分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴（50%遮阴），C株全遮阴（100%遮阴）。
【详解】（1）分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。
（2）比较图b中B1叶绿素含量为 5.3，B2组的叶绿素含量为3.9，A组叶绿素含量为4.2；B1净光合速率为20.5，B2组的净光合速率为7.0，A组净光合速率为11.8，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为（5.3+3.9）÷2=4.6，净光合速率为（20.5+7.0）/2=13.75，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。
（3）分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮光程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组、C组为对照，并保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少。
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