2025秋高考生物复习必修1分子与细胞第三单元第3讲光合作用与能量转化课件(共86张PPT)

(共86张PPT)
第3讲　光合作用与能量转化
课标考情——知考向 核心素养——提考能
课标
要求 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，转换并储存为糖分子中的化学能 生命观念 通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点
科学思维 通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力
科学探究 通过“探究光照强度对光合作用强度影响”的实验，培养学生的实验探究能力
社会责任 通过分析光合作用在农业生产的应用，关心农业生产
［自主学习］
捕获光能的色素和结构
［自主学习］
1.光合作用的探索历程
光合作用的过程
叶绿体
氧气
光照
需氧细菌聚集的部位　
水的光解　
氧气　
同位素示踪
光合作用释放的氧气
二氧化碳
ATP
水的光解
2.光合作用的过程
光、色素、酶
类囊体薄膜
ATP和NADPH中活跃的化学能
酶、NADPH、ATP
叶绿体基质
有机物中
稳定的化学能
巧记光合作用过程的“一、二、三、四”
3.光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
区别 能量来源 　　　 　　　 　　　　　
代表生物 绿色植物 　　　　　
相同点 都能将　　　　 等无机物合成有机物
光能
无机物氧化释放的能量
硝化细菌
CO2和H2O
（1）同位素示踪法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。
（2）光合作用中的NADPH和呼吸作用中的［H］（NADH）不同，光合作用中NADPH是还原型辅酶Ⅱ的简化表示方法。
（3）绿色植物和化能合成作用菌为自养型生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养型生物。
（4）C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸（C3H4O3）就是一种三碳化合物。
［自主检测］
1.深挖教材。
光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用不同是
________________________________________________________________　
　。
光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动
2.热图导析。
如图1、2所示为光合作用探索历程中的经典
实验的分析及拓展（图1中叶片黄白色部
分不含叶绿体），请思考：
（1）图1中a~d可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？
________________________________________________________________ 　
________________________________________________________________
　。
图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对照可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体
（2）图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？ 　
________________________________________________________________
　。
图2所示实验运用了同位素示踪法，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2
［自主学习］
1.光合作用强度
光合作用原理的应用
糖类
消耗
生成
2.影响光合作用强度的因素
水
温度
CO2浓度
长短、强弱
［自主检测］
1.深挖教材。
哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在哈密地区农作物生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大。分析回答：
（1）从影响哈密瓜生长的环境因素分析，哈密瓜特别甜的原因是
________________________________________________________________
。
（2）如果你的家乡想种哈密瓜并使瓜甜，仅从光合作用的角度分析，你认为应当采取的措施有 。
白天温度高，光照强，哈密瓜光合作用强，积累的有机物较多；夜间温度低，哈密瓜细胞呼吸较弱，消耗的有机物较少，一昼夜积累的有机物较多
增加光照强度、延长光照时间等
2.热图导析。
如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：
（1）图中显示，7~10时，光合作用强度不
断增强，其原因是什么？ 　
________________________________________
　。
（2）由上图可看出中午12时左右，光合作用强度明显减弱，其主要原因是______________________________________________________________　
。
在一定温度和CO2供应充足的情况下，光合作用强度随着光照强度加强而增强
此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱
［深度讲解］
1.光反应与暗反应的比较
光合作用的过程
项目 光反应 暗反应
实质 光能转换为化学能，并释放出O2 同化CO2形成有机物（酶促反应）
条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、ATP、CO2、NADPH
场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质
项目 光反应 暗反应
物质
转化 （1）水的光解：
2H2O 4NADPH+O2；
（2）ATP的合成：
ADP+Pi+能量 ATP （1）CO2的固定：
CO2+C5 2C3；
（2）C3的还原：

能量
转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
关系

2.同位素标记元素的转移途径
H：3H2O 被标记的NADPH （C3H2O）
C：14CO2　 14C3 （14CH2O）
O
3.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
（1）“过程法”分析各物质变化。
下图中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
（如光照、CO2）突然发生变化时，
分析相关物质含量在短时间内的变
化：（“↑”表示增加，“↓”表示减少）
（2）“模型法”表示C3和C5的含量变化。
起始值C3高于C5（约为2倍）。
［考向预测］
（一）光合作用的探究历程的有关实验（素养目标：科学探究）
1.英国植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取液（淡绿色）提供特定的可与氢离子结合的氢受体2，6-D（一种墨绿色染料，接受氢离子并被还原后呈无色），在无CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无O2的释放，如图所示。下列有关该实验的叙述和推论错误的是（　　）
A.该实验不能证明光照条件下释放的O2完全来自H2O的光解
B.该实验证明了光照条件下叶绿体内合成了H+和O2
C.实验过程中，给A组提供14CO2，可能会检测到（14CH2O）的生成
D.该实验还可以证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所
D
【解析】该实验说明了光照条件下释放了O2，但是不能说明O2来自水的光解，A正确；该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质（氢离子）和O2，B正确；CO2是光合作用暗反应的原料，若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到（14CH2O）的生成，C正确；该实验只能证明叶绿体在光照条件下产生了O2和H+，无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所，D错误。
（二）光合作用的过程（素养目标：科学思维）
2.（2024年广东惠州模拟预测）研究发现外源性甲醛（HCHO）可作为碳源参加常春藤的光合作用，具体过程如下图所示（Ru5P和Hu6P为中间产物）。下列说法错误的是 （　　）
A.甲醛通过气孔以自由扩散方式进入细胞
B.①过程称为暗反应，与基粒的功能无关
C.可用同位素标记法验证②过程
D.细胞同化甲醛的场所是叶绿体基质
B
【解析】甲醛是一种气体，可以通过气孔以自由扩散方式进入细胞，A正确；①过程是暗反应，需要光反应提供NADPH和ATP，吸收光能的色素分布在叶绿体基粒上，因此暗反应与基粒的功能有关，B错误；可采用同位素示踪法研究碳元素转移路径，比如用14C标记甲醛中的碳元素则可验证②过程，C正确；细胞同化甲醛的过程是图中的②，场所是叶绿体基质，D正确。
［深度讲解］
1.探究单因子对光合作用速率的影响
（1）光照强度。
原理：影响光反应，制约NADPH和ATP产生。
A点：光照强度为0，只进行呼吸作用。
AB段：光合作用强度小于呼吸作用强度。
B点：光补偿点（光合作用强度与呼吸作用强度相等时的光照强度）。
BD段：光合作用强度大于呼吸作用强度。
环境因素对光合作用的影响及在农业生产上的应用
C点：光饱和点（光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强）。
应用：温室大棚内适当提高光照强度可以提高光合速率；欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。
（2）CO2浓度。
原理：影响暗反应，制约C3的生成。
A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等
于呼吸作用速率时的CO2浓度）。
A'点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
B和B'点：CO2饱和点（CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度的增加而增加）。
应用：①大田中增加空气流动，以增加CO2浓度，如“正其行，通其风”；②温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度。
（3）温度。
原理：影响酶的活性，主要制约暗反应。
B点：最适温度，酶的活性最强，光合
速率达到最大值。
应用：在大棚内，白天调到最适温度，
增强光合速率；晚上适当降低温度，降
低呼吸速率，利于有机物积累。
2.探究多种因子对光合作用的影响
图解：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高除横坐标所表示的因子之外的其他因子。
3.光合作用坐标图中关键点移动规律
（1）关键点移动。
如图为光照强度对某一植物光合作用强度的
影响，若适当提高CO2浓度：
①A点（光补偿点）：呼吸作用不变，光合作用增强，A点光合作用强度等于呼吸作用强度，需要降低光照强度，故A点左移；
②B点（光饱和点）：B点是光合作用强度达到最大值所需的最低的光照强度，需要增加光照强度，故B点右移；
③C点（光合强度最大点）：光合作用最强的点，需要增加光照强度，故C点右上移。
（2）规律总结。
若条件的改变（提高CO2浓度、提高光照强度）有利于光合作用，则A、B、C三点围成的三角形变大。
［考向预测］
（一）影响光合作用的单一环境因素（素养目标：科学探究）
1.（2025年云南阶段练习）用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶圆片内气体，直至叶圆片沉底，然后将等量的叶圆片分别转至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法正确的是 （　　）
A.据图可知，一定范围内随温度升高，叶圆片光合速率先逐渐减小后逐渐增大
B.叶圆片上浮至液面的时间由光合作用释放氧气速率的相对大小决定
C.图中b点和c点对应的温度下光合作用有关酶的活性大小相等
D.增加 NaHCO3浓度，各温度下叶圆片上浮至液面的时间会缩短
B
【解析】随温度升高，叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间先减小后增大，故叶片光合速率先逐渐增大后逐渐减小，A错误；叶圆片上浮至液面的时间由光合作用释放氧气速率的相对大小决定，即净光合速率大小，B正确；由于温度变化也会影响呼吸酶的活性，b点和c点是净光合速率相等，对应的温度下光合作用有关酶的活性大小不一定相等，C错误；光合速率还会受光照强度的限制，另外NaHCO3浓度过高会使叶片细胞失水影响光合作用，此时可能已经达到CO2饱和状态，则叶圆片上浮至液面的时间不一定会缩短，D错误。
（二）多因子变量对光合作用的影响（素养目标：科学思维）
2.（2024年山东青岛期末）玉米的碳同化效率明显高于水稻，PEPC酶是玉米进行CO2固定的关键酶。研究人员将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度和温度对转基因水稻和原种水稻的光合速率影响如图所示。据图分析，下列说法错误的是 （　　）
注：甲图温度为35 ℃，乙图光照强度为1 000 μmol·m-2·s-1。
A.转基因水稻更适合栽种在较强光照的环境中
B.转基因水稻对CO2的利用能力提高进而增强光合速率
C.转入的PEPC酶基因不会影响水稻的呼吸作用强度
D.在温度为30 ℃下重复图甲相关实验，A点会向左上方移动
D
【解析】由图可知，转基因水稻的光饱和点更高，说明转基因水稻更适合栽种在较强光照的环境中，A正确；PEPC酶是玉米进行CO2固定的关键酶，导入PEPC酶的转基因水稻净光合速率更大，由图可知，转基因水稻和原种水稻呼吸速率相同，说明转入的PEPC酶基因不会影响水稻的呼吸作用强度，转基因水稻对CO2的利用能力提高进而增强光合速率，B、C正确；由图乙可知，温度从35 ℃降到30 ℃时，原种水稻净光合速率不变，均为20 μmol m-2 s-1，所以在温度为30 ℃下重复图甲相关实验，A点不会向左上方移动，D错误。
［实验理论］
绿叶中色素的提取和分离
［方法透析］
1.绿叶中色素的提取和分离的实验操作分析
步骤 方法 原因
提取绿叶
中的色素 ①加入二氧化硅：有助于研磨充分；
②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏；
③加入无水乙醇：为了溶解、提取色素
过滤 将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口 ①单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等；
②试管口塞紧：防止乙醇挥发
制备滤
纸条 ①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多；
②剪去两角：使层析液同步到达滤液细线
步骤 方法 原因
画滤液
细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细而直的滤液细线，待滤液干后再重复画一两次 ①画得细而直：防止色素带重叠而影响分离效果；
②画两三次：为积累更多的色素，使分离后的色素带明显
分离绿叶中的色素 ①层析液不能触及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离；
②烧杯加盖是为了防止层析液中的成分挥发
观察与
分析

2.绿叶中色素提取和分离异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅的原因。
①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素）。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
（2）滤纸条色素带重叠：滤液细线不直；滤液细线过粗。
（3）滤纸条看不见色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
［诊断小练］
（一）对实验原理和操作的考查
1.韭菜是一种多年生宿根蔬菜，属于百合科。它具有特殊的强烈气味，根茎横卧，鳞茎狭圆锥形，簇生。如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是 （　　）
A.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
B.在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大
C.两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
D.若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和结果②差异不大
C
【解析】分离色素的原理是四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸上通过扩散而分开，A正确；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大，B正确；两组实验的结果②的差异是叶绿素，韭菜中含有叶绿素，韭黄中不含叶绿素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C错误；镁元素是叶绿素合成的原料，缺镁元素会使叶绿素分子的合成受阻，因此若在缺镁元素条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大，D正确。
（二）对实验结果的分析
2.（2024年湖南长沙阶段练习）为了研究不同条件下提取叶绿素时是否存在差异，生物兴趣小组同学利用三种提取试剂，分别提取了菠菜叶片色素，并利用分光光度计检测并计算了叶绿素含量，结果如下图所示。下列叙述不正确的是 （　　）
A.每组称取的叶片质量应相同、所选取
的叶片位置和颜色要相当
B.每种提取试剂应至少做3个重复实验，减小实验测量和计算误差
C.甲、丙两组实验结果无显著差异，建议用无水乙醇作为提取剂进行实验
D.若用纸层析法分离叶绿素a、b时，不能用95%无水乙醇提取获得色素滤液
D
【解析】为了控制无关变量，为减小实验误差，每组称取的叶片质量应相同、所选取的叶片位置和颜色要相当，A正确；为减小实验误差，避免实验出现偶然性，提高实验结果的准确性，每种提取试剂应至少做3个重复实验，B正确；甲、丙两组实验结果无显著差异，用无水乙醇作为提取剂进行实验，只使用一种试剂，可以更方便，C正确；用95%无水乙醇可以提取获得色素滤液，只是提取到的色素溶液比用无水乙醇提取到的少一些，D错误。
1.（2024年广东卷）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是 （　　）
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
C
【解析】本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，色素不溶于水，B错误；由于滤纸条不会相互影响，层析液的成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。
2.（2024年湖北卷）植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是 （　　）
组
别 光照
处理 首次开
花时间 茎粗
/mm 花的叶黄
素含量/（g·kg-1） 鲜花累计
平均产量/（kg·hm-2）
① 光照8h/
黑暗16h 7月
4日 9.5 2.3 13 000
② 光照12h/
黑暗12h 7月
18日 10.6 4.4 21 800
③ 光照16h/
黑暗8h 7月
26日 11.5 2.4 22 500
A.第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高
B.植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C.综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理
D.植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
C
【解析】三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但在三组中产量最低，A错误；植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B错误；第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组光照处理，鲜花累计平均产量最高，说明植物甲的花产量最高，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确；第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高，说明植物甲花的产量不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关，D错误。
3.（2024年北京卷）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是 （　　）
A.增加叶片周围环境CO2浓度
B.将叶片置于4 ℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色
D.移动冷光源缩短与叶片的距离
A
【解析】二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低与光合作用有关的酶的活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。
4.（2024年吉林卷）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上
是消耗能量的过程。回答下列问题。
（1）反应①是　　　　　　　过程。
（2）与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是
　　 　　和　　　　 。
CO2的固定
细胞质基质
线粒体基质
（3）我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入
某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株
系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2
中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还
可来自　　　和　　　　　 （填生理过程）。
光呼吸
呼吸作用
7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是
　
________________________________________________________________________________________________________________________________
　 。
净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7~10时，随着光照强度的增加，与WT相比，株系1、株系2因转基因，增强了总光合速率，降低了光呼吸强度　不能　总光合速率=净光合速率+呼吸速率+光呼吸速率，在图3中，能看到净光合速率和呼吸速率，但无法得知光呼吸速率
（4）结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 　 。
与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
【解析】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。（2）有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。（3）由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7~10时，随着光照强度的增加，与WT相比，株系1、株系2因转基因，增强了
总光合速率，降低了光呼吸强度。总光合速率=净光合速率+呼吸速率+光呼吸速率，随着CO2浓度增加，光合速率增加，光呼吸速率减弱，图3中有净光合速率，该参数已知。当CO2浓度为0时，不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，此时净光合速率是个负值，取正后相当于呼吸速率，图3曲线虽然没有与纵轴相交，但稍微延长即可见其与纵轴将交于-10的点，因此呼吸速率也可以大致确定。但公式中的最后一项参数光呼吸速率随CO2的变化完全未知，导致总光合速率无法计算。（4）由图2、图3可知，与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。
A组　基础巩固练
1.我国科学家在人工合成淀粉方面取得原创性突破——在世界上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。下列叙述正确的是 （　　）
A.人工合成淀粉只需要二氧化碳作原料
B.用淀粉酶可将人工合成的淀粉水解为葡萄糖和果糖
C.人工合成淀粉为推进“碳中和”目标的实现提供了新技术途径
D.可用斐林试剂来检验是否产生淀粉
（本讲对应学生用书P339~341）
C
2.科学家提取出植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏后，分离出基质和基粒，用来研究光合作用过程（如下表，表中“+”表示“有”或“添加”，“-”表示“无”或“不添加”）。下列条件下能产生葡萄糖的是 （　　）
选项 场所 光照 CO2 ATP NADPH C5
A 基质 - + - + +
B 基粒 + + - - +
C 基质和基粒 - + - - -
D 基质和基粒 + + - - +
D　
【解析】叶绿体的基质中进行暗反应阶段，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，A错误。叶绿体的基粒只能进行光反应阶段，而葡萄糖的产生必须在叶绿体基质中，B错误。光合作用产生葡萄糖的过程一定需要光照，C错误。叶绿体的基粒进行光反应阶段：水的光解产生NADPH和氧气、ATP。叶绿体的基质中进行暗反应阶段：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物，D正确。
3.下图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是 （　　）
A.NaHCO3溶液可以为金鱼藻光
合作用提供CO2
B.单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多
C.氧气传感器测到的O2量是金鱼藻光合作用产生的O2量
D.若干相同装置拆去滤光片，给予不同光照强度，可探究该植物光饱和点
C　
【解析】加入NaHCO3溶液是为了给光合作用提供CO2，A正确；色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，因此单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多，B正确；氧气传感器测到的O2量是金鱼藻净光合作用产生的O2量，即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，C错误；拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知该植物的光饱和点，D正确。
4.（2024年广东东莞开学考试）研究人员为进行相关探究，设计了以下实验装置，基本使用过程如图所示。亚甲基蓝结晶使溶液呈蓝色，其对浓度的影响忽略不计。若a管溶液浓度小于b管，则蓝色液滴上浮；反之，则蓝色液滴下沉；若相等，则蓝色液滴位置不变。下列说法错误的是 （　　）
C　
A.该实验装置可以用于比较不同种类的植物叶圆片的细胞液浓度大小
B.若蓝色液滴上移，则光学显微镜下能观察到叶圆片细胞的绿色变深
C.若将装置中的蔗糖溶液换成硝酸钾溶液，当叶圆片细胞质壁分离又复原时，蓝色液滴位置不变
D.若将a管中液体换成适宜浓度碳酸氢钠溶液，通过观察a管叶圆片上浮的数量可以探究光照强度对光合作用强度的影响
【解析】根据题干信息“若a管溶液浓度小于b管，则蓝色液滴上浮；反之，则蓝色液滴下沉；若相等，则蓝色液滴位置不变”，因此本实验可以根据蓝色液滴的位置判断不同植物种类叶圆片的细胞液浓度大小，A正确；蓝色液滴上移，是由于a管溶液浓度小于b管，说明叶圆片中的叶肉细胞失水使a的浓度降低，因此叶肉细胞失水，叶片中含有叶绿体呈现绿色，则叶圆片细胞的绿色变深，B正确；当叶圆片细胞质壁分离后又自动复原时，由于细胞壁有保护和支撑的作用，细胞液浓度大于外界溶液浓度，会吸收水分，导致a的浓度升高，蓝色液滴下降，C错误；若将a管中液体换成适宜浓度碳酸氢钠溶液（而不是碳酸钠溶液），碳酸氢钠可提供CO2，通过观察叶圆片上浮的数量可以探究光照强度对光合作用强度的影响，D正确。
5.（2024年广东茂名三模）许多农业谚语涉及生物学原理在农业生产实践中的应用。下列相关解释不合理的是 （　　）
A.“秋分种高山，寒露种平川”：温度对冬小麦的生长有影响
B.“农家两大宝，猪粪、红花草（豆科植物）”：红花草具有固氮肥田的作用
C.“春天粪堆密，秋后粮铺地”：粪肥中的矿质元素流向植物，促进粮食增产
D.“稀豆稠麦，收成不坏；稀麦稠豆，没啥收头”：合理密植可提高净光合产量
B
6.（2024年湖北专题练习）将某种植物置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中，温度分别保持在15 ℃、25 ℃和35 ℃，改变光照强度，测定CO2的吸收速率如图所示。下列叙述错误的是 （　　）
A.温度和光照强度是该实验的自变量，
CO2浓度和水分是无关变量
B.A点时，该植物叶肉细胞产生ATP的
场所是细胞质基质、线粒体
C.当光强强度大于7时，光照强度不是限制光合作用速率的主要因素
D.当光照强度大于8时，25 ℃条件下有机物的合成速率与15 ℃相等
D
【解析】由题意可知，本题是探究不同温度和不同光照强度下植物CO2吸收速率（相对值）的变化，所以温度和光照强度是该实验的自变量，CO2浓度和水分是无关变量，A正确；分析图可知，A点时，光照强度为0，所以该植物叶肉细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，B正确；当光照强度大于7时，在温度为15 ℃、25 ℃和35 ℃条件下，CO2吸收速率（相对值）都不随光照强度增加而增加，说明光照强度不是限制光合作用速率的主要因素，C正确；有机物的合成速率表示总光合速率，总光合强度等于净光合强度+呼吸作用强度，当光照强度大于8时，25 ℃条件下和15 ℃条件下净光合速率相等，但两种温度下呼吸速率不相等，故25 ℃条件下有机物的合成速率与15 ℃不相等，D错误。
B组　能力提升练
7.（2024年广东广州二模）光照充足时，叶肉细胞中Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与Rubisco的亲和力与各自的相对浓度有关，相对浓度高则与酶的亲和力高。O2与C5结合后经一系列的反应，最终释放CO2的过程称为光呼吸。下图中实线部分表示植物叶肉细胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活动过程，虚线部分表示科学家通过基因工程所构建的新的光呼吸代谢支路。下列叙述错误的是 （　　）
A.酶Rubisco既能催化CO2的固定，又能催化C5与O2反应
B.光呼吸会消耗一部分的C5，从而降低光合作用产量
C.新的光呼吸代谢支路，有利于植物积累有机物
D.在农业生产中，可通过给大棚通风的方式，提高农作物的光呼吸过程
D
【解析】叶肉细胞中Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5，催化CO2与C5生成C3酸，催化O2与C5生成C3酸与C2，A正确；光呼吸O2与C5结合生成C3酸与C2酸，C2酸最终又生成CO2，参与二氧化碳固定的C5减少，导致光合作用产量降低，B正确；新的光呼吸代谢支路，将C2酸转化为叶绿体内的二氧化碳，增大叶绿体中二氧化碳浓度，促进叶绿体中二氧化碳的固定，有利于植物积累有机物，C正确；在农业生产中，给大棚通风可增大大棚中的气体交换速率，增大大棚中的二氧化碳浓度，降低O2浓度，可降低农作物的光呼吸，D错误。
8.（2024年广东阶段练习）甘蔗、玉米是常见的C4植物， C4植物的叶片具有特殊的花环结构，其叶肉细胞中的叶绿体有类囊体但没有 Rubisco，而维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有 Rubisco。C4植物的光合作用过程如图所示。已知PEP羧化酶对 CO2的亲和力远高于Rubisco，下列叙述错误的是 （　　）
A.维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类
B.叶肉细胞可以通过光反应产生 ATP 和NADPH
C.甘蔗、玉米等C4植物具有较低的 CO2补偿点
D.甘蔗、玉米等C4植物具有明显的光合午休现象
D
【解析】卡尔文循环属于暗反应过程，维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有 Rubisco，维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类，A正确；叶肉细胞中的叶绿体有类囊体，类囊体薄膜上含有光合色素，因此叶肉细胞可以通过光反应产生ATP和NADPH， B正确；PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco，在CO2浓度较低时，PEP羧化酶仍可催化CO2固定， CO2与某种C3结合成C4，C4从叶肉细胞运输至维管束鞘细胞，又释放出CO2，因此对低浓度CO2具有富集作用，所以甘蔗、玉米等C4植物具有较低的CO2补偿点，一般没有光合午休现象，C正确，D错误。
9.（2024年广东惠州二模）原本生活在干旱地区的多肉植物，经研究发现其CO2固定过程非常特殊，被称为景天酸代谢途径。其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起到重要作用。过程如图所示。据图分析，下列说法错误的是 （　　）
A.进行景天酸代谢的植物白天进行光反应，积
累ATP和还原氢，晚上进行暗反应合成有机物
B.图示的代谢方式可以有效地避免植物蒸腾过
度导致脱水，从而使该类植物适应干旱环境
C.与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物
D.多肉植物在其原生地环境中，其液泡中的pH会呈现白天升高晚上降低的周期性变化
A　
【解析】白天在光照条件下，景天酸代谢的植物通过光反应可生成［H］和ATP，用于暗反应，A错误；图示景天酸代谢途径，白天气孔关闭减少水分的流失，因此可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水，从而使该类植物适应干旱环境，B正确；由于景天酸代谢途径植物晚上气孔张开，不断吸收二氧化碳用于合成苹果酸，减少了空气中的二氧化碳，因此，与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物，C正确；多肉植物在晚上吸收二氧化碳生成苹果酸进入液泡中（pH降低），白天苹果酸分解产生二氧化碳用于暗反应（pH升高），因此这些植物的液泡中的pH会呈现白天升高晚上降低的周期性变化，D正确。
C组　压轴培优练
10.将长势相同、数量相等的甲、乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内，在光照、温度等相同且适宜的条件下培养，定时测定玻璃罩内CO2的含量，结果如图所示。请回答下列相关问题：
（1）该实验的探究目的是
　　 　　　 　　　　。
不同大豆品种和培养时间对光合作用强度的影响
（2）30~45 min期间，乙品种大豆幼苗
的叶肉细胞光合作用速率　　　（填“>”“<”或“=”）
呼吸作用速率，原因是
　
　 　
　
　。
（3）甲、乙植株固定CO2的能力强的是　　　植株，据图判断依据是 　
　 。
>　
30~45 min期间，密闭透明玻璃罩内CO2的含量保持稳定，说明乙品种大豆幼苗叶肉细胞光合作用速率=叶肉细胞呼吸作用速率+非光合器官呼吸作用速率，所以叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率
乙
玻璃罩中乙比甲的CO2浓度下降得快，且剩余量更少
（4）某同学摘出一些甲的叶片，一段时间后发现有部分叶片已变黄。他判断这可能是叶片中某些色素降解，或者是某些色素含量增加造成的。根据所学知识，请设计实验判断以上观点（写出实验思路）： 　
　
　
　 。
　　　 　　
取等量的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，进行叶绿体色素的提取和分离实验，测定并记录实验结果，比较这两种叶片的各种色素的组成及含量
【解析】（1）本实验的自变量是不同品种的大豆和培养时间，因变量是密闭玻璃罩内CO2的含量变化，因此，该实验的目的是探究不同大豆品种和培养时间对光合作用强度的影响。（2）30~45 min期间，两个玻璃罩内CO2的含量均不再发生变化，说明此时植物细胞呼吸释放CO2的量与其光合作用消耗CO2的量相等，但对于乙品种大豆幼苗的叶肉细胞来说，其光合作用速率大于呼吸作用速率，因为乙品种大豆幼苗叶肉细胞光合作用制造的有机物还需要满足自身其他非光合器官呼吸作用对有机物的消耗，即乙品种大豆幼苗叶肉细胞光合作用速率=叶肉细胞呼吸作用速率+非光合器官呼吸作用速率，所以叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率。（3）图中显示，与甲曲线相比，乙曲线CO2含量下降得更快、更多，这说明乙
植株比甲植株的光合能力更强，固定CO2的能力强。（4）某同学摘除一些甲的叶片，一段时间后发现有部分叶片已变黄。他判断这可能是叶片中某些色素降解，或者是某些色素含量增加造成的。检测色素含量的方法可用色素的提取与分离实验来检测，其具体的实验思路为取等量的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，进行叶绿体色素的提取和分离实验，测定并记录实验结果，比较这两种叶片的各种色素的组成及含量，进而得出相应的结论。
11.某植物上有白斑和绿色两种叶片。在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程，如图1所示，甲、乙中的叶片生长状况相同，丙、丁中的叶片生长状况相同，丙进行遮光处理，给丁提供一定浓度的14CO2。请回答下列相关问题：
（1）要利用该植物做绿叶中色素的提取和分离实验，
选择图1中　　　　（填“甲”或“丁”）装置中的叶片
比较合适，一般常用的提取色素的试剂
是　　　　　　　。
丁
无水乙醇
（2）在相同且适宜的条件下，分别对甲、乙两
装置中的叶片进行实验后，用碘蒸气处理叶片，
结果只有乙装置内叶片上编号④的部位变成蓝色，
此实验说明
　 。

　
叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体（合理即可）
（3）图2是在适宜的光照条件下，改变通入14CO2
的浓度测定的叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物
的变化情况的实验结果。
①图2中曲线a、b、c分别表示 的含量变化。
②若在1% CO2浓度条件下，某一时刻突然增加光照，则
短时间内曲线b表示的物质在细胞中的变化情况是　　　　，
产生这种变化的原因是

　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。
C3、C5、葡萄糖
增加
光照强度增加，光反应产生的NADPH和ATP增多，C3还原速率增加，C5再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变（合理即可）
③图2中在0~5 min内，曲线a、b中的14C量
保持不变，形成的两曲线平行的原因是 。
光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡