第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构
学习目标
核心素养
1．说出叶绿体的结构和功能。(重点)
2．说出叶绿体中色素的种类和作用。(重点)
3．理解“绿叶中色素的提取和分离”的实验原理和方法。(重难点)
1．通过对叶绿体的结构和功能的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。
2．通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，提高实验方案的实施及对实验结果的交流与讨论的能力。
一、叶绿体中色素的提取和分离
1．色素的提取
(1)原理
绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)实验用品及作用[连线]
①无水乙醇 a．过滤
②SiO2 b．溶解色素、提取色素
③CaCO3 c．有助于研磨充分
④单层尼龙布 d．防止研磨中色素被破坏
【提示】 ①－b ②－c ③－d ④－a
(3)实验步骤
取材：称取5 g绿叶，剪碎，放入研钵中
↓
研磨：
↓
过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入
玻璃漏斗中进行过滤
↓
收集：用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞紧
2．色素的分离
(1)实验原理：绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，它们随层析液在滤纸条上的扩散速度也不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
(2)实验步骤
二、色素的种类、作用和叶绿体的结构、功能
1．色素的种类、含量、颜色及吸收光谱
种类
叶绿素(约占3/4)
类胡萝卜素(约占1/4)
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
颜色
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
吸收光谱
主要吸收红光和蓝紫光
主要吸收蓝紫光
2.叶绿体的形态结构、功能及色素的分布
(1)形态：扁平的椭球形或球形。
(2)结构模式图
(3)结构
↓决定
(4)功能：进行光合作用的场所。
↑证明
(5)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。
1．绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。 ( )
2．提取色素时加碳酸钙的目的是为了使研磨更充分。 ( )
3．吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。 ( )
4．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。 ( )
5．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 ( )
提示：1．× 绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同。
2．× 加碳酸钙的目的是防止色素被破坏。
3．× 色素分布在类囊体膜上。
4．× 叶绿素不吸收绿光。
5．√
叶绿体中色素的提取和分离
[问题探究]
1．实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学忘记加入无水乙醇，丙同学加的无水乙醇过多。请分析他们可能出现的实验结果。
提示：甲同学研磨不充分，部分色素被破坏，过滤收集的滤液颜色浅。乙同学不能提取到色素。丙同学的滤液颜色浅，提取的滤液色素的浓度低。
2．实验操作时，为什么要将滤纸条的一端剪去两角？画滤液细线的要求是细、直、齐，且要在干燥后重复画一两次，请分析这样做的原因是什么？
提示：(1)剪去两角的目的是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。
(2)滤液细线要细、直、齐是使分离的色素不重叠，重复画线的目的是增加色素含量，使分离的色素带清晰，便于观察。
3．实验结束后，某同学的滤纸条上没有出现色素带，请探讨其实验失败的可能原因。
提示：(1)忘记画滤液细线。
(2)层析时滤液细线触及层析液。
[归纳总结]
1．实验材料和试剂
(1)材料
叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有的色素较多。
(2)试剂及作用
试剂名称
作用
二氧化硅
有利于绿叶的充分研磨和色素的释放
碳酸钙
防止研磨中色素被破坏
无水乙醇
溶解色素
层析液
分离色素
2.实验操作中的关键步骤
(1)研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。
(2)滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一两次。
(3)滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。
3．滤纸条上色素的分布和对光的吸收
4．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析：
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。
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：滤液细线画得过粗。
(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。
1．关于叶绿素提取的叙述中错误的是( )
A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
C [叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素，均溶于无水乙醇，C项错误；菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入SiO2可使叶片研磨更充分，加入少许CaCO3，可以中和叶肉细胞中的有机酸，能避免叶绿素被破坏。]
2．下列有关绿叶中色素的提取和分离实验的叙述中，正确的是( )
A．叶绿素的提取需要加入层析液作为提取液
B．过滤时应使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口
C．分离色素时应将滤液细线置于层析液中
D．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同
B [提取叶绿素使用无水乙醇，层析液用于分离色素；过滤时使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口，以防止挥发性强的无水乙醇挥发；分离色素时不能将滤液细线置于层析液中，否则色素会溶入层析液中；不同材料中四种色素在层析液中的溶解度相同，来自不同材料叶绿体中的四种色素含量可能不同，经过纸层析后，在滤纸上的排列顺序相同，色素带粗细可能不同。]
色素功能和叶绿体的结构和功能
[问题探究]
1．一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因是什么？
提示：在春夏季节，叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好，叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。
2．叶绿体的结构有哪些特点与光合作用相适应？
提示：(1)叶绿体的色素分布在基粒的类囊体膜上，基粒和类囊体的数量很多，极大地扩展了受光面积。(2)类囊体膜和基质中分布有与光合作用有关的酶。
[归纳总结]
1．叶绿体中的色素与吸收光谱
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
2．叶绿体功能的验证实验——恩格尔曼实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论
①叶绿体是进行光合作用的场所。
②O2是由叶绿体释放的。
(3)实验设计的“四妙”
①实验材料选得妙：实验材料选择水绵和好氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。
③观测指标设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
④实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的等。
1．如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素( )
A．叶绿素a、叶绿素b B．类胡萝卜素、叶绿素
C．叶黄素、叶绿素a D．叶绿素、类胡萝卜素
D [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。]
2．为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( )
A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
B [水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气，光合作用需要光照和CO2，NaHCO3稀溶液可提供CO2，装片中不能有空气，否则好氧细菌均匀分布，无法根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能。]
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵
1．提取色素的原理是色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中。
2．不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
3．层析后滤纸条上自上而下的四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
4．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
5．色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和叶绿体基质中。
1．在进行“绿叶中色素提取和分离”的实验时，不让层析液没及滤液细线的原因是( )
A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果
B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散
C．色素会溶解在层析液中而使实验失败
D．滤纸上的几种色素会混合起来不分散
C [叶绿体中的各种色素能够溶于有机溶剂，若在层析时，层析液没及滤纸条上的滤液细线，色素就会溶解在层析液中，导致层析后得不到色素带。]
2．下图为叶绿体结构示意图，
下列叙述不正确的是( )
A．1具有选择透过性
B．吸收光能的色素分布在2上
C．与光合作用有关的酶只分布在3中
D．叶绿体具有双层膜
C [叶绿体具有双层膜即图示1，属于生物膜，具有选择透过性；与光合作用有关的酶，在2类囊体薄膜上以及3叶绿体基质中均有分布。]
3．将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是( )
A．随机、均匀分布在混合液中
B．集中分布在上下两侧
C．集中分布在中央位置
D．集中分布在溶液的下层
B [白光透过三棱镜后，红光分布在水绵上侧，蓝紫光分布在水绵下侧，由于色素主要吸收红光和蓝紫光，因此竖直放置的水绵在上侧和下侧光合作用较强，产生的氧气较多，好氧细菌在这两处集中分布。]
4．秋冬季节，由于叶绿体中的某类色素易被破坏，使叶片呈现黄色，导致叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是( )
A．黄光、红光 B．红光、蓝紫光
C．蓝紫光、绿光 D．绿光、黄光
B [秋冬季节，叶绿素被破坏，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。]
5．下图为两种光照下同一植物叶片色素提取和分离的结果。据图回答：
(1)强光导致了该植物____________(填色素)含量降低，__________(填色素)含量增加有利于该植物抵御强光照。
(2)色素Ⅰ、Ⅱ的颜色分别为__________，色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收______，正常光照下，含量最高的色素为__________。
(3)画滤液线时，滤液在点样线上要画__________次。
[答案] (1)叶绿素 类胡萝卜素
(2)橙黄色和黄色 红光和蓝紫光 叶绿素a
(3)2～3
课件51张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构无水乙醇剪碎单层尼龙布棉塞溶解度扩散速度高快剪去两角毛细吸管一两滤液细线滤液细线四胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄色红光和蓝紫光蓝紫光椭球形球形双层膜基质暗反应基粒类囊体色素光合作用叶绿体叶绿体中色素的提取和分离 色素功能和叶绿体的结构和功能 点击右图进入…Thank you for watching !第2课时 光合作用的探究历程和过程
学习目标
核心素养
1．了解光合作用的探究历程。
2．阐明光合作用的过程和实质。(重难点)
3．说出光合作用过程中的物质和能量变化。(重点)
1．通过对光合作用的过程的学习，形成物质与能量的生命观念。
2．通过对光反应与暗反应学习，养成分类与比较的科学思维方式。
3．通过对光合作用探究历程的相关实验的学习，提高实验设计和实验结果分析的科学探究能力。
一、光合作用的概念和探究历程
1．概念
(1)主要场所：叶绿体。
(2)能量来源：光能。
(3)反应物：二氧化碳和水。
(4)产物：有机物和氧气。
(5)实质：合成有机物，储存能量。
2．探究历程
科学家
结论
普利斯特利
植物可以更新空气
英格豪斯
植物体只有在阳光照射下才能更新空气
梅耶
光合作用把光能转化成化学能储存起来
萨克斯
植物叶片在光合作用中产生了淀粉
恩格尔曼
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所
鲁宾和卡门
光合作用释放的氧气全部来自水
卡尔文
探明了CO2转化成有机物的途径，这一途径称为卡尔文循环
二、光合作用的过程
1．反应式
CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．光合作用的过程
(1)填写图中字母所代表的物质
a：O2 b：[H] c：2C3 d：C5
(2)图示Ⅰ过程是光反应阶段
①场所：叶绿体的类囊体薄膜上。
②条件：光、色素、酶等。
③物质变化：将水分解为氧气和[H]，将ADP和Pi合成ATP。
④能量变化：光能转变为储存在ATP中的活跃的化学能。
(3)图示Ⅱ过程是暗反应阶段
①场所：叶绿体基质中。
②条件：酶、[H]、ATP。
③物质变化。
a．CO2的固定：C5＋CO22C3。
b．C3的还原：C3＋[H](CH2O)＋C5。
c．ATPADP＋Pi。
④能量变化：ATP中活跃的化学能转变为(CH2O)中稳定的化学能。
1．普利斯特利和萨克斯的实验中都用到了对照实验原则。 ( )
2．光合作用的光反应和暗反应阶段在叶绿体的不同部位进行。 ( )
3．光合作用中光反应必须有光才可进行，暗反应没有光也可长期进行。 ( )
4．光合作用制造的有机物中的氧来自水。 ( )
5．光合作用的光反应阶段完成了光能到活跃化学能的转换。 ( )
提示：1．√
2．√
3．× 暗反应需要光反应提供的[H]和ATP，没有光暗反应不能长时间进行。
4．× 光合作用制造的有机物中的氧来自CO2。
5．√
光合作用的探究历程
[问题探究]
1．萨克斯实验中，实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间，其目的是什么？此实验除了能证明光合作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题？
提示：实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间的目的是消耗掉叶片中的淀粉，以免影响实验结果；此实验还能说明光合作用需要光照。
2．鲁宾和卡门实验采用的实验方法是什么？第一组和第二组有没有实验组和对照组的区别？
提示：同位素标记法；没有实验组和对照组的区分，属于相互对照。
3．卡尔文往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照 ，然后用热酒精杀死小球藻，分别测定不同光照时间下，小球藻中的放射性物质，结果如下：
实验组别
光照时间(s)
放射性物质分布
1
2
三碳化合物
2
20
12种磷酸化糖类
3
60
除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等
(1)卡尔文用热酒精杀死小球藻的目的是什么？
提示：目的是使酶失活，终止小球藻的光合作用及其他代谢过程。
(2)根据实验结果分析光合作用过程中CO2首先固定在哪一种化合物中？
提示：三碳化合物。
(3)光合作用产生的糖类物质还能转化为哪些物质？
提示：氨基酸、有机酸等。
[归纳总结]
1．普利斯特利的实验
(1)实验过程及现象
密闭玻璃罩＋绿色植物＋
(2)实验分析
①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。
③由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。
2．萨克斯的实验
(1)实验过程及现象
黑暗中饥饿处理的绿叶
(2)实验分析
①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。
②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。
③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。
3．鲁宾和卡门的实验
(1)实验过程及结论：
?
(2)实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质(HO和C18O2)，因变量是O2的放射性。
1．历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是( )
A．普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B．萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2
C [本题考查光合作用的探究历程。恩格尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，而没有定量分析光合作用生成的氧气量。]
2.某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是( )
A．a、b和d B．a、c和e C．c、d和e D．b、c和e
B [绿色植物光合作用合成淀粉，淀粉遇碘变蓝。a处黄白色，没有叶绿素，特别是没有叶绿素a，不能进行光合作用，b处有叶绿体和光，能进行光合作用，c、e处遮光，不能进行光合作用，d处有叶绿素和光，能进行光合作用。]
光合作用的过程
[问题探究]
1．为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？
提示：因为光反应为暗反应提供的[H] 、ATP是有限的。
2．不给小球藻提供CO2，只给予光照，小球藻能独立地进行光反应吗？为什么？
提示：不能，因为没有暗反应，光反应的产物积累，使光反应被抑制。
3．结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2供应，叶绿体中C3和C5相对含量发生怎样的变化？
提示：(1)停止光照：C3含量相对增加，C5含量相对减少。
(2)停止CO2供应：C3含量相对减少，C5含量相对增加。
[归纳总结]
1．光反应与暗反应的比较
项目
光反应(准备阶段)
暗反应(完成阶段)
场所
叶绿体的类囊体薄膜上
叶绿体的基质中
条件
光、色素、酶、水、ADP、Pi
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质
变化
①水的光解：
2H2O4[H]＋O2
②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP
①CO2固定：
CO2＋C52C3
②C3的还原：2C3(CH2O)
能量
变化
光能转变成ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转变成贮存在(CH2O)中的稳定的化学能
相互
联系
光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料
2.光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的变化可以采用如图分析：
(1)
―→―→(CH2O)合成量减少
(2)―→
―→―→
①以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后的短时间内发生的。
②在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；[H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
1．正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )
A．O2的产生停止 B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降
B [正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和[H](即NADPH)停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。]
(1)外界的光照条件的改变如何影响暗反应的进行？
提示：暗反应中C3的还原需要消耗光反应产生的[H]、ATP，光照条件的改变通过影响[H]和ATP的含量影响暗反应。
(2)在不改变光照条件的情况下，将绿藻置于没有CO2的环境中，叶绿体中ATP/ADP的比值和NADPH/NADP＋的比值如何变化？
提示：ATP/ADP的比值和NADPH/NADP＋的比值增大。
2．据下面光合作用图像，判断下列说法不正确的是( )
A．⑥过程发生于叶绿体基质中
B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不仅用于还原C3化合物，还可用于矿质离子吸收等
D [光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子吸收等生命活动。]
规律总结：(1)光反应和暗反应是一个有机的整体，光反应不能进行时，暗反应也不能进行；暗反应被抑制时，光反应也被抑制。
(2)叶绿体中的ADP和ATP移动的方向相反。
①ADP的移动方向：叶绿体基质→类囊体薄膜。
②ATP的移动方向：类囊体薄膜→叶绿体基质。
(3)分析光合作用过程有关物质含量的变化时，可通过比较该物质的生成与消耗的相对速度变化进行确定。
(4)光合作用的光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应，不用于其他生命活动过程。
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵
1．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．光反应的场所是类囊体薄膜，产物是O2、[H]和ATP。
3．暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。
4．光合作用中的物质转变：
(1)14CO2―→14C3―→(14CH2O)；(2)HO―→18O2。
5．光合作用的能量转变：光能―→ATP中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能。
1．光合作用的实质是( )
A．把CO2转换成ATP
B．产生化学能储存在有机物中
C．把光能转变成化学能，储存在ATP中
D．把无机物转化成有机物，把光能转变成化学能
[答案] D
2．在光合作用过程中，光能最初用于( )
A．CO2的固定 B．C3的还原
C．将水分解为氧和[H] D．将淀粉分解为葡萄糖
[答案] C
3．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，参与暗反应必需的物质是( )
A．H2O、CO2、ADP B．CO2、[H]、ATP
C．H2O、CO2、ATP D．[H]、H2O、ADP
[答案] B
4．如图表示德国科学家萨克斯做的实验，在叶片照光24 h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明( )
①光合作用需要CO2 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉
A．①② B．③⑤
C．②⑤ D．①③
[答案] C
5．甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线，请据图回答问题。
(1)甲图中A表示的物质是________，它是由______________产生的，其作用主要是______________________________________。
(2)甲图中ATP形成所需的能量最终来自于______________。若用放射性同位素14C标记CO2，则14C最终进入的物质是________。
(3)乙图中曲线a表示的化合物是____________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是____________________________________。
(4)曲线b表示的化合物是____________，在无光照时，其含量下降的原因是______________________________________________。
[解析] (1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由H2O分解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于三碳化合物的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存于ATP中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3(即三碳化合物)→(14CH2O)。(3)(4)题干中已明确a、b表示三碳化合物和五碳化合物的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP含量下降，三碳化合物的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍在进行，因此三碳化合物含量相对升高，五碳化合物含量相对下降，即a表示三碳化合物，b表示五碳化合物。
[答案] (1)[H] 水在光下分解 用于三碳化合物的还原 (2)光能 (CH2O) (3)三碳化合物 CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被还原 (4)五碳化合物 五碳化合物与CO2结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被还原为五碳化合物
课件54张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用第4节 能量之源——光与光合作用
第2课时 光合作用的探究历程和过程叶绿体光能二氧化碳和水有机物和氧气空气阳光照射化学能淀粉叶绿体叶绿体水有机物[H]类囊体薄膜光、色素、酶氧气和[H]ATP中的活跃的化学能叶绿体基质酶、[H]、ATP光合作用的探究历程 光合作用的过程 点击右图进入…Thank you for watching !第3课时 光合作用原理的应用和化能合成作用
学习目标
核心素养
1．探究环境因素对光合作用的影响。(重点)
2.理解光合作用原理在生产实践中的应用。(重点)
3.说出化能合成作用的概念。
1．通过对光照强度、温度和CO2浓度对光合作用的影响的学习，养成分析与综合的科学思维方式。
2.通过探究环境因素对光合作用影响的实验，提高制定并实施实验方案的科学探究能力。
3.通过对光合作用原理的应用，提高解决生产和生活问题的担当和能力。
一、光合作用原理的应用
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
(3)影响因素
2．探究光照强度对光合作用的影响
取材
↓
排气
↓
沉水
↓
分组：取3只小烧杯，分别倒入20 mL富含二氧化碳的清水、分别放入10片小圆形叶片
↓
光照：分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照
↓
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
3．在生产实践中的应用
实例
原理
间作套种
不同植物对光照的需求不同
冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低
一定范围内温度升高，光合作用和细胞呼吸都会增强
“正其行、通其风”
增大CO2浓度，有利于光合作用的进行
合理灌溉
水缺少导致气孔关闭，CO2供应不足
二、化能合成作用
1．概念：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。
2．实例
硝化细菌
3．自养生物和异养生物
类型
概念
代表生物
自养生物
能将无机物合成为有机物的生物
光能自养生物：绿色植物
化能自养生物：硝化细菌
异养生物
只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物
人、动物、真菌、大多数细菌
1．光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度和光照强度等外界因素。 ( )
2．光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。 ( )
3．温度对光合作用强度的影响主要是影响酶的活性。 ( )
4．探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的。 ( )
5．除了绿色植物，自然界中少数细菌，如硝化细菌也可以通过光合作用制造有机物。 ( )
提示：1．√ 2.√ 3.√
4．× 小圆形叶片浮起的原因是光合作用产生的氧气。
5．× 硝化细菌进行化能合成作用。
探究环境因素对光合作用的影响
[问题探究]
1．实验中准备好的小圆形叶片为什么放入黑暗处盛有清水的烧杯中？
提示：防止小圆形叶片实验开始前进行光合作用。
2．实验中小圆形叶片下沉在烧杯底部的原因是什么？光照后小圆形叶片为什么会上升？
提示：实验中小圆形叶片中的气体逸出，因此下沉。小圆形叶片进行光合作用产生了O2，小圆形叶片的密度变小，因此上升。
3．炎热的夏季，成团的水绵为什么漂浮在水面上？
提示：光合作用旺盛，释放氧气使水绵团上浮。
[归纳总结]
1．实验原理
叶片含有空气，叶片上浮。抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片下降；光照后，叶片进行光合作用，释放O2，使细胞间隙又充满气体，叶片上浮。
2．实验中沉水叶片的制备
(1)小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。
(2)沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。
3．实验装置分析
(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。
(2)中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。
(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
4．实验结果及结论
(1)实验结果
项目
小圆形
叶片
加富含
CO2的清水
光照
强度
叶片浮起
数量
烧杯甲
10片
20 mL
强
多
烧杯乙
10片
20 mL
中
中
烧杯丙
10片
20 mL
弱
少
(2)实验结论
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。
为完成“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验，提供以下材料用具：菠菜叶、打孔器(直径1 cm)、注射器、40 W台灯、烧杯、4%NaHCO3溶液、蒸馏水、不同颜色的透明薄膜等。
(1)某同学选取其中一个因素进行探究，以下是实验结果：
时间
上浮的叶圆片数量(片)
蒸馏水
0.5%
NaHCO3
1%
NaHCO3
1.5%
NaHCO3
2%
NaHCO3
2 min
0
7
11
10
4
4 min
0
15
16
13
7
①该实验的目的是_________________________，
实验检测指标是___________________。
②有哪些措施可以减少实验误差？
______________________________________________________
______________________________________________________。(至少写出2项)
③有同学认为叶片之所以浮起，是因为呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2导致叶片上浮的。根据实验结果判断该观点是否正确？并说明理由：
______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)利用以上材料，还可以探究的环境因素有________________。(答出2个)
[解析] (1)①由表格看出实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液，NaHCO3溶液的浓度不同，提供的CO2浓度不同，因此该实验是研究的不同浓度的CO2对光合作用的影响。实验观察的指标是单位时间内上浮的叶圆片的数量。②减少实验误差就要平衡无关变量，重复实验求平均值。③叶片上浮的原因是光合作用大于呼吸作用，叶片中氧气增多，叶圆片密度变小。说明叶圆片上浮的原因不是呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2，应从蒸馏水中叶圆片没有上浮来论述。
(2)利用上述实验材料，还可探究光照强度或不同的光质对光合作用的影响。
[答案] (1)①研究CO2浓度(或NaHCO3浓度)对叶片光合速率的影响 相同时间内烧杯中叶圆片浮起的数量
②用打孔器打出的叶圆片数量足够多；每组实验重复几次，记录的数据取平均值
③该同学的观点是错误的，因为在蒸馏水的那组实验中，叶片一样进行了呼吸作用，却没有叶片浮起，叶片上浮的原因是光合作用强度大于呼吸作用强度，叶片内氧气增多
(2)光照强度、光的性质
影响光合作用的因素及在生产中的应用
[问题探究]
1．光照强度、CO2浓度分别直接影响光合作用的什么过程？
提示：光照强度直接影响光合作用的光反应过程。CO2浓度直接影响光合作用的暗反应过程。
2．夏季中午，光照强、温度高，但植物的光合作用强度反而减弱，原因是什么？
提示：光照过强→气孔关闭→CO2供应不足→光合作用下降。
3．大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示：有机肥被微生物分解产生无机盐和CO2，无机盐被植物吸收利用，CO2能增大棚内的CO2浓度，提高作物的光合速率。
[归纳总结]
1．光照强度
(1)光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
(2)应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
2．CO2浓度
(1)曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。
(2)应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度
(1)B点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。
(2)应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
4．水及矿质元素对光合作用的影响
(1)原理：①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
②水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
(2)应用。
①合理施肥；②预防干旱，合理灌溉。
某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题：
(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________________________。
(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑______这一因素的影响，并采取相应措施。
[解析] (1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。
[答案] (1)0 A、B和C (2)光强 (3)大于 (4)光强
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵
1．光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物[H]与ATP的数量多少会影响暗反应速率，这是最主要的因素。
2．温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
3．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2的浓度高低直接影响暗反应速率。
4．矿质元素：例如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分。
5．水分：水分是光合作用的原料之一，缺水时植物的气孔关闭，CO2进入气孔减少，光合作用强度下降。
1．下列条件中，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大( )
A．增加空气中氧气含量 B．提高温度
C．增加空气中CO2的含量 D．增加光照强度
[答案] A
2．我国青藏高原农区小麦高产的主要原因是当地( )
A．昼夜温差大，太阳辐射强 B．CO2浓度高
C．雨量充沛 D．气温偏低，水分蒸发少
A [青藏高原昼夜温差大，太阳辐射强，白天作物光合速率高，夜间呼吸消耗少，有机物积累多。]
3．利用温室大棚栽培蔬菜、瓜果等农作物已成为现代农业的基本模式。下列是温室大棚栽培经常采取的措施，其中不是通过增强光合作用速率实现的是( )
A．给农作物增施氮肥
B．大棚栽培的农作物通过增施农家肥料补充CO2
C．给农作物补充适宜强度的人工光照
D．夜间适当降低农作物的环境温度
D [给农作物增施氮肥能增强光合作用速率；大棚栽培的农作物通过增施农家肥料补充CO2，为光合作用提供原料，从而增强了光合作用速率；给农作物补充适宜强度的人工光照也是通过增强光合作用速率来实现增产的；夜间适当降低农作物的环境温度，导致酶活性降低，从而减少细胞呼吸对有机物的消耗，最终达到增产的目的，可见该措施是通过减弱细胞呼吸速率而实现增产的。]
4光合作用与化能合成作用的根本不同点是( )
A．这两类作用的生物种类不同
B．用以合成有机物的无机原料不同
C．由无机物合成有机物的过程中所需的酶不同
D．所需能量的来源不同
[答案] D
5．影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，其外界因素有光照强度、CO2含量、温度等，其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物等。请根据下图分析：
(1)如果横轴代表光照强度，光照强度影响光合作用强度，主要是影响____________阶段，该阶段发生的部位是__________________。一天内光合作用强度随光照强度的变化可用曲线__________来表示。
(2)如果横轴代表温度，温度主要通过影响__________来影响光合作用强度。
(3)如果横轴代表CO2的含量，CO2的含量影响光合作用强度，主要是影响__________的产生。
[答案] (1)光反应 类囊体的薄膜上 d
(2)酶的活性 (3)C3
课件50张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用第4节 能量之源——光与光合作用
第3课时 光合作用原理的应用和化能合成作用单位时间糖类原料产物水分二氧化碳长短与强弱成分温度打孔器 注射器小圆形叶片中的气体黑暗水二氧化碳强、中、弱小圆形叶片浮起的数量光照温度水无机物有机物糖类氨氧化成硝酸水和二氧化碳无机物有机物绿色植物硝化细菌现成的有机物探究环境因素对光合作用的影响 影响光合作用的因素及在生产中的应用 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十八) 捕获光能的色素和结构
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．把叶绿素提取液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是( )
A．红光和蓝紫光区域 B．黄光和蓝紫光区域
C．绿光和红光 D．黄光和绿光区
A [叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。]
2．吸收光能的色素分布在( )
A．叶绿体的外膜上 B．类囊体的薄膜上
C．叶绿体的内膜上 D．叶绿体的基质中
B [叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上。]
3．叶绿体色素的纸层析结果显示，叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是( )
A．相对分子质量最小
B．相对分子质量最大
C．在层析液中的溶解度最小
D．在层析液中的溶解度最大
C [色素分离的原理是根据不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液扩散得快，溶解度小的随层析液扩散得慢，层析时不同色素随层析液在滤纸上的扩散而分离开。]
4．叶绿体中不含有的成分是( )
A．DNA和RNA B．与光合作用有关的酶
C．色素 D．与呼吸作用有关的酶
D [在叶绿体基质中含有少量的DNA和RNA，类囊体薄膜上含有光合色素，与光合作用有关的酶存在于类囊体薄膜上和基质中，因此叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体不能进行呼吸作用，也就是说叶绿体内不含有与呼吸作用有关的酶。]
5．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因不可能是( )
A．未加石英砂，研磨不充分
B．一次加入大量的无水乙醇提取
C．分次加入少量无水乙醇提取
D．使用放置数天的菠菜叶
C [此题考查绿叶中色素的提取和分离。实验中收集到的滤液绿色过浅，一方面可能是绿叶放置时间过长，叶绿素分解了或研磨的不充分；另一方面可能是加入的溶剂过多，不会是分次加入少量无水乙醇提取所致。]
6．关于叶绿素的叙述，错误的是( )
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
D [叶绿素主要是叶绿素a和叶绿素b，叶绿素中都含有镁元素，故A正确。叶绿素吸收的光能可用于光合作用，故B正确。叶绿素a和叶绿素b在红光区吸收峰值不同，叶绿素a较高，故C正确。植物呈现绿色是由于叶绿素不能吸收绿光，故D错误。]
7.下列是关于绿叶中色素的提取和分离实验的几种说法，其中正确的是( )
A．色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同
B．研磨叶片时加CaCO3的作用是使研磨更加充分
C．色素分离的结果可以用上图表示(1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b)
D．层析液可用93号汽油代替
D [色素提取的原理是色素能溶解于有机溶剂，而分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同；研磨叶片时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏；色素分离的结果如图中所示，1、2、3、4分别表示的是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素；93号汽油在化学性质上与层析液相似。]
8．关于叶绿体色素的叙述错误的是( )
A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光
B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素
D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能
D [叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，A正确；叶绿体中叶绿素含量约为3/4，类胡萝卜素含量约为1/4，B正确；不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速率不同，可用纸层析法对其进行分离，C正确；乙醇提取的叶绿素只要结构没有被破坏，仍可以吸收光能。]
9．如图表示绿叶中的色素的提取和分离实验中纸层析的结果，据图判断，用作实验材料的叶片颜色为( )
A．红色 B．黄色
C．绿色 D．紫色
B [本题主要考查绿叶中的色素提取和分离实验及滤纸条上各色素带的位置，粗细(含量)、颜色等方面的相关知识。在绿叶中的色素的提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色，B选项正确。]
10．下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答：
① ② ③ ④
(1)图中步骤①加入研钵内的物质为：A________10 mL，作用是________；B________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是________________。
(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有____________。
(3)图中步骤③剪去两角的作用是________________，画滤液细线的要求是_____________________。
(4)图中步骤④中加盖的目的是________________；色素带最宽的是________，扩散速度最快的是________。
(5)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量约3/4的________和________分解，从而显示出________和________的颜色。
[解析] (1)研磨时需要加入3种物质：10 mL无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部通常使用单层尼龙布而不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。(3)剪去滤纸两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)4种色素在层析液中溶解度不同导致各种色素在滤纸条上的扩散速度不同，从而达到分离色素的目的。由于层析液有毒，且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由各种色素含量不同造成的，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。(5)叶绿素不稳定，易分解，而叶黄素和胡萝卜素较稳定，故秋天树叶由绿变黄。
[答案] (1)无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防止色素被破坏 (2)单层尼龙布 (3)防止色素带扩散不整齐 细、齐、直 (4)防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素 (5)叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
11．分析下图，认识叶绿体的结构和功能，并完成相关问题：
(1)叶绿体是进行光合作用的场所。与光合作用有关的色素在[ ]____________上。
(2)与线粒体相比较，在结构上的相同点是_________________，不同点是__________________________________________________。
(3)结构总是与功能相适应，试分析叶绿体的结构与功能的关系______________________________________________________
______________________________________________________。
[解析] (1)在叶绿体结构中，类囊体薄膜上分布有与光合作用有关的色素。(2)叶绿体和线粒体均为双层膜细胞器，线粒体内膜形成嵴，叶绿体有囊状结构。(3)叶绿体膜面积的增大，有利于光合作用的进行。
[答案] (1)2 类囊体薄膜
(2)都有双层膜结构，都有基质 叶绿体内膜光滑，线粒体内膜形成嵴，叶绿体有囊状结构，线粒体无囊状结构
(3)类囊体和基粒数目多，扩大了受光面积，有利于进行光合作用
12．美国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示：
A．黑暗中 B．白光下 C．不同颜色的光点下
(1)描述B情况下细菌的分布情况如何？
______________________________________________________
______________________________________________________，
如此分布是因为光合作用释放了________。
(2)该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素和与光合作用有关的酶分别分布在____________________、________________。
(3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么？
______________________________________________________，
在________光点的细菌特别多。
[解析] (1)白光的光质较为均匀，好氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的位置在叶绿体上，色素分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。(3)在C实验中的自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光光点的好氧细菌远远多于绿光光点。
[答案] (1)细菌集中在叶绿体周围 O2
(2)叶绿体 类囊体的薄膜上 类囊体上和基质中
(3)找出不同颜色的光对光合作用的影响 红光和蓝光
[等级过关练]
13．以下四图(虚线表示林中空地的光谱，实线表示林下的光谱)中，能反映阳光经上层叶片对光的吸收后，透到林下的光波组成的是( )
A [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。当阳光经上层叶片对光的吸收后，透到林下的光波组成中，红光和蓝紫光的量明显减少，A项正确，B、C、D三项均错误。]
14．关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的
C [提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。]
15．学生利用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是( )
A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
C [本题考查绿叶中色素的提取和分离，考查获取信息的能力和实验能力。甲的实验结果是没有分离出色素，色素不溶于水，因此推测可能是误用蒸馏水做提取液和层析液。乙的结果分离出了色素，但含量少，可能是研磨时未加入SiO2。丙图分离出了色素，但根据四种色素与点样处的距离与正常操作时四种色素的正常含量不对应。丁的实验结果中胡萝卜素和叶黄素的含量正常，叶绿素的含量很少，可能是因为研磨时未加入CaCO3。]
16．某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响结果如图。
(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标，叶绿素主要存在于白桦叶片的________________(具体部位)，通过上图的结果发现白桦叶绿素含量随____________而增加，提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断的合成和分解中。请从该角度去解释叶绿素含量增加的原因：
______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)叶绿素b/a的值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素b/a的值。通过高中课本________________实验可以验证该结论。你的实验证据是__________________________________。
[解析] (1)叶绿素分布在叶绿体类囊体的薄膜上。由图读出叶绿素含量随遮光程度的增加而增加。叶绿素含量的增加，可从叶绿素的合成和分解两个角度分析。(2)通过色素的提取和分离实验，比较遮光组和全光组叶片色素提取和分离后，黄绿色色素带(叶绿素b)与蓝绿色色素带(叶绿素a)宽度的比值可证明遮光处理提高了白桦树叶片叶绿素b/叶绿素a的值。
[答案] (1)叶绿体类囊体薄膜 遮光程度的增加
叶绿素的合成量变化不大，分解量减少(或叶绿素的合成量增加，分解量变化不大或叶绿素的合成量增加，分解量减少)
(2)色素的提取和分离 遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组的
课时分层作业(十九) 光合作用的探究历程和过程
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．光照下用HO培养绿色植物，则下列物质中首先能检测到放射性的是( )
A．氧气 B．二氧化碳
C．五碳化合物 D．丙酮酸
A [光照下用HO培养绿色植物，HO首先参与光合作用的光反应，分解为氧气，A正确。]
2．绿色植物光合作用过程中水的光解( )
A．发生在叶绿体基质中
B．产物为氢气和氧气
C．所需能量来自ATP
D．速率与色素含量、光强等有关
D [光合作用过程中水的光解发生在基粒类囊体膜上，产物为[H]和氧气，所需能量来自色素吸收转化的光能，因此水光解的速率与色素含量、光强等有关。]
3．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有( )
A．水、二氧化碳、ATP B．氧气、水、ATP
C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水
C [在叶绿体类囊体薄膜上发生的光反应，有ATP的形成和水的光解。]
4．2，6-二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色。从叶绿体中分离出类囊体，置于2，6-二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有氧气释放。此实验证明 ( )
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
C [溶液变成无色说明有还原剂产生。]
5．对光合作用过程中物质转变途径的叙述，错误的是( )
A．碳原子：CO2→C3→(CH2O)
B．氢原子：H2O→ATP→(CH2O)
C．氧原子：H2O→O2
D．氧原子：CO2→C3→(CH2O)
B [在光合作用过程中H2O中的氢原子→三碳化合物→(CH2O)。]
6．在光合作用中，不需要酶参与的过程是( )
A．CO2的固定 B．叶绿素吸收光能
C．三碳化合物的还原 D．ATP的形成
B [色素分子吸收光能的过程中不需要酶的催化。]
7.右图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列叙述不正确的是( )
A．图中的①是植物吸收的水分子
B．光合色素都分布在结构②上
C．光能转变为[H]和ATP中的化学能
D．[H]、O2和ATP都能用于暗反应
D [光反应产生的[H]和ATP用于暗反应，O2释放出去或被线粒体利用。]
8．在叶绿体中，ATP和ADP的运动方向是( )
A．ATP和ADP同时由类囊体向叶绿体基质运动
B．ATP和ADP同时由叶绿体基质向类囊体运动
C．ATP由类囊体向叶绿体基质运动，ADP的运动方向则相反
D．ADP由类囊体向叶绿体基质运动，ATP的运动方向则相反
C [在叶绿体中，ATP在类囊体的薄膜上产生，在叶绿体基质中被消耗产生ADP，而ADP的转运方向则与ATP相反。]
9．下图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列相关叙述正确的是( )
A．阶段Ⅰ表示暗反应 B．阶段Ⅱ表示光反应
C．物质a表示[H] D．物质b表示C3
C [图中阶段I需要光照，属于光合作用的光反应阶段，图中阶段Ⅱ能够发生CO2的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作用的暗反应阶段；光反应中，水的光解产生氧气和[H]，因此物质a表示[H]；在光反应阶段，ADP＋Pi＋能量→ATP，故图中b表示ATP。]
10．下图是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解，请据图完成下列问题。
(1)图中A表示的结构是由________堆叠而成的。若e为高能化合物，则b、c代表的物质名称依次是__________________。
(2)g与h反应生成i的过程称为____________，i与e、d反应称为________________。
(3)图中能量变化过程是_____________________，
再到有机物中稳定的化学能。
(4)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中暗反应为光反应提供____________。
[解析] (1)基粒是由类囊体堆叠而成的，e若表示的是ATP，则参与暗反应后就形成Pi和ADP；光反应生成ATP的同时还释放了O2。(2)h表示的是从外界吸收的CO2与C5(g)结合形成C3(i)，称为CO2的固定；C3(i)被还原形成C5和(CH2O)(f)。(3)光合作用过程中能量变化规律是光能转化成ATP中活跃的化学能再到有机物中稳定的化学能。(4)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。
[答案] (1)类囊体 O2、ADP (2)CO2的固定 三碳化合物的还原(或C3的还原) (3)光能转化成ATP中活跃的化学能 (4)ADP和Pi
11．光和叶绿体是光合作用的重要条件，淀粉是光合作用的主要产物。要验证光合作用需要光和叶绿体，根据提供的实验材料和用具，补充完善实验步骤和实验结果，并分析回答有关问题：
(1)材料用具：银边天竺葵(叶边缘呈白色，无叶绿体)，黑纸片，打孔器，白纸板，吸管，适宜浓度的酒精，碘液，回形针。
(2)方法步骤。
①将天竺葵暗处理48 h，目的是____________________。
②把黑纸片用回形针夹在绿色部位A位置上，然后把植株放在阳光下照射4～6 h。
③剪下此叶片，用打孔器分别在A、B、C部位各取一个叶圆片(如图所示)。
④把取下的叶圆片放入装有酒精溶液的试管中，热水浴加热、脱色、清水中漂洗。
⑤将三个叶圆片放在白纸板上，用吸管吸取碘液，分别滴在三个叶圆片上，观察结果。
(3)预期结果。
A．__________；B.__________；C.__________。
(4)分析问题。
①要证明光合作用需要光，需比较________和________。
②要证明光合作用需要叶绿体，需比较__________，其中起对照作用的是__________。
[解析] (2)暗处理是为了消耗掉叶片中原有的淀粉，防止对实验结果产生干扰。(3)(4)图中A处是缺少光照的，B处是缺少叶绿体的，C处是既有光照又有叶绿体的，所以A和C对照能够说明光合作用需要光照，而B和C相比较能够说明光合作用必须有叶绿体才能进行。
[答案] (2)除去叶片中原有的淀粉
(3)不变蓝 不变蓝 变蓝 (4)A C B和C C
12．如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时内的变化，请据图分析：
甲 乙
(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A表示________，B表示________，C表示________，D表示________。
(2)在a中发生的过程称为________，在a中含有的参与此过程的物质是________。
(3)在a中发生的能量转变是___________________________。
(4)图乙中，从________点开始合成有机物，至________点有机物合成终止。
(5)AB段C3含量较高，其主要原因是
______________________________________________________
______________________________________________________。
(6)G点C3含量极少，其原因是
______________________________________________________
______________________________________________________。
[解析] (1)根据图甲中物质转化关系可判断，A代表H2O，B代表CO2，C代表C3，D代表C5。(2)图甲中a表示叶绿体类囊体薄膜，其上分布有色素和酶，是光反应进行的场所。(3)叶绿体类囊体薄膜上发生的能量转变是光能→ATP中活跃的化学能。(4)根据图乙中C3含量的变化曲线可知，C3含量从B点开始减少，说明在有光的条件下，C3被还原，至I点时，C3含量又保持不变，说明此时没有光，不能进行光反应，缺乏[H]和ATP，暗反应停止，不再合成有机物。(5)图乙AB段缺乏光，不能进行光反应，缺乏[H]和ATP，C3不能被还原。(6)G点时光照强度强，蒸腾作用旺盛，导致气孔关闭，CO2不能通过气孔进入，缺乏CO2，CO2固定减弱，C3生成减少。
[答案] (1)H2O CO2 C3 C5 (2)光反应 色素和酶 (3)光能→ATP中活跃的化学能 (4)B I (5)无光不进行光反应，不产生[H]和ATP，C3不能被还原 (6)气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱
[等级过关练]
13．(2018·北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A．需要ATP提供能量 B．DCIP被氧化
C．不需要光合色素参与 D．会产生氧气
D [光反应发生在叶绿体类囊体上，有光时，产生氧气、NADPH和ATP，A错误；DCIP照光后由蓝色逐渐变为无色，是因为DCIP被[H]还原成无色，B错误；光合作用光反应阶段需要光合色素吸收光能，C错误；光合作用光反应阶段会产生氧气，D正确。故选D。]
14．下图表示同一植物在不同条件下进行光合作用时有关中间产物的量的变化情况。下列判断中正确的是( )
A．曲线a可表示C5含量的变化
B．曲线a可表示[H]量的变化
C．曲线b可表示ATP量的变化
D．曲线b可表示C3量的变化
C [在光照变为暗处时，[H]、ATP和C5的含量减少，C3含量增多。]
15．如图为光合作用过程示意图，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在叶绿体中含量的变化将会是( )
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
B [由题图分析，c是CO2，a和分别是[H]、ATP，若在其他条件不变的情况下，将c降低至极低水平，CO2的固定减弱，C3还原减慢，消耗[H]和ATP减少，则a、b在叶绿体中含量将会都上升。]
16．1937年植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢”接受者，比如二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受“氢”后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：
溶液种类
A试管
B试管
C试管
D试管
叶绿体悬浮液
1 mL
－
1 mL
－
DCPIP
0.5 mL
0.5 mL
0.5 mL
0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液
4 mL
5 mL
4 mL
5 mL
光照条件
光照
光照
黑暗
黑暗
上层液体颜色
无色
蓝色
蓝色
蓝色
(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是__________，这些氢在暗反应的__________过程中被消耗。
(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是________________________________，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是______________。
(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是__________，设置B和D试管的目的是说明DCPIP______________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________。
[解析] (1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿体产生的氢在暗反应中用于三碳化合物的还原过程。
(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化外，实验过程中还能观察到有气泡产生。
(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要光照，B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。
[答案] (1)类囊体薄膜 C3的还原
(2)避免叶绿体吸水涨破 有气泡产生
(3)需要光照 在光照和黑暗条件下自身不会变色
课时分层作业(二十) 光合作用原理的应用和化能合成作用
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是( )
A．植物体鲜重增加量 B．植物体干重增加量
C．O2释放量 D．CO2吸收量
A [植物鲜重中含量最多的是水，植物体内的水主要从土壤吸收获得。]
2．冬季，利用温室种植蔬菜时，不利于提高蔬菜作物产量的措施是( )
A．调控昼夜温差 B．阻止空气流通
C．补充人工光照 D．调控温室湿度
B [温室是密闭的，随着光合作用的进行，CO2浓度不断降低，因此阻止空气流通不利于蔬菜生长。]
3．为提高温室大棚中蔬菜的产量，应采取的正确措施是( )
A．在白天和夜间都应适当降温
B．在白天和夜间都应适当提高温度
C．在夜间适当提高温度，在白天适当降温
D．在白天适当提高温度，在夜间适当降温
D [植物在白天进行光合作用和细胞呼吸，在夜间只进行细胞呼吸。白天适当提高温度可以增强光合作用，夜间适当降温可以减少细胞呼吸对有机物的消耗，从而使有机物的积累增多，产量提高。]
4．包菜又名洋白菜、圆白菜等，其富含维生素C，在世界卫生组织推荐的最佳食物中排名第三。下列为温室栽培包菜所采取的措施，其中不能提高包菜产量的是( )
A．适当增加光照强度 B．适当增大温室内的昼夜温差
C．采用绿色玻璃盖顶 D．适当增加温室内CO2浓度
C [植物不能吸收绿光。]
5．光合作用和化能合成作用的相同之处是( )
A．都以太阳能作为能源
B．都需要环境中的物质氧化释放的能量
C．都可以将无机物转变为有机物
D．都是高等生物的代谢类型
C [光合作用是绿色植物利用光能把CO2和H2O转化为有机物的过程；化能合成作用是某些微生物利用环境中的物质氧化释放的化学能，把CO2和H2O转变成有机物的过程。两者的不同点是，前者利用的能量是光能，后者利用的能量是化学能，两者的相同点：都是把无机物转变为有机物，从生物类型来看，前者是所有绿色植物都能进行的，而后者只有低等生物——硝化细菌等微生物才能进行。]
6．科学家发现，深海冷泉生态系统(最深可达9 000多米)具有独特的生物多样性、极高的生物密度等特点，其能量的输入主要依靠( )
A．绿色植物的光合作用 B．动物的同化作用
C．原核生物的化能合成作用 D．微生物的分解作用
C [深海冷泉生态系统没有光照，能量的输入依靠生物的化能合成作用。]
7.在右图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是( )
A．叶片吸水膨胀，密度减小
B．叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上
C．溶液内产生的CO2大量附着在叶面
D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
B [当叶片中的气体被抽空后沉入水底，由于光照时进行光合作用产生氧气充满了细胞间隙，使浮力增大而重新浮出液面。]
8．如图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO2浓度条件下，光合作用合成量随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件。结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是( )
A．适当提高温度 B．增大光照强度
C．适当增加CO2浓度 D．增加酶的数量
C [此时温度已经是最适温度，所以再提高温度会使酶的活性降低，光合作用速率会降低；B点是光照的饱和点，此时光照不是限制光合作用的因素；CO2的浓度为0.03%，相对较低，所以增加CO2浓度会提高光合作用的速率；酶的数量属于内因。]
9．下列叙述错误的是( )
A．温度和光照会影响CO2的同化速率
B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应
D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖
C [温度影响酶活性，光照影响光反应，二者均会影响暗反应中CO2的同化速率，A项正确；光反应分解水，产生O2，B项正确；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应，C项错误；硝化细菌属于自养型生物，可以利用CO2和H2O合成糖类。]
10．图甲表示某绿色植物进行光合作用的示意图，图乙为外界因素对光合作用影响的关系图。请分析回答：
图甲 图乙
(1)图甲中a、b两个生理过程发生的场所是____________，若适当提高CO2浓度，短时间内图中C的含量变化是________。
(2)图甲中物质D为________________，D的生成量可代表光合作用的强度。除此外，下列哪些选项也能够代表光合作用强度？________。
A．O2的释放量 B．C3化合物的量
C．C5化合物的量 D．CO2的吸收量
(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是________________________。
(4)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是
______________________________________________________
______________________________________________________。
(5) 图乙中，如果X代表土壤中Mg2＋浓度，则X可通过影响____________________的合成来影响光合速率；如果X代表CO2的含量，则X主要通过影响______________的产生来影响光合速率。
[解析] 图中A是C5化合物，B是C3化合物、C是[H]、D为光合产物—有机物，O2的释放量和CO2的吸收量的变化趋势和有机物的变化趋势是一致的，都可作为光合作用进行状况的反应指标；而C3化合物的总量和C5化合物的总量在条件不变的情况下不发生变化；Mg2＋是合成叶绿素的主要元素，Mg2＋的缺少会影响光合速率。
[答案] (1)叶绿体基质 下降
(2)(CH2O)(或有机物、糖类) AD
(3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP
(4)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
(5)叶绿素(或色素) 三碳化合物(C3)
11．下图为某兴趣小组探究影响光合速率的因素与光合速率之间的关系时绘制的曲线图。请回答下列相关问题：
(1)该实验探究的因素中可直接影响NADPH生成的是__________。图中在光照强度O～P点限制光合速率的环境因素主要是______________。
(2)若在图乙中高浓度CO2的条件下，Q点的光照强度瞬间改为P点的光照强度，则短时间内叶绿体中C3含量增加的原因是
______________________________________________________
______________________________________________________。
(3)绘制图示曲线的数据__________(填“能”或“不能”)直接测量，原因是_____________________________。
[答案] (1)光照强度 光照强度 (2)光照强度减弱，导致光反应产生的[H]和ATP减少，C3的还原速率减慢；同时CO2的固定仍正常进行 (3)不能 图示反映的是总光合速率，而有光时测得的是净光合速率(合理即可)
12．下图是利用溶氧量变化来测定黄瓜叶片光合速率的装置。实验在最适温度下进行，反应杯的溶液中加入少量NaHCO3是为了提供CO2。请回答问题：
(1)黄瓜叶片放入反应杯前需抽空叶肉细胞间隙内的气体，目的是______________________________________________________。
(2)随着测试时间的延长，叶片的光合速率逐渐下降，原因是密闭的反应杯中________，此时，叶绿体中的________碳化合物含量下降，________碳化合物含量上升。
(3)若提高恒温水浴的温度，则光合速率________。若将光源远离反应杯，则光合速率________。
(4)该法同样可用于叶片呼吸强度的测定，只需对反应杯_____________。
[解析] (1)实验前黄瓜叶片抽空叶肉细胞间隙内的气体是为了防止叶肉细胞间隙内储存的气体影响实验结果。(2)实验时间过长的情况下，反应杯中由于NaHCO3消耗CO2的浓度过低使光合作用速率逐渐下降。CO2不足时，叶绿体中的三碳化合物由于原料的不足合成减少，五碳化合物由于消耗减少含量上升。(3)由于实验是在最适温度下进行的，因此，提高恒温水浴的温度，光合作用速率下降。光源远离反应杯，光照减弱，光合作用速率下降。(4)测定呼吸强度时，为排除光合作用的影响，实验要在黑暗处进行。
[答案] (1)排除原有气体对实验结果的干扰 (2)CO2不足 三 五 (3)下降 下降 (4)进行黑暗处理
[等级过关练]
13．下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是( )
①都需要叶绿素 ②都能将CO2和水合成有机物 ③都属自养生物的营养方式 ④合成作用所利用的能量相同
A．①② B．①③
C．②③ D．②④
C [光合作用和化能合成作用都能将无机物转化成有机物，只是所利用的能量不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化时释放的化学能。]
14．如图为某农作物光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图分析，下列叙述错误的是( )
A．在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象
B．曲线Ⅱ波谷的形成与气孔有关
C．适时进行灌溉可以缓解该农作物光合作用的“午休”程度
D．导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是土壤含水量
D [分析题图，自变量是土壤含水量、光照强度，因变量是光合速率。由题干信息“曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据”及分析曲线图可知，在水分充足时(如降雨后第2天)该农作物光合作用没有出现“午休”现象，A项正确；由曲线图可知，曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关，波谷的形成是由光照过强导致气孔关闭，进而固定的CO2减少引起的，即曲线Ⅱ波谷的形成与气孔有关，B项正确；经上述分析可知，在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解农作物光合作用的“午休”程度，C项正确；导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是光照强度，导致曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应光合速率不同的主要因素是土壤含水量，D项错误。]
15．在下列四组实验条件下，测定了不同光照强度对光合速率的影响，结果如曲线图所示。①0.1%CO2，30 ℃；②0.1%CO2，20 ℃；③0.03%CO2，30 ℃；④0.03%CO2，20 ℃。下列叙述中错误的是( )
A．比较曲线①和②可知，30 ℃时的光合作用酶的活性高于20 ℃时的
B．比较曲线①和③可知，适度提高CO2浓度能提高光合速率
C．比较曲线①和④可知，温度和CO2浓度是光合速率的主要影响因素
D．P点四条曲线重合，说明此时光照强度是光合速率的主要影响因素
C [曲线①和②CO2浓度相同，但曲线①温度高，光合速率大，说明30 ℃时光合作用酶的活性高于20 ℃，A正确。曲线①和③温度相同，但①CO2浓度高，光合速率也高，说明适度提高CO2浓度能提高光合速率，B正确。曲线①和④有温度和CO2浓度两个自变量，两者无法进行比较，C错误。P点光照强度低，四条曲线重合，说明此时光照强度是光合速率的主要影响因素，D正确。]
16．科研人员利用温室栽培作物进行了探究实验，结果如图所示，回答下列问题：
(1)本实验的自变量是__________________。由实验结果可知，该作物光合作用相关酶活性的最适温度在__________ ℃之间。
(2)当CO2浓度低于0.06%时，暗反应中__________的生成速率限制了光合作用速率。
(3)与20 ℃相比，温度为10 ℃时，增加CO2浓度对提高光合作用速率的效果__________(填“显著”或“不显著”)，原因是______________________。
[解析] (1)分析曲线图可知，本实验的自变量是温度和CO2浓度。由实验结果可知，四种温度相比，30 ℃比较适宜，因此该作物光合作用相关酶活性的最适温度在20～40 ℃之间。(2)当CO2浓度低于0.06%时，二氧化碳浓度是限制光合速率的主要因素，二氧化碳参与光合作用暗反应中二氧化碳的固定并产生三碳化合物，即暗反应中三碳化合物(或C3)的生成速率限制了光合作用速率。(3)与20 ℃相比，温度为10 ℃时，增加CO2浓度对提高光合作用速率的效果不显著，原因是10 ℃时酶活性低。
[答案] (1)温度和CO2浓度 20～40
(2)三碳化合物(或C3) (3)不显著 10 ℃时酶活性低
