高考生物2轮复习光合作用专题[上下学期通用]

光合作用
知识整理
光合作用的发现史
1648年海尔蒙特的实验，证明
1864年萨克斯通过实验成功地证明
1880年恩吉尔曼用水绵和好氧性细菌设计并完成实验，
证明了
1930年鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明了
二、光合作用的场所——叶绿体以及叶绿体中的色素
分布：
叶绿素a：呈 色
叶绿素 叶绿素b：呈 色 吸收
分类 类胡萝 胡萝卜素：呈 色
叶绿体 卜素 吸收
色素 叶黄素：呈 色
分布：
作用：
酶 ：分布于
三、光合作用
1．概念：绿色植物通过 ，利用 ，把 和 合成为储存有
的有机物，并且释放出 的过程。
2．过程
光反应 暗反应
3．总反应式：
4．比较光合作用光反应与暗反应之间的关系
光反应 暗反应
区别 反应条件
反应场所
反应速度
原料产物 原料：产物： 原料：产物：
物质变化
能量变化
联系 光反应是准备阶段，为暗反应提供了 ，暗反应则是光反应的继续。
物质转化： ；
5实质
能量转化：
6．意义： ①生物界 的来源；
②调节大气中 和 的含量；
③生物生命活动所需 的最终来源。
总之，光合作用是生物界最基本的
**************提分关键
影响光合作用的因素有：
1．光照强度是如何影响植物光合作用的？根据光照强度对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施有哪些？
答：光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光能利用率。在其它条件都适宜的情况下，在一定范围内，光能利用率随光照强度提高而加快。当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光能利用率不再加快，这种现象叫光饱和现象。开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点---P点。在光饱和点以下，随着光照强度减弱，光能利用率减慢，当减弱到一定光照强度时，光合吸收二氧化碳量与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点---a点，此时植物制造有机物量和消耗有机物量相等。据研究，不同类型植物的光饱和点和补偿点是不同的。阳性植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴性植物。
通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间；通过合理密植，增加光合作用面积，进而提高植物光能利用率。
2．二氧化碳浓度是如何影响植物光合作用的？根据二氧化碳浓度对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施有哪些？
答：二氧化碳是光合作用的两种原料之一，因此，环境中二氧化碳的浓度与光能利用率有密切关系。在自然条件下，陆生植物主要从空气中吸收二氧化碳，水生植物或暂时浸泡在水中的植物体，吸收溶于水中的二氧化碳。空气中二氧化碳含量占空气体积的0.033％左右，据研究，这一含量对植物光合作用来说是比较低的，在较强的光照下，它限制了光能利用率。例如将棉花、玉米放在二氧化碳为0.064％的空气中与0.033％的自然条件下进行比较，结果棉花的光能利用率提高了1.5倍，玉米的光能利用率提高了15％。故二氧化碳可称为气体肥料。
对于农田里的农作物，确保良好的通风，可以使空气不断地流过叶面，有助于提供较多的二氧化碳；对于大棚或温室中的农作物，通过增施农家肥料或使用二氧化碳发生器，可以增加二氧化碳的含量，进而提高光能利用率。施放二氧化碳的方法有两种。一种是化学法，即将工业废稀硫酸按1:4用水稀释后，盛放在塑料桶内，悬挂在1.2m的高处，每天向桶内加适量的碳酸氢铵，让其发生化学反应。另一种是物理法，也叫颗粒释放法。即当植株进入开花结果期时，在地膜下，种植畦表面撒一层固体二氧化碳颗粒肥，2个月内可持续释放二氧化碳气体。
3．温度、水、矿质元素又是如何影响植物光合作用的？根据它们对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施是什么？
答：温度对光合作用的影响比较复杂，它一方面可以直接影响光合作用中各种酶的活动、光合结构，还通过影响其它相关的代谢活动而影响光合作用。不同植物对温度反应不同，一般最适温度在25℃。生产上适时播种；大棚或温室中，白天可以适当提高室内温度来提高植物光能利用率。
叶片缺水影响叶绿素的生物合成，促进已形成的叶绿素分解，造成叶片发黄。水还是光合作用的原料之一。另外水还能影响气孔的开闭，进而影响二氧化碳的吸收。生产上注意及时、合理灌溉。
矿质元素如Mg、N、P是各种酶、色素、ATP形成所必需的，另外，矿质元素是光合作用的产物葡萄糖进一步合成其它有机物的必需物质。生产上注意合理施肥。
*****************名师点拨
例1 把载有新鲜水绵和细菌的临时装片,置于显微镜载物台上观察。光线从反光镜反射上来后,可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动,水绵附近细菌的密度增加。如果在反光镜上方放置一个三棱镜,使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位,这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆(如图9—1所示)。请回答:
(1)根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是 。作出这一判断的依据是 。
(2)放置三棱镜后,细菌聚集成两堆的原因是
。
考点分析 本题借光合作用发现史中1880年恩吉尔曼用水绵和好氧性细菌完成的实验作为背景出题，既考查学生设计实验的思路、方法，又考查学生对光合作用的理解，同时还综合考查了细菌的代谢。
解题思路 三棱镜使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，而叶绿体中的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，故在红光和蓝紫光区光合作用强，释放氧气多因为新鲜水绵光合作用释放氧气，细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动的现象说明细菌需要氧气，异化类型是需氧型。本题大案是（1）需氧型 新鲜水绵光合作用释放氧气，细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动的现象说明细菌需要氧气 （2）叶绿体中的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，故在红光和蓝紫光区光合作用强，释放氧气多。
失分陷阱 错误原因主要是复习中没有建立完善的知识网络结构，不能将所学知识综合应用。
例2（2000上海生物卷）实验测得小麦在不同波长光照下光合速率的变化和小麦植株中叶绿素a对不同波长光线的相对吸收量，根据实验数据制
成曲线图9—2。请据图回答：
（1）从图中可看出叶绿素a主要吸收 光和 光。
（2）在波长450nm光照下的产糖速率比在波长
700nm光照下的 ；在波长425nm 光照下
的氧气释放速率比在波长650nm 光照下的 。
（3）在波长750nm到800nm光照下的光合速率
为零，其最可能的原因是 。
（4）叶绿素a吸收光能后被激发，放出 ，
完成了光能转换成电能的过程。
考点分析 本题主要考查叶绿体中的色素的作用及其与光合作用的关系。同时也考查学生的识图能力。
解题思路 据图分析，在红橙光和蓝紫光区域，光合速率较大，故可知叶绿素a主要吸收红橙光和蓝紫光；比较在波长450nm光照下和在波长700nm光照下的光合速率和比较在波长425nm光照下和在波长650nm光照下的光合速率，可知450nm光照时的光合速率大于700nm光照时，650nm光照时的光合速率大于425nm光照时。光合作用正常进行首先要叶绿体中的色素吸收光能，而叶绿体中的色素并不能吸收所有波长的光，如果给予绿色植物所不能吸收的波长的光，那么光合作用就不能正常进行。在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。本题正确答案是（1）红橙 蓝紫 （2）快 慢 （3）叶绿体中没有吸收该段波长光线的色素。（4）一个高能电子。
失分陷阱 失分原因主要在于不能正确识图，不能将图形所给的信息与光合作用的实际结合起来综合分析问题。
例3（2003江苏理综卷）图9—3为光合作用过程图解。
（1）当阴雨连绵，光照不足时，植物光反应产生的氢和[ ] 较少。从而降低了暗反应中有机物的生成。（[ ]内填标号， 上填名称）
（2）如果晴天日出和日落的时间分别为清晨6时左右和傍晚18时左右，在清晨日出前、正午、傍晚回落后以及午夜四个时段分别测定温室内二氧化碳的浓度，预计二氧化碳浓度最高的时段将出现在 。
考点分析 本题主要考查光合作用过程中光反应与暗反应的关系，同时通过晴天一昼夜温室内二氧化碳的浓度分析，学生从侧面理解光合作用的意义之一：净化更新空气。
解题思路 光合作用由光反应阶段与暗反应阶段组成，其中光反应是准备阶段，为暗反应提供了[H]和ATP，阴雨连绵，光照不足时，植物光反应产生的氢和ATP较少，从而降低了暗反应中有机物的生成。日落后植物不再进行光合作用，但呼吸作用仍在进行，不断消耗氧气，释放二氧化碳，直到日出时分又开始光合作用，吸收二氧化碳。本题正确答案是（1）② ATP （2）清晨日出前。
失分陷阱 该题失分主要在第2问，许多学生受“清晨空气新鲜”的误导而不能作出正确判断。
*****************拓展提升
1．叶绿体色素的吸收光谱
通过下列叶绿体色素的吸收光谱图，可以知道叶绿素a和叶绿素b主要吸收红橙光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
叶绿素a与叶绿素b的吸收光谱很相似，但略有不同：首先，叶绿素a在红光部分的吸收带宽些，在蓝紫光部分的窄些；而叶绿素b在红光部分的吸收带窄些，在蓝紫光部分的宽些。其次，与叶绿素b相比较，叶绿素a在红光部分的吸收带偏向长光波方面，而在蓝紫光部分则偏向短光波方面。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱与叶绿素的不同，它们的最大吸收带在蓝紫光部分，而不吸收红光等光波较长的光。
注：图9—4
中的上图是叶绿素a的吸收光谱，下图是叶绿素b的吸收光谱，图9—5的上图是胡萝卜素的吸收光谱，下图是叶黄素的吸收光谱。
2．荧光现象
叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色（叶绿素A为血红光，叶绿素b为棕红光），这种现象叫荧光现象。这是由于叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上，辐射出的能量就小，根据波长与光子能量成反比的规律，所以反射出的波长比入射光的波长要长一些。因此，叶绿素溶液在入射光下呈绿色，而在反射光下呈红色。
叶绿素在溶液中的荧光很强，但是，在叶片和叶绿体中却很微弱，难以观察出来。这可能是被叶绿素吸收的光能，已经用于光合作用的光化学反应中，而不再重新辐射出来的缘故。
3．光能在叶绿体中的转换
光合作用是一个非常复杂的反应过程，其中能量的转变大致可以分为三步：
第一步：光能的吸收、传递和转换成电能。在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。
第二步：电能转变成活跃的化学能。一部分电能转化成活跃的化学能储存在NADPH中，另一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。
第三步：活跃的化学能转变成稳定的化学能。在三碳化合物被还原形成糖类等有机物时，活跃的化学能转换成稳定的化学能，储存在糖类等有机物中。
*********************巩固练习 （基础题）
1．1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。据此回答以下三道题：
（1）在此实验中，萨克斯看到的现象是
A．叶片全变蓝 B．遮光一半变蓝
C．曝光一半变蓝 D．叶片全不变蓝
（2）在上述实验中，萨克斯将绿色叶片先放在暗处几小时的目的是
A．将叶片中的水分消耗掉 B．将叶片中原有的淀粉消耗掉
C．增加叶片的呼吸强度 D．提高叶片对光的敏感度
（3）在上述实验中，萨克斯对这个实验的设计具有很强的逻辑上的严密性，具体体现在
A．没有对照实验 B．本实验不需要设对照实验
C．曝光处作为对照实验 D．遮光处作为对照实验
2．叶绿素不溶于
A．水 B．石油醚 C．丙酮 D．苯
3．在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装
A．红光灯 B．绿光灯 C．白炽灯 D．蓝光灯
4．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的
A．内膜上 B．基质中 C．片层膜上 D．各部位上
光合作用巩固练习参考答案
1．（1）C （2）B （3）D 2．A 3．B 4．C
（概念题）
12．在温室内进行无土栽培，请回答下列问题：
（1）春季天气晴朗、光照充足时，为使作物增产，除满足矿质元素的需求外，应采取的措施是___________。
（2）当阴雨连绵、光照不足时，温室温度应___________，以降低蔬菜的___________。
（3）向培养液中充入空气的目的是____________________________________________。
（4）培养液中的矿质元素有一定配比，这些矿质元素在植物体内的作用是：
①___________________________________；
②_____________________________________。
参考答案：（1）补充二氧化碳（2）适应降低 呼吸作用（3）促进根系有氧呼吸（4）①作为原生质的组成部分 ②调节生命活动
（概念图题）
5．图9—6是生态系统中由主要生产者所进行的某种活动，试据图回答：
(1)该生理活动的名称是 。
(2)它主要是在叶肉细胞内被称为 的细胞器中进行的。
(3)图中字母A、B、C各自所代表的名称是A B C
(4)需要消耗物质A和B的生理过程③的名称是
。
(5)图中编号①所表示的生理过程是 。
(6)如果在该细胞器基质中的酶因某种原因而被破坏，
则这一生理活动过程的两个阶段中，最先受到影响的
阶段是 。
(7)色素吸收的 能，在这一生理活动过程的
阶段，部分被转移到 中，转变为活跃的
化学能，再经过这一生理过程的 阶段，转变
为 化学能。
参考答案：
5．（1）光合作用（2）叶绿体（3）ATP NADPH（即[H]） （CH2O）（4）C3化合物的还原（5）水在光下分解（6）Ⅱ暗反应（7）光，Ⅰ光反应，NADPH，Ⅱ暗反应，糖类等有机物中稳定的
（计算题）
6．某植物体经10小时光照，测得有300mg的氧产生。
请计算10小时内植物体积累葡萄糖的量。
答案： 281．3mg
（实验流程题型）
7．用高速离心法打破叶绿体的外膜与内膜，基粒和基质便释放出来，然后做下列实验：
实验四：将除去基粒后的上述实验均处于光照下或不照光处理(即处理1和处理2)，两者实验结果相同。
分析上述实验：
(1)光反应的产物中有 。 (2)暗反应的场所是 。
(3)光反应的场所是 。 (4)实验四证明了 。
(5)上述实验证明，完成光合作用的基本单位是 。
答案：7．（1）ATP和[H]（2）叶绿体基质（3）叶绿体基粒（4）暗反应不需要光 （5）叶绿体
8．1930年著名科学家鲁宾和卡门设计了一个实验，用同位素C18O2研究绿色植物的光反应过程,实验如图9—7所示，图中容器内为小球藻悬液。
（1）甲图中的A代表___________，它来源于___________。
（2）乙图中的Ｂ代表___________，它来源于___________。
（3）本实验说明______________________________________。
（4）若甲图中供给12mol C18O2，则能产生___________mol氧气。
答案：8．（1）O2 H2O（2）18O2 H218O
（3）光合作用过程中产生的O2的氧元素来自H2O（4）12
（曲线坐标题）
10.图9—7为四种植物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)在不同光照强度下光合作用速率的曲线,其中最适于在荫蔽条件下生长的植物是
A．Ⅰ B．Ⅱ
C．Ⅲ D．Ⅳ
参考答案： 10．D
13．一学生做了这样一个实验：将小球藻放在一只玻璃容器内，使之处于气密封状态。实验在保持适宜温度的暗室中进行，并从第5分钟起给予光照。实验中仪器记录了该容器内氧气量的变化，结果如图9—10所示。请据图分析回答：
（1）在0～5分钟之间氧气量减少的原因是 。
（2）给予光照后氧气量马上增加的原因是 。
（3）加入少量的NaHCO3溶液后，氧气产生量呈直线上升，这是因为
。这个结果对农业生产有一定的实际意义，即在光照充足的条件下，要提高大棚作物的产量，可以 。
（4）加入NaHCO3溶液后，植物光合作用平均每分钟产生 摩尔的氧气。
参考答案：（1）植物处于黑暗条件下，只进行呼吸作用消耗氧气（2）植物光合作用强于呼吸作用，氧气的释放量大于消耗量，容器中的氧气量增加（3）二氧化碳浓度增加促进了植物的光合作用，产氧量增加。适当增加二氧化碳浓度（4）5×10-8
【阅读材料】
生物体主要由有机物组成。各种生命物质只有在一定的结构基础上进行有规律的、协调的物质和能量变化，才能表现出生命活动。这种生物体与外界环境之间的物质和能量交换，以及生物体内物质和能量的转变过程，称为新陈代谢。通过新陈代谢生物体不断地自我更新。在此基础上才有生长、发育、生殖，才有遗传和变异。但新陈代谢又受其他生命特征（尤其是遗传变异）及生态因子的影响，进而影响生物体的各种生命活动。
纵观生物界的各种新陈代谢，植物的新陈代谢是基础，且对农业生产实践有重要意义。现代农业生产就是通过控制光照、温度、CO2浓度、水、肥料，选择优良品种来进行的工业化的高效的农业生产。请思考下图中所示的问题。
物质的运动必须有能量来推动。几乎所有生物的生命活动都直接或间接地靠植物光合作用固定的太阳能来推动的。
光合作用几乎是生物界唯一能利用光能把无机物合成为贮能的有机物的生理作用，从而为整个生物界提供有机物和能量，同时也维持了大气中O2和CO2的基本稳定。因此，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，它对生物体、生态系统与人类生产、生活都有重要意义。
光合作用的场所为叶绿体，与光合作用有关的结构特点主要有：每个基粒由几十个片层结构组成，上面分布着光合作用色素和光反应的酶，基质中含暗反应的酶和其他有关物质。叶绿体中含有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素4种色素，这4种色素可以用有机溶剂（如无水酒精、石油醚等）提取，并依其在滤纸上扩散速度不同而分离。从叶绿体色素的吸收光谱分析得知，叶绿体色素主要吸收红橙光和蓝紫光。
光合作用的过程是由光反应和暗反应两个前后相继、紧密结合的阶段组成。每个阶段的物质变化和能量转换概括如下表。
光反应形成的ATP和NADPH作为暗反应的能量和还原剂用于三碳化合物的还原；而暗反应形成的ADP、Pi和NADP供反应用，故两者是相辅相成密不可分的。
影响光合作用的因素分成内因和外因。内因主要指植物体的情况，如生长、发育的阶段，水分代谢，遗传特征等。外因主要是指光照强度、CO2浓度、温度和水。光照强度与推动光合作用的能量有关；温度主要与酶的活性有关，它除了影响光合作用的效率，也是决定植物分布的因素之一；CO2浓度和水的多少与光合作用原料供应有关。这些环境因子是相互联系，共同通过植物体的内因起作用的。因此要注意分析这些因子的综合作用和限制因素。
各类有机物中都贮有能量，但能直接用于细胞生命活动的是ATP。最主要、最容易被氧化释能并用于形成ATP的物质是葡萄糖；作为葡萄糖的贮存形式，植物体一般以淀粉的形式，动物体一般以糖原的形式贮存。由于脂肪中的“C—H”比例高，还原性强且不溶于水，故脂肪是贮能最多、最稳定的有机物。地球上经长期的地质变化产生的贮能物质——煤和石油，分别由古代植物及古代低等动植物和细菌经长期地质变化而形成的，它们已成为现代工农业的主要能源。
阳光作为光合作用的能源，对植物体有决定性的影响，进而直接或间接地影响到动物的生活与分布。
从光照的量看：在一定的范围内光照强，光合作用效率高。但接受光照的程度也与植物的特性有关，如阴生植物只能在较弱的光线下生长。另外，日照时间的昼夜变化和季节变化既会影响到植物的生活与繁殖（如甘薯花昼合夜开、植物的向光生长、菊花在短日照下开花等），也同样会影响到动物的生活习性（如昼伏夜出、迁徙、换毛等）。光照还有其他作用，如促进皮肤合成维生素D等。
但光照过强对阴生植物有害，对人体容易诱发皮肤癌与白内障等。另外，光照过强还会引起温度升高及水分过度蒸发，从而间接影响生物的生命活动。
【综合练习】
一．(概念题)
1．利用温室栽培蔬菜，要获得高产，调控温度的方案应是
A 昼夜24小时，维持25℃左右的最适温度
B 昼夜24小时，温室维持较低温度
C 白天温室维持在 25℃左右，晚上适当降低温度
D 晚上温度维持在25℃左右，白天适当降低温度
2．农业科技人员向农民建议，在利用温室生产时，可向温室施放适量的CO2，这是因为
A CO2可使害虫窒息死亡，从而有效防止植物的病虫害
B 植物的光合作用需要CO2，使用CO2可促进光合作用
C CO2可产生温室效应，使温室里的温度升高
D CO2能灭火，施用CO2可避免火灾
3．植物的光合作用是通过叶绿体中的色素来实现的。其中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收 光，此光是波长较 的可见光。
7．1915年、1930年、1965年三年度的诺贝尔化学奖授予在研究叶绿素方面有突出贡献的化学家们，下列有关叶绿素的说法错误的有
A 叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色；
B 绿色植物叶片中，叶绿素的含量是类胡萝卜素的1/4；
C 在叶绿体色素的提取与分离实验中，叶绿素的扩散速度比类胡萝卜素快得多；
D 叶绿素是光合作用中最重要的催化剂，主要作用是能吸收光能，并将水分解。
【参考答案】
1．C
白天要提高光合作用的效率，晚上要降低呼吸作用的消耗，才能积累更多的有机物。
2．B
温室是农业生产的场所，植物、蔬莱的生长所进行的光合作用需要CO2，所以往温室中加入CO2有助于光合作用的进行，更有利于植物的生长。
3．蓝紫光 小 7．B、C
四．人类的生存离不开绿色植物，我们的食物来源主要是来自绿色植物，我们呼吸的氧气也是有绿色植物进行光合作用时放出的，因此，可以说没有绿色植物就没有生命。请回答下列问题：
l．绿色植物进行光合作用的主要细胞器是
A 线粒体 B 叶绿体 C 核糖体 D 高尔基体
2．叶绿体的结构可以分为三大部分，即：
a． b． c．
3．写出二氧化碳和水进行光合作用合成有机物的化学方程式。
【参考答案】
1．B
2．膜基质 基粒 基粒片层
3．略
十．20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门来用同位素标记法研究了光合作用中，绿色植物放出的氧是来自CO2还是H2O的问题，他们用氧的同位素分别标记H2O和CO2，使它们成为H218O和C18O2，然后进行两组光合作用实验，第一组向绿色植物提供H218O和CO2，第二组向同种绿色植物提供 H2O和C18O2，结果表明第一组释放的氧全部是 ，第二组释放的氧是 ，这个实验表明光合作用释放的氧全部来自 。
1．在上述实验中应用的18O与16O具有 质子数， 中子数， 的化学性质。（填“相同”、“不同”）。
2．18O、16O中， 具有 性，可以作为示踪原子。
【参考答案】
18O2 16O2 水
1．相同 不同 相同
2．18O 放射性
十六．1．植物吸收太阳能，发生光合作用，太阳能转化为植物的化学能，光合作用的总反应式是 ，光合作用释放的氧气则来自于参加反应的哪种物质？ 。
2．植物在吸收太阳辐射能时，主要吸收可见光中的 ，而几乎余部反射 光。吸收的可见光用于 ，最终将光能转变成 。
3．动植物尸体、粪便中含有丰富的有机物。储藏着大量的化学能。除了燃烧以外，还可以通过细菌发酵生产沼气，产生可用于燃烧和照明的能量。沼气的化学名称叫 ，它的分子式为 。沼气是通过 细菌在 条件下分解有机废物而产生，在剩下的残渣和废液中则含有许多氮、磷、钾和微量元素，是很好的 。
4．归根到底，生物是依赖什么能量为生的 。
5．食物中的化学能转变成人体肌肉收缩的机械能要经过 、 、
三个阶段。
【参考答案】
1．（略） 水
2．红光和蓝紫光，绿，光合作用，化学能。
3．甲烷，CH4，厌氧，无氧，肥料。
4．太阳能
5．能量的释放，能量的转移，能量的利用
十八．为提高日光温室的经济效益，需要调节好温室内的光照、温度、气体和湿度，这对作物的生长、产品品质的关系极大。请阅读下面的文字，并填空回答问题：
1．在冬季，温室密封，内外温差大，经常在温室内壁和薄膜（或玻璃）上结成一层水膜，致使温室内 ，影响作物的生长发育。有效的办法是及时擦干水膜或者 ，用以调节温室内的湿度，使相对湿度保持在 。
2．日光温室在严寒冬季密封时间长，通风少，容易使温室内种植的蔬菜进行 的二氧化碳严重缺乏。特别是在日出一小时后，其浓度可降至100 ppm左右（较空气中350 ppm减少250 ppm），使蔬菜处于严重饥饿状态，长期下去，植株 。因此，在温室内定期施放二氧化碳气体，一般可使产量提高20％以上。
【参考答案】
1．空气湿度增大，降低透光率 加强通风 60％～80％
2．光合作用 长势弱、易早衰、产量低
（学科之间的综合运用）
6．在夏至这天，假设温度相同且为晴天，则同种植物有机物积累最多的地区是
A 哈尔滨 B 北京 C 上海 D 海口
（概念计算题）
8．对某植株作如下处理：①持续光照10min；②光照5s后再黑暗处理5s，如此连续交替进行20min。若其他条件不变，则在两种情况下，植株所能制造的有机物总量
A ①多于② B ①少于② C ①和②相等 D 无法确定
【参考答案】
6．A
本题要点：夏至这一天白天最长，夜间最短；我国的纬度处在零度和66.5 这两个极端之间，在夏至这一天，越往北，纬度越高，光照越长；同种植物在同等条件下光照越长，经光合作用积累的有机物就越多。
8．B
考查学生在新情景下运用所学知识解决复杂问题的能力。题目所问的是两种情况下，植株制造有机物的量，并非积累有机物的量，故不必考虑呼吸消耗。解题时必须明确，光反应虽然是暗反应的基础，但是有机物的生成主要取决于暗反应进行的程度。由于②间歇光照累计时间与①相同（均为10 min），这说明两种值况下光反应为暗反应提供的氢和ATP量相等，但①暗反应只进行了10min，而②暗反应持续进行了20min，可以说②将光反应提供的物质充分加以利用，制造有机物总量比①多。
（图形题）
二．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。
1．此实验过程中，减小容器上方气体压强的作用是
A 减小叶片所受的重力
B 减小叶片的密度
C 减小叶片上附着的空气密度，使水容易浸润叶片
D 减小叶片内的空气密度，从而增大叶片密度
2．给容器内注入NaHCO3溶液的主要目的是
A 防止叶片内的叶绿素遭受破坏
B 为叶片进行光合作用提供足量水
C 为叶片进行光合作用提供足量CO2
D 增大溶液密度，有利于叶片上浮
3．光照后叶片重新浮出液面的原因是
A 叶片吸水膨胀，密度减小的缘故
B 溶液内产生的CO2大量附着在叶面上的缘故
C 叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上的缘故
D NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大。
【参考答案】
1．C、D
由于容器上方的空气被抽出，故原附着在叶片内、外的空气密度相应减小，这既有利于叶片被水浸润，也使得叶片密度较前增大，从而导致叶片下沉。
2．C
NaHCO3水解可产生CO2，由于容器内原有空气被大量抽出，因而对于叶片进行光合作用而言，此时最需要的是 CO2。
3．C
叶片光合作用吸收了溶液中的 CO2而放出 O2，故附着在叶面上的气体是O2。
此题属于生物、化学、物理三科综合测试题。涉及光合作用原理、密度概念以及碳酸盐水解等基础知识。主要考查理科知识的综合运用能力，因而在解答此类题目时，应充分考虑到实验的每个附设条件，每种现象的发生与相关科目知识的联系等，同时要善于在复杂多变的情况中梳理出矛盾的主要方面，寻找出解决问题的依据，从而排除干扰，选出正确答案。
（坐标曲线题）
三．下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
甲 乙
1．甲图曲线中C点和E点（外界环境中CO2浓度变化为零）处，植株处于何种生理活动状态
2．根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点。
3．乙图中F—G段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。
4．乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为
A 光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效率
B 温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物
C 温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应
D 光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行
【参考答案】
1．呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量时；
2．B－F D E；
3．光照强度逐步减弱 ATP NADPH
4．C
首先，要认真看清坐标的含义，尤其是纵坐标，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析；第三，注意光合作用强度决定的有机物产出率与有机物总的积累之间的区别；第四，乙图的 E点 CO2吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。
4．A
十三．将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究在10℃、20℃的温度下，分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用，结果如下图所示：
1．该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的 倍。
2．该叶片在10℃、5000勒克斯的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是 mg。
3．该叶片在20℃、20000勒克斯的光照下，如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为 mg。
【参考答案】
解这道题的关键是识图
1．3
根据呼吸作用的原理，叶片的呼吸速率应理解为左图中单位时间内氧气的吸收量，即是直线的斜率。
2．据右图知10℃每小时氧气的释放量为3.5mg，据左图知同样条件下每小时氧气的吸收量为0.5mg。故每小时氧气的产生量为3.5＋0.5＝4mg
3．7.03mg
十五．右图表示某植物在不同温度下，在一定光照条件下，实际的光合作用量（曲线Ⅰ）和呼吸量（曲线Ⅱ）的变化情况（可见光合作用量＝实际光合量－呼吸量），试回答：
1．这株植物重量增加最快时，温度约为 ℃。
2．曲线AB段表示
3．曲线BC段表示
4．曲线DC段表示
5．可见光合作用量／实际光合作用量的值，
设为0.5是近似 ℃时的比值。
6．20℃时的实际光合作用量大致与
℃的实际光合作用量相等。
7．这个植物的重量在 ℃后开始减少。
【参考答案】
从图中可看出植物光合作用量和呼吸作用量受温度的影响较大。温度主要影响酶的活性，在温室大棚里，人们可采取控制昼夜温差的方法使植物多积累有机物。
1．20℃
2．在一定的温度范围内，绿色植物的光合作用率随着温度的升高而提高
3．当温度超过一定的限度时，绿色植物的光合效率反而随温度的升高而降低
4．在40℃以内，植物的呼吸作用随温度的升高而逐渐提高
5．30℃
6．30℃
7．38℃左右
（图形+实验题）
六．如右图所示，天平两端托盘上的盛水烧坏内各插有一根树枝，且两根树叶一多一少，开始时天平两边平衡，现将此装置移至阳光下照射：
经过一段时间，天平 边将会下降，主要原因是
A 光合作用 B 杯内水分的蒸发
C 树叶的蒸腾作用 D 树叶的呼吸作用
【参考答案】
1．右 C
应该是天平的右边下降，原因是左边树枝上的叶子较多，蒸腾作用散失水分多于右边，从而出现左轻右重的不平衡状态。
七．用三棱镜可使阳光折射成一条色谱带如右图。请回答：
1．将一瓶绿藻放在A处，B、C、D变暗的是 段。
2．将这瓶绿藻放在B、C、D的
段位置上，就会严重影响它的生长。
【参考答案】
本题要点：阳光是复色光，通过三棱镜后会发生色散，形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色组成的光带；绿藻叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，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；将一瓶绿藻放在A处，会使阳光中红光和蓝紫光明显减弱，故再经三棱镜折射成的色谱带上B段（含红光带）和D段（含蓝紫光带）将变暗；如将这瓶绿藻放在C段（含绿光带）位置上，由于叶绿素等色素对绿光吸收最弱，故获得光能最少，光合作用减弱，将会严重影响它的生长。
九．右图所示是一组验证光合作用吸收CO2和呼吸作用释放O2的实验，实验器材包括一盆绿色植物、四个锥形瓶、紫色石蕊试液，试根据实验利用所学生物、化学知识回答下列问题：
1．当A瓶用来证明光合作用吸收CO2时，紫色石蕊试液呈 色，为什么？
2．当B瓶用于征明呼吸作用释放CO2时，需要 ，紫色石蕊试液呈 色，为什么？
3．C瓶在实验中起 作用，指示剂呈 色。
4．用半透明纸包住光照中的D瓶，实验结果表明石蕊试液颜色无变化，试分析其原因。
【参考答案】
1．蓝
当A瓶中进行光合作用时，叶片会吸收瓶中的CO2，因为瓶口密封，因此当瓶中CO2被吸收完时，试液中的CO2也会挥发出来被吸收，因此破坏了CO2的溶解平衡，这时的pH值升高大于7，呈碱性，故试液呈蓝色。
2．用遮光纸遮住锥形瓶；当植物进行呼吸作用时，释放出的CO2溶于水生成弱电解质H2CO3，使试液中H+增多，pH值小于7，故呈红色。
3．对照 紫
4．因为此时光合作用消耗的CO2和呼吸作用生成的CO2的量相等。
在正常情况下光合作用强度比呼吸作用高，在瓶外包上半透明纸，使光合作用和呼吸作用强度趋于相等时，使消耗的CO2和呼出的CO2相等。如果试液呈中性，因此颜色完变化。
十二．右图所示是测定光合作用速度的仪器。在密闭小室内放有一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，缓冲液用以调节小室内CO2的量，使其浓度保持在0.03％。小室内气体体积的变化可根据毛细管内水柱的移动距离测得。在不同强度光照条件下，测得小室内气体体积如下表所示（表中气体体积的单位是微升/平方厘米叶面积/分。“＋”表示增加，“－”表示减少。光强度单位为千勒克司）。请回答：
光强度 0 5 10 20 30 40
气体体积 －0.25 +0.5 +1.2 +1.7 +1.7 +1.7
1．光强度为0时，小室内减少的气体是 ，减少的原因是
2．光强度增加时，小室内增加的气体是 ，增加的原因是
3．为了防止光照引起小室内气体的物理性膨胀或收缩所造成的误差，必须要有对照，并对实验结果进行校正。那么对照组小室内应放置
A 同样大小新鲜叶片和水
B 同样大小死叶片和缓冲溶液
C 同样大小纸片和水
D 同样大小死叶片和水
4．请据表中数据在右边方格内绘制O2生成总量和光强度间关系曲线。
【参考答案】
1．此时光反应停上不能产生O2，小室内减少的气体是O2，被叶片的呼吸作用消耗，呼出的CO2被缓冲液吸收，使小室内气体体积减少。
2．光强度增加时，增加的气体是O2，是由叶片的光合作用产生O2。
3．选项B除死叶片外其它条件与原实验装置相同，答案为B。
4．参照表中数据制定出点线坐标如右图所示，因光强度为0时数值为－0.25，所以每个数值需加0.25。
十四．绿色植物进行光合作用的完整单位是叶绿体。当打破叶绿体膜后基质和基粒便释放出来。在缺CO2的条件下给予光照，然后再以离心法去掉基粒，把14CO2加入无叶绿素的基质中，虽然在黑暗的条件下，基质制剂中却出现了含14C的光合过程中间产物和淀粉。
1．①右图说明叶绿素分子主要吸收 和
②叶绿素a和叶绿素b的颜色分别是 和
③叶绿素分子分布在基粒 。
④叶绿素分子吸收光能进行光反应，其产物是 、 和ATP。
2．叶绿体的基质中含有进行光合作用所需要的多种 ，它是由活细胞产生的具有 功能的一类特殊的蛋白质。
3．把14CO2加入无叶绿素的基质中，14C的转移途径是
A 二氧化碳→三碳化合物→淀粉→葡萄糖
B 二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖→淀粉
C 二氧化碳→五碳化合物→淀粉→葡萄糖
D 二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖→淀粉
4．光会作用整个生物界最基本的物质代谢和能量代谢，其实质是
5．右图是晴朗天气下田间玉米在一天中不同时间CO2浓度示意图，箭头表示气体运动的方向。
①在l、2、3三条曲线中，曲线 表示夜间CO2的浓度，理由是 。
②曲线1和2都反映出玉米基部的二氧化碳浓度比中上部高，试分析原因 。
【参考答案】
l．①红光和蓝紫光；②蓝绿色和黄绿色；③片层结构的薄膜上；④O2、[H]
2．酶、催化
3．B
光合作用的暗反应过程中。二氧化碳首先与五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物再被还原为六碳化合物葡萄糖，葡萄糖又可以进一步形成淀粉，所以CO2中的14C首先转移到三碳化合物中，然后进入葡萄糖，最终到达淀粉。
4．光合作用的实质是把简单的无机物转变为复杂的有机物并释放出氧气，把光能转变为化学能储存在有机物中。
5．①3
理由是在夜间，植物几乎完全停止光合作用，只进行呼吸作用，因此田间二氧化碳浓度升高，遵循气体扩散的原理二氧化碳从高浓度向低浓度扩散，气体运动方向向上如曲线3箭头所示。
②玉米基部的二氧化碳浓度比中上部高是因为在田间玉米基部的通风透光条件比中上部差，光合作用弱，二氧化碳的消耗较少。
（表格材料题）
十七．《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中，提供了到达地球表面的太阳能辐射的几条主要去路的数据：
直接反射 52 000×109kJ/s
以热能方式离开地球 81 000×109kJ/s
水循环 40 000×109kJ/s
大气流动 370×109kJ/s
光合作用 40×109kJ/s
则：
1．地球对太阳能的利用率大约为
2．通过光合作用，每年约有 kJ的太阳能转化为化学能，相当于 kg葡萄糖进入生态系统，这些能量约有 kJ流入到初级消费者？（绿色植物能量转化率为33.7％，每克葡萄糖含能为17 138 J）
3．大气中CO2和O2的含量是相对稳定的，地球每秒钟产生CO2约1.188万t，这需要光合作用吸收CO2来消除。如每平方米森林光合作用产氧0.075 kg/d，每平方米草地光合作用产氧0.06 kg/d，为保护我们的生存环境需有森林 m2或草地 m2。
4．每年由绿色植物通过光合作用为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为m，试根据能量关系列出m的计算式。列式中缺少的数据用符号表示：m＝ ，所缺少数据的化学含义为
【参考答案】
1．23.3％
2．4.251×1017kJ 2.48×1013kJ 4.251×1016～8.502×1016kJ
3．9.95×1012 1.244×1013
4．m＝1.12×1023kg/Q
Q为每生成 1mol C6H12O6所需要的能量（J/mol）
从题中提供的数据可见，到达地球表面的太阳辐射能中，被地球“直接反射”和“以热能方式离开地球”的太阳能，是没有被地球利用的，而用于“水循环”、“大气流动”和“光合作用”的太阳能是地球可以加以利用的部分，由此可以算出利用率。
绿色植物通过光合作用为我们环境除去了二氧化碳，由光合作用的反应式可知：每消耗6mol CO2将产生1mol的C6H12O6，如果知道每生成1mol C6H12O6所需要的能量Q，则可求得除去的二氧化碳的质量m。
（实验设计应用题）
十九．冬天用大棚种植蔬菜是现代农业的一个特点，如果长期密闭大棚不与外界相通，植物会因CO2逐渐缺乏生长减缓。研究表明，如果增大棚内CO2的浓度，即可保温又可促进植物快速生长和高产；如果大棚和外界相通，大棚内的温度降低，植物生长将减缓。综合上述内容，请你用废弃的根、茎、叶等，不用化肥，设计一个使CO2循环应用的大棚种植系统。
【参考答案】
CO2的循环是碳的化合物的循环，因此，可以利用碳的不同化合物的作用，达到循环的目的。其循环系统大致如下：
（材料分析题）
二十四．自然界中的化石染料（如煤、石油）储量有限，形成周期漫长，不能持续永久地使用，因而寻找可替代的能源意义重大。目前，科学家们已掌握了一定的技术来利用太阳能、水能、潮汐能以及生物能等等。
地球上的绿色植物可以通过叶绿体进行光合作用，将太阳能转化为化学能储存在有机物里。实验证明：每摩尔葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870千焦的能量，其中有1255千焦的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式损失了。
1．写出光合作用过程的化学反应方程式，并解释为什么绿色植物被称之为“自动的空气净化器”，它对人类生存的环境有何重大作用？
3．已知某绿色植物在一段时间内通过光合作用并释放出13.44m3的O2（标准状况下），试求：
①在上述生理过程中植物转化并储存的太阳能有多少kJ？
参考答案：
本题以能源问题为背景材料，以生物知识为主体，以绿色植物的光合作用为主要内容，渗透了化学学科中有关化学方程式的计算、物理学科中光子能量和电功的计算等知识，较好地考查了学生运用多学科知识、原理分析和解决实际问题的综合素质。
1．反应方程式略
绿色植物进行光合作用，吸收CO2，放出O2，为生物的呼吸作用提供O2，以使大气中的O2和CO2的含量保持稳定。制造O2、净化空气、过滤尘埃、杀灭细菌、消除噪声、涵养水源、保持水土、防风固沙和调节气候等作用。
3．①2.87×108焦耳
二十五．叶绿素 a可表示为，叶绿素b的分子式为C55H70O4N4Mg，它们都是叶绿酸的酯。青菜中含较多的叶绿素，放置在空气中易变质而发黑。如叶绿素a中的Mg散失而生成植物黑素。若叶绿素a中心位置上的铁换成Cu(Ⅱ)，则较稳定，绿色较易保存。在制作绿色植物标本时，常用适当浓度的醋酸和醋酸铜混合液浸泡植物，浸泡过程中，植物的颜色会从绿色转变成褐色（由于醋酸的作用），然后又转为绿色（由于醋酸铜的作用）。
α－胡萝卜素的结构为，β—胡萝卜素与a－胡萝卜素互为同分异构体，碳的骨架相同，只是虚线框内的双键位置不同，但结构很对称，氧化时在正中间的双键断裂生成两个视黄醛分子。维生素A1即视黄醇，氧化时可得视黄醛，胡萝卜素也可转变为维生素A1。常吃富含维生素A的食物或绿色蔬菜（提供胡萝卜素），均可预防夜育症。
叶黄素的结构也很对称，只是β－胡萝卜素结构中的两个六元环上的1个氢原子分别被1个羟基取代。
根据上述资料回答下列问题。
1．叶绿体色素的溶解性为 ；作用是 。在提取叶绿体色素实验中，加入碳酸钙的目的是 ；提取色素的溶剂可选用 ；叶绿素中含有的矿质元素是
2．在烃类中，苯、稠环芳烃等是有毒物质，有能作为营养物质的烃吗？若有，请写出一种物质的名称。
3．写出下列物质的分子式：a－胡萝卜素： ，叶黄素： 。
【参考答案】
1．难溶于水，易溶于有机溶剂 , 吸收可见光 , 调节pH，防止叶绿素破坏 , 丙酮、酒精等 , 氮、镁
2．有 胡萝卜素 3．C40H56 C40H56O2
（图形：光合作用和呼吸作用的综合运用）
二十二．根据如右图所示装置回答：广口瓶中的新鲜绿藻浸在溶有适宜浓度的Na2CO3和NaHCO3的液体中（绿藻能生活），实验前B管中水柱与C中液面齐平。
1．Na2CO3和NaHCO3起什么作用？写出反应方程式。
2．光照一段时间，B管中水柱会怎样变化？为什么？
3．关掉光源，在黑暗室内放置一段时间后，B管水柱会怎样变化？为什么？
【参考答案】
1．稳定气体中CO2的含量，Na2CO3＋CO2＋H2O==2NaHCO3。
2．下降，光合作用产生O2，A中气压上升，故B水柱下降。
3．上升，呼吸作用消耗CO2，A中气压下降，故 B水柱上升。
图9—1
图9—2
图9—3
图9—5
图9—4
图9—6
图9—7
图9—7
图9—10