假期复习：第五章：5.4光合作用

暑假，对于即将步入高二和高三的孩子们来说，这是一个弯道超车的好时机。对于准高一的孩子们来说，这个暑假也是你比人家高起点的台阶。接下来，我们将按照章节或一章或一节地来串高中生物学的知识点。希望能让孩子开学后能有一个全新的自己。本文内容可能不会面面俱到，但后面相关阅读的超链接部分有更多内容，可以选择阅读。

关于练习方面，由于细胞代谢这模块，无论是哪套试卷，或选择题或大题，每年基本上都会考到。另外细胞呼吸一般都是和光合作用一起考查，所以选题时也是一起选的。

第五章：细胞的能量供应和利用

第四节：能量之源——光与光合作用

一、捕获光能的色素

（1）实验：绿叶中色素的提取与分离

Ⅰ．原理：

①用________（有机溶剂）提取绿叶中的色素，原理是________。

②用________法分离叶绿体中的色素，其原理是________。

Ⅱ．操作步骤：

①提取绿叶中的色素

称取绿叶，剪碎、研磨。研磨时加入________（作用是________）、________（作用是________）和无水乙醇。充分研磨后过滤。

②制备滤纸条

将滤纸条剪去________，并用________笔划一条细的横线。

③画滤液细线

沿铅笔线用滤液划线，等上一次划线干燥后重复划线，至少重复三次。

④分离绿叶中的色素

滤液细线不能触及层析液，因为________。分离过程中注意滤纸条不能贴壁。

Ⅲ．实验结果：（记色素颜色，模拟题还要记位置）

（2）绿叶中进行光合作用的色素主要有两类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收________；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收________。光合作用吸收的光都是________光。（3）春夏季节，叶绿素含量远高于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收最少，________光被反射出来，所以叶片通常呈现绿色。秋冬季节，叶绿素合成被抑制，但是叶绿素的降解仍然继续进行，导致叶绿素的含量下降，类胡萝卜素占优势，所以叶片呈现黄色。

二、叶绿体的结构

（1）叶绿体的结构如下图所示：

（2）叶绿体是光合作用的场所。类囊体薄膜上不仅分布着吸收光能的________分子，还有进行光合作用所必需的________。

三、光合作用的探究历程（简单记忆即可）

（1）植物体在光下能够更新空气。

（2）德国科学家梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。

（3）光合作用生成淀粉（分析）：

Ⅰ．实验预处理：天竺葵黑暗条件放置24h（饥饿处理目的是________）。

Ⅱ．实验处理及结果：

遮光组（实验组）→没有检测到淀粉；

曝光组（对照组）→检测到淀粉。

（4）光合作用产生的氧气完全来自于水：

Ⅰ．主要实验方法：同位素示踪法。

Ⅱ．对比实验处理及结果：

第一组：H218O＋CO2→氧气全部为18O2；

第二组：H2O＋C18O2→氧气全部为16O2。

（5）卡尔文循环（即暗反应）：用14CO2研究C如何转移到有机物中。

四、光合作用的过程（此图利用价值巨大）

注意：糖类要写成（CH2O），注意括号。

五、实验——光合作用的影响因素

（1）实验原理：叶片之所以能够漂浮在水面上是因为叶肉细胞间隙充满空气，当将叶肉细胞间隙的空气排出后，叶片就会沉到水底……

（2）自变量（光照强度）的控制：________

（3）因变量检测指标：________

（4）实验过程：

Ⅰ．用打孔器制作小圆形叶片，避开叶脉。

Ⅱ．赶走小圆形叶片细胞间隙的空气。

Ⅲ．将处理的小圆形叶片置于黑暗的清水中备用。

Ⅳ．取三个烧杯通入CO2，每个烧杯中放10个小圆形叶片。控制光照强度。

Ⅴ．观察记录同一时间段内每个烧杯中小圆形叶片上浮的数量。

六、光合作用的影响因素（外界）

（1）光照强度（模式曲线分析）

Ⅰ．a点的含义是________（“光合作用”或“细胞呼吸”）的强度。

Ⅱ．b点也叫补偿点（光补偿点），其含义是光照强度为b时，净光合 速率为0（光合速率等于呼吸速率）。

Ⅲ．c点也叫饱和点（光饱和点，c点在横坐标），它表示光合作用达到最大时所对应的最低光照强度。

Ⅳ．a~c段，________是限制光合作用的主要因素；c点后________是限制光合作用的主要因素。

（2）二氧化碳浓度

Ⅰ．二氧化碳作为________反应的原料，直接影响________反应，进而影响________反应来影响光合作用。

Ⅱ．夏季晴朗中午，光合作用午休是由于光照强、温度高，蒸腾作用过强，植物关闭气孔，导致二氧化碳供应减少，因此光合作用强度下降。

说明：环境中的二氧化碳通过气孔进入细胞间隙成为胞间二氧化碳，叶肉细胞光合作用直接利用的二氧化碳是胞间二氧化碳。

（3）温度

温度通过影响光反应和暗反应中相关________的活性来影响光合作用。

（4）水

Ⅰ．从自由水功能的角度分析。

Ⅱ．缺水时会相应降低水分的散失，植物的气孔会关闭，导致二氧化碳供应减少，进而导致光合作用减弱。

七、光合作用原理的应用

（1）生产上许多增加农作物产量的措施，都是为了提高光合作用的强度（简单地说，是指________）。

（2）空气中________的浓度，土壤中________的多少，光照的________，光的________以及________的高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。

八、化能合成作用

自然界的某些细菌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，这种合成作用叫做________，这些细菌属于自养生物。

硝化细菌能将氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类。

九、实际光合作用与净光合作用

实际光合作用仅仅考虑叶绿体进行光合作用；净光合作用（光合作用-呼吸作用）是综合考虑了光合作用和细胞呼吸。

在模拟题中，一般用植物“吸收”、“释放”和“积累”等字眼暗示净光合作用。

练习：

1.[2019年·全国卷III，29]氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。

植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是___________，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是___________。

2.[2019年·全国卷I，29]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。

（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力             。

（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会           ，出现这种变化的主要原因是                。

（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

3.[2018年·全国卷III，29]回答下列问题
     （1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的              上，该物质主要捕获可见光中的                     。

     （2）植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知:当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加群体光合速率和干物质积累速率均              。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是                        _。

（3）通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度         （填“高”或“低”）。

4.[2018年·全国卷II，30]为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：

⑴从图可知，A叶片是树冠_______填（“上层”或“下层”）的叶片，判断依据是________。

⑵光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。

⑶若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是___________。

5.[2018全国生物卷I，30]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。

回答下列问题：

（1）当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是__________

（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是___________，判断的依据是__________________________。

（3）甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________________。

（4）某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的____________（填“O2”或“CO2”）不足。

6.[2017全国生物卷III，3]植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O₂的释放）来绘制的。下列叙述错误的是（    ）

A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成

B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C．光合作用的作用光谱也可用CO₂的吸收速率随光波长的变化来表示

D．叶片在640~660 nm波长光下释放O₂是由叶绿素参与光合作用引起的

答案：

1.蛋白质     核酸     叶绿素

PS：细胞核中合成的有DNA也有RNA，所以填核酸。必修一课本P35给出了叶绿素的局部，含有镁和氮，但其他的色素并没有交代，所以该空还是有点不好搞，其他色素的元素组成见：【干货】高中生物常见化合物的元素组成

2.(1)增强

(2)降低   气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO₂减少

(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。

将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

3.（1）类囊体薄膜   蓝紫光和红光

（2）增加   群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低

（3）低

4.⑴下层

  A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片

⑵暗    

 ⑶无水乙醇

5.（1）甲  

（2）甲  光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大。

（3）乙   

（4）CO2

6.A

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