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第2課時　光反應(yīng)和碳反應(yīng)、光照對光合作用的影響 知識內(nèi)容 學考要求 選考要求 光反應(yīng)和碳反應(yīng)的過程 b b 環(huán)境因素對光合速率的影響 c 活動：探究環(huán)境因素對光合作用的影響 c c 學習導航 (1)概述光反應(yīng)和碳反應(yīng)的過程以及二者的聯(lián)系。(2)活動：探究環(huán)境因素對光合作用的影響”，概述各種環(huán)境的作用機理。 方式一　復習葉綠體的結(jié)構(gòu)后，教師提出在葉綠體這個細胞器上是如何完成光合作用這樣一個看似簡單的氧化還原反應(yīng)的呢？葉綠體中的色素在光合作用過程中有沒有作用？有何作用？光如何起作用？物質(zhì)如何轉(zhuǎn)變？能量為何這么轉(zhuǎn)變？……帶著這些問題：我們一起來學習光合作用的過程。 方式二　通過前面的學習我們知道，葉綠體是植物進行光合作用的場所。葉綠體之所以有此功能，這與它的結(jié)構(gòu)是密不可分的。根據(jù)下面有關(guān)葉綠體的知識來回答幾個問題。 (1)葉綠體是植物進行光合作用的場所，你知道葉綠體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)嗎？ (2)葉綠體中的色素存在于什么部位？它的功能是什么？ (3)與光合作用有關(guān)的酶存在于葉綠體的哪些部位？光反應(yīng)和碳反應(yīng)是如何進行的？ 一、光反應(yīng)和碳反應(yīng) 1．光反應(yīng) (1)過程 ①光能被吸收并轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學能。 ②水在光下裂解為H＋、O2和電子。 ③水中的氫(H＋＋e－)在光下將NADP＋還原為NADPH。 (2)場所：類囊體膜中。 (3)反應(yīng)物：H2O、ADP、Pi、NADP＋等。 (4)生成物：O2、NADPH、ATP等。 (5)條件：色素、光、酶。 (6)能量變化：光能→ATP與NADPH中的化學能。 2．碳反應(yīng) (1)過程 ①CO2的固定：CO2＋RuBP→2三碳酸分子。 ②2三碳酸分子2三碳糖。 (2)場所：葉綠體基質(zhì)。 (3)反應(yīng)物：CO2、ATP、NADPH等。 (4)產(chǎn)物：三碳糖 (5)能量變化：ATP、NADPH中的化學能―→三碳糖中的化學能。 3．聯(lián)系：光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供NADPH、ATP，碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋，如圖所示。 歸納總結(jié)　光反應(yīng)與碳反應(yīng)的比較 比較項目 光反應(yīng) 碳反應(yīng) 場所 類囊體膜 葉綠體基質(zhì) 時間 短促，以微秒計 較緩慢 條件 光、色素、酶、水 多種酶、CO2、NADPH、ATP 過程 利用光能使水光解產(chǎn)生O2，同時產(chǎn)生ATP和NADPH 將CO2還原為糖的一系列反應(yīng) 物質(zhì)變化 ①水的光解：H2O2H＋＋2e－＋O2 ②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ③NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ①CO2的固定：CO2＋RuBP2個三碳酸分子 ②三碳酸分子的還原： 2個三碳酸分子2個三碳糖 ③RuBP的再生：三碳糖RuBP 能量變化 光能―→ATP、NADPH中活躍的化學能 活躍的化學能―→有機物中穩(wěn)定的化學能 完成標志 O2釋放、ATP和NADPH的生成 糖類等有機物的生成 聯(lián)系 光反應(yīng)能為碳反應(yīng)提供ATP、NADPH、碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP＋。二者緊密聯(lián)系，缺一不可 示意圖 例1　(2018紹興3月模擬)如圖為光合作用的過程示意圖，①②表示光合作用的場所，a、b和c表示物質(zhì)。 請回答下列問題： (1)①的名稱是________，其膜上含鎂的色素主要吸收________光。 (2)水在光下裂解，除圖中所示的產(chǎn)物外，還有________，這些物質(zhì)會被________接受，其在卡爾文循環(huán)中將CO2還原為________，此過程中還伴隨著________的貯存。 (3)在供給C18O2極短時間后，除了糖類物質(zhì)含有18O以外，從另一種光合產(chǎn)物________中也應(yīng)當能夠檢測到18O。 答案　(1)類囊體　紅光和藍紫　(2)H＋和電子　NADP＋　糖(或三碳糖或三碳糖磷酸)　能量 (3)水 解析　(1)①中進行的是光反應(yīng)，場所是類囊體，其膜上含鎂的色素是葉綠素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。(2)水的光解產(chǎn)物有氧氣、H＋和電子，H＋和電子會被NADP＋接受，形成NADPH，其在三碳酸分子還原過程中供能和作為還原劑，將三碳酸分子還原為三碳糖磷酸，此過程中還伴隨著能量的貯存。(3)在供給C18O2極短時間后18O的走向為：C18O2三碳酸分子三碳糖和HO(碳反應(yīng)階段有水產(chǎn)生)。 思維啟迪　對光反應(yīng)與碳反應(yīng)的認識 (1)光合作用中光反應(yīng)和碳反應(yīng)不是獨立的兩個階段，而是息息相關(guān)的兩個過程，沒有光反應(yīng)，碳反應(yīng)也無法進行。 (2)光合作用的場所在真核生物中一定為葉綠體，在原核生物中主要為質(zhì)膜。 (3)碳反應(yīng)所需要的ATP僅來自光反應(yīng)，而不能由細胞呼吸提供。 (4)光合作用中，ATP提供能量和磷酸基團；NADPH提供能量和作為還原劑，也是氫的載體，提供氫。 (5)三碳糖或五碳糖(RuBP)組成元素中含有磷。 (6)CO2中的C進入三碳酸分子但不進入RuBP，最后進入三碳糖，RuBP中的C不進入三碳糖，可以通過同位素示蹤實驗證明。 例2　(2017浙江超級全能生模擬)下圖為類囊體膜的部分結(jié)構(gòu)和生理功能示意圖。請據(jù)圖回答相關(guān)問題： (1)葉綠體內(nèi)的很多類囊體堆疊起來的結(jié)構(gòu)稱為______。 (2)類囊體膜是植物進行________的場所，其上的色素吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)化為________，貯存在NADPH和________中。 (3)a物質(zhì)是________，是水的裂解產(chǎn)物，經(jīng)過一系列膜蛋白的傳遞后被NADP＋接受，NADP＋同時還接受1個H＋形成NADPH，NADPH在三碳酸分子的還原過程中提供____________。若撤離光照，短時間內(nèi)葉綠體中的RuBP含量將________。 答案　(1)基?！?2)光反應(yīng)　化學能　ATP　(3)電子　能量和氫　下降 解析　葉綠體內(nèi)的許多類囊體堆疊起來形成基粒。類囊體膜上的色素能夠吸收光能，在光反應(yīng)階段水被裂解為H＋、O2、電子，其中H＋、電子將NADP＋還原為NADPH，同時將光能轉(zhuǎn)化為化學能貯存在ATP和NADPH中。在碳反應(yīng)階段，NADPH為三碳酸分子的還原提供能量和氫。若在光合作用過程中突然撤離光照，短時間內(nèi)，三碳酸分子還原產(chǎn)生的RuBP減少，而RuBP與二氧化碳產(chǎn)生三碳酸分子正常進行，則葉綠體中的RuBP含量將下降。 拓展提升　光照和CO2濃度變化對光合作用物質(zhì)含量變化的影響 由于各種因素的變化，如溫度變化、光強度變化、CO2濃度變化會影響三碳酸分子、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖這些物質(zhì)的含量，根據(jù)化學平衡原理分析，可以獲得它們之間變化的關(guān)系。如下表： 項目 光照變強、CO2不變 光照變?nèi)?、CO2不變 光照不變、CO2增多 光照不變、CO2減少 三碳酸分子 ↓ ↑ ↑ ↓ RuBP ↑ ↓ ↓ ↑ ATP ↑ ↓ ↓ ↑ 三碳糖 ↑ ↓ ↑ ↓ NADPH ↑ ↓ ↓ ↑ 注：此表只是對變化短時間內(nèi)各物質(zhì)的相對量的變化作討論，而不是長時間，其中“↑”代表上升，“↓”代表下降 二、環(huán)境因素對光合速率的影響 1．光合速率(光合強度) (1)含義：一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內(nèi)進行多少光合作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳)。 (2)表示方法：產(chǎn)生氧氣量/單位時間或消耗二氧化碳量/單位時間。 2．影響光合速率的因素 (1)光強度：在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光強度的增加而增加；當光強度升高到一定數(shù)值后，光強度再增加，光合速率也不會增加，此時的光強度稱為光飽和點。 (2)溫度：每種植物光合作用都有一個最適溫度。低于該溫度，隨著溫度升高，光合速率加快；超過該溫度，酶的活性減弱或喪失。 (3)二氧化碳濃度：一定范圍內(nèi)，空氣中二氧化碳濃度的增加會使光合速率加快。 (4)礦質(zhì)元素：缺少N會影響酶的合成，缺少P會影響ATP的合成；缺少Mg會影響葉綠素的合成。 特別提醒　光強度對光合速率的影響 ①各點含義 A點：光強度為零，只進行細胞呼吸。 B點：光合速率等于呼吸速率，為光補償點。 C點：是光合作用達到最大值時所需要的最小光強度，即光飽和點。 ②表觀光合速率和真正光合速率的關(guān)系 真正光合速率＝表觀光合速率＋呼吸速率。 3．探究光強度對光合作用的影響 (1)實驗假設(shè)：一定范圍內(nèi)，光合速率隨光強度的增加而增強。 (2)實驗過程 ①組裝下圖裝置三套，編號為甲、乙、丙； ②分別向三支試管內(nèi)加入等量的小球藻和5%的NaHCO3溶液； ③記錄有色液滴的起始位置； ④取三只100 W燈泡，分別置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm處，一段時間后，記錄液滴位置。 (3)變量分析 ①自變量：光強度，通過100 W燈泡距實驗裝置的距離遠近控制。 ②因變量：光合速率，通過單位時間內(nèi)O2的釋放量測定，以單位時間內(nèi)有色液滴的移動距離作為檢測指標。 ③無關(guān)變量：各組實驗植物(如金魚藻、小球藻)的數(shù)量相同，溫度、CO2濃度相同。 (4)實驗拓展 ①設(shè)置溫度作為自變量 用上述裝置探究溫度對光合速率的影響，可通過將試管分別置于裝有不同溫度水的燒杯中控制自變量——溫度； ②設(shè)置CO2濃度作為自變量 用上述裝置探究CO2濃度對光合作用的影響，可通過往試管內(nèi)分別加入不同濃度的NaHCO3溶液來控制自變量——CO2濃度。 例3　圖甲表示植物光合作用中的光反應(yīng)，其中數(shù)字表示物質(zhì)，a和b表示結(jié)構(gòu)。圖乙為“探究環(huán)境因素對光合作用的影響”的實驗裝置，廣口瓶中裝有碳酸氫鈉溶液以維持溶液中CO2濃度。請回答下列問題(說明：題中“[　]”填數(shù)字或字母，“________”填文字)： (1)葉片中的光合色素存在于圖甲中的[　　]________上?！肮夂仙氐奶崛∨c分離”實驗中，加入________液使光合色素在濾紙上分離，其中擴散的最快的色素是________。 (2)圖甲中，水中的氫轉(zhuǎn)移到[　　]________(物質(zhì))中，該物質(zhì)在卡爾文循環(huán)中的作用是________________________________________________________________________。 (3)某研究小組利用圖乙裝置探究不同波長的光對黑藻光合作用的影響。光合作用速率常用圖甲中[　　]________的相對釋放量表示，其釋放量可依據(jù)圖乙中________________________估算。 答案　(1)b　類囊體膜　層析　胡蘿卜素 (2)②　NADPH　提供氫和能量 (3)①　O2　量筒中收集的液體體積 解析　(1)葉片中的光合色素存在于圖甲中的[b]類囊體膜上。分離光合色素的方法是紙層析法，所用到的液體為層析液。胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，擴散速率最快。(2)分析圖甲可知，①為O2，②為NADPH，③為NADP＋，④為ATP，⑤為ADP。圖甲中，水中的氫轉(zhuǎn)移到[②]NADPH中，該物質(zhì)在卡爾文循環(huán)(碳反應(yīng))中的作用是提供氫和能量。(3)光合作用速率常用圖甲中[①]O2的相對釋放速率表示。O2不易溶于水，廣口瓶內(nèi)黑藻的光合作用釋放O2導致瓶內(nèi)氣體壓強增大，將水壓入量筒，所以O(shè)2的釋放量可依據(jù)圖乙量筒中收集的液體體積估算。 例4　光合作用的正常進行要受多種因素的影響。一個生物興趣小研究了礦質(zhì)元素含量、光強度和溫度對光合作用的影響，下面是一位同學根據(jù)實驗結(jié)果繪制的一組曲線，你認為不正確的是(　　) 答案　A 解析　N是構(gòu)成酶、葉綠素、ATP、NADPH、核酸等的原料，氮元素是植物光合作用的必需元素，但光合強度不會隨葉片中含N量的增大而不斷增大， 1.根據(jù)對下圖的觀察，下列判斷正確的是(　　) A．①需要NADPH，②不需要ATP B．①②都不需要NADPH C．①不需要NADPH，②需要NADPH和ATP D．①②都需要NADPH和ATP 答案　C 解析　由題圖可知，該過程為光合作用的碳反應(yīng)過程，①、②分別是指CO2的固定和三碳酸分子的還原，CO2的固定不需要NADPH，但是三碳酸分子的還原需要NADPH和ATP。 2．(2018湖州期中)光合作用中水分子光解的產(chǎn)物是(　　) A．氧氣和氫氣 B．氧氣、H＋、e－ C．氧原子、NADP＋、e－ D．氧氣、NADPH、ATP 答案　B 解析　在光合作用的光反應(yīng)中，水在葉綠體的類囊體膜上發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)物是氧氣、H＋、e－。其中氧氣可以釋放到外界環(huán)境或供線粒體進行需氧呼吸，H＋、e－可以與NADP＋反應(yīng)生成NADPH。 3．(2017臺州聯(lián)考)下圖曲線Ⅰ表示最適溫度、CO2濃度為0.03%條件下黃豆光合速率與光強度的關(guān)系。在y點時改變某環(huán)境條件，曲線變?yōu)棰颉Ｏ铝袛⑹稣_的是(　　) A．制約x點光合速率的因素主要是葉綠體中色素的含量 B．制約z點光合速率的因素主要是CO2濃度 C．x點和y點的碳反應(yīng)速率相同 D．在y點時，升高溫度導致曲線由Ⅰ變?yōu)棰? 答案　B 解析　在曲線xy段，隨光強度增加，植物光合速率增大，因此制約x點光合速率的因素主要是光強度，A項錯誤；x點時光合速率小于y點，因此x點的碳反應(yīng)速率小于y點，C項錯誤；曲線Ⅰ是在最適溫度條件下得到的實驗結(jié)果，因此曲線Ⅱ不可能是通過升高溫度所致，D項錯誤。 4．下圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．此生物膜為葉綠體內(nèi)膜 B．產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項生理活動 C．發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是：光能→化學能，此化學能可貯存于ATP與NADPH中 D．在圖示結(jié)構(gòu)中可完成光反應(yīng)與碳反應(yīng) 答案　C 解析　色素存在于葉綠體類囊體膜上，而非葉綠體內(nèi)膜；光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于碳反應(yīng)；在類囊體膜上只能進行光合作用的光反應(yīng)，碳反應(yīng)需在葉綠體基質(zhì)中進行。光反應(yīng)可將光能轉(zhuǎn)化為化學能貯存于ATP和NADPH中，故只有C選項正確。 5．圖甲是菠菜葉肉細胞中的葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示不同的部位；圖乙是光合作用的碳反應(yīng)過程示意圖，其中①②表示物質(zhì)。請回答下列問題： (1)利用新鮮菠菜葉片進行“光合色素的提取和分離”活動。在菠菜葉片研磨過程中，加入95%乙醇的作用是____________________________；分離色素的過程中，應(yīng)注意濾紙上的濾液細線要高于________的液面；分離后，在濾紙條上會呈現(xiàn)四條色素帶，其中離濾液細線最遠的色素是________(填相應(yīng)的色素名稱)。 (2)光合色素存在于圖甲的[　　]________中，其中葉綠素主要吸收紅光和________光。圖乙過程發(fā)生在圖甲的[　　]________中(在[　]內(nèi)填寫圖中的相應(yīng)編號)。 (3)圖乙中，物質(zhì)①是________________，該物質(zhì)在光反應(yīng)產(chǎn)物________________________的作用下形成物質(zhì)②。若3個CO2分子進入卡爾文循環(huán)可形成6個物質(zhì)②分子，其中有________個物質(zhì)②分子經(jīng)過一系列變化再生成RuBP，其余的離開卡爾文循環(huán)，可在葉綠體內(nèi)作為合成________、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等大分子物質(zhì)的原料。 答案　(1)作為提取色素的溶劑　層析液　胡蘿卜素 (2)Ⅲ　光合膜　藍紫?、颉』|(zhì) (3)三碳酸分子(3－磷酸甘油酸)　ATP和NADPH　5　淀粉 解析　(1)在提取菠菜葉片色素過程中，加入95%乙醇的作用是溶解色素；分離色素的過程中，應(yīng)注意濾紙上的濾液細線要高于層析液的液面；分離后，在濾紙條上會呈現(xiàn)四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。(2)光合色素存在于圖甲的[Ⅲ]光合膜中，其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光；圖乙過程是光合作用碳反應(yīng)過程，發(fā)生在圖甲的[Ⅱ]葉綠體基質(zhì)中。(3)圖乙中，物質(zhì)①是由RuBP和CO2形成的三碳酸分子(3－磷酸甘油酸)，其在ATP和NADPH作用下形成物質(zhì)②三碳糖；6個三碳糖分子有5個經(jīng)過一系列變化再生成RuBP,1個離開卡爾文循環(huán)，在葉綠體內(nèi)作為合成淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等大分子物質(zhì)的原料。 [基礎(chǔ)達標] 1．光合作用光反應(yīng)的產(chǎn)物有(　　) A．ATP和NADPH B．O2和糖 C．ATP和CO2 D．O2和CO2 答案　A 解析　光合作用光反應(yīng)的產(chǎn)物有ATP、NADPH和O2，A正確。 2．(2017麗水高一期末)下列化合物與植物光合作用的關(guān)系，錯誤的是(　　) 選項 化合物 主要生理作用 A ATP 參與二氧化碳的固定 B 酶 催化光合作用中的化學反應(yīng) C 葉綠素 捕獲光能 D H2O 參與O2和三碳糖的形成 答案　A 解析　二氧化碳的固定不需要消耗能量，ATP用于碳反應(yīng)中三碳酸分子的還原，A項錯誤；光合作用的光反應(yīng)和碳反應(yīng)中的化學反應(yīng)都需要酶的催化，B項正確；葉綠素的作用是捕獲、吸收光能，C項正確；H2O參與光反應(yīng)中水的光解生成O2和NADPH，NADPH參與碳反應(yīng)中三碳酸分子的還原即三碳糖的形成，D項正確。 3．下面關(guān)于光合作用的有關(guān)敘述，錯誤的是(　　) A．光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP是碳反應(yīng)中將CO2還原為糖的物質(zhì) B．三碳酸分子除了需要接受能量之外，還需要接受ATP和NADPH提供的物質(zhì)，才能形成三碳糖 C．以三碳糖為原料在葉綠體內(nèi)合成淀粉、蛋白質(zhì)以及脂質(zhì)所需能量來自光反應(yīng) D．在碳反應(yīng)中，有3個CO2分子進入卡爾文循環(huán)，形成6個三碳糖，其中只有1個三碳糖離開卡爾文循環(huán)，然后在葉綠體內(nèi)或運到葉綠體外而被利用 答案　C 解析　光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP都是碳反應(yīng)中將CO2還原為糖的能源物質(zhì)，A正確；三碳酸分子除了需要接受能量之外，還需要接受ATP和NADPH提供的物質(zhì)，才能形成三碳糖，B正確；以三碳糖為原料在葉綠體內(nèi)合成淀粉、蛋白質(zhì)以及脂質(zhì)所需能量來自細胞呼吸生成的ATP，光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP只能用于三碳酸分子的還原，C錯誤；在碳反應(yīng)中，有3個CO2分子進入卡爾文循環(huán)，形成6個三碳糖，其中只有1個三碳糖離開卡爾文循環(huán)，然后在葉綠體內(nèi)或運到葉綠體外而被利用，D正確。 4．(2018嘉興段考)下列有關(guān)光合作用光反應(yīng)的說法，不正確的是(　　) A．葉綠素a失去電子即成為強氧化劑，失去的電子轉(zhuǎn)移給水 B．電能轉(zhuǎn)化成的活躍化學能，可能貯存在ATP和NADPH中 C．光照條件下某些葉綠素a能不斷丟失和獲得電子而形成電子流 D．不同季節(jié)將光能轉(zhuǎn)化為電能的色素相同 答案　A 解析　光合作用光的光反應(yīng)過程：2H2O―→4H＋＋4e－＋O2，H＋＋2e－＋NADP＋―→NADPH，因此水是電子供體，NADP＋是最終電子受體，A項錯誤；光反應(yīng)中，光能首先轉(zhuǎn)化成電能，電能再轉(zhuǎn)化成活躍的化學能貯存在ATP和NADPH中，B項正確；光照條件下某些葉綠素a能不斷丟失和獲得電子而形成電子流，C項正確；不同季節(jié)將光能轉(zhuǎn)化為電能的色素相同，D項正確。 5．植物葉肉細胞的部分代謝過程如下圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．圖中H＋通過主動轉(zhuǎn)運從類囊體膜內(nèi)運到膜外 B．通常，在光強度達到全日照之前，物質(zhì)A的釋放速率已達到最大值 C．每個三碳酸分子接受來自物質(zhì)N的氫和來自ATP的磷酸基團 D．葉綠素呈綠色，是因為它大量吸收綠光，而幾乎不吸收其他顏色的光 答案　B 解析　圖中H＋從類囊體膜內(nèi)運到膜外是順濃度梯度、有ATP合成的過程，這一過程不屬于主動轉(zhuǎn)運，A項錯誤；通常，在光強度達到全日照之前，光合作用已達到光飽和點時的光合速率，即光合作用的光反應(yīng)已達到最大速率，因此物質(zhì)A(即O2)的釋放速率已達到最大值，B項正確；物質(zhì)N為NADP＋，碳反應(yīng)中三碳酸分子接受來自NADPH的氫和來自ATP的磷酸基團，C項錯誤；葉綠素呈綠色，是因為它幾乎不吸收綠光，D項錯誤。 6．(2018寧波段考)離體的葉綠體在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時，如果突然中斷二氧化碳的供應(yīng)，短時間內(nèi)葉綠體中三碳酸分子(3－磷酸甘油酸)、RuBP及ATP相對含量的變化是(　　) A．上升、下降、 上升 B．上升、下降、下降 C．下降、上升、下降 D．下降、上升、上升 答案　D 解析　二氧化碳含量的改變直接影響的是碳反應(yīng)中二氧化碳的固定，二氧化碳含量由高到低時，二氧化碳的固定變?nèi)酰磻?yīng)物RuBP消耗減少，剩余的RuBP相對增多；生成物三碳酸分子生成量減少，由于三碳酸分子的生成量減少，則又影響了三碳酸分子的還原，使得三碳酸分子的還原反應(yīng)減弱，則消耗的NADPH和ATP量減少，所以NADPH和ATP剩余的量增多，所以突然中斷二氧化碳的供應(yīng)，短時間內(nèi)葉綠體中三碳酸分子的含量減少、RuBP的含量增多、ATP的含量增多。 [能力提升] 7．為探究某植物生長的最佳光強度，設(shè)計如圖所示的實驗裝置進行有關(guān)實驗，下列敘述正確的是(　　) A．光合作用產(chǎn)生 O2 的速率可以用單位時間內(nèi)裝置中液滴移動距離來表示 B．給予黑暗條件，圖中液滴移動距離即為細胞呼吸消耗的 O2 量 C．為使測得的 O2 變化量更精確，該裝置燒杯中應(yīng)盛放 CO2 緩沖液，還應(yīng)增加對照裝置，換死亡的同種植物幼苗替代裝置中的植物幼苗 D．為了探究光強度對光合作用的影響，調(diào)節(jié)白熾燈的光強度，只有在達到全日照光強時液滴向右移動量才最大 答案　C 解析　實驗過程中，單位時間內(nèi)裝置中液滴移動距離表示的是凈光合作用速率，A錯誤；如果用裝置測細胞呼吸消耗的O2量，燒杯中應(yīng)放入氫氧化鈉溶液，吸收細胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，并對植物進行遮光處理，B錯誤；若測量指標為裝置中O2含量的變化，則裝置中的小燒杯中的蒸餾水應(yīng)該換成CO2緩沖液，以維持CO2濃度不變，該實驗需要設(shè)置對照實驗，具體為該裝置的容器和小燒杯中應(yīng)分別放入死的植物幼苗和二氧化碳緩沖液，C正確；調(diào)節(jié)白熾燈的光強，可以探究光強度對光合作用的影響，當一定光強度下，光合作用強度－細胞呼吸強度最大時，液滴向右移動量即最大，不一定達到全日照，D錯誤。 8．將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi)，置于室外一晝夜，獲得實驗結(jié)果如下圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．圖乙中的b點對應(yīng)圖甲中的B點 B．圖甲中的F點對應(yīng)圖乙中的g點 C．到達圖乙中的d點時，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高 D．經(jīng)過這一晝夜之后，植物體的有機物含量會增加 答案　B 解析　分析題圖可知，圖甲、乙兩曲線各點對應(yīng)情況是：A點對應(yīng)a點，凌晨0點，只有細胞呼吸，植物釋放CO2；B點對應(yīng)b點，植物釋放CO2減少的原因是夜間低溫影響細胞呼吸強度；C點對應(yīng)d點，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高，此時植物既不吸收CO2也不釋放CO2，即光合作用強度等于細胞呼吸強度，植物在圖乙c點(圖甲C點)之前已經(jīng)開始進行光合作用；f點CO2吸收速率有所下降，原因是中午光照過強，導致氣孔關(guān)閉；F點對應(yīng)h點，光合作用強度等于細胞呼吸強度，其后某時刻光合作用消失。一晝夜后，玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降(G點低于A點)，減少的CO2量＝植物白天光合作用吸收的CO2量－植物一晝夜細胞呼吸釋放的CO2量，故植物體的有機物含量增加。 9．一植物在不同條件下進行光合作用時，有關(guān)中間產(chǎn)物的量的變化情況如圖所示。下列判斷中正確的是(　　) A．曲線a可表示RuBP量的變化 B．曲線a可表示NADPH量的變化 C．曲線b可表示ATP量的變化 D．曲線b可表示三碳酸分子量的變化 答案　C 解析　在光合作用過程中，在一定強度光照條件下三碳酸分子和RuBP量維持相對穩(wěn)定狀態(tài)，當由光照條件轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎禇l件時，碳反應(yīng)中還原過程受阻，但不影響三碳酸分子生成，所以轉(zhuǎn)為黑暗條件時三碳酸分子的量上升，該過程中RuBP合成受阻，又因消耗而下降，由于光反應(yīng)不能進行，ATP和NADPH的量都將減少。 10．下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述，正確的是(　　) A．破壞葉綠體外膜后，O2不能產(chǎn)生 B．植物生長過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變 C．與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短 D．離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反應(yīng) 答案　D 解析　植物光合作用的光反應(yīng)在葉綠體類囊體膜上進行，因此破壞葉綠體外膜，不影響O2的產(chǎn)生；離體的葉綠體基質(zhì)中含有與碳反應(yīng)有關(guān)的酶，獲得ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反應(yīng)；在植物生長過程中，葉綠體中色素的比例會隨植物生長期、光照、溫度等的變化而變化；與夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是溫度降低和光照減弱。 11．植物的光合作用受光強度、CO2濃度等環(huán)境因素的影響(如圖所示)。下列敘述錯誤的是(　　) A．a(chǎn)點條件下NADPH的合成速率大于b點 B．b點條件下RuBP的再生速率小于c點 C．X一般大于大氣中CO2濃度 D．a(chǎn)點對應(yīng)的光強度一般大于全天最強光照 答案　D 解析　a點光強度大于b點，光反應(yīng)較強，NADPH的合成速率也較大，A正確；b點CO2濃度小于c點，碳反應(yīng)較弱，RuBP的再生速率較小，B正確；CO2為X濃度下植物光合速率較大，因此X一般大于大氣中CO2濃度，C正確；a點對應(yīng)的光強度一般小于全天最強光照，D錯誤。 12．(2017湖州一中期末)圖甲表示某植物葉肉細胞葉綠體內(nèi)的部分代謝過程示意圖，圖乙表示在最適溫度及其他條件保持不變的條件下該植物葉片CO2釋放量隨光強度變化的曲線。據(jù)圖回答下列問題： (1)由圖甲可知，3－磷酸甘油酸在①和ATP的作用下被還原為③________(物質(zhì))，其中的①為3－磷酸甘油酸的還原提供了________和能量，②在________(場所)重新形成①。 (2)圖乙所示，A點時光合作用O2產(chǎn)生量為________ mmol/(m2h)。若其他條件不變，CO2濃度下降則A點將向________移動。 (3)提取并分離該植物葉肉細胞中的光合色素時，濾紙條上自下而上第二條色素帶的顏色是____________，該種色素溶液放在光源與分光鏡之間，在光譜中可以看到最強的吸收區(qū)域在____________光這一區(qū)域。 答案　(1)三碳糖磷酸(三碳糖)　氫　類囊體膜(或光合膜或基粒)　(2)5　右　(3)藍綠色　紅光和藍紫 解析　(1)卡爾文循環(huán)中，3－磷酸甘油酸在NADPH和ATP的作用下被還原為三碳糖，其中的NADPH為3－磷酸甘油酸的還原提供了氫和能量；在光反應(yīng)過程中，NADP＋在類囊體膜(基粒)重新形成NADPH，所以卡爾文循環(huán)只有在有光條件下才能一輪一輪地循環(huán)不已。(2)圖2中，A點表示光補償點，此時光合速率＝呼吸速率，故A點時光合作用O2產(chǎn)生量為5 mmol/(m2h)。適當降低CO2濃度，光合作用減弱，光補償點增大，則A點將向右移動。(3)提取并分離該植物葉肉細胞中的光合色素時，濾紙條上自下而上第二條色素帶是葉綠素a，顏色是藍綠色，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，所以將綠葉綠素a溶液放在光源和分光鏡之間，在光譜中是紅光和藍紫光區(qū)域明顯變暗。 13．(2017浙江4月學考)為研究不同環(huán)境因素對某植物葉片中葉綠素含量的影響，進行了相關(guān)實驗，結(jié)果如圖所示。 回答下列問題： (1)本實驗的因變量是______________。由圖中曲線對比可知，經(jīng)______________處理的該植物葉片中葉綠素含量下降最為明顯，這將直接導致光反應(yīng)中葉綠素吸收的__________光減少而降低了光合速率。由此推知，若遇較低溫天氣，除升溫方法外，可對該植物進行________處理以減少葉綠素的損失。 (2)提取上述四組該植物葉片中的色素時，為防止色素被破壞，研磨時可加入適量的________。對上述四組色素提取液分別進行紙層析分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第4組得到的色素帶中，從上到下的第________條色素帶均明顯變窄。 (3)若用不同波長的光照射葉綠素a的提取液并測定________，可得到葉綠素a的吸收光譜。 答案　(1)葉綠素含量　低溫和光照　藍紫光和紅　遮光　(2)碳酸鈣　3、4　(3)吸光率 解析　(1)分析曲線圖可知，該題主要考查有無光照和溫度的高低對葉片中葉綠素含量的影響，因此本實驗的因變量是葉綠素的含量。由四條曲線可知，第四條曲線是經(jīng)光照和0 ℃低溫處理的，在此條件下葉綠素含量下降最為明顯。這將直接導致光反應(yīng)中葉綠素吸收的紅光和藍紫光減少，從而降低光合速率。對比圖中的四條曲線可知，如遇到了低溫天氣，為了減少葉綠素的損失，可行的措施是升高溫度和進行暗處理(遮光處理)。(2)提取植物葉片中的色素時，研磨過程中，為防止色素被破壞可加入適量的CaCO3。對題述四組色素提取液分別進行紙層析分離，由于第4組葉綠素的含量最低，因此從上到下的第3條(葉綠素a)和第4條(葉綠素b)色素帶均明顯變窄。(3)以某種物質(zhì)對不同波長光的吸收率為縱坐標，以波長為橫坐標作圖，所得的曲線就是該物質(zhì)的吸收光譜。