光合作用的過(guò)程光合作用原理的應(yīng)用
定義：是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放氧氣的過(guò)程。原理： CO2+H2O O2+(CH2O)（1）在植物葉綠體中（2）如果是原核生物光合細(xì)菌中，是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中， CO2+H2O O2+(CH2O)
光合作用原理的探究實(shí)驗(yàn)
19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開(kāi)，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖。1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2),在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。1941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(mén)(M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來(lái)源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2 ，使它們分別變成H218O和C18O2 。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和 C18O2 ，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2，第二組釋放的都是18O2 。 1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)(D.Arnn)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。
上述實(shí)驗(yàn)表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自水，氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。實(shí)際上，光合作用的過(guò)程十分復(fù)雜，它包括一系列化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)(light reactin)和暗反應(yīng)(dark reactin，現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)，carbn reactin)兩個(gè)階段。
1. 德國(guó)科學(xué)家薩克斯將綠色葉片放在暗處數(shù)小時(shí)“饑餓”處理(消耗掉葉片中的淀粉)后，再把葉片的一部分遮光，其他部分曝光。一段時(shí)間后，將該葉片經(jīng)脫色 漂洗再用碘液處理，結(jié)果遮光部分不變藍(lán)，曝光部分變藍(lán)。下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的分析及結(jié)論，合理的是（ ）①本實(shí)驗(yàn)未設(shè)對(duì)照組②有無(wú)光照是遮光和曝光區(qū)域顯現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因③實(shí)驗(yàn)初始時(shí)遮光和曝光區(qū)域均應(yīng)達(dá)到無(wú)淀粉狀態(tài)④實(shí)驗(yàn)證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉A. ②③ B. ①②③ C. ②③④ D. ①②③④
1. 德國(guó)科學(xué)家薩克斯將綠色葉片放在暗處數(shù)小時(shí)“饑餓”處理(消耗掉葉片中的淀粉)后，再把葉片的一部分遮光，其他部分曝光。一段時(shí)間后，將該葉片經(jīng)脫色 漂洗再用碘液處理，結(jié)果遮光部分不變藍(lán)，曝光部分變藍(lán)。下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的分析及結(jié)論，合理的是（ A ）①本實(shí)驗(yàn)未設(shè)對(duì)照組②有無(wú)光照是遮光和曝光區(qū)域顯現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因③實(shí)驗(yàn)初始時(shí)遮光和曝光區(qū)域均應(yīng)達(dá)到無(wú)淀粉狀態(tài)④實(shí)驗(yàn)證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉A. ②③ B. ①②③ C. ②③④ D. ①②③④ 【解析】選A。本實(shí)驗(yàn)中曝光部分能夠變藍(lán)是因?yàn)楫a(chǎn)生了淀粉，遮光部分不變藍(lán)是因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)生淀粉，因此本實(shí)驗(yàn)的自變量是光照，充分說(shuō)明葉片在光照下能產(chǎn)生淀粉；而CO2對(duì)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響未作研究。
2. 下面表示較強(qiáng)光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)示意圖。一段時(shí)間后，以下相關(guān)實(shí)驗(yàn)比較不正確的是（ ）A. Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B. 試管④中小球藻的質(zhì)量大于試管①中小球藻的質(zhì)量 C. 試管②中水的質(zhì)量大于試管④中水的質(zhì)量 D. 試管①中的質(zhì)量大于試管②中的質(zhì)量
2. 下面表示較強(qiáng)光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)示意圖。一段時(shí)間后，以下相關(guān)實(shí)驗(yàn)比較不正確的是（ C ）A. Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B. 試管④中小球藻的質(zhì)量大于試管①中小球藻的質(zhì)量 C. 試管②中水的質(zhì)量大于試管④中水的質(zhì)量 D. 試管①中的質(zhì)量大于試管②中的質(zhì)量【解析】選C。Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量；試管④中小球藻含有(CH218O)的有機(jī)物，而試管①中小球藻含有(CH2O)的有機(jī)物，故試管④中小球藻的質(zhì)量大于試管①中小球藻的質(zhì)量；試管④和試管②中的水都為H218O，且含量相同，因此質(zhì)量相等；在試管①和試管②中原有質(zhì)量相等的情況下，試管②中釋放出的是18O2，而試管①中釋放出的是O2，故剩余質(zhì)量試管①大于試管②。
光合作用的過(guò)程 —— 光反應(yīng)
定義：光合作用第一個(gè)階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行。場(chǎng)所：葉綠體的類囊體薄膜上條件：必須有光照實(shí)質(zhì)：物質(zhì)→ 2H2O O2+4H++4e-（電子）NADP+（氧化型輔酶Ⅱ）+H++e- NADPH（還原性輔酶Ⅱ）能量→ADP+Pi+光能 ATP光能轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在NADPH和ATP中。
光合作用的過(guò)程 — 暗反應(yīng)(卡爾文循環(huán))
定義：光合作用第二個(gè)階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行。場(chǎng)所：葉綠體的基質(zhì)中條件：有光照或無(wú)光照都可以，與光照無(wú)關(guān)。實(shí)質(zhì)：物質(zhì)→ CO2+C5 2C3 2C3 C5 +(CH2O)能量→NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定化學(xué)能。
NADPH→ NADP++H+ ATP → ADP+Pi
從生物學(xué)的角度看，物質(zhì)和能量是不可分割的。物質(zhì)含有能量，是能量的載體；物質(zhì)的生成和分解，伴隨著能量的儲(chǔ)存和釋放；能量是推動(dòng)物質(zhì)變化的動(dòng)力；物質(zhì)和能量是生物體生存和發(fā)展的必要條件。 從光合作用的基本反應(yīng)過(guò)程可以看出，沒(méi)有光照提供能量，暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行；而僅有光照，不提供物質(zhì)(CO2或其他反應(yīng)物)，也不能完成正常的光合作用。因此，光合作用中物質(zhì)和能量的變化是相輔相成的。
總結(jié)：光合作用需要光照、CO2、H2O、色素等條件，其中光反應(yīng)在葉綠體類囊體薄膜上進(jìn)行，暗反應(yīng)在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行。光合作用的物質(zhì)變化：水的光解，ATP和NADPH的形成， CO2的固定和C3的還原等；其中 NADPH 和 ATP 的作用是還原C3。能量變化：光能→ATP和 NADPH 中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能?！竟夥磻?yīng)產(chǎn)生的ATP，一般只用于暗反應(yīng)。】光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+ ，即兩個(gè)反應(yīng)階段相輔相成，密切聯(lián)系。
外界環(huán)境改變導(dǎo)致光合作用物質(zhì)變化
光合作用各物質(zhì)含量的變化是在外界條件改變后的短時(shí)間內(nèi)的變化，且是相對(duì)含量的變化。原理：從物質(zhì)的生成和消耗兩方面判斷。例如：當(dāng)CO2供應(yīng)正常，光照停止時(shí)判斷C3和C5的變化：CO2固定過(guò)程正常，因此C3的生成量不變； 光照停止， NADPH和ATP的生成量減少， C3的還原量變少，消耗變少， →C3是增加的。CO2固定過(guò)程正常，因此C5的消耗量不變； 光照停止， NADPH和ATP的生成量減少， C5的生成量變少， →C5是減少的。
1. 科學(xué)家用14C標(biāo)記二氧化碳，發(fā)現(xiàn)碳原子在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑是（ ）A. 二氧化碳→葉綠素→葡萄糖B. 二氧化碳→ATP→葡萄糖C. 二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物D. 二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物
1. 科學(xué)家用14C標(biāo)記二氧化碳，發(fā)現(xiàn)碳原子在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑是（ D ）A. 二氧化碳→葉綠素→葡萄糖B. 二氧化碳→ATP→葡萄糖C. 二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物D. 二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物【解析】選D。二氧化碳用于光合作用的暗反應(yīng)，首先二氧化碳和五碳化合物結(jié)合，一分子二氧化碳被固定后，形成兩分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反應(yīng)提供的ATP和NADPH的作用下一部分還原成糖類等有機(jī)物，另一部分重新轉(zhuǎn)變成五碳化合物。綜上所述，D符合題意，A、B、C 不符合題意。
2. 如圖為光合作用示意圖。下列說(shuō)法不正確的是（ ）A. ①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ（NADPH），④表示CO2B. 暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O) C. 黑暗條件下，光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)將持續(xù)不斷地進(jìn)行下去D. 增加光照強(qiáng)度或降低二氧化碳濃度，C3的含量都將減少
2. 如圖為光合作用示意圖。下列說(shuō)法不正確的是（ C ）A. ①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ（NADPH），④表示CO2B. 暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O) C. 黑暗條件下，光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)將持續(xù)不斷地進(jìn)行下去D. 增加光照強(qiáng)度或降低二氧化碳濃度，C3的含量都將減少【解析】選C。據(jù)圖分析，類囊體薄膜上的光合色素吸收光能，將水光解，產(chǎn)生NADPH與氧氣，①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ（NADPH）；光合作用的暗反應(yīng)階段，場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，CO2被C5固定形成C3，④表示CO2，A正確，暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O)，B正確。黑暗條件下，光反應(yīng)停止NADPH和ATP不再產(chǎn)生，暗反應(yīng)將逐漸停止，C錯(cuò)誤；增加光照強(qiáng)度，短時(shí)間內(nèi)C3的生成速率不變，而光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH增多，C3被NADPH、ATP 還原為(CH2O)速度加快，因此C3的含量減少，降低二氧化碳的濃度，CO2的固定減弱，生成的C3減少，短時(shí)間內(nèi)C3的還原速率基本不變，所以C3的含量將減少，D 正確。
3. 下圖表示光合作用的過(guò)程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個(gè)階段，a、b表示相關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）A. 階段Ⅰ表示暗反應(yīng) B. 階段Ⅱ表示光反應(yīng)C. 物質(zhì)a表示NADPH D. 物質(zhì)b表示C3
3. 下圖表示光合作用的過(guò)程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個(gè)階段，a、b表示相關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是（ C ）A. 階段Ⅰ表示暗反應(yīng) B. 階段Ⅱ表示光反應(yīng)C. 物質(zhì)a表示NADPH D. 物質(zhì)b表示C3【解析】選C。圖中階段需要光照，屬于光合作用的光反應(yīng)階段圖中階段Ⅱ能夠發(fā)生CO2的固定，并且生成糖類等有機(jī)物，屬于光合作用的暗反應(yīng)階段；光反應(yīng)水的光解產(chǎn)生O2和NADPH，因此物質(zhì)a表示NADPH，在光反應(yīng)階段ADP+Pi+能量→ATP，故圖中b表示ATP。
4. 在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（ ）A. 紅光，ATP下降 B. 紅光，未被還原的C3上升 C. 綠光，NADPH下降 D. 綠光，C5上升
4. 在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（ C ）A. 紅光，ATP下降 B. 紅光，未被還原的C3上升 C. 綠光，NADPH下降 D. 綠光，C5上升【解析】選C。植物光合作用主要利用的是紅光和藍(lán)紫光，對(duì)綠光的利用很少。突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光照射后，光反應(yīng)速率加快，光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH和ATP上升，進(jìn)而C3的還原過(guò)程加快，未被還原的C3下降，A、B錯(cuò)誤；而改用光照強(qiáng)度與白光相同的綠光照射后，光反應(yīng)速率減慢，光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH 和ATP 下降，進(jìn)而C3的還原過(guò)程減慢，C下降，C正確，D錯(cuò)誤。
A點(diǎn)：在黑暗條件下呼吸所釋放的CO2量
A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)細(xì)胞僅進(jìn)行有氧呼吸，CO2的釋放量就表示呼吸強(qiáng)度。【O2的消耗量= CO2的釋放量= m1=-m2=n1=-n2 ，m=n=0，所有的O2 都來(lái)源于外界環(huán)境吸收；根據(jù)A點(diǎn)可以測(cè)呼吸速率= m1(n1)值/時(shí)間】AB 段表示隨光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，但呼吸作用強(qiáng)度仍大于光合作用強(qiáng)度?！救豕馇闆r下，光合作用速率＜呼吸作用速率，光合作用產(chǎn)生的O2不夠呼吸作用消耗，需要從外界去吸收O2 。此時(shí)m+( -m2)=m1=n1=n+(-n2 )】B點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，B點(diǎn)稱為光補(bǔ)償點(diǎn)?！竟庋a(bǔ)償點(diǎn)指的就是光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度時(shí)的光照強(qiáng)度】(白天光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，且白天光合作用有機(jī)物積累量大于一晝夜有機(jī)物消耗量，植物才能正常生長(zhǎng))。此時(shí)m=n=m1= n1 ， m2= n2=0 。
BC段表示隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，此時(shí)光合作用強(qiáng)度＞呼吸作用強(qiáng)度。此時(shí)m=m1+m2 ， n=n1+n2 。C點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大，C點(diǎn)稱為光飽和點(diǎn)。【光飽和點(diǎn)是指光合作用達(dá)到最大值時(shí)所需要的最小的光照強(qiáng)度】 此時(shí)m=m1+m2 ， n=n1+n2 。當(dāng)完全無(wú)光照的黑暗條件，m1=n1=呼吸速率， m2= n2=凈光合速率，m=n=總光合速率?！締挝粫r(shí)間內(nèi)，從外界環(huán)境吸收的CO2 量即凈光合速率，再加上呼吸作用提供的CO2 量即總光合速率。】生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：溫室大棚適當(dāng)增加光照強(qiáng)度可增加光合作用強(qiáng)度，如頂棚采用無(wú)色透明玻璃、適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間、增加光合作用面積等，都可以適當(dāng)提高作物的有機(jī)物積累。
陰生植物在光照不足的情況下光合作用要強(qiáng)于陽(yáng)生植物，當(dāng)光照強(qiáng)度比較強(qiáng)時(shí)，陽(yáng)生植物就顯現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用：陽(yáng)生植物和陰生植物進(jìn)行套種，例如蘋(píng)果樹(shù)下種花生，充分利用耕地面積。
在黑暗條件下呼吸所釋放的CO2量
在一定的范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2 濃度超過(guò)一定范圍后，光合作用速率不再增加。A點(diǎn)： CO2補(bǔ)償點(diǎn)。表示光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí)的CO2濃度。B點(diǎn)： CO2飽和點(diǎn)。限制B點(diǎn)的因素是酶的數(shù)量和最大活性及光照強(qiáng)度等環(huán)境因素。生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：大田中增加空氣流動(dòng)，以增加CO2濃度，如“正其行，通其風(fēng)”;溫室中可增施有機(jī)肥或使用CO2發(fā)生器適當(dāng)提高CO2濃度以提高光合速率?！就卣埂肯募局形鐪囟容^高，為了減少蒸騰失水，有些植物會(huì)關(guān)閉氣孔，此時(shí)會(huì)阻礙CO2的進(jìn)入，影響光合作用暗反應(yīng)，出現(xiàn)“光合午休”的現(xiàn)象。
溫度主要通過(guò)影響酶活性來(lái)影響光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)表示最適溫度，C點(diǎn)表示酶失活。生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：白天將溫度調(diào)到光合作用的最適溫度，以提高光合作用強(qiáng)度；晚上適當(dāng)降低溫度，降低酶的活性，以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，保證有機(jī)物的積累。
礦質(zhì)元素可參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)及酶、葉綠素（植物缺Mg會(huì)得失綠癥，影響吸收光能進(jìn)而影響光合作用）、NADPH等物質(zhì)的合成，對(duì)于光合作用的進(jìn)行起一定作用。生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：合理施肥促進(jìn)葉面積增大，提高酶合成速率，提高光合作用速率；施用有機(jī)肥，被微生物分解后既可補(bǔ)充CO2，又可提供各種礦質(zhì)元素。
水是光合作用的原料之一，缺水可直接影響光合作用強(qiáng)度。生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：缺水可導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，減少CO2的進(jìn)入，間接影響光合作用暗反應(yīng)的進(jìn)行。
由于葉綠體中色素吸收光的高峰是在紅光和藍(lán)紫光部分，所以，在能量相等的情況下，紅光和藍(lán)紫光光合作用的效率要高于黃綠光。在不同的光質(zhì)下，不但光合作用的強(qiáng)弱有差異，而且光合作用的產(chǎn)物也不完全一樣。 例如，植物在藍(lán)紫光的照射下生長(zhǎng)， 其光合作用產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪的含量就會(huì)增加；而在紅光的照射下生長(zhǎng)、其光合作用產(chǎn)物中糖類的含量就會(huì)比較多。生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：在需要人工補(bǔ)充光照的溫室和塑料大棚中栽培農(nóng)作物時(shí)，就可以根據(jù)所需要的光合作用產(chǎn)物的類型，來(lái)選擇適合的光源以及玻璃或塑料薄膜等。
遺傳特性：如陰生植物和陽(yáng)生植物葉面積葉齡：可影響色素的含量等光照強(qiáng)度：主要影響光反應(yīng)CO2濃度：主要影響暗反應(yīng)溫度：影響相關(guān)酶的活性水：水是光合作用的原料必需元素：如N、P、Mg、K是光合作用的必需元素
影響光合作用的因素總結(jié)
不同植物選擇不同的生活環(huán)境合理密植，適當(dāng)修剪摘除老葉、殘葉合理間套作種大田中要“正其行，通其風(fēng)”，多施有機(jī)肥等白天適當(dāng)升溫，夜間適當(dāng)降溫合理灌溉合理施肥
光合作用在生產(chǎn)中應(yīng)用總結(jié)
1. 下圖表示某種植物在最適溫度和0.03%的CO2濃度條件下，光合作用速率隨光照強(qiáng)度變化的曲線，若在B點(diǎn)時(shí)改變某種條件，結(jié)果發(fā)生了如曲線b的變化，則改變的環(huán)境因素是（ ）A. 適當(dāng)提高溫度 B. 增大光照強(qiáng)度C. 適當(dāng)增加CO2濃度 D. 增加酶的數(shù)量
1. 下圖表示某種植物在最適溫度和0.03%的CO2濃度條件下，光合作用速率隨光照強(qiáng)度變化的曲線，若在B點(diǎn)時(shí)改變某種條件，結(jié)果發(fā)生了如曲線b的變化，則改變的環(huán)境因素是（ C ）A. 適當(dāng)提高溫度 B. 增大光照強(qiáng)度C. 適當(dāng)增加CO2濃度 D. 增加酶的數(shù)量【進(jìn)行】選C。此時(shí)溫度已經(jīng)是最適溫度，所以再提高溫度會(huì)使酶的活性降低。光合作用速率會(huì)降低；B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度是光飽和點(diǎn)，此時(shí)光照強(qiáng)度不是限制光合作用的因素；CO2濃度為0.03%，相對(duì)較低，所以增加CO2濃度會(huì)提高光合作用速率；酶的數(shù)量屬于內(nèi)因。
2. 下圖表示將某植物放在不同CO2濃度環(huán)境條件下，其光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。a 、b、c三點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的葉肉細(xì)胞中C3含量由高到低的順序是（ A ）A. a＞b＞c B. a＜b＜c C. a＞b＝c D. a＝b＜c【解析】選A。a點(diǎn)與b點(diǎn)的CO2濃度相同，但a點(diǎn)的光照強(qiáng)度比b點(diǎn)低，被還原的C3少；b點(diǎn)與c點(diǎn)相比較光照強(qiáng)度是相同的，但b點(diǎn)的CO2濃度高于c點(diǎn)，所以b點(diǎn)產(chǎn)生的C3要高于c點(diǎn)。
2. 下圖表示將某植物放在不同CO2濃度環(huán)境條件下，其光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。a 、b、c三點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的葉肉細(xì)胞中C3含量由高到低的順序是（ ）A. a＞b＞c B. a＜b＜c C. a＞b＝c D. a＝b＜c
3. 將某種綠色植物的葉片放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中，研究其在10℃、20℃的溫度條件下，分別置于5klx、10klx光照和黑暗條件下的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度，結(jié)果如下圖。下列據(jù)圖所作的推測(cè)中，正確的是（ ）A. 該葉片在20℃、10 klx的光照下，每小時(shí)光合作用固定的CO2量約是8.25mgB. 該葉片在5 klx光照下，10℃時(shí)積累的有機(jī)物比20℃時(shí)少C. 該葉片在10℃、5 klx的光照下，每小時(shí)光合作用所產(chǎn)生的O2量是3mgD. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，葉片的凈光合速率與溫度和光照強(qiáng)度均成正比
3. 將某種綠色植物的葉片放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中，研究其在10℃、20℃的溫度條件下，分別置于5klx、10klx光照和黑暗條件下的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度，結(jié)果如下圖。下列據(jù)圖所作的推測(cè)中，正確的是（ A ）A. 該葉片在20℃、10 klx的光照下，每小時(shí)光合作用固定的CO2量約是8.25mgB. 該葉片在5 klx光照下，10℃時(shí)積累的有機(jī)物比20℃時(shí)少C. 該葉片在10℃、5 klx的光照下，每小時(shí)光合作用所產(chǎn)生的O2量是3mgD. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，葉片的凈光合速率與溫度和光照強(qiáng)度均成正比【解析】選A。葉片在20℃、10kx時(shí)，每小時(shí)光合作用固定的CO2量是(10+2)/2x(44/32)=8.25mg；在5 klx光照強(qiáng)度下，10℃時(shí)積累的有機(jī)物比20℃時(shí)的多；在10℃、5 klx的光照強(qiáng)度下每小時(shí)光合作用所產(chǎn)生的O2量是(6+1)/2=3.5mg；僅就圖中曲線而言，不能得出凈光合速率與溫度和光照強(qiáng)度的關(guān)系。
4. 為提高溫室栽培的番茄和黃瓜的產(chǎn)量，可采取的措施不包括（ ）A. 增施氮肥和磷肥，促進(jìn)莖葉生長(zhǎng)，以增大光合作用面積B. 增加溫室中CO2濃度，以提高光合作用效率C. 適當(dāng)增加光照時(shí)間，提高光能利用率D. 制作溫室的薄膜改成綠色薄膜
4. 為提高溫室栽培的番茄和黃瓜的產(chǎn)量，可采取的措施不包括（ D ）A. 增施氮肥和磷肥，促進(jìn)莖葉生長(zhǎng)，以增大光合作用面積B. 增加溫室中CO2濃度，以提高光合作用效率C. 適當(dāng)增加光照時(shí)間，提高光能利用率D. 制作溫室的薄膜改成綠色薄膜【解析】選D。增施氨肥和磷肥，促進(jìn)莖葉生長(zhǎng)，這樣可以增大光合作用面積，提高產(chǎn)量；在一定范圍內(nèi)，增加 CO2濃度可以提高光合作用效率，因此為了增產(chǎn)可適當(dāng)增加溫室中 CO2濃度；適當(dāng)增加光照時(shí)間，可提高光能利用率，提高產(chǎn)量；植物葉片對(duì)綠光的吸收量最少，因此制作溫室的薄膜不能改成綠色薄膜，否則會(huì)減產(chǎn)。
1. 實(shí)驗(yàn)原理（1）利用LED臺(tái)燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離不同，產(chǎn)生不同的 光照強(qiáng)度。（2）根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量，判斷不同光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度的大小。2. 實(shí)驗(yàn)裝置
【實(shí)驗(yàn)】探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用影響
自變量——光照強(qiáng)度可以通過(guò)相同瓦數(shù)的光源調(diào)整距離遠(yuǎn)近調(diào)整光照強(qiáng)度；可以使用不同瓦數(shù)的光源置于相同的距離調(diào)整光照強(qiáng)度。無(wú)關(guān)變量——對(duì)溫度和CO2的控制。因變量——產(chǎn)生O2的速率，速率越快，葉圓片上浮時(shí)間越短。拓展方案CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響；【制備不同濃度的CO2水溶液】溫度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響；【控制水浴溫度】光質(zhì)對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。【各種色光】
4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象光照越強(qiáng)，燒杯內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量越多。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也 不斷增強(qiáng)（圓形小葉片中產(chǎn)生的O2多，浮起的。
1. 下圖所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片，密閉后，設(shè)法減小液面上方的氣體壓強(qiáng)，會(huì)看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片重新浮出液面。光照后葉片重新浮出液面的原因是（ ）A. 葉片吸水膨脹，密度減小B. 溶液內(nèi)產(chǎn)生的CO2大量附著在葉面上C. 葉片進(jìn)行光合作用所產(chǎn)生的附著在葉面上 D. NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
1. 下圖所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片，密閉后，設(shè)法減小液面上方的氣體壓強(qiáng)，會(huì)看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片重新浮出液面。光照后葉片重新浮出液面的原因是（ C ）A. 葉片吸水膨脹，密度減小B. 溶液內(nèi)產(chǎn)生的CO2大量附著在葉面上C. 葉片進(jìn)行光合作用所產(chǎn)生的附著在葉面上 D. NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大【解析】選C。葉片浮出水面的原因是葉片進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生的氣體使葉片密度減小而浮在水面上，A錯(cuò)誤；溶液內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的CO2，NaHCO3溶液的作用是保持容器內(nèi)CO2的濃度穩(wěn)定，葉片上浮是細(xì)胞光合作用產(chǎn)生O2的結(jié)果，B、D錯(cuò)誤；葉片浮出水面的原因是葉片進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生的積累在細(xì)胞間隙導(dǎo)致葉片密度減小而上浮，C正確。
2. 取某種植物生長(zhǎng)狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組，每組各置于一個(gè)密閉裝置內(nèi)，并分別給予a、b、c三種不同強(qiáng)度的光照，其他條件一致。照光相同時(shí)間后，測(cè)得裝置內(nèi)O2的增加量如上圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）A. 裝置內(nèi)增加的O2來(lái)自H2OB. 光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用停止C. 丙組裝置內(nèi)的CO2含量照光后比照光前低 D. 該圖反映了光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系
2. 取某種植物生長(zhǎng)狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組，每組各置于一個(gè)密閉裝置內(nèi)，并分別給予a、b、c三種不同強(qiáng)度的光照，其他條件一致。照光相同時(shí)間后，測(cè)得裝置內(nèi)O2的增加量如上圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是（ B ）A. 裝置內(nèi)增加的O2來(lái)自H2OB. 光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用停止C. 丙組裝置內(nèi)的CO2含量照光后比照光前低 D. 該圖反映了光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系【進(jìn)行】選B。O2是光反應(yīng)階段水的光解產(chǎn)生的，因此裝置內(nèi)增加的O2來(lái)自水，A正確；光照強(qiáng)度為a時(shí)，裝置內(nèi)O2的增加量為0，說(shuō)明此光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等，B錯(cuò)誤；丙裝置O2增加量最多，說(shuō)明光合作用最強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度大干呼吸作用強(qiáng)度，裝置內(nèi)的CO2含量照光后比照光前低，C正確；該圖反映了光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系，D 正確。
3. 將生長(zhǎng)旺盛的葉片，剪成5mm見(jiàn)方的小塊，抽去葉內(nèi)氣體，做下列處理(見(jiàn)下圖)。這4個(gè)處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是（ ）
3. 將生長(zhǎng)旺盛的葉片，剪成5mm見(jiàn)方的小塊，抽去葉內(nèi)氣體，做下列處理(見(jiàn)下圖)。這4個(gè)處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是（ C ）【解析】選C。光合作用的正常進(jìn)行需要光、CO2和H2O的參與，無(wú)光條件下植物的光合作用不能進(jìn)行，也就不能產(chǎn)生O2，因而葉片不能上浮，故將選項(xiàng)B和D排除掉；在選項(xiàng)A和C中，A中是煮沸過(guò)的自來(lái)水，其中CO2的含量少。相比之下C中CO2含量多，光合作用相對(duì)旺盛，故C產(chǎn)生的O2比A多，所以C中葉片最先上浮。
4. 某實(shí)驗(yàn)小組為探究光照強(qiáng)度對(duì)植物光合速率的影響，組裝如下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. NaHCO3溶液濃度、溫度都為無(wú)關(guān)變量B. 光照強(qiáng)度由0不斷增大的過(guò)程中，毛細(xì)管中水滴不斷右移直至不動(dòng)C. 當(dāng)毛細(xì)管中水滴不動(dòng)時(shí)，葉肉細(xì)胞中葉綠體所需CO2全部來(lái)自同一細(xì)胞的線粒體D. NaHCO3水解產(chǎn)生的CO2需穿過(guò)3層磷脂分子才能進(jìn)入葉肉細(xì)胞參與光合作用
4. 某實(shí)驗(yàn)小組為探究光照強(qiáng)度對(duì)植物光合速率的影響，組裝如下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，下列說(shuō)法正確的是（ A ）A. NaHCO3溶液濃度、溫度都為無(wú)關(guān)變量B. 光照強(qiáng)度由0不斷增大的過(guò)程中，毛細(xì)管中水滴不斷右移直至不動(dòng)C. 當(dāng)毛細(xì)管中水滴不動(dòng)時(shí)，葉肉細(xì)胞中葉綠體所需CO2全部來(lái)自同一細(xì)胞的線粒體D .NaHCO3水解產(chǎn)生的CO2需穿過(guò)3層磷脂分子才能進(jìn)入葉肉細(xì)胞參與光合作用【解析】選A。本實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度，因此，NaHCO3溶液濃度、溫度都為無(wú)關(guān)變量，A正確；光照強(qiáng)度由0不斷增大的過(guò)程中，當(dāng)光照強(qiáng)度較弱時(shí)，光合速率小于呼吸速率，毛細(xì)管中水滴將向左移，隨光照強(qiáng)度增大，當(dāng)光合速率大于呼吸速率時(shí)，水滴將向右移直至不動(dòng)，B錯(cuò)誤；當(dāng)毛細(xì)管中水滴不動(dòng)時(shí)，即光合速率等于呼吸速率，無(wú)O2釋放到瓶中，這時(shí)葉肉細(xì)胞中葉綠體所需CO2全部來(lái)自該植物細(xì)胞的線粒體，并非同一細(xì)胞的線粒體，C錯(cuò)誤；NaHCO3水解產(chǎn)生的CO2需穿過(guò)細(xì)胞膜和葉綠體內(nèi)外膜，共3層生物膜，即穿過(guò)6層磷脂分子才能進(jìn)入葉肉細(xì)胞參與光合作用，D錯(cuò)誤。

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》電子課本

二 光合作用的原理和應(yīng)用

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修1《分子與細(xì)胞》

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