考點1 綠葉中色素的提取和分離
考點2 光合作用的原理
考點3 影響光合作用的因素及應(yīng)用
考點4 光合作用與細胞呼吸聯(lián)系
易錯點1 植物色素
易錯點2 綠葉中色素提取和分離實驗異?，F(xiàn)象分析
(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析
①未加SiO2，研磨不充分。
②使用放置數(shù)天的綠葉，濾液色素(葉綠素)太少。
③一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。
④未加CaCO3或加入過少，色素分子被破壞。
(2)濾紙條色素帶重疊：沒經(jīng)干燥處理，濾液線不能達到細、齊、直的要求，使色素擴散不一致造成的。
(3)濾紙條看不到色素帶：①忘記畫濾液細線；②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。
(4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。
易錯點3 理清光合作用和有氧呼吸的區(qū)別
易錯點3 光合作用與細胞呼吸中[H]的區(qū)別
[H]的來源和去路比較：光合作用中的[H]為NADPH，細胞呼吸中[H]為NADH
易錯點4 通過面積判斷植物的“三率”
易錯點5 開放和密閉環(huán)境中CO2、O2含量晝夜變化分析
(1)開放環(huán)境中植物光合速率與呼吸速率的曲線分析——特別關(guān)注24 h內(nèi)有機物的“制造”“消耗”與“積累”，注意分析b、c、e、f的含義。
(2)密閉環(huán)境中一晝夜CO2、O2含量的變化曲線：注意分析的CO2濃度最高(低)點、O2濃度最低(高)點含義為：光合作用強度＝呼吸作用強度。
易錯點6 調(diào)節(jié)氣孔開閉的因素
(1)光：植物氣孔一般是按晝夜節(jié)律開閉：白天打開氣孔進行光合作用，晚上通過關(guān)閉氣孔來減少水分損失。
(2)CO2濃度：低濃度CO2氣孔開啟，高濃度CO2氣孔關(guān)閉。
(3)含水量：干旱或蒸騰過強，失水多氣孔關(guān)閉，雨后水分過飽和氣孔也會關(guān)閉(保衛(wèi)細胞膨脹過度)。
(4)植物激素：細胞分裂素促進氣孔開放，而脫落酸卻引起氣孔關(guān)閉。
1．(2023·江蘇·高考真題)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是( )
A．用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞
B．若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線可累積更多的色素，但易出現(xiàn)色素帶重疊
C．該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量
D．用紅色莧菜葉進行實驗可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間
[答案]B．[解析]A、用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；B、畫濾液細線時要間斷畫2～3次，即等上一次干了以后再畫下一次，若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線雖可累積更多的色素，但會造成濾液細線過寬，易出現(xiàn)色素帶重疊，B正確；C、該實驗中分離色素的方法是紙層析法，可根據(jù)各種色素在濾紙條上呈現(xiàn)的色素帶的寬窄來比較判斷各色素的含量，但該實驗不能具體測定綠葉中各種色素含量，C錯誤；D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有機溶劑，故若得到5條色素帶，距離濾液細線最近的色素帶為花青素，應(yīng)在葉綠素b的下方，D錯誤。故選B。
知識鏈接：綠葉中色素的提取和分離實驗，提取色素時需要加入無水乙醇(溶解色素)、石英砂(使研磨更充分)和碳酸鈣(防止色素被破壞)；分離色素時采用紙層析法，原理是色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴散的速度不同，最后的結(jié)果是觀察到四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)。
2．(2023·天津·高考真題)下圖是某綠藻適應(yīng)水生環(huán)境，提高光合效率的 機制圖。光反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)X可進入線粒體促進ATP合成。下列敘述 錯誤的是( )
A．物質(zhì)X通過提高有氧呼吸水平促進HCO3-進入細胞質(zhì)基質(zhì)
B．HCO3-利用通道蛋白從細胞質(zhì)基質(zhì)進入葉綠體基質(zhì)
C．水光解產(chǎn)生的的H+提高類囊體腔CO2水平，促進CO2進入葉綠體基質(zhì)
D．光反應(yīng)通過確保暗反應(yīng)的CO2的供應(yīng)幫助該綠藻適應(yīng)水環(huán)境
[答案]B．[解析]A、光反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)X可進入線粒體促進ATP合成，因此物質(zhì)X可通過提高 有氧呼吸水平促進HCO3-進入細胞質(zhì)基質(zhì)。A正確；B、HCO3-進入葉綠體基質(zhì)也需要線粒體產(chǎn)生的ATP供能，屬于主動運輸，通道蛋白只能參與協(xié)助擴散，B錯誤；C、據(jù)圖可知，光反應(yīng)中水光解產(chǎn)生的H+促進HCO3-進入類囊體，并與HCO3-在類囊體腔內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生CO2，因此能提高類囊體腔CO2水平，C正確；D、據(jù)圖可知，光反應(yīng)生成的物質(zhì)X(O2)促進線粒體的有氧呼吸，產(chǎn)生更多的ATP，有利于HCO3-進入葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)生CO2，保證了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)，D正確。故選B。
知識鏈接：光反應(yīng)階段在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上進行，此過程必須有光、色素、光合作用的酶．具體反應(yīng)步驟：①水的光解，水在光下分解成氧氣和還原氫；②ATP生成，ADP與Pi接受光能變成ATP，此過程將光能變?yōu)锳TP活躍的化學(xué)能。
3．(2023·全國·高考真題)植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是( )
A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素
B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上
C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰
D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢
[答案]D．[解析]A、葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；B、光反應(yīng)的場所是類囊體的薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上，B正確；C、類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰，C正確；D、葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越快，D錯誤。故選D。
知識鏈接：葉綠素主要吸收藍紫光和紅橙光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。
4．(2023·河北·高考真題)擬南芥發(fā)育早期的葉肉細胞中，未成熟葉綠體發(fā)育所需ATP須借助其膜上的轉(zhuǎn)運蛋白H由細胞質(zhì)基質(zhì)進入。發(fā)育到一定階段，葉肉細胞H基因表達量下降，細胞質(zhì)基質(zhì)ATP向成熟葉綠體轉(zhuǎn)運受阻。
回答下列問題：
(1)未成熟葉綠體發(fā)育所需ATP主要在___________合成，經(jīng)細胞質(zhì)基質(zhì)進入葉綠體。
(2)光照時，葉綠體類囊體膜上的色素捕獲光能，將其轉(zhuǎn)化為ATP和___________中的化學(xué)能，這些化學(xué)能經(jīng)___________階段釋放并轉(zhuǎn)化為糖類中的化學(xué)能。
(3)研究者通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)在葉綠體成熟的葉肉細胞中實現(xiàn)H基因過量表達，對轉(zhuǎn)H基因和非轉(zhuǎn)基因葉肉細胞進行黑暗處理，之后檢測二者細胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中ATP相對濃度，結(jié)果如圖。相對于非轉(zhuǎn)基因細胞，轉(zhuǎn)基因細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)ATP濃度明顯___________。據(jù)此推測，H基因的過量表達造成細胞質(zhì)基質(zhì)ATP被___________ (填“葉綠體”或“線粒體”)大量消耗，細胞有氧呼吸強度___________。
(4)綜合上述分析，葉肉細胞通過下調(diào)___________阻止細胞質(zhì)基質(zhì)ATP進入成熟的葉綠體，從而防止線粒體___________，以保證光合產(chǎn)物可轉(zhuǎn)運到其他細胞供能。
[答案](1)線粒體(或“線粒體內(nèi)膜”)
(2) NADPH(或“還原型輔酶Ⅱ”) 暗反應(yīng)(或“卡爾文循環(huán)”)
(3) 降低 葉綠體 升高
(4) H基因表達(或“H蛋白數(shù)量”) 過多消耗光合產(chǎn)物(或“有氧呼吸增強”)
[解析](1)由題干可知，擬南芥幼苗葉肉細胞的葉綠體仍在發(fā)育且時，消耗的ATP主要來自自身線粒體。線粒體通過有氧呼吸為細胞提供生命活動所需的大約95%的能量。線粒體中能夠大量合成ATP的化學(xué)反應(yīng)在線粒體內(nèi)膜上進行。
(2)在植物光合作用的光反應(yīng)階段，光能被光合色素捕獲后，轉(zhuǎn)化為儲存在ATP和NADPH中的化學(xué)能。在暗反應(yīng)階段ATP和NADPH中的化學(xué)能再進一步轉(zhuǎn)化固定到糖類等有機物中。
(3)由圖可知，葉綠體成熟的非轉(zhuǎn)基因葉肉細胞中H基因表達下調(diào)，細胞質(zhì)基質(zhì)ATP濃度遠高于葉綠體基質(zhì)。H基因過表達后，細胞質(zhì)基質(zhì)中ATP含量下降，且葉綠體基質(zhì)中ATP含量未顯著升高，表明葉綠體消耗了從細胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)入的ATP。推測，H基因過表達后，大量的ATP轉(zhuǎn)運至葉綠體中被消耗，細胞需代償性提高線粒體呼吸強度，以補充細胞質(zhì)基質(zhì)中的ATP。
(4)由題分析可知，ATP由細胞質(zhì)基質(zhì)向葉綠體轉(zhuǎn)運過程中，H轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量是限制運輸速率的一個主要因素。葉綠體成熟的葉肉細胞中H基因的表達下調(diào)，H轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量減少，進而ATP向葉綠體的流入被有效阻止，細胞質(zhì)基質(zhì)ATP可保持正常生理水平，從而避免了線粒體呼吸作用的額外增強、過多消耗光合產(chǎn)物，保證光合產(chǎn)物能被轉(zhuǎn)運到其他細胞供能。
知識鏈接：ATP是細胞中的直接能源物質(zhì)，主要細胞呼吸和光合作用產(chǎn)生，其中細胞呼吸產(chǎn)生的ATP可以用于各種生命活動，因此未成熟的葉綠體發(fā)育所需的ATP來自細胞呼吸，細胞有氧呼吸產(chǎn)生大量ATP，有氧呼吸的場所主要在線粒體。
5．(2023·重慶·高考真題)水稻是我國重要的糧食作物，光合能力是影響水稻產(chǎn)量的重要因素。
(1)通常情況下，葉綠素含量與植物的光合速率成正相關(guān)。但有研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量降低的某一突變體水稻，在強光照條件下，其光合速率反而明顯高于野生型。為探究其原因，有研究者在相同光照強度的強光條件下，測定了兩種水稻的相關(guān)生理指標(單位省略)，結(jié)果如下表。
注：RuBP羧化酶：催化CO2固定的酶：Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率
①類囊體薄膜電子傳遞的最終產(chǎn)物是___________。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和___________。
②據(jù)表分析，突變體水稻光合速率高于野生型的原因是___________。
(2)研究人員進一步測定了田間光照和遮蔭條件下兩種水稻的產(chǎn)量(單位省略)，結(jié)果如下表。
①在田間遮蔭條件下，突變體水稻產(chǎn)量卻明顯低于野生型，造成這個結(jié)果的內(nèi)因是___________，外因是____________________________________________。
②水稻葉肉細胞的光合產(chǎn)物有淀粉和___________，兩者可以相互轉(zhuǎn)化，后者是光合產(chǎn)物的主要運輸形式，在開花結(jié)實期主要運往籽粒。
③根據(jù)以上結(jié)果，推測兩種水稻的光補償點(光合速率和呼吸速率相等時的光照強度)，突變體水稻較野生型___________ (填“高”、“低”或“相等”)。
[答案](1) NADPH([H]) C5(核酮糖—1，5-二磷酸，RuBP) 突變體的光反應(yīng)與暗反應(yīng)速率都較野生型快
(2) 突變體葉綠素含量太低 光照強度太低 蔗糖 高
[解析](1)①根據(jù)分析可知，光合作用的光反應(yīng)階段在類囊體薄膜上反應(yīng)。這個階段電子傳遞的最終產(chǎn)物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶，根據(jù)分析可知這個階段是暗反應(yīng)階段(CO2的固定)，在這個反應(yīng)中 CO2，在CO2固定酶的作用下與C5(一種五碳化合物)結(jié)合，所以RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C5。
②根據(jù)分析可知，表中的類囊體薄膜電子傳遞速率代表了光反應(yīng)速率，電子傳遞速率越高，則光反應(yīng)速率越快；RuBP羧化酶含量高低與暗反應(yīng)速率有關(guān)，RuBP羧化酶含量越高，暗反應(yīng)速率越快。由表可知突變體的光反應(yīng)和暗反應(yīng)速率都比野生型快，所以突變型水稻的光合速率高于野生型。
(2)①根據(jù)光合作用的分析可知，只要影響到原料、能量的供應(yīng)都是影響光合作用的因素，比如CO2的濃度、葉片氣孔的開閉情況，光照強度等；葉綠體是光合作用的場所，影響葉綠體的形成，結(jié)構(gòu)的因素，比如葉綠體光合色素含量低等也會影響光合作用。根據(jù)題干可知在遮蔭情況下突變體水稻產(chǎn)量明顯低于野生型，因此推測這種結(jié)果的內(nèi)因則是突變體自身葉綠素含量太低，外因則是光照強度太低。
②蔗糖是光合作用的主要產(chǎn)物，也是植物光合作用遠距離運輸?shù)闹饕问?。所以水稻葉肉細胞的光合產(chǎn)物有淀粉和蔗糖，兩者可以相互轉(zhuǎn)化，后者是光合產(chǎn)物的主要運輸形式，在開花結(jié)實期主要運往籽粒。
③根據(jù)以上結(jié)果可知，在同等光合速率下突變體水稻所需要的光照更強，因此突變體水稻的光補償點較野生型高。
知識鏈接：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。光合作用過程十分復(fù)雜，根據(jù)是否需要光能，將這些化學(xué)反應(yīng)分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)，現(xiàn)在也成為碳反應(yīng)階段
(1)光反應(yīng)階段：必須有光才能進行，反應(yīng)部位在類囊體的薄膜上。在這個階段，葉綠體中光合色素吸收的光能首先將水分解成氧和H+。其中氧以分子形式氧氣釋放，H+與NADP+結(jié)合，形成NADPH。NADPH是活潑的還原劑，參與暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)。光合色素吸收的另一部分光能，在酶的作用下，使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP，用于暗反應(yīng)。
(2)暗反應(yīng)階段：需要多種酶參與，在有光、無光的條件下均可進行，反應(yīng)部位在葉綠體基質(zhì)中。這個階段綠葉通過氣孔從外界吸收CO2，在特定酶(CO2固定酶)的作用下與C5(一種五碳化合物)結(jié)合，這個過程叫作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成兩個C3。在酶的作用下C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原，一部分接受能量并被還原的C3經(jīng)過一系列酶的作用轉(zhuǎn)化為糖類，另一些接受能量被還原的C3又形成C5，參與CO2的固定。暗反應(yīng)的實質(zhì)是同化CO2，將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能，儲存在有機物中。
6．(2023·遼寧·高考真題)花生抗逆性強，部分品種可以在鹽堿土區(qū)種植。下圖是四個品種的花生在不同實驗條件下的葉綠素含量相對值(SPAD)(圖1)和凈光合速率(圖2)?；卮鹣铝袉栴}：

(1)花生葉肉細胞中的葉綠素包括___________，主要吸收___________光，可用___________等有機溶劑從葉片中提取。
(2)鹽添加量不同的條件下，葉綠素含量受影響最顯著的品種是___________。
(3)在光照強度為500μml·m2·s1、無NaCl添加的條件下，LH12的光合速率___________ (填“大于”“等于”或“小于")HH1的光合速率，判斷的依據(jù)是___________。在光照強度為1500μmlm2·s-1、NaCl添加量為3．0g·kg1的條件下，HY25的凈光合速率大于其他三個品種的凈光合速率，原因可能是HY25的_______含量高，光反應(yīng)生成更多的___________，促進了暗反應(yīng)進行。
(4)依據(jù)圖2，在中鹽(2．0g·kg-1)土區(qū)適宜選擇種植___________品種。
[答案](1) 葉綠素a和葉綠素b 紅光和藍紫 無水乙醇
(2)HH1
(3) 大于 在光照強度為500μml·m2·s1、無NaCl添加的條件下，LH12的凈光合速率和HH1的凈光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且總光合速率等于凈光合速率和呼吸速率之和， 葉綠素 ATP和NADPH
(4)LH12
[解析](1)花生葉肉細胞中的葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b，主要吸收紅光和藍紫光，可用無水乙醇等有機溶劑從葉片中提取，因為葉片中的色素能溶解到有機溶劑中。
(2)結(jié)合圖1實驗結(jié)果可以看出，鹽添加量不同的條件下，葉綠素含量受影響最顯著的品種是HH1，因為該品種的葉綠素含量受鹽濃度變化影響更顯著。
(3)在光照強度為500μml·m-2·s-1、無NaCl添加的條件下，LH12的凈光合速率和HH1的凈光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且總光合速率等于凈光合速率和呼吸速率之和，因此可以判斷，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照強度為1500μmlm-2·s-1、NaCl添加量為3．0g·kg1的條件下，HY25的凈光合速率大于其他三個品種的凈光合速率，原因可能是HY25的葉綠素含量高與其他三個品種，光反應(yīng)生成更多的ATP和NADPH，進而促進了暗反應(yīng)進行，提高了光合速率。
(4)根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可知，在中鹽(2．0g·kg-1)土區(qū)適宜選擇種植LH12品種，因為該條件下，該品種的凈光合速率更大，說明產(chǎn)量更高，因而更適合在該地區(qū)種植。
知識鏈接：綠葉中色素的提取和分離實驗，提取色素時需要加入無水乙醇(溶解色素)、石英砂(使研磨更充分)和碳酸鈣(防止色素被破壞)；分離色素時采用紙層析法，原理是色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴散的速度不同，最后的結(jié)果是觀察到四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)。
7．(2023·浙江·高考真題)植物工廠是一種新興的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質(zhì)配比對生菜幼苗體內(nèi)的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質(zhì)配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組(白光)、A組(紅光：藍光=1：2)、B組(紅光：藍光=3：2)、C組(紅光：藍光=2：1)，每組輸出的功率相同。
回答下列問題：
(1)光為生菜的光合作用提供 ，又能調(diào)控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養(yǎng)液中的離子濃度過高，根細胞會因 作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是 。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為 ，最有利于生菜產(chǎn)量的提高，原因是 。
(3)進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結(jié)果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據(jù)是 。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以 ，使光合速率進一步提高，從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點還有 。
[答案](1) 能量 滲透
(2) 光合色素主要吸收紅光和藍紫光 紅光：藍光=3：2 葉綠素和含氮物質(zhì)的含量最高,光合作用最強
(3) 光合速率最大且增加值最高
升高溫度 減少環(huán)境污染，實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生
[解析](1)植物進行光合作用需要在光照下進行，光為生菜的光合作用提供能量，又能作為信號調(diào)控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養(yǎng)液中的離子濃度過高，造成外界溶液濃度高于細胞液濃度，根細胞會因滲透作用失水使植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，造成生菜萎蔫。
(2)分析圖乙可知，與CK組相比，A、B、C組的干重都較高。結(jié)合題意可知，CK組使用的是白光照射，而A、B、C組使用的是紅光和藍紫光，光合色素主要吸收紅光和藍紫光，故A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，積累的有機物含量更高，植物干重更高。由圖乙可知，當光質(zhì)配比為B組(紅光：藍光=3：2)時，植物的干重最高；結(jié)合圖甲可知，B組植物葉綠素和氮含量都比A組(紅光：藍光=1：2)、C組(紅光：藍光=2：1)高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B組植物的光合作用速率大于A組(紅光：藍光=1：2)、C組(紅光：藍光=2：1)兩組，有機物積累量最高，植物干重最大，最有利于生菜產(chǎn)量的增加。
(3)由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度時光合速率增幅最高，因此，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以升高溫度，使光合作用有關(guān)的酶活性更高，使光合速率進一步提高。從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點還有減少環(huán)境污染，實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生等。
知識鏈接：影響光合作用的因素有溫度、光照強度、二氧化碳濃度、葉綠素的含量，酶的含量和活性等
8．(2023·全國·高考真題)植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細胞構(gòu)成。保衛(wèi)細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關(guān)閉，保衛(wèi)細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K?．有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光(只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度)照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60%左右。回答下列問題。
(1)氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、 (答出2點即可)等生理過程。
(2)紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是 。
(3)某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是，藍光促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是 。
(4)已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔 (填“能”或“不能”)維持一定的開度。
[答案](1)光合作用和呼吸作用
(2)葉綠體中的葉綠素對紅光有較高的吸收峰值，紅光照射下保衛(wèi)細胞進行光合作用制造有機物，使保衛(wèi)細胞的滲透壓上升，細胞吸水膨脹，氣孔開放
(3)藍光作為信號能促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋，使保衛(wèi)細胞滲透壓上升，細胞吸水膨脹，氣孔張開
(4)能
[解析](1)氣孔是植物體與外界氣體交換的通道，光合作用、呼吸作用與蒸騰作用中氧氣、二氧化碳和水蒸氣都是經(jīng)過氣孔進出植物葉肉細胞的，故氣孔開閉影響植物的光合作用、呼吸作用和蒸騰作用等生理過程。
(2)葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。紅光照射下保衛(wèi)細胞進行光合作用制造的有機物，使細胞的滲透壓，促進保衛(wèi)細胞吸水，細胞體積膨漲，氣孔開放。
(3)題中顯示，藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K+，提高了細胞的滲透壓，保衛(wèi)細胞吸水能力增強，體積膨大，氣孔開放，因此，在飽和紅光的基礎(chǔ)上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大。
(4)保衛(wèi)細胞滲透壓的調(diào)節(jié)有光合作用產(chǎn)生有機物的因素，還有非光合作用因素----藍光照射引起鉀離子的吸收。所以當光合作用被阻斷，鉀離子在藍光的調(diào)節(jié)下仍可以進入細胞，提高細胞的滲透壓，引起細胞吸水，氣孔維持一定開度。
知識鏈接：氣孔既是CO2進出的場所，也是蒸騰作用的通道，氣孔張開既能增加蒸騰作用強度，又能保障CO2供應(yīng)，使光合作用正常進行內(nèi)容概覽
知識導(dǎo)圖：感知全局，了解知識要點
考點清單：4大考點總結(jié)，梳理必背知識、歸納重點
易混易錯：6個錯混點梳理，高效查漏補缺
真題賞析：感知真題、知識鏈接、知己知彼
1．實驗原理：
(1)色素的提?。壕G葉中的色素能夠溶解在有機溶劑(無水乙醇或丙酮)中，因此，可以用無水乙醇等有機溶劑來提取葉綠體中的色素。
(2)色素的分離：紙層析法。根據(jù)綠葉中色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，從而在擴散過程中將色素分離開來。
2．實驗步驟
(1)提取色素
(2)分離色素
3．綠葉中色素的種類與光能吸收
(1)分布：葉綠體類囊體薄膜上。
(2)功能：吸收、傳遞(四種色素)和轉(zhuǎn)換光能(只有少量葉綠素a)。由圖可以看出：
①葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。
②葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大。
拓展延伸：
葉綠素不穩(wěn)定，易分解；影響葉綠素合成的三大因素：光照，溫度，礦質(zhì)元素。
1．根據(jù)是否需要光能，將光合作用的過程分為需要光能的光反應(yīng)階段和不需要光能的暗反應(yīng)階段(現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng))。
(1)光反應(yīng)階段光合作用第一個階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進行，這個階段叫作光反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段是在類囊體的薄膜上進行的。
(2)暗反應(yīng)階段：光合作用第二個階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進行，這個階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體的基質(zhì)中進行的。在這一階段，CO2被利用，經(jīng)過一系列的反應(yīng)后生成糖類。
2．光合作用完整過程圖解
(1)光反應(yīng)階段光合作用第一個階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進行，這個階段叫作光反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段是在類囊體的薄膜上進行的。
在光反應(yīng)階段，葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途。一是將水分解為氧和H＋，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H＋與氧化型輔酶Ⅱ(NADP)結(jié)合，形成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)。NADPH作為活潑的還原劑，參與暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)，同時也儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用；二是在有關(guān)酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP。這樣，光能就轉(zhuǎn)化為儲存在ATP中的化學(xué)能。這些ATP將參與第二個階段合成有機物的化學(xué)反應(yīng)。
(2)暗反應(yīng)階段：光合作用第二個階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進行，這個階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體的基質(zhì)中進行的。在這一階段，CO2被利用，經(jīng)過一系列的反應(yīng)后生成糖類。
綠葉通過氣孔從外界吸收的CO2，在特定酶的作用下與C5(一種五碳化合物)結(jié)合，這個過程稱作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成兩個C3分子。在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP和 NADPH釋放的能量，并且被 NADPH還原。隨后，一些接受能量并被還原的C3，在酶的作用下經(jīng)過一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類；另一些接受能量并被還原的C3，經(jīng)過一系列變化，又形成C5。這些C5又可以參與CO2的固定。這樣，暗反應(yīng)階段就形成從C5到C3再到C5的循環(huán)，可以源源不斷地進行下去，因此暗反應(yīng)過程也稱作卡爾文循環(huán)。
(3)光合作用過程中原子的去路分析
3．環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析
(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化
如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：
在以上各物質(zhì)的含量變化中，C3和C5含量的變化是相反的，若C3含量增加，則C5含量減少；[H]、ATP和C5的含量變化是一致的，都增加，或都減少。
4．連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析
(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進行一段時間，有機物還能繼續(xù)合成。
(2)在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機物積累量要多。
教材拾遺
光合作用水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH，作為暗反應(yīng)的還原劑；儲備部分能量供暗反應(yīng)利用。
光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入 篩管，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯?br>
1．內(nèi)部因素
(1)與植物自身的遺傳特性有關(guān)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖1所示。
(2)植物葉片的葉齡、葉面積指數(shù)也會影響光合作用，如圖2、3所示。
圖1
圖2
圖3
2．外部環(huán)境因素
(1)光照強度：光照強度通過影響光反應(yīng)速率，影響ATP及[H]的產(chǎn)生速率，進而影響暗反應(yīng)速率。
①A—細胞呼吸強度，B—光補償點，C—光飽和點；
②AC段，光合作用速率隨光照強度的增加而增加；
③C點后光合作用速率不再隨光照強度的增加而變化；
④陰生植物的B點前移，C點較低，如圖中虛線所示。
應(yīng)用：溫室生產(chǎn)中，適當增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。
(2)溫度：溫度通過影響酶的活性進而影響光合作用速率(主要是暗反應(yīng))
①B點對應(yīng)的溫度為最適生長溫度；
②AB段，隨溫度升高光合作用速率升高；
③BC段，隨溫度升高光合作用速率降低。
應(yīng)用：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內(nèi)溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。
(3)CO2濃度：CO2影響暗反應(yīng)階段，制約C3的形成
①圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度
②圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B點和B′點都表示CO2飽和點。
應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”、增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。
(4)水分水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內(nèi)。
①圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉。
②圖2曲線中間E處光合作用強度暫時降低，是因為溫度高，蒸騰作用過強，部分氣孔關(guān)閉，影響了CO2的供應(yīng)。
應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉
(5)礦質(zhì)元素：礦質(zhì)離子影響與光合作用有關(guān)的色素、酶、膜結(jié)構(gòu)的形成。
①OA段，隨CO2礦質(zhì)離子濃度的增加光合作用速率升高；
②B點后，隨礦質(zhì)離子濃度的增加光合作用速率下降(細胞失水)；
應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可以提高作物的光合作用效率。
3．多因素對光合速率影響的分析
多因素對光合速率影響的曲線變化規(guī)律分析如圖所示，P點前，限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當?shù)絈點時，橫坐標所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想繼續(xù)提高光合速率，可適當提高圖示中的其他因子的強度。PQ間的主要因素有兩個：一是橫坐標表示的因素，二是多條曲線上標注的因素。
表面上看這類題目很復(fù)雜，但在解答這類試題時，仍然是依據(jù)單一變量原則，每次只分析一個自變量的變化對實驗結(jié)果的影響。
1．植物的“三率”
(1)植物“三率”間的內(nèi)在關(guān)系
①呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋果果肉細胞)或綠色組織在黑暗條件下測得的值——單位時間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。
②凈光合速率：植物綠色組織在光照條件下測得的值——單位時間內(nèi)一定量葉面積CO2的吸收量或O2的釋放量。
③真光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
(2)植物“三率”的判定
①根據(jù)坐標曲線判定：當光照強度為0時，CO2吸收值為0，則該曲線表示總(真)光合速率曲線；若CO2吸收值為負值，該值的絕對值表示呼吸速率，該曲線表示凈光合速率曲線。
②根據(jù)關(guān)鍵詞判定
真光合速率
O2產(chǎn)生(生成)速率
CO2固定速率
有機物產(chǎn)生(制造、生成)速率
凈(表觀)光合速率
O2釋放速率
CO2吸收速率
有機物積累速率
呼吸速率
黑暗中O2吸收速率
黑暗中CO2釋放速率
有機物消耗速率
2．微觀分析光合作用與細胞呼吸之間的氣體變化
3．植物光合速率與呼吸速率的實驗測定常用方法：測光合作用O2產(chǎn)生(或CO2消耗)的體積
(1)裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。
(2)測定原理
①在黑暗條件下甲裝置中的植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
②在光照條件下乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。
③真光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
(3)測定方法
①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。
②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。
③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真光合速率。
(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進行校正。
比較項目
光合色素
細胞液色素
存在部位
葉綠體
液泡
溶解性
脂溶性
水溶性
代表種類
類胡蘿卜素和葉綠素
花青素
顏色
橙黃、黃、綠
紅、藍、紫
顏色變化
不隨pH改變變化顏色
隨pH改變變化顏色
項目
光合作用
有氧呼吸
物質(zhì)變化
無機物→有機物
有機物→無機物
能量變化
光能→化學(xué)能(儲能)
穩(wěn)定的化學(xué)能→活躍的化學(xué)能(放能)
實質(zhì)
合成有機物，儲存能量
分解有機物，釋放能量，供細胞利用
場所
葉綠體
活細胞(主要在線粒體)
條件
只在光下進行
有光、無光都能進行
光反應(yīng)
暗反應(yīng)
光能轉(zhuǎn)化效率
類囊體薄膜電子傳遞速率
RuBP羧化酶含量
Vmax
野生型
0.49
180.1
4.6
129.5
突變體
0.66
199.5
7.5
164.5
田間光照產(chǎn)量
田間遮陰產(chǎn)量
野生型
6.93
6.20
突變體
7.35
3.68

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