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【人教版】2014届高三生物一轮复习 配套试题汇编 专题4 光合作用


专题 4

光合作用

光合作用的场所和过程 以选择题形式考查叶绿体的结构、功能、光反应、暗反应、反应场所及物质、 能量变化,考查学生的理解能力和分析问题能力 利用图表以非选择题的形式考查色素对不同光质的吸收及不同光质对光合作 用的影响,考查学生综合运用知识解决问题和推理的能力 常以非选择题的形式考查光反应、 暗反应过程,反应条件的改变对反

应物、 产 物的影响;考查学生分析问题、解决问题的能力

命题 剖析

考 向 扫 描 命 题 动 向

1 2 3

可能会结合叶绿体中色素的提取和分离考查色素的种类、吸收光谱,光合作用的 过程中能量变化、物质变化,可能会以图表、曲线等形式进行考查。题型多以非 选择题的形式出现

1.(2011 年江苏卷)某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸 收测定和色素层析条带分析(从上至下),与正常叶片相比,实验结果是( ) A.光吸收差异显著,色素带缺第 2 条 B.光吸收差异不显著,色素带缺第 2 条 C.光吸收差异显著,色素带缺第 3 条 D.光吸收差异不显著,色素带缺第 3 条 解析:在色素提取和分离实验中,色素带在滤纸条上的分布从上至下依次为:胡萝卜素、叶黄 素、叶绿素 a、叶绿素 b,而叶黄素缺失突变体中叶黄素缺失,色素带缺第 2 条,叶黄素主要吸 收蓝紫色,红光的吸收不受影响,故选 B。 答案:B。 2.(2011 年浙江理综卷)下列有关叶绿体及光合作用的叙述,正确的是( ) A.破坏叶绿体外膜后,O2 不能产生 B.植物生长过程中,叶绿体内各种色素的比例保持不变 C.与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 D.离体的叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2 后,可完成暗反应 解析:本题考查光合作用的过程及影响因素。 2 是光反应的产物,光反应发生在叶绿体类囊体膜 O 上,故破坏叶绿体外膜后不影响 O2 产生,A 项错误。 植物生长过程中,叶片颜色经历一系列变化, 表明该过程中各种色素的含量和比例不断变化,B 项错误。 光照时间不影响光合速率,与夏季相 比,冬季温度低、光照弱,因而光合速率低,C 项错误。叶绿体基质是暗反应的场所,其中含有相 关的酶系与五碳糖等,因此在补充 CO2 和光反应产物 ATP、NADPH 后可完成暗反应,D 项正确。 答案:D。 3.(2010 年海南卷)下列关于叶绿体的描述,错误的是( ) A.基粒由类囊体堆叠而成 B.叶绿体被膜由双层膜组成 C.暗反应发生在类囊体膜上 D.类囊体膜上具有叶绿素和酶 解析:许多类囊体像圆盘一样叠在一起构成叶绿体的基粒,A 对;叶绿体为双层膜结构,B 对;光 合作用的光反应在叶绿体的类囊体膜上进行,其上具有与光合作用相关的色素和酶,而光合作 用的暗反应在叶绿体的基质中进行,C 错 D 对。 答案:C。 4.(2010 年海南卷)某同学从杨树叶片中提取并分离得到 4 种色素样品,经测定得到下列吸收光 谱图,其中属于叶绿素 b 的是( )
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解析:叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收的是蓝紫光。 红光的波长范围是 605~700 nm,蓝光的波长范围是 450~480 nm,紫光的波长范围是 400~435 nm。 A 项中,吸收高峰 450 nm 和 650 nm。 nm 介于 450~480 nm 范围内,属蓝光;650 nm 介于 605~700 450 nm 范围内,属红光,A 对。B 项中,吸收高峰 450 nm 和 480 nm。450 nm 和 480 nm 介于 450~480 nm 内,所以 B 中的吸收高峰只涉及蓝光,故 B 错。同理可推断 C、D 也不对。 答案:A。 5.(2010 年天津理综卷)在叶肉细胞中,CO2 的固定和产生场所分别是( ) ①叶绿体基质 ②类囊体薄膜 ③线粒体基质 ④线粒体内膜 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 解析:CO2 的固定是指 C5 和 CO2 反应形成 C3 的过程,它发生在光合作用的暗反应阶段,是在叶绿体 基质中进行的,①对;CO2 生成发生在有氧呼吸的第二阶段,即丙酮酸在水的参与下分解成 CO2 和 [H]并生成少量 ATP 的过程,此过程发生在线粒体基质中,③对。 答案:A。 6.(2010 年海南卷)光反应为暗反应提供的物质是( ) A.[H]和 H2O B.[H]和 ATP C.ATP 和 CO2 D.H2O 和 CO2 解析:光合作用的光反应包括水的光解和 ATP 的合成,光反应阶段所产生的[H]和 ATP 用于暗反 应中 C3 的还原,B 对。H2O、CO2 不是光反应的产物,故 A、C、D 三项错误。 答案:B。 7.(2012 年四川理综卷,30(Ⅰ),7 分)科研人员获得一种叶绿素 b 完全缺失的水稻突变体,该突 变体对强光照环境的适应能力更强。请回答: (1)提取水稻突变体的光合色素,应在研磨叶片时加入 ,以防止色素被破坏。用纸层析 法分离该突变体叶片的光合色素,缺失的色素带应位于滤纸条的 。 (2)该突变体和野生型水稻的 O2 释放速率与光照强度的关系如图所示。当光照强度为 n 时,与 野生型相比,突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率 。当光照强度为 m 时,测 得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大,据此推测,突变体固定 CO2 形成 的 速率更快,对光反应产生的 消耗也更快,进而提高了光合放氧速率。

(3)如果水稻出现叶绿素 a 完全缺失的突变,将无法进行光合作用,其原因是 。
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解析:(1)在提取植物色素的实验中,研磨时加入 CaCO3,能够起到保护色素免受破坏的作用。色 素分离后,滤纸条上的色素带从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b。 (2)当光照强度为 0 时,水稻突变体呼吸作用比野生型强,消耗的 O2 多,当光照强度为 n 时,二者 O2 的释放速率相等,考虑呼吸作用消耗,此时水稻突变体单位面积叶片光合作用产生氧气的速 率较大;气孔开放程度大,进入叶肉细胞的 CO2 多,形成的 C3 化合物多,就会消耗更多的光反应产 物(ATP 和 NADPH),提高了光合放氧速率。 (3)叶绿素 a 的作用是吸收和转化光能(将光能转化为化学能),叶绿素 a 完全缺失,无法产生 ATP 和 NADPH,光合作用无法进行。 答案:(1)CaCO3 最下端 (2)较大 C3 NADPH、ATP (3)缺失叶绿素 a 不能完成光能转换 8.(2011 年广东理综卷)中国的饮食讲究“色香味”,颜色会影响消费,小李同学拟研发“绿色” 食用色素,他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 Ⅰ.提取叶绿素 绿色叶片 提取液 过滤液 浓缩液 叶绿素粗产品

Ⅱ.探究 pH 对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品,配成一定浓度的溶液,于室温(约 25 ℃)下进行实验,方法和结果如下 表。 叶绿素溶 处理时间 实验组号 调 pH 至 溶液颜色 液(mL) (min) ① 3.0 Y 10 绿色 ② 3.0 7.0 10 绿色 ③ 3.0 6.0 10 黄绿色 ④ 3.0 5.0 10 黄褐色 注:叶绿素被破坏后变成黄褐色。 根据所学知识和实验结果,请回答: (1)提取食用叶绿素的 X 应该为

,原因是

。 (2)表中 Y 应该为 ,原因是 。 (3)若用作食品色素,天然叶绿素色素不适用于 的食品,否则 。 (4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素,请你提供检测方法并写出主要步骤。 解析:本题考查绿叶中色素的提取与分离实验及其应用。(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶 剂中,所以要用对人无害的有机溶剂。碳酸钙的作用是保护叶绿素免受破坏。(2)由②③④组 可知 pH 的梯度为 1.0,因此①组的 pH 应为 8.0。 (3)由实验结果可知,pH 小于 6.0 时,叶绿素明 显被破坏,因此天然叶绿素色素不适用于酸性食品。(4)利用纸层析法,根据滤纸条上除叶绿素 条带外是否还有其他条带可判断叶绿素粗产品中是否含其他色素。 答案:(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响 (2)8.0 以 1.0 为 pH 梯度进行实验,①②③④组间形成梯度 (3)pH 小于 6.0 叶绿素会被破坏 (4)纸层析法;步骤:①制备滤纸条并将其一端剪去两角,在距该端 1 cm 处用铅笔画一条细的横 线。②用毛细吸管吸取少量叶绿素粗产品,沿铅笔线均匀画一条细线。待干后,再画一两次。 ③将滤纸条放置到加有层析液的培养皿中进行层析。④观察色素带的条数。 9.(2010 年大纲全国理综卷Ⅱ节选)请回答下列问题: (1)氮、磷、镁 3 种元素中,构成生命活动所需直接能源物质的元素是 ,构成细胞膜的 元素是 。 (2)缺镁时植物叶片发黄,其原因是 。
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(3)在提取叶绿体色素的过程中,研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二 氧化硅的作用是 ; 碳酸钙的作用是 ; 丙酮的作用是 。 解析:本题主要考查组成细胞的元素及化合物、叶绿体中的色素的提取及功能。生物体生命活 动的直接能源物质是 ATP,其组成元素为 C、H、O、N、P,构成细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白 质,组成元素包括 C、H、O、N、P 等,两者都不含 Mg;Mg 是叶绿素的组成元素,缺镁时,叶绿素 不能合成,导致植物叶片发黄。 答案:(1)氮、磷 氮、磷 (2)镁是叶绿素的组成成分,缺镁导致叶绿素合成受阻(其他合理答案也可) (3)有助于磨碎植物细胞 防止研磨过程中叶绿体色素被破坏 色素的提取溶剂(其他合理答 案也可) 10.(2010 年江苏卷)不同生态环境对植物光合速率会产生影响。某课题组测定生长于 A 地(平 原)和 B 地(山区)银杏叶片不同时间的光合速率,结果如图。

(1)植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某些环境因素影响下,部分结合型 叶绿素与蛋白质分离,成为游离型叶绿素。A、B 两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表: 采样日期 (月 日) 7 1 8 1 9 1 10 1 11 1 A 地银杏叶绿素 含量(mg/g) 游离型 结合型 0.11 2.23 0.12 0.21 0.29 0.41 2.18 1.71 1.29 0.80 B 地银杏叶绿素 含量(mg/g) 游离型 结合型 0.21 2.22 0.29 0.58 0.81 1.05 2.07 1.53 0.94 0.39

总量 2.34 2.30 1.92 1.58 1.21

总量 2.43 2.36 2.11 1.75 1.44

①请完成总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。 ②从表中数据分析,导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是 。 (2)为提取银杏叶片中的叶绿素,研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外,还应加入 。 经快速研磨、过滤,将滤液收集到试管中,塞上橡皮塞;将试管置于适当的光照下 2~3 min 后, 试管内的氧含量 。 (3)a、 是 7 月 1 日和 10 月 1 日 B 地银杏叶绿体亚显微结构典型照片,推测 b (填字母) 是 10 月 1 日的叶绿体照片,理由是 。

解析:(1)根据表中数据(A、B 两地银杏叶绿素含量)和时间绘制二维曲线图;随着时间的变化, 光合速率下降,由表中数据知是结合型叶绿素含量降低所致。 (2)提取叶片中的叶绿素,研磨前应将叶片剪碎,再加入酒精(或丙酮)、碳酸钙(防止色素被破
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坏)、二氧化硅(研磨得充分);叶绿体中进行水光解的场所是类囊体薄膜,色素提取出来后,已 失去了进行水光解的条件(如无酶),所以光照后并不会使 O2 含量增加。 (3)由图可知,a 图的叶绿体中的类囊体膜已很不规则,显然是遭到了破坏,而 10 月 1 日的光合 速率明显低于 7 月 1 日,所以 a 图是 10 月 1 日的叶绿体照片。 答案:(1)①

②结合型叶绿素含量降低 (2)酒精(丙酮)、碳酸钙、石英砂(二氧化硅) 基本不变 (3)a 10 月 1 日的光合速率低,a 中叶绿体类囊体膜结构遭破坏 影响光合作用的因素 考 向 扫 描 命 题 动 向 通过图表、曲线以选择题形式考查影响光合作用的因素,如 CO2 浓度、光照强 度等。考查学生的理解能力、获取信息的能力 结合实验的设计与分析以非选择题的形式考查内部因素、外界因素对光合作 2 用的影响,考查学生的综合运用能力 考查影响光合作用的环境因素是历年高考命题的重点和热点,也是未来考试的热 点,其中光照强度、温度、CO2 浓度对光合作用速率的影响反复考查,曲线、图表与 实际生产生活相结合等都是常见题干情景,本部分的题目常以选择题、实验分析、 设计类题等形式考查 1

命 题 剖 析

1.(2012 年山东理综卷,2,5 分)夏季晴朗的一天,甲乙两株同种植物在相同条件下 CO2 吸收速率 的变化如图所示。下列说法正确的是( )

A.甲植株在 a 点开始进行光合作用 B.乙植株在 e 点有机物积累量最多 C.曲线 b~c 段和 d~e 段下降的原因相同 D.两曲线 b~d 段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 解析:本题考查光合作用的有关知识、分析图像的能力。A 错误,根据图可知甲植株在 a 点和 18 点稍微往后一点光合作用速率与呼吸作用速率相等,乙植株在 6 点和 18 点时相等。故应在 a 点之前进行光合作用;B 错误,积累有机物最多的点是 18 点,因为 18 点以后光合作用强度<呼 吸作用强度,要消耗有机物;C 错误,b~c 段曲线下降是因为中午蒸腾作用较强,气孔关闭引起光 合作用强度降低,而 d~e 段是因为光照强度减弱引起光合作用强度降低;D 正确,因为甲没有出 现乙的情况,可能是气孔无法关闭,光照增强使得光反应增强,暗反应也随之增强。 答案:D。 2.(2011 年新课标全国理综卷)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其 叶片光合作用强度下降,原因是( ) A.光反应强度升高,暗反应强度降低
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B.光反应强度降低,暗反应强度降低 C.光反应强度不变,暗反应强度降低 D.光反应强度降低,暗反应强度不变 解析:镁是叶绿素的组成成分之一,缺镁将影响叶绿素的合成,故光反应强度降低;又因为光反 应为暗反应提供[H]和 ATP,故光反应强度降低将导致暗反应强度随之降低。 答案:B。 学生应将光反应与暗反应视为统一整体,深刻理解光反应与暗反应互相联系、互相 制约的关系。 3.(2011 年福建理综卷)如图是夏季晴朗的白天,玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面 积吸收 CO2 的量)的变化曲线,下列叙述错误的是( )

A.在 9:30~11:00 之间,花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓 B.在 11:00~12:30 之间,花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多 C.在 17:00 时,玉米和花生的单位叶面积释放 O2 速率相同 D.在 18:30 时,玉米既能进行光反应,也能进行暗反应 解析:据图在 11:00~12:30 之间,花生的净光合速率呈上升趋势,但仍比玉米净光合速率低,所 以花生的单位叶面积有机物积累量比玉米少,故 B 错。 答案:B。 4.(2012 年大纲全国卷,31,11 分)金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如下图所示(图中 净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差,以每克鲜重每小时释放 O2 的微摩尔数表示)。

据图回答下列问题: (1) 该 研 究 探 讨 了 对金鱼藻 是 。 (2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为 克鲜重每小时消耗氧气 μ mol。

的影响。其中,因变量 lx。在黑暗中,金鱼藻的呼吸速率是每

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(3)该研究中净光合速率随 pH 变化而变化的主要原因是 。 解析:本题考查的是影响光合作用的因素等知识。(1)曲线 a、b 研究了光照度对金鱼藻净光合 速率的影响,曲线 c 研究了碳酸氢钠浓度对金鱼藻净光合速率的影响;曲线 d 研究了 pH 对金鱼 藻净光合速率的影响。因变量均为金鱼藻净光合速率即光合作用氧气净释放速率。(2)曲线 b 3 -1 -1 中,光照度为 12.5×10 lx 时,金鱼藻净光合速率达到最大,约为 25 μ mol·g ·h 。由曲线 a -1 -1 可知,黑暗条件下,金鱼藻细胞呼吸速率为 8 μ mol·g ·h 。(3)pH 会影响光合作用和细胞呼 吸所需的酶的活性,最终影响光合作用和细胞呼吸速率。 答案:(1)光照度、pH、NaHCO3 浓度 净光合速率 净光合速率 (2)12.5×1 8

(3)酶活性受 pH 的影响 5.(2012 年广东理综卷,26,16 分)荔枝叶片发育过程中,净光合速率及相关指标的变化见下表。 叶 发育 叶面积(最大面 总叶绿素含量 气孔相对开 净光合速率(μ mol 2 片 时期 积的%) (mg/g·fw) 放度(%) CO2/m ·s) 新叶 A 展开 19 — — -2.8 前 新叶 B 展开 87 1.1 55 1.6 中 新叶 展 C 100 2.9 81 2.7 开完 成 新叶 D 已成 100 11.1 100 5.8 熟 注:“—”表示未测数据。 (1)B 的净光合速率较低,推测原因可能是:①叶绿素含量低,导致光能吸收不足;② , 导致 。 (2)将 A、D 分别置于光温恒定的密闭容器中,一段时间后,A 的叶肉细胞中,将开始积 累 ;D 的叶肉细胞中,ATP 含量将 。 (3)与 A 相比,D 合成生长素的能力 ;与 C 相比,D 的叶肉细胞的叶绿体中,数量明显增 多的结构是 。 (4)叶片发育过程中,叶面积逐渐增大,是 的结果;D 的叶肉细胞与表皮细胞的形态、 结 构和功能差异显著,其根本原因是 。 解析:本题考查的是有关光合作用和细胞分化的知识。 (1)从题干表中看出,影响光合作用速率的是叶绿素含量和气孔相对开放度。其他影响光合作 用的因素不考虑。所以答案应该是气孔相对开放度低,二氧化碳供应不足。 (2)A 置于光温恒定的密闭容器中,由于缺少叶绿素,只进行呼吸作用。一段时间后氧气消耗完 毕,只进行无氧呼吸,所以积累酒精;D 置于光温恒定的密闭容器中,进行光合作用,导致容器二 氧化碳逐渐消耗完毕,暗反应强度减少。光反应强度不变,所以光反应的产物 ATP 和[H]增多。 (3)生长素的合成部位主要是幼嫩的芽、叶和发育中的种子。D 叶片已经发育成熟,基本不产生 生长素。叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上,从表格中可推知,由于总叶绿素含量增 长,因此 D 的叶肉细胞的叶绿体中,基粒明显增多。
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(4)器官和个体体积的增大,是细胞分裂和细胞生长的结果;细胞分化的根本原因是基因的选 择性表达(遗传信息的执行情况不同)。 答案:(1)气孔相对开放度低 二氧化碳供应不足 (2)酒精 增多 (3)低 基粒 (4)细胞分裂和细胞生长 基因的选择性表达 6.(2012 年重庆理综卷,30(Ⅰ),14 分)长叶刺葵是棕榈科热带植物,为了解其引种到重庆某地 后的生理状况,某研究小组在水分充足、晴朗无风的夏日,观测得到了该植物光合速率等生理 指标日变化趋势图(如图)。

(1)据图分析: ①光合作用消耗 ATP 最快的时刻是 。根吸水能力最强的时刻是 。 ②直接引起蒸腾速率变化的生理指标是 ;推测导致 12:00 时光合速率出现低谷的环境 因素主要是 (填“光照”或“CO2”)。 ③在 14:00 时若适当提高 CO2 浓度,短时间内叶绿体中[H]含量的变化是 。 (2)若该地土壤缺钙,一段时间后该植物首先表现出钙缺乏症的是 (填“老叶”或“幼 叶”)。 (3)假设若干年后将引种后代重新移栽回原产地,与原产地长叶刺葵杂交不育,原因是地理隔 离导致了 。 解析:(1)①光合作用光反应阶段产生 ATP、[H]和氧气,ATP 为暗反应阶段阶段提供能量,[H]为 暗反应阶段提供还原剂。光合速率越大有机物合成越多,消耗 ATP 越快。据图分析, 10:00 时 光合速率最大,此时消耗 ATP 最快。蒸腾作用是植物根吸水的动力,蒸腾作用越强,根吸水能力 越强,据图判断 12:00 时蒸腾作用最强,根吸水能力最强。 ②蒸腾作用是水分以气体形式通过气孔散失,气孔导度的大小决定了气孔开启程度大小,直接 引起蒸腾速率变化。据图判断,12:00 时气孔导度最大,气孔开启程度最大,蒸腾作用最强。气 孔是 CO2 进出叶肉细胞的通道,12:00 时蒸腾作用最大,气孔导度最大,CO2 供应充足,则导致光合 速率出现低谷的环境因素可能是光照。 ③14:00 时适当提高二氧化碳浓度,短时间内,二氧化碳固定形成的三碳化合物含量增多,由于 三碳化合物被还原消耗[H]和 ATP 增多,故两者含量减少。 (2)钙在植物体内形成稳定的化合物,不能转移利用,当缺钙时,首先引起幼叶出现症状。 (3)长期的地理隔离使两个种群基因频率朝着不同方向 进化,最终两个种群的基因库相差很大,出现生殖隔离,形成了不同的物种。 答案:(1)①10:00 12:00 ②气孔导度 光照 ③降低 (2)幼叶 (3)生殖隔离 7.(2012 年浙江理综卷,30,14 分)某植物在停止供水和恢复供水条件下,气孔开度(即气孔开放 程度)与光合速率的变化如图所示。请回答:

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(1)停止供水后,光合速率下降。这是由于水是 的原料,又是光合产物在植物体内 的主要介质。 (2)在温度、光照相同的条件下,图中 A 点与 B 点相比,光饱和点低的是 点,其主要原 因是 。 (3)停止供水一段时间后,叶片发黄,原因是 。此时类囊体结构破坏,提供给碳反应的 减少。 (4)生产实践中,可适时喷施植物激素中的 ,起到调节气孔开度的作用。 解析:本题考查的是影响光合作用的因素等知识。(1)停止供水后,为避免水分散失过多气孔开 放程度降低,二氧化碳进入细胞减少,由于光合作用的原料——水和二氧化碳均减少,故光合 作用速率降低。 (2)A、 点温度和光照强度相等,则 A 点光合作用强度大,B 点光合作用强度小, B 故 B 点光饱和点较小。B 点气孔开度最低,二氧化碳缺乏,故植物光合作用强度最低。(3)停止 供水一段时间后,植物叶绿体中合成叶绿素速度降低,故叶绿体中类胡萝卜素含量相对较高, 叶片发黄。 若此时叶绿体类囊体受到破坏,则光合作用光反应速率降低,NADPH 和 ATP 含量降低, 碳反应中 C3 还原减少,有机物合成速率降低。 (4)在缺水条件下,植物叶子中脱落酸的含量增多, + 引起气孔关闭。这是由于脱落酸促进气孔的关闭,促使保卫细胞的 K 外渗,细胞失水使气孔关 闭。用脱落酸水溶液喷施植物叶子,可使气孔关闭,降低蒸腾速率。 答案:(1)光合作用 运输 (2)B 气孔开度降低,CO2 吸收减少(答出一项即可) (3)叶绿素合 成速度变慢或停止(或叶绿素分解),类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可) NADPH 和 ATP (4)脱落酸 8.(2011 年海南卷)某同学设计了一个探究实验,把培养在完全营养液中、 生长状态一致的 3 组 某种植物幼苗分别放入 A、B、C 三个完全相同的玻璃钟罩内(如下图所示),其中 A 不密封,B、 C 密封;B 内培养皿中盛有 Ba(OH)2 溶液,A、 内培养皿中盛有蒸馏水,各培养皿中液体的体积相 C 同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。

回答问题: (1)根据上述实验设计判断,该实验的目的是 。 (2)从理论上讲,培养一段时间后,预期的实验结果是:B 中的幼苗生长量比 C 中的 小)。原因是 A 中的幼苗生长量比 C 中的 (大、小),原因是

(大、 ;

。 解析:(1)实验装置中 A、C 的单一变量是装置是否密封,B、C 的单一变量是是否有 Ba(OH)2 溶液 吸收密闭装置内的 CO2。可见该实验目的是探究 CO2 浓度对幼苗光合作用的影响。(2)B 中幼苗 生长量应比 C 中小,因为 Ba(OH)2 溶液将 B 中 CO2 吸收,致使 B 中幼苗光合作用制造有机物减少。 A 中幼苗生长量比 C 中大,因为 A 不密封,有充足 CO2 供应,光合作用制造有机物多于 C。 答案:(1)探究 CO2 浓度对幼苗光合作用的影响
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(2)小 Ba(OH)2 溶液吸收 CO2 影响幼苗光合作用的进行 大 A 不密封有充足的 CO2 供应,光合 速率高 9.(2010 年福建理综卷)东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮的藻种之一,研究甲藻光 合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。 (一)某研究小组探究 pH 对甲藻光合作用的影响,设计了以下实验: 将生长旺盛的甲藻等量分成 5 组培养,各组藻液 pH 分别设定为 6.0、7.0、8.0、9.0、10.0, 在黑暗中放置 12 h,然后在适宜光照等相同条件下培养,随即多次测定各组氧气释放量并计算 净光合速率。将实验结果绘制成下图。

(1)本实验除了通过测定氧气释放量,还可以通过测定 吸收量来计算净光合速 率。 (2)黑暗放置过程中,藻液 pH 会有所变化,因此在测定氧气释放量前,需多次将各组 pH 分别调 到 ,这是控制实验的 变量。 (3)若甲藻长时间处于 pH 为 10.0 条件下,甲藻 (能、不能)正常生长繁殖,请据图分析 并说明原因: 。 (4)实验表明,甲藻光合作用适宜 pH 为 6.0~9.0。但海水在该 pH 条件下,一般不会发生赤潮, 原 因 是 发 生 赤 潮 除 了 与 pH 、 温 度 、 光 照 强 度 等 因 素 有 关 外 , 最 主 要 还 与 海 水 的 有关。 (二)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出:甲藻生长繁殖的 适宜温度为 15 ℃~30 ℃,最适温度为 25 ℃左右,当温度为 9 ℃和 33 ℃时,甲藻不能正常生 长繁殖。请根据这些信息在下图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。

解析:本题关注生态环境问题,以引发东海赤潮的东海原甲藻作为实验材料,通过分析温度与 pH 等环境因素对其光合作用的影响,从而在一定程度上认识东海赤潮发生的机理。 (一)净光合速率的观察指标有氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量。由题意可知本 题是为了探究 pH 对甲藻光合作用的影响,所以 pH 是自变量,作为实验的自变量要保持稳定,才 能说明不同实验组所出现的实验结果不同是由自变量不同引起的。所以在测定氧气释放量前, 需多次将各组 pH 分别调到原设定 pH。 从图中可以看出在 pH=10.0 条件下,净光合速率为负值, 所以甲藻不能正常生长繁殖。赤潮发生的主要原因是水体富营养化,是由于 N、P 元素增多导 致藻类大量繁殖。 (二)根据实验结果得出:甲藻生长繁殖的适宜温度为 15 ℃~30 ℃,在这个温度范围内净光合 速率必须大于零;最适温度为 25 ℃左右,所以在 25 ℃曲线达到最高点;当温度为 9 ℃和 33 ℃时,甲藻不能正常生长繁殖,在 9 ℃和 33 ℃时,净光合速率必须小于或等于零。
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答案:(一)(1)CO2 (2)原设定的 pH(起始 pH) 自 (3)不能 因为长时间处于 pH 为 10.0 的条件下,甲藻的净光合速率为负值,甲藻不能正常生长 繁殖 (4)富营养化(N、P 含量) (二)

光合作用和呼吸作用的综合运用 考查光合作用和呼吸作用的相互联系,非选择题是常见题型,考查学生的理 解能力 多以非选择题形式考查不同条件下,光合作用和呼吸作用综合因素对农作物 生长的影响。考查学生的综合运用能力 利用图表以非选择题形式考查叶绿体、线粒体对 CO2、O2 利用的关系,考查学 生的理解能力

命题 剖析

考 向 扫 描 命 题 动 向

1 2 3

在高考中,光合作用和呼吸作用的相互联系和影响是高考题中的难点,图表、曲 线提供的信息是解高考题的切入点,非选择题是该考点的常见题型

1.(2012 年天津理综卷,5,6 分)设置不同 CO2 浓度,分组光照培养蓝藻,测定净光合速率和呼吸 速率(光合速率=净光合速率+呼吸速率),结果如图。据图判断,下列叙述正确的是( )

A.与 d3 浓度相比,d1 浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多 B.与 d2 浓度相比,d3 浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的 ATP 多 C.若 d1、d2、d3 浓度下蓝藻种群的 K 值分别为 K1、K2、K3,则 K1>K2>K3 D.密闭光照培养蓝藻,测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物 解析:本题考查的是植物代谢的知识。由题意知,该实验中 d1 浓度下光合速率(净光合速率+呼 吸速率)大于 d3 浓度下的光合速率,产生的[H]一定多,故 A 项正确。d2 浓度下的呼吸作用大于 d3 浓度下的呼吸作用,故 B 项错。从净光合速率看,d2>d1=d3,所以种群不同条件下环境容纳量应 该是 K2>K1=K3,C 项错。 判断是否是兼性厌氧生物,应该在有氧和无氧两种条件下检测代谢产物, 而不是避光,D 项错。 答案:A。 该题提醒学生在复习过程中,一定注意坐标图的分析和运用。 2.(2011 年大纲全国理综卷)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响,将某植物在黑暗中放

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置一段时间,耗尽叶片中的淀粉,然后取生理状态一致的叶片,平均分成 8 组,实验处理如下表 所示,一段时间后,检测叶片中有无淀粉,结果如下表。 编号 组1 组2 组3 组4 组5 组6 组7 组8 葡萄糖溶液 葡萄糖溶液浸 蒸馏水浸泡, 蒸馏水浸泡, 浸泡,溶液中 泡,溶液中通 水中通入 水中通入空气 处理 通入空气 入 CO2 和 N2 CO2 和 N2 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 检测结果 有淀粉 有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 回答问题: (1)光照条件下,组 5 叶片通过 作用产生淀粉;叶肉细胞释放出的氧气来自于 的光解。 (2)在黑暗条件下,叶片能进行有氧呼吸的组别是 。 (3)组 2 叶片中合成淀粉的原料是 ,直接能源物质是 ,后者是通过 产 生 的 。 与 组 2 相 比 , 组 4 叶 片 无 淀 粉 的 原 因 是 。 (4)如果组 7 的蒸馏水中只通入 N2,预期实验结果是叶片中 (有、无)淀粉。 解析:(1)在光照条件下组 5 叶片合成淀粉是通过光合作用,叶肉细胞释放的氧气来自于水的光 解:2H2O 4[H]+O2。

(2)在黑暗条件下,叶片进行有氧呼吸必须有 O2,有 O2 的组是组 2 和组 6。 (3)组 2 叶片中合成淀粉的原料是葡萄糖,直接能源物质是 ATP,ATP 主要是叶片的有氧呼吸产 生的。与组 2 相比,组 4 叶片缺少 O2 导致有氧呼吸不能进行,ATP 的合成量少,不能够利用葡萄 糖合成淀粉。 (4)如果只通入 N2,即使有光照也只能进行光反应,没有 CO2 暗反应无法完成,所以叶片中无淀粉 生成。 答案:(1)光合 H2O (2)组 2 和组 6 (3)葡萄糖 ATP 有氧呼吸 组 4 叶片不能进行有氧呼 吸,淀粉的合成缺少 ATP (4)无 3.(2011 年广东理综卷)观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2 吸收方式以适应环境变化。 长期干旱条 件下,蝴蝶兰在夜间吸收 CO2 并贮存在细胞中。

(1)依图 1 分析,长期干旱条件下的蝴蝶兰在 0~4 时 合成,原因是

(填“有”或“无”)ATP 和[H]的 ;
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此时段

(填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生,原因是 ;

10~16 时无明显 CO2 吸收的直接原因是 (2)从图 2 可知,栽培蝴蝶兰应避免 栽培时还需适当 。 (3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的 中细胞分化的根本原因是 。 ,以利于其较快生长,此外,由于蝴蝶兰属阴生植物, ,通过植物组织培养技术大规模生产,此过程

。 解析:本题以坐标图为载体,考查光合作用和细胞呼吸的基本原理以及获取信息能力。(1)图 1 中 0~4 时为夜间,但能进行细胞呼吸产生[H]和 ATP。暗反应必须利用光反应提供的[H]和 ATP, 此时段无光不能进行光反应,故暗反应不能进行。 10~16 时无明显 CO2 吸收的直接原因是干旱状 态下蝴蝶兰为降低蒸腾作用,气孔关闭,而气孔也是 CO2 进入叶片的通道。(2)据图 2 可知,干旱 不利于蝴蝶兰生长。阴生植物适于生活在弱光照条件下,故应适当遮光。(3)植物细胞具有全 能性,可通过组织培养大规模生产蝴蝶兰种苗。细胞分化的实质是基因选择性表达。 答案:(1)有 此时段细胞进行呼吸作用,有氧呼吸第一、二阶段均有[H]产生,第一、二、三阶 段均有 ATP 生成 无 此时段没有光反应,而暗反应必须要由光反应提供[H]和 ATP,故不存在 暗反应 气孔关闭 (2)干旱 遮光 (3)全能性 基因选择性表达

(2011 年全国新课标,理科综合 29,9 分)在光照等适宜条件下,将培养在 CO2 浓度为 1%环境中的 某植物迅速转移到 CO2 浓度为 0.003%的环境中,其叶片暗反应中 C3 和 C5 化合物微摩尔浓度的变 化趋势如图。回答问题:

(1)图中物质 A 是 (C3 化合物、C5 化合物)。 (2)在 CO2 浓度为 1%的环境中,物质 B 的浓度比 A 的低,原因是 。 将 CO2 浓度从 1%迅速降低到 0.003%后,物质 B 浓度升高的原因是 。 (3)若使该植物继续处于 CO2 浓度为 0.003%的环境中,暗反应中 C3 和 C5 化合物浓度达到稳定时, 物质 A 的浓度将比 B 的 (低、高)。 (4)CO2 浓度为 0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2 浓度为 1%时的 (高、低),其原因是 。 解析:本题考查光合作用过程中 C3 和 C5 化合物的变化及影响光合速率的相关因素。 (1)当 CO2 浓度由 1%突然降为 0.003%时,C3 化合物还原生成 C5 化合物继续进行,但是 CO2 固定速 率减慢,使得 C5 化合物含量上升,因此物质 B 为 C5 化合物,同样可分析,C3 化合物生成 C5 化合物 的过程继续进行,但 CO2 固定生成 C3 化合物的过程减弱,故 C3 化合物含量下降,因此物质 A 应为 C3 化合物。 答案:(1)C3 化合物(1 分) 【赋分细则】 (1)写成 C3、C3 化合物或三碳化合物均给 1 分,只写“三碳”的不给分。 解析: (2)在 CO2 浓度为 1%的环境中物质 B 的浓度(C5 化合物)比 A 的低,原因是 CO2 浓度相对 高,CO2 固定与 C3 化合物的还原达到动态平衡,根据暗反应中 CO2 固定和 C3 化合物还原的反应

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式:CO2+C5→2C3; 2C3

(CH2O)+C5 可知 C3 化合物分子数比 C5 化合物分子数多。将 CO2 浓度

从 1%迅速降低到 0.003%后,影响了 CO2 的固定,C5 化合物的消耗减少而其合成速率不变,因此 C5 化合物浓度升高。 答案:(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定,即 C3 和 C5 化合物的含量稳定。(1 分)根据暗反应 的特点,此时 C3 化合物的分子数是 C5 化合物的 2 倍(1 分) 当 CO2 浓度突然降低时,C5 化合物的 合成速率不变,消耗速率却减慢,导致 C5 化合物积累(2 分) 【赋分细则】 (2)第 1 空: ①答案为:在暗反应稳定状态下或体现“稳定”含义给 1 分;CO2+C5→2C3 或体现 C3 ∶C5 =2∶1 再给 1 分。 ②答案为:暗反应速率在该环境中已达到稳定,即 C3 、C5 的含量稳定,根据暗反应过程特点,C3 的分子数是 C5 的 2 倍给 2 分。 ③答案为:因为一个 CO2 被一个 C5 分子固定形成两个 C3 分子,所以 B 浓度变低给 1 分;暗反应稳 定, C3 是 C5 的 2 倍再给 1 分。 ④答案为:B 物质消耗多、来源少而 A 物质合成多、消耗少,所以 B 比 A 浓度低不给分。 ⑤CO2+C5→2C3 中“→”写成“=”不给分。 ⑥此环境下暗反应速率已达到稳定,所以答案中凡出现光反应与暗反应速率的比较“如快、慢 等”不给分。 (2)第 2 空: ①答案为:体现 C5 化合物(或 B 物质)利用(或消耗)下降含义给 2 分。 ②答案为:CO2 减少 C5 的消耗量降低,导致浓度升高给 2 分。 ③答案为:A 物质产生减少或 CO2 减少 C5 的合成不变,导致浓度升高均不给分。 解析:(3)若使该植物继续处于 CO2 浓度为 0.003%的环境中,暗反应中 C3 和 C5 化合物浓度达到稳 定时,物质 A 的浓度要比 B 的浓度高。 答案:(3)高(1 分) 【赋分细则】 此空为唯一答案,答案为其他的均不给分。 解析:(4)由于 0.003% CO2 浓度下的暗反应强度比 1% CO2 浓度下的低,所以所需 ATP 和[H]少, 因此所需的光照强度也较低。 答案: (4)低(1 分) CO2 浓度低时,暗反应的强度低,所需 ATP 和[H]少(2 分) 【赋分细则】 (4)第 1 空:此空为唯一答案,答案为其他的均不给分。 (4)第 2 空: ①答案为:所需的[H](或 NADPH 或还原态氢)(1 分)和 ATP(或活跃的化学能)少(1 分)。 ②答案为:光反应为暗反应提供物质(或物质和能量)给 1 分。 注:注意抓关键字“弱” “少” “小” “低” “慢”,若出现“多” “高”等往往不对。 通过高考阅卷统计分析,造成失分的原因如下: 1. 生物学专业术语掌握不准确。如本题(1)写三碳化合物只写“三碳” 。 2. 审题能力欠缺,审题不仔细,理解能力、分析能力、获取信息能力不足。如本题(2)第 1 空 暗反应速率在该环境中已达到稳定未能审清。 3.文字表述不规范,文字表达能力较差,句型不完整、表述不科学、不规范、不严密、不完整。 如本题表示 CO2+C5→2C3 中“→”写成“=” 。

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