高中生物必修一第五章第节光合作用(知识点+练习)

1五、光合作用◎光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。1．发现内容时间过程结论普里斯特1771年蜡烛、小鼠、绿色植物实验植物可以更新空气萨克斯1864年叶片遮光实验绿色植物在光合作用中产生淀粉恩格尔曼1880年水绵光合作用实验叶绿体是光合作用的场所释放出氧鲁宾与卡门1939年同位素标记法光合作用释放的氧全来自水2、场所双层膜叶绿体基质：DNA，多种酶、核糖体等基粒多个类囊体（片层）堆叠而成胡萝卜素（橙黄色）1/3类胡萝卜素叶黄素（黄色）2/3吸蓝紫光色素（1/4）叶绿素A（蓝绿色）3/4叶绿素吸红光和蓝紫光（3/4）叶绿素B（黄绿色）1/43．过程光反应暗反应条件光、、H2O、色素、酶CO2、[H]、ATP、C5、酶时间短促较缓慢场所类囊体的薄膜上叶绿体的基质过程①水的光解2H2O→4[H]+O2②ATP的合成：ADP+Pi+光能→ATP①CO2的固定：CO2+C5→2C3②C3/CO2的还原：2C3+[H]→（CH2O）实质光能→化学能，释放O2同化CO2，形成（CH2O）总式CO2+H2O——→（CH2O）+O2物变无机物CO2、H2O→有机物（CH2O）能变光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能◎光合作用的实质通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。4、光合作用的意义①制造有机物，实现物质转变，将CO2和H2O合成有机物，转化并储存太阳能；②调节大气中的O2和CO2含量保持相对稳定；③生物生命活动所需能量的最终来源；注：光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。5、影响光合作用速率的因素及其在生产上的应用光合速率是光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。影响因素包括植物自身内部的因素，如处在不同生育期等，以及多种外部因素。(1)单因子对光合作用速率影响的分析光能叶绿体2①光照强度(如图所示)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点为光饱和点。应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。②光照面积(如图所示)曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下。OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用不再增加，但叶片随叶面积的不断增加呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。②CO2浓度、含水量和矿质元素(如图所示)曲线分析：CO2和水是光合作用的原料，矿质元素直接或间接影响光合作用。在一定范围内，CO2、水和矿质元素越多，光合作用速率越快，但到A点时，即CO2、水、矿质元素达到饱和时，就不再增加了。应用：“正其行，通其风”，温室内充CO2，即提高CO2浓度，增加产量的方法.合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，增加光合作用速率。③温度(如图所示)曲线分析：光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35℃下正常进行光合作用，其中AB段(10～35℃)随温度的升高而逐渐加强，B点(35℃)以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，50℃左右光合作用完全停止。应用：冬天温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用：晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证有机物的积累。(2)多因子对光合作用速率影响的分析（如图所示）曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横3坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的6、总结:光合作用在现实生活中①提高农作物产量：延长光合作用时间、增大光合作用面积：合理密植，改变植物种植方式：轮作、间作、套作②提高光合作用速度使用温室大棚使用农家肥、化肥“正其行，通其风”大棚中适当提高二氧化碳的浓度补充人工光照7、计算①真光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸作用速率CO2吸收光照强度CO2释放②光合作用制造的有机物=光合作用积累的有机物+细胞呼吸消耗的有机物解析：制造的就是生产的总量，其中一部分被储存起来，就是积累的，另一部分被呼吸消耗③光合作用利用二氧化碳的量=从外界吸收的二氧化碳的量+细胞呼吸释放的二氧化碳的量解析：光合作用利用CO2的量有两个来源，一个是外界吸收的，另一个是自身呼吸放出的，二者都被光合作用利用。六、比较光合作用和细胞呼吸作用光合作用呼吸作用反应场所绿色植物（在叶绿体中进行）所有生物（主要在线粒体中进行）反应条件光、色素、酶等酶（时刻进行）物质转变无机物CO2和H2O合成有机物（CH2O）分解有机物产生CO2和H2O能量转变把光能转变成化学能储存在有机物中释放有机物的能量，部分转移ATP呼吸作用净光合作用真光合作用=净光合作用+呼吸作用OACBDE4实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量、产生ATP联系光合作用呼吸作用五、化能合成作用自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。下图为硝化细菌的化能合成作用◎进行光合作用和化能合成作用的生物都是自养型生物；而只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物是异养型生物。◎3.光合作用◎（2013新课标卷II）2．关于叶绿素的叙述，错误的是◎A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素◎B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用◎C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同◎D．植物呈现绿色使由于叶绿素能有效地吸收绿光◎【答案】D◎【解析】叶绿素中心元素是镁离子，A正确；色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用，B正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C正确；植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色，D错误。◎【试题点评】此题考查对色素基本知识的识记和判断能力，难度不大。◎（2013重庆卷）6.题6图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是◎有机物、氧气能量、二氧化碳5◎A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多◎B．t2→t3，暗反应（碳反应）限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高◎C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果◎D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低◎【答案】D◎【解析】水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质，A项错误；t2→t3，限制光合速率的因素为CO2浓度此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3→t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。◎【试题评价】本题以坐标图为信息载体，考查光照、温度对光合作用的影响及光合作用的过程和考生的理解能力，选项迷惑性强，具有一定难度。◎（2013江苏卷）5.关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是（）◎A.使用定性滤纸过滤研磨液◎B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析◎C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2-3次◎D.研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素◎【答案】B◎【解析】过滤主要是将滤渣和滤液分开，要用吸水性差的纱布而不能用吸水性强的滤纸过滤研磨液，A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快的上升，使色素更好地分离，B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，C错误；叶绿体中色素为脂溶性的，要用无水乙醇溶解，D错误。◎【试题评价】此题着重考查叶绿体中色素的提取和分离实验中的注意事项，要求注重细节，难度不大。◎（2013海南卷）8.关于叶绿素提取的叙述，错误的是◎A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B.加入少许CaCO3能避免叶绿素呗破坏◎C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分◎【答案】C◎【解析】菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A项正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B项正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C项错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D项正确。◎【试题点评】本题考查绿叶中色素提取实验相关操作和注意事项，难度不大，较易得分。6◎（2013海南卷）10.某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是◎A.a、b和d◎B.a、c和e◎C.c、d和e◎D.b、c和e◎【答案】B◎【解析】植物叶片黄白色区域的叶肉细胞中不含叶绿体，不能进行光合作用；图中a、e，c处叶肉细胞中尽管含有叶绿体，但被锡箔纸遮住部位不能接受光照，也不能进行光合作用，均不能产生光合作用产物淀粉，加碘液不会变蓝，故选B项。◎【试题点评】本题考查光合作用的条件及考生识图分析问题的能力，难度适中，较易得分。◎（2013全国卷大纲版）31.某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO２的速率和遮光（完全黑暗）后释放CO２的速率。吸收或释放CO２的速率随时间变化趋势的示意图如下（吸收或释放CO２的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO２的量），回答下列问题：◎◎（１）在光照条件下，图形A＋B＋C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用，其中图形B的面积表示，从图形C可推测该植物存在另一个的途径，CO２进出叶肉细胞都是通过）的方式进行的。◎（２）在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形（填“A”或“B”）的面积变小，图形（填“A”或“B”）的面积增大，原因是。◎【答案】（1）固定的CO2总量呼吸作用释放出的CO2量释放CO2自由扩散（2）AB光合速率降低，呼吸速率增强◎【解析】（1）根据坐标图分析，A为叶肉细胞吸收外界的CO2，而B+C的总和则是7植物自身产生CO2的量，两部分的CO2都会被植物的叶肉细胞所吸收，即光合作用固定的CO2。遮光之后，植物主要进行呼吸作用产生CO2，根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量，而C段则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子，进出细胞