1、第3讲 光和光合作用1某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如下图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：甲、乙两装置的D中都放入_，装置乙作为对照。将甲、乙装置的玻璃钟罩进行_处理，放在温度等相同且适宜的环境中。30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：甲、乙两装置的D中放入_。把甲、乙装置放在_。30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。(2) 实验进行
2、30 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是_g/h；白天光照15 h。一昼夜葡萄糖的积累量是_g(不考虑昼夜温差的影响)。解析：要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度
3、的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.50.5)24(g/h)；净光合速率为(4.50.5)28(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是815120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用
4、消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即1204984(g)。答案：(1)NaOH溶液遮光(2)NaHCO3溶液，装置乙作为对照光照充足、温度等相同且适宜的环境中(3)左右(4)4842某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做如下图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率(3y2zx)/6 gcm2h1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是()A下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时B下午4时
5、后将整个实验装置遮光6小时C下午4时后在阳光下照射6小时D下午4时后将整个实验装置遮光3小时解析：依题意，光合作用速率净光合作用速率呼吸作用速率，(yx)/6是净光合作用速率，还需测定呼吸速率，所以遮光3小时，则呼吸速率为(yz)/3，光合作用速率(yx)/6(yz)/3(3y2zx)/6 gcm2h1。答案：D3取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组。甲组立即烘干处理并测得圆片干重为A，乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为B，丙装置
6、内圆片干重为C。下列叙述正确的是()ACA为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率BCB为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率CAB为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率D实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定解析：CA为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率；CB为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率；AB为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率；乙装置随着O2浓度下降，叶肉细胞呼吸速率也下降。答案：C4取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1 cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下，如下图甲。测得各组培养皿中叶圆片上浮
7、至液面所用的时间如下图乙。下列分析不正确的是()Aab段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大Bcd段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱Ccd段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小Dad段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间解析：ab段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大，A正确；cd段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减
8、弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，单个叶圆片有机物的积累速率也在逐渐减小，B、C正确；题中装置置于光温恒定且适宜的条件下，如果增加光照强度或温度，都会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误。答案：D5(2019北京朝阳模拟)下表是采用黑白瓶(不透光瓶可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是()A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为 3 g/m3B水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原C水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体D水深4 m处白
9、瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用解析：白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行呼吸作用。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的氧气量为1.5 g/m3，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量的差值。综上分析可知：在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为31.54.5 g/m3，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，也能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿
10、体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为11.50.5 g/m3，能进行光合作用，D错误。答案：C6(2015年高考课标全国卷)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%
11、。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组)：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_，这些反应发生的部位是叶绿体的_。(2)A、B、C三组处理相比，随着_的增加，使光下产生的_能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。解析：(1)在该实验中，作为对照组的D组，其是全光照135s，而C组实验的处理是光
12、照和黑暗交替进行，即其仅用了D组的一半时间的光照，但却合成的有机物的量是94%(D组为100%)，故单位光照时间内，C组植物合成有机物的量高于D组植物合成有机物的量。C组光照时间的缩短，说明在光合作用过程中，有些反应，如暗反应不需要光照，而这个过程发生在叶绿体的基质中。(2)光合作用过程有两个阶段：光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段必须在光下进行，其将水分解，产生ATP和还原型辅酶II(H)用于暗反应。A、B、C三组处理相比，随着光照时间间隔的减少，光照频率的增加，使光下产生的ATP和H能够及时被利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。答案：(1)高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)光照和黑暗交替频率ATP和H(或者ATP和还原型辅酶)