论文部分内容阅读
考查光合作用的知识点有光合作用色素、场所、过程、影响因素、类型和应用，与呼吸作用和其它知识综合考查，经常推陈出新，具有分值大、题量多、灵活度高等特点，是历年高考的重点和难度.现结合今年高考试题，谈谈光合作用的创新考查.
一、对光合作用色素的考查
例1（海南卷6）下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片的叙述，错误的是 （ C ）
A.两种叶片都能吸收蓝紫光
B.两种叶片均含有类胡萝素
C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素a
D.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP
创新之处黄绿色叶片含叶绿素b，不含叶绿素a，不进行光反应.
解析绿色叶片的叶绿体中含有叶绿素、类胡萝卜素，黄色叶片的叶绿体中只含有类胡萝卜素，叶绿素、类胡萝卜素都能吸收蓝紫光；黄绿色叶片的叶绿体中含有叶绿素b，不含叶绿素a，而叶绿素a是光合作用必需的色素，缺少则光反应中不能产生ATP.
二、对光合作用场所与过程的考查
例2（天津卷·2）下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图.下列叙述正确的是（ D ）
（CH2O）+O2①②CO2+H2O+能量
A.过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行
B.过程①产生的能量全部储存在ATP中
C.过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自H2O
D.过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同
创新之处在物质变化上光合作用是有氧呼吸的逆过程.
解析过程①为有氧呼吸过程，反应场所是细胞质基质和线粒体，过程②为光合作用，真核生物在叶绿体中进行，原核生物在细胞质基质中进行；有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中；光合作用所产生的糖类中的氧来自CO2；过程①和②都能产生[H]，前者主要与氧结合产生水并释放大量能量，后者主要用于C3还原.
三、对光合作用过程的考查
例3（新课标Ⅰ卷·2）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ B ）
A.O2的产生停止
B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP比值下降
D.NADPH/NADP+比值下降
创新之处在使用新人教版教材后很少使用NADPH表示[H]这一方法.
解析用黑布将培养瓶罩住，光反应停止，氧气的产生停止；光反应停止，[H]和ATP的产生停止，导致暗反应C3的还原速度减慢，C3在叶绿体内积累导致CO2的固定减慢；光反应停止，ATP的生成减少，ATP/ADP比值下降；光反应停止，NADPH（[H]）的产生减少，NADPH/NADP+比值下降.
四、对光合作用影响因素的考查
例4（广东卷·26）观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表，请回答下列问题：
光照
强度叶色平均叶面积
（cm2）气孔密度
（个·mm-2）净光合速率
（μmol CO2·
m-2·s-1）强浅绿13.6（100%）826（100%）4.33（100%）中绿20.3（149%）768（93%）4.17（96%）弱深绿28.4（209%）752（91%）3.87（89%）（注：括号内的百分数以强光照的数据作为参考）
（1）CO2以 方式进入叶绿体后，与 结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的 .
（2）在弱光下，柑橘通过 和 来吸收更多的光能，以适应弱光环境.
（3）与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数 ，单位时间内平均每片叶CO2吸收量 .对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是 ，最后发生改变的是 .
答案：（1）自由扩散；C5（五碳化合物）；[H]（或NADPH）和ATP（2）增加叶面积；提高叶绿素含量 （3）较少；较少；净光合速率；叶面积
创新之处考查弱光下光合作用的影响因素的分析；强光下该植物平均每片叶的气孔总数CO2吸收量都减少，这容易与传统思维发生碰撞.
解析（1）二氧化碳进入细胞的方式是自由扩散；在光合作用的暗反应过程中，二氧化碳与细胞中的C5结合生成C3，该过程叫做二氧化碳的固定；C3在ATP供能下被[H]还原成有机物或C5.
（2）表中弱光下柑橘的叶色呈深绿色，平均叶面积也增大了.所以柑橘是通过增加叶绿素的含量和增大平均叶面积吸收更多的光能.
（3）平均每片叶的气孔总数=平均叶面积×气孔密度，弱光下为：28.4 cm2×100 mm2/cm2×752 个/mm2=2135680个，强光下为：13.6 cm2×100 mm2/cm2×826个/mm2=1123360 个，后者少于前者；单位时间内平均每片叶CO2的吸收量=净光合作用速率×平均叶面积的值来表示，弱光下为：28.4 cm2×0.01 m2/cm2×3.87 mol CO2·m-2·s-1≈1 mol CO2·s-1；强光下为13.6 cm2×0.01 m2/cm2×4.33 mol CO2·m-2·s-1≈0.6 mol CO2·s-1，后者小于前者.对强光下生长柑橘适度遮阴，首先因光照强度减弱，净光合速率首先发生改变，其次为了适应弱光环境，叶绿素的含量增加，最后叶面积扩大.
五、对光合作用类型的考查
例5（大纲卷·31）植物的光合作用受多种因素的影响.回答下列问题：
图1（1）图1表示了对某种C3植物和某种C4植物 的影响.当光照强度大于p时，C3植物和C4植物中光能利用率高的是 植物.通常提高光能利用率的措施有增加 的面积，补充 气体等. （2）在光合作用过程中，C4植物吸收的CO2被固定后首先形成 化合物.
（3）C3植物的光合作用的暗反应需要光反应阶段产生的ATP和NADPH，这两种物质在叶绿体内形成的部位是 .NADPH的中文名称是 ，其在暗反应中作为 剂，用于糖类等有机物的形成.
答案：（1）光照强度；光合作用强度；C4；光合作用；CO2（2）四碳（或C4） （3）囊状结构薄膜（或类囊体薄膜）；还原型辅酶Ⅱ； 还原
创新之处考查了C3植物和C4植物光合作用类型.
解析（1）根据图示的横、纵坐标可知，该图表示了光照强度对C3和C4植物光合作用强度的影响；光照强度为P时，C3植物已达光的饱和点，而此时C4植物还没有达到光的饱和点，因此光照强度大于P时，C4植物对光的利用率更高；在一定光强强度下，可通过增加光合作用的面积、提高CO2的浓度来提高光能利用率.（2）与C3植物不同的是，C4植物具有C4途径，其吸收的CO2被PEP（C3）固定后首先形成C4（四碳化合物），能通过对CO2的利用提高光能利用率.（3）因为光反应发生在类囊体的薄膜上，因此ATP和NADPH也在该部位形成，其中NADPH又称为还原型辅酶Ⅱ，简写为[H]，在暗反应中作为还原剂.
六、对光合作用与与呼吸作用综合的考查
图2例6（海南卷·26）某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示.请据图回答问题：
（1）在12h～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是 呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是 ，其产物是 .
（2）从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会 ，主要原因是 .
（3）胚根长出后，萌发种子的 呼吸速率明显升高.
答案：（1）无氧；细胞质基质；酒精和二氧化碳.（2）减少；种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降.（3）有氧.
创新之处考查了种子萌发胚根长处前后光合作用与呼吸作用的干物质含量变化，这是2012年新课标I卷第31题和2013年新课标I卷第29题的延伸.
解析（1）图中12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要是无氧呼吸，发生在细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳.（2）第12h到胚根长出期间不进行光合作用，细胞呼吸消耗有机物，有机物总量下降.（3）胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明在氧呼吸速率明显提高.
七、对光合作用应用的考查
例7（四川卷·6）将桑树和大豆分别单独种植（单作）或两种隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如图3所示（注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度）.据图分析，下列叙述正确的是（ D ）
图3A. 与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B. 与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C. 间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D. 大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
创新之处不同植物间种和单种光合速率可能不同.
解析由图曲线分析可知，桑树间作时比单作时呼吸强度增大，大豆间作时比单作时呼吸强度减小；间作时，桑树光饱和点增大，大豆光饱和点减小；在某一光照强度范围内，间作提高了桑树和大豆的光合速率；从图（2）中可知光合速率大于零表示有机物开始积累，其最低光照强度单作大于间作.
八、对光合作用实验的考查
例8（福建卷·26）氢是一种清洁能源.莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2，[H]可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气.
（1）莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的 .
（2）CCCP（一种化学物质）能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢.已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用.为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设完全培养液（A组）和缺硫培养液（B组），在特定条件培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量.
实验结果：B组>A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有 作用.
为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为 和 .
（3）产氢会导致莱茵衣藻生长不良，请从光合作用的物质转化角度分析其原因 .
（4）在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产氢的原因是 ，因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱因衣藻的产氢量.
答案：（1）类囊体薄膜（2）促进；添加CCCP完全培养液；添加CCCP缺硫培养液（3）莱茵衣藻光反应产生的[H]转变化H2，参与暗反应的[H]减少，有机物生成量减少（4）氧气抑制产氢酶的活性
创新之处低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气，导致莱茵衣藻生长不良.
解析（1）光反应捕获光能，其中光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜.（2）本题考查了实验光合作用实验设计的相关知识.完全培养液的A组与缺硫的实验组B组相比，产氢总量结果是B组>A组，说明B组缺硫组产氢多，说明缺硫促进产氢.根据单因子变量和等量原则，在探究有无CCCP对莱茵衣藻产氢的影响时，可设置完全培养液和加CCCP培养液二个培养实验，为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，可在此基础上，其培养液为添加CCCP的完全培养液和添加CCCP的缺硫培养液.（3）根据暗反应物质转化角度分析，若反应产氢的话，会导致光反应产生的[H]减少，那么暗反应中C3还原减弱，还原产物减少，从而莱茵衣藻生长不良.（4）莱茵衣藻的氢化酶对氧气极为敏感，有氧存在时抑制了氢化酶活性，产氢量减少.
九、对光合作用与与其他知识综合的考查
例9（重庆卷·9）幼铃（幼果）获得光合产物不足会导致其脱落.为研究某种外源激素对棉花光合产物调配的影响，某课题组选择生长整齐的健壮植株，按题9图4（1）步骤进行实验，激素处理方式和实验结果如题9图4（2）所示（上述处理不影响叶片光合与呼吸强度）.
一、对光合作用色素的考查
例1（海南卷6）下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片的叙述，错误的是 （ C ）
A.两种叶片都能吸收蓝紫光
B.两种叶片均含有类胡萝素
C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素a
D.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP
创新之处黄绿色叶片含叶绿素b，不含叶绿素a，不进行光反应.
解析绿色叶片的叶绿体中含有叶绿素、类胡萝卜素，黄色叶片的叶绿体中只含有类胡萝卜素，叶绿素、类胡萝卜素都能吸收蓝紫光；黄绿色叶片的叶绿体中含有叶绿素b，不含叶绿素a，而叶绿素a是光合作用必需的色素，缺少则光反应中不能产生ATP.
二、对光合作用场所与过程的考查
例2（天津卷·2）下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图.下列叙述正确的是（ D ）
（CH2O）+O2①②CO2+H2O+能量
A.过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行
B.过程①产生的能量全部储存在ATP中
C.过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自H2O
D.过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同
创新之处在物质变化上光合作用是有氧呼吸的逆过程.
解析过程①为有氧呼吸过程，反应场所是细胞质基质和线粒体，过程②为光合作用，真核生物在叶绿体中进行，原核生物在细胞质基质中进行；有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中；光合作用所产生的糖类中的氧来自CO2；过程①和②都能产生[H]，前者主要与氧结合产生水并释放大量能量，后者主要用于C3还原.
三、对光合作用过程的考查
例3（新课标Ⅰ卷·2）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ B ）
A.O2的产生停止
B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP比值下降
D.NADPH/NADP+比值下降
创新之处在使用新人教版教材后很少使用NADPH表示[H]这一方法.
解析用黑布将培养瓶罩住，光反应停止，氧气的产生停止；光反应停止，[H]和ATP的产生停止，导致暗反应C3的还原速度减慢，C3在叶绿体内积累导致CO2的固定减慢；光反应停止，ATP的生成减少，ATP/ADP比值下降；光反应停止，NADPH（[H]）的产生减少，NADPH/NADP+比值下降.
四、对光合作用影响因素的考查
例4（广东卷·26）观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表，请回答下列问题：
光照
强度叶色平均叶面积
（cm2）气孔密度
（个·mm-2）净光合速率
（μmol CO2·
m-2·s-1）强浅绿13.6（100%）826（100%）4.33（100%）中绿20.3（149%）768（93%）4.17（96%）弱深绿28.4（209%）752（91%）3.87（89%）（注：括号内的百分数以强光照的数据作为参考）
（1）CO2以 方式进入叶绿体后，与 结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的 .
（2）在弱光下，柑橘通过 和 来吸收更多的光能，以适应弱光环境.
（3）与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数 ，单位时间内平均每片叶CO2吸收量 .对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是 ，最后发生改变的是 .
答案：（1）自由扩散；C5（五碳化合物）；[H]（或NADPH）和ATP（2）增加叶面积；提高叶绿素含量 （3）较少；较少；净光合速率；叶面积
创新之处考查弱光下光合作用的影响因素的分析；强光下该植物平均每片叶的气孔总数CO2吸收量都减少，这容易与传统思维发生碰撞.
解析（1）二氧化碳进入细胞的方式是自由扩散；在光合作用的暗反应过程中，二氧化碳与细胞中的C5结合生成C3，该过程叫做二氧化碳的固定；C3在ATP供能下被[H]还原成有机物或C5.
（2）表中弱光下柑橘的叶色呈深绿色，平均叶面积也增大了.所以柑橘是通过增加叶绿素的含量和增大平均叶面积吸收更多的光能.
（3）平均每片叶的气孔总数=平均叶面积×气孔密度，弱光下为：28.4 cm2×100 mm2/cm2×752 个/mm2=2135680个，强光下为：13.6 cm2×100 mm2/cm2×826个/mm2=1123360 个，后者少于前者；单位时间内平均每片叶CO2的吸收量=净光合作用速率×平均叶面积的值来表示，弱光下为：28.4 cm2×0.01 m2/cm2×3.87 mol CO2·m-2·s-1≈1 mol CO2·s-1；强光下为13.6 cm2×0.01 m2/cm2×4.33 mol CO2·m-2·s-1≈0.6 mol CO2·s-1，后者小于前者.对强光下生长柑橘适度遮阴，首先因光照强度减弱，净光合速率首先发生改变，其次为了适应弱光环境，叶绿素的含量增加，最后叶面积扩大.
五、对光合作用类型的考查
例5（大纲卷·31）植物的光合作用受多种因素的影响.回答下列问题：
图1（1）图1表示了对某种C3植物和某种C4植物 的影响.当光照强度大于p时，C3植物和C4植物中光能利用率高的是 植物.通常提高光能利用率的措施有增加 的面积，补充 气体等. （2）在光合作用过程中，C4植物吸收的CO2被固定后首先形成 化合物.
（3）C3植物的光合作用的暗反应需要光反应阶段产生的ATP和NADPH，这两种物质在叶绿体内形成的部位是 .NADPH的中文名称是 ，其在暗反应中作为 剂，用于糖类等有机物的形成.
答案：（1）光照强度；光合作用强度；C4；光合作用；CO2（2）四碳（或C4） （3）囊状结构薄膜（或类囊体薄膜）；还原型辅酶Ⅱ； 还原
创新之处考查了C3植物和C4植物光合作用类型.
解析（1）根据图示的横、纵坐标可知，该图表示了光照强度对C3和C4植物光合作用强度的影响；光照强度为P时，C3植物已达光的饱和点，而此时C4植物还没有达到光的饱和点，因此光照强度大于P时，C4植物对光的利用率更高；在一定光强强度下，可通过增加光合作用的面积、提高CO2的浓度来提高光能利用率.（2）与C3植物不同的是，C4植物具有C4途径，其吸收的CO2被PEP（C3）固定后首先形成C4（四碳化合物），能通过对CO2的利用提高光能利用率.（3）因为光反应发生在类囊体的薄膜上，因此ATP和NADPH也在该部位形成，其中NADPH又称为还原型辅酶Ⅱ，简写为[H]，在暗反应中作为还原剂.
六、对光合作用与与呼吸作用综合的考查
图2例6（海南卷·26）某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示.请据图回答问题：
（1）在12h～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是 呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是 ，其产物是 .
（2）从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会 ，主要原因是 .
（3）胚根长出后，萌发种子的 呼吸速率明显升高.
答案：（1）无氧；细胞质基质；酒精和二氧化碳.（2）减少；种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降.（3）有氧.
创新之处考查了种子萌发胚根长处前后光合作用与呼吸作用的干物质含量变化，这是2012年新课标I卷第31题和2013年新课标I卷第29题的延伸.
解析（1）图中12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要是无氧呼吸，发生在细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳.（2）第12h到胚根长出期间不进行光合作用，细胞呼吸消耗有机物，有机物总量下降.（3）胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明在氧呼吸速率明显提高.
七、对光合作用应用的考查
例7（四川卷·6）将桑树和大豆分别单独种植（单作）或两种隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如图3所示（注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度）.据图分析，下列叙述正确的是（ D ）
图3A. 与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B. 与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C. 间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D. 大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
创新之处不同植物间种和单种光合速率可能不同.
解析由图曲线分析可知，桑树间作时比单作时呼吸强度增大，大豆间作时比单作时呼吸强度减小；间作时，桑树光饱和点增大，大豆光饱和点减小；在某一光照强度范围内，间作提高了桑树和大豆的光合速率；从图（2）中可知光合速率大于零表示有机物开始积累，其最低光照强度单作大于间作.
八、对光合作用实验的考查
例8（福建卷·26）氢是一种清洁能源.莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2，[H]可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气.
（1）莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的 .
（2）CCCP（一种化学物质）能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢.已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用.为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设完全培养液（A组）和缺硫培养液（B组），在特定条件培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量.
实验结果：B组>A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有 作用.
为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为 和 .
（3）产氢会导致莱茵衣藻生长不良，请从光合作用的物质转化角度分析其原因 .
（4）在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产氢的原因是 ，因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱因衣藻的产氢量.
答案：（1）类囊体薄膜（2）促进；添加CCCP完全培养液；添加CCCP缺硫培养液（3）莱茵衣藻光反应产生的[H]转变化H2，参与暗反应的[H]减少，有机物生成量减少（4）氧气抑制产氢酶的活性
创新之处低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气，导致莱茵衣藻生长不良.
解析（1）光反应捕获光能，其中光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜.（2）本题考查了实验光合作用实验设计的相关知识.完全培养液的A组与缺硫的实验组B组相比，产氢总量结果是B组>A组，说明B组缺硫组产氢多，说明缺硫促进产氢.根据单因子变量和等量原则，在探究有无CCCP对莱茵衣藻产氢的影响时，可设置完全培养液和加CCCP培养液二个培养实验，为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，可在此基础上，其培养液为添加CCCP的完全培养液和添加CCCP的缺硫培养液.（3）根据暗反应物质转化角度分析，若反应产氢的话，会导致光反应产生的[H]减少，那么暗反应中C3还原减弱，还原产物减少，从而莱茵衣藻生长不良.（4）莱茵衣藻的氢化酶对氧气极为敏感，有氧存在时抑制了氢化酶活性，产氢量减少.
九、对光合作用与与其他知识综合的考查
例9（重庆卷·9）幼铃（幼果）获得光合产物不足会导致其脱落.为研究某种外源激素对棉花光合产物调配的影响，某课题组选择生长整齐的健壮植株，按题9图4（1）步骤进行实验，激素处理方式和实验结果如题9图4（2）所示（上述处理不影响叶片光合与呼吸强度）.