1、精准培优专练培优点六 光合作用过程中的物质含量变化一、“模型法”分析光合作用过程中的物质含量变化应用1：条件变化模型典例1在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照度与自然光相同的绿色光照，瞬间叶绿体中的物质所发生变化正确的是（ ）AC3的含量下降 BATP含量下降C合成C5的速率加快 DNADPH的含量上升【答案】B【解析】叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。绿光下由于H和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO2的固定仍以原来的速率消耗C5，生成C3，故短时间内C3的含量会上升，合成C5的速率减慢，A、C项错误；若由自然光突然改用光照
2、强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的H和ATP减少，而短时间内暗反应仍以原来的速率进行，消耗H和ATP，故短时间内H和ATP含量都会下降，B项正确，D项错误。应用2：含量变化模型典例2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微摩尔浓度的变化趋势如图，下列有关分析正确的是（）A图中的物质A是C5，物质B是C3B将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度降低C若使植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，物质A和B浓度将达到稳定DCO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大
3、时所需的光照强度比CO2浓度为1%时的高【答案】C【解析】当降低CO2的浓度时，C3的含量降低，C5的含量上升，所以A物质代表C3，B物质代表C5，A错误；在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；从1% CO2环境转移到0.003% CO2环境中，暗反应的CO2固定反应“CO2+C52C3”会因CO2的供应减少而减慢。所以，C3的生成减少而含量降低；C5的生成不减少而消耗减少，C5的含量上升，B错误；若使植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，物质A和B浓度将达到稳定，
4、光合作用处于动态平衡状态，C正确；该植物在CO2浓度较低时，所需ATP和H少，因此，所需光照强度较低，D错误。二、对点增分集训1将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于（ ）A水、矿质元素和空气 B光、矿质元素和水C水、矿质元素和土壤 D光、矿质元素和空气【答案】A【解析】黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物。也可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自于水、矿质元素、空气。综上所述
5、，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。2在光照最强的夏季的中午，绿色植物的光合作用强度反而会降低.此时，细胞内C3、C5以及ATP含量的变化依次是（ ）A增加、減少、減少B减少、增如、增加C减少、增如、域少D增如、减少、增加【答案】B【解析】夏季中午，由于光照过强、温度过高，部分气孔关闭，吸收二氧化碳减少，根据卡尔文循环的图解可推断：二氧化碳减少时，C5化合物与二氧化碳结合减少，C3化合物生成量减少，C5化合物积累，导致C5增加；由于C3化合物生成量减少，导致光反应产生的ATP的消耗量减少，ATP含量增加。B正确，A、C、D错误。3将某一植物叶片置于适宜条件下，测得不同的细胞间隙CO2浓度下
6、叶肉细胞中C5的含量变化如图所示，下列推测错误的是（ ）AAB段，叶肉细胞C3化合物的含量增加BBC段，光合作用强度等于呼吸作用强度CAB段，CO2固定速率比C3的还原速率快DBC段，可能是有关酶的数量限制了光合速率【答案】B【解析】AB段，随叶肉细胞间隙的二氧化碳相对浓度升高，二氧化碳的固定加快，C3化合物的含量增加，A正确； BC段，叶肉细胞间隙的二氧化碳的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到二氧化碳饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，B错误； AB段，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，C正确； BC段CO2浓度不再是光合作用的限制因素，可
7、能是有关酶的数量或光反应产生的H和ATP的数量限制了光合速率，D正确。4下图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在I阶段处于适宜环境条件下，阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是（）A图中阶段所改变的环境条件是降低了光照强度B图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATPC阶段光合速率最大时所需光照强度比阶段低D阶段甲上升是因为叶绿体中ATP和H的积累【答案】C【解析】根据题意和题图可知，阶段改变的环境条件是降低CO2浓度，A项错误；甲是C5，乙是C3，需要消耗CO2，B项错误；阶段改变的条件可影响暗反应的进行，所以阶段光合速率最大
8、时所需光照强度比阶段低，C项正确；根据分析，阶段甲上升是因为CO2供应量减少，D项错误。5在晴朗的夏季，将一正常生长的绿色植物放入密闭的透明玻璃罩内继续培养，每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成如图所示曲线。下列判断正确的是（ ）AFG段表明气孔关闭，不进行光合作用BE点和F点比较，E点时C3含量低、C5含量高CD点开始进行光合作用，H点光合作用消失D该植物体内的有机物在一昼夜内有所增加【答案】D【解析】FG段由于温度过高会导致气孔关闭，二氧化碳吸收减少，但是光合作用仍在进行，并且光合作用强度大于呼吸作用强度，A错误；F点的光照强度大于E点，所以F点的C3还原速率大于E
9、点，故F点的C3含量低，C5含量高，B错误；图中D点和H点时，玻璃罩内的二氧化碳浓度达到平衡，此时光合速率等于呼吸速率，开始进行光合作用在D点之前，光合作用消失在H点之后，C错误；K点和A点相比，玻璃罩内CO2浓度有所降低，说明该植物体内的有机物在一昼夜内有所增加，D正确。6下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（ ）At1t2，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Bt2t3，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Ct3t4，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
10、果Dt4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】水的光解发生在叶绿体类囊体的薄膜上，因此A选项错误；在t2t3阶段光合作用主要的限制因素是CO2的量，若在t2时刻增加光照，光合速率不会提高，光照强度达到饱和，可能由于光照太强光合速率反而降低，因此B选项错误；t3t4阶段，光照强度不变，CO2的量增加，而CO2增加，首先会影响暗反应阶段，CO2固定增强，C3含量上升，进而导致光反应速率增强，所以光合作用的速率是加快的，因此C选项错误；D选项，CO2供应不变，光照突然减弱，光反应减弱，消耗的ADP、Pi少，合成产生的ATP、H少，从而导致暗反
11、应中C3的还原减弱，因此在t4后短暂时间内，ADP和Pi的含量升高，C3还原后的直接产物含量降低，答案选。7为研究钙离子对盐(NaCl)胁迫下水稻幼苗光合作用的影响，研究人员向种植三组水稻幼苗的土壤中分别浇灌清水(A组)、较高浓度的NaCl溶液(B组)、较高浓度的NaCl和CaCl2混合液(C组)，实验测得各组水稻幼苗中叶绿素的含量如下图。回答下列问题：（1）叶绿体中的四种色素对不同波长的光吸收不同，叶绿素主要吸收 。光合色素吸收的光能在叶绿体的 膜上转变为储存在ATP中的化学能。（2）与B组相比，C组水稻幼苗叶肉细胞的暗反应速率更_，原因是 。（3）根据实验结果推测，Ca2+对光合作用受盐胁
12、迫的影响可能具有 作用。【答案】（1）红光和蓝紫光 类囊体 （2）快 C组叶绿素的含量比B组高,能吸收更多的光能使光反应速率加快,产生H和ATP的速率加快从而导致暗反应速率更快 （3）缓解【解析】（1）叶绿体中的四种色素对不同波长的光吸收不同，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。光合色素吸收的光能在叶绿体的类囊体膜上转变为储存在ATP中的化学能。（2）C组叶绿素的含量比B组高，能吸收更多的光能使光反应速率加快，H和ATP的合成速率加快，从而导致暗反应速率更快。（3）根据实验结果推测，Ca2+对光合作用受盐胁迫的影响可能具有缓解作用。8在冬春季温室蔬菜生产中，低温胁迫和光照不足
13、是影响作物生长的重要因素。研究人员以“海丰16号”甜椒为对象，研究LED补光和根区加温对甜椒生物量的影响，结果如下表所示。请回答下列问题：（注：CK：对照；T15：根区加温15；T18：根区加温18；L：冠层补光；T15+L：根区加温15和冠层补光；T18+L：根区加温18和冠层补光）（1）植物根区温度降低主要通过 来影响根系细胞呼吸，进一步影响根系对矿质养料的吸收，从而影响植物生长。（2）实验结果表明 ， （填“T”“L”或“T+L”）处理能大幅度提高甜椒产量，提高甜椒株产量效果最明显的处理方式是 。（3）实际生产中，椒农常选择T15+L而不选择T18+L处理的原因可能是 。【答案】（1）降
14、低（呼吸）酶的活性 （2）T+L T18+L（或根区加温18同时进行冠层补光） （3）与T15+L相比，T18+L处理对提升甜椒产量效果有限但耗能增加较多【解析】(1)温度通过影响酶的活性来影响细胞生命活动过程，所以植物根区温度降低主要通过降低酶活性来影响根系细胞呼吸。(2)由表格数据可知，与T15、T18、L组处理相比，T+L处理能大幅度提高甜椒产量，其中T18+L比T15+L提高的效果更明显。(3)与T15+L相比，由于T18+L处理对提升甜椒产量效果有限但耗能增加较多，所以在实际生产中，椒农常选择T15+L而不选择T18+L处理。9某兴趣小组将生长状态良好的一盆无土栽培植物移入密闭的小型
15、容器内培养；期间温度保持不变且适宜，另外，11001900和7001100的光照强度相同。测量24小时内该容器中CO2浓度变化情况，结果如图所示（不考虑微生物的作用）。据图回答下列问题：（1）若要提取该植株的光合色素，则所用试剂是_（填“无水乙醇”或“层析液”）。（2）图中CD段的斜率小于BC段的斜率，由此可得出CD段该植物的呼吸速率_（填“大于”、“等于”或“小于”）BC段的呼吸速率的结论，而导致该结论的外因是_。（3）图中DE段（不考虑D点），该植物叶肉细胞内合成ATP的场所有_。（4）测量期间该植物呼吸作用消耗的有机物总量_（填“大于”、“等于”或“小于”）光合作用产生的有机物总量，理由
16、是 _。【答案】（1）无水乙醇 （2）小于 CD段CO2浓度太高或O2浓度太低抑制了植株呼吸作用 （3）细胞质基质、线粒体和叶绿体 （4）等于 测量结束时容器内CO2浓度与开始时的相同【解析】（1）提取叶绿体色素常用无水乙醇等有机溶剂。（2）图中CD段的斜率小于BC段的斜率，即呼吸作用产生二氧化碳的速率减弱了，而此时没有光照且温度不变，说明其原因可能是CD段CO2浓度太高或O2浓度太低抑制了植株的呼吸作用。（3）图中DE段有光照，此时植物可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此该植物叶肉细胞内合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。（4）据图分析，测量结束时容器内CO2浓度与开始时的相同，说明测量期间该植物呼吸作用消耗的有机物总量等于光合作用产生的有机物总量。8