資源簡介

5.4 光合作用與能量轉化
課標要求 2.2 細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發生在細胞的特定區域 2.2.3 說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉化并儲存為糖分子中的化學能
學習目標 1．結構與功能觀：能運用結構和功能觀說明葉綠體是光合作用的場所；物質和能量觀：闡明光合作用過程中的物質變化和能量變化。（生命觀念） 2．分析與綜合：分析光合作用光反應和暗反應過程，認同兩個階段既有區別又有聯系；通過曲線圖分析光照強度、溫度、CO2濃度等對光合作用的影響。（科學思維） 3．實驗思路及設計：科學設計提取和分離色素的實驗步驟，注意每個操作步驟的規范性，并能設計實驗探究影響光合作用的因素。（科學探究） 4．社會應用：運用光合作用的原理解決或解釋生產生活中的實際問題。（社會責任）
重點與難點 重點：綠葉中色素的提取和分離實驗；光合作用的原理及應用。 難點：綠葉中色素的提取和分離實驗；光合作用過程中的物質變化和能量變化；影響光合作用的因素。
問題探討
你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物在人工精密控制光照、溫度、CO2濃度和營養液成分等條件下，生產蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。討論：
1．靠人工光源生產蔬菜有什么好處？
2．為什么要控制CO2濃度、營養液成分和溫度條件？
捕獲光能的色素和結構
1．實驗：綠葉中色素的提取和分離
（1）實驗原理
①色素的提取：綠葉中的色素能夠溶解在_______________中，因此，可以用無水乙醇等有機溶劑來提取葉綠體中的色素。
②色素的分離（紙層析法）：根據綠葉中色素在層析液中的_________不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得_____，從而在擴散過程中將色素分離開來。
（2）實驗步驟
Ⅰ.提取色素：稱取5g綠色葉片，剪碎，放入研缽中→加入少許SiO2、CaCO3和10 mL無水乙醇→研磨→過濾→收集到試管內并塞嚴試管口
Ⅱ.制備濾紙條：干燥定性濾紙→將定性濾紙剪成略小于試管長與直徑的濾紙條，并在一端剪去兩角→在距離剪角一端1 cm處用鉛筆畫一條細的橫線
Ⅲ.畫濾液細線：吸取少量濾液→沿鉛筆線畫出一條細線→待濾液干后，再畫一兩次
Ⅳ.分離色素：將層析液倒入試管中→將濾紙條輕輕插入層析液中→用棉塞塞緊試管口
【歸納】實驗注意事項及操作目的
實驗過程 注意事項 操作目的
提取 色素 ① 選取新鮮綠色的葉片 濾液中色素含量高
② 研磨時加入10 mL 無水乙醇 溶解葉片中的色素
③ 研磨時加入少許SiO2
④ 研磨時加入少許CaCO3
⑤ 迅速、充分研磨 防止_________揮發，并充分溶解色素
⑥ 盛放濾液的試管管口加棉塞 防止有機溶劑揮發和______氧化
制備濾紙條 濾紙條的一端剪去兩角 防止層析液在濾紙條的____處擴散過快
畫 濾液 細線 ① 濾液細線要_________ 細：防止色素帶______ 齊、直：使分離的色素帶平整
② 濾液細線干燥后重復畫2~3次 使分離的色素帶清晰，便于觀察
分離 色素 ① 濾液細線不能_________
② 覆蓋試管口 防止_________揮發
（3）實驗結果
①綠葉中色素的含量如何通過該實驗結果判斷出來？結論是什么？
②色素在層析液中的溶解度如何通過該實驗結果判斷出來？結論是什么？
（4）實驗的異常現象分析
①收集到的濾液綠色過淺：
②濾紙條只呈現胡蘿卜素、葉黃素色素帶：
③濾紙條色素帶重疊：
④濾紙條看不到色素帶：
2．葉綠體中色素的作用
（1）色素的吸收光譜
①光譜：陽光是由不同波長的光組成組合成的復合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。
②葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜（教材P99 圖5-12）：
結論：葉綠素a和葉綠素b主要吸收_________；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收______。
思考：海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關嗎？
（2）色素的功能：
①結合右圖，判斷葉綠體中的色素的功能為：__________
__________光能。
②植物體中的兩類色素比較
比較項目 光合色素 細胞液色素
存在部位
溶解性 水溶性
主要種類 花青素
顏色 紅、藍、紫
顏色變化 不隨pH改變變化顏色 隨pH改變變化顏色
③了解四種色素的元素組成：
葉綠素a：C55H72O5N4Mg；葉綠素b：C55H70O6N4Mg；胡蘿卜素：C40H56；葉黃素：C40H56O2。
[與生活的聯系]：
（1）根據色素對不同波長的光的吸收的特點，想一想溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜？自然光照射不足的情況下，給植物人工補充哪些單色光對增產有利？
（2）正常葉片一般表現為綠色的原因是什么？為什么秋天樹葉會變黃？有的葉片表現為紅色的原因是什么？
3．葉綠體的結構
結合右圖分析葉綠體的結構有哪些適于進行光合作用的特點？
4．實驗證據——恩格爾曼實驗
結合教材P100~101資料1，回答下列問題：
（1）恩格爾曼的第一個實驗中，需氧細菌只向葉綠體被光照射到的部位集中，如果把裝置放在光下，細菌則分布在所有受光的部位。該實驗可以得出什么結論？
（2）恩格爾曼在選材、實驗設計上有什么巧妙之處？
①實驗材料選擇巧妙：
水綿：葉綠體呈____________分布，便于觀察結果和設置對照。
水綿是什么？水綿又名石衣、水衣、水苔等，是一種普遍生活在淡水里的真核多細胞藻類，因體內含有帶狀、螺旋形的葉綠體（如圖所示），所以呈現綠色。屬于低等植物。
②排除無關變量干擾的方法巧妙：
沒有空氣的黑暗環境排除了環境中_________的干擾。
③因變量觀測指標設計巧妙：
通過_____________________進行檢測，從而能夠準確地判斷出釋放氧氣的部位。
④實驗對照設計巧妙：
（3）恩格爾曼的第二個實驗中發現大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，該實驗能得到什么結論？
光合作用的原理
（一）光合作用的概念與實質
1．概念：指綠色植物通過_________，利用_____能，把____________轉化成___________
_______________，并且釋放出_________的過程。
2．反應式：
3．實質：合成_________，______能量
（二）光合作用原理探索歷程中的部分實驗
1．曾經的錯誤認識：19世紀末，科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結合甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，發現甲醛對植物有毒害，且不能通過光合作用轉化成糖。
2．實驗一：希爾實驗
1937年，英國植物學家希爾（R.Hill）發現，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣。
希爾反應：離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應。
（1）該實驗的結論是：離體葉綠體在適當條件下可以發生_________，產生______。
（2）希爾反應是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部都來自水？
（3）希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學反應？
3．實驗二：魯賓和卡門實驗
1940年，魯賓和卡門利用____________法，研究光合作用中______的來源。
（1）第一組（左圖）釋放的A氣體為______，第二組（右圖）釋放的B氣體為______。
（2）該實驗是如何設置對照實驗的？
（3）該實驗能得出什么結論？
4．1954年，阿爾農發現在光照下，葉綠體中生成了ATP。1957年，他發現這一過程總是與水的光解相伴隨。嘗試用示意圖來表示ATP和合成與希爾反應的關系。
5．實驗三：卡爾文實驗（教材P104）
1946年開始，卡爾文等利用_________法，研究用_____標記二氧化碳，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向。因此暗反應過程又被稱為卡爾文循環。
實驗中發現，光照時間為幾分之一秒時，90%的放射性出現在一種三碳化合物（C3）中。在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測到含有放射性的五碳化合物（C5）和光合產物中。30秒后檢測產物，檢測到了多種帶14C標記的化合物。
請用箭頭和文字的形式表示出該實驗的結論（CO2轉變成糖類的過程）：
（三）光合作用的過程
1．過程：依據反應過程是否需要光能，可將光合作用劃分為_______階段和_______階段。
（1）請畫出光合作用過程示意圖：
（2）歸納：光反應階段和暗反應階段的區別和聯系
光反應 暗反應
區別 場所
條件
物質變化
能量變化 光能→_______________中活躍的化學能 _______________中活躍的化學能 →____________中穩定的化學能
聯系 光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應的進行提供__________________； 暗反應為光反應的進行提供__________________。
思考：①暗反應能否在較長時間地在黑暗條件下進行？
②光反應產生的ATP能用于細胞內的各項生命活動嗎？
③光合作用和呼吸作用產生的[H]是同一種物質嗎？
④同一植物處于兩種不同情況下進行光合作用，甲：持續光照10分鐘；乙：光照5秒，黑暗5秒，持續20分鐘，甲、乙兩種處理下，植物光合作用制造的有機物相同嗎？
（3）結合下圖，嘗試說出光反應過程中NADPH和ATP是如何產生的。
2．光合作用過程中C、H、O的轉移途徑
（1）請在反應式中以箭頭的形式標明C、H、O元素的去向：
（2）若用同位素18O標記H2O中的O，則能在光合作用的哪些物質中檢測到18O？如果標記的是3H，結果又是如何？
（3）若標記CO2中的14C，請寫出光合作用過程中14C的轉化途徑。
3．環境改變時光合作用各物質含量的變化分析
分析方法：需從物質的生成和消耗兩個方向綜合分析。示例：
Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原
當外界條件突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：
條件 光照由強到弱CO2供應不變 光照由弱到強CO2供應不變 CO2供應由充足到不足，光照不變 CO2供應由不足到充足，光照不變
C3含量
C5含量
NADPH、ATP含量
（四）化能合成作用
1．概念：利用體外環境中的某些____________時所釋放的能量來制造________的合成作用。能進行化能合成作用的生物有__________、硫細菌、鐵細菌等少數種類的細菌。
2．過程：
2NH3＋3O22HNO2＋2H2O＋能量1
2HNO2＋O22HNO3＋能量2
6CO2＋6H2O＋能量（1＋2）C6H12O6＋6O2
3．應用：農業中松土可使硝化細菌在O2充足條件下將更多的NH3轉化成NO3-或NO2-，提高肥效。
4．光合作用和化能合成作用的比較
光合作用 化能合成作用
區 別 能量
代表生物 綠色植物、藍細菌 硝化細菌、鐵細菌、硫細菌
相同點 都是自養生物都能將________________等無機物轉化為_______
光合作用的影響因素及應用
（一）實驗：探究環境因素（光照強度）對光合作用強度的影響
1．實驗原理：
（1）將綠色的嫩葉抽氣，使其內部氣體全部逸出（真空滲水法），細胞間隙充滿了水，浮力減小，葉片就會沉到水底。再給予葉片一定強度的光照，一段時間后因光反應產生的氧氣會充斥在葉片的細胞間隙中，浮力增大，葉片會從水底浮起（O2在水中的溶解度很小）。
（2）光照強度不同，光反應產物的多少也不同。可以用相同功率的光源在不同的距離照射水中的嫩葉，來調節光照的強度，形成光照強度不同的條件。
（3）通過觀察同一時間內裝置中葉片浮起的數量，或觀察不同光照強度下浮起相同數量葉片所需的時間，來探究光照強度對光合作用強度的影響，并由此認識環境因素對光合作用強度的影響。
2．實驗步驟
3．實驗設計思路分析
（1）自變量：________________
控制方法：相同瓦數臺燈離實驗裝置的______
（2）因變量：__________________
檢測方法：相同時間小圓形葉片浮起的______
（3）無關變量：如溫度、CO2濃度等，要求_______________
控制方法：①溫度：在光源與實驗材料中間設置盛水玻璃柱，吸收光的熱量，避免光照時實驗裝置中溫度的變化對實驗結果造成干擾。
②CO2濃度：使用NaHCO3溶液（或CO2緩沖液），維持裝置中CO2濃度的穩定，為光合作用提供CO2。
4．結果分析：
結果記錄表：不同光照強度處理下葉片漂起的狀況（室溫：25℃）
臺燈燈泡的功率（W） 40 40 40
臺燈與燒杯的距離（cm） 10 20 30
葉片漂起的數量 5min 0 0 0
10min 9 8 9
15min 10 9 9
20min 13 10 10
25min 13 10 11
結合上述實驗結果，說出本實驗的結論：__________________________________________。
5．實驗變式：控制溫度、光照強度相同，在各燒杯中加入不同濃度的NaHCO3溶液，可以用于探究_________對光合速率的影響。結果如右圖所示，分析曲線變化的原因。
（二）光合作用強度及測定方法
1．光合作用強度：可以通過測定一段時間內原料的消耗量或產物的生成量來表示。
一般指植物在單位時間內單位面積通過光合作用制造糖類的數量，即光合作用速率。
2．表示方法：以單位時間內單位面積光合作用固定（消耗）CO2量、產生O2量、制造有機物量來衡量。
3．測定方法：植物進行光合作用的同時，還進行呼吸作用，因此直接測定（真正）光合作用速率是很困難的，而我們只能測定凈光合速率。
所以可以推導出：真正的光合作用速率＝_________________________________。
4．呼吸速率、凈光合速率和真正（總）光合速率的表示方法：
檢測指標 呼吸速率 凈光合速率 真正（總）光合速率
CO2 （黑暗條件下）釋放量
O2 （黑暗條件下）吸收量
有機物 （黑暗條件下）消耗量
（三）植物自身因素對光合作用速率的影響
1．植物自身的遺傳特性：如陰生植物與陽生植物的光合作用速率存在差異
2．植物葉片的葉齡（如下圖所示）等因素
機理：一般是通過影響_________________________________影響光合作用速率
3．葉片中有機物的輸出情況、氣孔導度等
葉片的有機物輸出越多快，其光合速率越快。若將一株植物的果實去除，則去除的果實越多，其光合速率就越慢，兩片相鄰的葉片，若一片遮光，則另一片葉子的光合速率會增強。
（四）影響光合作用速率的環境因素及應用
主要影響因素為：光照強度、溫度、CO2濃度；水分、光照時間、光的成分（光質）、礦質元素等因素（葉綠素、酶的合成、細胞失水）也會影響光合作用有機物的產生量。
1．光照強度
（1）原理：光照強度通過影響植物的_____反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度______，產生的[H]和ATP增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。
（2）影響曲線（如右圖所示）分析
①A點：光照強度為0，此時只進行_________。
②AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸______，細胞呼吸強度____光合作用強度。
③B點：為光補償點，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度____細胞呼吸強度。
④BC段：在此范圍內，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度不斷______。
⑤C點：所對應的光照強度為光飽和點，C點以后光照強度增強，光合作用強度不再增加。限制C點以后光合作用強度不再增加的內部因素是__________________，外部因素是CO2濃度等除_________之外的環境因素。
（3）曲線的移動
①若曲線表示陽生植物玉米，則陰生植物大豆與之相比，B點向___移，C點向_____移。
②若光合作用的最適溫度為25℃，呼吸作用的最適溫度為30℃，環境溫度由25℃提升到30℃后，曲線中A點向_____移，B點向_____移，C點向______移。
（4）其他光照因素的影響
①葉面積： ①表示葉面積大小對____________速率的影響；
②表示葉面積大小對____________速率的影響；
③表示葉面積大小對____________速率的影響。
有利于植物積累有機物的葉面積指數約為___。
應用：合理密植
②光的波長（光質）：大多數高等植物在紅光下光合速率最高，藍紫光次之，綠光最低。
③光照時間：不影響光合速率，只影響有機物的積累量。
（5）應用
①溫室生產中，適當增強____________，以提高光合速率，使作物增產；溫室大棚一般選_____色塑料薄膜。遇到陰雨天時給溫室補充光照應當給予_______________。
②陰生植物的光補償點和光飽和點都較低，農業生產上常與陽生植物間作。如：玉米--大豆間作
優點：兩種植物的根系深淺搭配，合理的利用了不同層次土壤內水分和養分。兩種植物高矮結合，充分利用了不同層次的陽光。間作大豆另一優點：與豆科植物共生的根瘤菌有固氮作用（固定大氣中N2，轉變為植物能利用的氮肥）。
③通過輪作或套作，延長光合作用時間，提高光能利用率。
輪作：在同一塊田地上，按預定的種植計劃，輪換種植不同的作物。
優點：不同作物吸收土壤中的營養元素的種類、數量及比例各不相同，根系深淺與吸收水肥的能力也各不相同，輪作還可以均衡利用土壤中的礦質元素。每種作物都有一些專門為害的病蟲雜草，輪作能夠改變原有的食物鏈，防止病蟲害；抑制雜草生長，減輕草害。
套作：在同一塊田地上，在前季作物的生育后期，在其株行間播種或移栽后季作物的種植方式。
2．CO2濃度
（1）原理：CO2濃度影響______反應階段，直接制約______的形成。
（2）影響曲線分析
注：A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度（CO2濃度很低時，光合作用不能進行）。
①圖1表示CO2濃度對______光合速率的影響；圖2表示對______光合速率的影響。
②分析圖1和圖2曲線趨勢，我們可以知道在一定范圍內，CO2濃度對光合作用強度有怎樣的影響？
③圖1中A點表示CO2補償點，此濃度下CO2吸收量為0的原因是什么？
④圖1和圖2中的B點和B′點所對應的CO2濃度都表示CO2飽和點。此點之后光合作用強度受什么因素限制？
（3）應用：在農業生產上采用“正其行，通其風”，增施農家肥等措施達到增產目的，其原因是什么？你還知道哪些通過提高CO2濃度增加產量的方法？
（4）氣孔導度對胞間CO2濃度影響
右圖表示夏季晴朗的一天，光合作用速率的變化。E處“午休現象”（光合作用強度暫時降低）出現的原因是：溫度高，蒸騰作用過強，氣孔關閉，影響了_____的供應，使胞間CO2濃度降低。
資料：某些植物的適應炎熱、干旱環境的機制
①水稻、小麥、棉花、大豆等大多數植物固定CO2后生成C3，被稱為C3植物，暗反應過程模式圖如右所示。
②C4植物（如甘蔗、玉米、高粱等）的葉片中存在另一種固定CO2的機制，暗反應過程模式圖如下所示。C4植物葉肉細胞中固定CO2的酶對CO2的親和力遠高于C3植物，因此C4植物能夠利用低CO2濃度進行光合作用。
③CAM植物（如：菠蘿、龍舌蘭、仙人掌和蘭花等）氣孔白天關閉、夜間開放，晚上能固定CO2以供白天利用。
思考：你借助以上信息能解釋C4植物和CAM植物是如何適應高溫、干旱環境的嗎？
3．溫度
（1）原理：溫度通過影響_________影響光合作用。
（2）影響曲線（在右側畫出）
（3）應用：溫室栽培白天和晚上應怎樣控制溫度，
保證植物有機物的積累？
4．水分
（1）原理：①水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。
②水分還能影響______的開閉，間接影響______進入植物體內。
③土壤中水分含量過多可能導致根部細胞進行_________。
（2）影響曲線（右圖）
（3）應用：合理灌溉
5．礦質元素
（1）原理：①N、P、Mg等礦質元素是植物生長所必需的，舉例說出葉肉細胞中哪些物質的合成分別需要以上元素？
②施肥過多為什么會導致“燒苗”？
（2）影響曲線（右圖）
（3）應用：合理施肥
（五）多因子變量對光合作用速率的影響
1．光照強度、CO2濃度和溫度對光合作用速率的綜合作用
（1）圖一、圖二、圖三中的自變量分別是什么？
（2）曲線分析：①P點：限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。
②Q點：橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的因素，影響因素主要為各曲線所表示的因子。
2．自然條件下的多因子影響
夏季一晝夜大棚內植物CO2吸收或釋放速率的變化如圖1所示；該密閉大棚內一晝夜CO2濃度的變化如圖2所示。
圖1中： 圖1 圖2
①b點CO2釋放速率減少的原因是____________________________________________。
②光合作用開始的點為___點。
③圖中曲線與橫軸交點d、h點的含義是___________________________。
④d~e段，光合作用強度不斷增強的原因是_______________________________________
_________________________________。
⑤f點CO2吸收速率明顯減少的原因：__________________________________________。
⑥從圖中可以看出，影響光合作用的因素有_____________________。
圖2中：①曲線上升的含義是______________________________，曲線上升較快表示____
________________；曲線下降的含義是____________________________________。
②找出圖2與圖1相應點的對應關系：D點——____點；H點——____點。
③一晝夜后I點低于A點，表示這一天植物______（消耗/積累）有機物，植物是否能正常生長？
光合作用與呼吸作用綜合分析
1．光合作用和呼吸作用過程
下圖表示發生在葉肉細胞中的相關生理過程，判斷其中物質①~分別是什么？
2．光合作用和呼吸作用過程中物質及能量轉化
（1）光合作用和細胞呼吸中C、H、O元素的去向
注：根據高中所學的代謝過程，CO2中的氧元素無法進入H2O和O2。其實，CO2可以通過某些代謝過程將氧元素轉移到H2O，然后通過光反應轉移到O2
（2）光合作用和細胞呼吸中ATP的來源及去路分析
（3）光合作用和細胞呼吸中[H]的來源和去路分析
（4）光合作用和有氧呼吸的能量聯系
3．實際光合速率、凈光合速率和呼吸作用的關系
圖1
圖1 光照條件 對應細胞模型(圖2~5) 光合速率與呼吸速率的關系
A點 黑暗
AB段 弱光照
B點 較強光照
B點后 強光照
分析：圖5中葉綠體吸收的CO2有兩個來源：______________________________。
4．研究光合作用與呼吸作用的常見實驗方法
（1）“密閉裝置法”測定光合速率與呼吸速率
①測定裝置
②裝置中溶液的作用：甲裝置中NaHCO3溶液（或CO2緩沖液）可為光合作用提供CO2，乙裝置中NaOH溶液可吸收容器中的CO2。
③測定原理：
a．甲乙兩裝置中液滴的移動均是由______含量的變化引起的。
b．甲裝置單位時間內紅色液滴向右移動的距離為植物O2的釋放速率，可代表______速率（若液滴向左移動，則為負值）
c．乙裝置單位時間內紅色液滴移動的距離為植物O2的吸收速率，可代表______速率。
對照實驗：為防止氣壓、溫度等因素所引起的誤差，應設置對照試驗，即使用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，若液滴移動，則需要對實驗結果進行校正。
④測定方法：a.將甲裝置置于光照下一定時間，記錄紅色液滴向右移動的相對距離(m)，計作凈光合速率。
b.將乙裝置置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴向左移動的相對距離(n)，計作呼吸速率。
則：真正光合速率＝_________
（2）“半葉法”測光合作用有機物的生產量
你還記得初中的探究實驗“綠葉在光下制造有機物”中是如何設置對照實驗的嗎？
用黑紙片把葉片的一部分從上下兩面遮蓋起來，遮光部分為______組，見光部分為_____
組，屬于______對照實驗。
某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定，如
圖所示。“半葉法”的原理是將對稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分
（B）不做處理，并采用適當的方法（可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理）阻止兩部分的物質和能量轉移。
在適宜光照下照射6 h后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度M，M＝MB－MA，單位是mg/（dm2·h），M表示B葉片被截取部分在6 h內_______________。
5．氧化磷酸化和光合磷酸化比較
圖1所示為線粒體內膜上發生的質子轉運和ATP合成過程，圖2所示為光合作用光合磷酸化過程，①~③表示過程，⑥~⑧表示結構，據圖回答下列問題。
(1)圖1所示的過程是 階段;圖2所示過程是 階段,此階段發生的反應產物有 。
(2)①②③⑤過程都表示質子的跨膜運輸,其中屬于協助擴散的是 。參與②⑤過程的蛋白質是同一種，由CF0、CF1兩部分構成，其中疏水部分應為 ，該蛋白質的功能是 。NADPH的作用是 。
(3)氧化型輔酶Ⅱ與H 、eˉ 結合形成還原型輔酶Ⅱ時消耗葉綠體基質中的H 造成了膜內外(葉綠體的類囊體腔與葉綠體基質)質子勢能差，而高能的電子沿電子傳遞鏈傳遞時又促進③過程，進一步加大了質子勢能差。據圖2分析，導致質子勢能差加大的另一個原因是 。
6.光呼吸
例1：科學研究發現，在光照、高氧和低CO2情況下，葉肉細胞在進行光合作用的同時會發生“光呼吸”作用，過程如圖1所示。該過程中Rubisco催化C5與CO2結合生成C3的同時還可以使C5與O2結合，形成一個同樣的C3和一個C2，C2可參與線粒體的有氧呼吸，其部分中間產物經ATP和[H]還原轉變成C3參與暗反應。圖2表示某植株在溫度、大氣CO2濃度等條件適宜時，CO2釋放速率隨光照強度變化的曲線。回答下列問題。
(1)圖1中，Rubisco發揮作用的場所是____，圖1中循環產生的C3大部分用于C5的再生，離開循環的C3或在葉綠體內作為合成淀粉等大分子的原料，或運出葉綠體外用于合成蔗糖等糖類，并運輸至植物體各部位被利用。CO2和O2競爭Rubisco的同一個活性部位，據此推測，如果適當提高CO2濃度，則對光呼吸起____（填“促進”或“抑制”）作用。
(2)已知強光下ATP和NADPH的積累會產生O2-（超氧陰離子自由基），而O2-會對葉綠體光合作用的反應中心造成傷害。依據圖1信息解釋，植物在干旱天氣和過強光照下，光呼吸的積極意義是___________________。
(3)圖2中，光照強度為A時，該植株體內進行光合作用的成熟葉肉細胞中線粒體產生的CO2____（填“>”“=”或“<”）葉綠體固定的CO2。若其他條件不變，突然降低光照強度（由C降為B），則短時間內該植物葉肉細胞內RuBP的含量____。光照強度為A時光合作用產生O2的速率為____mmol·m-2·h-1。若其他條件不變，適當提高CO2濃度，則光飽和點將向____移動。
例2．光呼吸是進行光合作用的細胞在光照和O2/CO2值異常情況下發生的一個生理過程，該過程借助葉綠體、線粒體等多種細胞器共同完成（如圖所示），光呼吸過程中氧氣被消耗，并且會生成二氧化碳，是光合作用伴隨的一個損耗能量的副反應。后來發現光呼吸對細胞有重要的保護作用。請回答相關問題：
（1）據圖可知，光呼吸與光合作用利用_________為原料，但光合作用在_________過程中實現了該物質的再生，而光呼吸最終將該物質氧化分解產生_________，但不產生ATP。
（2）有觀點指出，光呼吸的生理作用在于干旱和過強光照下，因為溫度高，蒸騰作用很強，氣孔大量關閉。推測此時光呼吸可以消耗光反應階段生成的多余的__________________，避免對植物自身造成傷害，而光呼吸的產物又可參與暗反應階段的_________，因此光呼吸對植物有重要的正面意義。
（3）Rubisco是一種酶，其存在于葉綠體中的_________，據圖推測該酶在氧氣與二氧化碳比值很_________的條件下，能夠固定氧氣。
（4）下圖1是某植物葉肉細胞中光合作用與細胞呼吸過程相關物質變化示意圖，圖2為研究該植物在夏季晴朗白天的一段時間內光合作用變化得到的相關曲線，其中光合有效輻射是指能被綠色植物用來進行光合作用的那部分太陽能。對葉綠體而言，光合有效輻射的可見光主要是_________。為分離葉綠體中的色素，使用的試劑是_________。圖1中過程b進行的場所是_________，圖2中G點時，可以發生圖1中的_________過程（填序號），圖2中_________點對應時刻有機物的積累量最多。

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