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2021版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第3單元 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第2講 光合作用(Ⅰ)學(xué)案 蘇教版必修1

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1、 第2講 光合作用(Ⅰ) 1.光合作用的基本過(guò)程(Ⅱ) 2.實(shí)驗(yàn):葉綠體色素的提取和分離 1.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng);物質(zhì)和能量觀:通過(guò)光合作用合成有機(jī)物,儲(chǔ)存能量(生命觀念) 2.比較光反應(yīng)和暗反應(yīng),掌握光合作用的過(guò)程(科學(xué)思維) 3.分析色素的提取與分離的結(jié)果(科學(xué)探究) 4.光合作用的原理在生產(chǎn)中的應(yīng)用(社會(huì)責(zé)任) 光合色素與光能的捕獲 1.葉綠體中色素的種類和顏色 色素的種類 色素的顏色 葉綠素 葉綠素a 藍(lán)綠色 葉綠素b 黃綠色 類胡蘿卜素 葉黃素 黃色 胡蘿卜素 橙黃色 2.葉綠體中色素的吸收光譜分析 由圖

2、可以看出:(1)色素的功能:葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光;類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。 (2)色素吸收光的范圍:可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍大約是390~760 nm,一般葉綠體中的色素只吸收可見(jiàn)光,對(duì)紅外光和紫外光不吸收。 3.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能 (1)結(jié)構(gòu) (2)功能:進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 4.恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處 (1)巧選實(shí)驗(yàn)材料:選擇水綿和好氧細(xì)菌,水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀,便于觀察;用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣的部位。 (2)妙法排除干擾因素:沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。 (3)巧妙設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn):用極細(xì)的光束照射,葉綠體上可分為有光照和無(wú)光照的部位,相當(dāng)于一

3、組對(duì)照實(shí)驗(yàn);臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (人教版教材必修1 P99“與社會(huì)的聯(lián)系”) 溫室或大棚種植蔬菜時(shí),最好選擇什么顏色的玻璃或塑料薄膜?說(shuō)明原因。 [提示] 無(wú)色透明。有色玻璃或塑料薄膜主要透過(guò)同色光,其他色光很少或不能透過(guò),光照強(qiáng)度會(huì)減弱,不利于光合作用的進(jìn)行;而無(wú)色透明的玻璃或塑料薄膜能透過(guò)日光中各種色光,光照強(qiáng)度較大,有利于光合作用的進(jìn)行。 1.葉綠素a和b主要吸收紅光和藍(lán)紫光。(√) 2.液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(×) [提示] 葉綠體中色素吸收的光能用于光合作用。 3.葉片黃化,葉綠體對(duì)紅光的吸收增多。(×) [提示] 葉片黃

4、化,說(shuō)明葉綠體中的葉綠素減少,所以吸收紅光減少。 4.光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。(×) [提示] 基質(zhì)中有酶分布,但沒(méi)有色素。 5.沒(méi)有葉綠體,細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用。(×) [提示] 藍(lán)藻細(xì)胞沒(méi)有葉綠體,但含有葉綠素和藻藍(lán)素,能進(jìn)行光合作用。 影響葉綠素合成的因素 (1)光照:光是影響葉綠素合成的主要條件,一般植物在黑暗中不能合成葉綠素,因而葉片發(fā)黃。 (2)溫度:溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性,進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時(shí),葉綠素分子易被破壞,而使葉子變黃。 (3)必需元素:葉綠素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成,葉子變

5、黃。另外,F(xiàn)e是葉綠素合成過(guò)程中某些酶的輔助成分,缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻,葉子變黃。 1.葉綠體的結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的特點(diǎn)有哪些? [提示] (1)葉綠體的基粒由類囊體堆疊而成,有巨大的膜面積;(2)葉綠體的類囊體薄膜上分布有吸收光能的色素;(3)葉綠體的類囊體薄膜和基質(zhì)中有催化光合作用進(jìn)行的酶。 2.為什么高等植物的葉片一般呈現(xiàn)綠色?說(shuō)出你的理由。 [提示] 因?yàn)槿~綠體中的色素幾乎不吸收綠光,綠光被反射出來(lái),所以高等植物的葉片一般呈現(xiàn)綠色。 3.入秋后,葉片逐漸變黃,試解釋其原因。 [提示] 入秋后,氣溫逐漸降低,低溫可導(dǎo)致葉綠素被破壞,而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定,葉

6、片中葉綠素含量減少,類胡蘿卜素含量增加,導(dǎo)致葉片變黃。 4.下面是光合作用探索歷程中恩吉爾曼和薩克斯的實(shí)驗(yàn)示意圖,請(qǐng)分析: 恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)示意圖   薩克斯的實(shí)驗(yàn)示意圖 (1)恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)材料的選取上有什么巧妙之處? (2)恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)要在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中進(jìn)行的原因是什么? (3)薩克斯實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行“黑暗”處理的目的是什么? (4)薩克斯實(shí)驗(yàn)中在染色前通常用酒精對(duì)葉片進(jìn)行脫色處理,目的是什么? (5)兩實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中是如何形成對(duì)照的? [提示] (1)選擇水綿和好氧細(xì)菌,水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀,便于觀察;用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。 (2)排除氧

7、氣和除極細(xì)光束外的其他光的干擾。 (3)消耗掉細(xì)胞中原有的淀粉,防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。 (4)防止葉片中色素顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。 (5)恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)中,照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對(duì)照;薩克斯的實(shí)驗(yàn)中,暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對(duì)照。 考查色素的種類和作用 1.(2019·廣州一模)下列關(guān)于植物細(xì)胞中光合色素的說(shuō)法正確的是(  ) A.光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上 B.Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的微量元素 C.葉綠素對(duì)綠光吸收最多,所以葉片呈綠色 D.用紙層析法分離色素時(shí),含量多的色素在濾紙上擴(kuò)散得快 A [植物細(xì)胞中光合色素分布在葉綠體的類囊體

8、薄膜上,A項(xiàng)正確;Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的大量元素,B項(xiàng)錯(cuò)誤;葉綠素對(duì)綠光吸收最少,綠光被反射出來(lái),所以葉片呈綠色,C項(xiàng)錯(cuò)誤;用紙層析法分離色素時(shí),溶解度高的色素在濾紙上擴(kuò)散得快,D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 2.(2019·邢臺(tái)市高三質(zhì)檢)下列關(guān)于植物細(xì)胞葉綠體內(nèi)光合色素的敘述,正確的是(  ) A.胡蘿卜素和葉黃素主要吸收紅光和藍(lán)紫光 B.葉片呈現(xiàn)綠色的原因是其葉綠素吸收綠光最少,使綠光被反射出來(lái) C.四種光合色素在層析液中的溶解度最小的是胡蘿卜素 D.植物生長(zhǎng)過(guò)程中,葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變 B [胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光,A項(xiàng)錯(cuò)誤;葉片呈現(xiàn)綠色的原因是其葉綠素吸收綠光最少,使綠

9、光被反射出來(lái),B項(xiàng)正確;四種光合色素在層析液中的溶解度最小的是葉綠素b,C項(xiàng)錯(cuò)誤;植物生長(zhǎng)過(guò)程中,葉綠體內(nèi)各種色素的比例會(huì)發(fā)生改變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 考查葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 3.如圖是在電子顯微鏡下觀察到的高等植物葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(  ) A.①和②均為選擇透過(guò)性膜 B.③上分布有與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶,這些色素對(duì)綠光吸收最少 C.③上所含色素均含Mg2+,故缺Mg2+時(shí)這些色素都無(wú)法合成 D.在③上形成的產(chǎn)物[H]和ATP進(jìn)入④中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量 C [①和②分別為葉綠體的外膜和內(nèi)膜,膜結(jié)構(gòu)均具有選擇透過(guò)性,A項(xiàng)正確;③為類囊體,其上分布有與光反應(yīng)有

10、關(guān)的色素和酶,這些色素對(duì)綠光吸收最少,所以葉片一般為綠色,B項(xiàng)正確;葉綠素分子中含Mg2+,胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg2+,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在類囊體上形成的產(chǎn)物[H]和ATP進(jìn)入④中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量,D項(xiàng)正確。] 4.(2019·重慶南開中學(xué)月考)下列關(guān)于葉綠體的敘述,正確的是(  ) A.葉綠體的外膜、內(nèi)膜極大地?cái)U(kuò)展了受光面積 B.葉綠體基質(zhì)中NADP+能形成NADPH C.類囊體薄膜上的光合色素都可以吸收藍(lán)紫光 D.類囊體薄膜中的酶可催化CO2的固定和還原 C [葉綠體擴(kuò)大受光面積的不是外膜和內(nèi)膜,而是類囊體薄膜,A項(xiàng)錯(cuò)誤;NADP+形成NADPH的場(chǎng)所是基粒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;類囊體

11、薄膜上的葉綠素和類胡蘿卜素都能吸收藍(lán)紫光,C項(xiàng)正確;催化CO2的固定和還原的酶存在葉綠體的基質(zhì)中,D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 葉綠體中色素的提取和分離(實(shí)驗(yàn)) 1.實(shí)驗(yàn)原理 2.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)提取色素 ①研磨 操作圖解 添加物質(zhì) 作用 無(wú)水乙醇 溶解色素 二氧化硅 研磨充分 碳酸鈣 保護(hù)色素 ②過(guò)濾:用單層尼龍布過(guò)濾→收集濾液。 (2)分離色素 主要操作 操作要點(diǎn) 操作目的 制備濾紙條 一端剪去兩角 保證色素在濾紙上擴(kuò)散均勻、整齊 畫濾液 用毛細(xì)吸管吸取色素濾液,沿鉛筆線均勻畫一條濾液細(xì)線 濾液細(xì)線要細(xì)、直,使各色素?cái)U(kuò)散的起點(diǎn)相同 細(xì)線

12、待濾液干后,再畫一兩次 使濾液細(xì)線上有較多的色素 層析 層析液不能觸及濾液細(xì)線,否則色素會(huì)溶解在層析液中,而不會(huì)沿濾紙條向上擴(kuò)散 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 結(jié)合圖示填寫表格內(nèi)容。 色素種類 色素顏色 色素含量 溶解度 擴(kuò)散速度 a 胡蘿卜素 橙黃色 最少 最高 最快 b 葉黃素 黃色 較少 較高 較快 c 葉綠素a 藍(lán)綠色 最多 較低 較慢 d 葉綠素b 黃綠色 較多 最低 最慢 綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)異?,F(xiàn)象分析 (1)收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因分析 ①未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。 ②使用放置數(shù)天的綠

13、葉,濾液色素(葉綠素)太少。 ③一次加入大量的無(wú)水乙醇,提取濃度太低(正確做法:分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸鈣或加入過(guò)少,色素分子被破壞。 (2)濾紙條色素帶重疊:沒(méi)經(jīng)干燥處理,濾液線不能達(dá)到細(xì)、齊、直的要求,使色素?cái)U(kuò)散不一致造成的。 (3)濾紙條看不到色素帶:①忘記畫濾液細(xì)線;②濾液細(xì)線接觸到層析液,且時(shí)間較長(zhǎng),色素全部溶解到層析液中。 (4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶:忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。 1.(2019·石家莊模擬)下列關(guān)于綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的操作,正確的是(  ) A.使用定性濾紙過(guò)濾研磨液 B.將干燥處

14、理過(guò)的定性濾紙條用于層析 C.在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)劃線2~3次 D.研磨葉片時(shí),用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素 B [過(guò)濾的目的主要是將濾渣和濾液分開,要用尼龍布而不能用濾紙過(guò)濾研磨液,故A錯(cuò)誤;干燥處理定性濾紙是為了讓層析液能夠更快地上升,使色素更好地分離,故B正確;畫濾液細(xì)線,要等一次畫完干燥后才能重復(fù),防止濾液細(xì)線過(guò)粗,故C錯(cuò)誤;葉綠體中色素不溶于水,而溶于有機(jī)溶劑,可用無(wú)水乙醇溶解色素,故D錯(cuò)誤。] 2.(2019·山西名校聯(lián)考)下列關(guān)于綠葉中色素的提取和分離的敘述,不正確的是(  ) A.用無(wú)水乙醇提取到的各種色素的含量不同 B.色素在層析液中的溶解度不同,導(dǎo)

15、致色素帶的位置不同 C.研磨綠葉時(shí)不加CaCO3,則濾紙條上四條色素帶變窄的比例相同 D.只畫一次濾液細(xì)線會(huì)導(dǎo)致濾紙條上四條色素帶的寬度變窄 C [綠葉中各種光合色素的含量不同,故用無(wú)水乙醇提取到的各種色素的含量不同,A正確;綠葉中色素能夠分離的原因是不同色素在層析液中的溶解度不同,溶解度大的,擴(kuò)散速度快;溶解度小的,擴(kuò)散速度慢,B正確;提取色素時(shí)加入CaCO3是為了防止色素被破壞,特別是防止葉綠素被破壞,因此研磨綠葉時(shí)不加CaCO3,則濾紙條上四條色素帶變窄的比例不相同,C錯(cuò)誤;只畫一次濾液細(xì)線,濾紙上含有的色素含量減少,會(huì)導(dǎo)致濾紙條上四條色素帶的寬度變窄,D正確。] 3.(2019

16、·武漢模擬)為研究高光強(qiáng)對(duì)移栽幼苗光合色素的影響,某同學(xué)用無(wú)水乙醇提取葉綠體色素,用石油醚進(jìn)行紙層析,如圖為濾紙層析的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是(  ) A.強(qiáng)光下的幼苗相比正常光照下的綠色更深 B.強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成,促進(jìn)類胡蘿卜素的合成 C.四種色素在層析液中溶解度的大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ D.如果濾液細(xì)線觸及石油醚,會(huì)縮短分離得到四條色素帶的時(shí)間 B [由圖可知,強(qiáng)光照時(shí)葉綠素含量下降,類胡蘿卜素含量上升,因此正常光照下的綠色更深,A錯(cuò)誤;強(qiáng)光照的作用可能是抑制葉綠素的合成,促進(jìn)類胡蘿卜素的合成, B正確;四種色素中溶解度大的,在濾紙上擴(kuò)散速

17、度快,因此四種色素在層析液中溶解度的大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ,C錯(cuò)誤;如果濾液細(xì)線觸及石油醚,四種色素會(huì)溶解于層析液中,得不到四條色素帶,D錯(cuò)誤。] 4.(2019·攀枝花模擬)在“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響”的活動(dòng)中,選用某植物A、B兩個(gè)品種,在正常光照和弱光照下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與結(jié)果見(jiàn)下表。 品種 光照處理 葉綠素a含量(mg/cm2) 葉綠素b含量(mg/cm2) 類胡蘿卜素總含量(mg/cm2) 光合作用速率[μmol CO2/(m2·s)] A 正常光照 1.81 0.42 1.02 4.59 A 弱光照 0.99 0.25 0.46 2.6

18、0 B 正常光照 1.39 0.27 0.78 3.97 B 弱光照 3.80 3.04 0.62 2.97 回答下列問(wèn)題: (1)據(jù)表推知,該實(shí)驗(yàn)的自變量是________________________,無(wú)關(guān)變量是__________(兩個(gè)即可)。 (2)表中的光合色素位于葉綠體的____________膜上。用紙層析法將品種B綠葉光合色素分離的原理是____________________。 (3)據(jù)表分析,在弱光照處理時(shí),品種A和品種B的光合作用速率都減慢,但品種B比品種A的光合作用速率減慢程度低,原因是_________________________

19、_______________________。 [答案] (1)光照強(qiáng)度和植物種類 溫度、二氧化碳濃度(合理即可) (2)類囊體的薄 光合色素在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快;反之則慢 (3)品種B在弱光照處理時(shí)葉綠素a和葉綠素b含量增加 光合作用的過(guò)程 1.光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)程(連線) 2.光合作用的過(guò)程 (1)根據(jù)如圖分析光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別 過(guò)程 Ⅰ.光反應(yīng) Ⅱ.暗反應(yīng) 場(chǎng)所 葉綠體類囊體薄膜 葉綠體基質(zhì) 條件 光、色素和酶 多種酶 原料 水、NADP+、ADP、Pi [H](NADPH)、ATP、CO2

20、 產(chǎn)物 [H](NADPH)、ATP、O2 (CH2O)、ADP、Pi 物質(zhì)變化 ①水的光解: H2O[H]+O2 ②ATP的合成: ADP+PiATP ①CO2的固定: CO2+C52C3 ②C3的還原: 2C3 (CH2O)+C5 能量變化 光能→ATP中活躍的化學(xué)能 ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 (2)根據(jù)如圖分析光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系 ①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH。 ②暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+。 (3)寫出光合作用總反應(yīng)式,并用箭頭標(biāo)注反應(yīng)物中H、O的去向: 3.光合作用和化能合成作用的比較 項(xiàng)目

21、 光合作用 化能合成作用 區(qū)別 能量來(lái)源 光能 無(wú)機(jī)物氧化釋放的能量 代表生物 綠色植物 硝化細(xì)菌 相同點(diǎn) 都能將CO2和H2O等無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物 (人教版教材必修1 P103“相關(guān)信息”)光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]代表的物質(zhì)是什么?與細(xì)胞呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的[H]代表的物質(zhì)相同嗎? [提示] 光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH),細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH),二者不相同。因此,兩者代表的物質(zhì)不相同。 1.光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑。(√) 2.H2O在光下分解為[H]和O2的過(guò)程發(fā)生在

22、葉綠體基質(zhì)中。(×) [提示] H2O在光下分解為[H]和O2的過(guò)程發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上。 3.只提供光照,不提供CO2,植物可獨(dú)立進(jìn)行光反應(yīng)。(×) [提示] 在暗反應(yīng)不能進(jìn)行時(shí),因光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP的積累,光反應(yīng)也要停止。 4.在其他條件適宜情況下,在供試植物正常進(jìn)行光合作用時(shí)突然停止光照,并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析,在短時(shí)間內(nèi),葉綠體中C3和C5含量都迅速增加。(×) [提示] 突然停止光照后,C3增加,C5減少。 5.正常生長(zhǎng)的綠藻,照光培養(yǎng)一段時(shí)間后,用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上,其葉綠體內(nèi)CO2的固定立即停止。(×) [提示] 光反應(yīng)停止后,光反應(yīng)產(chǎn)生的[

23、H]和ATP仍可被暗反應(yīng)利用一段時(shí)間。 6.土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖。(√) 1.光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的ATP與細(xì)胞呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的ATP的利用有什么不同? [提示] 光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP用于暗反應(yīng)階段C3的還原和葉綠體中蛋白質(zhì)、核酸的合成。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于除光合作用以外的生命活動(dòng)。 2.探究光照和CO2供應(yīng)的變化對(duì)光合作用中物質(zhì)變化的影響 如圖中Ⅰ表示光反應(yīng),Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的還原,當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí),分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化: (1)CO2供應(yīng)不變,光照條件突然發(fā)生變化,可以分為兩種情況:

24、 光照 C3含量變化 C5含量變化 減弱 Ⅰ過(guò)程減弱→[H]和ATP合成減少→Ⅲ過(guò)程減弱、Ⅱ過(guò)程暫時(shí)不變→C3消耗減少、合成暫時(shí)不變→C3含量增加 Ⅰ過(guò)程減弱→[H]和ATP合成減少→Ⅲ過(guò)程減弱、Ⅱ過(guò)程暫時(shí)不變→C5消耗暫時(shí)不變、合成減少→C5含量減少 增強(qiáng) 與上述分析相反,結(jié)果是C3含量減少,C5含量增加 (2)光照條件不變,CO2供應(yīng)突然發(fā)生變化,可以分為兩種情況: CO2 供應(yīng) C3含量變化 C5含量變化 減少 Ⅱ過(guò)程減弱、Ⅲ過(guò)程暫時(shí)不變→C3合成減少,消耗暫時(shí)不變→C3含量減少 Ⅱ過(guò)程減弱、Ⅲ過(guò)程暫時(shí)不變→C5消耗減少、合成暫時(shí)不變→C5含量增加

25、 增加 與上述分析相反,結(jié)果是C3含量增加,C5含量減少 3.為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響,科學(xué)家以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。每組處理的總時(shí)間均為135 s,光照與黑暗處理情況見(jiàn)如圖所示(A、B、C三組光照與黑暗處理時(shí)間相同)。結(jié)果是A組光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%;B組光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70%;C組光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%;D組光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。 (1)各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件適宜且相同,這樣處理的目的是什么? (2)可以判斷,單位光照時(shí)間內(nèi),B組和C組植物合成有機(jī)物的量都高于D組植

26、物合成有機(jī)物的量,判斷依據(jù)是什么?如何解釋這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果? [提示] (1)排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾(或保證自變量的唯一性)。 (2)B組和C組只用了D組一半的光照時(shí)間,其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的70%和94%。因?yàn)殡S著光照和黑暗交替頻率的增加,使光下產(chǎn)生的ATP和[H]能夠及時(shí)利用與再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。 考查光合作用探究歷程的相關(guān)實(shí)驗(yàn) 1.(2019·衡水金卷)下列有關(guān)光合作用探究歷程的敘述正確的是(  ) A.英格豪斯認(rèn)為密閉玻璃罩中蠟燭熄滅的根本原因是缺乏足夠的氧氣 B.薩克斯的實(shí)驗(yàn)中葉片曝光的一半變藍(lán),說(shuō)明葉綠體在光下產(chǎn)生了淀粉

27、C.魯賓和卡門用18O只標(biāo)記H2O,證明了光合作用釋放的氧氣都來(lái)自水 D.恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)利用了好氧細(xì)菌的生理特點(diǎn)作為因變量觀測(cè)指標(biāo) D [英格豪斯認(rèn)為植物只有綠葉才能更新空氣,A項(xiàng)錯(cuò)誤;薩克斯實(shí)驗(yàn)證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉,B項(xiàng)錯(cuò)誤;魯賓和卡門用18O分別標(biāo)記H2O和CO2,證明了光合作用釋放的氧氣都來(lái)自水,C項(xiàng)錯(cuò)誤。] 2.(2019·龍巖檢測(cè))下列有關(guān)科學(xué)家探索光合作用的實(shí)驗(yàn)中,敘述錯(cuò)誤的是(  ) A.與黑藻相比,水綿更適宜用作探究光合作用的場(chǎng)所 B.金魚藻是水生植物,用作探究光合作用產(chǎn)物是O2時(shí),利于收集氣體 C.卡爾文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用

28、中轉(zhuǎn)化的途徑 D.利用銀邊天竺葵探究光合作用產(chǎn)物是淀粉時(shí),不用脫色可直接加碘液使葉片邊緣變藍(lán)色 D [光合作用產(chǎn)物之一是淀粉,淀粉遇碘液變藍(lán)色,首先要用酒精使綠色的葉片脫去顏色,再滴加碘液,防止綠葉本身顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的干擾,且銀邊天竺葵葉片邊緣不含葉綠體,無(wú)法進(jìn)行光合作用合成淀粉,D錯(cuò)誤。] 考查光合作用的過(guò)程 3.(2019·惠州模擬)用一定濃度的NaHSO3溶液噴灑到小麥的葉片上,短期內(nèi)檢測(cè)到葉綠體中C3的含量下降,C5的含量上升,則NaHSO3溶液的作用可能是(  ) A.促進(jìn)葉綠體中CO2的固定 B.抑制葉綠體中C3的還原 C.促進(jìn)葉綠體中ATP的合成 D.抑制葉綠體中

29、有機(jī)物的輸出 C [若NaHSO3溶液促進(jìn)葉綠體中CO2的固定,則CO2被C5固定形成的C3增加,消耗的C5增加,故C5的含量將減少,C3的含量將增加,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若NaHSO3溶液抑制葉綠體中C3的還原,則C3被還原生成的C5減少,消耗的C3減少,而CO2被C5固定形成的C3的過(guò)程不變,故C5的含量將減少,C3的含量將增加,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若NaHSO3溶液促進(jìn)葉綠體中ATP的合成,則被還原的C3增加,生成的C5增加,而CO2被C5固定形成的C3的過(guò)程不變,故C5的含量將增加,C3的含量將減少,C項(xiàng)正確;若NaHSO3溶液抑制葉綠體中有機(jī)物的輸出,意味著暗反應(yīng)中C3的還原過(guò)程變慢,生成的C5減少,

30、而CO2被C5固定形成的C3的過(guò)程不變,故C5的含量將減少,C3的含量將增加,D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 4.如圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題: (1)光合作用中光反應(yīng)產(chǎn)生的________可以被暗反應(yīng)所利用;在光照條件下,ATP的移動(dòng)方向是________(用圖中字母和箭頭表示)。 (2)若暗反應(yīng)被抑制,可能的外部影響因素是__________、______________________。 (3)在電子顯微鏡下觀察,可見(jiàn)到葉綠體基質(zhì)中含量最多的物質(zhì)是________顆粒(光合產(chǎn)物)。 (4)暗反應(yīng)通過(guò)提供______________________________

31、(物質(zhì))來(lái)影響光反應(yīng),從而影響光合作用速率。 [解析] (1)光合作用光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP,用于三碳化合物的還原。光反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體的類囊體膜(A),暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)(B),所以光照下ATP從A移向B。(2)暗反應(yīng)主要受外界環(huán)境中二氧化碳濃度和溫度的影響。(3)光合作用的產(chǎn)物葡萄糖最終以淀粉的形式儲(chǔ)存起來(lái),且淀粉顆粒在電子顯微鏡下是可以觀察到的,所以電子顯微鏡下葉綠體基質(zhì)中含量最多的物質(zhì)是淀粉顆粒。(4)暗反應(yīng)消耗ATP和NADPH產(chǎn)生ADP、Pi以及NADP+,而ADP、Pi以及NADP+為光反應(yīng)過(guò)程中ATP、NADPH合成的原料。 [答案] (1)[H]和ATP 

32、A→B (2)二氧化碳供應(yīng)不足 溫度過(guò)高或過(guò)低 (3)淀粉 (4)ADP、Pi以及NADP+ 1.可進(jìn)行光合作用的細(xì)胞不一定都含有葉綠體(如藍(lán)藻等),但是都有光合色素。 2.葉綠素對(duì)紅光和藍(lán)紫光的吸收量大,類胡蘿卜素對(duì)藍(lán)紫光的吸收量大,對(duì)其他波段的光并非不吸收,只是吸收量較少。 3.植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對(duì)綠光的吸收少,綠光被反射出來(lái)。 4.暗反應(yīng)不直接需要光,但是如果沒(méi)有光照,光反應(yīng)停止后,暗反應(yīng)很快也會(huì)停止。 5.光合作用的產(chǎn)物主要是糖類,還有一些類脂、有機(jī)酸、氨基酸和蛋白質(zhì)等。 6.葉綠體產(chǎn)生的ATP只能用于自身的物質(zhì)合成,不能直接用于細(xì)胞中其他部位的生

33、命活動(dòng)。 1.葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。 2.吸收光能的四種色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上。 3.葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。它內(nèi)部的巨大膜表面上,不僅分布著許多吸收光能的色素分子,還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。 4.光合作用釋放的O2來(lái)自H2O。 5.光反應(yīng)階段就是葉綠體中的色素吸收光能,將H2O分解成[H]和O2,同時(shí)形成ATP的過(guò)程。 6.暗反應(yīng)過(guò)程是在葉綠體基質(zhì)內(nèi),在多種酶催化下完成的,包括CO2的固定和C3的還原等過(guò)程。 真題體驗(yàn)| 感悟高考 淬煉考能 1.(2019·全國(guó)卷Ⅰ)將一株質(zhì)量為20 g的黃瓜幼苗栽種在

34、光照等適宜的環(huán)境中,一段時(shí)間后植株達(dá)到40 g,其增加的質(zhì)量來(lái)自于(  ) A.水、礦質(zhì)元素和空氣 B.光、礦質(zhì)元素和水 C.水、礦質(zhì)元素和土壤 D.光、礦質(zhì)元素和空氣 A [水是占細(xì)胞鮮重最多的化合物,礦質(zhì)元素是構(gòu)成細(xì)胞中主要化合物的基礎(chǔ),植物幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中可從土壤中吸收水分和礦質(zhì)元素使植株質(zhì)量增加;另外,植物在光照條件下可進(jìn)行光合作用,通過(guò)吸收空氣中的CO2合成有機(jī)物使植株質(zhì)量增加。故A符合題意。] 2.(2019·海南高考)下列關(guān)于高等植物光合作用的敘述,錯(cuò)誤的是(  ) A.光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能 B.紅光照射時(shí),胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a C.光反

35、應(yīng)中,將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與 D.紅光照射時(shí),葉綠素b吸收的光能可用于光合作用 B [光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能,但需要利用光反應(yīng)階段形成的[H]和ATP,A正確;胡蘿卜素不能吸收紅光,B錯(cuò)誤;光反應(yīng)中,將光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能,需要有ADP和Pi及ATP合成酶的參與,C正確;紅光照射時(shí),葉綠素b吸收的光能可用于光合作用,光能可以轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能,D正確。故選B。] 3.(2019·江蘇高考)如圖為某次光合作用色素紙層析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是(  ) A.研磨時(shí)加入CaCO3

36、過(guò)量會(huì)破壞葉綠素 B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液 C.在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時(shí),需通風(fēng)操作 D.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該種藍(lán)藻沒(méi)有葉綠素b D [研磨時(shí)加入CaCO3能防止葉綠素被破壞,A項(xiàng)錯(cuò)誤;層析液由有機(jī)溶劑配制而成,B項(xiàng)錯(cuò)誤;層析液易揮發(fā),層析分離時(shí)燒杯上要加蓋,C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)照?qǐng)D示結(jié)果分析可知,該種藍(lán)藻中沒(méi)有葉黃素和葉綠素b,D項(xiàng)正確。] 4.(2017·全國(guó)卷Ⅲ)植物光合作用的作用光譜是通過(guò)測(cè)量光合作用對(duì)不同波長(zhǎng)光的反應(yīng)(如O2的釋放)來(lái)繪制的。下列敘述錯(cuò)誤的是(  ) A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成 B.葉綠素的吸收光譜可通過(guò)測(cè)量其對(duì)不同波長(zhǎng)光的

37、吸收值來(lái)繪制 C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長(zhǎng)的變化來(lái)表示 D.葉片在640~660 nm波長(zhǎng)光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的 A [本題考查色素對(duì)光能的吸收、光合作用的過(guò)程。類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,在紅光區(qū)不吸收光能,A錯(cuò)誤;葉綠素的吸收光譜可通過(guò)測(cè)量其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值來(lái)繪制,B正確;題干中給出“光合作用的作用光譜是通過(guò)測(cè)量光合作用對(duì)不同波長(zhǎng)光的反應(yīng)(如O2的釋放)來(lái)繪制的”,光合作用吸收CO2、釋放O2,O2的釋放意味著CO2的吸收,C正確;640~660 nm波長(zhǎng)光正好是葉綠素的吸收區(qū),故葉片在640~660 nm波長(zhǎng)光下釋放O2是由葉綠素參與光合

38、作用引起的,D正確。] 5.(2016·全國(guó)卷Ⅱ)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述,錯(cuò)誤的是(  ) A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中 B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收 C.通常,紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用 D.黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的 C [提取綠葉中色素的原理是葉綠體中的色素能溶解在有機(jī)溶劑如無(wú)水乙醇中,A項(xiàng)正確。葉綠素分子中含有鎂元素,鎂元素可以由植物根細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸方式從土壤溶液中吸收,也可以在葉面施肥后由葉片吸收,B項(xiàng)正確。葉綠體中的色素吸收可見(jiàn)光用于光合作用,其中吸收的主要是可見(jiàn)光中的紅光和藍(lán)紫

39、光,紅外光和紫外光不屬于可見(jiàn)光,C項(xiàng)錯(cuò)誤。葉綠素的合成需要光,在黑暗條件下葉綠素不能合成,黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗葉片主要呈現(xiàn)類胡蘿卜素(葉黃素和胡蘿卜素)的顏色,即幼苗葉片表現(xiàn)為黃色,D項(xiàng)正確。] 6.(2016·天津高考)在適宜反應(yīng)條件下,用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后,突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì),組合正確的是(  ) A.紅光,ATP下降  B.紅光,未被還原的C3上升 C.綠光,[H]下降 D.綠光,C5上升 C [葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,而對(duì)綠光吸收最少,因此當(dāng)突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光照射時(shí),光反應(yīng)增強(qiáng),A

40、TP、[H]、C5含量上升,ADP、C3含量減少;當(dāng)突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的綠光照射時(shí),光反應(yīng)減弱,ATP、[H]、C5含量減少,ADP、C3含量增多。] 7.(2019·江蘇高考)葉綠體中催化CO2固定的酶R由葉綠體DNA編碼的大亞基和細(xì)胞核DNA編碼的小亞基共同組裝而成,其合成過(guò)程及部分相關(guān)代謝途徑如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)合成酶R時(shí),細(xì)胞核DNA編碼小亞基的遺傳信息________到RNA上,RNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)后指導(dǎo)多肽鏈合成;在葉綠體中,參與大亞基肽鏈合成的RNA中,種類最多的是________。 (2)進(jìn)行光合作用時(shí),組裝完成的酶R需ATP參與激活, 光能轉(zhuǎn)

41、化為ATP中的化學(xué)能是在________上(填場(chǎng)所)完成的。活化的酶R催化CO2固定產(chǎn)生C3化合物(C3-Ⅰ),C3-Ⅰ還原為三碳糖(C3-Ⅱ),這一步驟需要________作為還原劑。在葉綠體中C3-Ⅱ除了進(jìn)一步合成淀粉外,還必須合成化合物X以維持卡爾文循環(huán),X為________。 (3)作為光合作用的重要成分,X在葉綠體中的濃度受多種因素調(diào)控,下列環(huán)境條件和物質(zhì)代謝過(guò)程,與X濃度相關(guān)的有________(填序號(hào))。 ①外界環(huán)境的CO2濃度 ②葉綠體接受的光照強(qiáng)度 ③受磷酸根離子濃度調(diào)節(jié)的C3-Ⅱ輸出速度 ④酶R催化X與O2結(jié)合產(chǎn)生C2化合物的強(qiáng)度 (4)光合作用旺盛時(shí),很多植物

42、合成的糖類通常會(huì)以淀粉的形式臨時(shí)儲(chǔ)存在葉綠體中,假如以大量可溶性糖的形式存在,則可能導(dǎo)致葉綠體________。 [解析] (1)遺傳信息從DNA傳遞到RNA的過(guò)程叫轉(zhuǎn)錄。參與蛋白質(zhì)合成的RNA有tRNA、mRNA和rRNA等,由于tRNA與特定的氨基酸相結(jié)合,其功能具有特異性,種類最多。(2)光合作用過(guò)程中,發(fā)生在類囊體薄膜上的光反應(yīng),將光能轉(zhuǎn)化成ATP中的化學(xué)能。光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了[H]和ATP,其中[H]是將C3-Ⅰ還原形成C3-Ⅱ的還原劑。暗反應(yīng)過(guò)程中,C5和CO2結(jié)合形成C3,其中一部分C3又會(huì)被還原成C5,從而使卡爾文循環(huán)持續(xù)地進(jìn)行下去。(3)凡是影響光反應(yīng)和暗反應(yīng)的因素,都可以引起C3、C5相對(duì)含量的暫時(shí)變化。外界環(huán)境的CO2濃度改變,會(huì)暫時(shí)影響C5的消耗;葉綠體接受的光照強(qiáng)度變化,會(huì)暫時(shí)影響C5的生成;C3-Ⅱ的輸出速度會(huì)影響C5的生成;酶R催化C5與O2結(jié)合產(chǎn)生C2化合物的強(qiáng)度會(huì)直接影響C5的濃度。(4)若葉綠體中存在大量可溶性糖,其滲透壓會(huì)增大,造成葉綠體大量吸水而漲破。 [答案] (1)轉(zhuǎn)錄 tRNA (2)類囊體 [H] C5(五碳化合物) (3)①②③④ (4)吸水漲破 17

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