新高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量代谢 第10讲 光合作用（Ⅰ）学案（含解析）北师大版.doc

第10讲 光合作用（）考点一叶绿体的色素1叶绿体的结构与功能(1)结构模式图(2)结构,决定(3)功能：进行光合作用的场所。2叶绿体中的色素及色素的吸收光谱由图可以看出：(1)叶绿体中的叶绿素主要吸收太阳光中的蓝紫光和红橙光，对绿光的吸收量很少。(2)类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对橙黄光吸收量很少。诊断与思考1判断下列说法的正误(1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中()(2)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素()(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同()(4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光()(5)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多()2为什么叶片一般呈现绿色？提示因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。3为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高？提示无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。4如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。提示三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红橙光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光，没有红橙光和蓝紫光，使水绵不同部位的光合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。题组一根据吸收光谱确定光合色素的功能1如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是()a由图可知，类胡萝卜素主要吸收400500nm波长的光b用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度c由550nm波长的光转为670nm波长的光后，叶绿体中c3的量增加d土壤中缺乏镁时，植物对420470nm波长的光的利用量显著减少答案c解析类胡萝卜素主要吸收400500nm波长的光，a正确；据图可知，用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度，b正确；由550nm波长的光转为670nm波长的光后，色素吸收光能增强，光反应增强，c3还原加速，叶绿体中c3的量将减少，c项错误；叶绿素b主要吸收420470nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，d正确。2将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是()a类胡萝卜素b叶黄素c胡萝卜素d叶绿素a答案d解析叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。其中，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红橙光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。题组二叶片颜色与其色素的相关性分析3某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红橙光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是()a光吸收差异显著，色素带缺第2条b光吸收差异不显著，色素带缺第2条c光吸收差异显著，色素带缺第3条d光吸收差异不显著，色素带缺第3条答案b解析胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以缺少叶黄素时对红橙光的吸收差异不显著；叶绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以本题正确答案为b。4红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色，下列关于该植物的叙述，正确的是()a红枫叶片不含叶绿素b红枫叶片呈红色是因为吸收了红光c红枫叶片能吸收光能进行光合作用d液泡中色素吸收的光能用于光合作用答案c解析红枫叶片含叶绿素，可进行光合作用，红枫叶片呈红色是因液泡中含有花青素，花青素是不能吸收光能进行光合作用的。1影响叶绿素合成的因素分析(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含n、mg等必需元素，缺乏n、mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。2色素与叶片颜色正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为31，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄叶色变红秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色考点二光合作用的过程1光反应与碳反应的区别与联系项目光反应碳反应条件需色素、光、酶不需色素和光，需要多种酶场所叶绿体的类囊体膜叶绿体基质物质转化水光解：2h2o4nadpho2atp的合成：adppi光能atp能量转换光能电能atp中活跃的化学能atp中活跃的化学能有机物中稳定的化学能关系2.写出光合作用的总反应式，并标出各元素的去向。答案诊断与思考1判断下列说法的正误(1)细胞中不能合成atp的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构()(2)h2o在光下分解为nadph和o2的过程发生在叶绿体基质中()(3)离体的叶绿体基质中添加atp、nadph和co2后，可完成碳反应过程()(4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度和碳反应强度都降低()(5)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中三碳化合物和五碳化合物含量都迅速增加()2根据提供的物质和能量，利用箭头构建光反应和碳反应的关系模型(光能、nadph、atp、adppi、h2o、o2、co2、(ch2o)：提示如图所示3根据同位素示踪法判断光合作用中c、h、o的转移途径(1)h：3h2o光反应,3h碳反应,(c3h2o)。(2)c：14co2co2的固定,14c3c3的还原,(14ch2o)。(3)o：ho光反应,18o2，c18o2co2的固定,c3c3的还原,(cho)。4光照和co2浓度变化对光合作用物质变化的影响变化条件c3c5nadph和atp(ch2o)co2供应不变光照强弱增加减少减少减少光照弱强减少增加增加增加光照不变co2充足不足减少增加增加减少co2不足充足增加减少减少增加题组一分析光合作用的过程1(2015福建，3)在光合作用中，rubp羧化酶能催化co2c5(即rubp)2c3。为测定rubp羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化c5与14co2的反应，并检测产物14c3的放射性强度。下列分析错误的是()a菠菜叶肉细胞内rubp羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质brubp羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行c测定rubp羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法d单位时间内14c3生成量越多说明rubp羧化酶活性越高答案b解析rubp羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定，属于碳反应，其场所是叶绿体基质，a正确；碳反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，b错误；实验中利用14c标记co2并检测产物放射性强度，即采用同位素标记法，c正确；单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，d正确。2下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中ag为物质，为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列判断错误的是()a图中表示水分的吸收，表示水的光解bc为atp，f为nadphc将b物质用18o标记，最终在(ch2o)中能检测到放射性d图中a物质主要吸收红橙光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能答案b解析图中ag分别代表光合色素、o2、atp、adp、nadph(h)、nadp、co2，分别代表水分的吸收、atp的合成、水的光解、co2的固定、c3的还原、有机物的合成，a项正确、b项错误；18o2有氧呼吸第三阶段,ho有氧呼吸第二阶段,c18o2碳反应,(cho)，c项正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，d项正确。题组二分析条件骤变对光合作用物质含量变化的影响3(2013重庆，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，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、碳反应增强的结果dt4后短暂时间内，叶绿体中adp和pi含量升高，三碳化合物还原后的直接产物含量降低答案d解析水的光解、o2释放发生在叶绿体类囊体膜上，而不是叶绿体基质中，a项错误；t2t3，限制光合速率的因素为co2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，b项错误；t3t4，碳反应增强，一定程度上加快atp和adp的转化，同时促进了光反应，c项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体膜上atp合成受阻，atp含量减少，adp和pi含量升高，被还原的三碳化合物减少，直接产物含量降低，d项正确。4下图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的c5和c3在细胞内的变化曲线。请据图回答问题：(1)图1中a表示的物质是_，它是由_产生的，其作用主要是_。(2)图1中atp形成所需的能量最终来自于_。若用放射性同位素标记14co2，则14c最终进入的物质是_。(3)图2中曲线a表示的化合物是_，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：_。(4)曲线b表示的化合物是_，在无光照时，其含量下降的原因是：_。答案(1)nadph水在光下分解用于c3的还原(2)太阳光能(ch2o)(3)c3co2与c5结合形成c3，而c3不能被还原(4)c5c5与co2结合形成c3，而c3不能被还原为c5解析(1)光反应为碳反应提供的物质是nadph和atp，由此可确定a是nadph，nadph是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于c3的还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于atp等化合物中，14co2的同化途径为14co214c3(14ch2o)。(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示c3和c5的含量变化，光照停止后，光反应停止，nadph和atp含量下降，c3的还原减弱直至停止，而co2的固定仍将进行，因此c3含量相对升高，c5含量相对下降，即a表示c3，b表示c5。1利用光合作用简图理解光反应和碳反应之间的关系(1)光反应为碳反应提供nadph、atp，碳反应为光反应提供adp和pi。(2)没有光反应，碳反应无法进行；没有碳反应，有机物无法合成，光反应也会受到抑制。2模型法分析物质的量的变化(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，c3和c5含量的变化是相反的，nadph和atp含量变化是一致的。考点三(实验)叶绿体中色素的提取和分离1实验原理(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。2实验流程提取色素制备滤纸条画滤液细线分离叶绿体中的色素观察结果：滤纸条上色素带有四条，如图：深度思考(1)为什么需要选用新鲜绿色的叶片做实验材料？提示新鲜绿色的叶片中色素含量高，从而使滤液中色素含量较高，实验效果明显。(2)为什么研磨时要迅速？为什么研磨时要加入少量的caco3和sio2?提示叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分，以保证提取较多的色素。二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。(3)为什么盛放滤液的试管管口加棉塞？提示防止乙醇挥发和色素氧化。(4)滤纸为什么需预先干燥处理？在制备滤纸条时，为什么将一端的两个角剪掉？提示干燥处理的目的是使层析液在滤纸上快速扩散；剪掉两角的目的是防止层析液沿滤纸边缘扩散过快，从而保证色素带分离整齐。(5)为什么画滤液细线要直、细、匀，而且待滤液细线干燥后再重复画一两次？提示画滤液细线要直、细、匀的目的是使分离出的色素带平整不重叠；滤液细线干燥后再重复画一两次，使分离出的色素带清晰分明。(6)在层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？提示滤纸条上的滤液细线触及层析液，会使色素直接溶解到层析液中，结果使滤纸条上得不到色素带。(7)分析滤纸条上色素带宽窄不同的原因。提示不同种类的色素在绿叶中的含量不同，含量多的色素带宽，反之色素带窄。(8)如图是实验得到的色素在滤纸条上的分布图示，分析比较各种色素的含量及其在层析液中的溶解度的大小。提示色素含量：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。溶解度大小：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。题组一叶绿体色素提取与分离的实验分析1(2015江苏，21)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，下图为滤纸层析的结果(、为色素条带)。下列叙述正确的是(多选)()a强光照导致了该植物叶绿素含量降低b类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照c色素、吸收光谱的吸收峰波长不同d画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次答案abc解析a项对，由图示可知，强光下，、表示的叶绿素色素带变窄，说明叶绿素含量降低；b项对，强光照条件下，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照；c项对，是叶绿素a，是叶绿素b，都是主要吸收蓝紫光和红橙光，但吸收光谱的吸收峰波长不同；d项错，画滤液线时，滤液在点样线上画23次。2下列对提取光合色素，进行纸层析分离的实验中各种现象的解释，正确的是()a未见色素带，原因可能为材料是黄化叶片b色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液c提取液呈绿色是由于其含有叶绿素a和叶绿素bd胡萝卜素处于滤纸条最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高答案c解析叶绿素a呈蓝绿色、叶绿素b呈黄绿色，所以光合色素提取液呈绿色。未见色素带，可能的原因是没有提取出色素或滤液细线浸入层析液使色素溶解在层析液里等。若材料为黄化叶片，操作正确应见到胡萝卜素、叶黄素的色素带。胡萝卜素处于滤纸条最前方，是因为其在层析液中的溶解度最高。题组二叶绿体中色素提取的实验操作与探究3中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。.提取叶绿素.探究ph对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25)下进行实验，方法和结果如下表。实验组号叶绿素溶液(ml)调ph至处理时间(min)溶液颜色3.0y10绿色3.07.010绿色3.06.010黄绿色3.05.010黄褐色注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。根据所学知识和实验结果，请回答：(1)提取食用叶绿素的x应该为_，原因是_。(2)表中y应该为_，原因是_。(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_食品，否则_。(4)小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。_。答案(1)对人体无害的有机溶剂(食用酒精)叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响(2)8.0以1.0作为ph梯度进行实验(3)酸性叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质(4)纸层析法，其主要步骤：制备滤纸条，画滤液细线，用层析液分离色素，观察色素带解析(1)色素易溶于有机溶剂不溶于水，因此提取食用叶绿素应选用对人体无害的有机溶剂。(2)据表中数据可知，ph梯度为1.0，因此y的数值为8.0。(3)据题中实验结果可知，酸性条件可破坏叶绿素。(4)检测产品中是否含有其他色素，可利用教材实验的纸层析法。4植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、sio2、caco3、层析液等。实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。实验假设：_。实验步骤：第一步：取两个烧杯编号为a、b，各放入同样数量、_的黄瓜幼苗。第二步：a烧杯中加入完全培养液，b烧杯中加入等量_，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现颜色差异为止。第三步：分别从a、b两组中选取_，用_提取叶片色素，用_法分离色素，观察比较_。实验结果预测：(1)a、b两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。(2)_。答案实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿实验步骤：第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同第二步：仅缺磷的完全培养液第三步：等量叶片无水乙醇纸层析a、b两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅实验结果预测：(2)a组比b组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或b组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致解析根据题中的实验目的，可确定该实验的假设为：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。利用溶液培养法来培养黄瓜幼苗，实验时要遵循对照原则和单一变量原则。等到完全培养液中和缺磷的完全培养液中黄瓜叶片出现颜色差异时进行色素的提取和分离实验，最终比较色素带的宽度和颜色的深浅来确定假设是否成立。绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置数天的叶片，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠的原因分析：滤纸条上的滤液细线接触到层析液。(3)滤纸条看不见色素带的原因分析忘记画滤液细线或没有提取出色素。滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。知识网络答题语句网络构建要语强记1叶绿体中的色素有4种，即叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。2叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。3吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体膜上。4叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。5光合作用释放的o2来自于h2o。6光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将h2o分解成nadph和o2，同时形成atp的过程。7碳反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括co2的固定和c3的还原等过程。探究高考明确考向1(2015四川，1)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是()amg2吸收bo2扩散c光能转换ddna复制答案b解析叶绿体对mg2的吸收，需要细胞膜上载体蛋白的协助，也需要消耗atp供能，a项不符合题意；o2的扩散是自由扩散，既不需要载体协助，也不需要消耗能量，也就不需要蛋白质的参与，b项符合题意；光能转换为化学能的过程中需要酶(蛋白质)作催化剂，c项不符合题意；dna复制需要dna聚合酶、解旋酶等，也需要消耗atp供能，d项不符合题意。2(2015安徽，2)右图为大豆叶片光合作用碳反应阶段的示意图。下列叙述正确的是()aco2的固定实质上是将atp中的化学能转变为c3中的化学能bco2可直接被nadph还原，再经过一系列的变化形成糖类c被还原的c3在相关酶的催化作用下，可再形成c5d光照强度由强变弱时，短时间内c5含量会升高答案c解析atp中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能的过程，不参与co2的固定，a项错误；在碳反应中，绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，不能直接被nadph还原。它首先与c5结合，形成c3，c3接受atp释放的能量并被nadph还原，再经一系列变化形成糖类，另一部分形成c5，b项错误；c3化合物被nadph还原后可再形成c5，此过程中需要酶参与，c项正确；光照强度由强变弱时，会造成nadph和atp在短时间内减少，c5的合成速率下降，而其分解速率不变，所以c5的含量会下降，d项错误。3(2014新课标，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()ao2的产生停止bco2的固定加快catp/adp比值下降dnadph/nadp比值下降答案b解析正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物o2、atp和nadph停止产生，所以a、c、d项所叙述现象会发生；光照停止后，碳反应中c3还原受影响，c5减少，co2的固定减慢，b项所叙述现象不会发生。4(2011新课标，3)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是()a光反应强度升高，碳反应强度降低b光反应强度降低，碳反应强度降低c光反应强度不变，碳反应强度降低d光反应强度降低，碳反应强度不变答案b解析镁是合成叶绿素的原料，缺镁培养液培养的植物叶绿素合成受阻，光反应减弱，合成的nadph与atp减少，从而使碳反应强度也降低。5(2013海南，8)关于叶绿素提取的叙述，错误的是()a菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料b加入少许caco3能避免叶绿素被破坏c用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素d研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充