2012届高三生物一轮复习课件：4.2-光合作用（苏教版必修1）.ashx

第二节光合作用一、光合作用的探究历程1648年：范·海尔蒙特用_____的方法研究得出：植物生 长所需要的养料主要来自于___，而不是土壤。1771年：普利斯特莱通过________________________的实验得 知：植物生长需要吸收_____，释放出____。1779年：扬·英根豪斯通过实验证实：植物________才能 制造出O2。定量水植物和动物之间气体交换CO2O2需要阳光1864年：萨克斯采用____________的方法，确定叶片在光 下能产生______。1940年：鲁宾和卡门运用________________法证明了光合 作用__________来自水，_____________也来自水。1948年：卡尔文用14CO2追踪光合作用过程中_______的行 踪，结果发现CO2被用于____________________。碘液检测淀粉淀粉放射性同位素标记释放的O2糖类中的氢碳元素合成糖类等有机物

1.萨克斯的实验是怎样对照的？实验组和对照组分别是什么？【提示】萨克斯的实验为空白对照，该实验的研究因素为光照，因此光处理组为实验组，遮光组为对照组。二、“提取和别离叶绿体中的色素〞实验1．研磨(1)参加的试剂：__________、________、__________。(2)速度要求：_______。2．过滤后的要求：_________________。3．制备滤纸条要求(1)长宽：长_____、宽_____。(2)某一端的处理：__________；_________________________________。4．画滤液细线的要求：_______；__________________。5．别离色素时，对层析液液面高度的要求：____________________________。少许石英砂碳酸钙5mL丙酮迅速用棉塞塞紧试管口6cm1cm剪去两角距离该端约1cm处用铅笔画一条细线细而直吹干后重复画假设干次不要触及滤纸条上的滤液细线三、叶绿体中色素的种类及作用色素种类颜色作用叶绿素(约占3/4)叶绿素a________主要吸收___光、__光________黄绿色类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜素_______主要吸收____光________黄色植物叶片多呈绿色的原因：(1)正常叶片呈绿色是因为_______含量远多于类胡萝卜素的含量，绿色掩盖了黄色。(2)色素分子吸收_____能力弱，大局部绿光被反射出来。蓝绿色叶绿素b红蓝橙黄色叶黄素蓝紫叶绿素绿光

2.假设用圆形滤纸来代替滤纸条，如下图，色素是如何在圆形滤纸上分布的？【提示】色素在圆形滤纸上呈现4个同心圆，最小的为叶绿素b，最大的为胡萝卜素。四、光合作用的过程1．阶段划分：根据反响过程是否需要光能，将光合作用分为________和_________两个阶段。2．过程及图解光反响暗反响3．光合作用总反响式：_______________________________________

3.试分析光合作用的过程中，ATP的转移方向？【提示】ATP由叶绿体类囊体薄膜转移到叶绿体基质中。五、影响光合作用的环境因素1．影响光合作用的环境因素：__________、_________、_____、矿质元素等(至少4种)。2．提高光能利用率的途径：______________、增加光照面积、___________________等。3．提高光合作用效率的措施(1)延长___________。(2)提高_______浓度。(3)适当提高_____。 (4)提供适宜浓度的_________，防治植物缺乏症的发生。

光照强度CO2浓度温度延长光照时间增强光合作用效率光照时间CO2温度营养元素实验分析1．原理解读(1)利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用丙酮(或无水乙醇)等有机溶剂提取叶绿体中的色素。(2)利用不同色素在层析液中溶解度的不同以及随层析液在滤纸条上扩散速度不同的原理使色素相互别离，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快，反之那么慢。2．实验流程3．要点提示(1)实验中几种化学试剂的作用①丙酮：溶解叶绿体中的色素，从而提取色素。②层析液：别离色素。③石英砂：破坏细胞，使研磨充分。④碳酸钙：防止研磨过程中色素被破坏。(2)实验成功的关键①选取的叶片要新鲜、浓绿，含有较多的色素。②研磨要充分、迅速。充分研磨使叶绿体完全破裂，能够提取较多的色素，迅速研磨为了防止因丙酮挥发过多而影响提取效果并对人体造成伤害。③画滤液细线：a.滤液细线要细、直，目的是防止色素带的重叠且使各色素扩散的起点相同。b．重复画假设干次是为了使较多色素附着在滤纸条上。④别离色素：滤液细线不能触及层析液。否那么层析液会将色素溶解而导致实验失败。(3)四种色素带的分析①扩散速度最快的是胡萝卜素，最慢的是叶绿素b。②色素带最宽(即含量最多)的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。以下几种情况会造成提取液颜色过浅：①研磨不充分，色素未能充分提取出来。②称取绿叶过少或参加无水乙醇过多，色素溶液浓度小。③未加碳酸钙或参加过少，色素分子局部被破坏。1．答复以下关于“绿叶中色素的提取和别离〞实验中的问题：(1)某同学的操作程序如下：①将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，参加无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨；②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画1～2次；③将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散速度。结果实验失败，请指出其错误所在：①_____________________________________________________。②_____________________________________________________。③_____________________________________________________。(2)某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶〞“嫩黄叶〞，做“绿叶中色素的提取和别离〞实验。色素层析结果如图，请根据实验结果填写下表：组别滤纸条编号判断依据绿叶组嫩黄叶组(3)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量80%的________和________分解，从而显示出________和________的颜色。【答案】(1)①不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎②不应连续迅速重复画线，而应待枯燥后重复画线③不应摇晃以免层析液没及滤液细线(2)A叶绿素a带和叶绿素b带较宽B叶绿素a带和叶绿素b带较窄(3)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素1.色素与吸收光谱2．不同颜色的温室大棚对植物光合效率的影响(1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光而其他光被吸收，所以无色透明的大棚中的植物光合效率最高。(2)绿色塑料大棚叶绿体中的色素对绿光吸收量最少，因此绿色塑料大棚中的植物光合效率最低。3．影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，在黑暗处培养植物，植物会出现“白化〞现象。(2)温度：温度可通过影响酶活性间接影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，故有些植物叶片会在秋天变黄。(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需矿质元素，缺乏N、Mg时将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。 叶绿体中的色素只吸收可见光(对红外光和紫外光不吸收)，并且集中在红光区和蓝紫光区。(2021·海南高考)某同学从杨树叶片中提取并别离得到4种色素样品，经测定得到以下吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是()【解析】叶绿素对光最强的吸收区有两处：波长640～660nm的红光局部和430～470nm的蓝紫光局部。叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b高，而蓝紫光区的吸收峰比叶绿素b低，也就是说，叶绿素b吸收蓝紫光的能力比叶绿素a强。类胡萝卜素的吸收带在400～500nm的蓝紫光区，它们根本不吸收红、橙、黄光，从而呈现橙黄色或黄色。【答案】A2．光反响和暗反响的区别和联系产物O2、[H]、ATP(CH2O)、ADP、Pi等能量变化光能→ATP中活跃的化学能和高能态的[H]ATP和[H]中活跃的化学能→(CH2O)等有机物中稳定的化学能实质光能转变为化学能，并放出O2同化CO2形成(CH2O)等有机物联系光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi②光反应是暗反应的基础，没有光反应，暗反应无法进行；暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段①以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的，且是相对含量的变化。②C3即三碳化合物，C5即五碳化合物。3．对光合作用过程中物质转变途径的表达中，不正确的选项是()A．碳原子：CO2→C3化合物→(CH2O)B．氧原子：H2O→O2C．氢原子：H2O→ATP→(CH2O)D．氧原子：CO2→C3化合物→(CH2O)【解析】H2O中的H没有进入ATP中。【答案】C4.(2021·菏泽质检)右图表示同一植物在不同条件下进行光合作用时有关中间产物的量的变化情况。以下判断中正确的选项是()A．曲线a可表示C5含量的变化B．曲线a可表示复原氢量的变化C．曲线b可表示三磷酸腺苷量的变化D．曲线b可表示C3量的变化【解析】由光照变为暗处时，[H]、ATP和C5的含量减少，C3含量增多。【答案】C1.光合作用强度的表示方法(1)单位时间内光合作用产生糖的量。(2)单位时间内光合作用消耗CO2的量。(3)单位时间内光合作用产生O2的量。2．影响光合作用因素的曲线分析(1)光照强度(如下图)曲线分析：①A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量说明此时的呼吸强度；②AB段说明随着光照强度加强，光合作用逐渐加强。局部CO2用于光合作用，导致CO2释放量逐渐减少；③到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，称B点对应的光照强度为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)；④BC段说明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强；⑤到C点以后不再加强了，称C点对应的光照强度为光饱和点；⑥阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图中虚线所示。生产应用：合理密植，间作套种等。(2)温度(如下图)曲线分析：光合作用是在酶的催化作用下进行的，温度直接影响酶的活性。①一般植物在10℃～35℃正常进行光合作用，其中AB段(10℃～35℃)光合作用随温度的升高而逐渐加强；②B点(35℃)以后酶活性下降，光合作用也随之下降；③50℃左右光合作用完全停止。生产应用：温室栽培等。(3)CO2浓度(如下图) 曲线分析：CO2是光合作用的原料。在一定范围内，CO2浓度越大，光合速率越快，但到A点时，即所需CO2浓度到达饱和时，就不再增加了。 生产应用：温室栽培时，使用CO2发生器，施用有机肥；大田中“正其行，通其风〞等。(4)营养元素(如下图) 曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需营养元素(如Mg等)的供给，可提高光合速率，但到达一定程度后光合速率便不再增加，假设浓度过高会影响植物对水分的吸收。 生产应用：合理施肥等。(5)多因子对光合速率影响的分析曲线分析：①横坐标所示的光照强度或温度均在适宜范围内。②P点：此点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所示的因子，在一定范围内，随着该因子的不断增强，光合速率不断提高。③Q点：此点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，影响因素为坐标图中三条曲线所标示的其他因素。5．为了探究“环境因素对植物光合作用强度的影响〞，设计如下实验方案：(1)取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片40片。(注意避开大的叶脉)(2)用注射器将小圆形叶片内部的气体全部逸出，并放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满水，所以全都沉到水底。(3)进行如以下图所示操作①本实验的目的是为了探究________对光合作用强度的影响。②图中的装置中，叶片最先浮起来的是________组烧杯。③B组和C组能不能作为对照实验？________。原因是________________________________________________。④假设想探究光照强度对光合作用强度的影响，欲增设E组实验，请在以下图相应位置填写最合理的实验条件。【答案】(3)①光照和温度②B③不能有温度和光照两个不同的变量(或没有遵循单一变量原那么)④2510或30(或其他合理答案)(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素提取和别离〞实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为________。(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的____________来判断条带的色素种类。(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现局部预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学那么认为某些色素含量增加。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？【解析】在叶绿体色素提取和别离实验中，最后滤纸条上出现的四条色素带从上到下分别是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，颜色分别是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色，因此呈黄绿色的色素带为叶绿素b。由于不同色素对不同波长的光吸收情况是不同的，因此，分析不同色素种类时可以根据色素的吸收光谱来分析。对于预留变黄叶片的色素含量变化问题，完全可以通过层析法别离出各种色素带后与正常叶片层析结果作比照，得出结论。【答案】(1)叶绿素b(2)吸收光谱(3)从预留的叶片中挑选出足量的、份量相等的、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行叶绿体中色素的提取和别离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片各种色素的组成及含量后，得出结论。 (2021·启东中学月考)Calvin等人研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分析放射性物质。预测实验结果是()A．光照时间越长，叶绿体中的三碳化合物含量越多B．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体薄膜上D．只要给予光照，放射性就会出现在NADPH中【解析】此题考查对光合作用场所和过程的理解，具体分析如下：选项分析判断A项在光合作用过程中，三碳化合物不断产生，不断被还原，含量不会增多。A项错误。B项在一定时间内，随时间的延长14C不断转移到C3、C5、(CH2O)及其他有机物中。B项正确。C项CO2的固定和还原都发生在叶绿体的基质中，放射性不会分布在类囊体薄膜上。C项错误。D项如果长时间供给绿藻14CO2，放射性会出现在NADPH中；短时间内，放射性不会出现在NADPH中。D项错误。【答案】B 光合作用过程中，C3和C5的含量变化是相反的，即C3增加，C5减少；[H]、ATP、C5的含量变化是一致的，都增加或都减少。(2021·福建高考)东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。(一)某研究小组探究pH对甲藻光合作用的影响，设计了以下实验：将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养，各组藻液pH分别设定为6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，在黑暗中放置12h，然后在适宜光照等相同条件下培养，随机屡次测定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实验结果绘制成以下图。(1)本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定________吸收量来计算净光合速率。(2)黑暗放置过程中，藻液pH会有所变化，因此在测定氧气释放量前，需屡次将各组pH分别调到________，这是控制实验的________变量。(3)假设甲藻长时间处于pH为10.0条件下，甲藻________(能、不能)正常生长繁殖，请据图分析并说明原因：________。(4)实验说明，甲藻光合作用适宜pH为6.0～9.0。但海水在该pH条件下，一般不会发生赤潮，原因是发生赤潮除了与pH、温度、光照强度等因素有关外，最主要还与海水的________有关。(二)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出：甲藻生长繁殖的适宜温度为15℃～30℃，最适温度为25℃左右，当温度为9℃和33℃时，甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在以下图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。【解析】此题考查影响光合作用的因素的实验探究，具体分析如下：(一)(1)净光合速率的表示方法有多种。可以通过测定氧气的释放量，CO2的吸收量、有机物的积累量等来计算净光合速率。(2)该实验的自变量为藻液的pH，需严格控制实验的自变量。(3)只有当净光合速率为正值时，植物才能正常生长繁殖。(4)海水的富营养化是引发赤潮的主要原因。(二)由题干信息，可确定曲线最高点对应的温度及与横轴的交点。【答案】(一)(1)CO2(2)原设定的pH自(3)不能因为长时间处于pH为10.0条件下，甲藻的净光合速率为负值，甲藻不能正常生长繁殖(4)富营养化(N、P含量或矿质元素含量)(二)见以下图与光合作用相关的实验的本卷须知(1)鉴定光合作用是否产生了淀粉，需事先将植物做“饥饿〞处理以消耗原有淀粉，排除原有产物对实验结果的干扰。宜将光合作用后的叶片做“脱色〞处理，以消除色素对显色反响(淀粉遇碘变蓝色)的干扰。(2)假设实验中的单一变量是光时，宜设置是否给予光照(遮光与否)的对照组。 (3)NaHCO3溶液作为CO2的缓冲液，可使密闭容器内的CO2浓度保持稳定；NaOH溶液作为CO2的吸收剂，可去除空气中的CO2。(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保存复制。(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。①卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间(从1秒到数分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合物。想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_____________________。②实验发现，在光照下物质A和物质B的浓度很快到达饱和并保持稳定。此时突然中断CO2的供给，A、B物质的变化如图C所示。以上实验说明，固定二氧化碳的化合物是________，二氧化碳转化的第一个产物是________。【答案】(1)光合作用释放的O2来源于H2O，而不是CO2(2)①缩短光照时间，当检测到的化合物只有一种时，该化合物就是第一个产物②BA

1．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分为4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅的叶片所在的试管是()试管编号①②③④实验处理CO2溶液＋＋＋＋光照白光蓝光红光绿光碘液＋＋＋＋注：“＋〞表示具有该条件。A．① B．②C．③ D．④【解析】绿叶吸收绿光最少，植物在绿光下合成的淀粉最少，故与碘液反响着色最浅。【答案】D2．以下图为叶绿体结构与功能示意图，以下说法错误的选项是()A．结构A中的能量变化是光能转变为[H]和ATP中的化学能B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→C5→甲C．结构A释放的氧气可进入线粒体中D．结构A释放的氧气来自水【解析】在光合作用中，CO2首先和C5反响生成C3，然后利用光反响阶段产生的ATP和[H]复原成葡萄糖，因此供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲。【答案】B3．(2021·连云港模拟)以下关于光合作用的表达，正确的选项是()A．光合作用制造的有机物中的氧全部来自于水B．光合作用中各种酶的活性与温度呈正相关C．光反响阶段和暗反响阶段均有ATP的合成D．光反响阶段为暗反响阶段提供了复原剂[H]【解析】光合作用制造的有机物中的氧来自CO2，H2O光解产生的O2释放到了外界环境中；温度过高时酶的活性会降低；光反响产生ATP，暗反响消耗ATP；光反响为暗反响提供复原剂[H]和ATP。【答案】D4．以下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的选项是()A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段C．③是三碳化合物，能被氧化为(CH2O)D．④是ATP，在叶绿体基质中生成【解析】光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。三碳化合物能被复原为(CH2O)。ATP在叶绿体类囊体薄膜上生成。【答案】B5．(2021·南通模拟)以下图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的别离情况。以下说法不正确的选项是()A．叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上B．四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中C．四种色素在层析液中溶解度最大的是甲D．发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙【解析】甲、乙、丙、丁分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，发黄菠菜叶中显著减少的是叶绿素(甲和乙)。四种色素在层析液中溶解度最大的是胡萝卜素(丁)。【答案】C【解析】遮光局部不进行光合作用，变蓝的是曝光局部；绿光不被植物吸收，聚集细菌最多的是红光和蓝紫光区域；光合作用产生的O2中的氧原子来自H2O；CO2与C5结合形成C3，C3先于C5出现放射性。【答案】C7．用高速离心法打破叶绿体膜后，类囊体薄膜和基质都释放出来。在缺二氧化碳的条件下，给予光照，然后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下，在去掉类囊体薄膜的基质中参加14CO2，结果在基质中检出含14C的光合产物。 在上述实验进行的同时，另备无类囊体薄膜的基质，无任何光照的条件下，参加ATP、[H]和14CO2，结果也在这种基质中检出含14C的光合产物。请分析答复： (1)上述两个实验中，前者给予光照后产生了________等物质，在参加14CO2后，先产