高三生物一轮复习课件第12讲+光合作用与能量转化+

光合作用的基本原理考点一捕获光能的色素和结构目录CONTENTS考点二重温高考真题演练第4讲光合作用和能量转化

玉米中有时会出现白化苗，图中是白化苗和正常玉米苗的比较，白化苗由于不能进行光合作用，待种子中的营养成分消耗完后就会死亡，这说明光合作用离不开色素的作用。

绿叶中有哪些色素呢？它们分别是什么颜色呢？各种色素在绿叶中的含量相同吗？怎么办？光合作用的地位色素必修一P971.实验原理纸层析法层析液2.实验步骤防止色素被破坏单层尼龙布注意：迅速、充分研磨,防止乙醇过度挥发，充分溶解色素2.实验步骤制备滤纸条画滤液细线分离色素干燥滤纸剪滤纸条铅笔画线吸取滤液画线重复画线细、直、齐：使分离的色素带平整、不重叠积累更多的色素，使分离出的色素带清晰。不能让滤液细线触及层析液：防止色素溶解在层析液中，导致实验失败观察不到色素带棉塞和培养皿是防止层析液中的成分挥发(因为丙酮、苯等有毒)分离色素3.实验结果与分析橙黄色色素种类色素含量溶解度4.实验异常结果原因的分析①未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。⑤画滤液细线次数过少。⑥选用绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少。⑦滤液细线触及层析液。(1)滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析4.实验异常结果原因的分析(2)滤纸条色素带重叠的原因没经干燥处理，滤液细线不能达到细、直、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：(3)滤纸条无色素带的原因①忘记画滤液细线；②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。忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。(实验改进)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？①胡萝卜素(橙黄色)

②叶黄素(黄色)

③叶绿素a(蓝绿色)

④叶绿素b(黄绿色)2.(2021武汉模拟)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(I、II、II、IV为色素条带)。下列叙述正确的是(

)A.强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B.强光照可能抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成C.四种色素在层析液中溶解度的大小是I<I<II<IVD.如果滤液细线触及石油醚，会缩短分离得到四条色素带的时间B大本P665.色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液思考：这四种色素对光的吸收有什么区别？阳光穿过三棱镜时形成的不同颜色的光带5.色素的吸收光谱①色素的功能：叶绿素主要吸收______________；类胡萝卜素主要吸收________。②色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是400～760nm)，对红外光和紫外光不吸收。红光和蓝紫光蓝紫光参看必修1教材P99“学科交叉”由图可以看出：类胡萝卜素不吸收红光根据色素对不同波长的光的吸收的特点，想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光；植物工厂里能否用发绿光的光源？（课本P99）1．高等植物的叶片一般呈现绿色，原因是？3．入秋后，叶片逐渐变黄，原因是？提示：入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素相对含量增加①正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，叶绿素含量较多；②叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来。3.色素与叶片的颜色归纳影响叶绿素合成的三大因素（大本P64）叶绿素不稳定，易分解2．研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请利用色素的提取和分离技术，以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。将部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，部分置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带实验思路：预期结果：甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带(1)在菠菜的叶肉细胞内，含量最多的光合色素是叶绿素a(

)(2)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分

(

)(3)液泡中的色素吸收的光能用于光合作用

（

）(4)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素

(

)(5)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多

(

)(6)叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜和叶绿体内膜

(

)(7)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同

(

)(8)叶绿体中的色素一般只利用波长在400～760nm之间的可见光(

)(9)黑暗中生长的植物幼苗叶片因无法合成叶绿素而变黄

(

)(10)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用

(

)(11)高等植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类

(

)√××√××√√√√×例3.植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(

)A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的A比较项目光合色素细胞液色素存在部位叶绿体液泡溶解性脂溶性水溶性代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色植物色素归纳红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。结构2.叶绿体的结构适于进行光合作用外表①

、②内膜内部③

：含有与

有关的酶④基粒:由

堆叠而成，分布有

和与

有关的酶↓决

定功能用透过三棱镜的光照射水绵:大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域↓证

据恩格尔曼实验极细光束照射水绵:需氧细菌只集中分布在叶绿体被

到的部位完全曝光:需氧细菌分布在叶绿体

的部位进行

的场所外膜叶绿体基质暗反应类囊体色素光反应光合作用光束照射所有受光右面是恩格尔曼的实验示意图，请分析：(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。(3)恩格尔曼实验的结论是什么？直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧科学探究一实验设计1.现有载有水绵和好氧型细菌的临时装片、红光源和绿光源，请设计实验验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率，简要写出实验方案和预期实验结果与结论。将临时装片置于没有空气的黑暗环境中，分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵。证明植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率实验方案：预期实验结果：好氧型细菌更多聚集在红光束照射的部位结论：大本P65教材深挖：新教材P一101，拓展应用1海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、

褐藻、

红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们_________（填“反射”或“透射”）的光，到达深水层的光线主要是__________（填“红橙”或“蓝紫”）光蓝紫反射不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。4．如图1所示为某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程(1)提取色素时为了研磨充分应加入__________，纸层析法分离色素的原理是______________________________________________________________。(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是____________，据此能得出的结论是_______________________。SiO2色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散的快，反之则慢橙黄色、黄色叶绿素的形成需要光4．如图1所示为某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程(3)将刚制备的等量的韭菜和韭黄的色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在______(填“蓝紫”或“红”)光区域。将制得的韭菜色素滤液放在强光下曝光1～2h，再重复上述实验，其结果与韭黄色素滤液的实验结果基本一致，其原因是__________________________。红叶绿素不稳定，在强光下易分解4．如图1所示为某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程(4)一分子叶绿素中含有一个Mg2＋(可被H＋、Cu2＋等置换)。将韭菜色素滤液用质量分数为5%的HCl溶液处理一段时间后，其颜色与研磨过程中未加入________时的颜色相似。CaCO3学习任务：掌握光合作用的过程光合作用过程中物质含量的分析考点3：光合作用的原理光合作用：指绿色植物通过叶绿体，利用

，将___________

转化成储存着能量的

，并且释放出

的过程。光能CO2和H2O有机物O2问：光合作用中释放出的氧气是来自原料中的二氧化碳和水？2.19世纪末1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。问：希尔的实验能否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？离体叶绿体铁盐(或其他氧化剂)H2O2H++O2光照希尔反应能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。水的光解4.1937年，希尔(R.Hill)问：希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？不能，反应体系中可以还存在其他氧元素供体。鲁宾和卡门的实验示意图，请分析：

同位素标记方法、对比实验的方法鲁宾和卡门的实验说明：植物光合作用产生的氧气中全部都来自水。5.1941年，鲁滨和卡门5.1957年，阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现该过程总是与水的光解相伴随。4．(2021·怀化模拟)图1和图2为植物光合作用过程(部分)示意图，其中PSⅠ和PSⅡ是吸收、传递、转化光能的光能系统。请回答下列问题：(1)图1中的“？”与图2的__________表示同一种物质，该物质从产生部位扩散至细胞外需要经过__________层磷脂分子。(2)图1中PSⅡ中的光合色素吸收光能后，一方面将水分解，产生的电子经一系列传递体的传递，参与________________的结合，形成__________；另一方面，在ATP合成酶的作用下，__________浓度梯度提供电化学势能，促使ADP与Pi反应形成ATP。甲8NADP＋和H＋NADPHH＋大本P69A.自然界中能发生光合作用的生物，

不一定具备PSⅡ和PSⅠ系统B.光反应过程将吸收的光能转换为活

跃的化学能全部储存在ATP中C.在ATP合成酶的作用下，H＋顺

浓度梯度转运提供分子势能，促进ADP和Pi合成ATPD.PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，产生电子传递给

PSⅠ将NADP＋和H＋结合形成NADPH2.下图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，是吸收、传递、转化光能的光系统。下列叙述错误的是()B4.下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素aC.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用√1．(2021·怀化期末)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析正确的是()A．黑暗的目的是与光照作对照B．pH＝4的缓冲溶液模拟的是叶绿体基质的环境C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内D．类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力大本P68D例1（2018浙江选考）实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（氧化型）、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(

)BA.相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著B.与品种乙相比，除草剂抑制品种甲类囊体体的功能较强C.除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体能产生三碳化合物D.不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲5.卡尔文循环用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向。14CO214C3(14CH2O)14C5光合产物中有机物的碳来自CO2例8.(2021·广东，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是（

）A.Rubisco存在于细胞质基质中B.激活Rubisco需要黑暗条件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2结合D③源于必修1P104“相关信息”：C3是指三碳化合物——_______________，C5是指五碳化合物——3－磷酸甘油酸大本P70核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。8.如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是

(

)A．叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中B．①上产生的B物质移动到②上参与C3的还原C．②中产生的NADP＋会移动到①D．①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原DO2ATPNADPHNADP＋ADP＋piC5C3教材隐性知识：①源于必修1P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是_____，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入

，再通过韧皮部运输到植株各处。淀粉筛管A．a表示ATP和NADPH，可为暗反应提供能量B．磷酸丙糖是暗反应的产物，可在叶绿体基质中合成蔗糖C．若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则更容易形成淀粉D．若磷酸转运器的活性受到抑制，则转运进叶绿体的Pi会减少，光合速率下降B大本P693．(2021·潍坊五校联考)磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图表示叶绿体膜结构上磷酸转运器的运转机制(Pi和磷酸丙糖通过磷酸转运器的运输严格按照1∶1的反向交换方式进行)。下列相关说法错误的是(

)二、光反应和暗反应的联系1.能量变化2.光反应阶段为暗反应阶段提供

，暗反应阶段为光反应阶段提供

。ATP和NADPHADP、Pi、NADP+物质的移动途径？3.暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。问：若停止光照，暗反应能否继续进行？二、光反应和暗反应的联系光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系，缺一不可①光反应产生的ATP用于暗反应或叶绿体其它生命活动②呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动①若有机物为(CH2O)：2、反应式(写出反应式并标出元素的去向)②若有机物为C6H12O6：NADP3H(C3H2O)14C3(14CH2O)18O2C3(CH218O)三、元素的转移途径(1)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(

)(2)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜(

)(3)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量(

)（4）只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应（）

(5)14CO2中C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(

)×辨析易错易混练前清障××××四、环境改变时光合作用各物质含量的变化分析①分析方法：（“来源－去路”法）需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。C3↑

光照突然停止光反应停止NADPHATPC3的还原受阻不影响CO2的固定↑↑C5↑四、环境改变时光合作用各物质含量的变化分析①分析方法：（“来源－去路”法）需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。C3停止CO2供应CO2的固定C3的还原继续进行C5↑NADPH、ATP↑(CH2O)↑↑①图1中曲线甲表示

，曲线乙表示

。②图2中曲线甲表示

，曲线乙表示

。③图3中曲线甲表示

，曲线乙表示

。④图4中曲线甲表示

，曲线乙表示

。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP②分析方法：（“模型法”）15．正常生长的小球藻，照光培养一段时间后，改为在绿光下继续培养，此后小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是（

）A．H2O在光下分解速率不变

B．卡尔文循环增强C．ADP/ATP比值上升

D．C3/C5比值下降C5．(2021·福建重点中学期中)如图是水生植物黑藻在光照强度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()A．t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多B．t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是光反应速率不变、暗反应增强的结果D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原速率降低大本P69D6．(2021·江西三校联考)某植物的光合作用在条件1中达到稳定后，突然改变影响光合作用的某种环境因素使其处于条件2中，测得其叶绿体内C3和C5相对含量的变化趋势如图所示。下列有关分析正确的是()A．条件1→条件2可能是突然降低了光照强度B．在光合作用过程中，物质a转变成物质b需要消耗NADPH和ATPC．当暗反应速率在条件2中达到稳定后，b的分子数依然大于a的分子数D．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体中b的量/a的量的值减小大本P69C难点：连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。原因是（广东高考题节选）：

。随着光照和黑暗的交替进行，光照和黑暗间隔处理处理组在光下产生的NADPH和ATP能够及时的利用和再生，从而促进了暗反应的进行。五、光合作用和化能合成作用的比较项目光合作用化能合成作用区别能量来源___________________________代表生物绿色植物__________相同点都能将

等无机物合成有机物光能无机物氧化释放的能量硝化细菌CO2和H2O2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O

能量酶2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化细菌硝化细菌的化能合成作用例10.(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有_______________________________________________________________，光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和_________释放的CO2。细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜细胞呼吸(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止_____________________________，又能保证__________正常进行。蒸腾作用过强导致水分散失过多光合作用(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。15．(2021·衡水中学二调)某同学用如图装置测定密闭容器中发芽的小麦种子的呼吸方式。请分析回答下列问题：(1)实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是______________。(2)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物。在25℃下经10min观察墨滴的移动情况，若发现装置甲中墨滴右移的实验数据为X，装置乙中墨滴左移的实验数据为Y，则装置中种子的有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比为Y∶________。实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有脂肪等，在25℃下一定时间内，若装置甲中墨滴左移10mm，装置乙中墨滴左移100mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是________(呼吸熵指单位时间内进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值)。装置甲

装置乙(3)一定条件下，细胞有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水。已知2,4­二硝基苯酚(DNP)对该过程没有影响，但能抑制ATP合成。用DNP处理小麦种子，DNP在细胞内发挥作用的具体部位主要是____________，且该部位散失的热能比正常情况下__________(填“多”或“少”)。(4)为了研究细胞器的功能，某同学将小麦种子置