高考生物一轮复习：光与光合作用

第9讲光与光合作用

［目标要求］1.光合作用的基本过程。2.影响光合作用速率的环境因素。3.实验：叶绿体色素

的提取和分离。

考点一捕获光能的色素和结构

J知识自主梳理夯实基础强化要点

1.绿叶中色素的提取和分离

(1)实验原理

提取

有机溶剂(如无水乙醇)能溶解色素

|实验原理

分离色素在层析液中溶解度不同,在滤纸

条上扩散的速度不同

(2)实验步骤

一

绿L二氧化硅:研磨充分

叶

T研磨I—剪碳酸钙:保护叶绿素

碎

一

提取绿叶-|^滤|无水乙醇:溶解色素

中的色素

I___

J滤液|

I制备油纸条I一端剪去两角：使扩散均匀I

|画滤液细线H细、齐、直(待干后重复一两Q1

分离绿叶滤纸条插入层析液中，层—防止色素溶

中的色素析液不能触及滤液细线于层析液中

(3)实验结果

色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度

上胡萝卜素橙黄色最少最高最快

叶黄素黄色较少较高较快

■叶绿素蓝绿色最多较低较慢

下=a

叶绿素b黄绿色较多最低最慢

2.叶绿体的结构及其中的色素

(1)叶绿体的结构

①结构模式图

外膜

内膜

基粒：由类囊体堆叠而成

基质：暗反应的场所，含

有与暗反应相关的晦

②功能：进行光合作用的场所。

（2）色素的吸收光谱

色素滤液

吸收,

叶绿素b（黄绿）［叶绿素

光能叶绿素a（蓝绿）j（含量约占3/4）

的百

-类胡萝卜素蹲卜素（橙黄）

分比、（含量约占1/4）

也逊（黄）

o400450500550600650700波长（nm）

I暗带I黄绿又用带I

430~470640~680

由图可以看出：

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。

【教材中的隐性知识】（1）源于必修1P99“学科交叉”和图5-10：光是一种电磁波。可见光

的波长范围大约是390〜760nm。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。

⑵源于必修1P99"与社会的联系”：生产上，用何种颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶

棚产量高？阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？

提示无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。应选择补红光和蓝光的

照明灯。

「诊断常考语句，澄清易错易混」

（1）提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分（X）

（2）绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快（X）

（3）叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光（X）

（4）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（X）

「阐述基本原理，突破长句表达」

（源于必修IPioo“拓展题”）海洋中的藻类植物，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它

们在海水中的垂直分布一般依次是浅、中、深，这种现象与光能捕获有关,既不同颜色的藻

类吸收不同波长的光。

J重点剖析归纳点击重点攻克难点

实验出现异常现象的原因分析

(1)滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析

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。

③一次加入的无水乙醇过多，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选用的绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少。

(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条未经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素

扩散不一致。

(3)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线触及层析液，色素全部溶解到层析

液中。

(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为

“黄叶”。

”向逐一突破预测考向总结方法

考向一实验的基本原理和过程分析

1.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是()

A.绿叶中的色素只能溶解在无水乙醇中

B.层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液

C.制备滤纸条时用圆珠笔画横线更方便

D.若研磨绿叶时没有加入碳酸钙，则提取不到光合色素

答案B

解析绿叶中的色素能溶解在丙酮、无水乙醇等有机溶剂中，A错误；层析分离时必须确保

滤液细线不触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，B正确；圆珠笔笔油中有色素，因此

制备滤纸条时应该用铅笔画横线，C错误；碳酸钙的作用是防止色素被破坏，因此没有加入

碳酸钙会导致层析后滤纸条上的叶绿素带颜色较浅，D错误。

2.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用

情况如下表所示(“十”表示使用，“一”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验

结果依次应为()

试剂甲乙丙T

无水乙醇一+++

CaCC)3++一+

一

SiO2+++

解析甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果

是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加

CaCO3,所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应

①；丁同学由于未加SiCh,导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③。

故B正确。

考向二色素的种类和功能

3.（2017•全国III,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

02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。2是由叶绿素参与光合作用引起的

答案A

解析类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误；叶绿素主要吸收红光

和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B项正确；CO?的吸收

速率和02的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C项正确；根据叶绿素

和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640~660nm波长光下释放Ch是由叶绿素参与光合作

用引起的，D项正确。

4.（2020•河北省唐山市高三一模）下表是科研人员测得大棚中某草莓在补充X光和Y光后叶

片色素含量及果实产量的部分数据。下列分析错误的是（）

组别叶绿素总量（mg/g）类胡萝卜素（mg/g）单株果数量（个）单果质量（g）

对照组6.42.51215

X光组5.54.01316

Y光组7.62.41022

A.大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化

B.Y光组叶片颜色比对照组偏黄

C.X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组

D.补充Y光更有利于提高大棚草莓产量

答案B

解析根据表格分析可知，在补充X光和Y光后，X光组和Y光组的色素含量变化不一样,

说明植株在不同光照下会做出适应性变化，A正确；Y光组叶绿素总量增加，比对照组偏绿,

B错误；根据单株果的数量和质量能推测出Y光组植株制造的有机物量高于X光组，所以X

光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组，C正确；根据表格分析，Y光组制造的有机物

量高于X光组，所以补充Y光更有利于提高大棚草莓产量，D正确。

考点二光合作用的过程

J知识自主梳理夯实基础强化要点

1.光合作用的探究历程(连线)

I科学家II实验结论或观阂

①普利斯特利、a.只有在阳光下，植物才能更新空气

②英格豪斯」.植物可以更新空气

③梅耶、光合作用的产物除外，还有淀粉

④萨克斯光合作用释放的。2来自水

⑤鲁宾和卡门/^e.光合作用把光能转换成化学能

⑥卡尔文------------f.暗反应中碳的转移途径

2.光合作用的过程

'场所：穗利勺雌

光

反物质,H20f［H］+O2

应

变化IADP+Pi~ATP

阶

段

能量变化：光能

活跃的化学能

暗场所:叶绿体基质

反物质［CO2+C3+(CH2。)

>曲变化IATP-ADP+Pi

阶

段能量变化：活跃的化学能

i

稳定的化学能

【教材中的隐性知识】源于必修1P103“相关信息”：光合作用过程中的［H］和呼吸作用中的［H］

不同：光合作用中的用1是还原型辅酶II(NADPH)的简化表示方法:呼吸作用中的［H］是还原

型辅酶I(NADH)的简化表示方法。

3.反应式

⑴产物为(CH2O)：CO2+H2O-fg|-(CH2O)+O2o

26：

(2)产物为C6Hl。6CO2+12H?O^|^C6HI?O6+6O2+6H2OO

(3)元素的转移途径

3H20山

①H：(C3H20)。

②C：14coC6的固定》14C3G的丁原.(14CH20)。

1818

③o：H2O-O2；08(32空磔号

4.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

能量来源光能无机物氧化释放的能量

区别

代表生物绿色植物硝化细菌

目同点都能将CO2和HzO等无机物合成有机物

「诊断常考语句，澄清易错易混」

(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用(X)

(2)植物细胞都含有叶绿体(X)

(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中(X)

(4)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(X)

(5)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜(X)

(6)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(X)

⑺14co2中14c的转移途径是14co2fl4c3fl4c5—(14CH2O)(X)

F阐述基本原理，突破长句表达」

(源于必修1P100.102)下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析:

叶部分遮光

恩格尔曼的实验示意图萨克斯的实验示意图

(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？

提示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。

(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？

提示排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。

(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？

提示消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。

(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？

提示防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。

(5)两实验设计中是如何形成对照的？

提示恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中,

暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。

J重点剖析归纳点击重点攻克难点

1.光反应和暗反应的比较

项目光反应暗反应

条件光、色素、酶ATP、［印、CO2、多种酶

场所类囊体薄膜叶绿体基质

物质变化水的光解、ATP的合成CO2的固定、C3的还原、ATP的水解

能量变化光能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能

光反应为暗反应提供［H］和ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和

联系

Pio没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成

2.环境改变时光合作用各物质含量的变化

⑴“过程法”

光

反

应

^

光h

变

Ha消耗减少，合成暂不变

弱H

HI减弱C3t

C5消耗暂不变，合成减少

n暂不变

c5|

a合成减少,消耗暂不变

11减弱c3|

co2

供c消耗减少，合成暂不变

in暂不变C5t

应

随后减弱

减in

[H]tATPt

少1暂不变

⑵“模型法”

•光光照弱光

一一照

强'甲

/强

一甲

/

一

)一乙一乙

的

时间间

图n图

2

；co

co；

2

-、甲

田

:不足

"

iXZZ

乙

乙

时间

°

时间

图4

图3

Po

］、AT

5、［H

表示C

线乙

，曲

示C3

甲表

曲线

1中

①图

3。

表示C

线乙

TP,曲

］,A

5、［H

表示C

线甲

中曲

②图2

3。

表示C

线乙

TP,曲

］、A

5、［H

表示C

线甲

中曲

③图3

TPo

］、A

5、［H

表示C

线乙

3，曲

表示C

线甲

中曲

④图4

量分析

物合成

的有机

光照下

和间隔

续光照

3.连

反

，暗

止时

应停

光反

，在

积累

量的

有少

质中

体基

叶绿

TP在

］和A

的［H

提供

反应

为暗

反应

(1)光

成。

续合

能继

物还

有机

间，

段时

行一

续进

可持

应仍

处理有