光合作用与能量转化-初升高生物学教材衔接

生物学初高教材衔接——光合作用与能量转化初中阶段要求高中阶段要求衔接要点1.掌握光合作用的概念、反应式，明确其场所、原料、产物与反应条件2.理解光合作用核心验证实验的逻辑（绿叶造淀粉、释放氧气、需要二氧化碳等）3.掌握光合作用的实质：合成有机物，储存能量4.了解光照、二氧化碳浓度等影响因素，掌握光合作用在农业生产中的应用1.掌握光合色素的种类、功能与叶绿体的结构2.掌握光反应、暗反应的场所、物质与能量变化及二者的联系3.理解环境因素对光合速率的影响，掌握净光合、总光合与呼吸作用的关系4.能运用光合作用原理分析生产实践中的应用场景1.认知升级从宏观的光合作用现象与应用，升级到微观的叶绿体结构、分阶段反应的深度理解2.思维转变从定性的现象记忆，转向定量的光合速率分析，建立物质与能量观的核心思维3.能力构建能综合分析光合与呼吸的关联问题，为高中细胞代谢等核心内容奠定基础回顾初中一、绿叶在光下制造有机物——天竺葵实验暗处理：把天竺葵放到黑暗处一夜，让天竺葵在黑暗中把叶片中的淀粉全部转运和消耗。对照实验：将一片叶子的一半上下两面用黑纸片遮盖，然后移到阳光下照射。脱色：几个小时后把叶片放进酒精中隔水加热脱色，溶解叶片中叶绿素以便观察。染色：用碘液染色。结论：见光部分产生了淀粉遇碘变蓝，说明光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。二、光合作用吸收二氧化碳释放氧气1.实验：金鱼藻在光下释放氧气原理：氧气具有助燃性，可以使快熄灭的卫生香或竹签复燃结论：绿色植物通过光合作用产生了氧气2.实验：二氧化碳是光合作用必需的原料原理：氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳；淀粉遇碘变蓝色实验步骤：暗处理→照光→酒精脱色→清水漂洗→滴加碘液→冲洗观察结论：二氧化碳是植物进行光合作用的原料三、光合作用的实质1.概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（如淀粉），并且释放出氧气的过程2.实质：合成有机物，储存能量3.表达式衔接高中一、绿叶中色素的种类与光能吸收色素种类叶绿素（3/4）类胡萝卜（1/4）叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色光能吸收主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光分布叶绿体的类囊体的薄膜上二、叶绿体的结构和功能1.结构功能：叶绿体是进行光合作用的场所功能验证：恩格尔曼实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧三、光合作用的概念及过程1.光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程2.光合作用的过程光反应与暗反应的比较光反应暗反应场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中条件需光不需要光物质转变H2O→[H]＋O2ADP＋Pi→ATP能量转变光能→活跃化学能活跃化学能→稳定化学能四、探究光照强度对光合作用的影响1.实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多2.实验流程实验结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强五、光合作用原理的应用1.大田：利用套种、合理密植等措施充分吸收阳光以达到目的2.大棚：适当延长光照时间，提高CO2浓度和温度以提高光合作用效率3.提供适宜浓度的矿质元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料1.将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是（）A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B.若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C.若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量2.下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有（）A.水、二氧化碳、ATP B.氧气、水、ATPC.水、ADP、Pi D.ADP、C3、水3.科学家用含14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子，发现其转移途径是（）A.CO2→叶绿素→ATPB.CO2→三碳化合物CO2→ATPC.CO2→ATP→（CH2O）D.CO2→三碳化合物→葡萄糖4.把新鲜的叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，在光谱中可以看到最强的吸收在（）A.绿光部分 B.黄橙光部分C.蓝紫光部分 D.红光和蓝紫光部分5.在希尔反应的基础上，阿尔农发现在光下的叶绿体即使没有CO2的供给，也能产生并积累NADPH和ATP；进一步实验发现，若撤去光照，向叶绿体供给CO2,NADPH和ATP会被消耗，叶绿体可合成有机物。根据希尔反应和阿尔农的发现，可以推测（）A.光合作用释放的O2来自CO2而不是水B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体的类囊体内部C.即使没有CO2光反应过程依然可以进行一段时间D.光合作用不需要光也可为有机物的合成提供ATP和NADPH6.下列关于叶绿体和线粒体的描述，错误的是（）A.线粒体分布在动物细胞中，叶绿体分布在植物细胞中B.二者在代谢过程中均能产生和消耗气体C.西者是目前已知的含有核酸的两种具膜细胞器D.二者的基质中都可以发生ATP的水解7.下图表示某高等植物光合作用的过程。下列叙述正确的是（）A.b表示暗反应，其场所在叶绿体类囊体薄膜上B.②代表NADPH，用于CO2的固定C.当光照强度不变，突然终止④的供应，短时间内C5的含量增加D.光反应产生的③可以用于一切生命活动8.下列对农作物栽培过程中经常使用的一些措施的描述，不正确的是（）A.松土可促进根的细胞呼吸，促进农作物对有机物的主动吸收B.合理灌溉可以减缓“光合午休”现象C.稻田需定期排水，否则水稻幼根会因缺氧产生酒精而变黑腐烂D.“正其行，通其风”以促进光合作用9.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，暗反应强度降低 B.光反应强度降低，暗反应强度降低C.光反应强度不变，暗反应强度降低 D.光反应强度降低，暗反应强度不变10.养茉莉花讲究“一少一勤，一多一轻”，即少浇水、勤修剪、多光照、轻施肥。下列叙述错误的是（）A.少浇水可防止因无氧呼吸产生乳酸而导致的烂根B.勤修剪可减少老叶呼吸消耗，使更多有机物输送给新叶生长C.适当延长每日光照时间，可增加有机物净积累量D.轻施肥可避免因施肥过多导致的“烧苗”现象11.下图为光合作用示意图，相关叙述错误的是（）A.①表示O2，④表示CO2B.暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为（CH2O）C.C3还原过程中需要物质③即NADH作为活泼的还原剂D.（CH2O）可以转化为蔗糖、淀粉等物质12.光呼吸是O2/CO2偏高时与光合作用同时发生的生理过程，是经长期进化形成的适应机制。光呼吸和暗反应关系密切，机理如图所示。下列叙述错误的是（）A.光呼吸可保证CO2不足时，暗反应仍能正常进行B.光合作用的光反应强于暗反应容易导致光呼吸发生C.光呼吸过程虽消耗有机物，但不产生ATPD.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用强度13.农谚是我国劳动人民智慧的结晶和经验的总结，其中蕴含着很多生物学原理。下列关于农谚的分析，错误的是（）A.“锄头出肥”指的是松土有利于植物生长，土壤板结主要影响植物根系的呼吸作用，进而影响植物的光合作用B.“玉米带大豆，十年九不漏”讲的是套种的好处，农业生产上的间作、套种、合理密植均是通过提高光合作用速率来提高农作物产量的C.“谷连谷，坐着哭”突显了轮作的优势，轮作可避免田地中一些元素大量减少D.“无水肥无力”是指施肥的同时应适当浇水，原因是矿质元素溶解在水中容易被植物吸收14.下列关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验叙述错误的是（）A.用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照不均匀有关15.下图为光合作用过程的示意图，请据图回答下列问题：（1）叶绿体中的色素分子分布在____________上，它们能够捕获和转化光能，为光合作用提供能量。（2）A阶段的化学反应为B阶段的化学反应提供物质②____________和③____________。（3）B阶段反应场所是叶绿体____________。（4）在光合作用过程中，光能最终转化成稳定的化学能储藏在____________中。答案及解析1.答案：A解析：离体叶绿体在自然光下能放出氧气，说明其在自然光下能将水分解产生氧气，A项正确；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，因而将叶绿体置于红光或蓝紫光下，也会产生氧气，B、C项错误；水在叶绿体中分解产生氧气所需能量来自叶绿体吸收的光能，而不是ATP,D项错误。2.答案：C解析：在叶绿体类囊体薄膜上发生的光反应，有ATP的形成和水的光解。3.答案：D解析：CO2参与光合作用的暗反应，经CO2的固定形成三碳化合物，再经C3的还原生成糖类等有机物，储存能量，故选D。4.答案：D解析：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。5.答案：C解析：据题意可知，光合作用释放的O2来自水而不是二氧化碳，A错误；据题意可知，在光下的叶绿体，不供给CO2时，积累NADPH和ATP，但以此并不能判断NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体内，该反应发生在类囊体膜外侧，B错误；据题意可知，在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，也能产生并积累NADPH和ATP，故可以推测即使没有CO2，光反应过程依然可以进行一段时间，C正确；根据希尔反应和阿尔农的发现可知，叶绿体在光照条件下才能产生A'TP和NADPH，撤去光照，供给CO2，则光照条件下产生的ATP和NADPH用于有机物的合成，D错误。6.答案：A解析：动、植物细胞中都可以有线粒体分布，植物能进行光合作用的细胞中才有叶绿体，A错误；线粒体消耗O2产生CO2，叶绿体消耗CO2产生O2，B正确；线粒体和叶绿体中均有DNA且二者均具有双层膜结构【小贴士：含有核酸的细胞器还有核糖体，但其不具有膜结构】，C正确；线粒体和叶绿体基质中都存在一些吸能反应过程，如蛋白质的合成过程会消耗ATP，D正确。7.答案：C解析：b表示暗反应，其场所为叶绿体基质，A错误；②代表NADPH，用于C3的还原，B错误；当光照强度不变，突然终止④（CO2）的供应，则CO2的固定减慢，消耗的C5减少，短时间内C3还原生成C5的速率不变，所以短时间内C5的含量增加，C正确；光反应产生的③（ATP）一般只能用于暗反应，D错误。8.答案：A解析：A、松土可促进根的细胞呼吸，促进农作物对无机盐的主动吸收，A错误；

B、合理灌溉可以避免因缺水而造成的气孔关闭，可以减缓“光合午休”现象，B正确；

C、水稻幼根无氧呼吸产生酒精，使根变黑腐烂，C正确；

D、“正其行，通其风”可以促进空气流通，保证二氧化碳的供应，以促进光合作用，D正确。

故选A。9.答案：B解析：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁导致番茄幼苗不能合成叶绿素。叶绿素含量降低使光合作用的光反应强度降低。光反应为暗反应提供NADPH和ATP，故光反应强度降低，其为暗反应提供的NADPH和ATP减少，暗反应的强度也降低。10.答案：A解析：浇水过多会使茉莉花根部进行无氧呼吸产生酒精，酒精对植物的根有毒害作用，所以少浇水可防止因无氧呼吸产生酒精而导致的烂根，A错误；老叶的呼吸作用大于光合作用，有机物消耗增加，所以勤修剪可减少老叶呼吸消耗，使更多有机物输送给新叶，促进新叶生长，B正确；有机物净积累量表示净光合速率，净光合速率=总光合速率一呼吸速率。适当延长每日光照时间，可提高总光合速率，而呼吸速率基本保持不变，所以适当延长每日光照时间，可增加有机物净积累量，C正确；施肥过多会使土壤溶液浓度增大，当土壤溶液浓度大于根部细胞液浓度时，细胞渗透失水（即“烧苗”现象），因此轻施肥可避免因施肥过多导致的“烧苗”现象，D正确。11.答案：C解析：A、水的光解，产生氧气，氧气①直接释放出去，暗反应中二氧化碳的固定反应是④二氧化碳与五碳化合物结合，在酶的催化作用下，生成三碳化合物，A正确；B、暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后在ATP、NADPH和多种酶的作用下被还原为（CH2O），B正确；C、C3还原过程中需要物质③即NADPH作为活泼的还原剂，C错误；D、（CH2O）可以转化为蔗糖、淀粉等物质，蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处，D正确。12.答案：D解析：A、光呼吸可在CO2不足时为暗反应提供CO2，保证暗反应正常进行，A正确；B、光反应强于暗反应，O2/CO2偏高，易引发光呼吸，B正确；C、光呼吸消耗有机物，不产生ATP，C正确；D、光呼吸是植物适应机制，抑制光呼吸不一定能大幅提高光合强度，D错误。故选D。13.答案：B解析：土壤板结主要影响植物根系的呼吸作用，进而影响根系对无机盐等的吸收，最终影响光合作用，A正