一輪復(fù)習(xí)光合作用的探究歷程與基本過程

1、第10講光合作用的探究歷程與基本過程最新考綱1.光合作用的基本過程()。2.實(shí)驗：葉綠體色素的提取和分離。3.影響光合作用速率的環(huán)境因素()?？键c(diǎn)一捕獲光能的色素及其提取和分離實(shí)驗 （5年3考）1.葉綠體中的色素及色素的吸收光譜葉綠素b葉綠素a胡蘿卜素葉黃素由圖可以看出：(1)葉綠體中的色素只吸收 ，而對紅外光和紫外光等不吸收。(2)葉綠素對的吸收量大，類胡蘿卜素對 的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少?？梢姽饧t光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光2.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能(1)結(jié)構(gòu)模式圖雙層膜暗反應(yīng)基粒色素光反應(yīng)光合作用葉綠體3.光合作用的探究歷程(連一連)答案AbCaEeDcBd某植物葉片不同部位

2、的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48 h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下照光一段時間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀察到葉片，有的部位出現(xiàn)了藍(lán)色，請思考：(1)實(shí)驗時預(yù)先對植物進(jìn)行暗處理，其目的是。(2)實(shí)驗中 對照可證明光合作用需葉綠體， 對照可證明光合作用需要光。(3)本實(shí)驗可證明光合作用的產(chǎn)物是。消耗掉原有淀粉，排除其對實(shí)驗結(jié)果的干擾a與b、de與b、d淀粉捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.(2016全國課標(biāo)卷，4)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的

3、色素吸收用于光合作用D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的解析葉綠體中的色素能夠溶解在包括乙醇在內(nèi)的有機(jī)溶劑中，A正確；鎂作為細(xì)胞中的無機(jī)鹽，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進(jìn)而參與葉綠素的合成，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C錯誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導(dǎo)致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D正確。答案C2.如圖是在電子顯微鏡下觀察到的高等植物葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.和均為選擇透過性膜B.上分布有與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶，這些色素對綠光吸收最

4、少C.上所含色素均含Mg2，故缺Mg2時這些色素都無法合成D.在上形成的產(chǎn)物H和ATP進(jìn)入中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量解析葉綠素分子中含Mg2，胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg2。答案C光合作用的探究歷程1.下列關(guān)于光合作用探究歷程的敘述，不正確的是()A.普利斯特利的實(shí)驗證明了植物可以更新空氣B.薩克斯的實(shí)驗證明了光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還有淀粉C.恩格爾曼的實(shí)驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D.魯賓和卡門的實(shí)驗中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自H2O而不是CO2解析恩格爾曼的實(shí)驗?zāi)軌蜃C明氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，但不能定量分析光合作用生成的

5、氧氣量。答案C2.下圖是光合作用探索歷程中恩格爾曼和薩克斯的實(shí)驗示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A.兩實(shí)驗均需進(jìn)行“黑暗”處理，以消耗細(xì)胞中原有的淀粉B.兩實(shí)驗均需要光的照射C.兩實(shí)驗中只有恩格爾曼的實(shí)驗設(shè)置了對照D.兩實(shí)驗均可證明光合作用的產(chǎn)物有氧氣解析本題主要考查光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。圖示的兩實(shí)驗中，只有薩克斯的實(shí)驗需進(jìn)行“黑暗”處理，目的是消耗掉細(xì)胞中原有的淀粉。恩格爾曼實(shí)驗的目的是探究光合作用進(jìn)行的場所，薩克斯實(shí)驗的目的是探究光合作用產(chǎn)物，所以兩實(shí)驗均需要光的照射。恩格爾曼的實(shí)驗中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對照；薩克斯的實(shí)驗中，暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對照。恩格爾曼

6、的實(shí)驗可證明氧氣是光合作用的產(chǎn)物，薩克斯的實(shí)驗可證明淀粉是光合作用的產(chǎn)物。答案B恩格爾曼實(shí)驗方法的巧妙之處(1)巧選實(shí)驗材料：選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。(2)妙法排除干擾因素：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。(3)巧妙設(shè)計對照實(shí)驗：用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗；臨時裝片暴露在光下的實(shí)驗再一次驗證實(shí)驗結(jié)果?？键c(diǎn)二光合作用的過程（5年12考）1.寫出光合作用的總反應(yīng)式并標(biāo)出各種元素的來源和去向2.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較過程圖解階段_場所在_上在_中光反應(yīng)暗反應(yīng)葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)

7、物質(zhì)轉(zhuǎn)化_；ATP的形成CO2的固定和_能量轉(zhuǎn)化光能_ATP中活躍的化學(xué)能_聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供_，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供_水的光解C3的還原ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能H和ATPADP和Pi、NADP+巧記光合作用過程的“一、二、三、四”環(huán)境因素驟變對光合作用中間產(chǎn)物含量動態(tài)變化曲線當(dāng)外界條件改變時，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量變化可以采用以下過程分析：(1)建立模型需在繪制光合作用模式簡圖的基礎(chǔ)上借助圖形進(jìn)行分析。需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方面綜合分析。如CO2供應(yīng)正常、光照停止時C3的含量變化：(2)含量變化分析過程與結(jié)果條件過程變化H和ATPC3C5(CH2O) 合

8、成速率光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變(圖甲)過程減弱，H、ATP減少，導(dǎo)致過程減弱，過程正常進(jìn)行減少增加減少減小光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變(圖乙)過程增強(qiáng)，H、ATP增加，導(dǎo)致過程增強(qiáng)，過程正常進(jìn)行增加減少增加增大光照不變，CO2由充足到不足(圖丙)過程減弱，C3減少，C5增加，導(dǎo)致過程減弱，過程正常進(jìn)行增加減少增加減小光照不變，CO2由不足到充足(圖丁)過程增強(qiáng)，C3增加，C5減少，導(dǎo)致過程增強(qiáng)，過程正常進(jìn)行減少增加減少增大1.真題重組判斷正誤(1)光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)C5含量會升高(2015安徽卷)( )(2)在葉綠體中發(fā)生的生理過程，不需要蛋白質(zhì)參與的是Mg2吸收(2015四川卷

9、，1A)( )(3)夏季晴天光照最強(qiáng)時，小麥光合速率最高(2015海南卷，7B)( )(4)植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光(2013新課標(biāo)卷，2D)( )人教版教材 P97104以不太大的篇幅介紹了“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”、“光合作用的原理、應(yīng)用及葉綠體中色素提取和分離”，相關(guān)內(nèi)容在高考中其廣泛度、深度、重要程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越教材本身，“無光合作用不成卷”已成鐵的事實(shí)，因此對相關(guān)內(nèi)容的備考應(yīng)著力做寬、做大、做實(shí)。2.(人教必修1 P106拓展題改編)課外活動小組同學(xué)在適宜的溫度下，以葡萄為材料所做的幾組實(shí)驗(假設(shè)該植物在24 h內(nèi)呼吸速率不變)，結(jié)果記錄如下，相關(guān)敘述正確的是()A.圖一

10、實(shí)驗結(jié)果顯示栽培農(nóng)作物時,加大種植密度有利于產(chǎn)量提升B.經(jīng)檢測，葡萄植株一晝夜的CO2凈吸收量為250 mg，圖二中陰影部分所表示的CO2吸收量應(yīng)小于250 mgC.圖二曲線中能進(jìn)行光合作用的區(qū)段是ABD.圖二曲線DC段與EB段上升的原因不相同，前者是因為CO2供應(yīng)不足，后者是因為光照逐漸減弱解析圖一顯示栽培密度應(yīng)合理，密度過大不利于單株光合速率提升；若一晝夜CO2凈吸收量為250 mg，則圖二陰影部分的CO2吸收量應(yīng)大于250 mg；曲線中6時18時期間均進(jìn)行光合作用。答案D光合作用過程分析1.(2015安徽卷，2)下圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是()A.CO2的固

11、定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能B.CO2可直接被H還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類C.被還原的C3在相關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5D.光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)C5含量會升高解析由圖解可知，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和H參與C3的還原，而不參與CO2的固定，A、B錯誤；被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下一部分合成了(CH2O)，另一部分又形成了C5，C正確；光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和H減少，故短時間內(nèi)C5含量會降低，D錯誤。答案C2.下面為綠色植物光合作用過程示意圖(圖中ag為物質(zhì)，為反應(yīng)過程，物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實(shí)線表示，能量傳遞用虛線表示)。有關(guān)判斷錯誤的是()A.圖中表示水分

12、的吸收，表示水的光解B.c為ATP，f為HC.將b物質(zhì)用18O標(biāo)記，最終在(CH2O)中能檢測到放射性D.圖中a物質(zhì)主要吸收紅光和藍(lán)紫光，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能解析題圖所示，a為葉綠體色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光；b為O2，c為ATP，d為ADP，e為NADPH(H)，f為NADP，故B錯誤。答案B環(huán)境因素驟變對光合作用物質(zhì)含量變化的影響【典例】 (2011新課標(biāo)卷)在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖。(1)圖中物質(zhì)A是_(C3、C5)。(2)在CO2濃度為

13、1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是_；將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是_。(3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5濃度達(dá)到穩(wěn)定時，物質(zhì)A的濃度將比B的_(低、高)。(4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強(qiáng)度比CO2濃度為1%時的_(高、低)，其原因是_。慧眼識圖獲取信息答案(1)C3(2)暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中已達(dá)到穩(wěn)定，即C3和C5的含量穩(wěn)定。根據(jù)暗反應(yīng)的特點(diǎn)，此時C3的分子數(shù)是C5的2倍當(dāng)CO2濃度突然降低時，C5的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導(dǎo)致C5積累(3)高(4)低CO2濃度低時

14、，暗反應(yīng)強(qiáng)度低，所需ATP和H少分析C3、C5含量變化的三點(diǎn)注意(1)以上分析只表示條件改變后短時間內(nèi)葉綠體內(nèi)各物質(zhì)相對含量的變化，而非長時間。(2)以上各物質(zhì)變化中，C3和C5含量的變化是相反的，H和ATP的含量變化是一致的。(3)物質(zhì)相對含量變化與物質(zhì)合成速率變化的區(qū)別物質(zhì)相對含量變化與物質(zhì)合成速率變化是兩個不同的概念，如光照強(qiáng)度增加后，C3相對含量減少，但是C3的合成速率加快。CO2供應(yīng)增加，C5相對含量減少，但是C5的合成速率加快?！緦c(diǎn)小練】正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是()A.O2的產(chǎn)生停止B.CO2的固定加快C

15、.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP比值下降解析正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間，說明綠藻可以正常進(jìn)行光合作用，用黑布遮光后，改變了綠藻光合作用的條件，此時光合作用的光反應(yīng)停止，光反應(yīng)的產(chǎn)物O2、ATP和H(即NADPH)停止產(chǎn)生，所以A、C、D項所敘述現(xiàn)象會發(fā)生；光照停止，暗反應(yīng)中C3還原受影響，C5減少，CO2的固定減慢，B項所敘述現(xiàn)象不會發(fā)生。答案B考點(diǎn)三實(shí)驗：葉綠體中色素的提取和分離 （5年4考）1.實(shí)驗原理有機(jī)溶劑無水乙醇無水乙醇溶解度溶解度高層析液2.實(shí)驗流程步驟操作要點(diǎn)說明提取色素研磨無水乙醇:作為_，可溶解綠葉中的色素SiO2：使研磨更充分CaCO3：防止研磨時_受

16、到破壞過濾研磨后用單層尼龍布過濾制備濾紙條剪去兩角的濾紙條一端1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)線剪去兩角以保證色素在濾紙上擴(kuò)散_，否則會形成弧形色素帶提取液葉綠素均勻、整齊畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取色素濾液，沿鉛筆線均勻畫一條濾液細(xì)線，待濾液干后再畫一兩次濾液細(xì)線要細(xì)、直干燥后重復(fù)畫一兩次，使濾液細(xì)線既有較多的色素，又使各色素擴(kuò)散的起點(diǎn)相同色素分離將適量層析液倒入試管插入濾紙條棉塞塞緊試管口實(shí)驗結(jié)果分析色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度a._橙黃色最少_最快b._較少較高較快c._較低較慢d._較多_最慢胡蘿卜素最高葉黃素黃色葉綠素a藍(lán)綠色最多葉綠素b黃綠色最低葉綠體中色素提取和分離過程與結(jié)果分析1

17、.(2015江蘇卷，21改編)為研究高光強(qiáng)對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進(jìn)行紙層析，下圖為濾紙層析的結(jié)果(、為色素條帶)。下列敘述不正確的是()A.強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低B.類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強(qiáng)光照C.色素、吸收光譜的吸收峰波長不同D.畫濾液線時，濾液在點(diǎn)樣線上只能畫一次解析由題圖示可知，強(qiáng)光下，、表示的葉綠素色素帶變窄，說明葉綠素含量降低，A正確；強(qiáng)光照條件下，類胡蘿卜素含量增加，說明類胡蘿卜素含量增加有利于植物抵御強(qiáng)光照，B正確；是葉綠素a，是葉綠素b，都是主要吸收藍(lán)紫光和紅光，但吸收光譜的吸收峰波長不同，C正確；畫濾液線時，濾液在

18、點(diǎn)樣線上畫23次，D錯誤。答案D2.在做“提取和分離葉綠體中的光合色素”實(shí)驗時，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“”表示使用，“”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實(shí)驗結(jié)果依次應(yīng)為()試劑甲乙丙丁無水乙醇水CaCO3SiO2A. B.C. D.解析解答本題首先要知道表格中各種試劑的作用，然后再分析每位同學(xué)所加的試劑。其中乙同學(xué)操作完全正確，其他同學(xué)與該同學(xué)進(jìn)行對比，分析缺少的試劑并根據(jù)該試劑的作用分析可能出現(xiàn)的實(shí)驗結(jié)果。無水乙醇為提取劑，色素提取過程不需要水，若加入水會使色素提取液顏色變淺；SiO2的作用是使研磨更充分；CaCO3能保護(hù)葉綠素分子。甲同學(xué)由于沒有加入

19、提取劑無水乙醇，所以提取液中不會出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到的色素帶有四條，與情況相符；丙同學(xué)由于未加CaCO3，所以葉綠素含量減少，所得到的色素帶中兩條葉綠素帶比正常的色素帶要窄，對應(yīng)；丁同學(xué)由于未加SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少，對應(yīng)。答案B綠葉中色素提取分離實(shí)驗異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數(shù)天的葉片，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇，(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。未加碳酸鈣或加入過少，葉綠素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊：濾紙條上的濾液

20、細(xì)線畫得太粗。(3)濾紙條看不見色素帶忘記畫濾液細(xì)線。濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。易錯防范清零易錯清零易錯點(diǎn)1混淆塑料大棚中“塑料顏色”與“補(bǔ)光類型”的選擇點(diǎn)撥為提高光能利用率，塑料大棚栽培時常選擇“無色塑料”以便透過各色光，這是因為太陽的全色光透過時各種色的光均可被作物吸收(盡管黃綠色吸收量較小，但總不會起負(fù)作用)，而陰天或夜間給溫室大棚“人工補(bǔ)光”時，則宜選擇植物吸收利用效率最高的“紅光或藍(lán)紫光”燈泡。因為若利用白熾燈,則其發(fā)出的光中“黃、綠光”利用率極低,從節(jié)省能源(節(jié)電、節(jié)省成本)角度講，用紅燈泡、紫燈泡效率最高。易錯點(diǎn)2誤認(rèn)為溫室生產(chǎn)中晝夜溫差越大，作物

21、產(chǎn)量越高點(diǎn)撥白天適當(dāng)提高溫度或增加CO2濃度，可有利于提高光合產(chǎn)量，夜晚不進(jìn)行光合作用，適當(dāng)降低溫度可降低呼吸速率從而減少有機(jī)物消耗，故適當(dāng)提高晝夜溫差可提高作物有機(jī)物積累量，從而提高作物產(chǎn)量。然而，晝夜溫差并非越大越好，因為夜晚溫度過低時，呼吸酶活性過小，當(dāng)呼吸作用被過度抑制時，必將減弱礦質(zhì)離子的吸收等代謝過程，從而制約次日的光合作用，這對作物生長顯然不利。易錯點(diǎn)3誤認(rèn)為14C轉(zhuǎn)移途徑為14CO214C314C514(CH2O)點(diǎn)撥光合作用暗反應(yīng)中C5的作用在于固定CO2形成C3，14CO2中的14C轉(zhuǎn)移途徑為14CO214C3(14CH2O)，中間沒有C5參與，C5的作用為C5CO22C3(CH2O)C5，C5被用于再次固定CO2，不能理解為C5生成(CH2O)。易錯點(diǎn)4誤認(rèn)為只能是光反應(yīng)制約暗反應(yīng)，暗反應(yīng)不會制約光反應(yīng)，從而認(rèn)為停止CO2供應(yīng)時，不影響O2產(chǎn)生點(diǎn)撥光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H和ATP，故光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，然而光