步步高届高考生物一轮总复习 第10讲 光与光合作用Ⅰ考点整合 文 苏教版.docx

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步步高届高考生物一轮总复习第10讲光与光合作用Ⅰ考点整合文苏教版

第10讲　光与光合作用（Ⅰ）

[考纲要求]　1.光合作用的基本过程（Ⅱ）。

2.实验：

叶绿体色素的提取和分离。

考点一　捕获光能的色素和叶绿体的结构

1．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱

由图可以看出：

（1）叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。

（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。

2．叶绿体的结构与功能

（1）结构模式图

（2）结构

决定

（3）功能：

进行光合作用的场所。

证明

（4）恩格尔曼的实验：

好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。

[深度思考]

（1）为什么叶片一般呈现绿色？

提示　因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。

（2）为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高？

提示　无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。

题组一　光合色素吸收光谱的分析

1．将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱（图中的数字表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱）。

则该色素是（　　）

A．类胡萝卜素B．叶黄素

C．胡萝卜素D．叶绿素a

答案　D

解析　叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。

其中，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。

从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。

2．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。

据图判断，以下说法不正确的是（　　）

A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500nm波长的光

B．用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度

C．由550nm波长的光转为670nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加

D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470nm波长的光的利用量显著减少

答案　C

解析　类胡萝卜素主要吸收400～500nm波长的光，A正确；据图可知，用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；由550nm波长的光转为670nm波长的光后，色素吸收光能增强，光反应增强，C3还原加速，叶绿体中C3的量将减少，C项错误；叶绿素b主要吸收420～470nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D正确。

题组二　分析光合色素的元素组成与作用

3．（2013·新课标Ⅱ，2）关于叶绿素的叙述，错误的是（　　）

A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素

B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用

C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同

D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光

答案　D

解析　植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光，由于绿色植物几乎不吸收绿色光，所以植物的叶片一般呈现绿色。

4．1880年德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。

他将三棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上，并在水绵的悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况（如图所示），他得出光合作用强度在红光区和蓝光区最强。

这个实验的思路是（　　）

A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，水绵光合作用强

B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强，则在该种光照射下植物光合作用强

C．好氧细菌聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多，则在该种光照射下植物光合作用强

D．聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物——O2，使水绵的光合作用速度加快，则该种光有利于光合作用

答案　B

解析　普通白光经三棱镜折射后，分散成不同色彩的光，在图（b）中由左到右是按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫分布，好氧细菌分布在氧气浓度较高的环境中。

图（a）中，好氧细菌分布多的地方，氧气浓度高，氧气来自光合作用中的光反应，因此好氧细菌的分布也体现出光合作用强度的大小，故B项正确。

归纳提升

影响叶绿素合成的因素分析

（1）光照：

光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。

（2）温度：

温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。

低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。

（3）必需元素：

叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。

另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。

考点二　光合作用的探究历程及过程

1．光合作用的探究历程（连线）

思考　

（1）普利斯特利实验结果说服力不强，应如何设计对照实验？

答案　应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。

（2）萨克斯实验的自变量、因变量、实验组、对照组分别是什么？

答案　自变量为光的有无，因变量为颜色变化（有无淀粉生成），实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。

（3）写出鲁宾和卡门实验的设计思路。

答案　H2O＋C18O2―→植物―→O2；

HO＋CO2―→植物―→18O2。

2．光合作用的过程

（1）反应式：

CO2＋H2O（CH2O）＋O2。

（2）过程

[思维诊断]

（1）光合作用需要的色素和酶均分布在叶绿体基粒和基质中（　×　）

（2）破坏叶绿体外膜后，O2不能产生（2011·浙江，1A）（　×　）

（3）细胞中不能合成ATP的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构（2012·北京，1B）（　×　）

（4）光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提（　√　）

（5）在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加（2009·海南，15B）（　×　）

（6）H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中（2009·安徽，1B）（　×　）

题组一　分析光合作用的探究历程

1．下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。

一段时间后，以下相关比较不正确的是（　　）

A．Y2的质量大于Y3的质量

B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量

C．②中水的质量大于④中水的质量

D．试管①的质量大于试管②的质量

答案　C

解析　Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；④中小球藻中含有（CHO）的有机物，而①中小球藻含有（CH2O）的有机物，故④中小球藻质量大于①中的小球藻质量；④和②中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等；在试管①和②中原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余质量①大于②。

2．（2013·海南，10）某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。

在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。

其中，没有出现蓝色的部位是（　　）

A．a、b和dB．a、c和e

C．c、d和eD．b、c和e

答案　B

解析　部位c、e被锡箔纸遮盖，所以不能进行光合作用，而a部位为黄白色，没有叶绿素，不能进行光合作用产生淀粉，所以加碘液不会变蓝。

归纳提升

体会探究光合作用历程的实验方法

（1）在光合作用的探究历程中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。

①普利斯特利：

缺少空白对照，实验结果说服力不强。

②鲁宾和卡门：

相互对照，自变量为标记物质（HO与C18O2），因变量为O2的放射性。

③萨克斯：

自身对照，自变量为光照（一半曝光、另一半遮光），因变量为叶片的颜色变化。

（2）萨克斯在做实验前，把绿叶放在黑暗中处理一段时间，目的是消耗掉叶片中的营养物质。

如果不进行该步操作，结果可能会变为遮光处也出现蓝色，因为其中的营养物质没有被充分消耗掉。

（3）应用普利斯特利的实验装置和萨克斯的实验处理方法可以验证CO2是光合作用必需的原料，在实验时应注意对植物做饥饿处理。

题组二　光合作用的过程分析

3．根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是（　　）

A．⑤过程发生于叶绿体基质中

B．⑥过程发生于叶绿体类囊体薄膜上

C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、（CH2O）

D．②不仅用于还原C3化合物，还可促进③与C5的结合

答案　C

解析　根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示[H]、ATP、CO2、（CH2O）、光反应和暗反应。

光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中。

C3化合物还原过程中需要ATP，CO2固定过程中不需要ATP。

4.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是（　　）

A．①和②均为选择透过性膜

B．③上分布有与光反应有关的色素和酶

C．在③上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量

D．④中进行的反应使ATP进入糖类等有机物中

答案　D

解析　①和②分别表示叶绿体的外膜和内膜，为生物膜，具有选择透过性；③为基粒，其上分布着光反应所需的色素和酶；光反应的产物[H]和ATP进入④叶绿体基质中，为暗反应提供还原剂氢和能源物质ATP；ATP水解后将活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能，而非直接将ATP转移到有机物中。

5．（2014·福建，26）氢是一种清洁能源。

莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2，[H]可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气。

（1）莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的。

（2）CCCP（一种化学物质）能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢。

已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。

为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设计完全培养液（A组）和缺硫培养液（B组），在特定条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量。

实验结果：

B组>A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有作用。

为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为和。

（3）产氢会导致莱茵衣藻生长不良，请从光合作用物质转化的角度分析其原因

。

（4）在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产氢的原因是，因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱茵衣藻产氢量。

答案　

（1）类囊体薄膜　

（2）促进　添加CCCP的完全培养液　添加CCCP的缺硫培养液　（3）莱茵衣藻光反应产生的[H]转变为H2，参与暗反应的[H]减少，有机物生成量减少　（4）氧气抑制产氢酶的活性

解析　

（1）在光合作用过程中，叶绿素a等光合色素捕获光能的过程属于光反应过程，光合色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上，故光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上。

（2）A组为对照组，产氢量：

B组>A组，说明缺硫能促进莱茵衣藻产氢；根据单一变量原则，研究CCCP对莱茵衣藻产氢的影响时，可将自变量设置为是否添加CCCP，研究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响时，可设置完全培养液和缺硫培养液进行对照，而既要研究CCCP和缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，又要研究两者的相互关系，可设置如下四组实验：

完全培养液

缺硫培养液

添加CCCP

添加CCCP的完全培养液

添加CCCP的缺硫培养液

不添加CCCP

不添加CCCP的完全培养液

不添加CCCP的缺硫培养液

（3）光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中C3的还原，而产氢则意味着部分[H]转变为氢气，参与暗反应的[H]减少，会使暗反应产生的有机物减少。

（4）由题干中信息“低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气”可知，氧气能够抑制产氢酶的活性。

题组三　分析条件