K12学习版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第10讲 光与光合作用1Word格式.docx
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恩格尔曼的实验,好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。
理性思维
1.[归纳与概括]遇到连续阴雨天气,温室或大棚补充光源时在相同光强条件下应补充什么颜色的光?
2.[归纳与概括]玉米田里的白化苗,在长出几片叶片时就会死亡,原因是什么?
1.[2016·
全国卷Ⅱ]关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是（ ）
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
2.[2017·
全国卷Ⅲ]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
3.下列对叶绿体和光合作用的分析正确的是（ ）
A.没有叶绿体的细胞不能进行光合作用
B.用8%的盐酸处理叶绿体有利于各种色素的提取
C.将叶绿体粉碎加工成匀浆并给予一定的光照,光合作用仍能正常进行
D.叶绿体能产生和消耗ATP,两个过程完全在叶绿体内完成
题后归纳 影响叶绿素合成的三大因素
考点二 叶绿体色素的提取和分离
1.实验原理
2.实验步骤
3.实验结果
图3-10-3
4.实验注意事项及操作目的
注意事项
操作目的
提取色素
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇
溶解色素
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分、保护色素
迅速、充分研磨
防止乙醇过度挥发,
充分溶解色素
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一两次
使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
考查色素提取和分离的过程及结果
1.[2017·
福建厦门一中月考]下列关于叶绿体色素提取和分离实验的说法,不正确的是（ ）
A.实验中需要加入SiO2进行研磨,以破碎细胞和叶绿体
B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏
C.色素分离后在滤纸条上形成的4条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
D.色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
2.某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时,由于各组操作不同,出现了以下四种不同的层析结果,如图3-10-4所示。
下列分析不合理的是（ ）
图3-10-4
A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液
B.乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C.丙是正确操作得到的理想结果
D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
方法提炼 色素的提取与分离异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂（二氧化硅）,研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶,绿叶中色素（叶绿素）太少。
③一次加入大量的无水乙醇,提取的色素浓度太低（正确做法:
分次加入少量无水乙醇提取色素）。
④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。
（2）滤纸条色素带重叠:
滤液细线过粗、不直。
（3）滤纸条上看不到色素带
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。
（4）滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:
忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
考点三 光合作用的过程
1.光合作用的探究历程（连一连）
2.卡尔文的实验
（1）实验方法:
。
（2）实验思路:
。
（3）实验结论:
光合作用中碳的转移途径:
,这一途径称为 。
3.光合作用的过程
（1）反应式:
。
（2）过程图解
图3-10-5
a.根据图示写出各标号所代表的物质或过程名称
① ,② ,③ ,④ ,
⑤ ,⑥ 。
b.光合作用过程
①光反应进行的场所是 ,物质变化是 ;
能量变化是将光能转化为 。
②暗反应进行的场所是 ,发生的物质变化有 ,能量变化是将ATP中活跃的化学能转变成 。
1.[归纳与概括]CO2浓度为0.003%时,某植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的低,其原因是什么?
2.[归纳与概括]冬季应及时清理大棚膜上的水珠,目的是什么?
科学探究
银边天竺葵叶片的边缘呈白色,中间呈绿色（如图3-10-6所示）。
图3-10-6
不考虑叶片中光合产物的转移,请以银边天竺葵的叶片为材料,设计一组实验,验证叶绿体是进行光合作用的场所,简要写出实验思路并预测结果。
1.光反应和暗反应的区别与联系
项目
光反应
暗反应
条件
需要光、色素、酶、H2O、ADP、Pi
不需要叶绿素和光,需要多种酶、ATP、[H]、CO2
场所
叶绿体的类囊体薄膜
叶绿体基质
物质
转化
①水光解:
2H2O
4[H]+O2
②ATP的合成:
ADP+Pi+能量
ATP
能量
光能→活跃的化学能
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
（续表）
联系
光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi等,如图:
2.光合作用过程中元素转移途径分析
（1）光合作用总反应式及各元素去向
图3-10-7
（2）光合作用过程中O的转移途径
O
18O2
C18O2
C3
（C
O）+
（3）光合作用过程中C的转移途径
14CO2
14C3
（14CH2O）
3.光合作用过程中一些物质含量变化的分析
图3-10-8
技巧:
①需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。
②需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
（1）析图
生成
消耗
影响因素
产生于CO2
的固定过程
消耗于C3
的还原过程
CO2浓度改变直接影响的是CO2的固定过程。
光照强度改变后间接影响C3的还原过程
C5
产生于C3
消耗于CO2
ATP和
[H]
产生于光
反应过程
（CH2O）
—
（2）光合作用过程中物质含量变化分析
[H]和ATP
（CH2O）合成量
模型分析
光照强度由强到弱,
CO2供应不变
减少
增加
光照强度由弱到强,
光照不变,CO2量
由充足到不足
由不足到充足
角度1 考查光合作用的探究历程
1.如图3-10-9是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,下列有关叙述正确的是（ ）
图3-10-9
A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
2.下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的是（ ）
A.与黑藻相比,水绵更适宜用作探究光合作用的场所
B.金鱼藻是水生植物,用作探究光合作用产物有O2时,利于收集气体
C.卡尔文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径
D.用银边天竺葵探究光合作用产物有淀粉时,不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色
题后归纳 恩格尔曼实验方法的巧妙之处
（1）巧选实验材料:
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）妙法排除干扰因素:
没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
（3）巧妙设计对照实验:
用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对照实验;
临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
角度2 考查光合作用中物质和能量的转化
3.[2018·
湖北荆州中学月考
（二）]用高速离心法打破叶绿体膜后,类囊体薄膜和基质都释放出来。
在缺二氧化碳的条件下,给予光照,然后再用离心法去掉类囊体薄膜。
黑暗条件下,在去掉类囊体薄膜的基质中加入14CO2,结果在基质中检测到含14C的光合产物。
为证明:
①光照条件下,在类囊体薄膜上产生ATP、[H]等物质;
②CO2被还原成光合产物的过程不需要光。
在上述实验进行的同时,应追加一个怎样的实验（已知肯定要加14CO2）来说明问题（ ）
A.准备无类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下加入ATP、[H]
B.准备有类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下加入ATP、[H]
C.准备无类囊体薄膜的基质,在有光照的条件下加入ATP、[H]
D.准备有类囊体薄膜的基质,在有光照的条件下加入ATP、[H]
4.在适宜光照下,给密闭玻璃装置中的小麦提供用14C标记的14CO2,下列对暗反应阶段的叙述正确的是（ ）
A.14CO2固定后14C直接进入C5中
B.CO2固定的同时将ATP中的化学能转化为C3中的化学能
C.暗反应产生的14C6H12O6可在线粒体中氧化分解再产生14CO2
D.若气孔关闭,则短时间内会导致叶肉细胞中的C3含量下降
易错提醒 光合作用过程的4点注意
（1）光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原,不能用于其他生命活动。
（2）光反应必须在光照下进行,暗反应有光、无光均能进行。
（3）暗反应停止时,ATP和[H]积累,光反应也要停止。
（4）[H]既不是H+,也不是H,而是还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。
角度3 考查环境条件变化对光合作用中物质变化的影响
5.如图3-10-10为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。
下列叙述正确的是（ ）
图3-10-10
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.C3在有关酶的催化作用下可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
6.光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。
对于改变反应条件而引起的变化,正确的说法是（ ）
A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小
B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增加
C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
历年真题明考向
海南卷]关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是（ ）
A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
海南卷]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
3.[2016·
天津卷]在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。
下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是（ ）
A.红光,ATP下降
B.红光,未被还原的C3上升
C.绿光,[H]下降
D.绿光,C5上升
4.[2016·
海南卷]下列叙述错误的是（ ）
A.温度和光照会影响CO2的同化速率
B.光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应
D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖
考点一
【知识梳理】
1.蓝绿色 黄绿色 叶黄素 胡萝卜素
2.
（1）吸收、传递、转化光能
①可见 ②蓝紫光 红光和蓝紫光 绿光
（2）叶绿体类囊体薄膜上
3.
（1）外膜 内膜 基质 基粒 类囊体
（2）类囊体薄膜 基质
（3）光合作用
1.补充红光或蓝紫光,因为这两种颜色的光是植物光合作用吸收最多的,而相同强度的白光中只有一定比例的红光和蓝紫光。
2.玉米白化苗中不含叶绿素,不能进行光合作用,待玉米胚乳中的营养物质被消耗尽后,无法产生新的有机物,因此玉米白化苗在长出几片叶片时就会死亡。
【命题角度】
1.C [解析]叶绿体中的色素能够溶于有机溶剂乙醇、丙酮等物质中,A项正确。
根可通过主动运输从土壤中吸收镁,B项正确。
叶绿体中的色素吸收的是可见光,而不是红外光和紫外光,C项错误。
叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼苗叶片因不能合成叶绿素而呈黄色,D项正确。
2.A [解析]类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光,A项错误。
通过测量叶绿素对不同波长光的吸收百分比,可以绘制吸收光谱,B项正确。
由题干中信息“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”可知,光合作用的作用光谱可用O2的释放速率、CO2的吸收速率表示,C项正确。
640~660nm波长的光为红光,叶绿素吸收的红光能用于水的光解,释放O2,D项正确。
3.D [解析]蓝藻没有叶绿体,但细胞内含藻蓝素和叶绿素,可以进行光合作用,A错误。
叶绿体色素是脂溶性色素,可以通过加入无水乙醇溶解色素,便于提取;
色素不溶于盐酸,不能用盐酸提取色素,B错误。
将叶绿体粉碎加工成匀浆后,其中色素分子可能被破坏,光合作用相关酶的活性可能丧失,所以即便给予一定的光照,光合作用也不一定能正常进行,C错误。
叶绿体中光反应产生的ATP,完全被叶绿体内暗反应所利用,D正确。
考点二
1.D [解析]滤纸条上色素带的宽度反映了色素的含量,D错误。
2.C [解析]叶绿体色素能溶解在有机溶剂中,几乎不溶于蒸馏水中,A正确;
未加入SiO2,导致研磨不充分,获得的色素少,B正确;
在滤纸条上距离点样处近的叶绿素含量比类胡萝卜素多,C错误;
CaCO3可防止叶绿素被破坏,未加入CaCO3会导致叶绿素提取量减少,D正确。
考点三
1.①-（a）-
（2） ②-（c）-
（1） ③-（e）-（5）
④-（d）-（3） ⑤-（b）-（4）
2.
（1）同位素标记法
（2）用14C标记14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性
（3）CO2→C3→（CH2O） 卡尔文循环
3.
（1）CO2+H2O
（CH2O）+O2
（2）a.[H] ATP CO2 2C3 光反应 暗反应
b.①叶绿体类囊体薄膜 水的光解、ATP的合成 ATP中活跃的化学能 ②叶绿体基质 CO2固定、C3还原和ATP水解 有机物中稳定的化学能
1.CO2浓度低时,暗反应的强度低,所需ATP和[H]少。
2.增大光照强度和升高温度,以提高作物产量。
实验思路:
先把叶片在暗处放置一段时间,然后再将其置于光下一段时间,最后分别检测叶片白色部分和绿色部分是否有淀粉生成。
预测结果:
叶片白色部分没有淀粉生成,绿色部分有淀粉生成。
1.B [解析]题图所示的两实验中,只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理,目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。
恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所,萨克斯实验的目的是探究光合作用产物,所以两实验均需要光的照射。
恩格尔曼的实验中,照光处理与不照光处理、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。
恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物,萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。
2.D [解析]光合作用产物之一是淀粉,淀粉遇碘液变蓝色。
要检验是否生成淀粉,首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色,再滴加碘液,防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰。
银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体,无法进行光合作用合成淀粉,D错误。
3.A [解析]光反应必须在光下进行,其场所是类囊体薄膜,可为暗反应提供[H]、ATP等物质;
暗反应在叶绿体基质中进行,有光、无光都可进行。
据此结合题意可知,在题述实验进行的同时,应追加一个对照实验即另准备无类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下,加入ATP、[H]和14CO2。
若结果均检测出含14C的光合产物,说明CO2被还原成光合产物的过程不需要光。
综上分析,A项正确,B、C、D三项均错误。
4.D [解析]CO2的固定是CO2与C5在酶的催化作用下合成C3的过程,14CO2固定后14C直接进入C3中,A错误;
C3还原需要能量,而CO2的固定不需要消耗ATP,B错误;
葡萄糖的初步分解是在细胞质基质中完成的,C错误;
气孔关闭,14CO2吸收减少,所以短时间内C3含量下降,D正确。
5.C [解析]CO2的固定实质上是CO2与C5结合生成C3,该过程在酶的催化作用下完成,不需要消耗ATP,故A项错误;
CO2不能直接被[H]还原,而是C3被[H]还原,故B项错误;
C3在有关酶的催化作用下可再形成C5,维持C5含量的稳定,故C项正确;
光照强度减弱,光反应减弱,光反应形成的[H]和ATP减少,这样C3被还原生成的（CH2O）和C5减少,而在短期内,之前已经生成的C5仍然会与CO2结合生成C3（速率不变）,故C5的相对含量会减少,故D项错误。
6.B [解析]突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,A错误;
突然中断CO2供应使C3含量减少,进而使ATP和[H]含量增多,所以ATP/ADP的值增加,B正确;
突然将红光改变为绿光后光能利用率降低,ATP和[H]含量减少,进而使C3含量增多、C5含量减少,C错误;
突然将绿光改变为红光后光能利用率提高,ATP和[H]含量增加,ATP/ADP的值增加,D错误。
历年真题明考向
1.C [解析]淀粉水解过程不生成ATP,A项错误。
大脑主要是利用血液提供的葡萄糖氧化供能,B项错误。
叶肉细胞利用光能合成葡萄糖,C项正确。
硝化细菌从氨氧化成硝酸盐的过程中获取能量,D项错误。
2.A [解析]离体叶绿体在自然光下能进行光合作用,A项正确。
叶绿体中的色素能吸收红光和蓝紫光用于光合作用,B、C项错误。
水在叶绿体中分解所需能量来自叶绿体吸收的光能,D项错误。
3.C [解析]本题考查光合作用的有关知识。
相同光照强度下,红光较白光更有利于光合作用的进行,因此改用红光之后,叶绿体吸收的光能增多,光反应增强,ATP生成量增多,被还原的C3增加,未被还原的C3下降,A、B项错误。
叶绿体中的色素几乎不吸收绿光,因此改用绿光后,光反应强度降低,[H]含量下降,被还原的C3减少,生成的C5减少,C5总量下降,C项正确,D项错误。
4.C [解析]本题考查光合作用的过程、环境因素对光合速率的影响以及化能合成作用。
CO2的同化主要由光合作用实现,温度和光照会影响光合作用的速率,A项正确。
光合作用中光反应产生O2,B项正确。
光反应产生的ATP和NADPH分别为暗反应提供能量和还原剂,C项错误。
硝化细菌可利用氧化氨释放的化学能将CO2和H2O合成糖,D项正确。
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