版高考生物一轮精品复习 53 能量之源 光与光合作用学案 新人教版必修1Word格式文档下载.docx

版高考生物一轮精品复习 53 能量之源 光与光合作用学案 新人教版必修1Word格式文档下载.docx

《版高考生物一轮精品复习 53 能量之源 光与光合作用学案 新人教版必修1Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版高考生物一轮精品复习 53 能量之源 光与光合作用学案 新人教版必修1Word格式文档下载.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

进行光合作用的场所。

3、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

三、光合作用的探究历程

1、直到18世纪中期，人们一起以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。

2、1771年，英国的普利斯特利的实验证实：

植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。

3、1779年，荷兰的英格豪斯证明了植物体的绿叶在更新空气中不可缺少。

4、1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。

5、1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物除氧气外还有淀粉。

6、1939年，美国的鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水。

7、20世纪40年代，美国的卡尔文，利用同位素标记技术最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。

四、光合作用的基本过程及原理的应用

光合作用过程包括光反应和暗反应两个连续的过程。

1、光合作用强度：

是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

可通过测定一定时间内原料消耗的数量或产物生成的数量来定量表示。

2、影响光合作用强度的环境因素

（1）空气中二氧化碳的浓度

（2）土壤中水分的多少

（3）光照长短与强弱以及光的成分

（4）温度的高低等

3、原理的应用

（1）光合作用强度：

指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

可通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。

（2）影响光合作用强度的环境因素

①光照强度以及光的成分；

②空气中CO2的浓度；

③温度的高低等；

④土壤中H2O的多少。

五、化能合成作用

1、概念：

某些细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。

2、实例：

硝化细菌能利用NH3氧化成HNO2和HNO3时所释放的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类。

3、自养生物和异养生物

（1）自养生物：

绿色植物和硝化细菌都能将无机物转化为自身组成物质，因此属于自养生物。

（2）异养生物：

人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动，属于异养生物。

【热点难点全析】

一、“绿叶中色素的提取和分离”的实验分析

1、原理解读：

（1）色素的提取：

可以用无水乙醇（或丙酮）作溶剂提取绿叶中的色素，而不能用水，因为叶绿体中的色素不能溶于水。

（2）色素的分离：

利用色素在层析液中的溶解度不同进行分离，溶解度大的在滤纸上扩散得快，反之则慢。

2、实验流程图示：

（1）提取色素：

加入少许SiO2、CaCO3和10mL无水乙醇迅速研磨并用单层尼龙布过滤

（2）制备滤纸条：

长与宽略小于试管，在一端剪去两角；

在距剪去两角的一端1cm处画铅笔线。

（3）画滤液细线：

用毛细吸管吸取色素绿叶沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线；

（4）色素分离：

将滤液条插入有3mL层析液的试管中，有滤液细线的一端朝下。

（5）观察结果：

滤纸条上有四条颜色宽度不同的色素带，如图。

3、实验中几种化学试剂的作用：

（1）无水乙醇用于提取绿叶中的色素。

（2）层析液用于分离绿叶中的色素。

（3）二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。

（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。

4、实验中的注意事项：

（1）选材：

应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。

（2）提取色素：

研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。

用力要均匀，快慢要适中。

滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。

滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。

二、光合作用的过程分析

1、过程图解

2、反应式及元素去向

方程式：

CO2＋H218O（CH2O）＋18O2。

（1）O元素：

H218O→18O2

（2）C元素：

14CO2→14C3→（14CH2O）。

（3）H元素：

H218O→[H]→（CH2O）。

3、光反应与暗反应的比较

光反应

暗反应

条件

必须在光下

有光无光都可以

场所

叶绿体类囊体薄膜

叶绿体基质

物质转化

能量转化

光能转导ATP中活跃的化学能再到有机物中稳定的化学能

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，如图

4、光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2用（CH2O）合成量的影响

三、影响光合速率的环境因素及应用

1、光照强度对光合作用强度的影响

A点：

光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。

AB段：

随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。

B点：

细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。

BC段：

表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。

2、CO2浓度对光合

作用强度的影响

图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。

图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；

图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。

3、温度对光合作用速率的影响

温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。

4、必需元素供应对光合速率的影响

在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。

5、水分的供应对光合作用速率的影响

水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。

【例】

（2012·

南京市高三质检）如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。

在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。

下列分析合理的是（　　）

A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低

B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ

C．制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中

色素的含量

D．制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度

【解】选D。

x点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高，A项不正确；

题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B项不正确；

制约x点的光合作用因素是光照强度，C项不正确；

四、光合作用与细胞呼吸

1、光合作用与有氧呼吸的比较

光合作用

有氧呼吸

代谢类型

合成作用（或同化作用）

分解作用（或异化作用）

物质变化

无机物有机物

有机物无机物

能量变化

光能→化学能（储能）

化学能→ATP、热能（放能）

实质

合成有机物，储存能量

分解有机物、释放能量，供细胞利用

叶绿体

活细胞（主要在线粒体）

只在光下进行

有光、无光都能进行

3、光合作用与细胞呼吸的计算：

（1）光合作用速率表示方法：

通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。

但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。

（2）在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为表观光合速率，而植物真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。

如图所示：

（3）呼吸速率：

将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。

（4）一昼夜有机物的积累（用CO2量表示）可用下式表示：

积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。

【高考零距离】

1、（2012·

山东高考）夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。

下列说法正确的是（）

A.甲植株在a点开始进行光合作用

B.乙植株在e点有机物积累量最多

C.曲线b-c短和d-e段下降的原因相同

D.丙曲线b-d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭

【解析】a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A错；

18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，B错；

b-c段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，d-e段下降的原因是光照强度减弱，光反应提供的[H]和ATP不足导致，C错；

b-d段，乙曲线出现图中走势的原因是气孔会部分关闭，导致二氧化碳供应不足，甲走出不同的趋势，其原因可能为气孔无法关闭，D对。

【答案】D

2、（2012·

海南高考）将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是（）

A.一直降低，直至为零　　

B.一直保持稳定，不变化

C.降低至一定水平时保持相对稳定

D.升高至一定水平时保持

相对稳定

【解析】在适宜的条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低，当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定，故本题选C。

【答案】C

3、（2012·

广东高考）荔枝叶片发育过程中,净光合速率及相关指标的变化见下表。

叶片

发育时期

叶面积

（最大面积的%）

总叶绿素含量（mg/g·

fw）

气孔相对开放度（%）

净光合速率

（μmolCO2/m2·

s）

A

新叶展开前

19

-

-2.8

B

新叶展开中

87

1.1

55

1.6

C

新叶展开完成

100

2.9

81

2.7

D

新叶已成熟

11.1

5.8

　注:

“-”表示未测数据。

（1）B的净光合速率较低,推测原因可能是:

①叶绿素含量低,导致光能吸收不足;

②　　　　　　　　　　　　,导致　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中,一段时间后,A的叶肉细胞中,将开始积累　　　　;

D的叶肉细胞中,ATP含量将　　　　　　　　　　。

（3）与A相比,D合成生长素的能力　　　　;

与C相比,D的叶肉细胞的叶绿体中,数量明显增多的结构是　　　　　。

（4）叶

片发育过程中,叶面积逐渐增大,是　　　　　　　　的结果;

D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著,其根本原因是　。

【解析】

（1）影响光合速率的因素有外因（光照强度、温度、二氧化碳浓度等）和内因（叶绿素的含量、酶等）,结合表格中的信息,B组叶绿素含量为1.1mg/g·

fw,叶绿素含量低,气孔开放程度比较低,仅为55%,二氧化碳吸收量比较少,导致光合速率较低。

（2）A叶片净光合速率为-2.8μmolCO2/m2·

s,即光合速率小于呼吸速率,且由于是密闭的容器,导致容器内氧气越来越少而进行无氧呼吸,产生酒精。

D叶片中,光合速率大于呼吸速率,且由于是密闭的容器,导致容器内二氧化碳越来越少,暗反应减弱,而光反应不变,导致ATP增多。

（3）相比成熟叶片,幼嫩的叶是合成生长素的主要部分之一;

叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上,从表中可推知,由于总叶绿素含量增加,因此D的叶肉细胞的叶绿体中,基粒明显增多。

（4）细胞分裂使细胞数目增多,导致叶面积增大;

细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。

【答案】

（1）气孔开放度相对低　二氧化碳供应不足

（2）酒精　增多（3）低　基粒（4）细胞分裂　基因的选择性表达

4、（2012·

江苏高考）蓝藻、绿藻和硅藻是湖泊中常见藻类。

某课题组研究了不同pH对3种藻类的生长及光合作用的影响,实验结果见图1、图2。

请回答下列问题。

（1）根据图1和图2分析,3种藻类中pH适应范围最广的是　　　;

在pH为8.0时,3种藻类中利用CO2能力最强的是　　　。

（2）在培养液中需加入缓冲剂以稳定pH,其原因是　　　　　　　　　。

（3）在实验中需每天定时对藻细胞进行取样计数,请回答以下问题:

①取出的样液中需立即加入固定液,其目的是　　　　　　　　　　　。

②在计数前通常需要将样液稀释,这是因为　　　　　　　　　　　　。

③将样液稀释100倍,采用血球计数板（规格为1mm×

1mm×

0.1mm）计数,观察到的计数室中细胞分布见图3,则培养液中藻细胞的密度是　　　　个/mL。

（1）从图中坐标曲线看,pH在6.0~9.0范围内变化时,绿藻的生长速率和光合速率的变化不大,而其余两种藻类的变化幅度较大。

在pH为8.0时光合速率最大的是蓝藻。

（2）藻类的光合作用和呼吸作用会改变培养液中CO2含量,从而导致培养液的pH发生变化。

（3）①取出的样液中需立即加入固定液,杀死细胞,防止藻细胞增殖导致数量改变。

②由于藻细胞密度过大不便于进行计数,所以在计数前通常需要将样液稀释。

③图中的血球计数板采用25×

16规格,即它含25个中格,每一中格含16个小格,

所以图中一个大格共有400个小格。

因是25×

16的计数板,除计数四个角上的中格藻细胞数外,还要计算中央中格的藻细胞数,即共计数80个小格的藻细胞数量。

这5个样方的藻细胞数量分别为5、4、4、4、3（计数时遵循位于格线上的细胞一般计左不计右,计上不计下）。

每小格平均藻细胞数=（5+4+4+4+3）/80=1/4。

每个计数室的体积为0.1×

1×

1=0.1mm3,每个大格有400个小格,所以每个小格体积为0.1/400=1/4000mm3=1/4000000mL。

所以,每mL藻细胞个数=1/4×

4000000×

稀释倍数=1/4×

4000　000×

100=1×

108个/mL。

（1）绿藻　蓝藻

（2）藻类生长代谢会改变培养液pH

（3）①维持藻细胞数量不变②藻细胞密度过大　③1×

108

5、（2011·

福建高考）如图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（单位时间、单位叶面积吸收CO2的量）的变化曲线，下列叙述错误的是（）

A.在9：

30~11：

00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓

B.在11：

00~12：

30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多

C.在17：

00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同

D.在18：

30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应

【解析】A项，9:

30~11:

00光照强度增强，光反应提供的ATP和［H］增多，但净光合速率降低说明暗反应跟不上光反应，反应缓慢；

B项，有机物的积累量可代表净光合速率，从图知花生的净光合速率即有机物的积累量比玉米少；

C项，从图知，17:

00时净光合速率相同，氧气释放量代表净光合速率，即氧气释放量相同；

D项，18:

30时，玉米净光合速率为零，说明光合作用速率等于呼吸作用速率，仍进行光合作用，即有光反应和暗反应。

【答案】B

6、（2011·

海南高考）红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色，下列关于该植物的叙述，正确的是（）

A．红枫叶片不含叶绿素

B．红枫叶片呈红色是因为吸收了红光

C．红枫叶片能吸收光能进行光合作用

D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用

【解析】A项,红枫叶片含有叶绿素，只是液泡中的红色素遮盖了叶绿素的颜色，呈现了红色；

B项,红枫叶片呈红色是由于反射了红光，不是吸收了红光；

C项,在红枫叶片中含有光合色素，能吸收光能，可以进行光合作用；

D项,液泡中的色素不能将吸收的光能转化用于光合作用。

7、（2011·

江苏高考）某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。

将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（）

A.光吸收差异显著，色素带缺第2条

B.光吸收差异不显著，色素带缺第2条

C.光吸收差异显著，色素带缺第3条

D.光吸收差异不显著，色素带缺第3条

【解析】因为题干中水稻为叶黄素缺失突变体，对其所

在叶片进行实验后，色素层析带一定缺第2条，即叶黄素。

但光吸收差异不显著，因为叶黄素主要吸收蓝紫光，红光被叶绿素a和叶绿素b吸收，故B项符合题意。

8、（2011·

江苏高考）某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。

下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（）

遮光比例（%）

叶绿素a/b

叶绿素含量（mg/g）

净光合速率（μmol·

m-2·

s-1）

植株干重（g）

4.8

2.1

8.0

7.5

10

5.3

2.3

9.6

9.9

30

5.2

2.4

8.9

9.2

50

4.4

2.6

7.2

70

4.1

90

3.3

3.0

3.2

A.适当的遮光处理,可提高其干重

B.叶绿素含量与净光合速率呈正相关

C.叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标

D.遮光90%时,铁线莲不进行光合作用

【解析】由表格信息可知：

遮光比例由0～30％，植株干重提高，A正确。

叶绿素含量与净光合速率无特定关系，B项错误。

遮光比例由10％～90％，叶绿素a／b不断降低，叶绿素a／b可作为其利用弱光能力的判断指标，C项正确。

遮光90％时，净光合速率为0，此时铁线莲光合作用很弱，没有有机物的积累，D项错误。

【答案】AC

9、（2011·

新课标全国卷）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

【解析】缺镁叶绿素合成不足，影响了光反应的进行，因此光反应强度降低；

由于光反应产生的［H］和ATP减少，间接影响了暗反应的进行，因此暗反应强度也降低。

10、（2011·

浙江高考）下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是（）

A.破坏叶绿体外膜后，O2不能产生

B.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变

C.与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短

D.离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应

【解析】A项，叶绿体类囊体薄膜上产生O2，不是外膜；

B项，不同季节各色素的比例不同，秋季叶绿素少而胡萝卜素和叶黄素多；

C项，影响光合作用速率的因素有光照强度、CO2浓度、温度等，与夏季相比，冬季温度低是光合速率低的主要原因；

D项，暗反应不仅需要CO2，还需要光反应提供ATP、NADPH，只要离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2，就可以完成暗反应。

11、（2011·

安徽高考）Ⅰ.保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。

某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：

材料用具：

相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。

方法步骤：

①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂（60kg·

hm-2）、氮肥（255kg·

hm-2）、保水剂（60kg·

hm-2）+氮肥（255kg·

hm-2）,置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。

②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10∶00～11∶00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定，结果（均值）如下表：

组号CO2吸收量/μmol·

s-1叶绿素含量/mg·

g-1

A10.663.07

B13.043.02

C15.913.05

实验结论：

适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。

（1）请指出上述方法步骤中的缺陷并改正：

步骤①；

步骤②。

（2）如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是。

（3）实验测得的CO2吸收量（大于、等于、小于）光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是。

光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定释放量计算。

Ⅱ.大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，一度都有较大的种群数量。

由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。

（1）从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎有一定生存优势的原因是。

（2）成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于。

（3）目前，野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中，通过建立生态廊道沟通各种群，可以使种群间发生。

（4）建立自然保护区，改善栖息环境，以提高，是提高大熊猫种群密度的根本措施。

【解析】本题第一部分考查实验设计和光合作用的有关知识，第二部分考查种群的增长和生态系统的功能。

Ⅰ.

（1）步骤①中缺少一组既无保水剂又无氮肥的空白对照，步骤②中选取的叶片不仅数量相同，其他方面，如叶片大小等也应相同，从而保证单一变量。

（2）由表格数据可知，施用保水剂的A、C两组的叶绿素含量都高于无保水剂的B组，说明保水剂有利于叶绿素的合成，又由于氮是叶绿素和酶的组成元素，因此保水剂与氮肥配施有利于叶绿素的合成（或有利于光合作用有关酶的合成），从而提高了CO2吸收量。

（3）光合作用过程中，CO2实际消耗量=实验测得的CO2吸收量+呼吸作用释放出的CO2量；

光

合作用强度除了用CO2