高考生物一轮复习 第3单元第3讲 光合作用Ⅰ教学案 新人教版必修1Word文档下载推荐.docx
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用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，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。
（人教版必修1P99页“与社会的联系”）
温室或大棚种植蔬菜时，最好选择什么颜色的玻璃或塑料薄膜？
说明原因。
提示：
无色透明。
有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用的进行；
而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各种色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。
1．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光。
（√）
2．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。
（×
）
叶绿体中色素吸收的光能用于光合作用。
3．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。
叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。
4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。
基质中有酶分布，但没有色素。
5．没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。
蓝藻细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。
影响叶绿素合成的因素
（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。
1．为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？
说出你的理由。
因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，所以高等植物的叶片一般呈现绿色。
2．入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。
入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量增加，导致叶片变黄。
3．为了探究弱光和强光对某种绿色植物的叶片内各种光合色素含量的影响，请简要写出实验设计思路并利用所学知识进行检测。
将某种生理状态、大小等相同的绿色植株平均分为甲、乙、丙3组，甲组给予弱光照、乙组给予自然光照，丙组给予强光照，其他条件相同且适宜，一段时间后取每组相同部位的等量叶片进行色素的提取和分离，比较滤纸条上各种色素带的宽度。
考查色素的种类和作用
1．（2019·
广州一模）下列关于植物细胞中光合色素的说法正确的是（ ）
A．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上
B．Mg是构成叶绿素所必需的微量元素
C．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色
D．用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散得快
A [植物细胞中光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项正确；
Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B项错误；
叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C项错误；
用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散得快，D项错误。
]
2．（2019·
邢台市高三质检）下列关于植物细胞叶绿体内光合色素的叙述，正确的是（ ）
A．胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光
B．叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来
C．四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是胡萝卜素
D．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
B [胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A项错误；
叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来，B项正确；
四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是叶绿素b，C项错误；
植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会发生改变，D项错误。
考查叶绿体的结构和功能
3．（2019·
烟台模拟）叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体的薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的
D [叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上，A错误；
水的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误；
CO2的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误；
光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。
4．（2019·
重庆南开中学月考）下列关于叶绿体的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积
B．叶绿体基质中NADP＋能形成NADPH
C．类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光
D．类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原
C [叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A项错误；
NADP＋形成NADPH的场所是基粒，B项错误；
类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C项正确；
催化CO2的固定和还原的酶存在叶绿体的基质中，D项错误。
绿叶中色素的提取和分离（实验）
1．实验原理
2．实验步骤
（1）提取色素
①研磨
操作图解
添加物质
作用
无水乙醇
溶解色素
二氧化硅
研磨充分
碳酸钙
保护色素
②过滤：
用单层尼龙布过滤→收集滤液。
（2）分离色素
主要操作
操作要点
操作目的
制备滤纸条
一端剪去两角
保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐
用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条滤液细线
滤液细线要细、直，使各色素扩散的起点相同
画滤液细线
待滤液干后，再画一两次
使滤液细线上有较多的色素
层析
层析液不能触及滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，而不会沿滤纸条向上扩散
3.实验结果分析
结合图示填写表格内容。
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a
最少
最高
最快
b
较少
较高
较快
c
最多
较低
较慢
d
较多
最低
最慢
绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
（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使用放置数天的绿叶，滤液色素（叶绿素）太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低（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：
没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。
（3）滤纸条看不到色素带：
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”。
石家庄模拟）下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是（ ）
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在画出一条滤液细线后紧接着重复划线2～3次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
B [过滤的目的主要是将滤渣和滤液分开，要用尼龙布而不能用滤纸过滤研磨液，故A错误；
干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快地上升，使色素更好地分离，故B正确；
画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，故C错误；
叶绿体中色素不溶于水，而溶于有机溶剂，可用无水乙醇溶解色素，故D错误。
山西名校联考）下列关于绿叶中色素的提取和分离的叙述，不正确的是（ ）
A．用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同
B．色素在层析液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同
C．研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例相同
D．只画一次滤液细线会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄
C [绿叶中各种光合色素的含量不同，故用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同，A正确。
绿叶中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的，扩散速度快；
溶解度小的，扩散速度慢，B正确。
提取色素时加入CaCO3是为了防止色素被破坏，特别是防止叶绿素被破坏，因此研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同，C错误。
只画一次滤液细线，滤纸上含有的色素含量减少，会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄，D正确。
武汉模拟）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。
下列叙述正确的是（ ）
A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深
B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成
C．四种色素在层析液中溶解度的大小是Ⅰ<
Ⅱ<
Ⅲ<
Ⅳ
D．如果滤液细线触及石油醚，会缩短分离得到四条色素带的时间
B [由图可知，强光照时叶绿素含量下降，类胡萝卜素含量上升，因此正常光照下的绿色更深，A错误；
强光照的作用可能是抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；
四种色素中溶解度大的，在滤纸上扩散速度快，因此四种色素在层析液中溶解度的大小是Ⅰ>
Ⅱ>
Ⅲ>
Ⅳ，C错误；
如果滤液细线触及石油醚，四种色素会溶解于层析液中，得不到四条色素带，D错误。
攀枝花模拟）在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容与结果见下表。
品种
光照处理
叶绿素a含量（mg/cm2）
叶绿素b含量（mg/cm2）
类胡萝卜素总含量（mg/cm2）
光合作用速率[μmolCO2/（m2·
s）]
A
正常光照
1.81
0.42
1.02
4.59
弱光照
0.99
0.25
0.46
2.60
B
1.39
0.27
0.78
3.97
3.80
3.04
0.62
2.97
回答下列问题：
（1）据表推知，该实验的自变量是________________________，无关变量是__________（两个即可）。
（2）表中的光合色素位于叶绿体的____________膜上。
用纸层析法将品种B绿叶光合色素分离的原理是_____________________。
（3）据表分析，在弱光照处理时，品种A和品种B的光合作用速率都减慢，但品种B比品种A的光合作用速率减慢程度低，原因是________________________________________________。
[答案]
（1）光照强度和植物种类 温度、二氧化碳浓度（合理即可）
（2）类囊体的薄 光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；
反之则慢
（3）品种B在弱光照处理时叶绿素a和叶绿素b含量增加
光合作用的过程
1．光合作用的探究历程
科学家
关键设计或现象
实验结论（观点）
普利斯特利
点燃的蜡烛（小鼠）＋绿色植物→蜡烛不熄灭（小鼠不死亡）
植物可以更新空气
英格豪斯
500多次植物更新空气的实验
植物只有在光下才能更新空气
梅耶
依据能量转化与守恒定律
光合作用把光能转换为化学能
萨克斯
光合作用产物除氧气外还有淀粉
恩格尔曼
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所
鲁宾和卡门
光合作用释放氧气全部来自H2O
卡尔文
用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性
光合作用中碳原子的转移途径为：
14CO2→14C3→（14CH2O）
2.光合作用的过程
（1）根据如图分析光反应与暗反应的区别
过程
Ⅰ.光反应
Ⅱ.暗反应
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素和酶
多种酶
原料
水、NADP＋、ADP、Pi
[H]（NADPH）、ATP、CO2
产物
[H]（NADPH）、ATP、O2
（CH2O）、ADP、Pi
物质变化
①水的光解：
H2O
[H]＋O2
②ATP的合成：
ADP＋Pi
ATP
①CO2的固定：
CO2＋C5
2C3
②C3的还原：
（CH2O）＋C5
能量变化
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
（2）根据如图分析光反应与暗反应的联系
①光反应为暗反应提供ATP和NADPH。
②暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。
（3）写出光合作用总反应式，并用箭头标注反应物中H、O的去向：
。
3．光合作用和化能合成作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
光能
无机物氧化释放的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
（人教版必修1P103“相关信息”）光合作用光反应阶段产生的[H]代表的物质是什么？
与细胞呼吸过程中产生的[H]代表的物质相同吗？
光合作用光反应阶段产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ（NADPH），细胞呼吸产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ（NADH），二者不相同。
因此，两者代表的物质不相同。
1．光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。
（√）
2．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。
H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
3．只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。
在暗反应不能进行时，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。
4．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含量都迅速增加。
（×
突然停止光照后，C3增加，C5减少。
5．正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定立即停止。
光反应停止后，光反应产生的[H]和ATP仍可被暗反应利用一段时间。
6．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
（1）“过程法”分析各物质变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件（如光照、CO2）突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
（2）“模型法”表示C3和C5的含量变化
1．光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用有什么不同？
光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。
细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。
2．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。
每组处理的总时间均为135s，光照与黑暗处理情况见如图所示（A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同）。
结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；
B组光合作用产物的相对含量为70%；
C组光合作用产物的相对含量为94%；
D组光合作用产物的相对含量为100%。
（1）各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？
（2）可以判断，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是什么？
如何解释这一实验结果？
（1）排除无关变量对实验结果的干扰（或保证自变量的唯一性）。
（2）B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%。
因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和[H]能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
考查光合作用探究历程的相关实验
衡水金卷）下列有关光合作用探究历程的叙述正确的是（ ）
A．英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气
B．萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶绿体在光下产生了淀粉
C．鲁宾和卡门用18O只标记H2O，证明了光合作用释放的氧气都来自水
D．恩格尔曼的水绵实验利用了好氧细菌的生理特点作为因变量观测指标
D [英格豪斯认为植物只有绿叶才能更新空气，A项错误；
萨克斯实验证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉，B项错误；
鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气都来自水，C项错误。
2．光合作用的暗反应阶段主要包括：
C5和CO2结合生成C3，C3经一系列变化生成糖类和C5。
为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间接依赖光，科学家利用小球藻进行实验，结果如图所示。
请回答下列问题：
（1）利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。
欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应怎样处理？
_______________________________________________________
______________________________________________________。
（2）暗反应阶段间接依赖光照的反应是___________________，作出此判断的依据是__________________________________________
_____________________________________________________。
（3）若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，短时间内细胞中C3和C5含量的变化趋势分别是_______________________
[解析]
（1）据题意可知：
欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质。
（2）分析图示可知：
当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关，据此可判断：
暗反应阶段间接依赖光照的反应是C3经一系列变化生成糖类和C5。
（3）若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，导致CO2和C5结合形成C3和CO2固定过程减弱，新生成的C3减少，而原有的C3继续被还原为C5和糖类，所以短时间内细胞中C3含量降低，C5含量升高。
[答案]
（1）每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质
（2）C3经一系列变化生成糖类和C5 当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关 （3）C3含量降低，C5含量升高
考查光合作用的过程
惠州模拟）用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升，则NaHSO3溶液的作用可能是（ ）
A．促进叶绿体中CO2的固定
B．抑制叶绿体中C3的还原
C．促进叶绿体中ATP的合成
D．抑制叶绿体中有机物的输出
C [若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，A项错误；
若NaHSO3溶液抑制叶绿体中C3的还原，则C3被还原生成的C5减少，消耗的C3减少，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，B项错误；
若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增加，生成的C5增加，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将增加，C3的含量将减少，C项正确；
若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，D项错误。
唐山期末）某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验：
组别
加入物质
实验现象
A组
DCPIP溶液
适宜温度和光照等条件
产生气泡，DCPIP溶液变为无色
B组
适量磷酸、NaHCO3
（CH2O）/C3比值增高
（注：
DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。
请分析回答：
（1）分离获得完整叶绿体需要用到的方法是________和过滤。
（2）A组气泡中成分是________，DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是__________________。
（3）B组（CH2O）/C3比值增高的原因是_____________________。
[解析]
（1）分离获得完整叶绿体需要用到的方法是差速离心和过滤。
（2）A组可以进行光合作用的光反应阶段，气泡中成分是O2,DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色溶液，DCPIP由蓝紫色变无色说明被还原了，原因是光反应阶段产生的[H]使DCPIP还原。
（3）B组（CH2O）/C3比值增高的原因是磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成（CH2O）。
ATP的形成需要游离磷酸，适量磷酸能够加快光反应的速率，生成ATP供暗反应使用，因此实验组中光反应速率高，ATP生成多，促进暗反应中（CH2O）合成。
[答案]
（1）差速离心
（2）O2 光反应阶段产生的[H]使DCPIP还原 （3）磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成（CH2O）
1.可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体（如蓝藻等），但是都有光合色素。
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。
3．植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
4．暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。
5．光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。
6．叶绿体产生的ATP只能
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