最新人教版生物第五章第4节 光合作用和能量转化学案无答案.docx
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最新人教版生物第五章第4节光合作用和能量转化学案无答案
第五章细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
第1课时 捕获光能的色素和结构
知识点一 捕获光能的色素
一．知识梳理
1．生物圈得以维持运转的基础：
_____________________。
唯一能够捕获和转化光能的生物学途径：
________。
2．实验：
绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理
（2）观察结果
滤纸条上色素带有四条，如下图所示：
结果分析：
（1）色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有_______________。
（2）色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。
色素带最宽的是__________，最窄的是____________，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。
（3）色素带扩散速度与__________有关，扩散速度越快说明_____________。
3．绿叶中色素的吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收_________________，胡萝卜素和叶黄素主要吸收__________。
二．问题思考
1.制备滤纸条；在一端剪去两角的目的？
2.重复画线的目的？
3.叶片呈现绿色的原因。
实验异常现象分析
（1）滤纸条未见色素带的原因：
（2）滤液绿色过浅的原因：
知识点二 叶绿体的结构适于进行光合作用
一．知识梳理
1．叶绿体
（1）叶绿体的结构
②色素及酶的分布
c_______________上分布着能够吸收、传递和转化光能的________。
与光合作用有关的酶分布在_____________和____________。
e___________中还含有少量DNA和RNA
（2）分布：
主要分布在植物的___________内。
（3）功能：
叶绿体是绿色植物进行__________的场所。
2．总结
在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的___________，在_________________________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
____________是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
2．问题思考
1.植物细胞一定能进行光合作用吗？
2.叶绿体是细胞光合作用的场所，那么没有叶绿体就一定不能进行光合作用吗？
3．典型习题
1.下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是
A．加入碳酸钙防止滤液挥发
B．用NaCl溶液提取叶片中的色素
C．用无水乙醇或丙酮分离色素
D．加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨
2.下图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是
A．①具有选择透过性
B．吸收光能的色素分布在②上
C．与光合作用有关的酶只分布在③中
D．叶绿体具有双层膜
3.某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：
①将5g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨 ②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1cm处用钢笔画一条横线 ③为增强实验效果，将滤液细线画粗些 ④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中
该同学操作有误的是（ ）
A．①B．①②C．①②③D．①②③④
4．下列关于叶绿体内光合色素的描述，正确的是
A．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
B．一般情况下叶绿体色素中含量最多的是叶绿素a
C．层析液中溶解度最大的光合色素是叶绿素a
D．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片一般呈现绿色
5.将长势相同的四株植物，分别置于不同颜色的玻璃罩内，在同一环境中，接受相同水肥和光照，经过一段时间后，长势最好和最差的依次是
①红色透明罩 ②绿色透明罩 ③蓝色透明罩 ④无色透明罩
A．④③B．②①C．④②D．③①
6．叶绿体是光合作用的主要场所，下列关于叶绿体的叙述，正确的是
A．没有叶绿体的细胞就不能进行光合作用
B．吸收光能的四种色素分布在基质中
C．叶绿体内膜为光合作用的酶提供了附着位点
D．叶绿体内存在的类囊体，极大地扩展了受光面积
7．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示（“＋”表示使用，“－”表示未使用），其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为
甲
乙
丙
丁
无水乙醇
－
＋
＋
＋
水
＋
－
－
－
CaCO3
＋
＋
－
＋
SiO2
＋
＋
＋
－
A.①②③④B.②④①③C.④②③①D.③②①④
8.下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。
据图回答：
（1）图中步骤①加入研钵内的物质为：
A________10mL，作用是________________；B________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是________________________________________
（2）图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有_____________________________。
（3）图中步骤③剪去两角的作用是________________________，画滤液细线的要求是____________________。
（4）图中步骤④中加盖的目的是______________；色素带最宽的是________，扩散速度最快的是________。
（5）秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量3/4的________和________分解，从而显示出________和________的颜色。
第2课时 光合作用的原理
知识点一 探索光合作用原理的部分实验
一．知识梳理
1．光合作用的概念：
绿色植物通过________，利用____，把____________转化成________________，并且释放出______的过程。
2．反应式：
3.总结：
通过以上实验得出：
光合作用释放的____中的氧元素来自____，氧气的产生和糖类的合成不是同一化学反应，而是分成________和_________两个阶段。
二．典型习题
科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。
在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是（ ）
A．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
B．科学家发现甲醛是光合作用的原料
C．希尔发现离体叶绿体在适宜条件下可释放O2
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O
知识点二 光合作用的过程
一．知识梳理
1．光反应过程
2．暗反应过程
（1）美国科学家卡尔文用小球藻做的实验
①方法：
_____________。
②过程：
用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。
（2）暗反应过程
注：
C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸（RuBP）。
3．光反应与暗反应的关系
上图说明：
光反应为暗反应提供
ATP、NADPH，暗反应为光反应提供
ADP、Pi、NADP＋。
光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。
光合作用产生的有机物，不仅供
植物体自身利用，还养活了包括你我在内的所有
异养生物。
光能通过驱动
光合作用而驱动生命世界的运转。
易漏边角（课本P104）
相关信息
光合作用的产物——部分是
淀粉，还有一部分是
蔗糖。
蔗糖可以进入
筛管，再通过
韧皮部运输到植株各处。
结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2供应，叶绿体中ATP、NADPH、C3和C5相对含量发生怎样的变化。
提示：
（1）CO2供应正常，光照停止时，ATP、NADPH、C3、C5的含量变化
（2）光照正常，CO2供应停止C3、C5的含量变化
据下面光合作用图示判断，下列叙述不正确的是（ ）
A．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，⑥过程发生于叶绿体基质中
B．如用14C标记CO2来追踪光合作用过程中的碳原子，则14C的转移途径为14CO2→C3→糖类
C．NADPH既可作还原剂，也可为暗反应提供能量
D．②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等
[例3] 离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是（ ）
A．C3增多、C5减少B．C3增多、C5增多
C．C3减少、C5增多D．C3减少、C5减少
1．光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A．叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，不进行光反应
C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
2．以下反应过程在叶绿体基质中完成的变化有（ ）
①H2O→H＋＋O2②ATP→ADP＋Pi＋能量 ③2C3→（CH2O）＋C5④CO2＋C5→2C3
A．①②③B．①③④C．②③④D．①②④
3．如图为高等绿色植物光合作用图解，说法正确的是（ ）
A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是O2，可参与有氧呼吸的第三阶段
C．③是C3，能被氧化为（CH2O）
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
4．离体的叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，若改变某一条件，则叶绿体中ATP和O2的相对含量变化如图所示，则改变的条件是（ ）
A．光照由强到弱，CO2供应不变
B．光照由弱到强，CO2供应不变
C．光照不变，CO2供应由充足到不足
D．光照不变，CO2供应由不足到充足
5．如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题。
（以下问题均用图中字母或相应文字回答）
（1）甲指光合作用的____________，乙指光合作用的____________。
（2）在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是________的供给不足。
（3）在该过程中具有还原性的物质是________。
若CO2停止供应，首先增加的是________。
（4）能量转换的过程是光能→________→________。
（5）请写出光合作用的总反应式：
________________________________。
请写出E生成F的反应式：
______________
___________________________。
（6）在D中，含量最少的是________，含量最多的是________。
1.1941年，美国科学家鲁宾和卡门利用某种植物，采用同位素标记法进行了如下两组实验：
第一组：
H
O＋CO2→某种植物→18O2；第二组：
H2O＋C18O2→某种植物→O2。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自于水
B．两组实验中只需要一组就可以证明预期的结论
C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气
D．为了排除光照的影响，该实验要在黑暗条件下进行
2．下列关于光合作用发现史的叙述错误的是（ ）
A．19世纪末，科学界普通认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
B．希尔反应证明了光合作用中氧气来源于水分子的分解，所以说希尔反应就是光合作用的光反应
C．美国科学家阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP，并发现该过程总与水的光解相伴随
D．卡尔文同位素示踪技术探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
3．希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原，希尔反应是H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋
O2。
在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。
下面关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是（ ）
A．光合作用释放的O2来自于水而不是CO2
B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上
C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程
D．光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH
4.下列化合物与植物光合作用的关系，错误的是（ ）
选项
化合物
主要生理作用
A
ATP
参与CO2的固定
B
酶
催化光合作用中的化学反应
C
叶绿素
捕获光能
D
H2O
参与O2和（CH2O）的形成
5．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有（ ）
A．水、二氧化碳、ATPB．氧气、水、ATP
C．水、ADP、PiD．ADP、C3、水
6．没有在光合作用暗反应中被消耗的物质是（ ）
A．NADPH和ATPB．NADPH和CO2
C．五碳化合物和酶D．三碳化合物
7．下列关于光合作用中光反应的叙述，错误的是（ ）
A．光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行
B．光反应的产物之一氧以氧分子的形式释放
C．光反应产生的H＋和NADP＋结合形成NADPH
D．NADPH作为还原剂参与暗反应，本身不具有能量
8．下图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程）。
下列判断错误的是（ ）
A．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在c中
B．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
C．将b物质用18O标记，最终在（CH2O）中能检测到放射性18O
D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将迅速下降
9．下列有关光合作用的叙述，正确的是（ ）
A．绿色植物所有细胞都能进行光合作用
B．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行
C．光反应为暗反应提供NADPH和ATP
D．光合作用暗反应需要酶，光反应不需要酶
10．下图表示光合作用过程，其中Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质，下列说法错误的是（ ）
A．阶段Ⅰ表示光反应阶段，阶段Ⅱ表示暗反应阶段
B．物质a表示NADPH，物质c表示NADP＋，其中作为还原剂的为物质a
C．阶段Ⅰ和Ⅱ都需要酶的参与
D．物质b为ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生
答案 D
解析 由图可知：
Ⅰ为光反应阶段，Ⅱ为暗反应阶段，A正确；a为NADPH，将C3还原后生成NADP＋，即c，B正确；光合作用过程需要酶的参与，C正确；物质b为ADP，在叶绿体基质中产生，D错误。
[能力提升]
11．（2019·龙岩高一检测）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5（即RuBP）→2C3，下列分析正确的是（ ）
A．叶肉细胞内RuBP羧化酶分布在叶绿体类囊体薄膜上
B．上述反应需要在无光条件下进行
C．单位时间内C3生成量的多少可反映RuBP羧化酶活性的高低
D．提取的RuBP羧化酶应在最适温度条件下保存，以保持其最高活性
答案 C
解析 由题意可知，叶肉细胞内RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，其场所为叶绿体基质，A错误；CO2的固定也可以在有光条件下进行，B错误；酶活性可用单位时间内生成物的产生量表示，C正确；最适温度下，RuBP羧化酶活性最高，不适宜长期保存，应在低温条件下长期保存，D错误。
12．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，NADPH下降
D．绿光，C5上升
13．下列表示光合作用图解，请据图回答问题：
（1）请填写字母所代表的物质
a．__________ b．__________ c．__________
d．__________ e．__________ f．__________
g．__________ h．__________ i．__________
j．__________
（2）由“c”经暗反应形成“d”可以分成________和________两个阶段。
（3）如果用同位素标记3H参与光合作用的水，并追踪3H，它最可能的途径是（用图中字母表示）________。
如果用含14C的CO2追踪光合作用过程中碳原子的转移途径，则14C首先出现在________。
（4）能同时为暗反应提供还原剂和能量的物质是________。
（5）j形成d需要________提供的能量，________作还原剂且需________参与。
（6）叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP在叶绿体内的移动方向________________；如果将此植物由光照充足的条件下移至阴暗处，则在叶绿体中的NADPH含量将________。
14．1937年植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。
研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：
溶液种类
A试管
B试管
C试管
D试管
叶绿体悬浮液
1mL
－
1mL
－
DCPIP
0.5mL
0.5mL
0.5mL
0.5mL
0.5mol/L蔗糖
溶液
4mL
5mL
4mL
5mL
光照条件
光照
光照
黑暗
黑暗
上层液体颜色
无色
蓝色
蓝色
蓝色
（1）自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是________，这些氢在暗反应的________过程中被消耗。
（2）实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是____________________，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是__________________。
（3）A与C比较可以说明氢产生的条件是_______，B和D试管的目的是为了说明DCPIP________________________________________。
（4）实验结束后A组试管中叶绿体________（填“有”或“没有”）（CH2O）的产生，主要原因是______________________________________。
第3课时 光合作用原理的应用
知识点一 探究环境因素对光合作用强度的影响
1．光合作用强度
（1）概念：
植物在
单位时间内通过光合作用制造
糖类的数量。
（2）表示方法：
用一定时间内
原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
2．探究光照强度对光合作用强度的影响
（1）实验原理：
抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中
下沉，光照下叶片进行光合作用产生
氧气，充满细胞间隙，叶片又会
上浮。
光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量
越多。
下图为实验装置图，分析图中盛水玻璃柱的作用。
（2）提出问题：
光照强度对光合作用强度有何影响？
（3）作出假设：
在一定范围内，随着光照强度增强，光合作用强度增强，超过一定范围，随着光照强度增强，光合作用强度不再变化。
（4）设计实验
①实验中变量分析
②材料：
打孔器、注射器、5WLED台灯、烧杯、绿叶（如菠菜叶片）。
③预期结果：
台灯与实验装置的距离越远，相同时间内叶片浮起数量
越少。
（5）实验流程
（6）实验结果：
在一定范围内，台灯与实验装置的距离越近，浮起的圆形小叶片也
越多。
（7）实验结论：
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用也
增强（单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多）。
提示：
台灯发光同时也会使温度发生改变，在台灯与烧杯之间加盛水玻璃柱排除温度对实验现象的影响。
本实验每组圆形小叶片由30片改为3片可以吗？
提示：
不可以。
叶片太少，不能排除偶然性。
知识点二 影响光合作用的因素及应用
1．影响光合作用的内部因素：
____的含量、__的含量和活性、叶龄等。
2．影响光合作用强度的环境因素：
______________________________________。
（1）只要影响到
原料——CO2、水，
能量的供应（动力—光能），都可以是影响光合作用强度的因素。
例如：
影响CO2供应量的因素：
环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
（2）影响
叶绿体（光合作用场所）的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。
例如：
无机营养、
病虫害。
（3）光合作用需要酶参与，因此影响酶活性的因素也是影响因子，例如
温度、pH。
3．影响光合作用的环境因素分析
（1）光照对光合作用的影响
①光照时间越长，产生的光合产物
越多。
②由于光合色素吸收
红光和蓝紫光最多，吸收
绿光最少，所以光的波长不同光合作用强度不同。
③光照强度
A．图像
B．曲线分析
a．横纵坐标轴：
横轴表示自变量—
光照强度，纵轴表示因变量
光合作用强度
b．有关点的解读
O：
起点，光照强度为零，不进行光合作用，光合作用强度为
零
C：
光合作用强度达到
最大值时所需要的最小光照强度（光饱合点）
北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？
提示：
光合作用强度将减弱。
光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用强度减弱。
c．线段分析
OA：
随着光照强度增强，光合作用强度
增强
AB：
光照强度增加到一定值后，光合作用强度
不再增加（光照强度不再是限制因素）
④应用：
适当
提高光照强度；
延长光合作用时间；增加光合作用面积——
合理密植；温室大棚用_________的塑料或玻璃。
（2）CO2浓度
①图像
②曲线分析
a．横纵轴分别代表自变量、因变量
b．有关点的解读
A′：
进行光合作用所需的
最低CO2浓度
B′：
达到最大
光合作用强度所需最低CO2浓度，CO2饱和点
c．线段分析
A′B：
光合作用强度随CO2浓度增大而
增大
B以后：
当CO2浓度增加到一定值后，光合作用强度
不再增加（CO2浓度不再是限制因素）
③应用：
温室栽培植物时，适当提高室内
CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施
有机肥，使植物吸收CO2增多；大田中，要注意通风透气，合理密植。
（3）温度
①温度通过影响酶的
活性来影响光合作用强度。
②应用：
适时播种；温室栽培时白天适当
提高温度，夜间适当
降低温度。
（4）水及矿质元素
①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响
叶绿素的合成从而影响光合作用。
②水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质；水还会影响
气孔关闭，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。
③应用：
在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料；合理灌溉可以提高作物的光能利用率。
4．真正光合速率、净光合速率和呼吸速率
（1）真正光合速率、净光合速率和呼吸速率关系
①真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
②上图中光照强度大于C时，OA段表示
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