新高考生物一轮复习第二单元细胞的代谢第7讲光合作用讲义浙科版.docx
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新高考生物一轮复习第二单元细胞的代谢第7讲光合作用讲义浙科版
第7讲光合作用
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
光合作用
（1）光合作用的概念、阶段、场所和产物
（2）色素的种类、颜色和吸收光谱
（3）光反应和碳反应的过程
（4）活动：
光合色素的提取与分离
b
a
b
b
b
a
b
b
考点一 光合色素和叶绿体的结构
1．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。
2．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。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
（1）光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中（ × ）
（2）叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素（ √ ）
（3）叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同（ √ ）
（4）植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光（ × ）
（5）叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多（ × ）
2．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。
3．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。
4．如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。
提示 三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光，没有红光和蓝紫光，使水绵不同部位的光合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。
题组一 根据吸收光谱确定光合色素的功能
1．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，叶绿体中三碳酸分子的量增加
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，三碳酸分子还原加速，叶绿体中三碳酸分子的量将减少，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。
2．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。
题组二 叶片颜色与其色素的相关性分析
3．某研究小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
答案 B
解析 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以缺少叶黄素时对红光的吸收差异不显著；叶绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以本题正确答案为B。
4．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
答案 C
解析 红枫叶片含叶绿素，可进行光合作用，红枫叶片呈红色是因液泡中含有花青素，花青素是不能吸收光能进行光合作用的。
色素与叶片颜色
正常绿色
正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色
叶色变黄
寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄
叶色变红
秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色
考点二 光合作用的过程
1．写出光合作用的总反应式及各元素的去向
答案
2．完善光合作用的过程
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
（1）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（ × ）
（2）H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中（ × ）
（3）离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应过程（ √ ）
（4）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的原因是光反应强度和碳反应强度都降低（ √ ）
（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，叶绿体中三碳酸分子和RuBP的含量都迅速增加（ × ）
2．光反应与碳反应的区别与联系
项目
光反应
碳反应
条件
需色素、光、酶
不需色素和光，需要多种酶
场所
叶绿体的类囊体膜
叶绿体基质
物质转化
①水光解：
H2O
2H＋＋2e－＋
O2
②ATP的合成：
ADP＋Pi＋光能酶
ATP
NADP＋＋H＋＋e－
NADPH
①CO2的固定：
CO2＋RuBP
2三碳酸分子
②三碳酸分子的还原
三碳酸分子
三碳糖
③RuBP的再生和其他有机物的形成：
能量转换
光能→活跃的化学能，并贮存在ATP和NADPH中
ATP和NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能
3.根据提供的物质和能量，利用箭头构建光反应和碳反应的关系模型（光能、NADPH、ATP、ADP＋Pi、H2O、O2、CO2、三碳糖）。
提示 如图所示
4．光照和CO2浓度变化对光合作用物质变化的影响
变化条件
三碳酸
分子
RuBP
NADPH
和ATP
三碳糖
CO2供应不变
光照
强→弱
增加
减少
减少
减少
光照
弱→强
减少
增加
增加
增加
光照
不变
CO2充
足→不足
减少
增加
增加
减少
CO2不
足→充足
增加
减少
减少
增加
题组一 分析光合作用的过程
1．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膜上
C．图示①～④依次为NADPH、ATP、CO2、三碳糖
D．②不仅用于还原三碳酸分子，还可促进③与RuBP的结合
答案 C
解析 根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示NADPH、ATP、CO2、三碳糖、光反应和碳反应。
光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，碳反应发生在叶绿体的基质中。
三碳酸分子的还原过程中需要ATP，CO2固定过程中不需要ATP。
2．为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：
将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP，对实验条件和结论分析正确的是（ ）
A．黑暗中进行，结果表明：
H＋能通过扩散进出类囊体膜
B．光照下进行，结果支持：
合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C．黑暗中进行，结果支持：
光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动ATP合成
D．光照下进行，结果表明：
光反应产生的NADPH参与碳反应中三碳酸分子的还原
答案 C
解析 H＋能通过主动转运进出类囊体膜，A项错误；光照下进行，题干信息无法得出合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能，B项错误；黑暗中进行，类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，合成ATP，说明ATP的合成与H＋浓度梯度有关，C项正确；光反应产生的NADPH参与碳反应中三碳酸分子的还原，碳反应的场所是叶绿体基质，不是叶绿体类囊体，D项错误。
3．在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋RuBP→三碳酸分子。
为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化RuBP与14CO2的反应，并检测产物中14C的放射性强度。
下列分析错误的是（ ）
A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D．单位时间内含14C的三碳酸分子生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
答案 B
解析 RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定，属于碳反应，其场所是叶绿体基质，A正确；碳反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B错误；实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度，即采用同位素标记法，C正确；单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，D正确。
题组二 分析条件骤变对光合作用物质含量变化的影响
4．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，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）
A．O2的产生停止B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降D．NADPH/NADP＋比值下降
答案 B
解析 正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和NADPH停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止后，碳反应中三碳酸分子的还原受影响，RuBP减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。
5.如图为大豆叶片光合作用碳反应阶段的示意图。
下列叙述正确的是（ ）
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为三碳酸分子中的化学能
B．CO2可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的三碳酸分子在相关酶的催化作用下，可再形成RuBP
D．光强度由强变弱时，短时间内RuBP含量会升高
答案 C
解析 ATP中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能的过程，不参与CO2的固定，A项错误；在碳反应中，绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，不能直接被还原。
它首先与RuBP结合，形成三碳酸分子，三碳酸分子接受ATP释放的能量并被NADPH还原，再经一系列变化形成糖类，另一部分形成RuBP，B项错误；三碳酸分子被NADPH还原后可再形成RuBP，此过程中需要酶参与，C项正确；光强度由强变弱时，会造成NADPH和ATP在短时间内减少，RuBP的合成速率下降，而其分解速率不变，所以RuBP的含量会下降，D项错误。
6．下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。
下列有关叙述，正确的是（ ）
A．t1→t2，叶
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