高三生物浙江选考1轮复习文档 必修1 第3章 第8讲 光合作用Ⅰ 教师用书 Word含答案.docx
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第8讲 光合作用（Ⅰ）
浙江[学考＋选考]考纲确认
考点
知识内容
必考
加试
12.光合作用（Ⅰ）
（1）光合作用的概念、阶段、场所和产物
b
b
（2）色素的种类、颜色和吸收光谱
a
a
（3）光反应和碳反应的过程
b
b
（4）活动：
光合色素的提取与分离
b
b
考点一|光合作用的概述和过程
1．光合作用的概述
（1）概念：
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成贮存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
（2）总反应式：
6CO2＋12H2O
6O2＋6H2O＋C6H12O6。
（3）光合作用的场所——叶绿体
观察下面的叶绿体结构示意图，完成下列问题：
①a、b分别为外膜和内膜。
②c为基粒，是由许多类囊体堆叠而成的，其膜可称为光合膜。
d为液态的叶绿体基质，含有许多酶。
（4）光合作用的研究——氧气的产生
利用同位素示踪的方法，证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。
（5）阶段：
光合作用分为光反应和碳反应两个阶段。
前一阶段在类囊体膜上进行，后一阶段在叶绿体基质中进行。
2．光合作用的过程
（1）光反应
①条件：
光、色素、酶、水
②场所：
类囊体膜上（即光合膜）。
③物质变化：
H2O＋NADP＋―→NADPH＋O2
ADP＋Pi
ATP
④能量变化：
光能―→电能―→活跃的化学能贮存在ATP和NADPH中。
（2）碳反应
①条件：
多种酶、CO2、ATP、NADPH。
②场所：
叶绿体的基质中。
③物质变化：
CO2首先被1个RuBP分子固定，形成1个六碳分子，这个六碳分子随即分解成2个三碳酸分子，每个三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团生成三碳糖，并将NADPH和ATP释放的化学能储存在糖分子中。
每3个CO2进入卡尔文循环就形成6个三碳糖，其中5个三碳糖分子再生成RuBP，还有一个三碳糖分子运到叶绿体外合成蔗糖或被叶绿体利用合成淀粉、蛋白质和脂质。
④能量变化：
ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。
1．（2016·4月浙江选考，节选）叶绿体中的色素，蛋白质等在某种膜上的分布及部分反应的示意图如下，请回答：
（1）该膜是__________膜，其上含有色素和催化光反应的________。
光反应中，色素吸收的光能转变为ATP等物质中的________。
（2）光反应的产物除图中所示的物质外，还有电子和________。
ATP为碳反应提供了能量和________。
【解析】 光反应的场所为叶绿体类囊体膜。
类囊体膜上含有各种光合色素和光反应所需的酶。
色素吸收的光能通过光反应过程转移至ATP、NADPH等物质中以化学能的形式储存。
（2）光反应的产物包括O2、H＋、电子、ATP和NADPH等。
ATP除为碳反应供能外，还可以在三碳酸被还原生成三碳糖的过程中提供磷酸基团。
【答案】
（1）类囊体 酶 化学能
（2）NADPH 磷酸基团
2．（2015·10月浙江选考，节选）图乙为黑藻叶绿体中的某生理过程，请回答：
乙
图乙所示的生理过程为________循环，该循环从一个______开始，每形成1分子三碳糖磷酸需经过______轮该循环。
三碳糖磷酸大部分运至叶绿体外转变成______，供植物细胞利用。
【解析】 图乙表示卡尔文循环过程，该循环从一个RuBP与一个二氧化碳结合开始，每形成1分子三碳糖磷酸需经过3次循环。
三碳糖磷酸大部分运至叶绿体外转变成蔗糖，供植物细胞利用。
【答案】 卡尔文 RuBP 3 蔗糖
1．光反应与碳反应的过程分析
比较项目
光反应
碳反应
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
时间
短促，以微秒计
较缓慢
条件
光、色素、酶、水
多种酶、CO2、NADPH、ATP
过程
利用光能使水光解产生O2，同时产生ATP和NADPH
将CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环
物质变化
①水的光解：
H2O
2H＋＋2e－＋
O2
②ATP的合成：
ADP＋Pi＋能量
ATP
③NADPH的合成：
NADP＋＋H＋＋2e－
NADPH
①CO2的固定：
CO2＋RuBP
2个三碳酸分子
②三碳酸的还原：
2个三碳酸
2个三碳糖分子
③RuBP的再生：
三碳糖
RuBP
能量变化
光能―→ATP、NADPH中活跃的化学能
活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能
完成标志
O2释放、ATP和NADPH的生成
糖类等有机物的生成
联系
光反应能为碳反应提供ATP、NADPH，碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。
二者紧密联系，缺一不可
示意图
2.分析在环境因素发生变化时，三碳酸和RuBP等物质含量的变化
（1）当CO2供应不变，光照发生变化时：
光照
分析
结果
强→弱
光反应减弱，NADPH和ATP含量减少，三碳酸分子还原减弱
三碳酸分子含量增多，RuBP含量减少，ADP和NADP＋含量增多
弱→强
光反应增强，NADPH和ATP含量增多，三碳酸分子还原加强
三碳酸分子含量减少，RuBP含量增多，ADP和NADP＋含量减少
（2）当光照不变，CO2供应发生变化时：
CO2供应
分析
结果
充足→不足
CO2的固定减慢，三碳酸分子的产生减少，RuBP分子消耗减少
三碳酸分子含量减少，RuBP含量增多，ATP和NADPH含量增多
不足→充足
CO2的固定加快，三碳酸分子的产生增多，RuBP分子消耗增多
三碳酸分子含量增多，RuBP含量减少，ATP和NADPH含量减少
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
C [图示⑤过程为光反应过程，发生在叶绿体的类囊体膜上，A项错误；⑥过程为碳反应，发生于叶绿体基质中，B项错误；图示①～④依次为NADPH、ATP、CO2、三碳糖，C项正确；③为CO2，其与RuBP的结合不消耗ATP，D项错误。
]
2．（2016·浙江学考）下图表示光合作用的碳反应过程。
下列叙述错误的是（ ）
A．①是3磷酸甘油酸
B．②和③在类囊体膜上产生
C．⑤是核酮糖二磷酸
D．⑥可在叶绿体内转变为氨基酸
C [据图可知，CO2和RuBP生成3磷酸甘油酸，A项正确；②和③分别为ATP和NADPH，在类囊体膜上产生，B项正确；⑤是三碳酸分子被还原后形成的三碳糖，RuBP即为核酮糖二磷酸，C项错误；⑥是光合作用产生的糖类，可在叶绿体内转变为氨基酸，D项正确。
]
3．（2016·杭州期中联考）下列关于光合作用的叙述，错误的是（ ）
A．光反应产生的NADPH也是碳反应中将CO2还原为糖的直接能源物质
B．三碳酸分子除了需要接受能量之外，还需要接受ATP和NADPH提供的物质，才能形成三碳糖
C．以三碳糖为原料在叶绿体内合成淀粉、蛋白质以及脂质，所需能量来自光反应
D．在碳反应中，有3个CO2分子进入卡尔文循环，形成6个三碳糖，其中只有1个三碳糖离开卡尔文循环，然后在叶绿体内或运到叶绿体外而被利用
C [光反应产生的NADPH和ATP都是碳反应中将CO2还原为糖的直接能源物质，A项正确；三碳酸分子除了需要接受能量之外，还需要接受ATP提供的磷酸和NADPH提供的氢才能形成三碳糖，B项正确；以三碳糖为原料在叶绿体内合成淀粉、蛋白质以及脂质，所需能量来自ATP，光反应产生的NADPH和ATP通常只能用于将三碳酸还原成三碳糖，C项错误；在碳反应中，有3个CO2分子进入卡尔文循环，形成6个三碳糖分子，其中只有1个三碳糖离开卡尔文循环，然后在叶绿体内或运到叶绿体外被利用，其他大部分用于RuBP的再生，D项正确。
]
4．（2016·浙江六校联考）下图是碳反应及光合产物在植物细胞中的利用示意图，其中阿拉伯数字表示生理过程，罗马数字表示反应场所，字母表示物质。
据图分析下列叙述不正确的是（ ）
A．Ⅰ是叶绿体基质，Ⅱ是细胞溶胶
B．b是三碳酸，②过程需要光反应产生的ATP和NADPH
C．生成一分子c，需要①②③各循环1次
D．d最可能是蔗糖，若⑤过程受阻，则①②③④过程都会受阻
C [据图可知，a是五碳糖，b是三碳酸，c是三碳糖，d是蔗糖，过程①是CO2的固定，过程②是三碳酸的还原，过程③是五碳糖的再生，过程④是三碳糖转变成蔗糖，过程⑤是光合产物以蔗糖形式输出。
Ⅰ中发生CO2还原成三碳糖的过程，故Ⅰ是叶绿体基质，A项正确；三碳酸的还原需要光反应产生的ATP供能，NADPH供氢和供能，B项正确；每3个CO2分子进入卡尔文循环，被还原为6个三碳糖，其中5个三碳糖再生为3个五碳糖，保证卡尔文循环继续进行，另一个则离开卡尔文循环，因此生成一分子c，需要①②③各循环3次，C项错误；光合产物输出受阻，导致光合产物积累在植物光合细胞中，为避免物质和能量的浪费，细胞通过调控抑制碳反应的进行，进而光反应也将减慢，D项正确。
]
5．（2016·3月温州选考测试）高等植物光合作用中光反应与碳反应的关系如下图所示，①、②表示物质，方框表示场所。
请回答：
（1）光反应的场所是________。
光反应中光能被吸收并转化为________和________中的化学能。
（2）②是________，它是碳反应的直接产物，既可以离开卡尔文循环，也可以在卡尔文循环中继续转变成________。
（3）与正常植物光合作用进行对照，缺镁植物释放①的速率较________，产生②的速率较________。
【解析】
（1）光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体膜上。
光合膜的叶绿素将吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能。
（2）②是光合作用碳反应的产物，为三碳糖；光合作用产生的三碳糖大部分在卡尔文循环中转变为核酮糖二磷酸，其余部分在叶绿体内或叶绿体外转变为淀粉和蔗糖等其他物质被利用。
（3）镁是合成叶绿素的重要成分，植物缺镁会影响叶绿素的合成，导致光合能力下降，释放①（O2）的速率减慢，产生三碳糖磷酸的速率也减慢。
【答案】
（1）类囊体（膜） ATP/NADPH NADPH/ATP
（2）三碳糖/丙糖（磷酸） RuBP/核酮糖二磷酸/五碳糖
（3）小/慢 小/慢
考点二|叶绿体色素的种类及提取与分离
1．实验原理
（1）提取：
叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
（2）分离：
各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验流程
1．（2016·10月浙江选考，节选）在高光强环境下，将某突变型植株与野生型植株分别施以低氮肥与高氮肥，一段时间后测定其叶绿素和Rubisco酶（该酶催化CO2和RuBP反应）的含量，结果如图所示。
请回答：
实验表明，突变型的________含量比野生型低，采用________法分离突变型植株叶片色素，与野生型相比滤纸条上有的色素带颜色变浅，变浅的色素带位于滤纸条从上到下的第________条。
【解析】 由题干信息可知：
突变型与野生型比较，叶绿素b在含量上没有区别，但叶绿素a的含量低。
可采用纸层析法分离色素，变浅的色素为其含量减少的色素，即叶绿素a，4种色素在滤纸条上从上到下的顺序依次为：
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。
【答案】 叶绿素a 低层析 3
2．（2016·4月浙江选考，节选）分离新鲜菠菜叶片中的光合色素时，应注意滤纸条上的滤液细线要高于________的液面。
滤纸条上最宽色素带中所含的色素是________。
【解析】 滤液细线不能浸没在层析液中，以免细线上所含的色素溶解在层析液中而无法沿着滤纸条向上扩散，从而无法分离形成不同的色素带；色素含量越多则色素带越宽，叶绿体中含量最多的色素为叶绿素a。
【答案】 层析液 叶绿素a
1．叶绿体中色素的分析
色素种类
叶绿素（约3/4）
类胡萝卜素（约1/4）
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
颜色
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
分布
叶绿体的类囊体薄膜上
吸收光谱
化学特性
不溶于水，能溶于乙醇、丙酮等有机溶剂
分离方法
纸层析法
2.实验中的注意事项
（1）选材：
应选取新鲜、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的叶绿体色素。
（2）提取色素：
研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取到较多的色素和使色素浓度适宜。
（3）制备滤纸条：
剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散速度一致，使色素带均匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。
（4）点样：
用力要均匀，快慢要适中。
滤液细线要细、直，且干燥后重复画几次，使滤液细线既有较多的色素，又使各种色素扩散的起点相同。
（5）分离色素：
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。
1．下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法不正确的是（ ）
A．叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜上
B．衰老叶片中甲、乙色素的含量显著减少
C．甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂
D．丙、丁两种色素主要吸收红光和蓝紫光
D [甲、乙、丙、丁依次为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
]
2．（2017·宁波期末联考）下表是在适宜条件下测得某植物叶绿体中色素吸收光能的情况，下列分析错误的是（ ）
波长（nm）
400
450
500
550
600
670
700
吸收光能
百分比（%）叶绿素a
40
68
5
15
16
40
16
全部色素
75
93
50
35
45
75
35
A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致
B．由550nm波长的光转为670nm波长的光时，叶绿体中三碳酸的量会增加
C．该植物缺乏镁时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大
D．环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低
B [植物光合作用吸收光能，发生水的光解产生O2，因此O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致，A项正确；由550nm波长的光转为670nm波长的光时，植物吸收的光能增加，光反应加快，为碳反应提供的NADPH和ATP增加，三碳酸的还原速率加快，叶绿体中三碳酸的含量减少，B项错误；镁是叶绿素的重要构成成分，植物缺乏镁时，叶绿素a含量降低，吸收的光能百分比的减少幅度更大，C项正确；表中实验数据是在最适温度条件下所得的实验结果，因此环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低，D项正确。
]
3．（2017·杭州质检）迁移率（Rf）是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。
下表是叶绿体中色素层析的部分结果。
下列相关叙述错误的是（ ）
溶剂移
动距离
色素甲
移动距离
色素乙
移动距离
色素丙
移动距离
色素丁
移动距离
实验组1
7.8
1.9
实验组2
8.2
1.5
实验组3
8.0
1.4
平均移动距离
8.0
7.6
0.8
迁移率（Rf）
无
0.53
0.10
A.色素甲的迁移率（Rf）是0.95
B．色素丙主要吸收红光和蓝紫光
C．色素乙的扩散速度比色素甲快
D．叶片衰老过程中色素丁含量逐渐减少
C [迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离，因此色素甲的迁移率（Rf）＝7.6/8.0＝0.95，A项正确；色素丙的迁移率（Rf）＝（1.9＋1.5＋1.4）/（8.0×3）＝0.2，故为叶绿素a，其主要吸收红光和蓝紫光，叶片衰老过程中叶绿素含量逐渐减少，B、D项正确；色素乙的迁移率小于色素甲，表明色素甲的扩散速度比色素乙快，C项错误。
]
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