高考考点一遍过生物课标通用第3辑考点1 光合作用的原理及其应用.docx

高考考点一遍过生物课标通用第3辑考点1 光合作用的原理及其应用.docx

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高考考点一遍过生物课标通用第3辑考点1光合作用的原理及其应用

一、光合作用的探究历程

1．1771年英国科学家普利斯特利

实验过程（方法）及现象：

点燃蜡烛+绿色植物

蜡烛不熄灭；

小鼠+绿色植物

小鼠不易窒息死亡

实验分析：

①没有发现光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。

由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。

2．1864年德国植物学家萨克斯

实验过程（方法）及现象：

绿叶

一半曝光，一半遮光

曝光处变蓝，

遮光处无颜色变化

实验分析：

①该实验设置了自身对照，自变量为光的有无，因变量是颜色变化（有无淀粉生成）。

该实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。

为了使实验结果更明显，在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。

本实验除了证明光合作用的产物有淀粉，还证明光是光合作用的必要条件。

3．1880年美国科学家恩格尔曼

实验分析：

①结论：

叶绿体是光合作用的场所，光合作用过程能产生氧气。

该实验设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两组对照。

自变量为光照和黑暗，因变量为好氧菌聚集的部位

4．1939年美国科学家鲁宾和卡门

实验过程（方法）及现象：

H2O+C18O2→植物→O2

H218O+CO2→植物→18O2

实验分析：

①该实验设置了对照，自变量是标记物质（C18O2和H218O）因变量是O2的相对分子质量。

鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。

二、实验：

绿叶中色素的提取和分离

1．实验原理

（1）色素的提取：

绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂（无水乙醇或丙酮）中，因此，可以用无水乙醇等有机溶剂提取叶绿体中的色素。

（2）色素的分离：

纸层析法。

根据绿叶中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，从而在扩散过程中将色素分离开来。

2．实验流程

3．实验结果及分析

（1）经层析后在滤纸条上出现四条色素带，通过观察色素带的分布、宽窄、颜色可以判断色素的种类、含量和溶解度。

（2）结果分析

①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。

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，色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素稍宽。

色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越大

相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。

知识拓展

温室大棚的透光膜与补充光源

（1）不同种类的色素对不同波长光的吸收率不同，对蓝紫光和红光的吸收率高，对绿光的吸收率最小。

（2）如果使用透光膜，最好是无色的，因为它可以使各种颜色的光透过。

绿色的薄膜只能透过绿光，吸收其他颜色的光（其他颜色的道理相同）。

因此，用有色薄膜，会使大棚内的光照强度大大降低。

（3）如果补充光源，在同等光照强度（或使用相同功率的灯泡）下，最好选用吸收率高的有色光，如蓝紫光或红光

三、光合作用

1．光合作用的概念

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

2．光合作用的过程

（1）光反应与暗反应的关系

（2）光反应与暗反应的比较

比较项目

光反应

暗反应

实质

光能转换为化学能，并放出O2

同化CO2形成有机物（酶促反应）

时间

短促，以微妙计

较缓慢

条件

色素、光、酶、水、ADP、Pi

多种酶、ATP、[H]、CO2、C5

过程

场所

在叶绿体内的类囊体薄膜上进行

在叶绿体基质中进行

物质转化

（1）水的光解：

2H2O

4[H]+O2

（2）ATP的合成：

ADP+Pi+能量

ATP

（1）CO2的固定：

CO2+C5

2C3

（3）C3的还原：

2C3

（CH2O）+C5

能量转化

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

关系

（1）光反应为暗反应提供ATP和[H]；暗反应为光反应提供ADP和Pi；

（2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成；

（3）光反应是暗反应的物质和能量准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。

归纳总结

根据同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径

光合作用反应式及元素去向分析：

（1）H：

3H2O

[3H]

（C3H2O）

（2）C：

14CO2

14C3

（14CH2O）

（3）O：

H218O

18O2，C18O2

C3

（CH218O）

1．如图是在“提取和分离叶绿体中的色素”实验中得到的四条色素带，若将其置于暗室中，并用红光照射，色素带较暗的是

A．①④B．②③

C．③④D．②④

【参考答案】C

【试题解析】根据“光合色素的提取和分离”实验，最终在滤纸条上得到的四条色素带自上而下依次是：

①胡萝卜素、②叶黄素、③叶绿素a和④叶绿素b，其中胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，因此叶绿素a和叶绿素b的色素带将较暗。

2．图甲为绿藻细胞中光合作用过程简图，图乙为适宜温度条件下绿藻光合速率与光照强度的关系，图丙为25℃条件下，将绿藻置于密闭玻璃容器中，每2h测一次CO2浓度变化情况（假设细胞呼吸强度恒定）。

回答下列问题：

（1）图甲中吸收光能的色素位于叶绿体的，细胞利用D的具体场所是，E→F过程的中间产物是。

（2）图乙中光照强度相对值大于7时，限制光合作用的主要环境因素是。

该实验能否确定叶绿体产生O2的最大速率相对值？

。

若能，最大值为多少？

若不能，请说明理由。

（3）图丙所示实验中有2h是没有光照的，这个时间段是h，实验12h后绿藻干重变化情况是。

（4）图丙实验过程中4～6h平均光照强度（填“小于”、“等于”或“大于”）8～10h平均光照强度，判断依据是。

【参考答案】

（1）类囊体薄膜线粒体内膜C3和C5

（2）CO2浓度不能没有测定黑暗中细胞呼吸的速率

（3）2～4基本不变

（4）小于两时间段内细胞呼吸与光合作用强度相等，但是4～6小时CO2浓度较大，所以光照较低

【试题解析】

（1）吸收光能的色素位于叶绿体的类囊体薄膜上；D是氧气，细胞利用氧气的具体场所是线粒体内膜；E是二氧化碳，F是有机物，光合作用过程中从二氧化碳到有机物的暗反应过程的中间产物是C3和C5。

（2）图乙中光照强度相对值大于7时，已经达到光饱和点，此时限制光合作用的因素不再是光照强度，而是CO2浓度；由于该实验没有测定黑暗中细胞呼吸的速率，所以不能确定叶绿体产生O2的最大速率相对值。

（3）据图丙分析，绿藻置于密闭玻璃容器中，每2h测一次CO2浓度变化情况，4～6h内细胞呼吸与光合作用强度相等，所以没有光照的时间应该在此之前，而0～2h内CO2浓度上升较慢，所以应该是呼吸作用大于光合作用。

2～4h内CO2浓度上升很快，应该是没有光照；实验12h后，密闭玻璃容器中的CO2浓度与起始时的相同，所以没有有机物的积累，绿藻干重基本不变。

（4）图丙实验过程中4～6h与8～10h内细胞呼吸与光合作用强度都相等，但4～6hCO2浓度较大，所以光照较低。

过程法分析C3和C5的含量变化

当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：

（1）停止光照时：

光停，ATP下降，ADP上升，C3上升，C5下降，分析如下：

（2）CO2供应停止时：

CO2停，ATP上升，ADP下降，C3下降，C5上升，分析如下：

1．（2019新课标全国卷

）关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是

A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中

B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收

C．通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用

D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的

2．（2019天津理综）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,[H]下降

D．绿光,C5上升

3．（2019安徽理综）如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图,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C3中的化学能

B．CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类

C．被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5

D．光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高

1．【答案】C

【解析】叶绿体中的色素易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮中,A项叙述正确,不合题意;镁是叶绿素的组成元素,植物中的矿质元素主要由根从土壤中吸收,B项叙述正确,不合题意;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光（波长范围大约是390~760nm）,而红外光是波长大于760nm的光,紫外光是波长小于390nm的光,C项叙述错误,符合题意;黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻,从而使叶片表现出类胡萝卜素的黄色,D项叙述正确,不合题意。

2．【答案】C

【解析】叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光,吸收的绿光很少。

将白光改为光照强度相同的红光,光反应增强,叶绿体内产生的ATP和[H]增多,C3的还原增加,导致未被还原的C3减少,故A、B项错误;将白光改为光照强度相同的绿光,光反应减弱,叶绿体内产生的ATP和[H]减少,C3的还原量降低,导致C5减少,故C项正确、D项错误。

3．【答案】C

【解析】在C3的还原过程中存在ATP中活跃化学能转变为有机物中稳定化学能的过程,故A项错误;结合题图可知,CO2在与C5结合后生成C3的情况下才能被ATP和[H]还原,故B项错误;依图示,C3还原过程中,在生成（CH2O）的同时,伴随着C5的形成,故C项正确;当光照强度减弱时,[H]和ATP的生成量减少,C5的合成量减少,但其仍然通过CO2的固定过程被消耗,因此短时间内C5含量减少,故D项错误。

1．下列关于绿色植物光合作用的叙述，正确的是

A．给绿色植物提供含有H218O的水，只会在植物释放的O2中发现18O

B．根据光合作用释放的O2量，可以计算光合作用中有机物的积累量

C．停止光照，暗反应很快会停止；停止供应CO2，则光反应不受影响

D．在较强光照下，光合作用强度随着CO2浓度的提高而增强

2．利用温室大棚栽培蔬菜、瓜果等农作物已成为现代农业的基本模式。

下列是温室大棚栽培经常采取的措施，其中不是通过增强光合作用速率实现的是

A．给农作物增施氮肥

B．大棚栽培的农作物通过增施农家肥补充CO2

C．给农作物补充适宜强度的人工光照

D．夜间适当降低农作物的环境温度

3．德国科学家恩格尔曼利用一极细小光束，照射在水绵上，结果发现被照部位有大量的好氧细菌聚集。

该实验不能证明的是

A．光合作用的过程是在叶绿体上进行的

B．光合作用的过程中有氧气释放出来

C．光合作用的过程中，CO2是必需的原料

D．光合作用的过程中必须要有光照

4．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是

A．可利用纸层析法进行分离

B．随层析液在滤纸条上扩散速度最慢的色素呈蓝绿色

C．最窄的色素带呈橙黄色

D．色素带最宽的色素是叶绿素a

5．如图为高等绿色植物光合作用和呼吸作用之间的能量转变示意图，图中①～⑥代表物质，据图判断下列说法不正确的是

A．①和⑤产生后在细胞中的主要分布位置不同

B．④转变成CO2的过程不全