届高三高考生物一轮复习专题09 光合作用讲含答案.docx

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届高三高考生物一轮复习专题09光合作用讲含答案

专题09光合作用

1、最新考纲

1.1光合作用的基本过程（Ⅱ）

1.2影响光合速率的环境因素

1.3实验：

叶绿体色素的提取与分离

2、最近考情

2019全国卷Ⅰ（3、29）、2019·全国卷Ⅱ（31）、2018全国卷Ⅰ（30）、2018全国卷Ⅱ（30）、2018全国卷Ⅲ（29）、2017全国卷Ⅰ（30）

生命观念通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一、结构决定功能的观点

科学思维理解C3、C5等物质变化和光合作用的相关曲线

科学探究探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响

社会责任关注光合作用与农业生产及生活的联系

考点一叶绿体中的色素及其提取和分离【科学探究】

【基础知识梳理】

1．实验原理

2．实验步骤

3．实验结果

色素种类

色素颜色

色素含量

溶解度

扩散速度

胡萝卜素

橙黄色

最少

最高

最快

叶黄素

黄色

较少

较高

较快

叶绿素a

蓝绿色

最多

较低

较慢

叶绿素b

黄绿色

较多

最低

最慢

【核心考点突破】

1.色素提取分离四个常见异常现象原因分析

（1）滤液颜色均过浅的原因　若只是最下面两条色素带较浅呢？

①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分；

②一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低（正确做法：

分次加入少量无水乙醇）；

③划滤液细线时次数太少。

（2）滤纸条色素带重叠的原因

①滤液细线不直；②滤液细线过粗。

（3）滤纸条无色素带的原因

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。

2.影响叶绿素合成的三大因素

3.色素与叶片的颜色

例题精讲：

（2020·昆明市摸底调研）下列关于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无水乙醇中

B.类胡萝卜素主要吸收红光进行光合作用

C.叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上

D.叶绿体中不同的色素在层析液中的溶解度是不同的

【答案】　B

【解析】　叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，A正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上，C正确；叶绿体中不同的色素在层析液中的溶解度是不同的，可利用纸层析法进行分离，D正确。

变式训练：

如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及其在滤纸上的分离情况，下列分析错误的是（多选）（　　）

A．叶绿体中的四种色素均分布在类囊体薄膜上

B．四种色素均主要吸收蓝紫光和红光

C．四种色素在层析液中溶解度最大的是Ⅲ

D．发黄的菠菜叶色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ

【答案】　BC

【解析】　叶绿体中的四种色素均分布在类囊体薄膜上，A正确；类胡萝卜素主要吸收蓝光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，B错误；根据图中显示的四种色素的相对含量及其与滤液细线的距离，可以推知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ所指的色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，四种色素在层析液中溶解度最大的是Ⅰ，C错误；菠菜叶中的叶绿素a（呈蓝绿色）和叶绿素b（呈黄绿色）分解，导致胡萝卜素（呈橙黄色）、叶黄素（呈黄色）的颜色显示出来，发黄的菠菜叶中色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ，D正确

考点二捕获光能的色素和叶绿体结构分析【生命观念】

【基础知识梳理】

1．捕获光能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）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

2．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。

【核心考点突破】

叶绿体的结构及其中的色素

（1）光合作用的结构——叶绿体

并非光合作用的必要条件，蓝藻、光合细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体。

（2）色素的吸收光谱

由图可以看出：

①色素的功能：

叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

②色素吸收光的范围：

一般叶绿体中的色素只吸收可见光（可见光的波长范围大约是390～760nm），对红外光和紫外光不吸收。

　参看必修1教材P99“学科交叉”

例题精讲：

（2020·邯郸调研）下列关于光合色素的叙述，正确的是（　　）

A．变红枫叶叶绿体中红色的色素增加，叶绿素含量降低

B．高等植物叶片中橙黄色的色素是叶黄素

C．蓝藻的类囊体薄膜上有叶绿素和藻蓝素

D．高等植物的叶绿体基质中不含光合色素

【答案】　D

【解析】　变红枫叶的红色的色素存在液泡中，不影响叶绿体中的叶绿素，A错误；高等植物叶片中橙黄色的色素是胡萝卜素，B错误；蓝藻没有叶绿体，没有类囊体薄膜，C错误；高等植物的叶绿体基质中不含光合色素，光合色素位于类囊体薄膜上，D正确。

变式训练：

如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是（　　）

A．①和②均为选择透过性膜

B．③上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少

C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成

D．在③上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量

【答案】　C

【解析】　①和②分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性，A项正确；③为类囊体，其上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少，所以叶片一般为绿色，B项正确；叶绿素中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋，C项错误；在类囊体上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量，D项正确。

考点三光合作用的过程【科学思维】

【基础知识梳理】

1．光合作用概念：

指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．过程

3．反应式

（1）产物为（CH2O）：

CO2＋H2O

（CH2O）＋O2。

（2）产物为C6H12O6：

6CO2＋12H2O

C6H12O6＋6O2＋6H2O。

（3）元素的转移途径

①H：

3H2O

[3H]

（C3H2O）。

②C：

14CO2

14C3

（14CH2O）。

③O：

H218O

18O2；C18O2

C3

（CH218O）。

4．光反应和暗反应的比较

项目

光反应

暗反应

条件

光、色素、酶

ATP、[H]、CO2、多种酶

场所

类囊体薄膜

叶绿体基质

物质变化

水的光解、ATP的合成

CO2的固定、C3的还原、ATP的分解

能量变化

光能转化为活跃的化学能

活跃的化学能转化为稳定的化学能

联系

光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi。

没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成

5．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

【核心考点突破】

1.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

下图中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

起始值C3高于C5（约其2倍）

2.补光措施与光合效率分析

（1）实验分析：

为研究补光措施与光合效率，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如图所示（B、C、D三组中光照与黑暗处理时间均相同）

（2）原理分析：

光暗交替处理频度较高时，光反应产生的ATP、[H]可满足光照与黑暗全时段暗反应的供应，故全时段都可合成有机物，从而导致单位光照时间内有机物合成效率提高。

（3）应用：

该实验表明，人工补光时，可采用较高频度“光暗交替”策略，如此，可提高单位时间光合产量，达到在几乎不影响光合总产量的情况下，大量节省能源成本。

例题精讲：

（2019·重庆巴中诊断）银边天竺葵叶片的边缘呈白色，中间呈绿色（如图所示）。

不考虑叶片中光合产物的转移，请以银边天竺葵的叶片为材料，设计一组实验，验证叶绿体是进行光合作用的场所，简要写出

（1）实验思路，

（2）预期实验结果即可。

【答案】　

（1）实验思路：

先把叶片在暗处放置一段时间，然后再将其置于光下一段时间，最后用碘液分别检测白色部分和绿色部分中是否有淀粉生成

（2）预期实验结果：

叶片白色部分不变蓝，没有淀粉生成，绿色部分变蓝，有淀粉生成。

【解析】　为了排除叶片内原来所含有的淀粉对实验的干扰，应先将叶片置于暗处一段时间进行“饥饿”处理，以消耗原来积累的淀粉；然后将叶片置于光照下一段时间，最后分别检测白色部分和绿色部分中是否有淀粉生成。

绿色部分含有叶绿体，而白色部分不含叶绿体，因此，在光照下应只有绿色部分生成淀粉。

变式训练：

（2020·长春市质检）光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。

对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是（　　）

A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小

B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加

C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小

D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小

【答案】　B

【解析】　突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，A错误；突然中断CO2供应使C3含量减少，进而使ATP和[H]含量增多，所以ATP/ADP比值增加，B正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ATP和[H]含量减少，进而使C3含量增多、C5含量减少，C错误；突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP比值增加，D错误。

考点四影响光合作用的因素及应用【科学探究】

【基础知识梳理】

1．光照强度

（1）原理：

光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。

光照强度增加，光反应速度加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。

（2）曲线分析

①A点：

光照强度为0，只进行细胞呼吸。

②AB段：

随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。

③B点：

为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。

④BC段：

表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C点后不再增强。

⑤D点：

为光饱和点，限制D点以后光合作用强度不再增加的内部因素是：

光合色素含量、酶的数量和活性；外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。

（3）应用：

①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。

2．CO2浓度

（1）原理：

CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。

（2）曲线分析

图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。

（3）应用：

在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。

3．温度

（1）原理：

温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。

（2）曲线

（3）应用：

温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。

4．水分和矿质元素

（1）原理

①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。

另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。

②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。

如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。

（2）曲线

（3）应用：

农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。

【核心考点突破】

例题精讲：

（2020·河南名校联盟尖子生调研）某野生植物具有极高的种植价值，科研人员为了研究其叶片在不同光照强度下对密闭水浴箱内的CO2浓度变化速率的影响，特设置图一装置，其中A～E时间段光源逐渐向左移动。

假设实验过程中的呼吸强度不变，其他条件适宜，所测得结果如图二曲线所示。

回答以下问题：

（1）叶片的呼吸速率为________，影响叶片光合速率大小的主要内部因素是________，水浴箱的作用是______________________________________________

________________________________________________________________。

（2）AB时间段，小室内CO2浓度________（填“增大”或“减小”）。

解释AB时间曲线出现这种变化趋势的原因：

_________________________________。

（3）D点时叶片的实际光合速率为________。

实验进行到E时，光源不再移动。

F时限制叶片光合速率的主要环境因素是________________________。

【答案】　

（1）M　色素（叶绿体）含量、酶的数量等（填一项即可）　维持温度的相对恒定

（2）增大　由于光照逐渐增强，光合作用逐渐增强，光合作用消耗的CO2逐渐增多，而呼吸速率不变，导致叶片释放的CO2的速率逐渐减慢

（3）2M　光照强度

【解析】　

（1）叶片的呼吸速率为M，影响叶片光合速率大小的主要内部因素是色素（叶绿体）含量、酶的数量等。

水浴箱的作用是维持温度的相对恒定。

（2）AB时间段，由于光照逐渐增强，光合作用逐渐增强，光合作用消耗的CO2逐渐增多，而呼吸速率不变，导致叶片释放的CO2速率逐渐减慢，但AB时间段小室内CO2浓度在增大。

（3）实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，D点时叶片的实际光合速率为2M。

由于实验进行到E时光源不再移动，F时限制叶片光合速率的主要环境因素是光照强度。

变式训练：

下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果不成立的是（多选）（　　）

A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度

B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度

C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度

D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度

【答案】　ABC

【解析】　随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定在CO2浓度足够大时，甲、乙温度的高低，A错误；植物进行光合作用存在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温度升高，净光合速率应先升高后降低，B错误；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速率不一定较高，C错误；随着光照强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光照强度足够强时，较高的CO2浓度下净光合速率较大，D正确。