版生物高考大一轮复习第三单元细胞的能量代谢第9讲光与光合作用学案北师大版.docx

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版生物高考大一轮复习第三单元细胞的能量代谢第9讲光与光合作用学案北师大版

第9讲　光与光合作用

[考纲要求]　1.光合作用的基本过程（Ⅱ）。

2.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）。

3.实验：

叶绿体色素的提取和分离。

考点一　叶绿体中的色素与光合作用的过程

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）叶绿体中的叶绿素主要吸收太阳光中的蓝紫光和红橙光，对绿光的吸收量很少。

（2）类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对橙黄光吸收量很少。

3.光合作用的过程

（1）反应式

①产物为（CH2O）：

CO2＋H2O（CH2O）＋O2。

②产物为C6H12O6：

6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。

（2）过程

（3）光反应和碳反应的比较

项目

光反应

碳反应

条件

光、色素、酶

ATP、NADPH、CO2、多种酶

场所

类囊体膜

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

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

光反应为碳反应提供NADPH和ATP；碳反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi；没有光反应，碳反应无法进行；没有碳反应，有机物无法合成

1.判断关于色素和叶绿体的叙述

（1）植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光（　×　）

（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）叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多（　×　）

（5）光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中（　×　）

（6）叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积（　×　）

2.判断关于光合作用过程的叙述

（1）H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中（　×　）

（2）叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉（　×　）

（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）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，其叶绿体内CO2的固定立即停止（　×　）

（6）光合作用和细胞呼吸均能产生[H]，二者还原的物质不同（　√　）

（7）土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖（　√　）

1.下面是光合作用探索历程中恩吉尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：

（1）恩吉尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？

提示　选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。

（2）恩吉尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？

提示　排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。

（3）萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？

提示　消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。

（4）萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？

提示　防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。

（5）两实验设计中是如何形成对照的？

提示　恩吉尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。

2.分析光合作用的过程图解

（1）图中甲表示光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体膜上。

（2）乙表示碳反应阶段。

（3）图中的物质a是NADPH，物质c是CO2。

（4）图中的ATP不能（填“能”或“不能”）运出所在的细胞器，用于其他生命活动。

1.光合作用C、H、O的转移途径

（1）H：

3H2O[3H]（C3H2O）。

（2）C：

14CO214C3（14CH2O）。

（3）O：

H218O18O2;C18O2C3（CH218O）。

2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析

（1）分析方法：

需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。

示例：

CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化

（2）物质含量变化的比较

条件

光照由强到弱，CO2供应不变

光照由弱到强，CO2供应不变

CO2供应由充足到不足，光照不变

CO2供应由不足到充足，光照不变

C3含量

增加

减少

减少

增加

C5含量

减少

增加

增加

减少

NADPH和ATP

的含量

减少

增加

增加

减少

（CH2O）的合成量

减少

增加

减少

增加

3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析

（1）光反应为碳反应提供的NADPH和ATP在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，碳反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。

（2）一直光照条件下，会造成NADPH、ATP的过度积累，利用不充分；光照和黑暗间隔条件下，NADPH、ATP基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。

例如：

若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照10分钟，黑暗处理10分钟；乙光照5秒，黑暗处理5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：

甲＜乙。

命题点一　捕获光能的色素分析

1.（2017·海南，10）将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。

下列相关说法正确的是（　　）

A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气

B.若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生

C.若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生

D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量

答案　A

解析　光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A项正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C项错误；水在叶绿体中分解产生氧气不需要ATP提供能量，D项错误。

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，该色素主要吸收红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素。

命题点二　光合作用的过程分析

3.（2015·福建，3）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5（即RuBP）→2C3。

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C5与14CO2的反应，并检测产物14C3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14C3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项正确；碳反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B项错误；实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度，采用同位素标记法，C项正确；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项正确。

4.下图为绿色植物光合作用过程示意图（图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示）。

下列有关叙述错误的是（　　）

A.图中①表示水分的吸收，③表示水的光解

B.c为ATP，f为NADPH

C.将b物质用18O标记，最终在（CH2O）中能检测到放射性

D.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

答案　B

解析　图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成，A项正确，B项错误；18O2H218OC18O2（CH218O），C项正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D项正确。

命题点三　分析条件骤变对叶绿体中物质含量的影响

5.在其他条件适宜的情况下，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C3和C5化合物含量的变化是（　　）

A.C3和C5都迅速减少

B.C3和C5都迅速增加

C.C3迅速增加，C5迅速减少

D.C3迅速减少，C5迅速增加

答案　C

解析　由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，NADPH和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定则继续进行，但由于缺少NADPH和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2＋C5→C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5将迅速减少。

所以，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，此时叶绿体中C3迅速增加，C5迅速减少。

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，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多

B.t2→t3，碳反应限制光合作用；若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高

C.t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、碳反应增强的结果

D.t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低

答案　D

解析　水的光解、O2的释放发生在叶绿体类囊体膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；t2→t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3→t4，碳反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。

命题点四　连续光照和间隔光照条件下的有机物的合成量分析

7.（2015·全国Ⅰ，29）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，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。

各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。

处理方法和实验结果如下：

A组：

先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。

B组：

先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。

C组：

先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。

D组（对照组）：

光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。

回答下列问题：

（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________（填“高于”“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是_______________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。

（2）A、B、C三组处理相比，随着_________________