光与光合作用Ⅰ学案.docx
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光与光合作用Ⅰ学案
.考点一 捕获光能的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）
（3）功能：
进行____________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__________，而对红外光和紫外光等不吸收。
（2）叶绿素对________________的吸收量大，类胡萝卜素对__________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．判断下列说法的正误
（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？
3．为什么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。
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C3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
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
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
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
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 光合作用的探究历程及过程
1．光合作用的探究历程（连线）
2．光合作用的过程
（1）反应式：
_______________________________________________________________。
（2）过程
[诊断与思考]
1．判断下列说法的正误
（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、[H]和CO2后，可完成暗反应过程（ ）
（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暗反应强度都降低（ ）
（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C3和C5化合物含量都迅速增加（ ）
2．回答在光合作用探究历程中的相关问题：
（1）普利斯特利实验结果说服力不强，应如何设计对照实验？
（2）萨克斯实验的自变量、因变量、实验组、对照组分别是什么？
（3）写出鲁宾和卡门实验的设计思路。
.3．根据提供的物质和能量，利用箭头构建光反应和暗反应的关系模型（光能、[H]、ATP、ADP＋Pi、H2O、O2、CO2、（CH2O））：
4．根据同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径
（1）H：
3H2O_____________________________________________________________________；
（2）C：
14CO2_____________________________________________________________________；
（3）O：
H
O________________，C18O2__________________________________。
5．光照和CO2浓度变化对光合作用物质变化的影响
变化条件
C3
C5
[H]和ATP
（CH2O）
CO2供应不变
光照强→弱
____
____
____
____
光照弱→强
____
____
____
____
光照不变
CO2充足→不足
____
____
____
____
CO2不足→充足
____
____
____
____
题组一 探究光合作用历程的实验分析
1．（2013·海南，10）某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。
在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。
其中，没有出现蓝色的部位是（ ）
A．a、b和dB．a、c和e
C．c、d和eD．b、c和e
2．如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。
一段时间后，以下相关比较不正确的是（ ）
A．Y2的质量大于Y3的质量B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量D．试管①的质量大于试管②的质量
题组二 分析光合作用的过程
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
4．（2015·湖南师大附中一模）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）。
下列判断错误的是（ ）
A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
B．c为ATP，f为[H]
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
题组三 分析条件骤变对光合作用物质含量变化的影响
5．（2013·重庆，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，暗反应限制光合作用。
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、暗反应增强的结果
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
6．下图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。
请据图回答问题：
（1）图1中A表示的物质是________，它是由____________________产生的，其作用主要是__________________。
（2）图1中ATP形成所需的能量最终来自于__________。
若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是____________。
（3）图2中曲线a表示的化合物是______，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：
________________________________________________________________________。
（4）曲线b表示的化合物是______，在无光照时，其含量下降的原因是：
________________________________________________________________________。
1．利用光合作用简图理解光反应和暗反应之间的关系
（1）光反应为暗反应提供[H]、ATP，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，光反应也会受到抑制。
2．模型法分析物质的量的变化
（1）以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。
（2）以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量变化是一致的。
考点三（实验） 绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
（1）提取：
绿叶中的色素能够溶于____________而不溶于水，可用____________等有机溶剂提取色素。
（2）分离：
各种色素在__________中溶解度不同，____________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．实验步骤
[深度思考]
（1）为什么需要选用新鲜绿色的叶片做实验材料？
（2）为什么研磨时要迅速？
为什么研磨时要加入少量的CaCO3和SiO2?
（3）为什么盛放滤液的试管管口加棉塞？
（4）滤纸为什么需预先干燥处理？
在制备滤纸条时，为什么将一端的两个角剪掉？
（5）为什么画滤液细线要直、细、匀，而且待滤液细线干燥后再重复画一两次？
（6）在层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？
（8）如图是实验得到的色素在滤纸条上的分布图示，分析比较各种色素的含量及其在层析液中的溶解度的大小。
题组一 叶绿体色素提取与分离的实验分析
1．（2015·江苏，21）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，下图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。
下列叙述正确的是（多选）（ ）
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
2．下列对提取光合色素，进行纸层析分离的实验中各种现象的解释，正确的是（ ）
A．未见色素带，原因可能为材料是黄化叶片
B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C．提取液呈绿色是由于其含有叶绿素a和叶绿素b
D．胡萝卜素处于滤纸条最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
题组二 叶绿体中色素提取的实验操作与探究
3．中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。
小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→
―→
―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温（约25℃）下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号
叶绿素溶
液（mL）
调pH至
处理时
间（min）
溶液颜色
①
3.0
Y
10
绿色
②
3.0
7.0
10
绿色
③
3.0
6.0
10
黄绿色
④
3.0
5.0
10
黄褐色
注：
叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
（1）提取食用叶绿素的X应该为______________________________________________，
原因是____________________________________________________________________。
（2）表中Y应该为________，原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于__________食品，否则
________________________________________________________________________。
（4）小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
________________________________________________________________________。
4．植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。
依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。
实验所需主要用具、试剂：
烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。
实验材料：
正常生长的黄瓜幼苗。
实验假设：
______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验步骤：
第一步：
取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、_______________________的黄瓜幼苗。
第二步：
A烧杯中加入完全培养液，B烧杯中加入等量____________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现颜色差异为止。
第三步：
分别从A、B两组中选取____________，用____________提取叶片色素，用________法分离色素，观察比较
________________________________________________________________________。
实验结果预测：
（1）A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。
（2）_____________________________________________________________________。
1．绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。
②使用放置数天的叶片，滤液色素（叶绿素）太少。
③一次加入大量的无水乙醇（正确做法：
分次加入少量无水乙醇提取色素）。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
（2）滤纸条色素带重叠：
滤纸条上的滤液细线接触到层析液。
（3）滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线或没有提取出色素。
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．实验设计的四大基本原则
（1）单一变量原则：
即除自变量（实验变量）以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。
如生物材料相同（大小、生理状况、年龄、性别等）、实验器具相同（型号、洁净程度等）、实验试剂相同（用量、浓度、使用方法等）和条件相同（保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等）。
（2）对照原则：
应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同（其余因素都相同），以便减小实验误差。
（3）平行重复原则：
在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
（4）科学性原则：
指在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。
知识网络 答题语句
网络构建
要语强记
1．叶绿体中的色素有4种，即叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。
2．叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
3．吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
4．叶绿体是进行光合作用的场所。
它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
5．光合作用释放的O2来自于H2O。
6．光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。
7．暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括CO2的固定和C3的还原等过程。
探究高考 明确考向
1．（2015·四川，1）下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是（ ）
A．Mg2＋吸收B．O2扩散
C．光能转换D．DNA复制
2．（2015·安徽，2）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在相关酶的催化作用下，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
3．（2014·新课标Ⅰ，2）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
4．（2011·新课标，3）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，原因是（ ）
A．光反应强度升高，暗反应强度降低
B．光反应强度降低，暗反应强度降低
C．光反应强度不变，暗反应强度降低
D．光反应强度降低，暗反应强度不变
5．（2013·海南，8）关于叶绿素提取的叙述，错误的是（ ）
A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
6．（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________________________________________________的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
提醒：
完成作业 第10讲
答案解析
考点一 知识梳理
1．
（2）①双层膜 ②暗反应 ③基粒 色素 （3）光合作用
2．叶绿素b 叶绿素a 胡萝卜素 叶黄素
（1）可见光
（2）红光和蓝紫光 蓝紫光
诊断与思考
1．
（1）×
（2）√ （3）√ （4）× （5）×
2．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．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．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。
解题探究
1．C[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，C3还原加速，叶绿体中C3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．D [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。
]
3．B[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．C [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。
]
考点二 知识梳理
1．①—b ②—a ③—e ④—c ⑤—d ⑥—f
2．
（1）CO2＋H2O
（CH2O）＋O2
（2）叶绿体类囊体的薄膜 [H]＋O2 ATP 活跃的化学能 叶绿体基质 （CH2O） ADP＋Pi 稳定的化学能
诊断与思考
1．
（1）×
（2）× （3）√ （4）√ （5）×
2．
（1）提示 应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
（2）提示 自变量为光的有无，因变量为颜色变化（有无淀粉生成），实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。
（3）提示 H2O＋C18O2―→植物―
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