浙江高考生物一轮复习讲义光合作用.docx
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浙江高考生物一轮复习讲义光合作用
第7讲 光合作用
考点
知识内容
考试属性及要求
考查频率
必考
加试
光合作用
（1）色素的种类、颜色和吸收光谱
（2）活动：
光合色素的提取和分离
（3）光合作用的概念、阶段与场所
（4）光反应和碳反应的过程
（5）活动：
探究环境因素对光合作用的影响
（6）环境因素对光合速率的影响
（7）光合作用与细胞呼吸的异同
a
b
b
b
c
a
b
b
b
c
c
c
2017年4月第30题（7分）
2016年10月第30题
（1）（3分）
2016年4月第30题（3）（2分）
2016年10月第30题
（2）（3分）
2016年4月第30题（1、2）（5分）
2015年10月第30题（3）（4分）
2016年10月第26题（2分）
2016年10月第30题（3）（2分）
2015年10月第26题、30题
（2）（4分）
考点一 叶绿体色素的种类 光合色素的提取和分离实验
1.色素的种类、颜色和吸收光谱
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
红光和蓝紫光
蓝紫光
功能
吸收光能并转化成化学能
分离方法
纸层析法
2.光合色素的提取与分离
（1）原理解读
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.[2017·浙江4月选考，30]为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如图所示。
回答下列问题：
（1）本实验的因变量是________。
由图中曲线对比可知，经________处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将直接导致光反应中叶绿素吸收的________光减少而降低了光合速率。
由此推知，若遇较低温天气，除升温外，可对该植物进行________处理以减少叶绿素的损失。
（2）提取上述四种该植物叶片中的色素时，为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的________。
对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离，结果发现，第4组得到的色素
带中，从上到下的第________条色素带均明显变窄。
（3）若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液并测定________，可得到叶绿素a的吸收光谱。
答案
（1）叶绿素的含量 光照和低温 红光和蓝紫 遮光
（2）碳酸钙 三、四 （3）吸光率
2.[2016·浙江4月选考卷30题（3）]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所含的色素是________。
答案 层析液 叶绿素a
本题组对应必修一P87光合色素的提取和分离实验，主要考查该实验的原理、操作过程及实验结果分析。
1.实验试剂的作用
碳酸钙：
保护叶绿素，防止被破坏；二氧化硅：
使研磨充分，有利于色素释放出来；95%酒精：
提取色素。
2.实验操作要点
选材：
新鲜、颜色深绿的叶片；提取色素；研磨要迅速充分；制备滤纸条：
剪去两角；点样：
干燥后重复画几次；分离色素：
滤液细线不要触及层析液。
3.实验结果分析
实验结果分析
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a.胡萝卜素
橙黄色
最少
最大
最快
b.叶黄素
黄色
较少
较高
较快
c.叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
d.叶绿素b
黄绿色
较多
最小
最慢
4.叶绿素的吸收光谱
叶绿素a的吸收光谱
叶绿体中的主要色素是叶绿素，这种色素吸收蓝紫光和红光而几乎不吸收绿光，所以呈绿色。
以某种物质对不同波长光的吸收率（可用百分率表示）为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线就是该物质的吸收光谱（如上图）。
在光合作用中，这些被吸收的光能被转变成了化学能。
5.深秋叶片变黄的原因
叶绿素的合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来。
角度1 叶绿体色素的种类与吸收光谱
1.在温室中栽培作物，下列光照不能提高作物的产量的是（ ）
A.白光B.绿光
C.蓝光D.红光
解析 叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光。
因此，在温室中栽培作物，选择白光、蓝光或红光都能提高蔬菜产量；只有绿光，植物几乎不吸收，因而不能提高作物的产量。
答案 B
2.（2017·湖州市上学期期末）如图表示叶绿体中各色素的吸收光谱，据图判断，下列判断错误的是（ ）
A.在研究叶绿素的过程中，为避免类胡萝卜素的干扰，应该选用红橙光区
B.进入秋季，植物对420nm～450nm波长的光的利用量减少
C.用450nm波长的光比用600nm波长的光更能提高光合作用强度
D.用550nm波长的光改用670nm波长的光后短时间内叶绿体中三碳酸含量增加
解析 由图可知，类胡萝卜素主要吸收400nm～500nm波长的光，研究叶绿素应选红橙光区，A正确；秋季叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420nm～470nm波长的光变少，则植物对420nm～470nm波长的光的利用量显著减少，B正确；由图可知，叶绿体中色素吸收450nm波长的光比吸收600nm波长的光要多，因此用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度，C正确；由图可知，由550nm波长的光转为670nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和NADPH变多，碳反应中三碳酸消耗量增加，则叶绿体中三碳酸量减少，D错误。
答案 D
角度2 光合色素提取与分离的实验分析
1.（2016·杭州七校联考）关于如图所示光合色素分离的实验结果，叙述正确的是（ ）
A.距滤液细线最近的色素带中不含镁元素
B.距滤液细线最远的色素带，主要吸收红光和蓝紫光
C.若实验过程中未添加碳酸钙，则离滤液细线较远的两条色素带会变窄
D.颜色为橙黄色的色素带中的色素在层析液中的溶解度最大
解析 距滤液细线最近的色素带为叶绿素b，它与叶绿素a均含Mg2＋；距滤液细线最远的色素带为胡萝卜素，它主要吸收蓝紫光；碳酸钙主要保护的是叶绿素，故研磨时未加碳酸钙时可导致叶绿素含量变小，其相应色素带距滤液细线较近。
答案 D
2.最适合作为“提取植物叶绿体色素”实验材料的是（ ）
A.番茄果实B.西瓜皮
C.暗培养的绿豆芽D菠菜叶片
解析 提取色素应选用含有叶绿体的植物组织，番茄果实不含叶绿体，A错误；西瓜皮含有色素少，且不易提取，B错误；暗培养的绿豆芽不含有叶绿素，不适合作为该实验的实验材料，C错误；菠菜叶片含有叶绿体，且叶绿素含量高，D正确。
答案 D
3.下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是（ ）
A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B.即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C.为获得10mL提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好
D.层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失
解析 CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜中叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10mL提取液，研磨时加入多于10mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发消失，D错误。
答案 B
光合色素提取和分离实验的注意事项及原因分析
过程
注意事项
操作目的
色素提取
1
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
2
研磨时加95%乙醇
溶解色素
3
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
色素提取
4
迅速、充分研磨
防止乙醇挥发，充分溶解色素
5
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
色素分离
1
滤纸预先干燥处理
增强滤纸的吸收能力，使层析液在滤纸上快速扩散
2
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
3
滤液细线干燥后再画一次，共画3～4次
增加色素浓度，使分离出的色素带清晰分明
4
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
考点二 光合作用的概念及过程
1.光合作用的概念
（1）概念：
植物、藻类等以CO2和H2O为原料，通过叶绿体，利用光能合成糖类等有机物。
（2）总方程式（以葡萄糖为产物）
6CO2＋12H2O
C6H12O6＋6H2O＋6O2。
2.光合作用的过程图解
光合作用中光反应产生的NADPH除具有与ATP相同的作用，即作为能源物质，还能作为还原剂，并且与NADH都是氢的载体。
1.（2016·浙江4月选考30题）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________。
答案
（1）类囊体（光合） 酶 化学能
（2）NADPH 磷酸基团
2.[2015·10月浙江30题（3）]图甲是探究光对黑藻光合作用影响的实验装置，光源位置固定，且光照时间一定，反应室的溶液中含有适量NaHCO3。
图乙为黑藻叶绿体中的某生理过程。
请回答：
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。
答案 卡尔文 RuBP 3 蔗糖
本题组对应必修一教材P86第三段内容：
叶绿体的结构；P90光反应和碳反应，考查了光反应和碳反应的过程和联系。
光反应和碳反应的过程
（1）光反应发生的主要变化
①光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能
②水在光下裂解为H＋、O2和电子
③水中的氢在光下将NADP＋还原为NADPH
（2）碳反应发生的主要过程
①CO2的固定：
RuBP与CO2结合形成2个三碳酸分子
②三碳酸的还原：
三碳酸接受来自NADPH的氢和ATP的磷酸基团，形成三碳糖，这样光能就转化为化学能。
③RuBP的再生：
三碳糖在卡尔文循环中经过复杂变化再生为RuBP。
（3）光反应与碳反应的反应场所和联系
①为外膜，②为内膜。
③为基粒，由许多类囊体叠联而成，其膜上分布有色素和酶，称为光合膜。
④为液态的叶绿体基质，含有许多酶。
光反应为碳反应提供NADPH和ATP；碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋，两者相辅相成。
角度1 光合作用的基本过程
（2017·台州市选考教学质量评估）美国科学家卡尔文利用同位素标记法对小球藻的光合作用进行研究，最终探明了光合作用中碳的转化途径，因此获得了1961年的诺贝尔化学奖。
下图为简化的卡尔文循环示意图，①②③表示相关物质，请回答问题：
（1）卡尔文循环中，3－磷酸甘油酸在①和ATP的作用下被还原为③____________，其中的①为3－磷酸甘油酸的还原提供了________和能量，②在____________（场所）重新形成①，所以卡尔文循环只有在________条件下才能一轮一轮循环不已。
（2）对培养小球藻的试管，先进行一定强度的光照后，再黑暗处理，暗处理后短时间内3－磷酸甘油酸的含量会________。
如果加入18O标记CO2，则会形成________，进而产生18O2。
（3）提取并分离小球藻中的光合色素，滤纸条上从上至下第二个色素带的颜色是________。
解析
（1）3－磷酸甘油酸在NADPH和ATP作用下被还原为三碳糖（③），在此过程中NADPH既提供氢，又提供能量。
光反应只有在有光的条件下才能进行。
（2）暗处理后，NADPH和ATP减少，3－磷酸甘油酸消耗减少，其含量会增加。
加入C18O2，在碳反应中先生成H
O，进而在光反应中生成18O2。
答案
（1）三碳糖 氢 类囊体 有光
（2）增加 H
O
（3）黄色
■助学巧记
光合作用过程的“一、二、三、四”
角度2 光反应和碳反应的联系
1.利用小球藻培养液进行光合作用实验时，在其中加入抑制碳反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。
主要原因是（ ）
A.叶绿素吸收光能的效率下降
B.NADPH等的积累，光反应速率减慢
C.合成ATP所需酶的活性受到抑制
D.碳反应中生成水减少，使光反应的原料不足
解析 变化的条件是影响了碳反应，没有影响光反应，所以叶绿素吸收光能的效率没有下降，A错误；由于碳反应效率下降，会降低对NADPH和ATP的消耗，导致NADPH和ATP积累，B正确；ATP的合成是在光反应形成的，ATP合成酶属于光反应的物质，而题干只是影响的是碳反应的酶，C错误；光反应的原料水主要来自环境，不是来自碳反应，D错误。
答案 B
2.（2017·嘉兴一中期末）下列关于绿色植物光合作用的叙述中，错误的是（ ）
A.光反应在类囊体薄膜上进行，碳反应在叶绿体的基质中进行
B.光反应需要光、不需要酶，碳反应不需要光、需要多种酶
C.光反应吸收光能，碳反应将化学能储存在糖类等有机物中
D.光反应分解水并放出O2，碳反应最终将CO2还原成糖类等有机物
解析 光反应在类囊体薄膜上进行，碳反应在叶绿体的基质中进行，A正确；光反应需要酶，例如ATP的合成需要ATP合成酶，B错误；光反应吸收光能形成ATP，碳反应将ATP中活跃的化学能贮存在有机物中，C正确；光反应分解水生成NADPH并放出O2，碳反应最终将CO2还原成三碳糖，D正确。
答案 B
对光反应与碳反应认识的几个误区
（1）光合作用中光反应和碳反应不是独立的，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。
（2）光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中为质膜。
（3）碳反应所需要的ATP仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。
（4）光合作用中，ATP提供能量和磷酸基团；NADPH提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。
（5）三碳糖或戊糖（RuBP）组成元素中含有磷。
角度3 外界因素变化对三碳酸、RuBP等含量的影响
【典例】（2017·浙江温州选考模拟）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用，如果突然停止光照，短暂时间内叶绿体中三碳酸与RuBP相对含量的变化是（ ）
A.三碳酸增多，RuBP减少B.三碳酸增多，RuBP增多
C.三碳酸减少，RuBP增多D.三碳酸减少，RuBP减少
解析 离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断光照，光反应停止，导致NADPH和ATP减少，三碳酸的消耗减少，RuBP的生成减少，所以，三碳酸的含量增多，RuBP的含量减少。
答案 A
1.模型法
（1）模型构建
（2）从物质生成和消耗两个方面分析
2.外界条件变化与物质含量对照表
项目
光照变强CO2不变
光照变弱CO2不变
光照不变CO2增多
光照不变CO2减少
三碳酸
↓
↑
↑
↓
RuBP
↑
↓
↓
↑
ATP
↑
↓
↓
↑
三碳糖
↑
↓
↑
↓
NADPH
↑
↓
↓
↑
【对点小练】
（2017·温州选考模拟）适宜的光照、温度条件下，在0.003%CO2和1%CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。
据图分析合理的是（ ）
A.AB段碳反应速率越来越小
B.BC段甲物质浓度降低是因为生成速率变小
C.CD段光合作用较弱是因为光反应产物不足
D.AE段叶肉细胞的光饱和点稳定不变
解析 AB段甲、乙两物质含量相对稳定，因此，碳反应速率保持基本不变，A错误；BC段CO2浓度降低，生成的三碳酸（甲物质）减少，含量降低，B正确；CD段是因为碳反应产物不足，C错误；AE段随CO2浓度上升，光饱和点上升，反之则下降，D错误。
答案 B
考点三 环境因素对光合速率的影响
环境因素
（1）单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④无机盐（N、P、Mg、K等）
（2）多因子对光合速率的影响
①曲线分析：
OP段：
限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。
PQ段：
限制因子受横坐标所表示的因子与坐标曲线中另一因子的共同控制，如A图的PQ阶段受光照强度与温度的共同影响。
Q点之后的线段：
横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。
②应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。
当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
（2015·10月浙江26题）某小组进行了低温弱光对番茄幼苗光合作用影响的实验，对照组：
25℃、600（μmol·m－2·s－1）（光照单位），处理16天；实验组：
5℃、60（μmol·
m－2·s－1），先处理8天，再恢复到对照组条件处理8天。
实验结果如图所示。
下列叙述中，正确的是（ ）
A.实验组植株光合速率与气孔导度呈负相关
B.实验组植株第16天的光饱和点比第8天的高
C.5℃低温处理番茄幼苗，对其光合作用造成的影响是不可恢复的
D.若在第4天给实验组植株提供对照组条件，则瞬间叶肉细胞中核酮糖二磷酸的含量上升
[慧眼识图]
答案 B
本题B、C选项对应必修一P95环境因素影响光合速率内容。
1.光强度和温度对光合速率的影响
（1）光合速率随光强度增加而增加，但在强度达到光饱和点时，光强度再增加光合速率也不会增加。
（2）光合作用速率随温度的升高而加快，但超过最适温度，光合酶的活性会减弱或丧失。
2.光补偿点与光饱和点的移动规律
（1）规律
（2）光补偿点、饱和点移动对照表
光补偿点
光饱和点
提高CO2浓度
左移
右移
降低CO2浓度
右移
左移
土壤缺Mg2＋
右移
左移
角度 环境因素对光合速率的影响
【典例】某植物表观光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题。
（1）当CO2浓度为A时，高光强下该植物的表观光合速率为________。
CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了表观光合速率随CO2浓度的增高而增高。
（2）CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的表观光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_____________________________________________________。
（3）当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________（填“大于”“等于”或“小于”）光合作用吸收的CO2量。
（4）据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑__________这一因素的影响，并采取相应措施。
[慧眼识图]
答案
（1）0 a、b、c
（2）光强 （3）大于 （4）光强
【对点小练】
1.为研究大豆幼苗光合速率与光强度的关系，科研人员在适宜温度、大气CO2浓度条件下做了一组实验，得到图中曲线Ⅰ。
改变某一实验条件后，他们又做了一组实验，得到图中曲线Ⅱ。
下列分析正确的是（ ）
A.A点叶肉细胞中NADPH的合成速率大于B点
B.B点叶肉细胞中RuBP的再生速率大于C点
C.题中改变的实验条件是温度或CO2浓度
D.不同实验条件下大豆幼苗的光饱和点不同
解析 A点与B点相比，光照强度较弱，光反应较慢，生成NADPH的速率较小，A错误；B点的光合速率低于C点，所以B点叶肉细胞中RuBP的再生速率小于C点，B错误；题中改变的实验条件可能是温度或CO2浓度或成熟的大豆苗，C错误；影响光合作用的因素较多，不同实验条件下大豆幼苗的光饱和点不同，D正确。
答案 D
2.（2017·台州模拟）如图为在最适温度和光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况。
下列说法中，不正确的是（ ）
A.植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感
B.当CO2吸收量为C时，植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C.D点时植物甲细胞内产生ATP的结构有细胞溶胶、线粒体、叶绿体
D.适当降低光强度，B点将向右移动
解析 由图可知，环境中CO2浓度升高到一定程度后，植物乙的CO2吸收量降低幅度较大，植物甲的CO2吸收量基本保持不变，可见植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感。
当CO2吸收量为C时，植物甲与植物乙的表观光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率可知，植物甲合成有机物的量比植物乙多。
D点时植物甲细胞既进行光合作用，又进行细胞呼吸，因此，产生ATP的结构有细胞溶胶、线粒体、叶绿体。
根据题意可知，图中曲线是在最适光强度条件下测得的，因此若光强度减弱，CO2吸收量降低，B点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光强度后，需要环境中提供较高浓度的CO2才能使光合作用强度与呼吸作用强度相等，因此B点将向右移动。
答案 B
1.CO2（或光）补偿点和饱和点的移动方向：
一般有左移、右移之分，其中CO2（或光）补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2（或光）饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度（或光照强度），位于横轴上。
（1）呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点B应右移，反之左移。
（2）呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2（或光）补偿点B应右移，反之左移。
（3）阴生植物与阳生植物相比，CO2（或光）补偿点和饱和点都应向左移动。
2.曲线上其他点（补偿点之外的点）的移动方向：
在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标上移或下移，最后得到该点的移动方向。
（1）呼吸速率增加，其他条件不变时，曲线上的A点下移、其他点向左下方移动，反之A点上移、其他点向右上方移动。
（2）呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，曲线上的A点不动，其他点向左下方移动，反之向右上方移动。
考点四 光合作用与细胞呼吸的关系
1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系
项目
光合作用
细胞呼吸
范围
植物的绿色细胞；少数原核生物
所有活细胞
场所
植物细胞的叶绿体
蓝细菌的质膜
细胞溶胶和线粒体
好氧细菌的质膜
物质转化
无机物（CO2和H2O）转化为有机物
分解有机物产生CO2和H2O或其他小分子
能量变化
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能＋热能
实质
合成有机物，贮存能量
分解有机物，释放能量
代谢类型
同化作用（或合成作用）
异化作用（或分解作用）
联系
2.NADPH/NADH与ATP来
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