版苏教版高考生物创新一轮复习第3单元 第10讲 光合作用.docx

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版苏教版高考生物创新一轮复习第3单元第10讲光合作用

第10讲　光合作用

[最新考纲]　1.光合作用的基本过程（Ⅱ）。

2.实验：

叶绿体色素的提取和分离。

考点一　实验：

叶绿体中色素的提取和分离（5年6考）

1．实验原理

2．实验流程

　叶绿体中色素的提取和分离

（2013·海南卷，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

解析　菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D正确。

答案　C

叶绿体中色素提取分离异常现象分析

收集到的滤液绿色过浅

原因

①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分

②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少

③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低（正确做法：

分次加入少量无水乙醇）

④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏

滤纸条色素带重叠

原因

1滤液细线不直；②滤液细线过粗

滤纸条无色素带

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

【即学即练】

（2017·河北冀州中学第二次段考，41）如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。

下列叙述错误的是（　　）

A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨

B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同

C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照

D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多

解析　提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照，C正确；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。

答案　B

考点二　捕获光能的色素和结构及光合作用探究历程

1．叶绿体色素的种类和功能

色素种类及特点

叶绿素

（约占3/4）

叶绿素a（蓝绿色）

主要吸收红光和蓝紫光

叶绿素b（黄绿色）

类胡萝卜素

（约占1/4）

胡萝卜素（橙黄色）

主要吸收蓝紫光，且有保护叶绿素的作用

叶黄素（黄色）

功能

吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有少量叶绿素a）

吸收光谱图示及说明

2.叶绿体的结构与功能

（1）结构模式图

（4）恩格尔曼的实验：

好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。

3．光合作用的探究历程（连线）

答案　①—A—b　②—C—a　③—E—f　④—D—c　⑤—F——e　⑥—B—d　⑦—G—g

（经典实验分析）下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：

（1）恩格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的部位。

（2）两实验如何设计对照实验？

提示　恩格尔曼的实验中，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。

　捕获光能的色素和结构

1．（2017·全国卷Ⅲ，3）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。

下列叙述错误的是（　　）

A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成

B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示

D．叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的

解析　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。

答案　A

2．[2017·江淮十校联考（三）]下图表示光合作用时ATP形成的图解，图中b6f复合体能将叶绿体基质中的质子（H＋）转移到类囊体腔内，该过程需要依赖水光解时产生的电子（e－）的推动，下列有关分析错误的是（　　）

A．图示过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上

B．质子从叶绿体基质转移到类囊体腔内的运输方式是协助扩散

C．光合作用中ATP的合成会降低类囊体内外的质子浓度差

D．物质X既具有催化功能又具有运输功能

解析　由题干信息可知，质子从叶绿体基质转移到类囊体腔内的运输需要“依赖水光解时产生的电子（e－）的推动”，说明推动质子进入类囊体腔内的动力不是浓度差，而是能量（这个能量不一定是ATP水解释放的能量，也可能是电能或其他能量），同时需要载体（b6f复合体），应为主动运输，B错误。

答案　B

影响叶绿素合成的三大因素

　光合作用的探究历程

（2018·湖北鄂西部分优质高中联考，5）以下关于叶绿体和光合作用的几个实验，得不到相应实验结果的是（　　）

A．将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5h，加碘液处理后溶液呈蓝色

B．在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，变成蓝色

C．将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗（暗带）的区域主要是红光和蓝紫光区域

D．将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内，3小时后在叶内淀粉中可检验到14C的存在

解析　叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素，不能完成光反应，也不能产生淀粉，A错误；光合作用产生淀粉，观察时需对叶片进行脱色处理，B正确；叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，导致连续光谱相应区域变暗，C正确；CO2是光合作用的原料，14CO2中的14C元素可转移到淀粉中，故产物中可检测到14C，D正确。

答案　A

恩格尔曼实验方法的巧妙之处

（1）巧选实验材料：

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）巧妙排除干扰因素：

没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。

（3）巧妙设计对照实验：

用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。

【即学即练】

（2017·辽宁沈阳检测）1941年，鲁宾和卡门用同位素标记法追踪光合作用中O2的来源。

（1）鲁宾和卡门用H

O和普通的CO2进行小球藻光合作用实验，见A图。

实验结果，放出的O2________（填“具有”或“不具有”）放射性。

A实验的结论是_____________________________________________________________________。

（2）鲁宾和卡门用C18O2和普通的H2O进行光合作用，见B图实验结果，产生的O2________（填“具有”或“不具有”）放射性。

仅B实验的结论是什么？

____________________________________________________________________。

（3）综合实验A、B，结论是_____________________________________________。

答案　

（1）具有　光合作用释放的O2的氧来源于H2O中的氧

（2）不具有　光合作用释放的O2的氧，不来源于CO2中的氧

（3）光合作用释放的O2的氧，来源于H2O中的氧，不来源于CO2中的氧

考点三　光合作用的过程（5年12考）

1．光合作用的过程

2．光反应与暗反应的关系

（1）光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。

没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。

（2）光合作用反应式及元素去向分析：

①光合作用过程中O元素的转移途径H

O

O

C18O2

C3

（CH

O）＋H

O

②光合作用过程中C元素的转移途径

14CO2

14C3

（14CH2O）

③光合作用过程中H元素的转移途径：

H2O→[H]→（CH2O）＋H2O

[巧学助记]　光合作用过程的“一、二、三、四”

3．环境骤变对光合作用中间产物含量的影响

（1）“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：

Ⅰ.停止光照时：

光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：

（2）“模型法”表示C3和C5的含量变化

教材

高考

1．真题重组　判断正误

（1）叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中（2017·全国卷Ⅲ，2B）（√）

（2）某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的（2017·全国卷Ⅲ，6B）（√）

（3）硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量（2017·海南卷，5D）（×）

（4）叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP（2016·全国卷Ⅰ，1D）（×）

（5）照光培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快（2014·全国Ⅰ卷，2B）（×）

（6）温度和光照会影响CO2的同化速率（2016·海南卷，10A）（√）

以上内容源自苏教版必修一P72～P78，有关光合作用的原理、过程相关的知识。

2．（苏教必修一P79T6改编）课外活动小组同学在适宜的温度下，以葡萄为材料所做的几组实验（假设该植物在24h内呼吸速率不变），结果记录如下，请回答：

（1）据图一结果推测，栽培农作物时，密度是否越小越好？

图中哪点对应的“密度”最合理？

________________________________________________________。

（2）经检测，葡萄植株一昼夜的CO2净吸收量为250mg，图二中阴影部分所表示的CO2吸收量应________（填“大于”“小于”或“等于”）250mg。

（3）图二曲线中能制造有机物的区段是________，能积累有机物的时段是________。

提示　

（1）不是，要合理密植　B　

（2）大于　（3）BH　CG

　光合作用过程分析

1．（2015·安徽卷，2）右图

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

解析　由图解可知，光反应产生的ATP和[H]参与C3的还原，而不参与CO2的固定，A、B错误；被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了（CH2O），另一部分又形成了C5，C正确；光照强度变弱时，光反应产生的ATP和[H]减少，C3的还原过程减弱，故短时间内C5含量会降低，D错误。

答案　C

2．如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。

下列叙述错误的是（　　）

A．叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中

B．①上产生的B物质移动到②参与C3的还原

C．②中产生的NADP＋移动到①上参与水的光解

D．①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原

解析　光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；①类囊体膜上产生的B物质[H]移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体薄膜上参与水的光解，C正确；①类囊体薄膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。

答案　D

突破光合作用过程的4个误区

（1）绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。

（2）绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。

（3）不要认为暗反应不需要光。

光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。

前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。

（4）叶绿体并不是进行光合作用的必要场所：

进行光合作用的细胞不一定含叶绿体，如蓝藻、光合细菌能进行光合作用，但没有叶绿体。

　环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响

【典例】（2011·全国卷Ⅰ）在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。

（1）图中物质A是________（C3、C5）。

（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_____________________________________________________________________；

将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是____________________________________________________________________。

（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________（填“低”或“高”）。

（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________（填“低”或“高”），其原因是_________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

解析　

（1）CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3的量减少，确定物质A是C3，物质B是C5。

（2）CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累。

（3）CO2浓度为0.003%时，C3和C5的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，此时根据暗反应中CO2的固定的反应式确定，C3分子数应是C5分子数的2倍。

（4）CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因库暗反应减弱，所需的ATP和[H]减少，光反应强度减弱。

答案　

（1）C3　

（2）暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。

根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍　当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累　（3）高　（4）低　CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少

【即学即练】

（2017·河北衡水中学二调，21）如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是（　　）

A．突然停止光照B．突然增加CO2浓度

C．降低环境温度D．增加光照强度

解析　突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加，C错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D正确。

答案　D

易错·防范清零

[易错清零]

易错点1　混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择

点拨　为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色光透过时各种色的光均可被作物吸收（尽管黄绿色吸收量较小），而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。

因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄、绿光”利用率极低，从节省能源（节电、节省成本）角度讲，用红灯泡、紫灯泡效率最高。

易错点2　误认为只能是光反应制约暗反应，暗反应不会制约光反应，从而认为停止CO2供应时，不影响O2产生

点拨　光反应为暗反应提供[H]和ATP，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反应停止（如撤掉CO2供应）时，光反应也将受制约，从而导致O2产生速率下降。

易错点3　误认为温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高

点拨　白天适当提高温度或增加CO2浓度，可有利于提高光合产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产量。

然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程，从而制约次日的光合作用，这对作物生长显然不利。

[规范答题]

甲图是生物兴趣小组在密闭的玻璃容器内进行的实验示意图（CO2传感器用于测量装置内CO2的含量），乙图表示在夏季晴朗的一天甲图所示密闭玻璃容器内24h的CO2浓度变化，请回答下列问题：

（1）甲图所示实验中对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现，也可通过调节________来实现，装置中热屏障的作用是________________________________。

（2）乙图中代表植物光合作用强度等于呼吸作用强度的点是__________________。

此时叶肉细胞内的代谢状况应为下列①～④中的________。

（3）乙图中FG段相比EF段CO2浓度下降趋缓的原因是_______________________

_____________________________________________________________________；

推测此时段叶肉细胞内光反应速率应________（填“更强”“稍弱”或“不变”），原因是________________________。

（4）为提高光合效率农民采用玻璃温室栽培蔬菜，最好采用________玻璃（填“无色”“红色”或“蓝色”），若遇到阴雨天气，室内常需补光，则最好选用________（填“白炽”“红色与蓝紫色”或“绿色”）灯泡用以室内照光

答卷采样

错因分析

混淆“植株全株”与“叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等”正确答案应为__④__。

暗反应减弱后，产生的NADP＋、ADP、Pi不足，制约了光反应，光反应速率应稍弱，故正确答案为稍弱；暗反应减弱，限制了光反应。

“室内补光”应顾及温室照光的“成本与效率”，正确答案为红色与蓝紫色。

课堂小结

思维导图

晨读必背

1.用无水乙醇提取绿叶中的色素；用层析液将绿叶中的色素分离。

色素在层析液中溶解度越高，在滤纸条上随层析液扩散得越快。

2．叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，包括叶绿素和类胡萝卜素；叶绿素主要吸收波长较短的蓝紫光和波长较长的红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

3．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。

4．生物体中的能量转化：

光能→电能→ATP中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能（被组织细胞利用）。

随堂·真题&预测

1.（2017·海南卷，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

解析　叶绿体中含有的光合色素主要吸收红光、蓝紫光，用来进行光反应；一方面光解水产生O2、[H]，另一方面促使ADP、Pi合成ATP。

答案　A

2．（2016·四川卷，5）三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。

下图是三倍体西瓜叶片净光合速率（Pn，以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化曲线，以下分析正确的是（　　）

A．与11：

00时相比，13：

00时叶绿体中合成C3的速率相对较高

B．14：

00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少

C．17：

00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率

D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度

解析　与11：

00相比，13：

00时Ci低，CO2固定减弱，C3合成速率相对较低，A错误；14：

00后Pn下降，有机物的合成速率下降，但有机物仍有积累，B错误；17：

00后叶片的Ci快速上升是光合速率小于呼吸速率的原故，光反应与暗反应相互制约，不会形成速率差别很大，C错误；叶片的Pn先后两次下降，第一次是气孔关闭，CO2浓度下降引起，第二次是光照强度减弱引起光反应速率降低导致的，D正确。

答案　D

3．（2017·天津卷，6）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。

下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。

叙述错误的是（　　）

A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型

B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型

C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度

D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度

解析　由于突变型水稻叶片的叶绿素较少，由图可知，光照强度低于P时，突变型的光合作用光反应强度低于野生型，A正确；突变型水稻中固定CO2酶的活性显著高于野生型，当光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，光照强度没有达到光饱和点，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度，C正确；对于突变型个体而言，P点光强未达到光饱和点，光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度、光照强度，D错误。

答案　D

4．（2019·高考预测）某植物上有白斑和绿色两种叶片，在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程，如图1，甲、乙中的叶片生长状况相同，丙、丁叶片生长状况相同，丙进行遮光处理，给丁提供一定浓度的14CO2，回答下列相关问题：

（1）要利用该植物做叶绿体中色素的提取和分离实验，选择图1中如________（填“甲”或“丁”）装置中的叶片比较合适，一般常用的提取色素的试剂是__________________________