高中生物 第4节能量之源光与光合作用 一捕获光能的色素和结构 认知探索 问题Word格式.docx

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（1）叶绿体具有双层膜，可以控制物质进出。

（2）叶绿体基质中分布有几个到几十个由类囊体垛叠而成的基粒，增大了叶绿体内的膜面积，利于化学反应的进行。

（3）叶绿体基粒分布有进行光合作用必需的色素和酶，为光合作用的进行做好了物质上的准备。

▲知识拓展

1．黄栌、枫树“霜叶红于二月花”的原因，不是叶片中叶绿体的色素造成的，是由于叶绿素分解时，叶中的糖分大量转变成红色的花青素造成的。

因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花青素储存于液泡中。

而花青素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，具体而言是，pH=7－8时呈淡紫色；

pH<

3时，呈红色；

pH>

11则呈蓝色。

由于秋天时液泡中花青素增多，且细胞液pH值又偏酸性，因此叶子就变红了。

2．我们平常吃的韭黄和蒜黄是怎么培育出来的吗？

叶绿素是光合色素中最重要的一类色素。

绿色植物的叶绿体中有四种色素，绿色植物只在光下才能合成叶绿素。

韭黄、蒜黄是在黑暗条件下培育出来的，因为植物此时不能合成叶绿素，只能长成黄化苗，而黄化苗的薄壁细胞比较多，所以吃起来比较嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。

但要注意，植物不能长期处于无光条件下，这个道理应该明白。

3．要做好《绿叶中色素的提取和分离》实验，应注意哪些问题？

①实验材料应选颜色深的植物叶片,如菠菜叶、棉花叶等。

叶片颜色深，色素含量高，实验效果也好。

如选用大白菜的叶片作实验材料，几乎得不到实验结果。

②画滤液细线时，一定滤液细线要齐、细、颜色深，这样可以防止色素带之间的重叠。

画线时一般要重复多次，使滤液细线上的色素多一些，分离后的色素带更加清晰。

但一次画完后，必须待其干后再画第二次，以确保滤液细线较细。

在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨得充分，有利于色素的提取；

加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，由于pH值的改变，使色素遭到破坏。

③层析液是石油醚、丙酮、苯等有机溶剂的混合液，具有挥发性且有毒，要注意密闭。

实验应在通风条件下进行，实验结束时及时用肥皂洗手。

4．线粒体和叶绿体

①线粒体和叶绿体，这两种细胞器，各具有特定的结构和功能。

结构是功能的基础，功能和结构协调统一。

②线粒体和叶绿体虽有相同的结构名称，两者都与能量的转换密切相关，但两者又是两种完全不同的能量转换器。

线粒体是化能转换器（有机物中稳定的化学能→活泼可转移的化学能），叶绿体是光能转换器（光能→有机物中稳定的化学能）

③线粒体和叶绿体还都含有少量的遗传物质DNA和RNA，这是其它许多细胞器所没有的。

▲例题演示

例1在做植物实验的暗室中，为了尽可地降低植物光合作用的强度，最好安装（）。

　　A、红光灯 

B、紫光灯 

C、白炽灯 

D、绿光灯

解析叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，因此在红光和蓝紫光的照射下，光合作用最强。

白炽灯各种波段的光都有，其光合作用强度比单色光进行的光合作用的强度高。

答案C

例2叶绿素不溶于（）。

A水B石油醚C无水乙醇D苯

解析本题考核叶绿素的理化性质的知识。

课文中细胞部分和光合作用部分均没有提到叶绿素能溶解于哪些溶剂中。

但是在“叶绿体中色素的提取和分离”实验的方法步骤中指出，用无水乙醇提取包括叶绿素在内的光合色素，这就说明了叶绿素能溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水；

进行色素分离所用的层析液由石油醚、丙酮和苯配成，四种光合色素随着层析液在滤纸上扩散，由于扩散速度不同而可达到使四种色素分离的目的。

只有溶于该溶剂中的物质才能随着溶剂的扩散而扩散。

这说明叶绿素可溶解于石油醚、无水乙醇和苯中。

根据上述分析，可以得出结论，叶绿素溶解于石油醚、无水乙醇和苯，而不溶于水。

答案A

例3分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：

深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。

试回答：

（1）A处理得到的溶液颜色是，原因是。

（2）B处理得到的溶液颜色是，原因是。

（3）C处理得到的溶液颜色是，原因是。

（4）如果将C处理得到的溶液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中光区域就会出现一些黑色条带。

处理

A

B

C

SiO2（少量）

+

CaCO3（少量）

－

95%乙醇（10毫升）

蒸馏水（10毫升）

注：

“+”表示加；

“－”表示不加。

解析本题主要考查叶绿体中色素提取过程中研磨这一步骤及色素均不溶于水，但易溶于无水乙醇、丙酮、石油醚等有机溶剂中这一知识点。

研磨时，加入SiO2的目的是使菠菜叶研磨充分，因A、B、C三个研钵都加入SiO2，故不影响此题解答。

加入CaCO3是为了避免了叶绿素受到破坏。

题中A研钵未加入CaCO3，叶绿素被破坏，因此滤液的颜色为较浅。

B研钵加入的提取液不是乙醇、丙酮、石油醚等有机溶剂而是水，因叶绿体中色素均不溶于水，所以滤液的颜色几乎无色。

只有C研钵加入SiO2少量，CaCO3少量，提取液95%乙醇10毫升（符合色素提取的实验要求，因此C研钵中的滤液颜色是深绿色。

色素主要吸收红光和蓝紫光，所以在连续光谱中这两区域会呈黑色。

答案

（1）A黄绿色，部分叶绿素受到破坏

（2）B几乎无色，叶绿素不溶于水（3）C深绿色，大量叶绿素溶于乙醇中（4）红橙光区和蓝紫光区

演练·

评估

1．把新鲜的叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中最强的吸收区在（）。

A．绿光部分 

B．红光和蓝紫光部分 

C．蓝紫光部分 

D．黄橙光部分

2．叶绿体的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是（）。

A．色素提取液中的不同色素已经分层B．阳光的照射使各种色素彼此分开

C．滤纸对各种色素的吸附力不同D．层析液使色素溶解并彼此分离的扩散速度不同

3．有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；

乙绿色光照射；

丙添加品红色滤光片A；

丁添加绿色滤光片B（如图），经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列中的（）。

A.甲、乙B.乙、丙C.甲、丁D.丙、丁

4．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱，如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（）。

A．绿光区B．红光区和绿光区

C．蓝紫光区和绿光区D．红光区和蓝紫光区

5．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（）。

A．叶绿体中的色素都分布在类囊体膜上

B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上

C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质上

D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上

6.下列关于叶绿素合成与功能的叙述，错误的是（）。

A.光是叶绿素合成的必要条件

B.低温抑制叶绿素的合成

C.提取叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和二氧化碳，可进行光合作用

D.矿质元素影响叶绿素的合成

7．下列关于“叶绿体中色素的提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（）。

A．提取高等植物叶绿体中的色素B．用纸层析法分离色素

C．了解多种色素的吸收光谱　　　　　D．验证叶绿体所含色素的种类

8．用纸层析法将色素进行分离，在滤纸条上出现最宽的一条色素带的颜色是（）。

A．橙黄色B．黄色C．蓝绿色D．黄绿色

9．在圆形滤纸的中央点上，对叶绿体的色素进行色素分析，会得到近似，同心的四个色素环，排列在最里圈的色素是（）。

A．橙黄色B．蓝绿色C．黄色D．黄绿色

10．下图表示叶绿体色素提取和分离实验的部分材料和用具，据图作答：

⑴图①加入研钵内的物质：

A10mL；

作用是；

B少许，作用是研磨得充分；

C少许，作用是。

⑵将糨糊状研磨液倒入②中，漏斗内基部放

⑶③剪去两角的作用是，划滤液细线的要求是。

⑷④层析操作过程应注意；

层析原理是；

加盖的目的是；

色素带最宽的是；

扩散最快的是。

（5）左图为分离叶绿体中色素的装置，请指出其中的三处错误：

*11．1880年美国科学家恩格尔曼（C.Engelmann）用水绵进行了光合作用的实验：

他把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后再用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；

如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。

恩格尔曼的实验巧妙之处

（1）用水绵作为实验材料。

因为。

（2）将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中（3）选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测。

（4）进行黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确。

他的实验证明了：

。

二光合作用的原理和应用

1．如果我们将绿叶比喻为绿色工厂，其中的厂房、动力、原料和产物各是什么？

厂房是叶绿体，动力是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧。

2．你能简要说说光合作用吗？

（1）光合作用的概念

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O合成为储存能量的有机物，并释放氧气的过程。

（2）光合作用的总反应式：

CO2+H2O*

（CH2O）+O2*

（3）光合作用的两个阶段，物质和能量各发生了什么变化？

光反应暗反应

物质变化

2H2O→4[H]+O2CO2的固定：

CO2+C5→2C3

酶[H]

ADP+PI酶光能ATPCO2的还原：

2C3、（CH2O）

能量变化：

光能→电能→ATP中活跃化能ATP中活跃化能→有机物中稳定化能

3．硝化细菌也能将二氧化碳和水合成糖类，它利用的能量从何而来？

硝化细菌能够利用体外土壤环境中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸时所释放的化学能来制造有机物。

1．光反应与暗反应的区别与联系

光反应

暗反应

区别

反应性质

光化学反应

酶促反应

与光的关系

必须在光下进行

与光无直接关系，在光下和暗处都能进行

与温度的关系

与温度无直接关系

与温度关系密切

场所

叶绿体类囊体的薄膜上

叶绿体的基质中

必要条件

光、叶绿体光合色素、酶

多种酶

水光解为还原性氢和氧气；

由ADP合成ATP

二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生

能量变化

光能转变ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能

联系

准备阶段：

为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP

完成阶段：

在多种酶的作用下，接受光反应提供的还原性氢和ATP，最终将二氧化碳还原为葡萄糖。

2．“当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？

反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎样变化？

”

光合作用的光反应与暗反应是相互联系的，而它们之间的联系纽带是ATP和还原性氢。

当光反应停止时（如植物在黑暗条件下），暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断，暗反应会停止；

而反过来，当暗反应停止时（如植物在气孔完全关闭，或无CO2），光反应也会随之停止，因为光反应产生的ATP和还原性氢没有被暗反应消耗，根据化学平衡的原理，相当于光反应的产物浓度升高，化学平衡会向反向进行，从而光反应就停止了。

3．光合作用各影响因素在农业生产中提高作物产量的具体措施

影响因素

对光合作用的影响

在生产上的应用

光

光合作用随着光照强度的变化而变化。

光照弱，光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随着加快；

但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波长也影响光合作用速度。

延长光合作用时间；

通过轮作。

增加光合作用面积，合理密植

温度℃

温度低，光合作用慢，光合速率降低，随着温度提高，光合作用加快；

温度过高时会影响酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最适温度在25-30℃之间。

适时播种：

温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。

CO2浓度

CO2是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加，如果浓度提高到一定程度后，产量不再提高。

施用有机肥：

温室栽培植物时，可以适当提高室内的CO2浓度。

4．硝化细菌是比较典型的以能进行化能合成作用的细菌，它主要分两类：

一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；

另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者释放的能量都能把无机物合成有机物，具体反应如下：

上面的前两个反应式是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程；

最后一个反应式是说明硝化细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量，把从外界摄取的CO2和水合成为葡萄糖的过程。

硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌。

时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。

除硝化细菌外，能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌、铁细菌等。

例1科学家研究发现，用“汽水”浇灌植物能促进植物的生长，原因是“汽水”能（ 

）。

　A．加强呼吸作用 

B．加强光合作用C．改良碱性土壤，调节pH 

D．加强植物蒸腾作用

解析“汽水”实际上是充入二氧化碳气的弱酸性溶液，它可缓慢释放出二氧化碳气体，而二氧化碳是光合作用暗反应的原料，在一定范围内增加二氧化碳浓度可起到增强光合作用，从而促进植物有机物的积累。

答案B

例2下图是在一定的CO2浓度和温度条件下某阳生植物和阴生植物的受光强度和光合作用合成量（用CO2吸收量表示）的关系图，请据图回答：

（1）曲线B所表示的是____________植物的受光强度和光合作用合成量的关系。

（2）a、b点表示_______________。

（3）叶面积为25cm2的阳生植物叶片在光强度为Y时每小时的光合作用合成量为_________mg。

（4）将该阳生植物叶片先在光照强度为X的条件下放置若干时间，然后放于暗处（光照强度为Q）12小时，要使此时叶的干物质与照射前一样，则需要光照______________小时。

（5）在同等条件下，阳生植物呼吸作用的强度比阴生植物____________。

解析图中曲线表示光照强度由弱到强的变化中，光合作用合成量的变化情况。

弱光时，B的光合作用合成量较A高；

强光时，A的光合作用合成量比B高。

说明B曲线表示的植物与弱光环境相适应，是阴生植物；

A曲线表示的植物与强光环境相适应，是阳生植物。

光合速率随光照强度的增加，在一定范围内几乎呈正相关，当达到某一光照强度后，光合速率不再增加，这种现象称为光饱和现象，即曲线中的“平台期”。

一般来说，各种植物的光饱和点不同，阳生植物高于阴生植物。

根据所学知识可知，图中所示某一刻的CO2吸收量实际上是此刻植物光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2的差值，差值为0即表示此刻植物光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放CO2的量。

依题意，在光强度为Y时，CO2每小时吸收量为12mg/100cm2。

则面积为25cm2的叶片每小时光合作用合成量为12×

=3mg。

依题意，在暗处放置12小时有机物合成量为-（12×

4）=-48mg/100cm2，则需要在光照强度为X的条件下放置48/8=6h。

比较图中Q点CO2吸收量，不难发现阳生植物呼吸作用的强度比阴生植物大。

答案

（1）阴生

（2）在此光照强度下阳生植物的阴生植物光合作用合成量与呼吸作用所消耗的有机物量相等（3）3（4）6（5）大

例3硝化细菌进行化能合成作用时，其获能的方式是（）。

A．还原氨B．氧化氨C．还原亚硝酸D．还原硝酸

解析硝化细菌在化能合成作用时，是将氨氧化为亚硝酸、硝酸，利用释放的能量来进行合成有机物的。

答案B

1．《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（）。

A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率

B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用

　C．可以增强农作物的抗性

　D．增强农作物的蒸腾作用

2．要测定绿色植物是否进行了光反应，最好是检查（ 

　　A．葡萄糖的生成 

B．ATP的合成 

C．氧的释放 

D．二氧化碳的吸收

3．现有甲乙两试管中培养着小球藻（单细胞绿藻），为甲提供C18O2和H20。

为乙提供CO2和H2180在适宜的光照条件下，两试管最初释放的O2分别为（　）。

A．甲为18O2，乙为O2　　　B．甲乙均为18O2C．甲为O2，乙为18O2　　　D．甲乙均为O2

4．参与光合作用暗反应，但不是光反应产物的是（ 

Ａ．Ｏ２ 

Ｂ．ＡＴＰ 

Ｃ．［Ｈ］ 

Ｄ．五碳化合物

5．大棚栽培中，在适宜的光照、土壤、肥料、温度等条件下，为增加粮食的产量，应适当增加（）。

　A．空气中含氧量B．空气中含氮量C．空气中含CO2量D．土壤中矿质元素含量

6．1864德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。

经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

在此实验中，萨克斯看到的现象是（　　）。

A．叶片全变蓝　B．遮光一半变蓝C．曝光一半变蓝D．叶片全不变蓝

7．在光合作用过程中，光能转化成化学能发生在（　　）。

A．暗反应中　　B．光反应中C．光反应和暗反应中D．光反应或暗反应中

8．暗反应的含义是（　　）。

A．不需要光的反应　　B．在黑暗中的反应C．释放氧的反应　　　D．吸收氧的反应

9．下列关于光合作用的叙述，错误的是（）。

A．光合作用包括一系列氧化还原反应

B．光合作用必须在有水的条件下进行

C．光合作用的全部反应都必须在光下才能进行

D．光合作用是能量转化过程

10．.金鱼在长满绿藻的水族箱比养在有田螺的水族箱生存的时间会更长。

这是因为（）。

A.绿藻能产生CO2B.田螺繁殖能力强C.绿藻能进行光合作用D.田螺能产生有机物

11．下列各项中，不是光合作用提供的是（）。

A．空气中的氧气B．食物中的养料C．维持人类生存的水D．煤燃烧时放出的能量

*12．将两个枝条分别置于营养液中。

其中一枝仅保留一张叶片（甲），另一枝保留两张叶片（乙、丙），叶片置玻璃盒中密封（玻璃盒大小足以保证实验顺利进行），在甲叶和乙叶的盒中注入14CO2，装置如图。

光照一段时间后,可以检测到放射性的叶片是（）。

A．甲B．甲和乙C．甲和丙D．甲、乙和丙

13．如果自然界中的森林面积大量减少，那么，大气中的______就会不断增多，______就会不断减少。

14．把金鱼藻（活的）放在盛满清水的杯子里，用短颈漏斗扣住金鱼藻，漏斗颈上再套一个充满清水的试管，把上述装置移到光下，不久，试管内可见______，这是金鱼藻进行______放出的。

15．下图是光合作用过程的图解，请依据图说明:

（1）图中A代表________，其功能是________。

（2）图中B是___________。

（3）图中C是________，它被传递到叶绿体的________部位，用于_______，最终形成_________。

（4）图中D是在有关酶的催化下，利用________将________与_________结合形成的。

（5）图中E是（写中文）____________，它是由一分子_________和________分子________结合后又分解而成，含_________个高能磷酸键。

（6）图中F叫_________，它是由CO2和________结合后又分解而成，从而使化学性质_________的CO2能够直接参与化学反应。

（7）H是________，此阶段是在叶绿体的______进行的；

I是________，此阶段是在叶绿体的_____________中进行的。

（8）C进入I称为____________；

由D到E，对I的作用是_________；

由F到G叫________；

由G到F叫____________。

（9）确切地说，J代表_____________。

*16．下图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。

（1）曲线a表示，在无光照时其含量下降的原因是

；

曲线b表示，在CO2浓度降低时含量下降的原因是

。

（2）由

（1）得出光照强度和CO2浓度与光合作用的关系是：

前者主要影响；

后者主要影响

[单元梳理]

作用：

催化剂。

降低化学反应活化能

酶的作用和本质

降低化学反应活化能的酶本质：

大多数是蛋白质，少量是RNA

高效性

酶的特性专一性

作用条件较温和

三磷酸腺苷（ATP）简式：

A—P~P~P

细胞的能量“通货”—ATP

酶

ATP分子中具高能磷酸键：

“~”为高能磷酸键

细胞的能量供应和利用

ATP和ADP的相互转化：

ATPADP+Pi+能量

ATP的利用：

直接提供能量

细胞呼吸的概念

有氧呼吸

ATP的主要来源—细胞呼吸细胞呼吸的主要方式

无氧呼吸

细胞呼吸原理的应用

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素

捕获光能的色素

叶绿素b（黄绿