备战高考生物一轮复习第10讲 光合作用的探究历程与基本过程 讲义文档格式.docx

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②实验中________对照可证明光合作用需叶绿体，________对照可证明光合作用需要光。

③本实验可证明光合作用的产物是________。

（2）如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，甲、乙两物质相对分子量较大的是________。

（1）①消耗掉原有淀粉，排除其对实验结果的干扰

②a与b、d　e与b、d　③淀粉　

（2）乙

考向1　捕获光能的色素分析

1．（2019·

辽宁沈阳铁路中学高三模拟）下列关于色素的叙述中，正确的是（　　）

A．植物体内所有的色素都位于叶绿体中

B．叶绿体中的不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，所以会在滤纸条上分离

C．叶绿体中的各种色素都不能吸收绿光

D．叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜上

解析：

选D。

植物体内光合色素都位于叶绿体中，液泡中也含有色素，A错误；

由于色素在层析液中的溶解度不同，所以其在滤纸条上的扩散速度不同，在滤纸条上分离，B错误；

绿光吸收的最少，而不是不吸收，C错误；

叶绿体中的光合色素分布于类囊体薄膜上，D正确。

2．（2019·

甘肃高台一中高三检测）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

选B。

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。

（1）影响叶绿素合成的“三大”因素

①光照：

光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，叶片会发黄。

②温度：

温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，影响叶绿素的合成，低温时叶绿素容易被破坏，使叶子变黄。

③必需元素：

叶绿素合成的必需元素，如氮、镁等；

叶绿素合成的辅助成分，如缺铁后某些酶无法合成，叶绿素不能合成，叶片会变黄。

（2）叶绿体的结构与功能相适应的特点

①叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积。

②叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。

③叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。

考向2　探究光合作用的相关实验分析

3．下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是（　　）

A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉

B．两实验均需要光的照射

C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照

D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气

题图中的两个实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。

恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用产物，所以两实验均需要光的照射。

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。

恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。

4．下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是（　　）

A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所

B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用的产物是O2时，利于收集气体

C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径

D．用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色

光合作用的产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液，防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰，银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉。

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。

　绿叶中色素的提取与分离

1．实验原理

2．实验步骤

3．实验结果

4．实验注意事项及操作目的

项目

注意事项

操作目的

提取

色素

选新鲜绿色的叶片

使滤液中色素含量高

研磨时加无水乙醇

溶解色素

加少量SiO2和CaCO3

研磨充分、保护色素

迅速、充分研磨

防止乙醇过度挥发，充分溶解色素

盛放滤液的试管管口加棉塞

防止乙醇挥发和色素氧化

分离

滤纸预先干燥处理

使层析液在滤纸上快速扩散

滤液细线要直、细、匀

使分离出的色素带平整不重叠

滤液细线干燥后再画一两次

使分离出的色素带清晰分明

滤液细线不触及层析液

防止色素直接溶解到层析液中

江苏启东一中月考）某同学在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环。

下列说法错误的是（　　）

A．通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素高

B．色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同

C．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光

D．若提取液取自缺镁叶片，最外侧两圈色素环颜色较淡

提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的含量高，A正确；

色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是色素在层析液中的溶解度不同，B正确；

最外侧两圈色素环的色素为叶黄素和胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，C正确；

如果叶片取自缺镁的培养液培养的植物，最内侧两圈色素环颜色较淡，D错误。

河北冀州中学段考）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

提取色素时加入SiO2是为了研磨充分，而加入CaCO3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。

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使用放置数天的绿叶，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：

没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。

（3）滤纸条看不到色素带：

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。

（4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：

忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。

　光合作用的基本过程

1．光合作用的过程

（1）根据上图分析光反应与暗反应的区别

过程

Ⅰ.光反应

Ⅱ.暗反应

场所

叶绿体类囊体薄膜

叶绿体基质

条件

光、色素和酶

多种酶

原料

水、NADP＋、

ADP、Pi

[H]（NADPH）、

ATP、CO2

产物

ATP、O2

（CH2O）、ADP、Pi

物质

变化

①水的光解：

H2O

[H]＋O2；

②ATP的合成：

ADP＋Pi

ATP

①CO2的固定：

CO2＋C5

2C3；

②C3的还原：

2C3

（CH2O）＋C5

能量

光能→ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

（2）根据下图分析光反应与暗反应的联系

光反应为暗反应提供ATP和[H]。

暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。

（3）光合作用总反应式及反应物中H、O的去向

2．光合作用和化能合成作用的比较

光合作用

化能合成作用

区别

能量来源

光能

氧化无机物放出的能量

代表生物

绿色植物

硝化细菌

相同点

都能将CO2和H2O等无机物合成有机物

（必修1P94和P103“相关信息”改编）光合作用过程中[H]与细胞呼吸过程中[H]有什么不同？

光合作用过程中[H]

细胞呼吸过程中[H]

本质

还原型辅酶Ⅱ（NADPH）

还原型辅酶Ⅰ（NADH）

来源

________阶段

无氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第一、二阶段

去向

____________

有氧呼吸第________阶段生成________

光反应　三碳化合物的还原　三　水

下图为光合作用的过程图解，据图分析下列问题：

（1）图中的甲表示__________阶段，发生在叶绿体的______________上。

（2）乙表示__________阶段，又称作__________循环。

（3）图中的物质a是________，物质c是________。

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

（1）光反应　类囊体薄膜

（2）暗反应　卡尔文

（3）[H]　CO2

（4）不能

考向1　考查光合作用的过程

安徽合肥高三期中）下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。

下列有关分析错误的是（　　）

A．图中A为氧气，可部分释放到空气中

B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高

C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质

D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中

水的光解产物是氧气和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气会部分释放到空气中，A正确；

图中B是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低，B错误；

叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；

光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中，D正确。

江西上饶高三模拟）下图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程），下列判断错误的是（　　）

A．绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中

B．e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂

C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解

D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升

a为光合色素，能吸收、传递、转化光能到ATP中，A正确；

e为水光解生成的NADPH，也含有活跃的化学能，参加暗反应中C3的还原，B错误；

图中①表示根系从土壤中吸收水分，③表示水的光解生成NADPH和氧气，C正确；

g为二氧化碳，供应充足时，突然停止光照，生成NADPH和ATP的量下降，C3的还原下降，C3的含量因消耗下降而积累，另一方面，二氧化碳固定生成C3正常进行，故D正确。

（1）光反应阶段产生的ATP仅用于暗反应阶段C3的还原。

细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。

（2）在光照条件下，植物既进行光反应，也进行暗反应；

如果植物长期处于黑暗环境中，光反应和暗反应都会停止。

在暗反应停止时，ATP和[H]积累，光反应也会停止。

考向2　考查环境条件变化对光合作用中物质变化的影响

3．（2019·

江西临川一中月考）光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。

对于改变反应条件而引起的变化，正确的说法是（　　）

A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小

B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增加

C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小

D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小

突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，A错误；

突然中断CO2供应使C3含量减少，进而使ATP和[H]含量增多，所以ATP/ADP的值增加，B正确；

突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ATP和[H]含量减少，进而使C3含量增多、C5含量减少，C错误；

突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP的值增加，D错误。

4．（2019·

甘肃静宁一中期中）下图表示某植物叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。

下列分析正确的是（　　）

A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP

B．图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度

C．Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中[H]和ATP的积累

D．Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低

因为暗反应中1molC5＋1molCO2生成2molC3，所以在适宜条件下，叶肉细胞内C3是C5的2倍，因此图中甲是C5，乙是C3。

图中物质甲与CO2结合形成乙，该过程只需要酶的催化，不需要消耗ATP，A错误；

植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，如果Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度，那么C3含量增加，C5含量减少，与题图不符合，而如果改变的条件是降低CO2浓度，那么C3含量减少，C5含量增加，与题图符合，所以本题改变的条件是降低CO2浓度，B错误；

CO2浓度降低，由于CO2供应量减少，C5消耗减少，而C3还原正常，所以C5（甲）含量会上升，C错误；

低CO2浓度下的光的饱和点也低，D正确。

利用模型法分析光合作用中物质的量的变化

（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。

（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。

（3）具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”（C3来自CO2的固定，用于C3的还原；

C5来自C3的还原，用于CO2的固定），才能避开试题陷阱。

[清一清]

易错点1　误认为用光照射叶绿体中提取的色素就能发生光反应

[点拨]　叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用，发生光反应除色素、光照之外，还需ADP、Pi、H2O、NADP＋、酶等。

易错点2　误认为14C转移途径为14CO2→14C3→14C5→（14CH2O）

[点拨]　光合作用暗反应中C5的作用在于固定CO2形成C3，14CO2中的14C转移途径为14CO2→14C3→（14CH2O），中间没有C5参与。

易错点3　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颜色的光均可被作物吸收（尽管黄绿色吸收量较小，但总不会起负作用），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4　相同光照时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累得多

[点拨]　因为[H]、ATP基本不积累，利用充分；

但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。

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5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：

甲<

乙（暗反应时间长）。

[判一判]

（1）叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同（　　）

（2）植物细胞中都含有叶绿体（　　）

（3）光合作用需要的酶和色素分布在叶绿体的基粒中（　　）

（4）叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多（　　）

（5）叶绿体内膜的面积远远大于外膜面积（　　）

（6）植物细胞中的色素都能参与光合作用（　　）

（7）叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所（　　）

（8）植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光（　　）

（9）光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP（　　）

（10）破坏叶绿体外膜后，O2不能产生（　　）

（11）离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应（　　）

（12）进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原（　　）

（13）在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是Mg2＋的吸收（2015·

四川，1A改编）（　　）

（14）光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP来自细胞呼吸（　　）

（1）√　

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）×

　（7）√　（8）×

　（9）×

　（10）×

　（11）√　（12）√　（13）×

　（14）√

（2018·

高考北京卷）光反应在叶绿体类囊体上进行。

在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。

该反应过程中（　　）

A．需要ATP提供能量　　　B．DCIP被氧化

C．不需要光合色素参与D．会产生氧气

光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成[H]，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D项符合题意，A、C项不符合题意。

结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被[H]还原，B项不符合题意。

（2017·

高考全国卷Ⅲ）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。

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

选A。

类胡萝卜素不吸收红光，A错误；

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，B正确；

作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；

叶绿素吸收640～660nm的红光，导致水光解释放氧气，D正确。

高考海南卷）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

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将水分解产生氧气；

叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，都可以产生氧气。

水的光解不需要消耗ATP。

高考天津卷）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。

如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

光照强度低于P时，突变型的光合作用强度（光反应和暗反应强度）低于野生型，A项正确；

光照强度高于P时，突变型的光合作用强度（光反应和暗反应强度）高于野生型，B项正确；

光照强度低于P时，限制突变型和野生型光合速率的主要环境因素为横坐标所表示的因素，即光照强度，C项正确；

光照强度高于P时，突变型光合速率随光照强度的增大而增加，因此限制其光合速率的主要环境因素仍然为横坐标所表示的因素，即光照强度，D项错误。

（2016·

高考全国卷Ⅰ）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。

培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。

回答下列问题：

（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是______________。

（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高__________________（填“CO2浓度”或“O2浓度”）。

（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度