高考生物二轮练习学案第三单元能量之源光与光合作用.docx
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高考生物二轮练习学案第三单元能量之源光与光合作用
2019高考生物二轮练习学案:
第三单元能量之源——光与光合作用
学案13能量之源一光与光合作用
考纲要求
考纲要求
1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。
2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。
3.叶绿体色素的提取和分离。
复习要求
1、简述叶绿体的结构和功能,说出绿叶中色素的种类和作用
2、能图示光合作用的过程,简述光合作用原理的应用
3、学会分析环境因素对光合作用强度的影响
基础自查
【一】捕获光能的色素和结构
1、捕获光能的色素
(1)实验:
绿叶中色素的提取和分离(纸层析法)
①提取的原理是什么?
②分离的原理呢?
(2)色素的种类和吸收光谱
色素种类
颜色
吸收光谱
滤纸条上位置
叶绿素
(约占3/4)
类胡萝卜素
(约占1/4)
2.叶绿体的结构和功能(识图作答)
(1)叶绿体的结构?
(2)色素和酶的分布?
(3)功能?
【二】光合作用的过程和应用
2、光合作用的过程
(1)光反应:
①场所?
②条件?
③物质变化?
④能量变化?
(2)暗反应:
①场所?
②条件?
③物质变化?
④能量变化?
3、光合作用的应用:
(1)光合作用强度指什么?
(2)影响光合作用强度的因素有哪些?
4、化能合成作用:
(1)概念:
.
(2)实例:
硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时所释放的化学能,将和
合成。
课堂深化探究
【一】光合作用发现史中的经典实验分析
1、1771年普里斯特利实验
植物更新空气
缺点:
缺乏(记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件,后来英格豪斯为其纠正)
2、1864年萨克斯实验
提前暗处理——目的:
实验过程、现象〔结果〕
3、1880年恩格尔曼实验
实验组:
对照组:
思考:
恩格尔曼的实验设计巧妙之处在哪儿?
提示:
主要表现在以下四个方面
4、20世纪30年代鲁宾、卡门实验
实验方法:
。
特别提醒
在光合作用的发现中,大多数科学家们利用了对照实验,使结果和结论更科学、准确。
(1)萨克斯:
自身对照,自变量为光照(一半曝光与另一半遮光),因变量为颜色变化。
(2)恩格尔曼:
自身对照,自变量为光照(照光处与不照光处;黑暗与完全曝光),因变量为好氧菌的分布。
(3)鲁宾和卡门:
相互对照,自变量为标记物质(H
O与C18O2),因变量为O2的放射性。
(4)普里斯特利:
缺少空白对照,实验结果说服力不强。
二、光合作用过程分析
结合上图,列表分析如下:
光反应与暗反应的比较
过程
光反应
暗反应
图解
条件
场所
物质转化
能量转化
关系
2.动态分析:
光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响
当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时,短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量,进而影响叶肉细胞中这些物质的含量,它们的关系如何呢?
试归纳。
(1)
即:
停止光照(强→弱)时
(2)突然增强光照时
(3)
即:
停止(减少)CO2供应时
(4)突然增加CO2供应时,
三、影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用
〔一〕内部因素对光合作用速率的影响
1、同一植物的不同生长发育阶段
曲线分析:
在外界条件相同的情况下,光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。
应用:
根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同,适时、适量地提供水肥及其他环境条件,以使植物茁壮成长。
2、同一叶片的不同生长发育时期
曲线分析:
随幼叶发育为壮叶,叶面积增大,
。
应用:
。
〔二〕单因子变量对光合作用的影响(外界因素)
1、光照——光合作用的动力
①光照时间越长,产生的光合产物越多。
②光质,由于色素吸收可见光中的最多,吸收最少,故不同波长的光对光合作用的影响不一样,建温室时,选用的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚,能提高光能利用率。
③光照强度:
在一定光照强度范围内,增加光照强度可提高光合作用速率。
曲线分析:
A点。
AB段说明
B点
BC段说明
应用:
外界条件变化时,CO2(光)补偿点移动规律:
①呼吸速率增加,CO2(光)补偿点
呼吸速率减小,CO2(光)补偿点
②呼吸速率基本不变,条件的改变使光合速率下降,CO2(光)补偿点;条件的改变使光合速率上升时,CO2(光)补偿点。
2、光照面积
曲线分析:
OA段说明随叶面积的不断增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用面积的饱和点。
随叶面积的增大,光合作用强度不再增加,原因是有很多叶被遮挡,光照不足。
OB段说明干物质量随光合作用增加而增加,而由于A点以后光合作用强度不再增加,但叶片随叶面积的不断增加,呼吸量(OC段)不断增加,所以干物质积累量不断降低(BC段)。
应用:
适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长。
封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费。
3、CO2浓度
曲线分析:
图1中A点表示
图2中的A′点表示
两图中的B和B′点都表示,两图都表示
。
应用:
大田要“正其行,通其风”,多施有机肥;温室内可适当补充CO2,即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。
4、必需矿质元素
曲线分析:
在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用速率,但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
应用:
在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高作物的光能利用率。
5、温度
曲线分析:
温度主要是通过影响而影响光合作用速率。
应用:
。
〔三〕多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)
曲线分析:
P点时,限制光合速率的因素应为,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。
当到Q点时,,不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
应用:
温室栽培时,在一定光照强度下,
进一步提高光合速率,当温度适宜时,要。
总之,可根据具体情况,通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率,以达到增产的目的。
对应训练
1.(2018·南昌市一模)德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片的一部分遮光,其余部分曝光。
一段时间后,将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理,结果发现遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。
以下有关本实验的分析及结论合理的是()。
①本实验未设对照组②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A、①~④全部B、只有②③④
C、只有①②③D、只有②③
2.叶绿体中色素的提取和分离实验主要证明了
A、四种色素在层析液中的溶解度和扩散速度不同,
B、叶绿体的含量是类胡萝卜素的四倍
C、叶绿体中色素的种类和色素的颜色
D、色素分布在叶绿体片层结构的薄膜上
3、〔2018江苏〕33.〔8分〕为探究低浓度NaHS03溶液对水稻光合速率的影响,某研究小组做了如下实验,请完成实验报告并回答以下问题:
(1)实验报告
①材料用具:
乳熟期的温室盆栽水稻,1mmol/LNaHS03溶液,蒸馏水,喷壶,光合分析测定仪等。
②实验步骤:
第一步:
选取假设干的水稻植株随机平均分成甲、乙两组,甲组为对照组,乙组为实验组。
第二步:
每天傍晚分别将等量的、喷洒在甲、乙两组的水稻叶片上,次日上午测定光合速率。
③结果与分析:
实验结果见图l,经分析可以得出的结论是。
(2)研究发现NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力,推测其作用部位是叶绿体的,进而加快对图2中〔填字母A-D〕物质的利用。
(3)研究小组利用上述条件设计实验,证明了0.2μmol/L硫酸甲酯吩嗪(PMS)和1mmol/LNaHSO3效应相同,两者共同处理既不存在累加效应,也无抑制效应。
请在答题卡的指定位置用柱形图绘制出实验结果〔实验光照强度为1000μmol•m-2•s-l〕。
实验探究
1.(2017·广东卷)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
调pH至
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,请回答以下问题。
(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)假设用作食品色素,天然叶绿素色素不适用于________食品,否那么________________________________________________________________________。
(4)小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素,请你提供监测方法并写出主要步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2.以下是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题,分析回答以下问题。
(1)剪碎5g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中,加入SiO2后,经迅速研磨成糊状,发现糊状的研磨液呈现浅绿色,其原因是没有加入________________,使得________________。
(2)甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液,几分钟后取出观察,发现滤纸条上无色素分带现象,而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显。
甲同学实验失败的原因可能是_________________________________________。
(3)假设选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料,层析后滤纸条上只出现了两条色素带,其原因是__________________________________________________________
________________。
(4)实验结束几天后,甲、乙两同学发现部分预留叶片已变黄。
甲同学认为这是由于叶片中叶绿素降解所造成的,乙同学那么认为是类胡萝卜素含量增加所致。
根据所学知识,设计实验来判断哪个同学的观点正确。
实验过程:
①从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄叶片和绿色鲜嫩的叶片,分别编号为A、B两组。
②________________________________________________________________________。
实验结论:
①与B组相比,假设A组滤纸条只有上面两条色素带或上面两条色素带较B组的窄,那么________的观点是正确的。
②________________,那么________的观点是正确的。
限时训练
题组一光合作用的色素和过程
1、以下关于叶绿体中色素的表达,正确的选项是(多项选择)()
A、色素的提取与分离实验中滤纸条上的色素带从上到下最宽的是第3条
B、研磨液要用滤纸过滤,盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧
C、叶绿体中的色素只分布在类囊体薄膜上
D、叶绿素主要吸收蓝紫光和红光
2、下图表示德国科学家萨克斯的实验,叶片光照24h后,经脱色并用碘液处理,结果有锡箔覆盖的部位不呈蓝色,而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。
本实验证明()
①光合作用需要二氧化碳②光合作用需要光③光合作用需要叶绿素④光合作用放出氧气⑤光合作用产生淀粉
A、①②B、③⑤C、②⑤D、①③
3.三碳化合物在细胞内的变化曲线。
据图回答以下问题。
图1图2
(1)图1中A表示的物质是________,它由________产生,其作用主要是____________。
(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于________。
假设用放射性同位素标记14CO2,那么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:
________________________________________________________________________。
题组二影响光合作用的因素
4、下图为高等绿色植物光合作用图解,以下说法正确的选项是()
A、①是光合色素,分布在叶绿体和细胞质基质中
B、②是氧气,可参与有氧呼吸的第三阶段
C、③是三碳化合物,能被氧化为(CH2O)
D、④是ATP,在叶绿体基质中生成
图1表示光合作用部分过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的五碳化合物和
5(2018·郑州质量预测)甲、乙两图分别表示光照强度和空气中CO2含量对某绿色植物光合作用的影响,丙图表示一天内某时间段蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线。
请据图回答以下问题。
(1)甲图中的B点与乙、丙图中的________点叶肉细胞所处的生理状态相同,此时细胞中能产生ATP的部位有________________;如果在缺镁的条件下,G点将向________方移动。
(2)C点与B点相比较,叶绿体基质中C3的含量________(填“较多”、“较少”或“不变)。
(3)甲图中A点所进行的生理反应表达式为________________________________________________________________________。
(4)光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将不再增加,图中限制E点的外界因素是________________________________________________________________________。
(5)据研究发现,当土壤干旱时,植物根细胞会迅速合成某种化学物质X。
有人推测根部合成的X运输到叶片,能调节气孔的开闭。
他们做了如下实验:
从该植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶,分别将叶柄下部浸在不同浓度X的培养液中,以分析叶片中X物质浓度与气孔开放程度之间的关系。
一段时间后,可以测得有关数据。
以上方案有不完善的地方,请指出来并加以改正。
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
6.(2018·北京东城区)Wollny研究小组的实验:
在某些因素的作用和影响下可以获得不同产量的春黑麦。
实验结果如下图,请据图回答以下问题。
(1)据图所知,影响春黑麦产量的因素有________。
(2)比较图中D、E、F三点,实验自变量是________。
就图中所反映的因素来看,D点条件下限制春黑麦增产的主要因素是________,C点条件下限制春黑麦增产的主要因素是________。
(3)图中的数据可以说明,假设想通过施肥提高产量,土壤应达到一定的湿度,请分析说明原因:
________________________________________________________________________。
(4)除图中所示的因素外,假设要进一步提高春黑麦的产量,还可以采取的措施是________。
高考真题体验
1判断:
〔1〕〔2018福建〕叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多。
〔〕
〔2〕〔2018福建)将载有水绵和好氧细菌的装片置于黑暗且缺氧的环境中,用极细光束照射后,细菌集中于有光照的部位,说明光合作用产生的氧气来自于水
(3)(2017·安徽,1-A)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内()。
(4)(2017·安徽,1-B)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中()。
(5)(2017·天津,1改编)在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质()。
(6)(2017·浙江,4-C)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()。
(7)(2017·全国Ⅱ,1-D)叶肉细胞在光照下进行光合作用,不进行呼吸作用()。
(8)(2017·浙江,4-D)夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降低温度,可提高作物产量()。
2〔2018山东〕2.夏季晴朗的一天,甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图。
以下说法正确的选项是
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C、曲线b-c段和d-e段下降的原因相同
D.丙曲线b-d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
3〔2018海南〕8.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照培养,随培养时间的延长,玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是
A.一直降低,直至为零B.一直保持稳定,不变化
C.降低至一定水平时保持相对稳定D.升高至一定水平时保持相对稳定
4〔2017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〔2018四川〕30-I30.( 20 分〕回答以下I、
小题。
I.〔7分〕科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体,该突变体对强光照环境的适应能力更强。
请回答:
〔l〕提取水稻突变体的光合色素,应在研磨叶片时加入,以防止色素被破坏。
用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素,缺失的色素带应位于滤纸条的。
〔2〕该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如右图所示。
当光照强度为n时,与野生型相比,突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率。
当光照强度为m时,测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大,据此推侧,突变体固定CO2形成
的速率更快,对光反应产生的消耗也更快,进而提高了光合放氧速率。
〔3〕如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变,将无法进行光合作用,其原因是:
。
6(2018广东26〕〔16分〕荔枝叶片发育过程中,净光合速率及相关指标的变化见下表。
叶片发育情况叶面积〔最大面积的%〕总叶绿素含量
〔mg/g·fw〕气孔相对开放度
〔%〕净光合速率〔μmolCO2/m2·s〕
A新叶展开前19---2.8
B新叶展开中871.1551.6
C新叶展开完成1002.9812.7
D新叶已成熟10011.11005.8
注:
“-”表示未测数据。
〔1〕B的净光合速率较低,推测原因可能是:
①叶绿素含量低,导致光能吸收不足;②___________,导致_______________。
〔2〕将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中,一段时间后,A的叶肉细胞中,将开始积累_________;D的叶肉细胞中,ATP含量将__________。
〔3〕与A相比,D合成生长素的能力________;与C相比,D的叶肉细胞的叶绿体中,数量明显增多的结构是_______________。
〔4〕叶片发育过程中,叶片面积逐渐增大,是______的结果;D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著,其根本原因是________。
7(2017·新课标全国卷)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%的环境中,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。
回答以下问题。
(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。
(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)假设使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的________(低、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________(高、低),其原因是_________________________________________。
8(2017·安徽卷)保水剂是一类高分子聚合物,可提高土壤持水能力及水肥利用率。
某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”,进行了以下实验:
材料用具:
相同土壤基质栽培的小麦幼苗假设干,保水剂,氮肥等。
方法步骤:
①选取长势一致的小麦幼苗假设干,平均分为A、B、C三组,分别施用适量的保水剂[60(kg/hm2)]、氮肥[255(kg/hm2)]、保水剂[60(kg/hm2)]+氮肥[(255(kg/hm2)],置于相同的轻度干旱条件下培养,其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午,于10:
00~11:
00从每组选取相同数量的叶片,进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。
结果(均值)如下表:
组号
CO2吸收量/(μmol·m-2·s-1)
叶绿素含量/(mg·g-1)
A
10.66
3.07
B
13.04
3.02
C
15.91
3.05
实验结论:
适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正:
步骤①________________;步骤②________________。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷,从影响光合作用的内在因素分析,保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是________________。
(3)实验测得的CO2吸收量________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量,理由是________________。
光合作用
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