1、高三生物一轮总复习专题63 能量之源光与光合作用有答案和解释2018年高三生物一轮总复习专题6.3 能量之源光与光合作用（有答案和解释）【学案导航】-明方向！ 【课程学习目标】 1.了解光合作用的研究历史。 2.说明光合作用以及对它的认识过程。 3.解释光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 4.举例说明光合作用原理的应用。 5.尝试探究影响光合作用的环境因素。 6.简述化能合成作用。 第一层级：预学区.不看不讲 【知识体系梳理】 一、光合作用的探究历程 1.1771年,普利斯特利证实植物可以更新空气。 2.1779年,英格豪斯证实:普利斯特利的实验只有绿叶在下才能更新空气。 3.1785年
2、,由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的是,吸收的是。 4.1845年,梅耶根据能量转换和守恒定律指出,植物在进行光合作用时,把光能转换成储存起来。 5.1864年,萨克斯通过实验证明绿色叶片在光合作用中产生了。 6.1939年,鲁宾和卡门利用同位素标记法证实:光合作用释放的氧气来自。 7.20世纪40年代,卡尔文等探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成中碳的途径。 二、光合作用的过程 1.场所:光反应和暗反应的场所分别是、。 2.过程:光反应过程的主要变化是吸收光能,并且利用转化的光能完成两步重要的化学反应:一是水分解成 和 ;二是合成了 。暗反应阶段的主要变化也是两步重要的化学反
3、应:一是 的固定,即从外界空气中进入叶绿体的CO2与 结合形成 ;二是 在 等条件下还原成 和 。 三、化能合成作用 概念:能够利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制造有机物,叫作化能合成作用。 【预习效果检测】 1.光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,下列属于暗反应阶段必需的物质是()。 A.H2O、CO2、ADPB.CO2、ATP C.H2O、CO2、ATP D.、H2O、ADP 2.光合作用释放出的O2来自参加反应的()。 A.CO2 B.H2O C.CO2和H2O D.C6H12O6 3.光合作用过程中能量的转变过程是()。 A.光能ADP中活跃的化学能稳定的化学能 B.光能叶绿
4、体中活跃的化学能稳定的化学能 C.光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能 D.光能稳定的化学能活跃的化学能 4.光合作用的实质是()。 A.把CO2转换成ATP B.产生化学能储存在有机物中 C.把光能转变成化学能,储存在ATP中 D.把无机物转化成有机物,把光能转变成化学能 5.人们对光合作用的认识和探究经历了漫长的历程。下列关于光合作用的探究历程的叙述,不正确的是()。 A.萨克斯将叶片在暗处放置几小时,然后一半遮光、一半曝光处理,得出光合作用需要光照才能进行的结论 B.恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验,得出氧气是由叶绿体释放出来的结论 C.梅耶根据能量转化与守恒定律,指出
5、植物在进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来 D.鲁宾和卡门利用同位素标记法,证明光合作用释放的氧气来自水 第二层级：导学区.不议不讲 【重点难点探究】 知识点一:光合作用过程解读 1.什么叫光合作用?写出光合作用总的化学反应式。2.光合作用的过程可分为哪两个阶段?发生的场所分别是什么?各阶段主要进行的生理过程分别是什么?光和二氧化碳主要影响光合作用的哪个阶段?如果突然降低光照强度和突然停止二氧化碳的供应,则C3的含量将如何变化? 3.说出光反应和暗反应之间的联系。 例1某课外兴趣小组的同学从菠菜叶中分离得到具有活性的叶绿体,制成叶绿体悬浮液。在提供叶绿体悬浮液必需的物质、适宜温度和光照强度
6、等条件下,测得光合作用强度与二氧化碳浓度的关系如下图所示。下列关于图示的分析错误的是()。 A.二氧化碳浓度在a点时,叶绿体悬浮液能同时进行光合作用和细胞呼吸,且两者速度相等 B.二氧化碳浓度在ab时,光合作用强度随着二氧化碳浓度的增加而不断增强 C.二氧化碳浓度在b点时限制光合作用的内因有五碳化合物含量和酶的含量等 D.如果增加叶绿体悬浮液中叶绿体的数量,c点将向右上方移动 知识点二:光合作用与有氧呼吸的关系及其影响因素 1.光合作用与有氧呼吸有何联系?绿色植物晚上能否进行光合作用、有氧呼吸? 2.通常以什么来定量表示光合作用的速率?影响光合作用的外界因素主要有哪些? 3.测定呼吸速率的方法
7、是将植物置于黑暗中,测定容器内CO2的增加量、O2或有机物的减少量。那么表观(净)光合速率又是如何测定的呢? 4.光合作用与呼吸作用在物质代谢和能量代谢方面有什么区别?例2右图表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线,请分析回答: (1)在较长时间连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的植物是。 (2)图中的“a”点表示。如果以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗,则b点的移动方向是。 (3)c点时,叶绿体中ADP的移动方向是从向移动。 (4)在其他外界因素都适宜的情况下,b点与c点相比较,c点时叶肉细胞中C3的含量。(填“高”“低”或“基本一致”) (5)当光照强度为g时,比较植物A、B的有
8、机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小,结果应分别为:M1M2、N1N2。(填“”“=”或“ 【解析】c点与b点相比,光照强度更强,产生的更多,从而消耗的C3更多,因此c点时细胞中的C3比b点时低。 【当堂知能检测】 1.D【解析】光合作用与化能合成作用所需无机原料都是水和二氧化碳,合成的产物中都有有机物;但在此过程中所需的能量来源是不同的,光合作用的能量来源是光能,化能合成作用的能量来源是化学能。 2.B【解析】该实验是通过叶片沉水后浮起所利用时间的长短来衡量光合作用的强度,以单位时间内浮起叶片的数量为指标更为直观。 4.C【解析】此时温度已经是最适温度,所以再提高温度
9、会使酶的活性降低,光合作用速率降低;B点是光照的饱和点,此时光照不是限制光合作用的因素;CO2的浓度为0.03%,相对较低,所以适当增加CO2浓度可以提高光合作用的速率;酶的数量属于内因。 【典例指津】-授技法！ 热点题型一 光合作用过程 例1、根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是 () A过程发生于叶绿体基质中 B过程发生于叶绿体类囊体薄膜上 C图示依次为、ATP、CO2、(CH2O) D不仅用于还原C3化合物，还可促进与C5的结合 【答案】C 【提分秘籍】 (1)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只能来自细胞呼吸。 (2)CO2中
10、的C先进入C3(不进入C5)，再进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。 (3)若同一植物处在两种不同情况下进行光合作用： 第一种情况是光照10分钟后，黑暗10分钟；第二种情况是光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：前者后者(暗反应时间长)。 (4)元素去向分析： 氧元素H2OO2CO2 CH2O 碳元素：CO2C3(CH2O) 氢元素：H2O(CH2O) 【举一反三】 菠菜被誉为十大养颜美肤食物之一，颇受健美人的青睐。如图表示菠菜叶光合作用的一个阶段。下列各项叙述正确的是 （ ） A该阶段的化学反应在叶绿体类囊体薄膜上进行 BC3生成（CH2O）需要、ATP和多种酶
11、 C提高温度一定能促进（CH2O）的生成 D无光条件有利于暗反应进行 【答案】B 【解析】图示表示光合作用暗反应阶段，该过程在叶绿体基质中进行，A错误；C3的还原需要、ATP和多种酶参与，B正确；若图示是在最适温度条件下进行的，提高温度则会降低酶的活性，进而影响（CH2O）的生成，C错误；无光条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供和ATP，不利于暗反应的进行，D错误。 热点题型二 光合作用速率的影响因素及应用 例2芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示)，测定结果如图。下列相关叙述，正确的是 () A如果光照强度适当
12、降低，a点左移，b点左移 B如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移 D如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移 【答案】D 【提分秘籍】 (1)温度改变对光合作用强度的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量要比参与光反应的多。 (2)CO2浓度对光合作用强度的影响：CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用强度。 (3)结构与功能相适应的生物学观点：阴生植物不能在强光下生长的根本原因是遗传物质决定了阴生植物的结构中酶的含量、色素的含
13、量等比阳生植物少。 【举一反三】 某植物净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，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2浓度在ab之间时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。 (2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，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种光照下，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。 【答案】(1)
14、0A、B和C(2)光强(3)大于(4)光强 【解析】(1)在高光强的条件下，a为光合作用补偿点，此时光合作用速率等于细胞呼吸速率，净光合 速率为0；题图中显示二氧化碳浓度在ab段时，三条曲线都表现为增长趋势，即净光合速率随二氧化碳浓度的增高而增高。(2)当二氧化碳浓度大于c时，可以看出在中光强和低光强的净光合速率不再增加，说明二氧化碳不再是限制光合作用速率的因素，如果提高到高光照，净光合速率还会提高，可以看出此时影响净光合作用速率增加的因素是光照。（3）当环境中二氧化碳浓度小于a时，可以看出三条曲线都在净光合速率为0的水平线下，即此时该植物呼吸作用产生的二氧化碳量大于光合作用释放的二氧化碳量。
15、(4)图中影响光合作用速率的因素为光照和二氧化碳浓度，两者同时提高，才能提高该植物的净光合速率，即提高该植物的产量。 【真题回眸】-知难易！ 1.（2016全国课标卷，30）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
16、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，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是_ _。 【答案】（1）光照强度（2）CO2浓度（3）乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的 2.（2016全国课标卷，31）BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色
17、溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。 试管编号 1 2 3 4 5 6 7 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光灯的距离/cm 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min后试管中溶液的颜色 浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色 *遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题： （1）本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至
18、7号试管的实验结果是由引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果（填“可靠的”或“不可靠的”）。 （2）表中X代表的颜色应为（填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”），判断依据是_。 （3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草 _。 【答案】（1）光合作用与呼吸作用不可靠的（2）黄色水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号管（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等 【解析】（1）依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；37号试管内的水草在有光
19、的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的综合作用的结果；1号试管为对照组，其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定，27号试管为实验组。综上所述，若50 min后，1号试管的溶液是浅绿色，则说明27号试管的实验结果是由水草光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，表明既使无水草，也会引发溶液颜色变化，因而27号试管的实验结果是不可靠的。（2）2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。（3）5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草
20、并未引发溶液中CO2含量变化，这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等。 3.（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（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 【答案】D 4.（2014福建卷，26）氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利
21、用光能将H2O分解成和O2，可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使转变为氢气。 （1）莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的。 （2）CCCP（一种化学物质）能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设完全培养液（A组）和缺硫培养液（B组），在特定条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量。 实验结果：B组A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有作用。 为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为和。 （3）产氢会导致莱茵衣藻生长不良，请从光合作用物质转化的角度分析其原因 _。 （4）在自然
22、条件下，莱茵衣藻几乎不产氢的原因是，因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱茵衣藻产氢量。 【答案】（1）类囊体薄膜 （2）促进添加CCCP的完全培养液添加CCCP的缺硫培养液 （3）莱茵衣藻光反应产生的转变为H2，参与暗反应的减少，有机物的生成量减少 （4）氧气抑制产氢酶的活性 【能力提升】-长士气！ 一、选择题（8小题） 1图为恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵时，发现好氧细菌大量集中在如图所示区域，以下分析正确的是 （ ） A水绵光合作用产生的氧气能进入细菌的线粒体与结合生成H2O B实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中，目的是隔绝二氧化碳 C图中细菌分布的差异是由于水绵不同区域有机物的
23、含量不同造成的 D图中细菌分布的差异是由于在不同波长光下氧气的产量不同造成的 【答案】D 【解析】细菌为原核生物，无线粒体，A错误；该实验中光照为自变量，氧气为无关变量，故实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中，是为了设置自变量和无关变量，B错误； 图中细菌分布的差异是由于在不同波长光下氧气的产量不同造成的，C错误，D正确。 2将单细胞绿藻置于25适宜的光照和充足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于 （ ） 没有和ATP供应，三碳化合物的还原停止，三碳化合物不能形成糖类等物质，积累了许多的三碳化合物所致 暗反应仍进行，CO2与五碳
24、化合物结合，继续形成三碳化合物 光反应停止，不能形成和ATP 光反应仍进行，形成和ATP A B C D 【答案】B 3下列关于叶绿体及光合作用的叙述，正确的是 （ ） A破坏叶绿体外膜后，O2不能生成 B植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变 C与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 D离体的叶绿体基质中添加ATP、和CO2后，可完成暗反应 【答案】D 【解析】光反应阶段产生氧气，场所是类囊体薄膜，所以破坏外膜叶绿体内部仍然可以进行反应，A错误；植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例是改变的，随叶龄和环境因素变化，B错误；在冬季光照弱、而且气温低，这是光合作用速率低
25、的主要原因，C错误；离体的叶绿体基质中含有暗反应有关的酶，在有ATP、和CO2后，可进行暗反应，D正确。 4如图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片光照24小时后，经脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被覆盖的部分呈蓝色。本实验证明 （ ） 光合作用需要二氧化碳 光合作用需要光 光合作用需要叶绿素 光合作用放出氧气 光合作用制造淀粉 A B C D 【答案】C 【解析】实验现象：被黑纸片遮盖的部分没有变蓝色，见光部分变成蓝色。现象分析： 见光部分可以进行光合作用，产生淀粉遇碘变蓝色；一个叶片不同处理是为了设置对照。此实验中的自变量是光照。实验结论：绿叶在光下制造淀粉；光合作用需要光。 5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，它部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是 （ ） 本实验未设对照组 有无光照是遮光区域和曝光区域显现不同结果的唯一原因 实验初始时遮光区
