高考生物一轮总复习-第三单元-第三讲-能量之源-光与光合作用课件

第三讲能量之源光与光合作用考考纲引引领1.光合作用的基本光合作用的基本过程程()。2.影响光合作用速率的影响光合作用速率的环境因素境因素()。3.叶叶绿体色素的提取和分离体色素的提取和分离(实验)。一、捕一、捕获光能的色素和叶光能的色素和叶绿体的体的结构构1填写出叶填写出叶绿体的体的结构示意构示意图要点梳理要点梳理 夯夯实基基础知知识梳理梳理暗反暗反应色素和与光反色素和与光反应有关的有关的酶2【巧【巧记】叶叶绿体：叶体：叶绿体膜两体膜两层，基，基质基粒基粒来来组成，成，类囊体来堆叠，上有色素囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光附着，吸收光能来能来转化，光合作用好化，光合作用好场所。所。2填表比填表比较叶叶绿体色素的种体色素的种类和功能和功能叶叶绿素素蓝紫光和紫光和红光光叶叶绿素素黄黄橙黄橙黄蓝紫光紫光【解惑】【解惑】(1)叶叶绿体和液泡中都有色素，但只有体和液泡中都有色素，但只有叶叶绿体中的色素参与光能的捕体中的色素参与光能的捕获。(2)叶叶绿体中的色素体中的色素只存在于光反只存在于光反应部位部位叶叶绿体体类囊体的薄膜上，与囊体的薄膜上，与光合作用有关的光合作用有关的酶存在于两个部位存在于两个部位叶叶绿体体类囊体囊体的薄膜上和基的薄膜上和基质中。中。二、光合作用的反二、光合作用的反应式及式及过程程请将科学家和相关将科学家和相关实验结论连起来起来三、光合作用与化能合成作用三、光合作用与化能合成作用1.光合作用的反光合作用的反应式及式及过程程(1)总反反应式：式：(2)过程：程：叶叶绿体体类囊体薄膜囊体薄膜ATP叶叶绿体基体基质CO2+C5ADP+Pi稳定化学能定化学能光光反反应为暗暗反反应提提供供 ；暗暗反反应为光反光反应提供提供 。四、光合作用原理的四、光合作用原理的应用用1光合作用的影响因素光合作用的影响因素(1)空气中空气中 浓度。度。(2)土壤中土壤中 。(3)光光照照的的 以以及及光光的的 。(4)的高低。的高低。H和和ATP ADP、PiCO2水分含量水分含量时间、强度度成分成分温度温度【警示】【警示】各种各种环境因子境因子对植物光合作用并不植物光合作用并不是是单独地独地发挥作用，而是作用，而是综合作用。但各种因子的合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关关键因子，因此在分析相关因子，因此在分析相关问题时，应抓关抓关键因子。因子。2光合作用的光合作用的应用用控控制制 和和温温度度的的高高低低、适适当当增增加加作作物物环境境中中 来来提提高高光光合合作作用用强度。度。光照的光照的强弱弱CO2的的浓度度五、填表比五、填表比较光合作用与化能合成作用光合作用与化能合成作用光合作用光合作用化能合成作用化能合成作用本本质都能将都能将CO2和和H2O等无机物合成等无机物合成为有机物有机物能量能量光能光能 的能量的能量代表生代表生物物 等等微微生生物物绿色植物色植物硝化硝化细菌菌氧化无机物放氧化无机物放出出判断下列判断下列说法的正法的正误。1叶叶绿素素a和和叶叶绿素素b在在红光光区区的的吸吸收收峰峰值不不同。同。(2013新新课标)()2利利用用水水稻稻的的叶叶黄黄素素缺缺失失突突变体体的的叶叶片片进行行红光光照照射射光光吸吸收收测定定和和色色素素层析析条条带分分析析(从从上上至至下下)，与与正正常常叶叶相相比比，结果果是是光光吸吸收收差差异异显著著，色色素素带缺第缺第2条。条。(2011江江苏卷卷)()自主自主检测3离离体体叶叶绿体体基基质中中添添加加ATP、NADPH和和CO2后，可完成碳后，可完成碳(暗暗)反反应。(2011浙江卷浙江卷)()4在在叶叶肉肉细胞胞中中，CO2的的固固定定和和产生生场所所分分别是叶是叶绿体基体基质、线粒体基粒体基质。(2009天津卷天津卷)()5光光合合作作用用过程程中中光光能能转变为化化学学能能，细胞胞呼呼吸吸过程程中中化化学学能能转变为热能能和和ATP。(2009浙浙江江卷卷)()6番番茄茄幼幼苗苗在在缺缺镁培培养养液液中中培培养养一一段段时间后后，与与对照照组相相比比，其其叶叶片片光光合合作作用用强度度下下降降的的原原因因是是光光反反应强度度降降低低，暗暗反反应强度度降降低低。(2011全全国国新新课标卷卷)()7夏夏季季连续阴阴天天，大大棚棚中中白白天天适适当当增增加加光光照照，夜晚适当降温，可以提高作物夜晚适当降温，可以提高作物产量。量。(2009浙江卷浙江卷)()8停停止止供供水水，植植物物光光合合速速率率下下降降，这是是由由于于水水是是光光合合作作用用的的原原料料，又又是是光光合合作作用用产物物在在植植物物体体内内运运输的主要介的主要介质。(2012浙江卷浙江卷)()考点一捕考点一捕获光能的色素与光合作用光能的色素与光合作用过程程【核心突破核心突破】高高频考点考点 精研精研细剖剖1叶叶绿素和其他色素素和其他色素色素种色素种类叶叶绿素素(约3/4)类胡胡萝卜素卜素(约1/4)叶叶绿素素a 叶叶绿素素b胡胡萝卜素卜素叶黄素叶黄素蓝绿色色黄黄绿色色橙黄色橙黄色黄色黄色分布分布叶叶绿体基粒的囊状体基粒的囊状结构薄膜上构薄膜上吸收光吸收光谱化学特性化学特性不溶于水，能溶于酒精、丙不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油和石油醚等有机溶等有机溶剂分离方法分离方法纸层析法析法在在滤纸条条上的分布上的分布2.光反光反应与暗反与暗反应的的联系系(1)光光反反应为暗暗反反应提提供供H、ATP，暗暗反反应为光反光反应提供提供ADP和和Pi，如下，如下图：2.光反光反应与暗反与暗反应的的联系系(1)光光反反应为暗暗反反应提提供供H、ATP，暗暗反反应为光光反反应提供提供ADP和和Pi，如下，如下图：(2)没没有有光光反反应，暗暗反反应无无法法进行行，没没有有暗暗反反应，有有机物无法合成。机物无法合成。总之之，光光反反应是是暗暗反反应的的物物质和和能能量量的的准准备阶段段，暗暗反反应是是光光反反应的的继续，是是物物质和和能能量量转化化的的完完成成阶段段。二者相二者相辅相成。相成。【易混易【易混易错】与光合作用与光合作用过程有关的程有关的3个易个易错点点(1)暗暗反反应有有光光无无光光都都能能进行行。若若光光反反应停停止止，暗暗反反应可可持持续进行行一一段段时间，但但时间不不长，故故晚晚上上一般一般认为只只进行呼吸作用，暗反行呼吸作用，暗反应不不进行。行。(2)光反光反应快于暗反快于暗反应，光照，光照总时间相同相同时，光，光照和黑暗照和黑暗间隔隔处理比一直光照有机物理比一直光照有机物积累得多，因累得多，因为H、ATP基本不基本不积累，利用充分；但一直光照会累，利用充分；但一直光照会造成造成H、ATP的的积累，利用不充分。如甲一直光照累，利用不充分。如甲一直光照10分分钟，乙光照，乙光照5秒和黑暗秒和黑暗5秒相秒相间隔持隔持续20分分钟，则光合作用制造的有机物：甲光合作用制造的有机物：甲乙乙(暗反暗反应时间长)。(3)光合作用光反光合作用光反应产生的生的ATP只用于暗反只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活段，不能用于其他生命活动，其他生命活，其他生命活动所需所需ATP只能来自只能来自细胞呼吸。胞呼吸。【命命题预测】本考点本考点历年是高考命年是高考命题的重要内容，的重要内容，试题侧重考重考查考生考生对光合作用光合作用过程程图解的理解与分析，如光反解的理解与分析，如光反应与暗反与暗反应的的场所、条件、物所、条件、物质变化、能量化、能量变化、化、相互关系以及在某种相互关系以及在某种环境因素突然境因素突然发生生变化的情况化的情况下，下，细胞中胞中C3和和C5的含量的含量变化情况等。化情况等。考向考向预测一光合作用的色素和一光合作用的色素和场所所1叶叶绿体中的体中的类囊体有两种：基粒囊体有两种：基粒类囊体和囊体和基基质类囊体囊体(如下如下图)，基，基质类囊体能将囊体能将单个基粒个基粒类囊体囊体连接起来。下列有关叙述正确的是接起来。下列有关叙述正确的是A叶叶绿体中的色素主要分布于体中的色素主要分布于类囊体腔内囊体腔内BH2O在在光光下下分分解解为H和和O2的的过程程发生生在在基基质类囊体上囊体上CCO2的固定的固定过程程发生在基粒生在基粒类囊体上囊体上D在在类囊体上含有与光反囊体上含有与光反应有关的有关的酶和色素和色素解解析析叶叶绿体体中中的的色色素素分分布布于于类囊囊体体膜膜上上；H2O的的光光解解在在两两种种类囊囊体体上上都都能能发生生，因因为其其上上含含有有与与光光反反应有有关关的的酶；CO2固固定定发生生在在叶叶绿体体基基质中。中。答案答案D考向考向预测二光合作用的二光合作用的过程程2光光合合作作用用过程程包包括括光光反反应和和暗暗反反应，下下图表表示示光光反反应与与暗暗反反应的的关关系系，据据图判判断断下下列列叙叙述述不不正确的是正确的是A光反光反应为暗反暗反应提供提供ATP和和NADPH(H)B停停止止光光照照，叶叶绿体体中中ATP和和NADPH含含量量下下降降CATP的移的移动方向是由方向是由类囊体到基囊体到基质D植物在暗植物在暗处可大量合成可大量合成(CH2O)解解析析光光合合作作用用必必须在在光光照照条条件件下下进行行，在在暗暗处不能不能进行光合作用。行光合作用。答案答案D3(2014新新课标)正正常常生生长的的绿藻藻，照照光光培培养养一一段段时间后后，用用黑黑布布迅迅速速将将培培养养瓶瓶罩罩上上，此此后后绿藻藻细胞的叶胞的叶绿体内不可能体内不可能发生的生的现象是象是AO2的的产生停止生停止BCO2的固定加快的固定加快CATP/ADP比比值下降下降 DNADPH/NADP比比值下降下降【关【关键点点拨】解解析析用用黑黑布布将将培培养养瓶瓶罩罩住住，光光反反应停停止止，氧氧气气的的产生生停停止止，A项会会发生生；光光反反应停停止止，H和和ATP的的产生生停停止止，导致致暗暗反反应C3的的还原原速速度度减减慢慢，C3在在叶叶绿体体内内积累累导致致二二氧氧化化碳碳的的固固定定减减慢慢，B项不不 会会 发 生生；光光 反反 应 停停 止止，ATP的的 生生 成成 减减 少少，ATP/ADP比比值下下降降，C项会会发生生；光光反反应停停止止，NADPH(H)的的产生生减减少少，NADPH/NADP比比值下下降，降，D项会会发生。生。答案答案B【方方法法规律律】光光照照和和CO2浓度度变化化对光光合合作作用物用物质含量含量变化的影响化的影响当当外外界界条条件件改改变时，光光合合作作用用中中C3、C5、H、ATP的含量的含量变化可以采用下化可以采用下图分析：分析：条件条件过程程变化化C3C5H和和ATP模型构建模型构建光照由光照由强到弱，到弱，CO2供供应不不变过程减程减弱，弱，过程减弱，程减弱，过程正程正常常进行行增增加加减减少少减少或没减少或没有有光照由弱光照由弱到到强，CO2供供应不不变过程增程增强，过程增程增强，过程正程正常常进行行减减少少增增加加增加增加 光照不光照不变，CO2由由充足到充足到不足不足过程减弱，程减弱，过程正程正常常进行，随行，随C3减少减少减减弱，弱，过程正程正常常减减少少增加增加增加增加光照不光照不变，CO2由由不足到不足到充足充足过程增程增强，正常正常进行，随行，随C3增增加加增增强，过程正常程正常增增加加减少减少减少减少【提提示示】(1)以以上上分分析析只只表表示示条条件件改改变后后短短时间内各物内各物质相相对含量的含量的变化，而非化，而非长时间。(2)以以上上各各物物质变化化中中，C3和和C5含含量量的的变化化是是相相反的，反的，H和和ATP含量含量变化是一致的。化是一致的。考点二影响光合作用的考点二影响光合作用的环境因素及其在生境因素及其在生产上的上的应用用【核心突破核心突破】1内部因素内部因素(1)与植物自身的与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植特性有关，以阴生植物、阳生植物物为例，如例，如图所示。所示。(2)植植物物叶叶片片的的叶叶龄、叶叶面面积指指数数也也会会影影响响光光合合作用，如作用，如图所示。所示。2外部因素外部因素(1)单因子因子因素因素原理原理图像像应用用光照光照强度度影响光反影响光反应阶段，制段，制约ATP及及NADPH的的产生，生，进而而制制约暗反暗反应欲使植物生欲使植物生长，必，必须使使光照光照强度大于光度大于光补偿点点 温室大棚温室大棚适当提高适当提高光照光照强度度可以提高可以提高光合速率光合速率二二氧氧化化碳碳浓度度影响暗反影响暗反应阶段，制段，制约C3的生成的生成大气中大气中CO2浓度度过低低时(OA段段)植物无法植物无法进行光合作用行光合作用大田中增加空气大田中增加空气流流动，以增加，以增加CO2浓度，如度，如“正其行，正其行，通其通其风”温室中可增施有温室中可增施有机肥，以增大机肥，以增大CO2浓度度 温温度度通通过影响影响酶活性活性进而影而影响光合作用响光合作用(主要制主要制约暗反暗反应)大田中适大田中适时播种播种温室中，增加昼温室中，增加昼夜温差，保夜温差，保证植物植物有机物的有机物的积累累(2)多因子多因子曲曲线分析：分析：P点之前点之前时，限制光合速率的因素，限制光合速率的因素应为横坐横坐标所表示的因子，随其因子的不断加所表示的因子，随其因子的不断加强，光合，光合速率不断提高。当到速率不断提高。当到Q点及之后点及之后时，横坐，横坐标所表示所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。示中的其他因子的方法。应用：温室栽培用：温室栽培时，在一定光照，在一定光照强度下，白天适当提度下，白天适当提高温度，增加光合作用高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也的活性，提高光合速率，也可同可同时充入适量的充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温一步提高光合速率，当温度适宜度适宜时，要适当提高光照，要适当提高光照强度和度和CO2浓度以提高光度以提高光合速率。合速率。总之，可根据具体情况，通之，可根据具体情况，通过提高光照提高光照强度、度、调节温度或增加温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以度等来充分提高光合速率，以达到增达到增产的目的。的目的。【命命题预测】影响光合作用速率的影响光合作用速率的环境因素是高考必考的境因素是高考必考的内容。考内容。考查形式可以是形式可以是选择题也可以是非也可以是非选择题，选择题的考的考查侧重于重于对实验结果的分析，果的分析，而非而非选择题的考的考查往往往往结合合实验设计来来进行。行。考向考向预测一一以坐以坐标曲曲线图的形式考的形式考查单因子因子变量量对光合作用的影光合作用的影响响4(2013重重庆理理综)图为水生植物黑藻在光照水生植物黑藻在光照等等环境因素影响下光合速率境因素影响下光合速率变化的示意化的示意图。下列有。下列有关叙述，正确的是关叙述，正确的是 At1t2，叶叶绿体体类囊囊体体膜膜上上的的色色素素吸吸收收光光能能增加，基增加，基质中水光解加快、中水光解加快、O2释放增多放增多Bt2t3，暗暗反反应(碳碳反反应)限限制制光光合合作作用用。若若在在t2时刻增加光照，光合速率将再提高刻增加光照，光合速率将再提高Ct3t4，光光照照强度度不不变，光光合合速速率率的的提提高高是是由于光反由于光反应速率不速率不变、暗反、暗反应增增强的的结果果Dt4后后短短暂时间内内，叶叶绿体体中中ADP和和Pi含含量量升升高，高，C3化合物化合物还原后的直接原后的直接产物含量降低物含量降低解解析析水水的的光光解解、O2释放放发生生在在叶叶绿体体类囊囊体体薄薄膜膜上上，而而不不是是叶叶绿体体基基质，A项错误；t2t3，限限制制光光合合速速率率的的因因素素为CO2浓度度此此时光光照照充充足足且且恒恒定定，若若增增加加光光照照，光光合合速速率率不不会会提提高高，B项错误；t3t4，暗暗反反应增增强，一一定定程程度度上上加加快快ATP和和ADP的的转化化，同同时促促进了了光光反反应，C项错误；突突然然停停止止光光照照，光光反反应减减弱弱甚甚至至停停止止，类囊囊体体薄薄膜膜上上ATP合合成成受受阻阻，ATP含含量量减减少少，ADP和和Pi含含量量升升高高，被被还原原的的C3化化合合物物减减少少，直直接接产物含量降低，物含量降低，D项正确。正确。答案答案D考向考向预测二多因子二多因子变量量对光合作用的影响光合作用的影响5甲甲图和和乙乙图表表示示某某植植物物在在适适宜宜的的CO2浓度度条条件件下下光光合合作作用用速速率率与与环境境因因素素之之间的的关关系系，下下列列相相关描述中关描述中错误的是的是A甲甲图中中，在在a点点限限制制光光合合作作用用速速率率的的主主要要因因素素是是光光照照强度度，在在b点点限限制制光光合合作作用用速速率率的的主主要要因素是温度因素是温度B从从乙乙图可可以以看看出出，当当超超过一一定定温温度度后后，光光合作用速率会随着温度的升高而降低合作用速率会随着温度的升高而降低C温温度度主主要要是是通通过影影响响酶的的活活性性来来影影响响光光合合作用速率的作用速率的D若若光光照照强度度突突然然由由a变为b，短短时间内内叶叶肉肉细胞中胞中C3的含量会增加的含量会增加解解析析甲甲图表表示示光光照照强度度和和温温度度对光光合合作作用用速速率率的的影影响响，乙乙图表表示示温温度度对光光合合作作用用速速率率的的影影响响。分分析析甲甲图中中某某点点上上的的限限制制因因素素时，要要看看曲曲线是是否否达达到到饱和和点点。如如果果没没有有达达到到饱和和点点(如如a点点)，则限限制制因因素素为横横坐坐标表表示示的的因因素素，即即光光照照强度度；当当达达到到饱和和点点以以后后(如如b点点)，则限限制制因因素素为横横坐坐标表表示示的的因因素素以以外外的的其其他他因因素素，如如温温度度。当当光光照照强度度突突然然增增强时，光光反反应速速率率加加快快，产生生更更多多的的H和和ATP，短短时间内内C3的的还原原速速率率加加快快而而CO2的的固固定定速速率率不不变，故，故C3的含量会减少。的含量会减少。答案答案D思思维发散散 素能培素能培优易易错易混易混正确区分表正确区分表观光合速率与真正光合速率光合速率与真正光合速率1光合速率与呼吸速率的表示方法光合速率与呼吸速率的表示方法(1)净光光合合速速率率：常常用用一一定定时间内内O2释放放量量、CO2吸收量或有机物吸收量或有机物积累量表示。累量表示。(2)真真正正光光合合速速率率：常常用用一一定定时间内内O2产生生量量、CO2固定量或有机物固定量或有机物产生量表示。生量表示。(3)呼呼吸吸速速率率：植植物物置置于于黑黑暗暗环境境中中，测定定实验容器内容器内CO2增加量、增加量、O2减少量或有机物减少量。减少量或有机物减少量。2表表观光合速率与真正光合速率的关系光合速率与真正光合速率的关系(1)绿色色组织在在黑黑暗暗条条件件下下或或非非绿色色组织测得得的的数数值为呼吸速率呼吸速率(A点点)。(2)绿色色组织在在有有光光条条件件下下光光合合作作用用与与细胞胞呼呼吸吸同同时进行，行，测得的数据得的数据为净光合速率。光合速率。(3)真真正正光光合合速速率率净光光合合速速率率呼呼吸吸速速率率。关关系系式式用用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：或葡萄糖的量表示如下：光合作用光合作用产氧量氧气氧量氧气释放量放量细胞呼吸耗氧量；胞呼吸耗氧量；光光合合作作用用固固定定CO2量量CO2吸吸收收量量细胞胞呼呼吸吸释放放CO2量；量；光光合合作作用用葡葡萄萄糖糖产生生量量葡葡萄萄糖糖积累累量量(增增重重部部分分)细胞呼吸消耗葡萄糖量。胞呼吸消耗葡萄糖量。【典例【典例训练】1以以测定定的的CO2吸吸收收量量与与释放放量量为指指标，研研究究温温度度对某某绿色色植植物物光光合合作作用用与与细胞胞呼呼吸吸的的影影响响，结果如果如图所示。下列相关分析正确的是所示。下列相关分析正确的是 A光光照照相相同同时间，35 时光光合合作作用用制制造造的的有有机物的量与机物的量与30 时相等相等B光光照照相相同同时间，在在20 条条件件下下植植物物积累累的的有机物的量最多有机物的量最多C温温度度高高于于25 时，光光合合作作用用制制造造的的有有机机物物的量开始减少的量开始减少D两两曲曲线的的交交点点表表示示光光合合作作用用制制造造的的有有机机物物的量与的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等胞呼吸消耗的有机物的量相等解解析析光光下下CO2的的消消耗耗量量应为CO2吸吸收收量量与与CO2释放放量量之之和和，35 时消消耗耗量量为3.003.506.50,30 时消消耗耗量量为3.503.006.50。图中中可可见光光下下25 时CO2吸吸收收量量最最大大，故故25 时植植物物积累累的的有有机机物物的的量量最最多多。25 时，光光合合作作用用CO2的的消消耗耗量量应为3.752.256.00，而而30、35 时都都为6.50。图中中两两曲曲线的的交交点点应表表示示光光合合作作用用积累的有机物的量与累的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。胞呼吸消耗的有机物的量相等。答案答案A密密闭容器及自然容器及自然环境中植物光合作用曲境中植物光合作用曲线解解读【典型【典型图示】示】图示解示解读图1夏季一昼夜夏季一昼夜CO2吸收和吸收和释放放 图2密密闭玻璃罩内玻璃罩内CO2浓度与度与时间的关系曲的关系曲线【信息解【信息解读】1图1中各点含中各点含义及形成原因分析及形成原因分析a点点：凌凌晨晨2时4时，温温度度降降低低，呼呼吸吸作作用用减减弱，弱，CO2释放减少。放减少。b点：有微弱光照，植物开始点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。行光合作用。bc段：光合作用小于呼吸作用。段：光合作用小于呼吸作用。c点：上午点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。左右，光合作用等于呼吸作用。ce段：光合作用大于呼吸作用。段：光合作用大于呼吸作用。d点点：温温度度过高高，部部分分气气孔孔关关闭，出出现“午午休休”现象。象。e点：下午点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用。段：光合作用小于呼吸作用。fg段段：没没有有光光照照，停停止止光光合合作作用用，只只进行行呼呼吸吸作用。作用。2图1中有机物中有机物产生与消耗情况的分析生与消耗情况的分析(见图)(1)积累有机物累有机物时间段：段：ce段。段。(2)制造有机物制造有机物时间段：段：bf段。段。(3)消耗有机物消耗有机物时间段：段：Og段。段。(4)一天中有机物一天中有机物积累最多的累最多的时间点：点：e点。点。(5)一一昼昼夜夜有有机机物物的的净积累累量量表表示示：SPSMSN。【典例【典例训练】2(2014北北京京东城城一一模模)某某生生物物研研究究小小组在在密密闭恒恒温温玻玻璃璃温温室室内内进行行植植物物栽栽培培实验，连续48小小时测定定温温室室内内CO2浓度度及及植植物物CO2吸吸收收速速率率，得得到到如如图所所示示曲曲线(整整个个过程程呼呼吸吸速速率率恒恒定定)，据据图分分析析正正确的是确的是A图中中植植物物呼呼吸吸速速率率与与光光合合速速率率相相等等的的时间点有点有3个个B绿色色植植物物吸吸收收CO2速速率率达达到到最最大大的的时刻刻是是第第45小小时C实验开开始始的的前前24小小时比比后后24小小时的的平平均均光光照照强度弱度弱D实验全全过程程叶叶肉肉细胞胞内内产生生ATP的的场所所是是线粒体和叶粒体和叶绿体体解解析析图中中细线是是在在恒恒温温密密闭环境境中中测得得的的二二氧氧化化碳碳吸吸收收速速率率，当当吸吸收收速速率率为零零时，表表示示植植物物不不从从外外界界吸吸收收二二氧氧化化碳碳，此此时光光合合作作用用所所需需的的所所有有二二氧氧化化碳碳全全由由呼呼吸吸作作用用提提供供，即即此此时呼呼吸吸速速率率与与光光合合速速率率相相等等。根根据据图解解可可知知呼呼吸吸速速率率与与光光合合速速率率相相等等的的点点有有4个个，分分别在在第第6、18、30、42小小时，A错误；据据曲曲线分分析析，CO2吸吸收收速速率率最最大大时对应的的时间是是第第36小小时，B错误；由由曲曲线图看看出出，前前24小小时比比后后24小小时的的平平均均CO2吸吸收收速速率率低低，因因此此，前前24小小时比比后后24小小时的的平平均均光光照照强度度弱弱，C正正确确；实验全全过程程叶叶肉肉细胞胞内内产生生ATP的的场所所包包括括细胞胞质基基质、线粒粒体体和和叶叶绿体，体，D错误。答案答案C1光合作用光合作用发现史史(1)1771年普利斯特利年普利斯特利实验 重点重点实验光合作用光合作用发现史和史和绿叶中色素的提取叶中色素的提取 和分离和分离【基基础落落实】本本实验缺点：缺乏空白缺点：缺乏空白对照，照，实验结果的果的说服力不服力不强。(2)1864年年萨克斯克斯实验深深蓝色色产生淀粉生淀粉(3)本本实验中黑暗中黑暗处理的目的：消耗掉理的目的：消耗掉 ，避免干，避免干扰。(4)本本实验为自身自身对照，自照，自变量量为 ，因，因变量量为 ，表表观因因变量量为 。叶片中原有的淀粉叶片中原有的淀粉是否照光是否照光(一半曝光与另一半遮光一半曝光与另一半遮光)叶片是否制造出淀粉叶片是否制造出淀粉是否出是否出现颜色色变化化(出出现深深蓝色色)叶叶绿体体被光束照射被光束照射叶叶绿体所体所有受光有受光O2是叶是叶绿体体释放出来的，叶放出来的，叶绿体是光合作用的体是光合作用的场所所(6)本本实验的的实验组为 ，对照照组为 。(7)本本实验中中为自身自身对照，自照，自变量量为 ，因因变量量为 。极极细光束照射光束照射处的叶的叶绿体体黑暗黑暗处的叶的叶绿体和完全曝光的叶体和完全曝光的叶绿体体光照光照(照光照光处与不照光与不照光处；黑暗与完全曝光；黑暗与完全曝光)好氧好氧细菌分布菌分布(8)1941年年鲁宾、卡、卡门实验光合作用光合作用释放放的氧气来自水的氧气来自水(9)本本实验方法方法为 。(10)本本实验为相互相互对照，自照，自变量量为 )，因，因变量量为 。2“绿叶中色素的提取和分离叶中色素的提取和分离”的的实验原理原理(1)提提取取：绿叶叶中中的的色色素素溶溶于于 而而不不溶溶于于水水，可可用用 等等有有机机溶溶剂提取提取绿叶中的色素。叶中的色素。同位素同位素标记法法标记物物质(O2的放射性的放射性有机溶有机溶剂无水乙醇无水乙醇(2)分离：各种色素在分离：各种色素在 中的溶解度不同，中的溶解度不同，在在滤纸上上扩散散得得快快，反之反之则慢，从而使各种色素相互分离。慢，从而使各种色素相互分离。溶解度高的随溶解度高的随层析液析液层析液析液(3)实验试剂的作用：的作用：化学化学试剂作用作用无水乙醇无水乙醇绿叶中的色素叶中的色素层析液析液绿叶中的色素叶中的色素SiO2使使 充分充分CaCO3防止研磨防止研磨过程中程中 被破坏被破坏提取提取分离分离研磨研磨色素色素【警示】【警示】关关键词及其与及其与试剂的的对应关系关系提取色素提取色素无水乙醇；分离色素无水乙醇；分离色素层析液。析液。一、恩格一、恩格尔曼曼实验方法的巧妙之方法的巧妙之处1实验材料材料选得妙得妙用用水水绵作作为实验材材料料。水水绵不不仅具具有有细而而长的的带状状叶叶绿体体，而而且且叶叶绿体体螺螺旋旋状状地地分分布布在在细胞胞中中，便于便于观察和分析研究。察和分析研究。2排除干排除干扰的方法妙的方法妙实验成成功功的的关关键之之一一在在于于控控制制无无关关变量量，恩恩格格尔曼曼将将临时装装片片放放在在黑黑暗暗并并且且没没有有空空气气的的环境境中中，排排除除了了环境境中中光光线和和氧氧的的影影响响，从从而而确确保保实验能能够正常正常进行。行。【核心突破核心突破】3观测指指标设计得妙得妙通通过好好氧氧细菌菌的的分分布布进行行检测，从从而而能能够准准确确地判断出水地判断出水绵细胞中胞中释放氧的部位。放氧的部位。4实验对照照设计得妙得妙进行行黑黑暗暗(局局部部光光照照)和和曝曝光光的的对比比实验，从从而而明确明确实验结果完全是由光照引起的。果完全是由光照引起的。二、二、绿叶中色素的提取和分离的叶中色素的提取和分离的实验操作操作步步骤方法方法原因原因提取提取绿叶叶中的中的色素色素 加入二氧化硅：有助于研加入二氧化硅：有助于研磨充分磨充分加入碳酸加入碳酸钙：防止研磨中：防止研磨中色素被破坏色素被破坏加入无水乙醇：加入无水乙醇：为了溶解、了溶解、提取色素提取色素将研磨液迅速倒入基部将研磨液迅速倒入基部垫有有单层尼尼龙布的小漏斗中布的小漏斗中过滤，滤液收集到液收集到试管中，及管中，及时用用棉塞塞棉塞塞紧试管口管口单层尼尼龙布：布：过滤叶脉及叶脉及二氧化硅等二氧化硅等试管口塞管口塞紧：防止乙醇：防止乙醇挥发制制备滤纸条条干燥干燥滤纸：透性好、吸收：透性好、吸收滤液多液多剪去两角：使剪去两角：使层析液同步析液同步到达到达滤液液细线【命命题预测】本考点以往高考命本考点以往高考命题侧重于以重于以选择题的形式考的形式考查实验的方法步的方法步骤以及以及对实验结果的分析。但今年的果的分析。但今年的试题回避了回避了惯常常实验考考查的形式，而是的形式，而是对选材、材、实验步步骤分析、分析、变量分析和推量分析和推测实验结果的原因果的原因进行了考行了考查，体体现了高考了高考试卷中卷中设置置问题新新颖的特点。的特点。考向考向预测一一以基以基础为核心考核心考查实验操作原理、操作原理、过程与分析程与分析1(2013江江苏单科科)关关于于叶叶绿体体中中色色素素的的提提取取和分离和分离实验的操作，正确的是的操作，正确的是A.使用定性使用定性滤纸过滤研磨液研磨液B.将干燥将干燥处理理过的定性的定性滤纸条用于条用于层析析C.在在划划出出一一条条滤液液细线后后紧接接着着重重复复划划线23 次次D.研研磨磨叶叶片片时，用用体体积分分数数为70%的的乙乙醇醇溶溶解解色素色素解析解析 过滤主要是将主要是将滤渣和渣和滤液分开，要用吸液分开，要用吸水性差的水性差的纱布而不能用吸水性布而不能用吸水性强的的滤纸过滤研磨液，研磨液，A错误；干燥；干燥处理定性理定性滤纸是是为了了让层析液能析液能够更更快的上升，使色素更好地分离，快的上升，使色素更好地分离，B正确；画正确；画滤液液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液液细线过粗，粗，C错误；叶；叶绿体中色素体中色素为脂溶性的，要用无脂溶性的，要用无水乙醇溶解，水乙醇溶解，D错误。答案答案B2(2013海海南南单科科)关关于于叶叶绿素素提提取取的的叙叙述述，错误的是的是A菠菜菠菜绿叶可被用作叶叶可被用作叶绿素提取的材料素提取的材料B加入少加入少许CaCO3能避免叶能避免叶绿素被破坏素被破坏C用乙醇提取的叶用乙醇提取的叶绿体色素中无胡体色素中无胡萝卜素卜素 D研磨研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分加入石英砂可使叶片研磨更充分解解析析 菠菠菜菜绿叶叶富富含含叶叶绿素素，可可用用作作提提取取叶叶绿素素的的材材料料，A项正正确确；加加入入碳碳酸酸钙可可避避免免研研磨磨过程程中中液液泡泡中中的的有有机机酸酸等等物物质对叶叶绿素素的的破破坏坏，B项正正确确；用用乙乙醇醇提提取取到到的的叶叶绿体体色色素素含含有有胡胡萝卜卜素素、叶叶黄黄素素、叶叶绿素素a、叶叶绿素素b，C项错误；研研磨磨加加石石英英砂的目的是砂的目的是为了研磨更充分，了研磨更充分，D项正确。正确。答案答案C【归纳总结】“绿叶中色素的提取和分离叶中色素的提取和分离”实验中的注意事中的注意事项及操作及操作目的目的考向考向预测二二经典典实验拓展拓展3(2013海海南南单科科)某某植植物物叶叶片片不不同同部部位位的的颜色色不不同同，将将该植植物物在在黑黑暗暗中中放放置置48h后后，用用锡箔箔纸遮遮蔽蔽叶叶片片两两面面，如如图所所示示。在在日日光光下下照照光光一一段段时间，去去除除锡箔箔纸，用用碘碘染染色色法法处理理叶叶片片，观察察到到叶叶片片有有的的部部位位出出现蓝色色，有有的的没没有有出出现蓝色色。其其中中，没没有有出出现蓝色色的部位是的部位是Aa、b和和dBa、c和和eCc、d和和e Db、c和和e解解析析 植植物物叶叶片片黄黄白白色色区区域域的的叶叶肉肉细胞胞中中不不含含叶叶绿体体，不不能能进行行光光合合作作用用；c处叶叶肉肉细胞胞中中尽尽管管含含有有叶叶绿体体，但但被被锡箔箔纸遮遮住住部部位位不不能能接接受受光光照照，也也不不能能进行行光光合合作作用用，均均不不能能产生生光光合合作作用用产物物淀淀粉粉，加加碘碘液不会液不会变蓝，故，故选B项。答案答案B4把培养在完全把培养在完全营养液中、生养液中、生长状状态良好且良好且一致的一致的3组某种植物幼苗分某种植物幼苗分别放入放入A、B、C三个完三个完全相同的玻璃全相同的玻璃钟罩内罩内(如下如下图所示所示)，其中，其中A不密封，不密封，B、C密封；密封；B内培养皿中盛有内培养皿中盛有Ba(OH)2溶液，溶液，A、C内培养皿中盛有蒸内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体水，各培养皿中液体的体积相相同。同。该实验在光照充足、温度适宜的在光照充足、温度适宜的环境中境中进行。行。下列有关叙述正确的是下列有关叙述正确的是 A该实验的的目目的的是是探探究究光光照照、CO2浓度度对幼幼苗光合苗光合强度度(或生或生长量量)的影响的影响 B培培养养一一段段时间后后，预期期的的实验结果果是是：B中的幼苗生中的幼苗生长量比量比C中的小中的小 C培培养养一一段段时间后后，预期期的的实验结果果是是：A中的幼苗生中的幼苗生长量比量比C中的小中的小 D应再再增增设D组实验：装装置置如如B组，在在暗暗处、温度适宜的温度适宜的环境中境中进行行解解析析 三三组分分别代代表表不不同同的的CO2浓度度条条件件，故故自自变量量是是CO2浓度度故故A错；装装置置B中中的的CO2浓度度几几乎乎为0，不不能能进行行光光合合作作用用，而而C装装置置能能进行行光光合合作作用用，故故B正正确确；装装置置A可可从从大大气气中中源源源源不不断断的的获取取CO2，CO2浓度度几几乎乎不不变，而而装装置置CCO2浓度度不不断断降降低低，故故A中中的的生生长量量比比C中的大；此中的大；此实验可不再可不再设置置对照。照。答案答案B 图导思思维 点点必清点点必清网控全局网控全局术语必必备填充：填充：1.叶叶绿体中的色素有体中的色素有4种即叶种即叶绿素素a、叶、叶绿素素b、叶黄素和胡、叶黄素和胡萝卜素。卜素。2.光合作用光合作用释放的放的O2来自于来自于H2O。3.吸收光能的四种色素分布在吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上。囊体薄膜上。4.叶叶绿体是体是进行光合作用的行光合作用的场所。它内部的巨所。它内部的巨大膜面大膜面积上，不上，不仅分布着分布着许多吸收光能的色多吸收光能的色素分子，素分子，还有有许多多进行光合作用所必需的行光合作用所必需的酶。5.提高光合作用的提高光合作用的强度措施有：控制光照度措施有：控制光照强弱弱和温度的高低、适当增加和温度的高低、适当增加环境中境中CO2浓度等。度等。6.光反光反应阶段就是叶段就是叶绿体中的色素吸收光能，体中的色素吸收光能，将将H2O分解成分解成H和和O2，同，同时形成形成ATP的的过程。程。7.暗反暗反应过程是在叶程是在叶绿体基体基质内，在多种内，在多种酶催催化下完成的。包括化下完成的。包括CO2固定和固定和C3的的还原等原等过程。程。叶叶绿体体 绿叶中色素的提取和分离叶中色素的提取和分离 双双层膜、基粒、叶膜、基粒、叶绿体基体基质、类囊体囊体 光照、温度光照、温度CO2浓度、水度、水和和矿质元素元素 光反光反应 暗反暗反应 真真题集集训 限限时检测高考体高考体验1(2012上上海海高高考考)下下图表表示示叶叶绿体体色色素素提提取取分分离离实验中中纸层析析的的结果果，据据图判判断断用用作作实验材材料料的叶片的叶片颜色色为A红色色B黄色黄色C绿色色 D紫色紫色解解析析 在在叶叶绿体体色色素素提提取取和和分分离离实验中中，滤纸条条上上的的四四条条色色素素带距距点点样处的的距距离离由由近近及及远分分别是是：叶叶绿素素b、叶叶绿素素a、叶叶黄黄素素、胡胡萝卜卜素素，由由图可可知知，叶叶绿素素含含量量比比类胡胡萝卜卜素素含含量量少少，用用作作实验材材料料的的叶叶片片应呈黄色。呈黄色。答案答案B2(2014海海南南卷卷)将将水水生生植植物物和和小小鱼放放入入盛盛有有水水的的玻玻璃璃缸缸中中，密密闭后后置置于于光光照照、温温度度等等适适宜宜条条件件下。下列相关叙述，下。下列相关叙述，错误的是的是 A植物植物为鱼的生存提供氧气的生存提供氧气B鱼可可为植物的光合作用生存提供植物的光合作用生存提供CO2C能能量量流流动可可以以从从植植物物到到鱼，也也可可以以由由鱼到到植物植物D若若该玻玻璃璃缸缸长期期置置于于黑黑暗暗中中，鱼和和植植物物将将会死亡会死亡解解析析植植物物通通过光光合合作作用用为鱼的的生生存存提提供供氧氧气气，鱼可可通通过呼呼吸吸作作用用为植植物物的的光光合合作作用用提提供供CO2，A、B正正确确，能能量量流流动是是单向向的的，不不能能循循环，C错；若若该玻玻璃璃缸缸长期期置置于于黑黑暗暗中中，没没有有能能量量输入入，鱼和和植植物物将将会会死亡，死亡，D正确。正确。答案答案C3(2013海海南南单科科)关关于于真真核核细胞胞中中生生命命活活动与能量关系的叙述，与能量关系的叙述，错误的是的是ADNA复制需要消耗能量复制需要消耗能量B光合作用的暗反光合作用的暗反应阶段需要消耗能量段需要消耗能量C物物质通通过协助助扩散散进出出细胞胞时需需要要消消耗耗ATPD细胞胞代代谢所所需需的的ATP可可在在细胞胞质基基质中中产生生解解析析 合合成成物物质的的过程程需需要要消消耗耗能能量量，细胞胞内内DNA复复制制过程程中中需需要要的的能能量量由由ATP提提供供，A项正正确确；光光合合作作用用的的暗暗反反应阶段段中中C3的的还原原需需要要消消耗耗光光反反应阶段段所所产生生的的H和和ATP，B项正正确确；协助助扩散散需需要要载体体蛋蛋白白的的参参与与，但但不不消消耗耗能能量量，C项错误；有有氧氧呼呼吸吸的的第第一一阶段段和和无无氧氧呼呼吸吸都都在在细胞胞质基基质中中完完成成，均均能能产生生ATP，D项正确。正确。答案答案C4(2014山山东卷卷)我省某我省某经济植物光合作用的植物光合作用的研究研究结果如果如图。图甲甲(1)图甲表示全光照和不同程度遮光甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶植物叶片中叶片中叶绿素含量的影响。叶素含量的影响。叶绿素存在于叶素存在于叶绿体中的体中的_上。需先用上。需先用_(填溶填溶剂名称名称)提取叶片中的色素，再提取叶片中的色素，再测定叶定叶绿素含素含量。用量。用纸层析法析法进一步分离色素一步分离色素时，叶，叶绿素素a和叶和叶绿素素b在在层析液中溶解度析液中溶解度较大的是大的是_。据。据图分析，分析，该植物可通植物可通过_以增以增强对弱光的适弱光的适应能力。能力。(2)图乙乙表表示示初初夏夏某某天天在在遮遮光光50%条条件件下下，温温度度、光光照照强度度、该植植物物净光光合合速速率率和和气气孔孔导度度(气气孔孔张开开的的程程度度)的的日日变化化趋势。8：00到到12：00光光照照强度度增增强 而而 净 光光 合合 速速 率率 降降 低低，主主 要要 原原 因因 是是_。18：00时叶叶肉肉细胞胞内内产生生ATP的的细胞器有胞器有_。(3)实验过程程中中，若若去去除除遮遮光光物物，短短时间内内叶叶肉肉细胞的叶胞的叶绿体中体中C3化合物含量化合物含量_。解析解析(1)吸收光能的四种色素分布在吸收光能的四种色素分布在类囊体薄囊体薄膜上，一个个膜上，一个个圆饼状的状的类囊体堆叠成基粒；囊体堆叠成基粒；绿叶中叶中的色素能的色素能够溶解在有机溶溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇中，可以用无水乙醇(或或丙丙酮)提取提取绿叶中的色素；叶中的色素；绿叶中的溶解度高的色素叶中的溶解度高的色素随随层析液在析液在滤纸上上扩散得快，散得快，层析后叶析后叶绿素素a比叶比叶绿素素b扩散得更散得更远说明叶明叶绿素素a在在层析液中溶解度析液中溶解度较大；由大；由图甲可知，叶甲可知，叶绿素含量随着遮光面素含量随着遮光面积的增加的增加而升高，因此植物是通而升高，因此植物是通过增加叶增加叶绿素含量来增加素含量来增加对弱光的适弱光的适应能力。能力。(2)8：00到到12：00气温升高呼吸速度增气温升高呼吸速度增强，光，光照照强度增加，但气孔度增加，但气孔导度相度相对稳定，由于受到定，由于受到CO2供供应的限制，光合速率升高的限制，光合速率升高远不如呼吸速率升高的不如呼吸速率升高的幅度大，光合速率与呼吸速率的差幅度大，光合速率与呼吸速率的差值减小，减小，净光合光合速率降低。速率降低。18：00时光合速率呼吸速率，既光合速率呼吸速率，既进行行光合作用也光合作用也进行呼吸作用，叶肉行呼吸作用，叶肉细胞中的胞中的线粒体和粒体和叶叶绿体都能体都能产生生ATP。(3)突突然然去去除除遮遮光光物物，光光反反应加加强，为暗暗反反应提提向向更多的更多的ATP和和H，导致致较多的多的C3被被还原，原，C3含量减少。含量减少。答答案案(1)类囊囊体体膜膜(或或类囊囊体体，基基粒粒)无无水水乙乙醇醇(或或丙丙酮)叶叶绿素素a增增加加叶叶绿素素含含量量(2)呼呼吸吸作作用用增增强，光光合合速速率率与与呼呼吸吸速速率率的的差差值减减小小线粒粒体体、叶叶绿体体(3)减减少少