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第10讲光与光合作用考试说明 1.光合作用的基本过程()。2.影响光合作用速率的环境因素()。3.实验:叶绿体色素的提取和分离。第1课时光合作用的探究历程与基本过程考点一捕获光能的色素和叶绿体的结构 1.叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素黄色橙黄色2.色素的分布与功能图3-10-1(1)功能:。由图3-10-1可以看出:叶绿体中的色素只吸收光,而对红外光和紫外光等不吸收。类胡萝卜素主要吸收,叶绿素a和叶绿素b主要吸收,类胡萝卜素和叶绿素吸收最少。(2)分布:。3.叶绿体的结构和功能图3-10-2(1)结构:、, 其中是由堆叠形成的。(2)与光合作用有关的酶:分布在上和中。(3)功能:叶绿体是绿色植物进行的场所。(4)功能验证:恩格尔曼的实验,好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。理性思维1.归纳与概括 遇到连续阴雨天气,温室或大棚补充光源时在相同光强条件下应补充什么颜色的光?2.归纳与概括 玉米田里的白化苗,在长出几片叶片时就会死亡,原因是什么?1.2016全国卷 关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的2.2017全国卷 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。下列叙述错误的是()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640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的3.下列对叶绿体和光合作用的分析正确的是()A.没有叶绿体的细胞不能进行光合作用B.用8%的盐酸处理叶绿体有利于各种色素的提取C.将叶绿体粉碎加工成匀浆并给予一定的光照,光合作用仍能正常进行D.叶绿体能产生和消耗ATP,两个过程完全在叶绿体内完成题后归纳影响叶绿素合成的三大因素考点二叶绿体色素的提取和分离 1.实验原理2.实验步骤3.实验结果图3-10-34.实验注意事项及操作目的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色素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考查色素提取和分离的过程及结果1.2017福建厦门一中月考 下列关于叶绿体色素提取和分离实验的说法,不正确的是()A.实验中需要加入SiO2进行研磨,以破碎细胞和叶绿体B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏C.色素分离后在滤纸条上形成的4条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色D.色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小2.某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时,由于各组操作不同,出现了以下四种不同的层析结果,如图3-10-4所示。下列分析不合理的是()图3-10-4A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B.乙可能是因为研磨时未加入SiO2C.丙是正确操作得到的理想结果 D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3方法提炼色素的提取与分离异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶,绿叶中色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇,提取的色素浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。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:滤液细线过粗、不直。(3)滤纸条上看不到色素带忘记画滤液细线。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)滤纸条上只呈现胡萝卜素、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”。考点三光合作用的过程1.光合作用的探究历程(连一连)2.卡尔文的实验(1)实验方法:。(2)实验思路:。(3)实验结论:光合作用中碳的转移途径:,这一途径称为。3.光合作用的过程(1)反应式:。(2)过程图解图3-10-5a.根据图示写出各标号所代表的物质或过程名称 ,。b.光合作用过程光反应进行的场所是,物质变化是;能量变化是将光能转化为。暗反应进行的场所是,发生的物质变化有,能量变化是将ATP中活跃的化学能转变成。理性思维1.归纳与概括 CO2浓度为0.003%时,某植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的低,其原因是什么?2.归纳与概括 冬季应及时清理大棚膜上的水珠,目的是什么? 科学探究银边天竺葵叶片的边缘呈白色,中间呈绿色(如图3-10-6所示)。图3-10-6不考虑叶片中光合产物的转移,请以银边天竺葵的叶片为材料,设计一组实验,验证叶绿体是进行光合作用的场所,简要写出实验思路并预测结果。1.光反应和暗反应的区别与联系项目光反应暗反应条件需要光、色素、酶、H2O、ADP、Pi不需要叶绿素和光,需要多种酶、ATP、H、CO2场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质物质转化水光解:2H2O4H+O2ATP的合成:ADP+Pi+能量ATP能量转化光能活跃的化学能活跃的化学能有机物中稳定的化学能(续表)项目光反应暗反应联系光反应为暗反应提供H、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi等,如图:2.光合作用过程中元素转移途径分析(1)光合作用总反应式及各元素去向图3-10-7(2)光合作用过程中O的转移途径O 18O2C18O2C3(CO)+O(3)光合作用过程中C的转移途径14CO2 14C3(14CH2O)3.光合作用过程中一些物质含量变化的分析图3-10-8技巧:需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。(1)析图生成消耗影响因素C3产生于CO2的固定过程消耗于C3的还原过程CO2浓度改变直接影响的是CO2的固定过程。光照强度改变后间接影响C3的还原过程C5产生于C3的还原过程消耗于CO2的固定过程ATP和H产生于光反应过程消耗于C3的还原过程(CH2O)产生于C3的还原过程 (2)光合作用过程中物质含量变化分析条件H和ATPC3C5(CH2O)合成量模型分析光照强度由强到弱,CO2供应不变减少增加减少减少(续表)条件H和ATPC3C5(CH2O)合成量模型分析光照强度由弱到强,CO2供应不变增加减少增加增加光照不变,CO2量由充足到不足增加减少增加减少光照不变,CO2量由不足到充足减少增加减少增加角度1考查光合作用的探究历程1.如图3-10-9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()图3-10-9A.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2.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,用作探究光合作用产物有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有淀粉时,不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色题后归纳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)妙法排除干扰因素: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。角度2考查光合作用中物质和能量的转化3.2018湖北荆州中学月考(二) 用高速离心法打破叶绿体膜后,类囊体薄膜和基质都释放出来。在缺二氧化碳的条件下,给予光照,然后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下,在去掉类囊体薄膜的基质中加入14CO2,结果在基质中检测到含14C的光合产物。为证明:光照条件下,在类囊体薄膜上产生ATP、H等物质;CO2被还原成光合产物的过程不需要光。在上述实验进行的同时,应追加一个怎样的实验(已知肯定要加14CO2)来说明问题()A.准备无类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下加入ATP、HB.准备有类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下加入ATP、HC.准备无类囊体薄膜的基质,在有光照的条件下加入ATP、HD.准备有类囊体薄膜的基质,在有光照的条件下加入ATP、H4.在适宜光照下,给密闭玻璃装置中的小麦提供用14C标记的14CO2,下列对暗反应阶段的叙述正确的是()A.14CO2固定后14C直接进入C5中B.CO2固定的同时将ATP中的化学能转化为C3中的化学能C.暗反应产生的14C6H12O6可在线粒体中氧化分解再产生14CO2D.若气孔关闭,则短时间内会导致叶肉细胞中的C3含量下降易错提醒光合作用过程的4点注意(1)光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原,不能用于其他生命活动。(2)光反应必须在光照下进行,暗反应有光、无光均能进行。(3)暗反应停止时,ATP和H积累,光反应也要停止。(4)H既不是H+,也不是H,而是还原型辅酶(NADPH)。角度3考查环境条件变化对光合作用中物质变化的影响5.如图3-10-10为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是()图3-10-10A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能B.CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类C.C3在有关酶的催化作用下可再形成C5D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高6.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的值减小历年真题明考向1.2017海南卷 关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是()A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量2.2017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3.2016天津卷 在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是()A.红光,ATP下降B.红光,未被还原的C3上升C.绿光,H下降D.绿光,C5上升4.2016海南卷 下列叙述错误的是()A.温度和光照会影响CO2的同化速率B.光合作用中O2的产生发生在光反应阶段C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖第10讲光与光合作用第1课时光合作用的探究历程与基本过程考点一【知识梳理】1.蓝绿色黄绿色叶黄素胡萝卜素2.(1)吸收、传递、转化光能可见蓝紫光红光和蓝紫光绿光(2)叶绿体类囊体薄膜上3.(1)外膜内膜基质基粒类囊体(2)类囊体薄膜基质(3)光合作用理性思维1.补充红光或蓝紫光,因为这两种颜色的光是植物光合作用吸收最多的,而相同强度的白光中只有一定比例的红光和蓝紫光。2.玉米白化苗中不含叶绿素,不能进行光合作用,待玉米胚乳中的营养物质被消耗尽后,无法产生新的有机物,因此玉米白化苗在长出几片叶片时就会死亡。【命题角度】1.C解析 叶绿体中的色素能够溶于有机溶剂乙醇、丙酮等物质中,A项正确。根可通过主动运输从土壤中吸收镁,B项正确。叶绿体中的色素吸收的是可见光,而不是红外光和紫外光,C项错误。叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼苗叶片因不能合成叶绿素而呈黄色,D项正确。2.A解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光,A项错误。通过测量叶绿素对不同波长光的吸收百分比,可以绘制吸收光谱,B项正确。由题干中信息“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”可知,光合作用的作用光谱可用O2的释放速率、CO2的吸收速率表示,C项正确。640660 nm波长的光为红光,叶绿素吸收的红光能用于水的光解,释放O2,D项正确。3.D解析 蓝藻没有叶绿体,但细胞内含藻蓝素和叶绿素,可以进行光合作用,A错误。叶绿体色素是脂溶性色素,可以通过加入无水乙醇溶解色素,便于提取;色素不溶于盐酸,不能用盐酸提取色素,B错误。将叶绿体粉碎加工成匀浆后,其中色素分子可能被破坏,光合作用相关酶的活性可能丧失,所以即便给予一定的光照,光合作用也不一定能正常进行,C错误。叶绿体中光反应产生的ATP,完全被叶绿体内暗反应所利用,D正确。考点二【命题角度】1.D解析 滤纸条上色素带的宽度反映了色素的含量,D错误。2.C解析 叶绿体色素能溶解在有机溶剂中,几乎不溶于蒸馏水中,A正确;未加入SiO2,导致研磨不充分,获得的色素少,B正确;在滤纸条上距离点样处近的叶绿素含量比类胡萝卜素多,C错误;CaCO3可防止叶绿素被破坏,未加入CaCO3会导致叶绿素提取量减少,D正确。考点三【知识梳理】1.-(a)-(2)-(c)-(1)-(e)-(5)-(d)-(3)-(b)-(4)2.(1)同位素标记法(2)用14C标记14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性(3)CO2C3(CH2O)卡尔文循环3.(1)CO2+H2O(CH2O)+O2 (2)a.HATPCO22C3光反应暗反应b.叶绿体类囊体薄膜水的光解、ATP的合成ATP中活跃的化学能叶绿体基质CO2固定、C3还原和ATP水解有机物中稳定的化学能理性思维1.CO2浓度低时,暗反应的强度低,所需ATP和H少。2.增大光照强度和升高温度,以提高作物产量。科学探究实验思路:先把叶片在暗处放置一段时间,然后再将其置于光下一段时间,最后分别检测叶片白色部分和绿色部分是否有淀粉生成。预测结果:叶片白色部分没有淀粉生成,绿色部分有淀粉生成。【命题角度】1.B解析 题图所示的两实验中,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,照光处理与不照光处理、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。2.D解析 光合作用产物之一是淀粉,淀粉遇碘液变蓝色。要检验是否生成淀粉,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,D错误。3.A解析 光反应必须在光下进行,其场所是类囊体薄膜,可为暗反应提供H、ATP等物质;暗反应在叶绿体基质中进行,有光、无光都可进行。据此结合题意可知,在题述实验进行的同时,应追加一个对照实验即另准备无类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下,加入ATP、H和14CO2。若结果均检测出含14C的光合产物,说明CO2被还原成光合产物的过程不需要光。综上分析,A项正确,B、C、D三项均错误。4.D解析 CO2的固定是CO2与C5在酶的催化作用下合成C3的过程,14CO2固定后14C直接进入C3中,A错误;C3还原需要能量,而CO2的固定不需要消耗ATP,B错误;葡萄糖的初步分解是在细胞质基质中完成的,C错误;气孔关闭,14CO2吸收减少,所以短时间内C3含量下降,D正确。5.C解析 CO2的固定实质上是CO2与C5结合生成C3,该过程在酶的催化作用下完成,不需要消耗ATP,故A项错误;CO2不能直接被H还原,而是C3被H还原,故B项错误;C3在有关酶的催化作用下可再形成C5,维持C5含量的稳定,故C项正确;光照强度减弱,光反应减弱,光反应形成的H和ATP减少,这样C3被还原生成的(CH2O)和C5减少,而在短期内,之前已经生成的C5仍然会与CO2结合生成C3(速率不变),故C5的相对含量会减少,故D项错误。6.B解析 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。历年真题明考向1.C解析 淀粉水解过程不生成ATP,A项错误。大脑主要是利用血液提供的葡萄糖氧化供能,B项错误。叶肉细胞利用光能合成葡萄糖, C项正确。硝化细菌从氨氧化成硝酸盐的过程中获取能量, D项错误。2.A解析 离体叶绿体在自然光下能进行光合作用,A项正确。叶绿体中的色素能吸收红光和蓝紫光用于光合作用,B、 C项错误。水在叶绿体中分解所需能量来自叶绿体吸收的光能, D项错误。3.C解析 本题考查光合作用的有关知识。相同光照强度下,红光较白光更有利于光合作用的进行,因此改用红光之后,叶绿体吸收的光能增多,光反应增强,ATP生成量增多,被还原的C3增加,未被还原的C3下降,A、B项错误。叶绿体中的色素几乎不吸收绿光,因此改用绿光后,光反应强度降低,H含量下降,被还原的C3减少,生成的C5减少,C5总量下降,C项正确,D项错误。4.C解析 本题考查光合作用的过程、环境因素对光合速率的影响以及化能合成作用。CO2的同化主要由光合作用实现,温度和光照会影响光合作用的速率,A项正确。光合作用中光反应产生O2,B项正确。光反应产生的ATP和NADPH分别为暗反应提供能量和还原剂,C项错误。硝化细菌可利用氧化氨释放的化学能将CO2和H2O合成糖,D项正确。
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