（全國）2018版高考生物大一輪復習 第三單元 細胞的能量供應和利用 第10講 光合作用的探究歷程與基本過程學案

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1、 第10講　光合作用的探究歷程與基本過程 　1．光合作用的基本過程(Ⅱ)　2．實驗：葉綠體色素的提取和分離 　捕獲光能的色素和結構 1．葉綠體中色素的種類和顏色 色素的種類 色素的顏色 葉綠素 葉綠素a 藍綠色 葉綠素b 黃綠色 類胡蘿卜素 葉黃素 黃色 胡蘿卜素 橙黃色 2．葉綠體中色素的吸收光譜分析 (1)色素的功能：葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。 (2)色素吸收光的范圍：可見光的波長范圍大約是390～760 nm，葉綠體中的色素只吸收可見光，對紅外光和紫外光等不吸收。 3．葉綠體 (1)結構示意圖 (2)結構

2、↓決定 (3)功能：進行光合作用的場所 ↓證明 (4)恩格爾曼的實驗：好氧細菌只分布于葉綠體被光束照射的部位 1．(必修1 P99色素與吸收光譜改編)如圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。據圖判斷，以下說法不正確的是(　　) A．由圖可知，類胡蘿卜素主要吸收400～500 nm波長的光 B．用450 nm波長的光比600 nm波長的光更有利于提高光合作用強度 C．由550 nm波長的光轉為670 nm波長的光后，葉綠體中C3的量增加 D．土壤中缺乏鎂時，植物對420～470 nm波長的光的利用量顯著減少 答案：C 2．(深入追問)如圖是恩格爾曼實驗裝置改裝示意圖，光線

3、先通過三棱鏡再通過葉綠體色素提取液后照射玻片上的水綿，一段時間后，水綿周圍好氧細菌分布無顯著變化，請分析其原因。 提示：三棱鏡將光分為七色光，葉綠體色素提取液主要吸收紅光和藍紫光，故透過三棱鏡再通過葉綠體色素提取液后照射到水綿上的光，沒有紅光和藍紫光，使水綿不同部位的光合作用變化不大，產生氧氣的量大致相同，因此水綿周圍好氧細菌分布無顯著變化。 1．恩格爾曼實驗方法的巧妙之處 (1)巧選實驗材料：選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。 (2)妙法排除干擾因素：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。 (3)巧妙設計對照實驗：

4、用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對照實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。 2．影響葉綠素合成的“三大”因素 (1)光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，葉片會發(fā)黃。 (2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關酶的活性，影響葉綠素的合成，低溫時葉綠素容易被破壞，使葉子變黃。 (3)礦質元素：葉綠素合成的必需元素，如氮、鎂等；葉綠素合成的輔助成分，如缺鐵后某些酶無法合成，葉綠素不能合成，葉子會變黃。 【感知考題】 (2016·高考全國卷甲，4)關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是(　　) A．葉綠體中的色

5、素能夠溶解在有機溶劑乙醇中 B．構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收 C．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用 D．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由葉綠素合成受阻引起的 [解析]　葉綠體中的色素易溶于有機溶劑如乙醇、丙酮中，A項敘述正確；鎂是葉綠素的組成元素，植物中的礦質元素主要由根從土壤中吸收，B項敘述正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光(波長范圍大約是390～760 nm)，而紅外光是波長大于760 nm的光，紫外光是波長小于390 nm的光，C項敘述錯誤；黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻，從而使葉片表現出類胡蘿卜素的黃色，D項敘

6、述正確。 [答案]　C 紅楓在生長季節(jié)葉片呈紅色的原因是因為液泡中含有花青素。 高分點撥——類題通法 色素與葉片顏色的分析方法 正常綠色 正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3∶1，且對綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現綠色 葉色變黃 寒冷時，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，葉片顯示出類胡蘿卜素的顏色而變黃 葉色變紅 秋天降溫時，植物體為了適應寒冷環(huán)境，體內積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉片呈現紅色 【跟進題組】 1．(2017·河南五校聯考)將可見光通過三棱鏡后照射到綠色植物葉片的某種色素提取液上，可獲得該吸收光譜(

7、圖中的數字表示光的波長，單位為nm，暗帶表示溶液吸收該波長的光后形成的光譜)。則該色素是(　　) A．類胡蘿卜素　　　　　 B．葉黃素 C．胡蘿卜素 D．葉綠素a 解析：選D。葉綠體中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素。其中，葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b，主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素，主要吸收藍紫光。從圖中可以看出，該色素主要吸收了紅光和藍紫光，所以該色素為葉綠素a。 2．(2017·河北石家莊二中模擬)圖甲為葉綠體結構模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結構放大圖。下列相關敘述正確的是(　　) A．圖乙所示結構取自圖甲中的①或③ B．與光合作用有關的酶全部

8、分布在圖乙所示結構上 C．圖乙所示的結構是產生[H]并消耗ATP的場所 D．葉綠體以圖甲中③的形式擴大膜的表面積 解析：選D。圖乙所示結構含有光合色素，光合色素只分布在葉綠體的類囊體薄膜上，對應于圖甲中的③，A項錯誤；在葉綠體的基質(圖甲④)中，也分布有與光合作用有關的酶，B項錯誤；消耗ATP的場所是葉綠體的基質(圖甲④)，C項錯誤；③是葉綠體的類囊體，葉綠體以圖甲③的形式擴大膜的表面積，D項正確。 　光合作用的探究歷程及過程 1．光合作用的探究歷程[連一連] 2．光合作用的過程 根據上圖分析光反應與暗反應的區(qū)別 過程 項目 Ⅰ．光反應 Ⅱ．暗反應 場所

9、葉綠體類囊體薄膜 葉綠體基質 條件 光照、色素和酶 多種酶、有無光都可以 原料 H2O、NADP＋、ADP、Pi [H]、ATP、CO2 產物 [H]、ATP、O2 (CH2O)、ADP、Pi 物質變化 ①水的光解： H2O[H]＋O2 ②ATP的合成： ADP＋PiATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的還原： 2C3 (CH2O)＋C5 能量變化 光能→ATP中活躍化學能 ATP中活躍化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能 光合作用過程的“一、二、三、四” 1．(必修1 P106基礎題T6改編)如圖是利用小球藻進行光合作用實

10、驗的示意圖，關于甲物質和乙物質的相對分子質量的比較，正確的是(　　) A．甲＞乙　　　　　　　 B．甲＜乙 C．甲＝乙 D．無法確定 答案：B 2．(深入追問)根據提供的物質和能量，利用箭頭構建光反應和暗反應的關系模型(光能、[H]、ATP、ADP＋Pi、H2O、O2、CO2、(CH2O))。 提示： 突破1　高考?？嫉?個光合作用探究歷程的經典實驗分析 (1)薩克斯實驗 ①對照類型為自身對照，自變量為光的有無，因變量為顏色變化(有無淀粉生成)，實驗組是遮光處理組，對照組為曝光處理組。 ②該實驗的關鍵是要進行饑餓處理，以使葉片中的營養(yǎng)物質消耗掉，增強實驗的說服

11、力。 (2)魯賓和卡門實驗 ①應用同位素標記法追蹤CO2和H2O中的O元素在光合作用中的轉移途徑。 ②此實驗設置了對照，自變量是標記物質即HO和C18O2，因變量是釋放的O2有無放射性。 突破2　光合作用過程中元素轉移途徑分析 完成下面的光合作用總反應式，分析各元素去向 (1)光合作用中氫元素的轉移途徑 3H2O(C3H2O) (2)光合作用過程中O元素的轉移途徑 HO18O2 C18O2C3(CHO)＋HO (3)光合作用過程中C元素的轉移途徑 14CO214C3(14CH2O) (1)光反應階段產生的ATP只能用于暗反應階段C3的還原，不能用于其他生命活

12、動。 (2)光反應必須在光照下進行，暗反應有光、無光均能進行。 (3)暗反應停止時，使ATP和[H]積累，光反應也要停止。 (4)[H]既不是H＋，也不是H，而是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，它是由氧化型輔酶Ⅱ(NADP＋)與電子和質子(H＋)結合形成的?！? 【感知考題】 如圖為綠色植物光合作用過程示意圖(圖中a～g為物質，①～⑥為反應過程，物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示)。請回答以下問題： (1)圖中a物質主要吸收________________，綠色植物能利用它將光能轉換成 ___________________________________________

13、_____________________________。 (2)圖中①表示水分的吸收，③表示____________，c為__________，該物質只能用于暗反應，不能用于其他生命活動。 (3)③和④進行的場所分別是____________________________。通過[H]和ATP將光反應和暗反應聯系起來。 (4)當g突然停止供應，則細胞內e的含量會________；當光照突然增強，細胞內e的含量會________ 。 [答案]　(1)紅光和藍紫光　ATP中活躍的化學能 (2)水的光解　ATP　(3)葉綠體類囊體薄膜、葉綠體基質　(4)上升　上升 (1)若停止C

14、O2的供應，在適宜的光照條件下，葉綠體產生的O2量不會(“會”或“不會”)基本穩(wěn)定。 (2)若突然提高CO2的濃度，葉綠體內的[H]、ATP將減少。 高分點撥——類題通法 模型法分析C5、C3等物質含量的變化 當外界條件改變時，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量變化可以采用如圖分析： (1)停止光照時：ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下： (2)CO2供應停止時：C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下： 【跟進題組】 命題1　光合作用探究歷程的實驗分析 1．(2017·合肥高三質檢)在光合作用的探究歷程中，德國科學家梅耶根據能量轉化和守恒

15、定律，提出了植物在進行光合作用時能量轉化的假說。以下哪項科學實驗能證明這一假說(　　) A．英格豪斯證明植物在光照條件下可以改變空氣成分的實驗 B．恩格爾曼證明光合作用的有效光是紅光和藍紫光的實驗 C．薩克斯證明綠葉在光下進行光合作用可以產生淀粉的實驗 D．魯賓和卡門證明光合作用產生的氧氣來自水的實驗 解析：選C。薩克斯證明綠葉在光下可以產生淀粉，說明了光能轉化為穩(wěn)定的化學能，其他實驗均無法證明光合作用時能量轉化的假說，故C項正確。 命題2　光合作用過程分析 2．(2017·青島質檢)如圖表示發(fā)生在葉綠體中的相關代謝過程，其中①②表示相關過程，A、B表示兩種氣體物質，下列說法錯

16、誤的是(　　) A．過程①表示光反應，過程②的場所是葉綠體基質 B．物質A表示O2，物質B表示CO2 C．過程②能將活躍的化學能轉變成穩(wěn)定的化學能 D．過程②的兩個階段都需要消耗過程①產生的[H]和ATP 解析：選D。由題圖可知，過程①②分別表示光反應和暗反應，反應場所分別是葉綠體的類囊體薄膜和葉綠體基質。物質A、B分別表示O2和CO2。光反應能將光能轉變成活躍的化學能儲存在ATP中，暗反應能將活躍的化學能轉變成穩(wěn)定的化學能儲存在葡萄糖中。過程②包括CO2的固定和C3的還原兩個階段，其中CO2的固定不需要消耗①過程產生的[H]和ATP。 3．(2017·北京東城模擬)科學家往小

17、球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時間的光照，結果如表。 實驗 組別 光照時間(s) 放射性物質分布 1 2 大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物) 2 20 12種磷酸化糖類 3 60 除上述12種磷酸化糖類外， 還有氨基酸、有機酸等 根據上述實驗結果分析，下列敘述不正確的是(　　) A．本實驗利用小球藻研究的是光合作用的暗反應階段 B．每組照光后需將小球藻進行處理使酶失活，才能測定放射性物質分布 C．CO2進入葉綠體后，最初形成的主要物質是12種磷酸化糖類 D．實驗結果說明光合作用產生的有機物還包括氨基酸、有機酸等 解析：選C。CO2是光合作

18、用暗反應階段的原料，A正確；每組照光后將小球藻進行處理使酶失活，其目的是終止相關的反應，這樣測定的數據，才能準確反映光照時間內放射性物質的分布，B正確；在光合作用的暗反應過程中，CO2先進行固定，生成三碳化合物，然后是三碳化合物被還原，從表中可以看出，放射性首先出現在3-磷酸甘油酸中，C錯誤；表中信息顯示，光合作用產生的有機物還包括氨基酸、有機酸等，D正確。 誤區(qū)1　認為用光照射光合色素就能發(fā)生光反應 [點撥]　葉綠體中的色素具有吸收、傳遞、轉化光能的作用，但發(fā)生光反應除色素、光照之外，還需要ADP、Pi、H2O、NADP＋、酶等。 誤區(qū)2　認為白天植物只進行光合作用 [點撥]　植

19、物在白天時同時進行光合作用和細胞呼吸。 命題3　條件驟變細胞內[H]、ATP、C3、C5等物質的變化 4．(2016·高考天津卷，2)在適宜反應條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質，組合正確的是(　　) A．紅光，ATP下降 B．紅光，未被還原的C3上升 C．綠光，[H]下降 D．綠光，C5上升 解析：選C。葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光等可見光，吸收的綠光很少。將白光改為光照強度相同的紅光，光反應增強，葉綠體內產生的ATP和[H]增多，C3的還原增加，導致未被還原的C3減少，故

20、A、B項錯誤；將白光改為光照強度相同的綠光，光反應減弱，葉綠體內產生的ATP和[H]減少，C3的還原量降低，導致C5減少，故C項正確、D項錯誤。 5．(原創(chuàng))如圖表示在夏季晴朗的白天植物細胞內C3和C5的相對含量隨一種環(huán)境因素的改變而變化的情況，下列對這一環(huán)境因素的改變的分析，正確的是(　　) A．突然停止光照 B．突然增加CO2濃度 C．降低環(huán)境溫度 D．增加光照強度 解析：選D。突然停止光照時，[H]和ATP減少，C3被消耗的量減少，故其含量增多，而C5的來源減少，故其含量降低。突然增加CO2濃度時，合成C3的原料增加，導致C3含量增加。增加光照強度時，[H]和ATP增多，

21、C3因大量消耗而減少，C5的含量增加。 　結合“新情境”考查光合作用過程 6．如圖表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的過程，玉米葉肉細胞通過“CO2泵”內的一些化學反應，將空氣中的CO2泵入維管束鞘細胞，使維管束鞘細胞積累較高濃度的CO2，以保證(CH2O)的合成順利進行?；卮鹣铝袉栴}： (1)圖中過程②是________，物質A是________，過程②的進行還需要____________等物質參與，原因是_____________________________________________________________ ______________________

22、__________________________________________________。 (2)如果在玉米葉肉細胞中注入某種促進劑使“CO2泵” 的活性升高，則在短時間內，維管束鞘細胞中C5的含量________。 (3)研究發(fā)現晴朗的夏季中午光照增強，溫度過高，葉片氣孔開度下降，作為光合作用原料之一的________減少，而此時玉米光合速率基本不受影響，其原因是玉米 ________________________________________________________________________ _____________________________

23、___________________________________________。 答案：(1)C3的還原　C3　ATP和[H]　[H]作為還原劑還原C3，ATP提供能量　(2)降低　(3)CO2　有CO2泵，其能維持維管束鞘細胞內有較高濃度的CO2 　(實驗7)綠葉中色素的提取與分離 1．實驗原理 (1)提取：綠葉中的色素能夠溶于有機溶劑而不溶于水，可用無水乙醇等有機溶劑提取色素。 (2)分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。 2．實驗步驟 提取色素：稱取5 g的綠葉，剪碎，放入研缽中→加入少量二氧化

24、硅、碳酸鈣和10 mL無水乙醇→研磨→過濾→收集到試管內并塞嚴試管口 ↓ 制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成略小于試管長與直徑的濾紙條，將濾紙條的一端剪去兩角，在距離剪角一端1 cm處用鉛筆畫一條細的橫線 ↓ 畫濾液細線：用毛細吸管吸取少量的濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線，待濾液干后，再畫1～2次 ↓ 分離色素：將適量的層析液倒入試管中，分離過程如圖所示 ↓ 結果分析：濾紙條上呈現四條顏色、寬度不同的色素帶 色素種類 色素 顏色 色素 含量 溶解度 擴散 速度 a．胡蘿卜素 橙黃色 最少 最高 最快 b．葉黃素　 黃色 較少 較高 較

25、快 c．葉綠素a 藍綠色 最多 較低 較慢 d．葉綠素b 黃綠色 較多 最低 最慢 注意事項及原因分析 過程 注意事項 操作目的 提取色素 (1) 選新鮮綠色的葉片 使濾液中色素含量高 (2) 研磨時加無水乙醇 溶解色素 (3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保護色素 (4) 迅速、充分研磨 防止乙醇過度揮發(fā)，充分溶解色素 (5) 盛放濾液的試管管口加棉塞 防止乙醇揮發(fā)和色素氧化 分離色素 (1) 濾紙預先干燥處理 使層析液在濾紙上快速擴散 (2) 濾液細線要直、細、勻 使分離出的色素帶平整不重疊 (3)

26、 濾液細線干燥后再畫一兩次 使分離出的色素帶清晰分明 (4) 濾液細線不觸及層析液 防止色素直接溶解到層析液中 【感知考題】 (2016·高考江蘇卷，17)下列用鮮菠菜進行色素提取、分離實驗的敘述，正確的是(　　) A．應該在研磨葉片后立即加入CaCO3，防止酸破壞葉綠素 B．即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素 C．為獲得10 mL提取液，研磨時一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D．層析完畢后應迅速記錄結果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發(fā)消失 [解析]　提取色素時，應在研磨前加入CaCO3，防止酸破壞葉綠素，A項錯誤；菜葉剪碎不夠充分，提取的濾液中

27、色素的含量少，分離結果中色素帶變窄，但分離得到的色素種類不變，B項正確；在研磨時分次加入10 mL乙醇比一次性加入10 mL乙醇的效果好，C項錯誤；層析完畢后應迅速記錄結果的原因是葉綠素在光下容易分解，并不是葉綠素隨溶劑揮發(fā)消失，D項錯誤。 [答案]　B (1)如圖中①代表新鮮菠菜葉的光合色素紙層析結果，請判斷②所示結果最有可能來自秋冬的銀杏落葉，還是正常生長的柳樹幼葉？秋冬的銀杏落葉。 判斷的理由是：秋冬季節(jié)氣溫降低，葉綠素分子易被破壞，而使銀杏的葉子變黃，由于缺少葉綠素a和葉綠素b，所以層析的結果與圖②吻合。 (2)如圖表示某同學做“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進裝置。

28、 應將濾液滴在a處(“a處”或“b處”)。實驗結果應會出現四個不同顏色的同心圓，最外層應是橙黃色。 高分點撥——類題通法 綠葉中色素提取與分離實驗異?，F象分析 (1)收集到的濾液綠色過淺 ①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。 ②使用放置數天的葉片，濾液色素(葉綠素)太少。 ③一次加入大量的無水乙醇(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。 (2)濾紙條色素帶重疊：濾紙條上的濾液細線接觸到層析液。 (3)濾紙條看不見色素帶 ①忘記畫濾液細線。 ②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。 【跟進題組】

29、 1．(2015·高考江蘇卷，21改編)為研究高光強對移栽幼苗光合色素的影響，某同學用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進行紙層析，如圖為濾紙層析的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。 下列敘述錯誤的是(　　) A．強光照導致了該植物葉綠素含量降低 B．類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照 C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光譜的吸收峰波長不同 D．畫濾液線時，濾液在點樣線上只能畫一次 解析：選D。題圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ色素條帶分別代表胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。由題圖可知，正常光照與強光照相比，正常光照下葉綠素含量高，A項正確。強光照條件下，類胡蘿卜素含量增加，說明類胡蘿卜素含量增加有利于

30、植物抵御強光照，B項正確。葉綠素a吸收光譜的吸收峰波長約為430 nm和660 nm，葉綠素b吸收光譜的吸收峰波長約為460 nm和640 nm，C項正確。畫濾液線時，首先畫出一條細線，待濾液干后，再重復畫一兩次，目的是增加濾液線中的色素含量，層析后獲得更清晰的色素條帶，D項錯誤。 2．(原創(chuàng))回答下列關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗中的問題： (1)某同學的操作過程如下： ①將5 g新鮮完整的菠菜葉放入研缽中，加入無水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨； ②用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線處小心均勻地畫出一條濾液細線，并連續(xù)迅速地重復畫1～2次； ③將畫好細線的濾紙條插入層析

31、液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴散。 結果實驗失敗，請指出其錯誤所在： ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 (2)某小組利用新鮮菠菜葉進行色素的提取和分離實驗的幾個

32、同學由于操作不同，出現了以下四種不同的層析結果。下列分析不合理的是________。 A．甲可能誤用蒸餾水做提取液和層析液 B．乙可能是因為研磨時未加入SiO2 C．丙是正確操作得到的理想結果 D．丁可能是因為研磨時未加入CaCO3 (3)秋天，北方樹葉大都由綠變黃，其原因是占四種色素總量80%的__________和__________分解，從而顯示出__________和__________的顏色。 答案：(1)①不應用完整葉片，而應去掉葉柄后剪碎 ②不應連續(xù)迅速地重復畫線，而應待干燥后重復畫線 ③不應搖晃以免層析液沒及濾液細線 (2)C (3)葉綠素a　葉綠素b　

33、胡蘿卜素　葉黃素 [核心體系構建] [填空]　①綠葉中色素的提取和分離 ②吸收、傳遞和轉化光能 ③6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2 ④光照強度、溫度、CO2濃度等 ⑤光反應 ⑥暗反應 [規(guī)范答題必備] 1．光合作用探究歷程中的2種同位素 (1)18O：魯賓和卡門利用HO和C18O2證明光合作用釋放的氧氣來自水。 (2)14C：卡爾文利用14CO2探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑。 2．光合作用的2個場所 (1)光反應：葉綠體的類囊體薄膜。 (2)暗反應：葉綠體基質。 3．光合作用過程中的3種能量變化 光能→活躍的化

34、學能(ATP)→穩(wěn)定的化學能(糖類)。 4．光合作用2個過程中的物質變化 (1)光反應 ①水的光解：2H2O4[H]＋O2 ②ATP形成：ADP＋Pi＋能量ATP (2)暗反應 ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的還原：2C3 課時作業(yè) 1．下列關于葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作，正確的是(　　) A．使用定性濾紙過濾研磨液 B．將干燥處理過的定性濾紙條用于層析 C．在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線2～3 次 D．研磨葉片時，用體積分數為70%的乙醇溶解色素 解析：選B。在提取葉綠體中的色素時，漏斗基部放單層尼龍布進行過濾，A項錯誤；紙層析法分離濾

35、液中的色素時，需用干燥的定性濾紙，B項正確；畫出一條濾液細線后需等濾液干后再重復畫線1～2次，C項錯誤；研磨葉片時是用無水乙醇溶解色素，D項錯誤。 2．下列關于科學實驗及方法的敘述，正確的是(　　) A．利用光學顯微鏡觀察細胞膜時發(fā)現其具有暗—亮—暗三層結構 B．分別用HO和C18O2作對照研究光合作用的產物O2的來源 C．用14CO2研究光合作用中碳的轉移途徑為CO2―→C3―→C5―→(CH2O) D．用極細的光束和乳酸菌處理黑暗中的水綿證明葉綠體在光合作用中產生氧氣 解析：選B。細胞膜的暗—亮—暗結構屬于亞顯微結構，在光學顯微鏡下看不見，A項錯誤；運用同位素標記法，分別用HO

36、和C18O2作為原料，分析光合作用釋放O2的放射性，可得知O2中的O來自于H2O，B項正確；光合作用中碳的轉移途徑為CO2―→C3―→(CH2O)，C項錯誤；乳酸菌屬于厭氧菌，不能和水綿證明葉綠體在光合作用中產生氧氣，D項錯誤。 3．(經典題)如圖為葉肉細胞中葉綠體進行光合作用的過程，下列敘述錯誤的是(　　) A．葉綠體是光合作用的完整單位，它能將光能轉變?yōu)榛瘜W能貯存在植物細胞內 B．光合作用的光反應是在圖中①上進行的，而暗反應是在圖中②中進行的 C．圖中葉綠體產生的氧氣擴散到相鄰細胞中去，并參與有氧呼吸要穿過8層生物膜 D．H2O光解產生的[H]是還原劑 解析：選C。圖中葉綠

37、體釋放的氧氣進入相鄰細胞參與有氧呼吸，需要依次經過第一個細胞的葉綠體(2層膜)、細胞膜(1層膜)，進入第二個細胞需要通過細胞膜(1層膜)，進入線粒體通過2層膜，共通過6層生物膜。 4．下列變化中，可在葉綠體基質中完成的是(　　) ①H2O―→[H]＋O2?、贏TP―→ADP＋Pi＋能量 ③C3―→C6H12O6＋C5＋H2O?、蹸O2＋C5―→C3 A．①②③　　　　　　　 B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 解析：選C。葉綠體基質是進行暗反應的場所，主要進行CO2的固定和C3的還原，在該階段需要消耗光反應產生的[H]和ATP，而①過程是水的光解，發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上。

38、 5．(2017·安徽示范高中聯考)光照是綠色植物進行光合作用的必要條件，在光合作用中光的作用有(　　) ①光合作用的能源　②催化ATP的分解?、塾绊懭~綠素合成?、苷{節(jié)氣孔開放?、莨潭–O2 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．③④⑤ 解析：選C。光是光合作用的能源，葉綠素的形成需要光，光照強度可調節(jié)氣孔開放，①③④正確；光沒有催化作用，光與CO2的固定無直接關系，②⑤錯誤。 6．(2017·安徽蚌埠模擬)科學家將離體葉綠體浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能產生ATP(見圖1)，當葉綠體基質和類囊體均達到pH＝4時(見圖2)，將其轉移到pH＝8的堿性溶液中(見圖3)發(fā)現ATP合

39、成。下列敘述不合理的是(　　) A．光可為該實驗提供能量，是該實驗進行的必要條件 B．該實驗中葉綠體完整，保證反應過程高效、有序地進行 C．產生ATP的條件是類囊體腔中的H＋濃度高于葉綠體基質 D．葉肉細胞中的葉綠體依靠水的光解產生類似于圖3的條件 解析：選A。題干實驗中，沒有提及光照，ATP的產生只與類囊體腔中的H＋濃度高于葉綠體基質有關。 7．(原創(chuàng)題)下圖為葉綠體結構與功能示意圖，A、B、C、D表示葉綠體的結構，①②③④⑤表示有關物質。下列敘述不正確的是(　　) A．參與光合作用的色素位于圖中的A部位 B．CO2進入葉綠體后，通過固定形成⑤物質 C．若突然停止光

40、照，C3的含量會升高 D．用14C標記CO2進行光合作用，可在④⑤中測到較高放射性 解析：選B。CO2通過固定形成④物質。 8．進行正常光合作用的葉片，如果在a點時突然增加CO2的供應量，能表示葉綠體中[H]含量變化的曲線是(　　) 解析：選A。突然增加CO2的供應量，C3含量增多，用于C3還原的[H]增多，則葉綠體中[H]含量減少。 9．(2017·廣州二模)如表所示是在適宜條件下測得某植物葉綠體色素吸收光能的情況，有關分析不正確的是(　　 ) 色素吸收光能百分比(%) 波長 (nm) 色素 400 450 500 550 600 670 700 葉綠素

41、a 40 68 5 15 16 40 16 全部色素 75 93 50 35 45 75 35 A．O2的釋放速率變化與全部色素吸收光能百分比變化基本一致 B．由550 nm波長的光轉為670 nm波長的光時，葉綠體中C3的量會增加 C．該植物缺乏Mg時，葉綠素a吸收的光能百分比的減少幅度更大 D．一定范圍內，環(huán)境溫度降低，該植物對光能的利用能力降低 解析：選B。由550 nm波長的光轉為670 nm波長的光時，植物對光的吸收增強，ATP、[H]的產生量增多，C3的利用量增多，C3減少，B錯誤。 10．如圖表示某綠色植物進行光合作用的示意圖，請分析回答

42、下列問題： (1)圖中a、b兩個生理過程發(fā)生的場所是__________，若適當提高CO2濃度，則短時間內圖中C的含量變化是__________。 (2)圖中物質D為________，D的生成量可代表光合作用的強度。 (3)經研究發(fā)現，該植物夜晚雖然能吸收CO2，卻不能合成D，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4

43、)在電子顯微鏡下觀察，可看到葉綠體內部有一些顆粒，它們被看作是葉綠體的脂質倉庫，其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小，可能的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)題圖中a表示CO2的固定，b表示C3的還原，均為暗反應中的物質變化，暗反應發(fā)生在葉綠體基質中。若適當提高CO2濃度，CO2的固定會增強，C3含量會增多，因此C3的

44、還原利用的[H]和ATP增多，從而導致[H](即圖中C)含量下降。(2)題圖中物質D為光合作用暗反應的產物，即(CH2O)(或有機物、糖類)，光合作用過程中糖類的生成量、O2的釋放量和CO2的吸收量等均能代表光合作用強度。(3)在夜間沒有光照，不能進行光反應，不能生成[H]和ATP，因此暗反應中C3的還原無法進行。(4)葉綠體的生長過程就是葉綠體外膜、內膜以及類囊體薄膜不斷生長的過程，而葉綠體膜的成分主要為磷脂和蛋白質，因此脂質倉庫中的脂質將用于葉綠體的生長而逐漸變小。 答案：(1)葉綠體基質　下降 (2)(CH2O)(或有機物、糖類) (3)沒有光照，不能進行光反應，不能為暗反應提供[

45、H]和ATP (4)顆粒中的脂質參與構成葉綠體中的膜結構 11．(2015·高考全國卷Ⅰ，29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下： A組：先光照后黑暗，時間各為67．5 s；光合作用產物的相對含量為50%。 B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7．5 s；光合作用產物的相對含量為70%。 C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，

46、每次光照和黑暗時間各為3．75 ms(毫秒)；光合作用產物的相對含量為94%。 D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產物的相對含量為100%。 回答下列問題： (1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；

47、C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要________，這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的________。 (2)A、B、C三組處理相比，隨著________________________的增加，使光下產生的______________________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。 解析：(1)C組的光合作用時間僅僅是D組的一半，但C組光合作用產物的相對含量與D組相差很少，可以判斷C組單位光照時間內植物合成有機物的量高于D組。C組和D組的結果對照說明黑暗處理時也進行光合作用，即光合作用過程中某些反應不需要光照，該反應指的是暗反應，進行暗反應的場所是葉

48、綠體基質。 (2)比較A、B、C三組可以看出，三組的光照和黑暗交替頻率不同，交替頻率增加可使光照下產生的ATP和還原型輔酶Ⅱ及時利用和再生，從而提高光合作用中CO2的同化量。 答案：(1)高于　C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%　光照　基質 (2)光照和黑暗交替頻率　ATP和還原型輔酶Ⅱ 12．(2017·齊魯名校調研)如圖表示某生物膜結構及其發(fā)生的部分生理過程，下列敘述正確的是(　　) A．圖示膜結構為葉綠體內膜 B．a側為葉綠體基質，其中含有少量DNA C．甲表示色素，在層析液中溶解度最高的是葉綠素a D．圖示過程為光反應，該過程

49、不需要酶的催化 解析：選B。因圖示過程需要光照，故該過程為光反應，場所為葉綠體類囊體薄膜，A錯誤。光反應生成的ATP進入葉綠體基質參與暗反應，故a側為葉綠體基質，葉綠體基質中含有少量DNA，B正確。在層析液中溶解度最大的色素是胡蘿卜素，C錯誤。光反應過程需要酶的參與，D錯誤。 13．給光下正常進行光合作用的葉肉細胞增加14CO2，一段時間后，關閉光源，含放射性C3濃度的變化情況如圖所示，下列相關敘述正確的是(　　) A．葉肉細胞利用14CO2的場所是葉綠體基粒 B．ab段葉肉細胞中C3濃度大量增加 C．bc段C3濃度不變的原因是14CO2消耗殆盡 D．c點后曲線上升是因為黑暗條

50、件下，葉肉細胞內無[H]和ATP的供應 解析：選D。CO2直接參與暗反應中CO2的固定過程，其場所是葉綠體基質，A項錯誤；ab段含放射性的C3濃度升高，說明以14CO2為原料生成的C3增加，但由于暗反應增強會促進光反應，因此C3濃度略有增加，但不會大量增加，B項錯誤；bc段C3濃度不變是因為14C3的生成速率和消耗速率相等，c點后放射性C3濃度繼續(xù)升高，說明c點時CO2并未消耗殆盡，C項錯誤；c點后曲線上升是因為黑暗條件下，葉肉細胞內無[H]和ATP的供應，從而導致C3的消耗減少所致，D項正確。 14．卡爾文及其同事因在光合作用方面的研究成果獲得了1961年的諾貝爾化學獎?？栁膶⑿∏蛟逖b

51、在一個密閉容器中，通過一個通氣管向玻璃容器中通入CO2，通氣管上有一個開關，可控制CO2的供應，容器周圍有光源，通過控制電源開關可控制光照的有無。請回答下列問題： (1)實驗材料小球藻屬于________(填“原核”或“真核”)生物。 (2)卡爾文通過停止________來探究光反應和暗反應的聯系，他得到的實驗結果是圖中的________。 (3)卡爾文通過停止________來探究光合作用過程中固定CO2的化合物，這時他發(fā)現C5的含量快速升高，由此得出固定CO2的物質是C5的結論。 (4)卡爾文向密閉容器中通入14CO2，當反應進行到第5 s時，14C出現在一種C5和一種C6中；

52、將反應時間縮短到 0．5 s時，14C出現在一種C3中。上述實驗中卡爾文是通過控制________來探究CO2中碳原子的轉移路徑的，采用的技術方法有________________等。 (5)卡爾文將不同反應條件下的小球藻放入70 ℃的蒸餾水中，這樣做是為了使細胞中的________失活，此時，細胞中的化合物就保持在熱處理之前的狀態(tài)。 解析：(1)小球藻屬于真核生物。(2)在光照下，光反應進行，其產生的ATP和[H]參與暗反應中C3的還原，因此，通過停止光照可以探究光反應和暗反應的聯系。當停止光照后，光反應停止，ATP和[H]的合成停止，則C3的還原減少，C3濃度增大，C5濃度減小，停止光照一段時間后，C3和C5濃度基本保持不變。(3)在暗反應中，CO2與C5結合形成C3，當停止CO2的供應后，CO2的固定受到影響，故會導致C5含量升高。(4)由題中敘述可知，實驗中卡爾文是通過控制反應時間來探究CO2中碳原子的轉移路徑的，該實驗中他采用了放射性同位素標記法。(5)酶是生物體內催化化學反應的催化劑，大多數酶的化學本質是蛋白質，在高溫下酶的結構被破壞，導致細胞中的化學反應不能進行，化合物的含量不再發(fā)生變化。 答案：(1)真核　(2)光照　A　(3)CO2的供應　(4)反應時間　同位素標記法　(5)酶 22