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1、第第1010讲 光合作用的探究历程与基本过程讲 光合作用的探究历程与基本过程 1.说明叶绿体从太阳光中捕获能量,并将其转化为细胞可利用的化 学能储存在有机物中。 2.活动:提取和分离叶绿体色素。 考点1 -3- 必备知识梳理关键能力突破 捕获光能的色素、结构及光合作用的探究历程 1.叶绿体的结构与功能 考点1 -4- 必备知识梳理关键能力突破 考点1 -5- 必备知识梳理关键能力突破 2.叶绿体中的色素及色素的吸收光谱 (1)叶绿体中的色素 (2)色素的吸收光谱 色素的功能:叶绿素主要吸收 红光和蓝紫光 ,类胡萝卜素 主要吸收 蓝紫光 。 色素吸收光的范围:可见光的波长范围大约是390760
2、nm,叶 绿体中的色素只吸收 可见光 ,对红外光和紫外光等不吸收。 考点1 -6- 必备知识梳理关键能力突破 3.光合作用的探究历程(连一连) 考点1 -7- 必备知识梳理关键能力突破 教材拾遗(必修1第99页“与社会的联系”改编)温室或大棚种植蔬 菜时,最好选择 无色透明 的玻璃、塑料薄膜,理由是 有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光,其他色光很少或不能透过, 光照强度会减弱,不利于光合作用;而无色透明的玻璃或塑料薄膜 能透过日光中各色光,光照强度较大,有利于光合作用的进行 。 考点1 -8- 必备知识梳理关键能力突破 凝练核心素养凝练核心素养 1.生命观念通过分析叶绿体的结构特点与其作为光合作
3、用 的场所相适应,建立起结构与功能相适应的观念。 2.科学思维运用归纳与概括的方法,遵循科学家的探究思路, 总结出光合作用的探究历程,理解在探究历程中所出现的问题和解 决的方法。 考点1 -9- 必备知识梳理关键能力突破 (科学探究)某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放 置48 h后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照光一段时 间,去除锡箔纸,用碘染色法处理叶片,观察到叶片,有的部位出现了 蓝色,请回答下列问题。 (1)实验时预先对植物进行暗处理,其目的是 。 (2)实验中 对照可证明光合作用需叶绿体, 对照可证明光合作用需要光。 (3)本实验可证明光合作用的产物是 。 答
4、案 答案 关闭 答案 (1)消耗掉原有淀粉,排除其对实验结果的干扰 (2)a与b、d e与b、d (3)淀粉 考点1 -10- 必备知识梳理关键能力突破 考向1 捕获光能的色素和结构 1.(2018辽宁沈阳铁路中学模拟)下列关于色素的叙述中,正确的 是( ) A.植物体内所有的色素都位于叶绿体中 B.叶绿体中的不同色素在无水乙醇中的溶解度不同,所以会在滤 纸条上分离 C.叶绿体中的各种色素都不能吸收绿光 D.叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜 答案解析解析 关闭 植物体内光合色素都位于叶绿体中,液泡中也含有色素,A项错误;由于色 素在层析液中的溶解度不同,所以其在滤纸条上的扩散速度不同,在滤纸 条
5、上分离,B项错误;绿光吸收的最少,而不是不吸收,C项错误;叶绿体中 的光合色素分布于类囊体薄膜上,D项正确。 答案解析 关闭 D 考点1 -11- 必备知识梳理关键能力突破 1.影响叶绿素合成的三大因素 2.叶绿体的结构与功能相适应的特点 (1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成,有巨大的膜面积。 (2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。 (3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。 考点1 -12- 必备知识梳理关键能力突破 考向2 光合作用的探究历程 2.(2018河北保定三中月考)科学家们通过大量实验,才逐渐发现 光合作用的场所、条件、原料和产物,在下面几个著名实验中,相
6、关叙述正确的是( ) A.普利斯特利的实验证明了植物可以吸收CO2 B.萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出了 O2 C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的O2量 D.鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的O2来自H2O 答案解析解析 关闭 普利斯特利通过实验证明植物能更新空气,未证明更新何种成分;萨克斯 的实验的单一变量为是否光照,因此可证明光是光合作用的必要条件,但 没有证明光合作用的场所是叶绿体;恩格尔曼的实验发现光合作用的场 所是叶绿体,产物之一是O2,但并没有定量分析生成的O2量;鲁宾和卡门采 用同位素标记法进行实验证明了光合作用产生的O2来自H2O。 答案解析
7、关闭 D 考点1 -13- 必备知识梳理关键能力突破 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的部位。 (2)巧妙排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和除极细 光束外其他光的干扰。 (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部 位和黑暗部位,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。 考点1 -14- 必备知识梳理关键能力突破 光合作用的基本过程 1.光合作用的过程 考点1 -15- 必备知识梳理关键能力突破 (1)根据左图分析光反应与暗反应的区别。 考点
8、1 -16- 必备知识梳理关键能力突破 (2)根据下图分析光反应与暗反应的联系。 光反应为暗反应提供 ATP和H 。 暗反应为光反应提供 ADP、Pi、NADP+ 。 (3)写出光合作用总反应式,并用箭头标注反应物中H、O的去向。 考点1 -17- 必备知识梳理关键能力突破 2.光合作用和化能合成作用的比较 考点1 -18- 必备知识梳理关键能力突破 教材拾遗(必修1第94页和第103页“相关信息”改编)光合作用过程 中H与细胞呼吸过程中H有什么不同? 考点1 -19- 必备知识梳理关键能力突破 凝练核心素养凝练核心素养 1.生命观念通过分析叶绿体从太阳光中捕获能量,并将其转 化为细胞可利用的
9、化学能储存在有机物中,建立起物质与能量观。 2.科学思维运用模型与建模的方法,建构光合作用的光反应 和暗反应的过程模型,理解二者之间的关系。 考点1 -20- 必备知识梳理关键能力突破 (生命观念)(2015福建高考)在光合作用中,RuBP羧化酶能催化 CO2+C5(即RuBP)2C3。为测定RuBP羧化酶的活性,某学习小组 从菠菜叶中提取该酶,用其催化C5与14CO2的反应,并检测产物14C3 的放射性强度。下列分析错误的是( ) A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基 质 B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行 C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同
10、位素标记法 D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高 答案解析解析 关闭 RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定,属于暗反应,其场所是叶 绿体基质,A项正确;暗反应不需要光,有光和无光条件下都可进行,B项错 误;实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度,运用了同位素标记 法,C项正确;单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率,酶对化 学反应的催化效率即可反映酶活性,D项正确。 答案解析 关闭 B 考点1 -21- 必备知识梳理关键能力突破 考向1 考查光合作用过程 1.(2018浙江温州中学期中)下图表示绿色植物光合作用的部分过 程,图中AC表示相关物质。下列
11、有关分析错误的是( ) A.图中A为氧气,可部分释放到空气中 B.图中B为NADPH,外界CO2浓度升高时,B的含量暂时升高 C.该过程消耗的NADP+和C来自叶绿体基质 D.该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中 答案解析解析 关闭 水的光解产物是氧气和H,若光合作用强度大于细胞呼吸强度,氧气会 部分释放到空气中,A项正确;图中B是在NADP+、H+和电子参与下形成的, 为NADPH,当外界CO2浓度升高时,CO2固定生成的C3增多,则消耗的NADPH增 多,导致NADPH的含量暂时降低,B项错误;叶绿体基质中,暗反应消耗 NADPH、ATP产生NADP+、ADP,C项正确;光合作用光反
12、应过程中,将光能转 化成化学能储存在ATP和NADPH中,D项正确。 答案解析 关闭 B 考点1 -22- 必备知识梳理关键能力突破 (1)光反应阶段产生的ATP仅用于暗反应阶段C3的还原。细胞呼吸 产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。 (2)在光照条件下,植物既进行光反应,也进行暗反应;如果植物长期 处于黑暗环境中,光反应和暗反应都会停止。在暗反应停止时,ATP 和H积累,光反应也要停止。 考点1 -23- 必备知识梳理关键能力突破 考向2 考查环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响 2.(2018甘肃静宁一中期中) A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中阶段所
13、改变的环境条件是降低了光照强度 C.阶段甲上升是因为叶绿体中H和ATP的积累 D.阶段光合速率最大时所需光照强度比阶段低 右图表示某植物叶片暗反应中C3和C5浓 度的变化趋势,该植物在阶段处于适宜环 境条件下,阶段改变的环境条件是降低光 照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列 分析正确的是( ) 答案解析解析 关闭 因为暗反应中1 mol C5与1 mol CO2生成2 mol C3,所以在适宜条件下,叶 肉细胞内C3比C5多,因此图中甲是C5,乙是C3。图中物质甲与CO2结合形成 乙,该过程只需要酶的催化,不需要消耗ATP,A项错误;植物在阶段处于 适宜环境条件下,如果阶段改变的环境条件是
14、降低光照强度,那么C3增 加,C5减少,与图形的走势不符合,而如果改变的条件是降低CO2浓度,那么 C3减少,C5增加,与图形走势符合,所以本题改变的条件是降低CO2浓度,B 项错误;CO2浓度降低,由于CO2供应量减少,C5消耗减少,而C3还原正常,所 以C5(甲)含量会上升,C项错误;低CO2浓度下的光的饱和点也低,D项正确。 答案解析 关闭 D 考点1 -24- 必备知识梳理关键能力突破 利用模型法分析光合作用中物质的量的变化 考点1 -25- 必备知识梳理关键能力突破 (1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 (2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,H
15、和ATP含量 变化是一致的。 (3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的 固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能 避开试题陷阱。 考点1 -26- 必备知识梳理关键能力突破 叶绿体色素的提取与分离 1.实验原理 考点1 -27- 必备知识梳理关键能力突破 2.实验步骤 考点1 -28- 必备知识梳理关键能力突破 3.实验结果 考点1 -29- 必备知识梳理关键能力突破 4.实验注意事项及操作目的 考点1 -30- 必备知识梳理关键能力突破 凝练核心素养凝练核心素养 科学探究通过提取和分离叶绿体色素实验,掌握纸层析法分 离物质的基
16、本操作方法。 考点1 -31- 必备知识梳理关键能力突破 (科学探究)某同学在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆 形滤纸,在滤纸中央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,将会得到 近似同心的四个色素环。下列说法错误的是( ) A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素 高 B.色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同 C.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光 D.若提取液取自缺镁叶片,最外侧两圈色素环颜色较淡 答案解析解析 关闭 提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素高,A项正确; 色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是不同色素在层析液中的溶解度不 同,B项正确
17、;最外侧两圈色素环的色素为叶黄素和胡萝卜素,主要吸收蓝 紫光,C项正确;如果叶片取自缺镁的培养液培养的植物,最内侧两圈色素 环颜色较淡,D项错误。 答案解析 关闭 D 考点1 -32- 必备知识梳理关键能力突破 某同学在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆形滤纸,在 滤纸中央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,将会得到近似同心 的四个色素环。下列说法错误的是 ( ) A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素 高 B.色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同 C.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光 D.若提取液取自缺镁叶片,最外侧两圈色素环颜色较淡 答案解析解析 关闭
18、 提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素高,A项正确; 色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是不同色素在层析液中的溶解度不 同,B项正确;最外侧两圈色素环的色素为叶黄素和胡萝卜素,主要吸收蓝 紫光,C项正确;如果叶片取自缺镁的培养液培养的植物,最内侧两圈色素 环颜色较淡,D项错误。 答案解析 关闭 D 考点1 -33- 必备知识梳理关键能力突破 (2018河北冀州中学段考)如图表示用韭菜宿根进行的相关对照 实验流程。下列叙述错误的是( ) A.提取色素时,要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解 度不同 C.实验结果可说明叶绿素合
19、成需要光照 D.实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 答案解析解析 关闭 提取色素时加入SiO2是为了研磨充分,而加入CaCO3是为了防止色素被破 坏,A项正确;色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解 度不同,B项错误;实验结果色素带不同,可说明叶绿素合成需要光照,C 项正确;实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多,D项正确。 答案解析 关闭 B 考点1 -34- 必备知识梳理关键能力突破 叶绿体中色素的提取和分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加二氧化硅,研磨不充分。 使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)含量太少。 一次加入大量的无水
20、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,色素被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠 在滤纸条上画的滤液细线较粗。 (3)滤纸条看不到色素带 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。 考点1 -35- 1 2 3 4 5 1.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 答案解析解析 关闭 光合作用
21、的场所是叶绿体,离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水 分解产生氧气。叶绿体中的色素既能吸收红光,也能吸收蓝紫光。水在 叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量,还能产生ATP。 答案解析 关闭 A 考点1 -36- 1 2 3 4 5 2.某生物小组在适宜条件下用一密闭的无色透明玻璃钟罩培养番 茄幼苗,在实验过程中( ) A.叶绿体中C5含量减少 B.装置中O2浓度一直升高 C.净光合速率逐渐减小到0 D.装置中CO2浓度逐渐降低到0 答案解析解析 关闭 实验开始时,光合作用强度大于呼吸作用强度,但是由于玻璃罩是密闭的, 所以随着光合作用的进行植物体外的CO2被消耗至很低,主要由自身的呼
22、 吸作用提供,净光合速率逐渐减小到0。由于CO2浓度逐渐降低,叶绿体中 C5含量增加。装置中O2浓度不可能一直升高,CO2浓度逐渐降低,但是达不 到0。 答案解析 关闭 C 考点1 -37- 1 2 3 4 5 3.如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误 的是( ) A.提取色素时,要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度 不同 C.实验结果可说明叶绿素合成需要光照 D.实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 答案解析解析 关闭 提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分,而加入碳酸钙是为了防止色 素被破坏,A项正确;色
23、素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中 的溶解度不同,B项错误;实验结果色素带不同,可说明叶绿素合成需要 光照,C项正确;实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多,D 项正确。 答案解析 关闭 B 考点1 -38- 1 2 3 4 5 4.如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程,A、B代表物 质。下列叙述错误的是( ) A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中 B.上产生的B物质移动到参与C3的还原 C.中产生的NADP+移动到上参与水的光解 D.上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原 答案解析解析 关闭 光合作用的场所是叶绿体,叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储
24、存在有机物中,A项正确;类囊体膜上产生的B物质H移动到叶绿体 基质中,参与C3的还原,形成糖类等有机物,B项正确;叶绿体基质中产 生的NADP+移动到类囊体膜上参与水的光解,C项正确;类囊体膜上产 生的A物质ATP可用于C3的还原,而CO2的固定不需要消耗能量,D项错误。 答案解析 关闭 D 考点1 -39- 1 2 3 4 5 5.灌浆期是农作物开花后有机物储存在籽粒中的一个阶段,当有机 物含量不再增加时,灌浆期结束。研究发现温度对小麦籽粒干重的 影响与小麦灌浆期的长短有密切关系。某科研小组在温室条件下 进行了相关实验,结果如下(图中15/10 、21/16 、30/25 分别 表示三组不同
25、的昼夜温度组合)。请据图回答下列问题。 考点1 -40- 1 2 3 4 5 (1)由曲线可看出,小麦籽粒干重最大的为 组合,原因 是 。 (2)自然条件下生长的冬小麦一般在5月初进入灌浆期,请据图推测 其灌浆期时间为 d。如果在此期间遇到连续高温干 旱的天气,其灌浆期会 ,籽粒干重 。 (3)如果灌浆期间遇到连续的阴雨天,小麦籽粒的干重会 , 原因是 。 答案 (1)15/10 灌浆期最长 (2)3040(答案处于此范围内均可) 缩短 减少 (3)减少 光照弱,光合作用强度降低,有机物积累量减少 考点1 -41- 1 2 3 4 5 解析 (1)据图可知,小麦籽粒干重最大的为15/10 ,原因是灌浆期 最长。 (2)5月初之后的环境温度一般为21/16 、30/25 这两种组合, 则灌浆期时间为3040 d,如果在此期间遇到连续高温干旱的天气, 其灌浆期会缩短,籽粒干重减少。 (3)如果灌浆期间遇到连续的阴雨天,小麦籽粒的干重会减少,原 因是光照弱,光合作用强度降低,有机物积累量减少。