（江蘇專用）2019年高考生物一輪總復習 第3單元 細胞的代謝 第2講 光合作用學案.doc

第2講光合作用考綱考情考查內容等級要求考查詳情光合作用以及對它的認識過程B16年非選T32光合作用過程15年非選T27結合圖形探究光合作用的過程14年非選T27考查光合作用過程產生ATP13年非選T33考查葉綠體色素的功能及對光合作用過程的理解13年非選T28考查光合作用的場所、不同色素的特點影響光合作用速率的環(huán)境因素C17年非選T29考查光合作用的過程及影響因素15年非選T27考查環(huán)境因素對光合作用的影響14年非選T31考查影響光合作用的因素13年非選T33考查不同環(huán)境因素對光合作用速率的影響13年非選T28考查不同濃度的植物生長調節(jié)劑對光合作用速率的影響葉綠體色素的提取和分離b16年單選T17考查光合色素的提取和分離實驗15年多選T21以實驗為背景結合圖形的形式考查葉綠體色素的提取和分離13年單選T5考查葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作知識整合一、光合作用探索歷程1.17世紀中葉，比利時的范海爾蒙特通過實驗，認為植物生長所需的養(yǎng)料主要來自_，而不是_。2.1771年英國的普利斯特利通過植物和動物之間進行氣體交換的實驗得出植物生長需要吸收_，同時釋放出_。3.1779年荷蘭的英格豪斯認為植物需要陽光才能制造出_。4.1864年薩克斯采用碘液檢測淀粉的方法，確定葉片在光下能產生_。5.1940年魯賓和卡門運用同位素標記法證明了光合作用釋放的_來自_，糖類中的_也來自_。6.1948年美國的卡爾文用14C標記的CO2追蹤的行蹤，發(fā)現CO2被用于合成_等有機物。二、光合作用及其影響因素1.定義光合作用是指綠色植物通過_，利用_，把_和_轉化成儲存著_的_，并且釋放_的過程。光合作用的總反應式為：_。2.影響光合速率的環(huán)境因素(1)影響光合作用的環(huán)境因素(2)提高光能利用率的途徑：_(輪作、大棚)、增加光照面積(合理密植)、_等。三、葉綠體中色素的提取與分離1.綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑_中，所以，可以用_提取綠葉中的色素。綠葉中的色素不止一種，它們都能溶解在_中，但它們在層析液中的_不同：溶解度高的隨_在濾紙上擴散得_；反之則_。這樣幾分鐘之后，綠葉中的色素就會隨著_在濾紙上的擴散而分離開。實驗過程包括：提取色素畫濾液細線_觀察與記錄。2._是進行光合作用的場所。它內部巨大的_上，不僅分布著許多吸收光能的_，還有許多進行光合作用所必需的_?？键c突破考點1光合作用的探究歷程1.探究普利斯特萊的實驗設計和實驗評價(1)實驗設計：密閉玻璃罩綠色植物(2)實驗評價：本實驗缺乏空白對照，實驗結果說服力不強，應將點燃的蠟燭和小鼠分別單獨置于玻璃罩內，作為空白對照。普利斯特萊沒有認識到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長。2.根據下面薩克斯的實驗設計，完善下列問題黑暗中饑餓處理的綠葉(1)該實驗的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，增強實驗的說服力。3.根據恩吉爾曼的實驗設計，完善下列問題(1)選擇水綿作為實驗材料的原因是：水綿有帶狀葉綠體，螺旋分布在細胞中，便于觀察和分析。(2)將臨時裝片放在黑暗和無空氣的環(huán)境中是為了排除環(huán)境中光線和O2的影響。(3)設置細光束和好氧菌的好處：能夠準確判斷出水綿細胞中產生氧氣的部位。4.根據魯賓和卡門實驗的設計，完善下列問題HOCO2植物,18O2H2OC18O2植物,O2(1)魯賓和卡門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)該實驗設置了對照，自變量是標記物質(HO和C18O2)，因變量是釋放的O2有無放射性。例1一位科學家做了如下實驗：將水綿(絲狀綠藻)放在暗處，一束白光通過棱鏡再投射到水綿的葉綠體上，這時好氧性細菌將明顯聚集在() A.紅光和藍紫光的投影區(qū)域內 B.紅光和綠光的投影區(qū)域內 C.黃光和橙光的投影區(qū)域內 D.紅光的投影區(qū)域內1.某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下光照一段時間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀察到葉片有的部位出現藍色，有的沒有出現藍色。其中，沒有出現藍色的部位是() A.a、b和d B.a、c和e C.c、d和e D.b、c和e考點2光合作用過程1.光合作用過程圖解及元素去向(1)光合作用過程圖解：(2)反應式及三大元素去向：6CO212H2OC6H12O66H2O6O2氧元素：H2OO2碳元素：CO2C3(CH2O)氫元素：H2OH(CH2O)2.光反應與暗反應的比較光反應暗反應條件需色素和光、酶、水不需色素和光，需要多種酶、ATP、CO2場所在葉綠體類囊體薄膜上進行在葉綠體的基質中進行物質轉化水的光解：2H2O4HO2ATP的形成：ADPPi能量ATPCO2的固定：CO2C52C3C3的還原：2C32C3能量轉化葉綠體內把光能轉化成活躍的化學能，并貯存在ATP中ATP中活躍的化學能有機物中穩(wěn)定的化學能實質光能轉變?yōu)榛瘜W能，并放出O2同化CO2形成（CH2O）聯系光反應為暗反應提供還原劑、能量ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機物無法合成?？傊?，光反應是暗反應的物質和能量的準備階段，暗反應是光反應的繼續(xù)，是物質和能量轉化的完成階段。二者是光合作用全過程的兩個階段，是相輔相成的特別提醒(1)光合作用光反應產生的ATP只用于暗反應階段，不能用于其他生命活動，其他生命活動所需ATP只能來自細胞呼吸。(2)CO2中的C首先進入C3然后進入(CH2O)，C5中的C不進入(CH2O)。例2下列敘述錯誤的是() A.溫度和光照會影響CO2的同化速率 B.光合作用中O2的產生發(fā)生在光反應階段 C.光反應產生的ATP和NADPH不參與暗反應 D.土壤中的硝化細菌可利用CO2和H2O合成糖2.如圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是() A.CO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變?yōu)镃3中的化學能 B.CO2可直接被H還原，再經過一系列的變化形成糖類 C.被還原的C3在有關酶的催化作用下，可形成C5 D.光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會升高例3(2016北京高考)在正常與遮光條件下向不同發(fā)育時期的豌豆植株供應14CO2，48h后測定植株營養(yǎng)器官和生殖器官中14C的量。兩類器官各自所含14C量占植株14C總量的比例如圖所示。與本實驗相關的錯誤敘述是() A.14CO2進入葉肉細胞的葉綠體基質后被轉化為光合產物 B.生殖器官發(fā)育早期，光合產物大部分被分配到營養(yǎng)器官 C.遮光70%條件下，分配到生殖器官和營養(yǎng)器官中的光合產物量始終接近 D.實驗研究了光強對不同發(fā)育期植株中光合產物在兩類器官間分配的影響3.關于光合作用，下列說法正確的是() A.與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短 B.生長于較弱光照條件下的植物，當提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光反應 C.延長光照時間能提高光合作用強度 D.植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用考點3影響光合作用的因素1.影響光合作用的內部因素(1)植物種類不同，光合速率不同。光合速率取決于葉肉細胞中葉綠體的數量、葉綠體中色素的含量以及光合酶的種類和數量。(2)同一植物在不同的生長發(fā)育階段、不同部位的葉片、同一部位的葉片在不同的葉齡時，光合速率不同。2.影響光合作用的環(huán)境因素及曲線分析空氣中CO2濃度、土壤中水分的多少、光照的長短與強弱，光的成分以及溫度的高低等，都是影響光合作用強度的外界因素。(1)單因子對光合作用的影響影響因素曲線曲線解讀在生產上的應用光照強度A點：只進行細胞呼吸；AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強；B點(光補償點)：光合作用強度等于細胞呼吸強度；BC段：光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，C點對應的光照強度為光飽和點延長光合作用時間：通過輪作，延長全年內單位土地面積上綠色植物進行光合作用的時間CO2濃度圖1圖2圖1和圖2都表示在一定范圍內，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加；圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點；圖2中的A點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。圖1和圖2中的B和B點都表示CO2飽和點施用有機肥；溫室栽培植物時，可以適當提高室內CO2濃度。大田生產“正其行，通其風”，即為提高CO2濃度，增加產量溫度溫度主要是通過影響與光合作用有關酶的活性而影響光合作用速率適當降低夜間溫度，增加晝夜溫差，增加植物有機物的積累必需礦質元素的供應在一定濃度范圍內，增大必需礦質元素的供應，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物細胞滲透失水萎蔫合理施肥可促進葉片面積增大，提高酶的合成率，增加光合作用速率(2)多因子對光合作用的影響在分析多因子對光合作用的影響時，首先要識別坐標中有幾個因子，它們是如何影響代謝過程的，更重要的是，能對多條曲線進行對比，通過對比說明問題。對比時，要注意單一變量原則，即能對比的兩條曲線之間有一個因子不同。例4(2017江蘇高考)科研人員對獼猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性進行了系列研究。圖1為光合放氧測定裝置示意圖，圖2為不同光照條件下果肉隨時間變化的光合放氧曲線。請回答下列問題： 圖2(1)取果肉薄片放入含乙醇的試管，并加入適量_，以防止葉綠素降解。長時間浸泡在乙醇中的果肉薄片會變成白色，原因是_。(2)圖1中影響光合放氧速率的因素有_。氧電極可以檢測反應液中氧氣的濃度，測定前應排除反應液中_的干擾。(3)圖1在反應室中加入NaHCO3的主要作用是_。若提高反應液中NaHCO3濃度，果肉放氧速率的變化是_(選填“增大”、“減小”、“增大后穩(wěn)定”或“穩(wěn)定后減小”)。(4)圖2中不同時間段曲線的斜率代表光合放氧的速率，對1520 min曲線的斜率幾乎不變的合理解釋是_；若在20 min后停止光照，則短時間內葉綠體中含量減少的物質有_(選填序號：C5ATPHC3)，可推測2025 min曲線的斜率為_(選填“正值”、“負值”或“零”)。4.關于小麥光合作用的敘述，錯誤的是() A.類囊體上產生的ATP可用于暗反應 B.夏季晴天光照最強時，小麥光合速率最高 C.進入葉綠體的CO2不能被NADPH直接還原 D.凈光合速率為長期零時會導致幼苗停止生長3.外界條件對光合作用產物的影響條件首先變化物質隨后變化物質CO2供應不變，突然光照H、ATP增加C3減少，C5增加CO2供應不變，停止光照H、ATP減少C3增加，C5減少光照不變，CO2供應增加C3增加，C5減少H、ATP減少光照不變，CO2供應停止C3減少，C5增加H、ATP增加例5(2016天津高考)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5.正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內不可能發(fā)生的現象是() A.O2的產生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP比值下降4.總光合作用與凈光合作用(1)關系：總光合作用凈光合作用呼吸作用(2)曲線圖分析a點：光照強度為0時，CO2的釋放速率，即呼吸速率。(可推算呼吸作用釋放CO2的量)ab段(不含a、b點)：隨光照強度由0上升到b，CO2的凈釋放速率漸小，是由于光合速率隨光照強度上升而上升，CO2的吸收速率漸增；呼吸速率不變，CO2的真正釋放速率不變，兩者的代數和變小導致凈光合速率為負值。b點：光照強度為b時，CO2的真正釋放速率剛好等于CO2的真正吸收速率，是由于此時的光合速率等于呼吸速率導致的，即凈光合速率為0，把此時的光照強度(b)稱為“光補償點”。bc段(不含b、c點)：光照強度大于光補償點以后，CO2的真正吸收速率開始大于CO2的真正釋放速率，是由于此時的光合速率開始大于呼吸速率導致凈光合速率漸增。c點：光照強度為c時(或大于c時)，CO2的真正吸收速率達到最大值，不再變化；呼吸速率也不變，CO2的真正釋放速率不變；兩者的代數和不再變化。凈光合速率達最大值，把此時的光照強度(c)稱為“光飽和點”。例6將如圖所示細胞置于密閉容器中培養(yǎng)。在不同光照強度下細胞內外的CO2和O2濃度在短時間內發(fā)生了相應變化。下列敘述錯誤的是() A.黑暗條件下，增大、減小 B.光強低于光補償點時，、增大 C.光強等于光補償點時，、保持不變 D.光強等于光飽和點時，減小、增大6.(2017浙江高考)為探究不同環(huán)境因素對某植物葉片中葉綠素含量的影響，進行了相關實驗，結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)本實驗的因變量是_。由圖中曲線對比可知，經_處理的該植物葉片中葉綠素含量下降最為明顯，這將直接導致光反應中葉綠素吸收的_光減少而降低了光合速率。由此推知，若遇到較低溫天氣，除升溫方法外，可對植物進行_處理以減少葉綠素的損失。(2)提取上述四組該植物葉片中的色素時，為防止色素被破壞，研磨時可加入適量的_。對上述四組色素提取液分別進行紙層析分離，結果發(fā)現，第4組得到的色素帶中，從上到下的第_條色素帶均明顯變窄。(3)若用不同波長的光照射葉綠素a提取液并測定_，可得到葉綠素a的吸收光譜。考點4葉綠體色素的提取與分離1.葉綠素和其他色素色素種類葉綠素(約占3/4)類胡蘿卜素(約占1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍綠色黃綠色橙黃色黃色分布葉綠體類囊體薄膜上吸收光譜A為葉綠素，主要吸收紅光和藍紫光；B為類胡蘿卜素，主要吸收藍紫光化學特性不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有機溶劑分離方法紙層析法色素與葉片顏色正常綠色正常葉子的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為31，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，顯示出類胡蘿卜素的顏色，葉子變黃葉色變紅秋天降溫時，植物體為適應寒冷，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，葉子呈現紅色2.實驗要點(1)實驗中幾種化學試劑的作用無水乙醇、丙酮等有機溶劑可溶解葉綠體中的色素；二氧化硅可增大研磨面積，使研磨更充分；碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。(2)實驗成功的關鍵葉片要新鮮、顏色要深綠、含有較多色素。研磨要迅速、充分。迅速研磨的原因是葉綠素不穩(wěn)定，時間一長易被活細胞內的葉綠素酶水解。充分研磨使葉綠體完全破裂、提取較多的色素。濾液細線不僅要求細、直，而且要求含有較多的色素，所以要求待濾液干后再畫若干次。濾液細線不能觸及層析液，否則色素會溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶。(3)實驗結果分析在色素提取和分離實驗中色素帶最寬的是葉綠素a；色素帶最整齊的是胡蘿卜素；在濾紙上相鄰色素帶中，距離最近的兩條色素帶是葉綠素a與葉綠素b，距離最遠的兩條色素帶是胡蘿卜素與葉黃素。具體如圖。(4)注意事項剪取干燥的定性濾紙，雙手盡量不要接觸紙面，手要干凈、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染濾紙。加入的SiO2和CaCO3一定要少，否則濾液渾濁，雜質多，顏色淺，實驗效果差。根據試管的長度制備濾紙條，讓濾紙條長度高出試管1 cm，高出部分做直角彎折。畫濾液細線時，用力要均勻，速度要適中。3.葉綠體色素提取和分離實驗異?，F象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析。未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的丙酮，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量丙酮提取色素)。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忘記畫濾液細線。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。4.實驗創(chuàng)新本實驗在圓形濾紙中央點一滴層析液，對葉綠體中的色素進行層析，會得到近似同心的四個色素環(huán)，由內到外依次是黃綠色、藍綠色、黃色、橙黃色。5.實驗拓展應用利用色素等能溶解在有機溶劑中的特點可以解決以下問題：(1)利用無水乙醇或汽油洗去衣物上被綠葉污染的斑點。(2)用無水乙醇或汽油洗去衣物上的油污。(3)利用有機溶劑提取花生等油料作物中的脂肪。例7(2017天津高考)葉綠體中的色素為脂溶性，液泡中紫紅色的花青苷為水溶性。以月季成熟的紫紅色葉片為材料，下列實驗無法達到目的的是() A.用無水乙醇提取葉綠體中的色素 B.用水做層析液觀察花青苷的色素帶 C.用質壁分離和復原實驗探究細胞的失水與吸水 D.用光學顯微鏡觀察表皮細胞染色體的形態(tài)和數目7.(2016江蘇高考)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10mL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液揮發(fā)消失請根據下列關鍵詞的提示，歸納構建本課時知識體系。光合作用光反應暗反應物質變化能量變化場所條件色素的提取和分離藍綠色黃綠色葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素與葉黃素隨堂演練1.從新鮮的菠菜葉片提取葉綠體色素，發(fā)現提取液明顯偏黃綠色，最可能的原因是() A.加入的石英砂太多 B.沒有加入碳酸鈣 C.用脫脂棉過濾不徹底 D.一次加入過多無水乙醇2.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于葉綠素合成受阻引起的3.為探究影響光合作用強度的環(huán)境因素，將同一品種的玉米苗置于25條件下培養(yǎng)，實驗結果如圖所示。下列分析錯誤的是()第3題圖 A.與d點相比，c點條件下限制光合作用強度的主要因素是土壤水分含量 B.與d點相比，a點條件下限制光合作用強度的主要因素是土壤水分含量 C.與d點相比，b點條件下限制光合作用強度的主要因素是光照強度 D.實驗結果表明，在土壤含水量為40%60%的條件下施肥效果明顯4.(多選)下列與光合作用有關的敘述中，正確的是() A.水的光解發(fā)生在葉綠體片層結構的薄膜上 B.光反應和暗反應都有許多酶參與 C.溫度降到0時，仍有植物能進行光合作用 D.ATP在暗反應中起還原作用，并能將能量轉移到糖類分子中5.下圖表示某植物光合作用的過程，甲、乙表示物質。下列有關敘述正確的是()第5題圖 A.突然黑暗會導致ATP含量上升 B.(CH2O)中的O元素來自H2O C.甲物質可來自外界也可來自線粒體 D.乙物質參與甲物質的固定過程6.(2016江蘇卷)為了選擇適宜栽種的作物品種，研究人員在相同的條件下分別測定了3個品種S1、S2、S3的光補償點和光飽和點，結果如圖1和圖2。請回答以下問題： 圖1 圖2(1)最適宜在果樹林下套種的品種是_，最適應較高光強的品種是_。(2)增加環(huán)境中CO2濃度后，測得S2的光飽和點顯著提高，但S3的光飽和點卻沒有顯著改變，原因可能是：在超過原光飽和點的光強下，S2的光反應產生了過剩的_，而S3在光飽和點時可能_(填序號)。光反應已基本飽和暗反應已基本飽和光、暗反應都已基本飽和(3)葉綠體中光反應產生的能量既用于固定CO2，也參與葉綠體中生物大分子_的合成。(4)在光合作用過程中，CO2與RuBP(五碳化合物)結合的直接產物是磷酸丙糖(TP)，TP的去向主要有三個。圖3為葉肉細胞中部分代謝途徑示意圖。圖3第6題圖淀粉是暫時存儲的光合作用產物，其合成場所應該在葉綠體的_。淀粉運出葉綠體時先水解成TP或_，后者通過葉綠體膜上的載體運送到細胞質中，合成由_糖構成的蔗糖，運出葉肉細胞。7.(2018百校聯考)為了研究不同煙草品種的葉片發(fā)育過程中的光合作用特性，科學家做了以下實驗：用生育期接近的“NC89”和“JYH”兩個煙草品種作為材料，常規(guī)育苗，在幼苗生長到2片真葉時，移栽入盆缽，置于溫房中常規(guī)管理。幼葉長到0.5 cm時開始計算葉齡，自10d葉齡起，每隔10d取生長一致的第12片葉，測定各項指標，每項測定重復3次，得到如下圖結果。請回答下列問題： 圖1 圖2煙草葉片發(fā)育過程中光合速率的變化 煙草葉片發(fā)育過程中葉綠素含量的變化第7題圖(1)該項研究的自變量有_。實驗中，每項測試都要在相同的條件下重復3次，目的是_。兩個煙草品種培育的條件必須完全相同，目的是_。(2)該實驗中測定的光合速率屬于凈光合速率，如果要測定總光合速率，還需要同時測定_，該項測定必須在_條件下進行。(3)測定葉綠素含量的目的是了解不用品種、不同葉齡光合作用的差異與光合作用_階段之間的關系。本實驗中采用的是研磨葉片，用丙酮提取的辦法，該方法測定的葉綠素含量與實際相比_。(4)從實驗結果看，產量更高的煙草品種為_，原因是_。