1、版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利 第2讲光合作用()1.光合作用的基本过程() 2.实验：叶绿体色素的提取和分离1.叶绿体的结构与功能相适应；物质和能量观：通过光合作用合成有机物，储存能量（生命观念）2.比较光反应和暗反应，掌握光合作用的过程（科学思维）3.分析色素的提取与分离的结果（科学探究）4.光合作用的原理在生产中的应用（社会责任） 光合色素与光能的捕获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蓝绿色叶绿素b黄绿色类胡萝卜素叶黄素黄色胡萝卜素橙黄色2.叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出：(1)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
2、蓝紫光。(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390760 nm，一般叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。3叶绿体的结构与功能(1)结构(2)功能：进行光合作用的场所。4恩吉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)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，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，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。(人教版教材必修1 P99“与社会的联系”)温室或大棚种植蔬菜时
3、，最好选择什么颜色的玻璃或塑料薄膜？说明原因。提示无色透明。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，不利于光合作用的进行；而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各种色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。1叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光。()2液泡中色素吸收的光能用于光合作用。()提示叶绿体中色素吸收的光能用于光合作用。3叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。()提示叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。4光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。()提示基质中有酶分布，但没有色素。5没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。()提示蓝藻细胞没有
4、叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。1叶绿体的结构与其功能相适应的特点有哪些？提示(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
5、体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。2为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？说出你的理由。提示因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，所以高等植物的叶片一般呈现绿色。3入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。提示入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量增加，导致叶片变黄。4下面是光合作用探索历程中恩吉尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析： 恩吉尔曼的实验示意图萨克斯的实验示意图(1)恩吉尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？(2)恩吉尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的
6、目的是什么？(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？(5)两实验设计中是如何形成对照的？提示(1)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)排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。(3)消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。(4)防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。(5)恩吉尔曼的实验中，照光处理与不照光、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。考查色素的种类和作用1(2019广州一模)下列关于植物细胞中光合色素的说法正确的是()A光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜
7、上BMg是构成叶绿素所必需的微量元素C叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色D用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散得快A植物细胞中光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项正确；Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B项错误；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C项错误；用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散得快，D项错误。2(2019邢台市高三质检)下列关于植物细胞叶绿体内光合色素的叙述，正确的是()A胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光B叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来C四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是胡萝卜素D植物生长过程中，
8、叶绿体内各种色素的比例保持不变B胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A项错误；叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来，B项正确；四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是叶绿素b，C项错误；植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会发生改变，D项错误。考查叶绿体的结构和功能3如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是()A和均为选择透过性膜B上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少C上所含色素均含Mg2，故缺Mg2时这些色素都无法合成D在上形成的产物H和ATP进入中为暗反应提供物质和能量C和分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性
9、，A项正确；为类囊体，其上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少，所以叶片一般为绿色，B项正确；叶绿素分子中含Mg2，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2，C项错误；在类囊体上形成的产物H和ATP进入中为暗反应提供物质和能量，D项正确。4(2019重庆南开中学月考)下列关于叶绿体的叙述，正确的是()A叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积B叶绿体基质中NADP能形成NADPHC类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光D类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原C叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A项错误；NADP形成NADPH的场所是基粒，B项错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类
10、胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C项正确；催化CO2的固定和还原的酶存在叶绿体的基质中，D项错误。 叶绿体中色素的提取和分离(实验)1实验原理2实验步骤(1)提取色素研磨操作图解添加物质作用无水乙醇溶解色素二氧化硅研磨充分碳酸钙保护色素过滤：用单层尼龙布过滤收集滤液。(2)分离色素主要操作操作要点操作目的制备滤纸条一端剪去两角保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐画滤液用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条滤液细线滤液细线要细、直，使各色素扩散的起点相同细线待滤液干后，再画一两次使滤液细线上有较多的色素层析层析液不能触及滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，而不会沿滤纸条向上扩散3.实验结果分析结合图示填写
11、表格内容。色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度a胡萝卜素橙黄色最少最高最快b叶黄素黄色较少较高较快c叶绿素a蓝绿色最多较低较慢d叶绿素b黄绿色较多最低最慢绿叶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石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(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：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。(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
12、素全部溶解到层析液中。(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、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”。1(2019石家庄模拟)下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C在画出一条滤液细线后紧接着重复划线23次D研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素B过滤的目的主要是将滤渣和滤液分开，要用尼龙布而不能用滤纸过滤研磨液，故A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快地上升，使色素更好地分离，故B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，故C错误；叶绿体中色素不溶于水，而溶于有机溶剂，可
13、用无水乙醇溶解色素，故D错误。2(2019山西名校联考)下列关于绿叶中色素的提取和分离的叙述，不正确的是()A用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同B色素在层析液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同C研磨绿叶时不加CaCO3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例相同D只画一次滤液细线会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄C绿叶中各种光合色素的含量不同，故用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同，A正确；绿叶中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的，扩散速度快；溶解度小的，扩散速度慢，B正确；提取色素时加入CaCO3是为了防止色素被破坏，特别是防止叶绿素被破坏，因此研磨绿叶时不加CaCO
14、3，则滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同，C错误；只画一次滤液细线，滤纸上含有的色素含量减少，会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄，D正确。3(2019武汉模拟)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(、为色素条带)。下列叙述正确的是()A强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C四种色素在层析液中溶解度的大小是，C错误；如果滤液细线触及石油醚，四种色素会溶解于层析液中，得不到四条色素带，D错误。4(2019攀枝花模拟)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B
15、两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容与结果见下表。品种光照处理叶绿素a含量(mg/cm2)叶绿素b含量(mg/cm2)类胡萝卜素总含量(mg/cm2)光合作用速率mol CO2/(m2s)A正常光照1.810.421.024.59A弱光照0.990.250.462.60B正常光照1.390.270.783.97B弱光照3.803.040.622.97回答下列问题：(1)据表推知，该实验的自变量是_，无关变量是_(两个即可)。(2)表中的光合色素位于叶绿体的_膜上。用纸层析法将品种B绿叶光合色素分离的原理是_。(3)据表分析，在弱光照处理时，品种A和品种B的光合作用速率都减慢，但
16、品种B比品种A的光合作用速率减慢程度低，原因是_。答案(1)光照强度和植物种类温度、二氧化碳浓度(合理即可)(2)类囊体的薄光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢(3)品种B在弱光照处理时叶绿素a和叶绿素b含量增加 光合作用的过程1光合作用的认识过程(连线)2光合作用的过程(1)根据如图分析光反应与暗反应的区别过程.光反应.暗反应场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质条件光、色素和酶多种酶原料水、NADP、ADP、PiH(NADPH)、ATP、CO2产物H(NADPH)、ATP、O2(CH2O)、ADP、Pi物质变化水的光解：H2OHO2ATP的合成：ADPPiA
17、TPCO2的固定：CO2C52C3C3的还原：2C3(CH2O)C5能量变化光能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能(2)根据如图分析光反应与暗反应的联系光反应为暗反应提供ATP和NADPH。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：3光合作用和化能合成作用的比较项目光合作用化能合成作用区别能量来源光能无机物氧化释放的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物(人教版教材必修1 P103“相关信息”)光合作用光反应阶段产生的H代表的物质是什么？与细胞呼吸过程中产生的H代表的物质相
18、同吗？提示光合作用光反应阶段产生的H是还原型辅酶(NADPH)，细胞呼吸产生的H是还原型辅酶(NADH)，二者不相同。因此，两者代表的物质不相同。1光合作用光反应阶段产生的H可在叶绿体基质中作为还原剂。()2H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中。()提示H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。3只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。()提示在暗反应不能进行时，因光反应产生的H和ATP的积累，光反应也要停止。4在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5含量都迅速增加。(
19、)提示突然停止光照后，C3增加，C5减少。5正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定立即停止。()提示光反应停止后，光反应产生的H和ATP仍可被暗反应利用一段时间。6土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。()1光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用有什么不同？提示光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。2探究光照和CO2供应的变化对光合作用中物质变化的影响如图中表示光反应，表示CO2的固定，表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然
20、发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：(1)CO2供应不变，光照条件突然发生变化，可以分为两种情况：光照C3含量变化C5含量变化减弱过程减弱H和ATP合成减少过程减弱、过程暂时不变C3消耗减少、合成暂时不变C3含量增加过程减弱H和ATP合成减少过程减弱、过程暂时不变C5消耗暂时不变、合成减少C5含量减少增强与上述分析相反，结果是C3含量减少，C5含量增加(2)光照条件不变，CO2供应突然发生变化，可以分为两种情况：CO2供应C3含量变化C5含量变化减少过程减弱、过程暂时不变C3合成减少，消耗暂时不变C3含量减少过程减弱、过程暂时不变C5消耗减少、合成暂时不变C5含量增加增加与上述分析相
21、反，结果是C3含量增加，C5含量减少3为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况见如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。(1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？(2)可以判断，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是什么？如何解释这一
22、实验结果？ 提示(1)排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性)。(2)B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%。因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和H能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。考查光合作用探究历程的相关实验1(2019衡水金卷)下列有关光合作用探究历程的叙述正确的是()A英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气B萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶绿体在光下产生了淀粉C鲁宾和卡门用18O只标记H2O，证明了光合作用释放的氧气都来自水D恩格尔曼的水绵实验利用了好氧细菌的生
23、理特点作为因变量观测指标D英格豪斯认为植物只有绿叶才能更新空气，A项错误；萨克斯实验证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉，B项错误；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气都来自水，C项错误。2(2019龙岩检测)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是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利用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色D光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色
24、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，且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。考查光合作用的过程3(2019惠州模拟)用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升，则NaHSO3溶液的作用可能是()A促进叶绿体中CO2的固定B抑制叶绿体中C3的还原C促进叶绿体中ATP的合成D抑制叶绿体中有机物的输出C若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，A项错误；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中C3的还原，则C3被还
25、原生成的C5减少，消耗的C3减少，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，B项错误；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增加，生成的C5增加，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将增加，C3的含量将减少，C项正确；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成的C3的过程不变，故C5的含量将减少，C3的含量将增加，D项错误。4如图为叶绿体的结构和功能示意图，请据图回答下列问题：(1)光合作用中光反应产生的_可以被暗反应所利用；在光照条件下，ATP的移
26、动方向是_(用图中字母和箭头表示)。(2)若暗反应被抑制，可能的外部影响因素是_、_。(3)在电子显微镜下观察，可见到叶绿体基质中含量最多的物质是_颗粒(光合产物)。 (4)暗反应通过提供_(物质)来影响光反应，从而影响光合作用速率。解析(1)光合作用光反应为暗反应提供H和ATP，用于三碳化合物的还原。光反应的场所是叶绿体的类囊体膜(A)，暗反应的场所是叶绿体基质(B)，所以光照下ATP从A移向B。(2)暗反应主要受外界环境中二氧化碳浓度和温度的影响。(3)光合作用的产物葡萄糖最终以淀粉的形式储存起来，且淀粉颗粒在电子显微镜下是可以观察到的，所以电子显微镜下叶绿体基质中含量最多的物质是淀粉颗粒
27、。(4)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi以及NADP，而ADP、Pi以及NADP为光反应过程中ATP、NADPH合成的原料。答案(1)H和ATPAB(2)二氧化碳供应不足温度过高或过低(3)淀粉(4)ADP、Pi以及NADP1.可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝藻等)，但是都有光合色素。2叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。3植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。4暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。5光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂
28、、有机酸、氨基酸和蛋白质等。6叶绿体产生的ATP只能用于自身的物质合成，不能直接用于细胞中其他部位的生命活动。 1.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。2吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。3叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。4光合作用释放的O2来自H2O。5光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成H和O2，同时形成ATP的过程。6暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括CO2的固定和C3的还原等过程。真题体验| 感悟高考淬炼考能1(2019全国卷)将一株质量为20
