创新设计第10讲光合作用的探究历程与基本过程

第10讲光合作用的探究历程与基本过程[最新考纲]1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.实验：叶绿体色素的提取和分离。3.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。考点一捕获光能的色素及其提取和分离实验（5年3考）1.叶绿体中的色素及色素的吸收光谱叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素由图可以看出：(1)叶绿体中的色素只吸收，而对红外光和紫外光等不吸收。(2)叶绿素对的吸收量大，类胡萝卜素对的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。可见光红光和蓝紫光蓝紫光2.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图双层膜暗反应基粒色素光反应光合作用叶绿体3.光合作用的探究历程(连一连)答案①—A—b②—C—a③—E—e④—D—c⑤—B——d某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h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，请思考：(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。消耗掉原有淀粉，排除其对实验结果的干扰a与b、de与b、d淀粉捕获光能的色素和结构1.(2016·全国课标卷Ⅱ，4)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解析叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。答案C2.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.①和②均为选择透过性膜B.③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.③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成D.在③上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量解析叶绿素分子中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋。答案C光合作用的探究历程1.下列关于光合作用探究历程的叙述，不正确的是()A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量D.鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2解析恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的氧气量。答案C2.下图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()A.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解析本题主要考查光合作用的发现过程。图示的两实验中，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、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。答案B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。考点二光合作用的过程（5年12考）1.写出光合作用的总反应式并标出各种元素的来源和去向2.光反应与暗反应的比较过程图解阶段________________________场所在_________________上在_______________中光反应暗反应叶绿体类囊体膜叶绿体基质物质转化____________；ATP的形成CO2的固定和__________能量转化光能→__________________ATP中活跃的化学能→_____________________联系光反应为暗反应提供_____________，暗反应为光反应提供___________________水的光解C3的还原ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能［H］和ATPADP和Pi、NADP+巧记光合作用过程的“一、二、三、四”环境因素骤变对光合作用中间产物含量动态变化曲线当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用以下过程分析：(1)建立模型①需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。②需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。如CO2供应正常、光照停止时C3的含量变化：(2)含量变化分析过程与结果条件过程变化[H]和ATPC3C5(CH2O)合成速率光照由强到弱，CO2供应不变(图甲)①②过程减弱，[H]、ATP减少，导致③⑤过程减弱，④过程正常进行减少增加减少减小光照由弱到强，CO2供应不变(图乙)①②过程增强，[H]、ATP增加，导致③⑤过程增强，④过程正常进行增加减少增加增大光照不变，CO2由充足到不足(图丙)④过程减弱，C3减少，C5增加，导致③⑤过程减弱，①②过程正常进行增加减少增加减小光照不变，CO2由不足到充足(图丁)④过程增强，C3增加，C5减少，导致③⑤过程增强，①②过程正常进行减少增加减少增大1.真题重组判断正误(1)光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高(2015·安徽卷)()(2)在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是Mg2＋吸收(2015·四川卷，1A)()(3)夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高(2015·海南卷，7B)()(4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(2013·新课标卷Ⅱ，2D)()√×××人教版教材P97～104以不太大的篇幅介绍了“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理、应用及叶绿体中色素提取和分离”，相关内容在高考中其广泛度、深度、重要程度已远远超越教材本身，“无光合作用不成卷”已成铁的事实，因此对相关内容的备考应着力做宽、做大、做实。2.(人教必修1P106拓展题改编)课外活动小组同学在适宜的温度下，以葡萄为材料所做的几组实验(假设该植物在24h内呼吸速率不变)，结果记录如下，相关叙述正确的是()A.图一实验结果显示栽培农作物时,加大种植密度有利于产量提升B.经检测，葡萄植株一昼夜的CO2净吸收量为250mg，图二中阴影部分所表示的CO2吸收量应小于250mgC.图二曲线中能进行光合作用的区段是A～BD.图二曲线DC段与EB段上升的原因不相同，前者是因为CO2供应不足，后者是因为光照逐渐减弱解析图一显示栽培密度应合理，密度过大不利于单株光合速率提升；若一昼夜CO2净吸收量为250mg，则图二阴影部分的CO2吸收量应大于250mg；曲线中6时～18时期间均进行光合作用。答案D光合作用过程分析1.(2015·安徽卷，2)下图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()A.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.被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5D.光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高解析由图解可知，光反应产生的ATP和[H]参与C3的还原，而不参与CO2的固定，A、B错误；被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O)，另一部分又形成了C5，C正确；光照强度变弱时，光反应产生的ATP和[H]减少，故短时间内C5含量会降低，D错误。答案C2.下面为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关判断错误的是()A.图中①表示水分的吸收，③表示水的光解B.c为ATP，f为[H]C.将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性D.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能解析题图所示，a为叶绿体色素，主要吸收红光和蓝紫光；b为O2，c为ATP，d为ADP，e为NADPH([H])，f为NADP＋，故B错误。答案B环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响【典例】(2011·新课标Ⅰ卷)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。(1)图中物质A是________(C3、C5)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是______________________________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_______________________________________________。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。(4)CO2浓度为0.003%时，该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________(高、低)，其原因是_____________________________________________________________。[慧眼识图获取信息]答案(1)C3(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少分析C3、C5含量变化的三点注意(1)以上分析只表示条件改变后短时间内叶绿体内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP的含量变化是一致的。(3)物质相对含量变化与物质合成速率变化的区别物质相对含量变化与物质合成速率变化是两个不同的概念，如光照强度增加后，C3相对含量减少，但是C3的合成速率加快。CO2供应增加，C5相对含量减少，但是C5的合成速率加快。【对点小练】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，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP＋比值下降解析正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和[H](即NADPH)停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。答案B考点三实验：叶绿体中色素的提取和分离（5年4考）1.实验原理有机溶剂无水乙醇无水乙醇溶解度溶解度高层析液2.实验流程步骤操作要点说明提取色素研磨①无水乙醇:作为______，可溶解绿叶中的色素②SiO2：使研磨更充分③CaCO3：防止研磨时_________受到破坏过滤研磨后用单层尼龙布过滤制备滤纸条剪去两角的滤纸条一端1cm处用铅笔画一条细线剪去两角以保证色素在滤纸上扩散____________，否则会形成