2019-2020年高考生物大一轮复习-第三单元-细胞的能量供应和利用-第10讲-能量之源-光与光合

2019-2020年高考生物大一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第10讲能量之源-光与光合作用讲义1.光合作用的基本过程(Ⅱ)2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)3.实验：叶绿体色素的提取和分离[学生用书P67]一、捕获光能的色素和叶绿体的结构1．色素的种类和功能色素功能叶绿素叶绿素a：蓝绿色主要吸收蓝紫光和红光叶绿素b：黄绿色类胡萝卜素叶黄素：黄色主要吸收蓝紫光胡萝卜素：橙黄色2.叶绿体(1)结构示意图(2)结构①双层膜②基质：含有与暗反应有关的酶和少量DNA和RNA③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶↓决定(3)功能：进行光合作用的场所证明(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位叶绿体叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。二、光合作用的探索历程[连一连]科学家实验结论或观点⑤和⑥中科学家用什么样的技术手段得出实验结论？该技术手段有何用途？提示：同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。三、光合作用的反应式及过程1．反应式：CO2＋H2O――→光能叶绿体(CH2O)＋O2。2．过程光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。光合作用过程的“一、二、三、四”四、影响光合作用的因素1．光合作用强度(1)含义：植物在单位时间内通过光合作用制造有机物的量。(2)指标：一定时间内原料消耗量产物生成量2．影响光合作用强度的因素(1)空气中CO2的浓度。(2)土壤中水分的多少，温度的高低。(3)光照的长短与强弱，光的成分。3．光合作用与化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物能量光能氧化无机物放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌等微生物1．(必修1P100基础题T3改编)恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，该实验能得出的结论主要是()A．叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气B．光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体C．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光D．好氧细菌没有线粒体也能进行有氧呼吸答案：A2．(必修1P106基础题T6改编)下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较，正确的是()A．甲＞乙B．甲＜乙C．甲＝乙D．无法确定答案：B3．思维诊断(1)判断下列有关叶绿体及色素的叙述①(xx·高考重庆卷T1C)叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢。(×)②叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。(√)③利用纸层析法可分离4种叶绿体色素。(√)(2)判断下列有关光合作用和化能合成作用的叙述①(xx·南京市统考T11C)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(×)②光反应产生的ATP可用于核糖体合成蛋白质。(×)③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。(√)④离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应。(√)⑤硝化细菌虽然不能进行光合作用，但是自养生物。(√)(3)判断下列有关影响光合作用的因素及应用的叙述①(xx·高考山东卷T4D)适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应CO2后比停止前高。(√)②将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度一直保持稳定，不变化。(×)③停止供水，植物光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。(√)④无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率低。(×)考点一光合作用发现史中的经典实验分析[学生用书P69]1．普利斯特利的实验密闭玻璃罩＋绿色植物＋蜡烛―→不易熄灭小鼠―→不易窒息死亡(1)没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。(2)限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物吸收和释放气体的成分。2．萨克斯的实验黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光――→碘蒸气变蓝一半遮光――→碘蒸气不变蓝(1)该实验设置了自身对照，自变量为光的有无，因变量是颜色变化(有无淀粉生成)。(2)该实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。(3)本实验除证明光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。3．恩格尔曼的实验水绵好氧菌――→黑暗无空气①极细光束―→好氧菌只分布在叶绿体被光束照射到的部位周围②完全曝光―→好氧菌分布在叶绿体所有受光的部位(1)结论：叶绿体是光合作用的场所，光合作用过程中能产生氧气。(2)该实验设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两组对照。自变量为光照和黑暗，因变量为好氧菌聚集的部位。4．鲁宾和卡门的实验H182O＋CO2―→植物―→18O2H2O＋C18O2―→植物―→O2(1)该实验设置了对照，自变量是标记物质(H182O和C18O2)，因变量是O2放射性的有无。(2)鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O元素在光合作用中的转移途径。如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]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的产物，所以两实验均需要光的照射。恩格尔曼的实验中，黑暗与极细光束、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，但不能证明氧气是光合作用的产物。[答案]B1．证明光合作用需要的原料(CO2、H2O)和条件(光)(1)检测指标：是否有淀粉生成。(2)实验方法：实验植物先遮光进行饥饿处理→再照光并给予相应条件处理后(施加变量)→经酒精脱色→碘液检验(能被碘液染成蓝色则说明有淀粉产生)。如图所示为验证CO2是光合作用必需原料的实验过程。2．证明光合作用的场所——叶绿体(1)检测指标：是否有淀粉生成。(2)实验方法：进行饥饿处理的植物，经相应条件处理(是否有叶绿体)后，再经酒精脱色，能被碘液染成蓝色的则说明有淀粉产生。1．(xx·合肥高三质检)在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。以下哪项科学实验能证明这一假说()A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光的实验C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水的实验解析：选C。萨克斯证明绿叶在光下可以产生淀粉，说明了光能转化为稳定的化学能，其他实验均无法证明光合作用时能量转化的假说，故C项正确。2．用含18O的水浇灌植物，经光照后，18O可最先发现于下面哪种产物中()A．生成的葡萄糖中B．生成的淀粉中C．合成的蛋白质中D．周围空气中的O2解析：选D。植物通过水的光解所释放O2进入空气，所以最先被发现18O。考点二以过程图为载体，考查光合作用的过程[学生用书P70]1．光反应和暗反应比较光反应暗反应图解条件必须在光下有光、无光都可以场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质物质转化(1)水光解：2H2O――→光4[H]＋O2↑(2)ATP的合成：ADP＋Pi――→酶能量ATP能量转化光能―→ATP中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能联系光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，如图：2.光合作用过程中元素转移途径分析(1)光合作用总反应式及各元素去向(2)光合作用过程中O元素的转移途径H182O――→光反应18O2C18O2――→CO2的固定C3――→C3的还原(CH182O)＋H182O(3)光合作用过程中C元素的转移途径14CO2――→CO2的固定14C3――→C3的还原(14CH2O)如图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)。请回答以下问题：(1)图中a物质主要吸收________________，绿色植物能利用它将光能转换成________________。(2)图中①表示水分的吸收，③表示________，c为________，该物质只能用于暗反应，不能用于其他生命活动。(3)③和④进行的场所分别是________________________。通过[H]和ATP将光反应和暗反应联系起来。(4)当g突然停止供应，则细胞内e的含量会________；当光照突然增强，细胞内e的含量会________。[答案](1)红光和蓝紫光ATP中活跃的化学能(2)水的光解ATP(3)叶绿体类囊体薄膜、叶绿体基质(4)上升上升模型法分析C5、C3等物质含量的变化当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：(1)停止光照时：ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：(2)CO2供应停止时：C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：捕获光能的色素和叶绿体的结构1．关于叶绿素的叙述，错误的是()A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B．被叶绿素吸收的光可能用于光合作用C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析：选D。叶绿素a和叶绿素b所含的化学元素相同，都由C、H、O、N、Mg组成，故A项正确。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素吸收的光能通过光合作用转变为储存在有机物中的化学能，故B项正确。叶绿素a在红光区的吸收峰值约为663nm，叶绿素b在红光区的吸收峰值约为645nm，故C项正确。绿叶中的色素对绿光的吸收极少，绝大多数绿光被反射出来，因此植物呈现绿色，故D项错误。2．(xx·河北石家庄二中模拟)图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是()A．图乙所示结构取自图甲中的①或③B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C．图乙所示的结构是产生[H]并消耗ATP的场所D．叶绿体以图甲③的形式扩大膜的表面积解析：选D。图乙所示结构含有光合色素，光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，对应于图甲中的③，A项错误；在叶绿体的基质(图甲④)中，也分布有与光合作用有关的酶，B项错误；消耗ATP的场所是叶绿体的基质(图甲④)，C项错误；③是叶绿体的类囊体，叶绿体以图甲③的形式扩大膜的表面积，D项正确。光合作用过程分析3．(原创题)下图为叶绿体结构与功能示意图，A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示有关物质。下列叙述不正确的是()A．参与光合作用的色素位于图中的A部位B．CO2进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质C．若突然停止光照，C3的含量会升高D．用14C标记CO2进行光合作用，可在④⑤中测到较高放射性解析：选B。CO2通过固定形成④物质。4．(xx·北京东城期末)科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如下表。实验组别光照时间(s)放射性物质分布12大量3­磷酸甘油酸(三碳化合物)22012种磷酸化糖类360除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等根据上述实验结果分析，下列叙述不正确的是()A．本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段B．每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质分布C．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类D．实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等解析：选C。CO2是光合作用暗反应阶段的原料，A正确；每组照光后将小球藻进行处