浙江专版版高考生物一轮复习第7讲光合作用学案Word文件下载.docx
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橙黄色
黄色
分布
叶绿体的类囊体薄膜上
吸收光谱
红光和蓝紫光
蓝紫光
功能
吸收光能并转化成化学能
分离方法
纸层析法
2.光合色素的提取与分离
(1)原理解读
①提取:
叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
②分离:
各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,从而使各种色素相互分离。
(2)实验流程
1.[2017·
浙江4月选考,30]为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响,进行了相关实验,结果如图所示。
回答下列问题:
(1)本实验的因变量是________。
由图中曲线对比可知,经________处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显,这将直接导致光反应中叶绿素吸收的________光减少而降低了光合速率。
由此推知,若遇较低温天气,除升温外,可对该植物进行________处理以减少叶绿素的损失。
(2)提取上述四种该植物叶片中的色素时,为防止色素被破坏,研磨时可加入适量的________。
对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离,结果发现,第4组得到的色素
带中,从上到下的第________条色素带均明显变窄。
(3)若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液并测定________,可得到叶绿素a的吸收光谱。
答案
(1)叶绿素的含量 光照和低温 红光和蓝紫 遮光
(2)碳酸钙 三、四 (3)吸光率
2.[2016·
浙江4月选考卷30题(3)]分离新鲜菠菜叶片中的光合色素时,应注意滤纸条上的滤液细线要高于________的液面,滤纸条上最宽色素带所含的色素是________。
答案 层析液 叶绿素a
本题组对应必修一P87光合色素的提取和分离实验,主要考查该实验的原理、操作过程及实验结果分析。
1.实验试剂的作用
碳酸钙:
保护叶绿素,防止被破坏;
二氧化硅:
使研磨充分,有利于色素释放出来;
95%酒精:
提取色素。
2.实验操作要点
选材:
新鲜、颜色深绿的叶片;
提取色素;
研磨要迅速充分;
制备滤纸条:
剪去两角;
点样:
干燥后重复画几次;
分离色素:
滤液细线不要触及层析液。
3.实验结果分析
实验结果分析
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a.胡萝卜素
最少
最大
最快
b.叶黄素
较少
较高
较快
c.叶绿素a
最多
较低
较慢
d.叶绿素b
较多
最小
最慢
4.叶绿素的吸收光谱
叶绿素a的吸收光谱
叶绿体中的主要色素是叶绿素,这种色素吸收蓝紫光和红光而几乎不吸收绿光,所以呈绿色。
以某种物质对不同波长光的吸收率(可用百分率表示)为纵坐标,以波长为横坐标作图,所得的曲线就是该物质的吸收光谱(如上图)。
在光合作用中,这些被吸收的光能被转变成了化学能。
5.深秋叶片变黄的原因
叶绿素的合成速度变慢或停止,类胡萝卜素的颜色显露出来。
角度1 叶绿体色素的种类与吸收光谱
1.在温室中栽培作物,下列光照不能提高作物的产量的是( )
A.白光B.绿光
C.蓝光D.红光
解析 叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)主要吸收红光和蓝紫光;
类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)主要吸收蓝紫光。
因此,在温室中栽培作物,选择白光、蓝光或红光都能提高蔬菜产量;
只有绿光,植物几乎不吸收,因而不能提高作物的产量。
答案 B
2.(2017·
湖州市上学期期末)如图表示叶绿体中各色素的吸收光谱,据图判断,下列判断错误的是( )
A.在研究叶绿素的过程中,为避免类胡萝卜素的干扰,应该选用红橙光区
B.进入秋季,植物对420nm~450nm波长的光的利用量减少
C.用450nm波长的光比用600nm波长的光更能提高光合作用强度
D.用550nm波长的光改用670nm波长的光后短时间内叶绿体中三碳酸含量增加
解析 由图可知,类胡萝卜素主要吸收400nm~500nm波长的光,研究叶绿素应选红橙光区,A正确;
秋季叶绿素的合成受到影响,叶绿素吸收420nm~470nm波长的光变少,则植物对420nm~470nm波长的光的利用量显著减少,B正确;
由图可知,叶绿体中色素吸收450nm波长的光比吸收600nm波长的光要多,因此用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度,C正确;
由图可知,由550nm波长的光转为670nm波长的光后,叶绿体中色素吸收的光变多,光反应产生的ATP和NADPH变多,碳反应中三碳酸消耗量增加,则叶绿体中三碳酸量减少,D错误。
答案 D
角度2 光合色素提取与分离的实验分析
1.(2016·
杭州七校联考)关于如图所示光合色素分离的实验结果,叙述正确的是( )
A.距滤液细线最近的色素带中不含镁元素
B.距滤液细线最远的色素带,主要吸收红光和蓝紫光
C.若实验过程中未添加碳酸钙,则离滤液细线较远的两条色素带会变窄
D.颜色为橙黄色的色素带中的色素在层析液中的溶解度最大
解析 距滤液细线最近的色素带为叶绿素b,它与叶绿素a均含Mg2+;
距滤液细线最远的色素带为胡萝卜素,它主要吸收蓝紫光;
碳酸钙主要保护的是叶绿素,故研磨时未加碳酸钙时可导致叶绿素含量变小,其相应色素带距滤液细线较近。
2.最适合作为“提取植物叶绿体色素”实验材料的是( )
A.番茄果实B.西瓜皮
C.暗培养的绿豆芽D菠菜叶片
解析 提取色素应选用含有叶绿体的植物组织,番茄果实不含叶绿体,A错误;
西瓜皮含有色素少,且不易提取,B错误;
暗培养的绿豆芽不含有叶绿素,不适合作为该实验的实验材料,C错误;
菠菜叶片含有叶绿体,且叶绿素含量高,D正确。
3.下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是( )
A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素
B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素
C.为获得10mL提取液,研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好
D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失
解析 CaCO3可防止酸破坏叶绿素,应在研磨时加入,A错误;
即使菜中叶剪碎不够充分,但色素并没有减少,也可提取出4种光合作用色素,B正确;
由于研磨时乙醇挥发,故为获得10mL提取液,研磨时加入多于10mL乙醇,C错误;
叶绿素条带不会随层析液挥发消失,D错误。
光合色素提取和分离实验的注意事项及原因分析
过程
注意事项
操作目的
色素提取
1
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
2
研磨时加95%乙醇
溶解色素
3
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
4
迅速、充分研磨
防止乙醇挥发,充分溶解色素
5
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
色素分离
滤纸预先干燥处理
增强滤纸的吸收能力,使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一次,共画3~4次
增加色素浓度,使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
考点二 光合作用的概念及过程
1.光合作用的概念
(1)概念:
植物、藻类等以CO2和H2O为原料,通过叶绿体,利用光能合成糖类等有机物。
(2)总方程式(以葡萄糖为产物)
6CO2+12H2O
C6H12O6+6H2O+6O2。
2.光合作用的过程图解
光合作用中光反应产生的NADPH除具有与ATP相同的作用,即作为能源物质,还能作为还原剂,并且与NADH都是氢的载体。
浙江4月选考30题)叶绿体中的色素、蛋白质等在某种膜上的分布及部分反应的示意图如下,请回答:
(1)该膜是________膜,其上含有色素和催化光反应的________。
光反应中,色素吸收的光能转变为ATP等物质中的________。
(2)光反应的产物除图中所示的物质外,还有电子和________。
ATP为碳反应提供了能量和________。
答案
(1)类囊体(光合) 酶 化学能
(2)NADPH 磷酸基团
2.[2015·
10月浙江30题(3)]图甲是探究光对黑藻光合作用影响的实验装置,光源位置固定,且光照时间一定,反应室的溶液中含有适量NaHCO3。
图乙为黑藻叶绿体中的某生理过程。
请回答:
图乙所示的生理过程为________循环,该循环从一个________开始,每形成1分子三碳糖磷酸需经过________轮该循环。
三碳糖磷酸大部分运至叶绿体外转变成________,供植物细胞利用。
答案 卡尔文 RuBP 3 蔗糖
本题组对应必修一教材P86第三段内容:
叶绿体的结构;
P90光反应和碳反应,考查了光反应和碳反应的过程和联系。
光反应和碳反应的过程
(1)光反应发生的主要变化
①光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能
②水在光下裂解为H+、O2和电子
③水中的氢在光下将NADP+还原为NADPH
(2)碳反应发生的主要过程
①CO2的固定:
RuBP与CO2结合形成2个三碳酸分子
②三碳酸的还原:
三碳酸接受来自NADPH的氢和ATP的磷酸基团,形成三碳糖,这样光能就转化为化学能。
③RuBP的再生:
三碳糖在卡尔文循环中经过复杂变化再生为RuBP。
(3)光反应与碳反应的反应场所和联系
①为外膜,②为内膜。
③为基粒,由许多类囊体叠联而成,其膜上分布有色素和酶,称为光合膜。
④为液态的叶绿体基质,含有许多酶。
光反应为碳反应提供NADPH和ATP;
碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+,两者相辅相成。
角度1 光合作用的基本过程
(2017·
台州市选考教学质量评估)美国科学家卡尔文利用同位素标记法对小球藻的光合作用进行研究,最终探明了光合作用中碳的转化途径,因此获得了1961年的诺贝尔化学奖。
下图为简化的卡尔文循环示意图,①②③表示相关物质,请回答问题:
(1)卡尔文循环中,3-磷酸甘油酸在①和ATP的作用下被还原为③____________,其中的①为3-磷酸甘油酸的还原提供了________和能量,②在____________(场所)重新形成①,所以卡尔文循环只有在________条件下才能一轮一轮循环不已。
(2)对培养小球藻的试管,先进行一定强度的光照后,再黑暗处理,暗处理后短时间内3-磷酸甘油酸的含量会________。
如果加入18O标记CO2,则会形成________,进而产生18O2。
(3)提取并分离小球藻中的光合色素,滤纸条上从上至下第二个色素带的颜色是________。
解析
(1)3-磷酸甘油酸在NADPH和ATP作用下被还原为三碳糖(③),在此过程中NADPH既提供氢,又提供能量。
光反应只有在有光的条件下才能进行。
(2)暗处理后,NADPH和ATP减少,3-磷酸甘油酸消耗减少,其含量会增加。
加入C18O2,在碳反应中先生成H
O,进而在光反应中生成18O2。
答案
(1)三碳糖 氢 类囊体 有光
(2)增加 H
O
(3)黄色
■助学巧记
光合作用过程的“一、二、三、四”
角度2 光反应和碳反应的联系
1.利用小球藻培养液进行光合作用实验时,在其中加入抑制碳反应的药物后,发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。
主要原因是( )
A.叶绿素吸收光能的效率下降
B.NADPH等的积累,光反应速率减慢
C.合成ATP所需酶的活性受到抑制
D.碳反应中生成水减少,使光反应的原料不足
解析 变化的条件是影响了碳反应,没有影响光反应,所以叶绿素吸收光能的效率没有下降,A错误;
由于碳反应效率下降,会降低对NADPH和ATP的消耗,导致NADPH和ATP积累,B正确;
ATP的合成是在光反应形成的,ATP合成酶属于光反应的物质,而题干只是影响的是碳反应的酶,C错误;
光反应的原料水主要来自环境,不是来自碳反应,D错误。
嘉兴一中期末)下列关于绿色植物光合作用的叙述中,错误的是( )
A.光反应在类囊体薄膜上进行,碳反应在叶绿体的基质中进行
B.光反应需要光、不需要酶,碳反应不需要光、需要多种酶
C.光反应吸收光能,碳反应将化学能储存在糖类等有机物中
D.光反应分解水并放出O2,碳反应最终将CO2还原成糖类等有机物
解析 光反应在类囊体薄膜上进行,碳反应在叶绿体的基质中进行,A正确;
光反应需要酶,例如ATP的合成需要ATP合成酶,B错误;
光反应吸收光能形成ATP,碳反应将ATP中活跃的化学能贮存在有机物中,C正确;
光反应分解水生成NADPH并放出O2,碳反应最终将CO2还原成三碳糖,D正确。
对光反应与碳反应认识的几个误区
(1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的,而是息息相关的两个过程,没有光反应,碳反应也无法进行。
(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体,在原核生物中为质膜。
(3)碳反应所需要的ATP仅来自光反应,而不能由细胞呼吸提供。
(4)光合作用中,ATP提供能量和磷酸基团;
NADPH提供能量和作为还原剂,也是氢的载体,提供氢。
(5)三碳糖或戊糖(RuBP)组成元素中含有磷。
角度3 外界因素变化对三碳酸、RuBP等含量的影响
【典例】(2017·
浙江温州选考模拟)离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用,如果突然停止光照,短暂时间内叶绿体中三碳酸与RuBP相对含量的变化是( )
A.三碳酸增多,RuBP减少B.三碳酸增多,RuBP增多
C.三碳酸减少,RuBP增多D.三碳酸减少,RuBP减少
解析 离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时,如果突然中断光照,光反应停止,导致NADPH和ATP减少,三碳酸的消耗减少,RuBP的生成减少,所以,三碳酸的含量增多,RuBP的含量减少。
答案 A
1.模型法
(1)模型构建
(2)从物质生成和消耗两个方面分析
2.外界条件变化与物质含量对照表
项目
光照变强CO2不变
光照变弱CO2不变
光照不变CO2增多
光照不变CO2减少
三碳酸
↓
↑
RuBP
ATP
三碳糖
NADPH
【对点小练】
温州选考模拟)适宜的光照、温度条件下,在0.003%CO2和1%CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。
据图分析合理的是( )
A.AB段碳反应速率越来越小
B.BC段甲物质浓度降低是因为生成速率变小
C.CD段光合作用较弱是因为光反应产物不足
D.AE段叶肉细胞的光饱和点稳定不变
解析 AB段甲、乙两物质含量相对稳定,因此,碳反应速率保持基本不变,A错误;
BC段CO2浓度降低,生成的三碳酸(甲物质)减少,含量降低,B正确;
CD段是因为碳反应产物不足,C错误;
AE段随CO2浓度上升,光饱和点上升,反之则下降,D错误。
考点三 环境因素对光合速率的影响
环境因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④无机盐(N、P、Mg、K等)
(2)多因子对光合速率的影响
①曲线分析:
OP段:
限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。
PQ段:
限制因子受横坐标所表示的因子与坐标曲线中另一因子的共同控制,如A图的PQ阶段受光照强度与温度的共同影响。
Q点之后的线段:
横坐标所表示的因子不再影响光合速率,要想提高光合速率,可适当提高图中的其他因子。
②应用:
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2浓度,进一步提高光合速率。
当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
(2015·
10月浙江26题)某小组进行了低温弱光对番茄幼苗光合作用影响的实验,对照组:
25℃、600(μmol·
m-2·
s-1)(光照单位),处理16天;
实验组:
5℃、60(μmol·
s-1),先处理8天,再恢复到对照组条件处理8天。
实验结果如图所示。
下列叙述中,正确的是( )
A.实验组植株光合速率与气孔导度呈负相关
B.实验组植株第16天的光饱和点比第8天的高
C.5℃低温处理番茄幼苗,对其光合作用造成的影响是不可恢复的
D.若在第4天给实验组植株提供对照组条件,则瞬间叶肉细胞中核酮糖二磷酸的含量上升
[慧眼识图]
本题B、C选项对应必修一P95环境因素影响光合速率内容。
1.光强度和温度对光合速率的影响
(1)光合速率随光强度增加而增加,但在强度达到光饱和点时,光强度再增加光合速率也不会增加。
(2)光合作用速率随温度的升高而加快,但超过最适温度,光合酶的活性会减弱或丧失。
2.光补偿点与光饱和点的移动规律
(1)规律
(2)光补偿点、饱和点移动对照表
光补偿点
光饱和点
提高CO2浓度
左移
右移
降低CO2浓度
土壤缺Mg2+
角度 环境因素对光合速率的影响
【典例】某植物表观光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题。
(1)当CO2浓度为A时,高光强下该植物的表观光合速率为________。
CO2浓度在A~B之间时,曲线________表示了表观光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于C时,曲线b和c所表示的表观光合速率不再增加,限制其增加的环境因素是_____________________________________________________。
(3)当环境中CO2浓度小于A时,在图示的3种光强下,该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测,在温室中,若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量,还应该同时考虑__________这一因素的影响,并采取相应措施。
答案
(1)0 a、b、c
(2)光强 (3)大于 (4)光强
1.为研究大豆幼苗光合速率与光强度的关系,科研人员在适宜温度、大气CO2浓度条件下做了一组实验,得到图中曲线Ⅰ。
改变某一实验条件后,他们又做了一组实验,得到图中曲线Ⅱ。
下列分析正确的是( )
A.A点叶肉细胞中NADPH的合成速率大于B点
B.B点叶肉细胞中RuBP的再生速率大于C点
C.题中改变的实验条件是温度或CO2浓度
D.不同实验条件下大豆幼苗的光饱和点不同
解析 A点与B点相比,光照强度较弱,光反应较慢,生成NADPH的速率较小,A错误;
B点的光合速率低于C点,所以B点叶肉细胞中RuBP的再生速率小于C点,B错误;
题中改变的实验条件可能是温度或CO2浓度或成熟的大豆苗,C错误;
影响光合作用的因素较多,不同实验条件下大豆幼苗的光饱和点不同,D正确。
台州模拟)如图为在最适温度和光照强度下,测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况。
下列说法中,不正确的是( )
A.植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感
B.当CO2吸收量为C时,植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C.D点时植物甲细胞内产生ATP的结构有细胞溶胶、线粒体、叶绿体
D.适当降低光强度,B点将向右移动
解析 由图可知,环境中CO2浓度升高到一定程度后,植物乙的CO2吸收量降低幅度较大,植物甲的CO2吸收量基本保持不变,可见植物乙比植物甲对CO2浓度更敏感。
当CO2吸收量为C时,植物甲与植物乙的表观光合速率相等,由于植物甲比植物乙的呼吸速率大,根据真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率可知,植物甲合成有机物的量比植物乙多。
D点时植物甲细胞既进行光合作用,又进行细胞呼吸,因此,产生ATP的结构有细胞溶胶、线粒体、叶绿体。
根据题意可知,图中曲线是在最适光强度条件下测得的,因此若光强度减弱,CO2吸收量降低,B点时光合作用强度与呼吸作用强度相等,降低光强度后,需要环境中提供较高浓度的CO2才能使光合作用强度与呼吸作用强度相等,因此B点将向右移动。
1.CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向:
一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点,CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度),位于横轴上。
(1)呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。
(2)呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比,CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
2.曲线上其他点(补偿点之外的点)的移动方向:
在外界条件的影响下,通过分析光合速率和呼吸速率的变化,进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析,确定横坐标左移或右移,纵坐标上移或下移,最后得到该点的移动方向。
(1)呼吸速率增加,其他条件不变时,曲线上的A点下移、其他点向左下方移动,反之A点上移、其他点向右上方移动。
(2)呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,曲线上的A点不动,其他点向左下方移动,反之向右上方移动。
考点四 光合作用与细胞呼吸的关系
1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系
细胞呼吸
范围
植物的绿色细胞;
少数原核生物
所有活细胞
场所
植物细胞的叶绿体
蓝细菌的质膜
细胞溶胶和线粒体
好氧细菌的质膜
物质转化
无机物(CO2和H2O)转化为有机物
分解有机物产生CO2和H2O或其他小分子
能量变化
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能+热能
实质
合成有机物,贮存能量
分解有机物,释放能量
代谢类型
同化作用(或合成作用)
异化作用(或分解作用)
联系
2.NADPH/NAD
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- 浙江 专版 高考 生物 一轮 复习 光合作用