2019届高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用 第10讲 光合作用的探究历程与基本过程学案

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1、 第10讲　光合作用的探究历程与基本过程 　捕获光能的色素和结构 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蓝紫光。 (2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390～760 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。 (必修1 P99“与社会的联系”改编)温室或大棚种植蔬菜时，最好选择________

2、的玻璃、塑料薄膜，理由是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：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；而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各色光，光照

3、强度较大，有利于光合作用的进行　 3．叶绿体 (1)结构示意图 (2)结构 决定 (3)功能：进行光合作用的场所 证明Ｆ (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 　如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。 提示：三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光，没有红光和蓝紫光，使水绵不同部位的光合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好氧细菌分布

4、无显著变化。 考向1　色素的种类及功能 1．(2016·高考全国卷Ⅱ)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：选C。叶绿体中的色素易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮中，A项叙述正确；镁是叶绿素的组成元素，植物中的矿质元素主要由根从土壤中吸收，B项叙述正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光(波长范围大约是390～760 nm)，而红外光是波长大于760

5、 nm的光，紫外光是波长小于390 nm的光，C项叙述错误；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，从而使叶片表现出类胡萝卜素的黄色，D项叙述正确。 2．(2017·高考全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　) A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 解析：选A。类胡萝卜素不

6、吸收红光，A错误；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放氧气，D正确。 影响叶绿素合成的“三大”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，叶片会发黄。 (2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，影响叶绿素的合成，低温时叶绿素容易被破坏，使叶子变黄。 (3)矿质元素：叶绿素合成的必需元素，如氮、镁等；叶绿素合成的辅助成分，如缺铁后某些酶无法合成，叶绿素不能合成

7、，叶子会变黄。　 考向2　叶绿体的结构和功能 3．(2018·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③ B．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．叶绿体以图甲中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

8、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。 4．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：选B。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

9、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。 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。　 　绿叶中色素的提取与分离 1．实验原理 (1)提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可

10、用无水乙醇等有机溶剂提取色素。 (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．实验步骤 提取色素：称取5 g的绿叶，剪碎，放入研钵中→加入少量二氧化硅、碳酸钙和10 mL 无水乙醇→研磨→过滤→收集到试管内并塞严试管口 制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，在距离剪角一端1 cm处用铅笔画一条细的横线 画滤液细线：用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后， 再画1～2次 分离色素：将适量的层析液倒入试管中，分离过程如图所示

11、 结果分析：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带 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 　(1)选取新鲜绿色的叶片，色素含量高，不能选用发黄的叶片。 (2)迅速研磨是为了防止乙醇挥发过多，充分研磨是为了充分破坏叶绿体，使色素完全释放出来。 (3)二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 (4)制备滤纸条：剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散得均

12、匀、整齐，以便观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。 (5)如果滤液细线画得不直或过粗，色素带可能出现重叠。 (6)如果忘记画滤液细线、滤液细线触及(或没入)层析液会使色素溶解，无法分离出色素带。 [发散拓展] 　1.下图中甲代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果： (1)判断：乙图所示结果最有可能来自____________________(填“正常生长的柳树幼叶”或“秋冬季节的银杏落叶”)。 (2)理由：________________________________________________________________________ _______________

13、_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 2．如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，据图分析： (1)实验时应将滤液滴在____(填“a”或“b”)处。 (2)在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈含有________(填色素种类)，呈现________色；最小的圆圈含有____________(填色素种类)，呈现________色

14、。 答案：1.(1)秋冬季节的银杏落叶　(2)秋冬季节气温较低，叶绿素合成酶的活性降低，并且低温造成叶绿素易分解，而叶黄素和胡萝卜素比较稳定 2．(1)a　(2)胡萝卜素　橙黄　叶绿素b　黄绿 1．(2018·河北冀州中学段考)如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(　　) A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照 D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 解析：选B。提取色素时加入SiO2是为了研磨充分，而加入CaCO3是

15、为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照，C正确；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。 2．回答下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题： (1)某同学的操作过程如下： ①将5 g新鲜完整的菠菜叶放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨； ②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画1～2次； ③将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。 结果实验失败，请指出其错误所在：

16、 ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 (2)某小组利用新鲜菠菜叶进行色素的提取和分离实验的几个同学由于操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析不合理的是________。

17、 A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液 B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2 C．丙是正确操作得到的理想结果 D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3 (3)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量80%的__________和__________分解，从而显示出__________和__________的颜色。 答案：(1)①不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎 ②不应连续迅速地重复画线，而应待干燥后重复画线 ③不应摇晃以免层析液没及滤液细线 (2)C (3)叶绿素a　叶绿素b　胡萝卜素　叶黄素 绿叶中色素提取与分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿

18、色过浅 ①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。 ②使用放置数天的叶片，滤液色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量的无水乙醇(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。 ④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：滤纸条上的滤液细线接触到层析液。 (3)滤纸条看不见色素带 ①忘记画滤液细线。 ②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。　 　光合作用的探究历程及过程 1．光合作用的探究历程[连一连] (1)某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h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

19、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，请回答下列问题： 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________。 (2)如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，甲、乙两物质相对分子量较大的是________。 答案

20、：(1)①消耗掉原有淀粉，排除其对实验结果的干扰　②a与b、d　e与b、d　③淀粉　(2)乙　 2．光合作用的过程 (1)根据上图分析光反应与暗反应的区别 　过程 项目 　 Ⅰ.光反应 Ⅱ.暗反应 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光照、色素和酶 多种酶、有无光都可以 原料 H2O、NADP＋、ADP、Pi [H]、ATP、CO2 产物 [H]、ATP、O2 (CH2O)、ADP、Pi 物质变化 ①水的光解： H2O[H]＋O2； ②ATP的合成： ADP＋PiATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3； ②C3的还原： 2

21、C3(CH2O)＋C5 能量变化 光能→ATP中活跃化学能 ATP中活跃化学能→有机物中稳定的化学能 (2)光反应与暗反应的联系 光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。 　利用同位素示踪法判断光合作用C、H、O的转移途径是怎样的？ 提示：(1)H：3H2O[3H](C3H2O)。 (2)C：14CO214C3(14CH2O)。 (3)O：HO18O2；C18O2C3(CHO)。 (必修1 P94和P103“相关信息”改编)光合作用过程中[H]与细胞呼吸过程中[H]有什么不同？

22、 光合作用过程中[H] 细胞呼吸过程中[H] 本质 还原型辅酶Ⅱ(NADPH) 还原型辅酶Ⅰ(NADH) 来源 ________阶段 无氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第一、二阶段 去向 ____________ 有氧呼吸第____阶段生成____ 答案：光反应　三碳化合物的还原　三　水　 考向1　光合作用探究历程的实验分析 1．(2018·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

23、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。 考向2　光合作用过程分析 2．(2018·北京东城模拟)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，结果如表。 实验组别 光照时间(s) 放射性物质分布 1 2 大量3­磷酸甘油酸(三碳化合物) 2 20 12种磷酸化糖类 3 60 除上述12种磷酸

24、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理使酶失活，其目的是终止相关的反应，这样测定的数据，才能准确反映光照时间内放射性物质的分布，B正确；在光合作用的暗反应过程中，CO2先进行固定，生成三碳化合物，然后是三碳化合物被还原，从

25、表中可以看出，放射性首先出现在3­磷酸甘油酸中，C错误；表中信息显示，光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等，D正确。 3．(2018·青岛质检)如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中①②表示相关过程，A、B表示两种气体物质，下列说法错误的是(　　) A．过程①表示光反应，过程②的场所是叶绿体基质 B．物质A表示O2，物质B表示CO2 C．过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能 D．过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的[H]和ATP 解析：选D。由题图可知，过程①②分别表示光反应和暗反应，反应场所分别是叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O2和CO2。

26、光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP中，暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段，其中CO2的固定不需要消耗①过程产生的[H]和ATP。 (1)光反应阶段产生的ATP仅用于暗反应阶段C3的还原。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。 (2)在光照条件下，植物既进行光反应，也进行暗反应；如果植物长期处于黑暗环境中，光反应和暗反应都会停止。在暗反应停止时，ATP和[H]积累，光反应也要停止。　 考向3　条件骤变细胞内[H]、ATP、C3、C5等物质的变化 4．(2016·高考天津卷)在适宜反应条件下，

27、用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　) A．红光，ATP下降 B．红光，未被还原的C3上升 C．绿光，[H]下降 D．绿光，C5上升 解析：选C。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光，吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光，光反应增强，叶绿体内产生的ATP和[H]增多，C3的还原增加，导致未被还原的C3减少，故A、B项错误；将白光改为光照强度相同的绿光，光反应减弱，叶绿体内产生的ATP和[H]减少，C3的还原量降低，导致C5减少，故C项正确，D项错误。 模型法

28、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： [变式1] (2018·山东临沂模拟)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是(　　) A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减少 B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加 C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基

29、质中C3/C5比值减少 D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减少 解析：选B。突然中断CO2供应，使暗反应中CO2固定减少，而C3还原仍在进行，因此导致C3减少，C5增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加，A错误；突然中断CO2供应使C3减少，因此C3还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加，B正确；由于色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，突然将红光改变为绿光，会导致光反应产生的ATP和[H]减少，这将抑制暗反应中C3的还原，导致C5减少，C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C

30、3/C5比值增加，C错误；突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和[H]增加，而ADP相对含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加，D错误。 [变式2] 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%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题： (1)图中物质A是________(填“C3”和“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__________________________________________________

31、______________________ ________________________________________________________________________， 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

32、.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________(填“低”或“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________(填“高”或“低”)，其原因____________________________________________。 解析：(1)CO2浓度降低时，C3产生减少而消耗继续，故C3的浓度降低，所以物质A代表的是C3。(2)在正常情况下，C3的浓度是C5浓度的2倍；CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5的产生量不变而消耗量减少，故C5的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于0

33、.003%时，因光反应产物[H]和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的[H]和ATP引起暗反应中C5的浓度又逐渐降低，而C3的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3的浓度仍是C5浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[H]和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。 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，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少

34、 创新角度　结合新情景考查光合作用的过程 5．如图表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的过程，玉米叶肉细胞通过“CO2泵”内的一些化学反应，将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，以保证(CH2O)的合成顺利进行。回答下列问题： (1)图中过程②是________，物质A是________，过程②的进行还需要____________等物质参与，原因是______________________________________________________________ ____________________________________

35、____________________________________。 (2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种促进剂使“CO2泵”的活性升高，则在短时间内，维管束鞘细胞中C5的含量________。 (3)研究发现晴朗的夏季中午光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合作用原料之一的________减少，而此时玉米光合速率基本不受影响，其原因是玉米________________________________________________________________________ _______________________________________________

36、_________________________。 答案：(1)C3的还原　C3　ATP和[H]　[H]作为还原剂还原C3，ATP提供能量　(2)降低　(3)CO2　有CO2泵，其能维持维管束鞘细胞内有较高浓度的CO2 [清一清] 易错点1　误认为用光照射叶绿体中提取的色素就能发生光反应 [点拨]　叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用，发生光反应除色素、光照之外，还需ADP、Pi、H2O、NADP＋、酶等。 易错点2　误认为14C转移途径为14CO2→14C3→14C5→(14CH2O) [点拨]　光合作用暗反应中C5的作用在于固定CO2形成C3，14CO2中的14

37、C转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)，中间没有C5参与。 易错点3　混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择 [点拨]　为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色光透过时各种色的光均可被作物吸收(尽管黄绿色吸收量较小，但总不会起负作用)，而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄、绿光”利用率极低，从节省能源(节电、节省成本)角度讲，用红灯泡、紫灯泡效率最高。 易错点4　相同光照时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累得多 [点拨]　因

38、为[H]、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照10分钟，黑暗处理10分钟；乙光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。 [判一判] (1)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(　　) (2)植物细胞中都含有叶绿体(　　) (3)光合作用需要的酶和色素分布在叶绿体的基粒中(　　) (4)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多(　　) (5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜面积(　　) (6)植物细胞中的色素都能参与光合作用(　　) (7)叶绿体不是

39、细胞进行光合作用的唯一场所(　　) (8)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(　　) (9)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(　　) (10)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(　　) (11)离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应(　　) (12)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原(　　) (13)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，1A改编)(　　) (14)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP来自细胞呼吸(　　)

40、 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×　(9)×　(10)×　(11)√　(12)√　(13)×　(14)√ (2017·高考天津卷)叶绿体中的色素有脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的的是(　　) A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B．用水做层析液观察花青苷的色素带 C．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D．用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目 解析：选D。叶绿体色素为脂溶性，可溶于有机溶剂如无水乙醇，A可达到目的；花青苷为水溶性，类比叶绿体色素的分离方法，可

41、用水做层析液观察花青苷的色素带，B可达到目的；质壁分离和复原实验可用于探究细胞的吸水和失水，C可达到目的；细胞中的染色质只在有丝分裂或减数分裂过程中形成染色体，而表皮细胞无分裂能力，细胞中无染色体，D符合题意。 (2017·高考海南卷)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是(　　) A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气 B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生 C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生 D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量 解析：选A。光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应将水分解产生氧气；

42、叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，都可以产生氧气。水的光解不需要消耗ATP。 (2016·高考江苏卷)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10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL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剂挥发消失 解析：选B。提取色素时，应在研磨前加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素，A项错误；菜叶剪碎不够充分，提取的滤液中色素的含量少，分离结果中色素带变窄，但分离得到的色素种

43、类不变，B项正确；在研磨时分次加入10 mL乙醇比一次性加入10 mL乙醇的效果好，C项错误；层析完毕后应迅速记录结果的原因是叶绿素在光下容易分解，并不是叶绿素随溶剂挥发消失，D项错误。 (2015·高考安徽卷)右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在有关酶的催化作用下，可再形成C5 D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高 解析：选C。ATP为C3的还原提供能量，并将能量转移到(CH2O)等有机物中，C

44、O2的固定不需要能量，A项错误。暗反应中，必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物，B项错误。在暗反应中，一部分C3经过一系列变化形成C5，一部分C3还原成(CH2O)等有机物，C项正确。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的[H]减少，ATP形成减少，故[H]和ATP的含量下降，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降，D项错误。 (高考新课标全国卷Ⅰ)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

45、C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降 解析：选B。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。 (2015·高考全国卷Ⅰ)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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总

46、时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下： A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。 B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。 C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。 D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。 回答下列问题： (1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成

47、有机物的量，依据是____________________________________________ ________________________________________________________________________； C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。 (2)A、B、C三组处理相比，随着______________________的增加，使光下产生的______________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。 解析：(1)C组

48、的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。 (2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高光合作用中CO2的同化量。 答案：(1)高于　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94%　光照　基质 (2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ [课时作业

49、] 1．(2018·辽宁东北育才中学模拟)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是(　　) A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B．叶绿体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 C．研钵中需加入二氧化硅、醋酸钙、无水乙醇和绿叶 D．滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠 解析：选C。叶绿体色素不溶于水，而溶于有机溶剂，所以可以用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素，A正确；叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同，从而可以分离色素，B正确；研磨时需加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇和绿叶，不能加入醋酸钙，C错误；滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分

50、重叠，影响实验结果，D正确。 2．(2018·郑州模拟)将A、B、C、D四盆长势均匀的植物置于阳光下，A添加红色光照，B添加绿色光照，C隔红色滤光片，D隔绿色滤光片(如图所示)。经过一段时间后，各盆植物中长势最好的是(　　) 答案：A 3．(2018·福建龙岩高三质检)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．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

51、蓝色 解析：选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，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。 4．(2018·厦门双十中学模拟)如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是(　　) A．叶绿体中的色素只分布在结构A上 B．细胞吸收14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲 C．结构A释放的O2可参与有氧呼吸第三阶段的反应 D．[H]产生于B处，在暗反应中起还原作用 解析：选D。[H]是光反应的产物，产生于类囊体薄膜(A)处，D错误。 5．(2018·河北冀州中学段考)

52、植物叶片中有一种酶，是叶片中含量最高的蛋白质，其功能是催化反应C5＋CO2―→2C3。由此推断这种酶(　　) A．主要分布在细胞质基质中 B．在低温环境中会失活，导致光合速率降低 C．是固定CO2的关键酶，其催化效率比其他酶低 D．由叶绿体中的基因控制合成，与细胞核基因无关 解析：选C。植物细胞中CO2的固定发生在叶绿体基质中，A错误；低温时酶活性受到抑制，高温使酶失活，B错误；因为该酶是叶片中含量最高的蛋白质，所以其催化效率可能比其他酶低，C正确；叶绿体是半自主性细胞器，其生命活动受细胞核基因控制，D错误。 6．(2018·潍坊模拟)下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布以

53、及某些过程。下列关于相关过程以及发生场所的说法中，正确的是(　　) A．图示的反应是光反应，场所是类囊体薄膜 B．H2O→H＋＋O2发生在光反应阶段，场所是叶绿体基质 C．ADP→ATP发生在暗反应阶段，场所是叶绿体基质 D．光能转化成化学能发生在光反应阶段，在色素分子中进行 答案：A 7．(2018·北京朝阳模拟)下列生理过程不能发生在叶绿体中的是(　　) A．Mg2＋吸收　　　　　 B．能量转换 C．CO2释放 D．有机物合成 解析：选C。Mg2＋是叶绿素合成的原料，叶绿体能够吸收Mg2＋用于合成叶绿素，A项正确；在叶绿体中进行的光合作用，可将CO2和H2O转变成

54、有机物，将光能转变成化学能，但CO2释放发生在细胞呼吸过程中，B、D项正确，C项错误。 8．(2018·长春调研)紫外线为高能量光线，在生物体内易激发形成超氧化物，致使脂质氧化而破坏其功能。据此分析，植物短暂暴露在高紫外线条件下，光合作用能力立即明显受到抑制最可能的原因是(　　) A．细胞膜受到破坏 B．类囊体受到破坏 C．暗反应受到抑制 D．DNA受到破坏 解析：选B。根据信息紫外线在生物体内易激发形成超氧化物，致使脂质氧化而破坏其功能，又生物膜的基本支架是磷脂，因此植物短暂暴露在高紫外线下，光合作用能力立即明显受到抑制，最可能是类囊体受到破坏从而抑制了光反应，B正确。 9

55、．如图表示某绿色植物进行光合作用的示意图，请分析回答下列问题： (1)图中a、b两个生理过程发生的场所是__________，若适当提高CO2浓度，则短时间内图中C的含量变化是__________。 (2)图中物质D为________，D的生成量可代表光合作用的强度。 (3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是________________________________________________________________________ ___________________________________________________

56、_____________________。 (4)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)题图中a表示CO2的固定，b表示C3的还原，均为暗反应中的物质变化，暗反应发生在叶绿体基质中。若适当提高CO2浓度

57、，CO2的固定会增强，C3含量会增多，因此C3的还原利用的[H]和ATP增多，从而导致[H](即图中C)含量下降。(2)题图中物质D为光合作用暗反应的产物，即(CH2O)(或有机物、糖类)，光合作用过程中糖类的生成量、O2的释放量和CO2的吸收量等均能代表光合作用强度。(3)在夜间没有光照，不能进行光反应，不能生成[H]和ATP，因此暗反应中C3的还原无法进行。(4)叶绿体的生长过程就是叶绿体外膜、内膜以及类囊体薄膜不断生长的过程，而叶绿体膜的成分主要为磷脂和蛋白质，因此脂质仓库中的脂质将用于叶绿体的生长而逐渐变小。 答案：(1)叶绿体基质　下降 (2)(CH2O)(或有机物、糖类) (

58、3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP (4)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构 10．卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果获得了1961年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向玻璃容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。请回答下列问题： (1)实验材料小球藻属于________(填“原核”或“真核”)生物。 (2)卡尔文通过停止________来探究光反应和暗反应的联系，他得到的实验结果是图中的________。 (3)卡尔文通过停止________来探究

59、光合作用过程中固定CO2的化合物，这时他发现C5的含量快速升高，由此得出固定CO2的物质是C5的结论。 (4)卡尔文向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到第 5 s时，14C出现在一种C5和一种C6中；将反应时间缩短到0.5 s时，14C出现在一种C3中。上述实验中卡尔文是通过控制____________来探究CO2中碳原子的转移路径的，采用的技术方法有________________等。 (5)卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70 ℃的蒸馏水中，这样做是为了使细胞中的________失活，此时，细胞中的化合物就保持在热处理之前的状态。 解析：(1)小球藻属于真核生物。(2)在光照下

60、，光反应产生的ATP和[H]参与暗反应中C3的还原，因此，通过停止光照可以探究光反应和暗反应的联系。当停止光照后，光反应停止，ATP和[H]的合成停止，则C3的还原减少，C3浓度增大，C5浓度减小，停止光照一段时间后，C3和C5浓度基本保持不变。(3)在暗反应中，CO2与C5结合形成C3，当停止CO2的供应后，CO2的固定受到影响，故会导致C5含量升高。(4)由题中叙述可知，实验中卡尔文是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径的，该实验中他采用了放射性同位素标记法。(5)酶是生物体内催化化学反应的催化剂，大多数酶的化学本质是蛋白质，在高温下酶的结构被破坏，导致细胞中的化学反应不能进行，

61、化合物的含量不再发生变化。 答案：(1)真核　(2)光照　A　(3)CO2的供应　(4)反应时间　同位素标记法　(5)酶 11．(2018·齐鲁名校调研)如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述正确的是(　　) A．图示膜结构为叶绿体内膜 B．a侧为叶绿体基质，其中含有少量DNA C．甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a D．图示过程为光反应，该过程不需要酶的催化 解析：选B。因图示过程需要光照，故该过程为光反应，场所为叶绿体类囊体薄膜，A错误。光反应生成的ATP进入叶绿体基质参与暗反应，故a侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA，B正确。在层析液

62、中溶解度最大的色素是胡萝卜素，C错误。光反应过程需要酶的参与，D错误。 12．(2018·广东惠州调研)用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述正确的是(　　) A．Oa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降 B．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质，暗反应全过程都消耗ATP和[H] C．ab段三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽 D．b点后叶肉细胞内没有有机物的合成 解析：选A。题图显示，Oa段叶肉细胞中含放射性的C3浓度上升，说明消耗的五碳化合

63、物(C5)增多，所以C5浓度有所下降，A正确；暗反应的场所是叶绿体基质，暗反应的过程包括CO2的固定和C3的还原，其中C3的还原需要消耗ATP和[H]，B错误；ab段三碳化合物浓度不变的原因不是14CO2消耗殆尽，而是CO2被C5固定形成C3的过程与C3的还原过程保持相对稳定，C错误；b点后，在黑暗条件下，光反应不能进行，但之前还剩余部分[H]和ATP，因此短时间内暗反应仍可进行， 仍有部分有机物合成，D错误。 13．(2018·宁夏石嘴山三中模拟)大豆是我国重要的经济作物。土壤中的微生物能将有机物分解为某些小分子物质供给大豆。为研究这些物质对大豆幼苗生长的影响，在不含有机物的相同土壤中按照

64、表格投放植物落叶等有机物，充分作用后播种大豆种子，出苗一段时间后测定大豆有关指标，结果如表。请分析回答下列问题： 分组 有机物投放量(kg) 叶绿素含量 (mg/m2叶) C5转变为 C3效率 总光合速率(mgCO2/h) 甲 0 0.80 20% 2.69 乙 20 2.37 41% 4.46 丙 40 4.65 82% 8.98 (1)该实验的实验组是________，表格中除了__________________________以外其他的都是因变量。 (2)测定大豆叶片叶绿素含量时，提取色素的试剂及分离色素方法分别是________和___

65、_____。 (3)据表分析有机物投放量高的土壤中为叶绿素合成提供了大量的N、Mg等必需矿质元素，叶绿素的含量升高可以直接促进光反应合成更多的________以促进暗反应。 (4)结合表格联系光合作用的发现历程分析：该实验选择测定叶绿素含量、C5转变为C3效率的目的是探究______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)实验目的是探究土壤中的微生物将有机

66、物分解成的某些小分子物质对大豆幼苗生长的影响，故自变量为某些小分子物质，通过加入有机物控制，实验组为乙和丙(不同量的有机物)，对照组为甲(无有机物)。因变量为大豆幼苗生长情况，通过叶绿素含量、C5转变为C3效率、总光合速率来检测。 (2)叶绿素容易溶解在有机溶剂，如无水乙醇等，用无水乙醇提取色素；不同色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液在滤纸条上扩散速率不同，故用纸层析法进行色素分离。 (3)叶绿素在光合作用的光反应中吸收光能，进行水的光解生成[H]和O2，促进ADP与Pi发生化学反应生成ATP，[H]和ATP参加暗反应，把C3还原生成有机物。 (4)叶绿素吸收光能促进光反应，其含量高低代表光反应速率；C5转变为C3速率代表暗反应速率，故选择测定叶绿素含量、C5转变为C3效率的目的是探究有机物对大豆幼苗光合作用的影响是影响光反应，还是影响暗反应。 答案：(1)乙、丙　有机物投放量 (2)无水乙醇　纸层析法 (3)[H]和ATP (4)有机物对大豆幼苗光合作用的影响是影响光反应还是暗反应 24