1、能量之源光与光合作用一、捕获光能的色素和结构议一议(1)海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？(2)温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？二、光合作用的探索历程连一连想一想 和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？三、光合作用的反应式及过程1反应式：_2过程(1)区别(2)联系：光反应为暗反应提供_；暗反应为光反应提供_。判一判1叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内()2光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中()3叶绿体是光合作用的主要场所()四、影响光合作用的因素和化能合成作用1影响光合作用的因素有原料(包括_和土壤中的水分)，
2、光照条件(包括_、光照时间和光的成分)，影响酶活性的_等。2光合作用和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 等无机物合成有机物 区别能量光能氧化无机物放出的_代表生物绿色植物 硝化细菌等微生物 名师点拨 以上两类生物代谢类型都是自养型，在生态系统中的成分都是生产者。硝化细菌生存的气体环境条件有 NH3 和 O2(两种气体)。农业中松土可使硝化细菌在 O2 充足条件下将更多的 NH3 转化成 NO3 或 NO2，提高肥效。1教材 97 页问题探讨温室补充光源用何种单色光最有效？为什么不用绿色薄膜或绿色光源？提示 补充红光和蓝紫光，因为色素主要吸收上述两种单色光，
3、最不吸收的是绿光。2仔细阅读教材 99 页图 510，并回答教材 100 页资料分析及教材 100 页练习一中的 3 题。3根据教材 101102 页“光合作用的探究历程”，列举生物学史涉及到的科学家及实验思想(对照原则)和成就。4了解教材 102 页同位素标记法及教材 103 页相关信息中H的含义。5课后经典题：教材 100 页二中 2 题；教材 106 页二中 1 题；教材 108 页一中判断题和画概念图及三中 1 题。考点 32 提升结构模式图和过程流程图有机结合的解读能力光合作用过程1如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是()A结构 A 中的能量变化是光能转变为 ATP 中的化
4、学能B供给 14CO2，放射性出现的顺序为 CO2C3甲C结构 A 释放的 O2 可进入线粒体中D如果突然停止 CO2 的供应，短时间内 C3 的含量将会增加排雷(1)光合作用中能量转变为光能电能活跃化学能稳定化学能。(2)通过元素的去路掌握光合反应的实质。(3)有光合作用就有呼吸作用，但反过来不一定，如根中的细胞只存在呼吸作用。(4)分析光合作用物质动态变化要整体把握光合作用从光反应到暗反应的过程。1光合作用过程图解2光反应和暗反应的关系3反应式及元素去向反应式：CO2H2O光能叶绿体 CH2OO2氧元素H2OO2CO2CH2O碳元素：CO2C3(CH2O)氢元素：H2OH(CH2O)1光反
5、应为暗反应提供两种重要物质：H和 ATP，H既可作还原剂又可提供能量；暗反应为光反应也提供两种物质：ADP 和 Pi，注意产生位置和移动方向。2没有光反应，暗反应无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。3色素只存在于光反应部位叶绿体类囊体薄膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以与光合作用有关的酶存在于两个部位叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但暗反应中酶的种类和数量多。4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；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Z2Z1)可以
6、表示 CO2 浓度，当光照强度小于 c 值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度考点 34 实验技能提升绿叶中色素的提取与分离3(2011江苏卷，4)某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是()A光吸收差异显著，色素带缺第 2 条B光吸收差异不显著，色素带缺第 2 条C光吸收差异显著，色素带缺第 3 条D光吸收差异不显著，色素带缺第 3 条排雷(1)明确叶黄素吸收光的种类吸收蓝紫光不吸收红光。(2)明确叶黄素在滤纸条上的位置从上至下为第 2 条；从下至上为第 3 条，注意审题。1实验过程2注意问题(1)关
7、键词与试剂对应关系不能颠倒。提取色素无水乙醇分离色素层析液(2)用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。(3)色素提取液呈淡绿色的原因分析研磨不充分，色素未能充分提取出来。称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。(4)叶片绿色：叶绿素类胡萝卜素31；最不吸收绿光，反射回来；叶片变黄：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色；叶片变红：低温破坏了叶绿素，呈现出液泡中花青素的颜色。3如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离
8、”实验的改进装置，下列叙述错误的是()A应向培养皿中倒入层析液B应将滤液滴在 a 处，而不能滴在 b 处C实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)D实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色考点 35 关注生物学史光合作用的探究历程41880 年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是()A细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强B好氧细菌聚集多的地方，O2 浓度高，水绵光合作用强C好氧细菌聚集多的地方，产生
9、的有机物多，水绵光合作用强D好氧细菌大量消耗 O2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用排雷 实施者实验过程及现象实验结论 普利斯特利点燃的蜡烛与绿色植物，密闭蜡烛不易熄灭小鼠与绿色植物，密闭小鼠不易窒息植物能更新空气(提醒：更新何种气体当时不知道)萨克斯绿叶黑暗12 h曝光碘蒸气深蓝色遮光碘蒸气无颜色变化绿叶光合作用产生淀粉恩格尔曼O2 是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所 鲁宾和卡门光合作用释放的氧全部来自水1实验常考易错点(1)萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气。(2)恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体大且呈带状，
10、便于观察，所用细菌异化作用类型为需氧型。(3)鲁宾、卡门用的实验方法为同位素标记法。(4)卡尔文选用小球藻做实验，用同位素标记法揭示了暗反应过程。2上述实验中对照实验设置在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。(2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(H182 O 与 C18O2)，因变量为 O2 的放射性。(3)普利斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。3恩格尔曼实验方法的巧妙之处(1)实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵
11、不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。(2)排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。(3)观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。4德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再
12、用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是()本实验未设对照组 有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因 实验开始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉ABCD 光合作用曲线中点的含义和移动规律及如何确定变量1曲线中点的含义和移动规律光照强度与光合速率的关系曲线图中各点的含义(1)光补偿点含义：光合作用等于呼吸作用，若改变某一因素(如光照、CO2 浓度)，使光合作用增大(减小)，而呼吸作用不受影响，则光补偿点应左移(右移)；若改变某一因素(如温度)，使呼吸作用增大(减小)，而光合作用不受影响，则光补偿点应右移(左
13、移)。(2)光饱和点含义：当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素使光合作用增大(减小)，则光饱和点应右(左)移。2如何确定自变量此曲线中只包含 X 和 Z 两个自变量，a 点(曲线上升阶段)时影响因素即横坐标对应的变量X；b 点(达到平衡)时影响因素则为该曲线中另外一个变量 Z，不可考虑 X、Z 之外的其他变量，相当于把范围缩小到 X、Z 两个变量中。典例(2010安徽理综，29)为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 条件下培养，实验结果如下图所示。请回答：(1)与 D 点相比，B 点条件下限制玉米 CO2 吸收量的因素是_，C 点条件下限制玉米CO2
14、 吸收量的主要因素是_。(2)实验结果表明，在_的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取_措施能提高玉米的光能利用率。体验 通过图示可以看出光合作用的影响因素有光照强度、土壤含水量、矿质元素等，B点与 D 点比较的是光照强度，C 点与 D 点比较的是土壤含水量。施肥影响明显是在土壤含水量大于 40%小于 60%这一段。增加光能利用率一般是合理密植。对光合作用条件骤变时各物质量的变化模糊不清典例(2011新课标全国卷，29)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
15、 C5 化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(1)图中物质 A 是_(C3 化合物、C5 化合物)。(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 化合物浓度达到稳定时，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_。纠错笔记 光反应和暗反应中 C3、C
16、5、ATP、ADP 四种物质与光照、CO2 之间的关系(如图所示)：即：CO2 停，C5，C3，ATP，ADP纠错训练 离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断 CO2 的供应，下列关于短时间内叶绿体中 ATP 与 O2 的相对含量变化的示意图中，正确的是()题组一 光合作用过程1(2011浙江理综，1)下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是()A破坏叶绿体外膜后，O2 不能产生B植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短D离体的叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2 后，可完成暗反应2(2011上海卷，23)
17、将等量甲、乙两种植物的不同器官在不同颜色的光下照 8 小时，测得的数据见表。据表分析，决定光合作用是否发生的因素是()植物器官光的颜色温度O2 增加量甲甲甲乙乙叶叶根叶叶红绿红红绿22 22 22 22 22 120 mL15 mL0 mL80 mL10 mLA.植物种类B光的颜色C温度D植物器官题组二 色素的提取与分离实验3在“绿叶中色素的提取与分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是()加入的丙酮太多 用无水乙醇代替丙酮 层析液没及滤液细线 研磨时没有加入 CaCO3 研磨时没有加入 SiO2 取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少 画滤液细线的次数少 使用放置数天的波菜叶ABCD4(
18、2010上海卷，26)右图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则下图所示结果最有可能来自于()A水培的洋葱叶B生长的柳树幼叶C培养的衣藻D秋冬的银杏落叶题组三 光合作用的影响因素5(2011江苏卷，23)某种铁线莲的根茎可作中药，有重要的经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是()遮光比例(%)叶绿素 a/b叶绿素含量(mg/g)净光合速率(molm2s1)植株干重(g)04.82.18.07.5105.32.39.69.9305.22.48.99.2504.42.65.27.2704.12.92.74.8903.33.003.2A适当的遮光处理，可降低其干重B叶
19、绿素含量与净光合速率呈正相关C叶绿素 a/b 可作为其利用弱光能力的判断指标D遮光 90%时，铁线莲不进行光合作用6(2011全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成 8 组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号组 1组 2组 3组 4组 5组 6组 7组 8处理葡萄糖溶液浸泡，溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡，溶液中通入CO2 和 N2蒸馏水浸泡，水中通入空气蒸馏水浸泡，水中通入 CO2 和 N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗 检测有淀有淀有淀无淀有淀无淀有淀无淀结果粉
20、粉粉粉粉粉粉粉回答问题：(1)光照条件下，组 5 叶片通过_作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于_的光解。(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是_。(3)组 2 叶片中合成淀粉的原料是_，直接能源物质是_，后者是通过_产生的。与组 2 相比，组 4 叶片无淀粉的原因是_。(4)如果组 7 的蒸馏水中只通入 N2，预期实验结果是叶片中_(有、无)淀粉。课时规范训练【组题说明】考 点题 号错题统计错因分析色素提取与分离及光合作用发现历程1、2、6、11光合作用过程5、8、9光合作用的影响因素3、4、7、10、12 特别推荐曲线题解读3、4、7；过程图题解读8；实验探究题6、9、10、1
21、11(2011海南生物，12)红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述，正确的是()A红枫叶片不含叶绿素B红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C红枫叶片能吸收光能进行光合作用D液泡中色素吸收的光能用于光合作用2如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是()A提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发B水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲乙)(丙丁)C四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大D四种色素中，丙和丁主要吸收红光3如图所示为研究光照强度和 CO2 浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述中不正确的是()A曲线中 a 点转向 b 点时，
22、叶绿体中 C3 浓度升高B曲线中 b 点转向 d 点时，叶绿体中 C5 浓度升高C在一定范围内增加光照强度和 CO2 浓度，有利于提高光合作用强度D曲线中 c 点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量4如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是()A甲图中 a 点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量B乙图中 d 点与 c 点相比，相同时间内叶肉细胞中 C3 的生成量多C图中 M、N 点的限制因素是光照强度，P 点的限制因素是温度D丙图中，随着温度的升高，曲线的走势将稳定不变5下图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构以及发生的生化反应。下
23、列有关叙述不正确的是()A甲、乙两种生物膜分别存在于叶绿体和线粒体中B乙中的H主要来自葡萄糖的分解C甲、乙两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生 ATPD影响甲、乙两种膜上生化反应的主要环境因素分别是光照和温度620 世纪 30 年代，美国科学家鲁宾和卡门利用氧的同位素 18O 分别标记水和二氧化碳，使它们分别成为 H182 O 和 C18O2，然后进行如图所示的两组光合作用实验(容器中为一种低等绿色植物小球藻悬液)。下列说法正确的是()A两个装置，一个置于光下，一个置于暗处相同时间B若两管在光下相同时间，甲管释放的氧气有放射性C有同学认为将通入 CO2 改成溶解 5%NaHCO3，会增加实验
24、的可靠性D该实验的目的是要证明光合作用需要 CO27甲图和乙图表示某植物在适宜的 CO2 浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是()A甲图中，在 A 点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在 B 点限制光合作用速率的主要因素是温度或 CO2 浓度B从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度升高而降低C温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率D若光照强度突然由 A 变为 B，短时间内叶肉细胞中 C3 的含量会增加8如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦，如果突然将 c 降低至极低水平(其他条件不变)，则 a、b 在叶绿体中的含量变化将会是
25、()Aa 上升、b 下降Ba、b 都上升Ca、b 都下降Da 下降、b 上升9为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分离出基粒和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程()10利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是()A试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气C为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验D为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变
26、化11(2011广东卷，29)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。.提取叶绿素绿色叶片 X碳酸钙 提取液 过滤液 浓缩液 叶绿素粗产品.探究 pH 对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约 25)下进行实验，方法和结果如下表。实验组号叶绿素溶液(mL)调 pH 至处理时间(min)溶液颜色3.03.03.03.0Y7.06.05.010101010绿色绿色黄绿色黄褐色注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。根据所学知识和实验结果，请回答：(1)提取食用叶绿素的 X 应该为_，原因是_。(2
27、)表中 Y 应该为_，原因是_。(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_食品，否则_。(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。12(2011广东理综，26)观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2 吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收 CO2 并贮存在细胞中。(1)依图 1 分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在 04 时_(填“有”或“无”)ATP 和H的合成，原因是_；此 时 段 _(填“有”或“无”)光 合 作 用 的 暗 反 应 发 生，原 因 是_；1016 时无明显 CO2 吸收的直接原因是_。(2)从图 2 可知，栽培蝴蝶兰应避免
28、_，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当_。(3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的_，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是_。答案 回扣基础构建网络一、红光 蓝紫光 DNA、RNA、酶 色素和酶 光合作用议一议(1)不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。(2)红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光达到增产的目的。二、连一连想一想 同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。三、1.CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O22(1)光、色素、酶 类囊体薄膜 HO2ATP ATP 中活跃的化学能 酶 叶绿体基质 C3(CH
29、2O)有机物中稳定的化学能(2)H和 ATP ADP、Pi判一判 1.2 3 四、1.CO2 光照强度 温度 2.化学能知识网络 叶绿体 光照 温度 光反应 暗反应突破考点提炼方法典例引领 1 D 对位训练 1 B典例引领 2 B 对位训练 2 B典例引领 3 B 对位训练 3 D典例引领 4 B 对位训练 4 A 方法体验典例(1)光照强度(或光强)土壤含水量(2)土壤含水量 40%60%合理密植易错警示典例(1)C3 化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3 和 C5 化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时 C3 化合物的分子数是 C5 化合物的 2 倍 当 CO2 浓度突然
30、降低时，C5 化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致 C5 化合物积累(3)高(4)低 CO2 浓度低时，暗反应的强度低，所需的 ATP 和H少纠错训练 B检测落实体验成功1D 2.D 3.C 4.D 5.C6(1)光合 H2O(2)组 2 和组 6(3)葡萄糖 ATP 有氧呼吸 组 4 叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少 ATP(4)无课时规范训练1C 2B 3A 4D 5B 6C 7D8B 9B 10.C11(1)无水乙醇(或丙酮)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇(或丙酮)中(2)8.0 pH 梯度差为 1.0(3)酸性 叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色(4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。主要步骤：制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端 1 cm 处画一铅笔细线。画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。观察实验结果。12(1)有 细胞呼吸过程中能产生ATP和H 无 光反应无法进行，叶绿体中缺乏ATP和H，所以暗反应无法进行 气孔关闭(2)干旱 遮光(3)全能性 基因的选择性表达