1、2017年高考生物专题精讲3.3光合作用（）细胞的能量供应和利用 最新考纲1光合作用的基本过程()2.实验：绿叶中色素的提取和分离考点一 捕获光能的色素和叶绿体结构1叶绿体的结构示意图：双层膜外膜内膜：含有与暗反应有关的酶。：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶。基质基粒2叶绿体中色素的种类和功能：深度思考(1)为什么叶片一般呈现绿色？提示：因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。(2)为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高？提示：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。(3)下面是叶绿体
2、中的色素及色素的吸收光谱由图可以看出叶绿体中的色素有哪些功能？提示：叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。题组一 考点诊断(1)植物体内含有的所有色素都参与光合作用。()(2)能进行光合作用的生物一定含有叶绿体。()(3)含有光合色素的生物一定能进行光合作用。()(4)叶片黄化，叶绿体对红光吸收增多。()(5)叶绿素 a 和叶绿素 b 都含有镁元素。()(6)被叶绿素吸收的光可用于光合作用。()(7)叶绿素 a 和叶绿素 b 在红光区的吸收峰值不同。()(8)植物呈现绿色是
3、由于叶绿素能有效地吸收绿光。()答案：(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)()(8)()题组二 叶绿体色素的种类与功能分析1将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为 mm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是()A类胡萝卜素 B叶黄素C胡萝卜素D叶绿素 a解析：选 D。叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。其中，叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b，主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素 a
4、。2如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是()A由图可知，类胡萝卜素主要吸收 400500 nm 波长的光B用 450 nm 波长的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用强度C由 550nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，叶绿体中三碳化合物的量增加D土壤中缺乏镁时，植物对 420470 nm 波长的光的利用量显著减少解析：选 C。类胡萝卜素主要吸收 400500 nm 波长的光，A正确；据图可知，用 450 nm 波长的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用强度，B 正确；由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，色素吸收
5、光能增强，光反应增强，三碳化合物的还原加速，叶绿体中三碳化合物的量将减少，C 项错误；叶绿素 b 主要吸收420470 nm 波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D 正确。考点二 光合作用的探究历程与基本过程1光合作用的探究历程2光合作用的过程(1)反应式：_。(2)过程：CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O2深度思考(1)光合作用探究历程实验的分析。提示：探究普利斯特利的实验设计和实验评价实验设计：密闭玻璃罩绿色植物蜡烛不易熄灭小鼠不易窒息死亡实验评价：a.本实验缺乏空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。b普利斯特利
6、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。根据下面萨克斯的实验设计，完善下列问题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a该实验的对照类型为自身对照，自变量为光的有无，因变量为颜色变化，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。b该实验的关键是要进行饥饿处理，以使叶片中营养物质耗尽，增强实验的说服力。根据鲁宾和卡门实验的设计，完善下列问题H182 OCO2植物18O2H2OC18O2植物O2a鲁宾和卡门应用同位素标记法追踪 CO2 和 H2O 中的 O 元素在光合作用中的转移途径。b该实验设置了对照，自变量是标记物质(H182 O 和 C18O2)，因
7、变量是释放的 O2 有无放射性。(2)观察下面的光合作用简图，说出光反应和暗反应之间的关系。提示：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，光反应也会受到抑制。(3)探究下表中光照和 CO2 浓度变化对光合作用物质变化的影响：提示：变化条件C3C5H和 ATP(CH2O)光照强弱增加减少减少减少CO2供应不变光照弱强减少增加增加增加CO2 充足不足减少增加增加减少光照不变CO2 不足充足增加减少减少增加题组一 考点诊断(1)磷酸是光反应中合成 ATP 所需的反应物。()(2)光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与
8、。()(3)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。()(4)光反应为暗反应提供H和 H2O。()(5)破坏叶绿体外膜后，O2 不能产生。()(6)离体叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2 后，可完成碳(暗)反应。()答案：(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()题组二 光合作用的探究历程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，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是()Aa、b 和 dBa、c 和 eCc、d 和 eDb
9、、c 和 e解析：选 B。部位 c、e 被锡箔纸遮盖，所以不能进行光合作用，而 a 部位为黄白色，没有叶绿素，不能进行光合作用产生淀粉，所以加碘液不会变蓝。2下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是()AY2 的质量大于 Y3 的质量B中小球藻的质量大于中小球藻的质量C中水的质量大于中水的质量D试管的质量大于试管的质量解析：选 C。Y1 和 Y3 是 O2，Y2 和 Y4 是 18O2，因此 Y2 的质量大于 Y3；中小球藻中含有(CH182 O)的有机物，而中小球藻含有(CH2O)的有机物，故中小球藻质量大
10、于中的小球藻质量；和中的水都为 H182 O，且含量相同，因此质量相等；在试管和中原有质量相等的情况下，中释放出的是 18O2，而中释放出的是 O2，故剩余质量大于。题组三 光合作用过程的分析3根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是()A过程发生于叶绿体基质中B过程发生于叶绿体类囊体膜上C图示依次为H、ATP、CO2、(CH2O)D不仅用于还原 C3，还可促进与 C5 的结合解析：选 C。根据光合作用的过程判断分别表示H、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应。光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中。C3 的还原过程中需要 ATP，CO2 固定过程中不需要 ATP
11、。4如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()ACO2 的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3 中的化学能BCO2 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 C5D光照强度由强变弱时，短时间内 C5 含量会升高解析：选 C。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 项、B 项错误；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 项正确；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 项错误。5下图
12、是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是()At1t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2 释放增多Bt2t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。若在 t2 时刻增加光照，光合速率将再提高Ct3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果Dt4 后短暂时间内，叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高，C3 化合物还原后的直接产物含量降低解析：选 D。水的光解、O2 释放发生在叶绿体类囊体膜上，而不是叶绿体基质中，A 项错误；t2t3，限制光合速率的因素为CO2 浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会
13、提高，B 项错误；t3t4，暗反应增强，一定程度上加快 ATP 和 ADP 的相互转化，同时促进了光反应，C 项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体膜上 ATP 合成受阻，ATP 含量减少，ADP 和Pi 含量升高，被还原的三碳化合物减少，直接产物含量降低，D 项正确。6如图是夏季晴朗的一天中，某绿色植物体内三碳化合物和五碳化合物两种化合物相对含量的变化曲线图，有人据图做出了如下分析和判断，其中正确的是()Am 表示五碳化合物，因为夜间叶绿体不能产生 ATP 和H，五碳化合物因缺少 ATP 不能与 CO2 结合而积累B在 59 时，光合作用的最大限制因子是温度，1115 时最大的限制
14、因子是光照和 CO2C1620 时两种物质含量变化的主要原因是环境因素的改变引起植物气孔开放和 ATP、H生成减少D环境因素的变化引起植物呼吸作用增强产生较多的 CO2是 1620 时两种物质含量变化的主要原因解析：选 C。必须先读懂两条形态相似、变化相反曲线的意义，运用光合作用过程中物质、能量及影响因素等方面的规律审题，进行综合分析，才能正确做出选择。题干提示两条曲线是关于光合作用过程中，两种化合物相对含量的变化，因此，紧扣三碳化合物和五碳化合物相互转化的条件和因果关系是解题的出发点。早上有光照后，光反应产生的ATP 和H增多，三碳化合物被还原而减少，五碳化合物则增多；傍晚光照减弱，光反应产
15、生的 ATP 和H减少，三碳化合物增多，五碳化合物则减少，所以 m 表示三碳化合物，n 表示五碳化合物。CO2 的固定不需要ATP，在 59 时，光合作用的最大限制因子是光照而不是温度，1115时光合作用最大的限制因子不是光照，而是 CO2。模型法分析物质的量的变化1.以上分析只表示条件改变后短时间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含量变化是一致的。考点三(实验)绿叶中色素的提取和分离一、实验原理试剂原理色素提取绿叶中的色素溶于，而不溶于水色素分离各种色素在中的不同，的随在滤纸上扩散得快，反之则慢无水乙醇无水乙醇层析液层析
16、液溶解度溶解度高层析液二、实验步骤提取色素：称取 5 g 绿叶，剪碎，放入研钵中加入少量和 10 Ml研磨过滤将滤液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的滤纸条，将滤纸条一端剪去，在距离剪角一端 1 cm 处用画一条细的横线SiO2、CaCO3无水乙醇长与直径两角铅笔画滤液细线：用吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地，待滤液干后，再画次分离色素：将适量的倒入试管中，将滤纸条轻轻插入中用塞紧试管口，装置如图所示毛细吸管画出一条细线一两层析液层析液棉塞观察结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带三、实验归纳实验操作中 4 个注意点：(1)选材：叶片颜色太浅或放置时间太久
17、，会导致分离色素带颜色过浅。(2)操作：研磨不充分，未加 CaCO3 或加入无水乙醇过多都会导致分离色素时色素带颜色过浅。(3)画滤液细线时不能做到直、细、匀会导致分离出的色素带不平整，发生重叠。(4)层析时滤液细线触及层析液，会导致色素溶解到层析液中，得不到层析的色素带。四、实验题组1提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是()A未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素 a 和叶绿素 b 较多D胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高解析：选 C。黄化叶片含有叶黄素和胡萝卜素，未见色素带
18、的原因应该是提取或分离色素操作不当，如层析时滤液细线没在层析液中，会使色素溶解在层析液中，无法在滤纸条上分离，A、B 错误；绿叶中叶绿素含量较多，而胡萝卜素和叶黄素含量较少，故提取液呈绿色，C 正确；胡萝卜素处于滤纸条最上方是因为胡萝卜素在层析液中溶解度最高，在滤纸条上扩散的速度最快，D 错误。2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 条解析：选 B。叶绿体中
19、的叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以对水稻叶黄素缺失突变体进行红光照射时，与正常叶片相比，光吸收差异不显著；对正常叶片叶绿体中的色素提取后，层析的结果自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b，故 B 正确。3为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(、为色素条带)。下列叙述正确的是(多选)()A强光照导致了该植物叶绿素含量降低B类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C色素、吸收光谱的吸收峰波长不同D画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次解析：选 ABC。分析正常光
20、照和强光照下的不同色素带宽度可以发现，强光导致了叶绿素含量降低、类胡萝卜素含量升高，这可能与类胡萝卜素可以抵御强光照有关，A、B 正确；叶绿素 a 的吸收波长更广一些，C 正确；为增加色素带的色素含量，画滤液细线时，滤液应在点样线上重复画几次，D 错误。4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，配成一定浓度的溶解，于室温(约 25)下进行实验，方法和结果如下表：实验组号叶绿素溶解(mL)调 p
21、H 至处理时间(min)溶解颜色3.0Y10绿色3.07.010绿色3.06.010黄绿色3.05.010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)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。解析：叶绿素易溶于有机溶剂，如丙酮或无水乙醇中；探究pH 对叶绿素稳定性的影响时，要有酸性、中性和碱性等不同条件；由表格信息可知，酸性条件可使叶绿素变成黄褐色；可借鉴课本中色素的分离方法进行色素种类的鉴
22、定。答案：(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精)叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响(2)8.0 实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性 pH 对叶绿素稳定性的影响(3)酸性 由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质(4)纸层析法，其主要步骤：制备滤纸条，画色素液细线，用层析液分离色素，观察色素带。1下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄绿色叶片的叙述，错误的是()A两种叶片都能吸收蓝紫光B两种叶片均含有类胡萝卜素C两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素 aD黄绿色叶片在光反应中不会产生 ATP解析：选 D。两种叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，二者均吸收蓝紫光，A 正确；当叶绿素含量高时呈现绿色，含量少
23、时则呈现类胡萝卜素的颜色，B 正确；叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b，C正确；黄绿色叶片在光下时仍能进行光合作用，故在光反应过程中能产生 ATP 用于暗反应，D 错误。2关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C在划出一条滤液细线后紧接着重复划线 23 次D研磨叶片时，用体积分数为 70%的乙醇溶解色素解析：选 B。本题考查叶绿体色素的提取和分离实验的相关知识。实验过程中用单层尼龙布过滤研磨液；在滤纸条上划出一条滤液细线后，待干燥后再重复划线 23 次；研磨叶片时，用无水乙醇或 95%的乙醇溶解色素。3下列在叶绿体中发生的
24、生理过程，不需要蛋白质参与的是()AMg2吸收 BO2 扩散C光能转换DDNA 复制解析：选 B。O2 以自由扩散方式通过叶绿体的内膜和外膜，该过程不需要载体蛋白的参与；参与 Mg2吸收的载体、催化光能转换和 DNA 复制所需的酶均为蛋白质，故选 B。4 在 光 合 作 用 中，RuBP 羧 化 酶 能 催 化 CO2 C5(即RuBP)2C3。为测定 RuBP 羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化 C5 与 14CO2 的反应，并检测产物 14C3 的放射性强度。下列分析错误的是()A菠菜叶肉细胞内 RuBP 羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质BRuBP 羧化酶催化的上述反
25、应需要在无光条件下进行C测定 RuBP 羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D单位时间内 14C3 生成量越多说明 RuBP 羧化酶活性越高解析：选 B。CO2 固定过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中，有光、无光条件下均可进行；该实验利用了同位素标记法，C3 为CO2 固定的产物，故单位时间内 14C3 生成量越多，说明 RuBP 羧化酶的活性越高。故选 B。5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()AO2 的产生停止BCO2 的固定加快CATP/ADP 比值下降DNADPH/NADP比值下降解析：选 B。用黑布迅速将培养瓶罩上，
26、导致绿藻细胞叶绿体内的光反应停止，不再产生 O2、ATP 和 NADPH，使 ATP/ADP、NADPH/NADP比值下降，A、C、D 正确；光反应停止，使暗反应中的 C3 还原受阻，导致 C5 含量减少，从而使 CO2 的固定减慢，B 错误。6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
27、%。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
28、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)对比 C、D 两组实验，C 组光照和黑暗交替处理，D组只有光照，故单位光照时间内 C 组植物合成有机物的量高于 D组。分析 C 组和 D 组实验，可推知光合作用中有些反应不需要光照，这些反应发生在叶绿体的基质中。(2)对比 A、B、C 三组实验，在总光照时间相同的情况下，随着光照和黑暗交替频率的增加，光合作用产物的相对含量也增加。究其根本原因是光照与黑暗的交替频率越高，光下产生的还原型辅酶和 ATP 越能及时利用并及时再生，从而提高了光合作用中 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(或 ATP 或H)
