1、第3讲 光与光合作用()考点1 考点2 栏目导航 考点3 随堂巩固 达标检测 考纲要求 核心素养 1.光合作用的基本过程2实验：叶绿体色素的提取和分离 生命观念 通过分析叶绿体的结构与功能，形成结构与功能适应的观点。通过阐述光合作用过程中的物质变化与能量变化，形成物质与能量观。科学思维 通过比较光反应与暗反应，形成归纳与概括的科学思维方法。科学探究 结合叶绿体中色素的提取，提高分析实验问题的能力。考点1 捕获光能的色素和结构基础突破抓基础，自主学习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 色 叶绿素b 色 类胡萝卜素 黄色 橙黄色 蓝绿黄绿叶黄素胡萝卜素2.叶绿体中色
2、素的吸收光谱分析(1)色素的功能：叶绿素主要吸收，类胡萝卜素主要吸收。红光和蓝紫光蓝紫光(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围是390760 nm，叶绿体中的色素只吸收，对红外光(760 nm)和紫外光(390 nm)等不吸收。可见光3叶绿体的结构与功能(1)结构(2)功能：进行的主要场所。(3)功能验证：恩格尔曼的实验，好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。光合作用特别提醒(1)色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。(2)色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。(3
3、)光合作用的场所：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝藻细胞没有叶绿体也能进行光合作用。题型突破练题型，夯基提能题型1 色素的种类及作用1下列关于光合色素的叙述中，正确的是()A.构成叶绿素的镁可由植物的根从土壤中吸收B.光合色素分布于叶绿体内膜和细胞质基质中C.光合色素只吸收红光和蓝紫光用于水的光解D.植物叶片黄化，叶绿体对红光的吸收会增加解析：构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收，A正确；光合色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，B错误；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，用于光反应，包括水的光解和ATP的合成，C错误；植物叶片黄化，叶绿素含量明显减少，则对红光的吸收会减少，D错误。答案：A
4、方法规律 影响叶绿素合成的三大因素题型2 叶绿体的结构与功能2如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或B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C.图乙所示的结构是合成H并消耗ATP的场所D.叶绿体以图甲的形式扩大膜的表面积解析：图乙所示结构是叶绿体的类囊体薄膜，来自叶绿体基粒中的类囊体，不来自叶绿体内膜，A错误；光合作用分光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是类囊体薄膜，与光反应有关的酶分布在图乙的类囊体薄膜上，暗反应的场所是叶绿体基质，与暗反应有关的酶分布在叶绿体基质中，B错误；图乙是光反应的场所，水光解后生
5、成H并合成ATP用于暗反应，C错误；叶绿体内含有大量基粒，一个基粒由很多类囊体堆叠而成，以此增大膜面积，D正确。答案：D3如图为叶绿体中色素及某些物质的分布示意图，该图不能表明()A.叶绿体中色素能够吸收光能B.叶绿体在光下能够合成糖类C.色素及特定物质共同参与完成光反应D.叶绿体内能够发生光能向化学能的转化解析：图中显示叶绿体中色素能够吸收光能，A正确；该图只体现了光合作用的光反应阶段，糖类的合成在暗反应阶段，B错误；该图是光合作用的光反应阶段，需要色素、酶、ADP和Pi参与，C正确；光反应阶段，色素将光能吸收、传递和转化成ATP和H中的化学能，D正确。答案：B考点2 光合作用的探究历程与基
6、本过程基础突破抓基础，自主学习1光合作用的探索历程2光合作用的过程(1)反应式：。(2)过程CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O2重难突破攻重难，名师点拨1常考的3个光合作用探索历程的经典实验分析(1)萨克斯实验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(有无淀粉生成)，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。该实验的关键是要进行饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的说服力。(2)恩格尔曼实验将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和O2的影响。设置极细光束和好氧细菌的好处：能够准确判断水绵细胞中产生氧气的部位。好氧细菌的作用：作为观察的指标，可通过好氧细菌的
7、移动判断O2的产生部位。(3)鲁宾和卡门实验应用同位素示踪技术追踪CO2和H2O中的O元素在光合作用中的转移途径。此实验设置了对照，自变量是标记物质即H 182 O和C18O2，因变量是释放的O2有无放射性。2光反应和暗反应的区别与联系项目光反应暗反应条件需要光、色素、酶、H2O、ADP、Pi不需要叶绿素和光，需要多种酶、ATP、H、CO2场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质物质转化水的光解：2H2O光4HO2ATP 的合成：ADPPi能量酶ATP CO2 的固定：CO2C5酶2C3C3 的还原：2C3 ATP酶H(CH2O)C5能量转化光能活跃的化学能有机物中稳定的化学能联系3.光合作用过程中元
8、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H182 O光反应 18O2C18O2CO2的固定 C3C3的还原(CH182 O)H182 O(3)光合作用过程中C元素的转移途径14CO2CO2的固定 14C3C3的还原(14CH2O)特别提醒(1)光反应阶段产生的 ATP 只能用于暗反应阶段 C3 的还原，不能用于其他生命活动。(2)光反应必须在光照下进行，暗反应有光无光均能进行。(3)暗反应停止时，使 ATP 和H积累，光反应也会停止。(4)H既不是 H，也不是 H，而是还原型辅酶(NADPH)，它是由氧化型辅酶(NADP)与电子和质子(H)结合形成的
9、。题型突破练题型，夯基提能题型1 探究光合作用历程的实验方法1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，以消耗掉细胞中原有的淀粉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，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光
10、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。答案：B2(2018福建厦门模拟)关于光合作用探究历程的相关实验，下列说法错误的是()A.饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部分可向遮光部分运输小分子有机物B.受到均匀光照，好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位C.改变水中H182 O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变D.供给小球藻14CO2，叶绿体内含14C的三碳化合物和五碳化合物不断积累解析：叶片被遮光以后，不能进行光合作用，仍然要进行呼吸作用，呼吸作用需要的小分子有机物(如葡萄糖)，是由曝光部分运输而来，A正确；如果实验用临时装
11、片完全暴露在光下，即受到均匀光照后，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围，由此说明了氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，B正确；因为光合作用产生的氧气来自水的光解，因此，改变水中H 182 O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变，C正确；在光合作用的暗反应阶段，14CO2与五碳化合物在相应酶的作用下被固定形成三碳化合物，进而在ATP和H的作用下生成糖类等有机物，因此14C先后出现在三碳化合物与糖类中，不会出现在五碳化合物中且含14C的三碳化合物不会不断积累，D错误。答案：D 题型2 光合作用的过程分析方法技巧巧用模型法分析物质量的变化(1)以上
12、分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，H和ATP含量的变化是一致的。(3)具体分析时只有厘清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能避开试题陷阱。3(2018湖南衡阳模拟)如图所示为叶绿体中的某种结构，及其上发生的物质和能量变化。下列叙述不正确的是()A.图中的是植物吸收的水分子B.光合作用的色素都分布在结构上C.光能转变为H和ATP中的化学能D.H、O2和ATP都能用于暗反应解析：水在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，所以图中的
13、是植物吸收的水分子，A正确；叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B正确；在叶绿体的类囊体薄膜上，色素将吸收的光能转变为H和ATP中的化学能，C正确；H和ATP都能用于暗反应，O2不用于暗反应，而是直接释放，D错误。答案：D 4(2018河北唐山一模)将叶绿体悬浮液置于适宜光照下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是()A.可测定叶绿体悬浮液的净光合速率B.向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，H含量下降C.突然改用等强度红光照射，C3含量上升D.改变悬浮液的pH对氧气释放无影响解析：离体叶绿体释放出的氧气为实际光合作用产生的氧气，所以该实验可测定叶绿体悬浮液的实际光合速率，A错误
14、；向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，可使溶液中用于光合作用的CO2含量增加，生成的C3增加，进而使C3被还原时消耗的H增加，导致H含量下降，B正确；突然改用等强度红光照射，则叶绿体色素吸收利用的光能增多，导致光反应产生的H和ATP增加，使C3的还原增强，消耗的C3增加，短时间内C3含量下降，C错误；产生氧气的光反应需要酶的催化，而酶的催化活性受pH影响，D错误。答案：B 图表突破析图表，融会贯通如图为光合作用的过程模式图。请分析：(1)结构A表示_，其中发生的能量转变是_。(2)当供给14CO2时，放射性出现的顺序是：_。(3)若突然停止光照，短时间内C3的含量将会_，判断依据是_。答案：(
15、1)类囊体薄膜 光能转变为ATP中活跃的化学能(2)CO2C3甲(3)上升 停止光照，光反应生成的ATP和H减少，导致C3的还原减弱，而CO2的固定不变考点3 叶绿体色素的提取和分离(实验)1实验原理2实验步骤3实验结果色素的提取和分离实验失败原因分析1色素提取液颜色浅。原因是没有加二氧化硅，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；选取的叶片不新鲜、色浅，含色素少。2色素提取液发黄。原因是未加碳酸钙或加入过少，叶绿素分子部分被破坏。3没有提取到色素。原因是没有加有机溶剂(如无水乙醇)。4色素没有分开。原因是没有塞紧试管口，滤纸上的层析液挥发掉了。5色素进入
16、了层析液。原因是滤液细线触及了层析液。1(2018四川广安一模)下列与“绿叶中色素的提取和分离”实验有关的叙述，正确的是()A.提取绿叶中的色素时只能用无水乙醇溶解色素B.研磨叶片后立即加入碳酸钙可防止色素被破坏C.叶绿素b在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素D.不同绿叶中的色素在滤纸条上的色带顺序不同解析：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇和丙酮中，A错误；叶绿体中色素的提取实验研磨前加入碳酸钙，可以防止色素被破坏，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最小，C正确；各色素带的顺序由色素自身在层析液中的溶解度所决定，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，与绿叶种类无关，D错误。答案：C2某
17、班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析不合理的是()A.甲可能误用了蒸馏水做提取液和层析液B.乙可能是因为研磨时未加入SiO2C.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解析：叶绿体中色素能溶解在有机溶剂中，几乎不溶于蒸馏水中，A正确；SiO2可使研磨充分，未加入SiO2，导致研磨不充分，获得的色素少，B正确；在滤纸条上距离点样处近的叶绿素含量比类胡萝卜素多，C错误；CaCO3可防止叶绿素被破坏，未加入CaCO3可导致叶绿素提取减少，D正确。答案：C随堂巩固 达标检测 练小题提速度判断下列说法是
18、否正确1叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。()2液泡中色素吸收的光能用于光合作用。()3不含叶绿体的生物不能进行光合作用。()4光合作用需要的色素和酶均分布在叶绿体基粒和基质中。()5破坏叶绿体外膜后，O2不能产生。()6细胞中不能合成ATP的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构。()7光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提。()8在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5含量都迅速增加。()9H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中。()练真题明方向命题分析 1考查特点：本部分是高考中的核心考点
19、，每年必考，纵观近几年全国卷，考点主要集中在光合作用的有关结构、光合作用的过程等方面。2命题趋势：选择题和非选择题均有，且题型多样，常与细胞呼吸综合考查。1(2016高考全国卷)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：提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂(如无水乙醇)中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输的方式从土壤溶液中吸收，也可以
20、在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。答案：C2(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
21、叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失解析：应该在研磨叶片前加入CaCO3，A项错误；即使菜叶剪碎不够充分，叶绿体色素也可以溶解在无水乙醇中进而提取光合色素，B项正确；鲜菠菜中含有较多水分，因此不能为获得10 mL提取液而一次性加入10 mL乙醇，C项错误；层析完毕后，叶绿素条带不会随溶剂挥发而消失，D项错误。答案：B3(2016高考天津卷)在适宜反应条件下，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：植物光合作用主要利用的是红光和蓝
22、紫光，对绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后，光反应速率加快，产物H和ATP上升，进而C3的还原过程加快，未被还原的C3下降，A、B项错误；而改用光照强度与白光相同的绿光照射后，光反应速率减慢，产物H和ATP下降，进而C3的还原过程减慢，C5下降，C项正确、D项错误。答案：C4(2014高考全国卷)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C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP比值下降解析：用黑布迅速将培养瓶罩上，导致绿藻细胞叶绿体内的光反应停止，不再产生O2、AT
23、P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。答案：B5(2015高考全国卷)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%。B 组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，
24、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_能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同
25、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。说明光照与黑暗的交替频率越高，光下产生的H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H填网络串线索填充：色素、酶 基质、基粒 光照、CO2 ATP、H ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能