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1、第7讲光合作用课标要求.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在 二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。实 验：提取和别离叶绿体色素。考点一叶绿体与光能的捕获,=知积.自色梳理1.解开光合作用之谜(1)1779年，英格豪斯把带叶的枝条放入水里，发现绿叶只在阳光下产生气 体，在黑暗处不产生气体。(2)1864年，萨克斯采用碘蒸气处理叶片的方法检测淀粉，确定叶片在光下 能产生。(3)1941年，鲁宾和卡门运用证明了光合作用释放的 02来自水。(4)1948年，卡尔文用14c标记C02,追踪光合作用中碳元素的行踪，发现 CCh被用于合成糖类等有机物的途径卡尔文循
2、环。2.恩格尔曼的实验(1)生物材料：水绵和好氧细菌。(2)实验现象：用透过三棱镜的光照射，在红光区和蓝光区的叶绿体部位都 聚集了大量的好氧细菌。(3)实验结论：叶绿体中含有能有效地吸收利用红光和蓝光的物质，这些物 质吸收的光与绿叶在光下产生氧气有关。3.提取和别离叶绿体中的光合色素(1)实验原理|提取.理卜(如无水乙醉)能溶解色素(八 J 1a)色索在中溶解度不同，在滤纸条别离原理.上扩散的速度不同(2)实验步骤电子。电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH。NADPH的作用是提示：（1）可作为暗反响阶段的还原剂；（2）储存局部能量供暗反响阶段利用I.光合作用过程中元素的去向分析
3、元素去向暗反响 此“的周车 CjC2W(CH180)+H1g0至UC02 CO?的固定C3 C,的还原.(14cH2。)旦 H,0- NADPH - (CH20)+H,02.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析（1） “过程法”分析各物质变化以下图中I表示光反响，II表示C02的固定，HI表示C3的还原，当外界条件（如 光照、C02）突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：.2C3-2充足/，、C3、（CH2。） 合成ht Cs、NADPH、ATP时向突破1光合作用的过程生命观念核心素养1. （2022江苏扬州高三模拟）以下图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转换用实线表示，能量传
4、递用虚线表示，图中ag为物质，为反响过程），下 列判断错误的选项是（）(CH2O)A.绿色植物能利用a物质将光能转换成化学能储存在c中B.e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂C.图中表示水分的吸收，表示水的裂解D.在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升解析：选B。e为水裂解生成的H*与NADP.结合形成的NADPH,也储存 局部能量供暗反响中C3的还原，B错误。2. （2022江苏无锡模拟）磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光的合成与运输示意图。的合成与运输示意图。蔗糖硝酸丙糖合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。以下图为某植物光合作用产物A.a表示的物质是AT
5、P,它也可以在叶绿体基质中合成B.磷酸丙糖应该是一种五碳化合物C.磷酸丙糖是暗反响阶段的产物，在细胞质基质中合成淀粉D.假设图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合作用速率下降解析：选D。题图中a表示光反响为暗反响提供的物质NADPH和ATP,其 在叶绿体类囊体膜上合成，A错误；磷酸丙糖是三碳化合物，B错误；由题图可 知，磷酸丙糖合成淀粉的过程是在叶绿体基质中进行的，C错误：磷酸转运器活 性受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将Pi运入叶绿体，造成叶绿体中光合 作用产物积累和缺少Pi,导致光合作用速率降低，D正确。突破2光合作用过程拓展核心素养科学思维3. （2022安徽合腮高三期中）以下图表
6、示绿色植物光合作用的局部过程，图中AC表示相关物质。以下有关分析错误的选项是（）次NADPB中 U /II 5】L M II in I类囊体薄膜A.图中A为O2,可释放局部到空气中B.图中B为NADPH,外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高C.该过程消耗的NADP+和C来自叶绿体基质D.该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中解析：选B。题图中B是在NADP+、H+和e-参与下形成的，为NADPH, 当外界CO?浓度升高时，暗反响中生成的C3增多，那么消耗的NADPH增多，导 致NADPH的含量暂时降低，B错误。学知识分析，以下相关表达正确的选项是（）G离co,含量环境co?、j.卡尔方高
7、含量环境+国线粒体、 CO,4.（多项选择）以下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，结合所A.在高O2含量环境中，植物不能进行光合作用B.卡尔文循环的具体场所应为叶绿体基质C.将植物突然置于黑暗环境中，C5与C3之间的转化会受影响D. C2和葡萄糖均可在线粒体内被彻底分解成C02和H20解析：选BC。从题图信息可知，在高02含量环境中，产生的C3也可用于 卡尔文循环，进而生成糖，A项错误；根据所学知识可知，卡尔文循环的具体场 所应为叶绿体基质，B项正确；光合作用暗反响的进行，需要光反响提供NADPH 和ATP,黑暗条件下，光反响不能进行，不能为暗反响提供NADPH和ATP,因 而C
8、5与C3之间的转化将受到影响，C项正确；线粒体不能直接分解葡萄糖，D 项错误。5.（多项选择）（2022山东济宁期末）小麦体内只有一条固定C02的途径，即卡尔 文循环，也称为C3途径；甘蔗除具有C3途径外，还有另外一条途径，即C4途 径。比拟甘蔗和小麦的叶片结构发现，小麦的维管束鞘细胞不含叶绿体，光合作 用的全过程在叶肉细胞的叶绿体中完成。而甘蔗的叶肉细胞的叶绿体中基粒发 达，维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒。甘蔗细胞暗反响中C02固定过程如图所 示，能有效利用较低浓度的CCh。以下表达正确的选项是（）叶肉细胞维管束鞘细胞中的叶绿体 口中的叶绿体（3一磷酸C3(PEP)C3(PEP)C5(RuBP
9、)髀ADP+Pi ATPC3（丙酮酸）（CH2o）胞同连丝A.干旱环境中小麦光合作用速率比甘蔗大B.甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物C.甘蔗、小麦光反响的场所都发生在叶肉细胞中D.甘蔗、小麦暗反响过程中COz的受体都是PEP和RuBP解析：选BC。小麦体内只有一条固定C02的途径，即卡尔文循环；甘蔗除 了具有C3途径外，还有C4途径，能有效利用较低浓度的CO2。干旱环境中，气 孔大量关闭，吸收CO2较少，小麦光合作用速率比甘蔗小，A错误。有机物是 在维管束鞘细胞中经过卡尔文循环合成的，而叶肉细胞只进行C4途径，不形成 有机物，故甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物，B正确。甘蔗的叶
10、肉细胞的叶绿体中基粒兴旺，维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒；小麦的维管束鞘细 胞不含叶绿体，甘蔗、小麦光反响的场所都发生在叶肉细胞中，C正确。甘蔗暗 反响过程中C02可以与PEP结合生成C4,也可与RuBP结合生成C3,故碳同化 过程中CCh的受体是PEP和RuBP,小麦暗反响过程中C02的受体是RuBP, D 错误。突破3环境改变对光合作用中物质变化的影响核心素养科学思维6.（多项选择）（2022江苏镇江检测）光合作用通过密切关联的两大阶段光反响 和暗反响实现。以下对于改变反响条件而引起的变化的说法，不正确的选项是（）A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断C
11、O?供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起口I-绿体基质中ATP/ADP的值减小解析：选ACD。突然中断CCh供应，导致CCh的固定速率降低，叶绿体中 C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错 误；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进 而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大， C错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加， ATP/ADP的值增
12、大，D错误。7.在光照等适宜条件下，将培养在CCh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，其叶片暗反响中C3和C5微摩尔浓度的变化 趋势如图。回答以下问题：O 100 200 300 400 时间/f, 图中物质A是（填“C3”或“C5”）。在CCh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）假设使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反响中C3和C5浓 度到达稳定时，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
13、度比CO: 浓度为1%时的（填“低”或“高”），其原因是解析：（1）CO2浓度降低后，直接影响暗反响中CO2的固定，导致C3的量减 少，确定物质A是C3,物质B是C5。（2）CCh浓度为1%时，暗反响速率在该环 境中已到达稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反响的特点，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）假设使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，C3和C5的 浓度保持稳定后，暗反响保持稳定，根据暗反响中CO2固定的反响式可知，C3 的量应是C5的量的2倍。（4）CCh浓度降低，到达最大光合速率时所需的光照
14、强 度降低，因为暗反响减弱，所需的ATP和NADPH减少，光反响强度减弱。答案：C3 （2）喑反响速率在该环境中已到达稳定，即C3和C5的含量稳 定。根据暗反响的特点，此时C3的分子数是C5的2倍C5的合成速率不变，消 耗速率却减慢，导致C5积累 高（4）低CO2浓度低时，暗反响强度低，所 需ATP和NADPH少（ IW络& -K）色素、豳、DNA、RNA、ATP、ADP、Pi色素、豳、DNA、RNA、ATP、ADP、Pi双层膜、基质、基粒丁廊变化1条件 暗反响ATP、NADPH ADP、Pi、NADP.取要物质结构有光、无光均可探索光合作用原理的局部实验叶绿体光照图彳光盘应） 能嫌标1 一光
15、能，储存在ATP及NADPH中的化学能J |储存在ATP和NADPH中的化学能一储存于糖分子中的化学能 体验等级考 1. （2021 高考广东卷）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2 固定形成C3的酶被称为Rubisco,以下表达正确的选项是（）A. Rubisco存在于细胞质基质中B.激活Rubisco需要黑暗条件C. Rubisco催化CO2固定需要ATPD. Rubisco催化C5和CO2结合解析：选D。由“唯一催化C02固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知， Rubisco是与暗反响有关的酶，暗反响阶段的化学反响是在叶绿体基质中进行的， 故Rubisco存在于叶绿体基
16、质中，A错误，D正确；暗反响在有光、无光条件下 都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反响阶段，C02 的固定不消耗NADPH和ATP, C错误。2. （2021 高考湖南卷）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量 和物质转化过程。以下表达错误的选项是（）A.弱光条件下植物没有02的释放，说明未进行光合作用B.在暗反响阶段，CCh不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉局部花穗，叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度解析：选A。弱光条件下，植物没有02的释放是因为此时呼吸作用强度大 于光合作用强度，并不是未进行光合作用，A错
17、误。研磨一提取色素过滤绿叶剪碎一二氧化硅:化加入一碳酸钙:困一无水乙薛:迎收集福液收集福液提醒无水乙静也可用丙酮 或92#汽油替代，但不可用水制备滤纸条卜剪去一端的两角:海 画滤液细线卜直、细、匀（风干后再重复画一到两次）别离色素将滤纸条插入层析液中，凹不能触及层析液观察与记录滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色 素带，如以下图匚画（橇黄色）二一回（黄色）.圜（蓝绿色）R（黄绿色）匕卜7滤液细线I提醒 胡萝卜素含量最少，所以其色素带最窄；在层析液中溶解度最 大，所以扩散最快。胡萝卜素和叶黄素之间的距离最远。叶绿素a的含量最多，所以该色素带最宽。4 .叶绿体中光合色素的吸收光谱分析由图可以看出:赢
18、、 厂可见光的波K范圉是380750 nm 普普厂一般叶绿体中的色素只吸收也 对红外光和紫外光不吸收森叶绿素主要吸收同 整厂一类胡萝卜素主要吸收回I提醒（1）植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素（叶绿素）对绿光吸收最少，绿光被反射出来。（2）植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。5 .叶绿体的结构与功能叶绿体的结构模式图其匕可进行此处可进行0 Q提醒蓝细菌无此结构，但存在光合色素和酶，也能进行光合作用。叶绿体外膜、内膜和类囊体薄膜均是以磷脂双分子层为基本支架的生物 膜。(2)叶绿体的功能厂、产生图_、内膜-内部:含有与画 有关的酶I基粒：由固 堆登而成，分布有因决定 和与固有关的酣进行图 的场
19、所答案自填淀粉 团同位素标记法 E有机溶剂E层析液因研磨充分K防止叶绿素分子被破坏0溶解色素E 使扩散均匀0滤液细线同胡萝卜素回叶黄素0叶绿素a直叶绿 素b回可见光同红光和蓝紫光 屈蓝紫光 0光反响 0暗反响 画外膜 四叶 绿体基质 圆暗反响 以类囊体四色素国光反响因光合作用(1)提取光合色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。()(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。()(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。()(4)植物细胞中都含有叶绿体；光合作用需要的酶和色素分市在叶绿体的基 粒中。()(5)叶绿体内膜向内折叠形成类囊体，所以内膜面积远大于外膜面积。()(6)植物叶片
20、呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。()答案：X (2)X (3)V (4)X (5)X (6)X挖微I材挖微I材光反响阶段物质变化H,0回NADPfH胤 NADPHADP+P 陛 ATP能量变化：光能I储存在ATP和HJ中的化学能 场所:国物 |CO23 逛 / NADPH恒NADP+H化ATP 皂ADP+Pi能量变化：储存在ATP和H中的化学能国 1提醒I(1)暗反响有光、无光都能进行，假设光反响停止，暗反响可持续进行一段时间，但时间不长。(2)C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、。等原子，如丙酮酸 (C3H4。3)就是一种三碳化合物。3 .反响式回0助学巧记光合作用过程的“
21、一、助学巧记光合作用过程的“一、三、四”4 .光合作用和化能合成作用的比拟八光合作用产型皂绿色植物行厂光能w化能合成产麦包硝化细菌Y 作用I能.来源图_都能将四等无机物合成I矍I一宥机物提醒绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。答案自填| 田叶绿体 团CO2和H2O 国化学能 叶绿体的类囊体 膜上S H+ + O? 0叶绿体基质H (CH2O) E储存于糖分子中的化学能 光能回CO2+H2Orar(CH2O)+O3血 氧化无机物放出的能量 回CO2和H2O(1)破坏叶绿体外膜后，02不能产生。()(2汨2。在光下分解为H+和02的过程发生在叶绿体基质中。()
22、(3)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。()(4)进入叶绿体的C02不能被NADPH直接还原。()(5)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CCh后，可完成暗反响过程。( )(6)当叶绿体内ATP缺乏时，线粒体产生的ATP可供应叶绿体用于光合作用。()(7)土壤中的硝化细菌可利用CO?和H2O合成糖，这种反响形式称为硝化作 用。()答案：X (2)X X (4)V (5)V (6)XXX1 .（必修1 P85积极思维）右图是光合作用探究历程 中恩格尔曼的实验示意图，请分析：（1）恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？提示：（1）选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察; 用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位（2）排除氧气和极细光束外的其他光的干扰2 .（必修1 P87正文信息）尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反响的关3 .（必修1 P88正文信息）C3是指三碳化合物， C5是指五 碳化合物二磷酸核酮糖（RuBP）。提示：3磷酸甘油酸4 .（必修1 P89图3-2-10）水分解为02和H+的同时，被叶绿体夺去两个