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1、第 4 节 能量之源光与光合作用种类颜色吸收光谱叶绿素(约占 3/4)叶绿素 a_色 主要吸收蓝紫光和红光叶绿素 b_色类胡萝卜素(约占 1/4)_黄色主要吸收蓝紫光_橙黄色考点一 叶绿体中的色素及光合作用探究历程 考点梳理 1.叶绿体中色素的种类和颜色蓝绿黄绿叶黄素胡萝卜素2.叶绿体的结构和功能(1)叶绿体结构示意图暗反应类囊体叶绿体光合作用(3)功能：通过恩格尔曼的实验，好氧细菌只分布于_被光束照射的部位，证明叶绿体是进行_的场所。能进行光合作用的生物不一定含有叶绿体，如光合细菌、蓝藻等不含叶绿体，但能进行光合作用。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
2、灭小鼠与绿色植物，密闭小鼠不易窒息植物能更新空气(更新何种气体当时不知道)萨克斯绿叶光合作用产生淀粉3.光合作用探究历程中的几个重要实验分析实施者实验过程及现象实验结论恩格尔曼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向植物提供光合作用释放的氧气全部来自水(续表)(1)普利斯特利的实验分析缺少空白对照，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。没有认识到光在植物在更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。(2)萨克斯的实验分析设置了自身对照，自变量为光照，因变量是颜色变化。实验的关
3、键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。(3)鲁宾和卡门的实验分析设置了对照实验，自变量是标记物质(H218O 和 C18O2)，因变量是 O2 的放射性。基础测评)1.关于叶绿素提取的叙述，错误的是(A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B.加入少许 CaCO3 能避免叶绿素被破坏C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分答案：C2.以下关于叶绿体和光合作用的几个实验，得不到相应实验结果的是()A.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射 5 小时，加碘液处理后溶液呈
4、蓝色B.在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，变成蓝色C.将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗(暗带)的区域主要是红光和蓝紫光区域D.将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足 14CO2 的密闭透明的照光小室内，3 小时后在叶内淀粉中可检验到 14C 的存在答案：A3.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，曾提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。能证明这一假说的实验是()A.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光C.
5、萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水答案：C考点二光合作用过程 考点梳理 1.光合作用的过程项目光反应暗反应场所_条件光照、色素和酶多种酶、有无光都可以原料 H2O、NADP+、ADP、PiH、ATP、CO2产物H、ATP、_、ADP、Pi物质变化水的光解：H2O HO2ATP 的合成：ADPPi ATPCO2 的固定：CO2C5 2C3C3 的还原：2C3 (CH2O)C5能量变化_ATP 中活跃化学能ATP 中活跃化学能有机物中稳定的_2.光反应与暗反应的区别叶绿体基质O2(CH2O)叶绿体类囊体薄膜光能化学能能进行光合作用的真核细胞，光
6、合作用过程的“一、二、三、四”3.外界条件骤变时光合作用过程中各物质含量变化的分析(1)分析方法需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。如 CO2 供应正常、光照停止时 C3 的含量变化：条件过程变化C3C5H和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供应不变过程减弱，过程减弱，过程正常进行增加_减少光照由弱到强，CO2供应不变过程增强，过程增强，过程正常进行_增加增加(2)含量变化分析过程与结果减少减少条件过程变化C3C5H和ATP模型分析光照不变，CO2由充足到不足过程减弱，过程正常进行，随C3 减少减弱，过程正常减少_增加光照不变，CO2由不足到
7、充足过程增强正常进行，随 C3 增加增强，过程正常增加减少_（续表)增加减少C3、C5 含量变化的两点注意(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 的含量变化是一致的。4.光合作用过程中元素转移途径分析(1)光合作用中氢元素的转移途径(2)光合作用过程中 O 元素的转移途径(3)光合作用过程中 C 元素的转移途径(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
8、累，光反应受抑制。(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。基础测评 1.下列关于光合作用的叙述，错误的是()A.光反应阶段不需要酶的参与B.暗反应阶段既有 C5 的生成又有 C5 的消耗C.光合作用过程中既有H的产生又有H的消耗D.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能答案：A2.下图是绿色植物体内能量转换过程的示意图，请据图回答：(1)图中 A 表示的过程为_，其中生成的 ATP所含化学能来自_，这些 ATP 将用于_。(2)图中 B 表示的过程为_，此过程发生的场所是在_。(3)图中 C 表示的过程为_，产生的
9、ATP 中储存的能量来自_，ATP 水解释放的能量直接用于_，这里产生的 CO2 是在_阶段形成的，产生的水是在_阶段形成的，此过程的反应式可以写成：_。答案：(1)光反应 光能暗反应中合成葡萄糖(CO2 的还原)(2)暗反应叶绿体基质(3)有氧呼吸葡萄糖氧化分解植物的各项生命活动第二第三C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量考点三影响光合速率的因素及应用 考点梳理 1.光合作用强度(1)概念：植物在光照条件下，单位时间、单位面积同化二氧化碳的量或生成糖类的数量。产物生成(2)表示方法：一定时间内原料消耗的数量或_的数量。2.影响光合作用的内部因素(1)同一植物的不同生长发育阶段曲
10、线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是_。幼苗期、营养生应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。长期、开花期(2)同一叶片的不同生长发育时期曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率提高；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，可降低其细胞呼吸消耗的有机物的量。3.影响光合作用的环境因素(1)光照强度曲线模型阴生植物的 B 点左移，C 点左移并较低，如图中虚线所示。曲线点、段进行的生理过程气体转移情况对应的生理状态模型A 点只
11、进行呼吸作用吸收 O2、释放 CO2aAB 段呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用吸收 O2、释放 CO2b在不同光照强度下植物组织细胞生理状态模型abcd曲线模型分析曲线点、段进行的生理过程气体转移情况对应的生理状态模型B 点呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用不与外界进行气体交换cB 点以后呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用”或“植物乙。只有净光合速率大于零时植物才积累有机物，据此对比分析两条曲线可知：当光照强度大于 B 小于 C时，植物甲的净光合速率大于零并积累有机物，而植物乙的净光合速率小于零，消耗有机物。(2)A 点光照强度为零，植物甲不能进行光合作用，但能进行细胞
12、呼吸，因此可通过细胞呼吸作用产生H和 ATP。答案(1)温度、二氧化碳浓度 大于 B 小于 C(2)能细胞呼吸作用产生考向预测10.(2018 年新课标卷)回答下列问题：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的_上，该物质主要捕获可见光中的_。(2)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于 a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均_。当叶面积系数超过 b 时，群体干物质积累速率降低，其原因是_。(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用
13、放出的 CO2 量相等时所需要的光照强度_(填“高”或“低”)。解析：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光；(2)由图可知：当叶面积系数小于 a 时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均上升；当叶面积系数大于 b 时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在上升，导致群体净光合速率降低，干物质积累速率下降；(3)通常由于阴生植物的呼吸作用强度小于阳生植物，即阴生植物通过呼吸作用放出的 CO2 比阳生植物少，因此阴生植物光合作用吸收的 CO2 量与呼吸作用放出的 CO2 量相等时所需要的光照强度比阳
14、生植物低。答案：(1)类囊体薄膜蓝紫光和红光(2)增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低 (3)低11.(2018 年新课标卷)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的 A、B 两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示，据图回答问题：(1)从图可知，A 叶片是树冠_(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是_。(2)光照强度达到一定数值时，A 叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_反应受到抑制。(3)若要比较 A、B 两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机
15、溶剂是_。解析：(1)由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知：A 叶片是树冠下层的叶片。(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，氧气产生于光反应阶段。光照强度达到一定数值时，A 叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，说明光反应速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。(3)绿叶中的叶绿素等光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取叶绿素。答案：(1)下层A 叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于 B 叶片(2)暗(3)无水乙醇考向 5 光合作用
16、与呼吸作用的比较典例 5某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是()A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为 25 C.在 025 范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D.适合该植物生长的温度范围是 1050 解析由题目所给曲线可以看出，呼吸作用的最适温度约为 53，而光合作用的最适温度约为 30，A 正确；净光合速率达到最大值对应的温度(即最适温度)约为 25，B 正确；在 025 范围内，与呼吸速率变化曲线相比，光合速率变化曲线升高得更快，说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C 正确；超过 45，呼吸作用产生
17、的二氧化碳多于光合作用消耗的二氧化碳，说明呼吸作用消耗的有机物多于光合作用产生的有机物，没有有机物的积累，不适合该植物的生长，D 错误。答案D考向预测12.如图表示在适宜的光照、CO2 浓度等条件下，某植物在不同温度下的净光合作用速率和细胞呼吸速率曲线，下列叙述错误的是()A.光合作用中温度主要影响暗反应阶段B.光合作用、细胞呼吸都受到温度的影响，其中与细胞呼吸有关的酶的适宜温度更高C.温度在 30 左右时真正光合作用速率最大D.若温度保持在 25，长时间每天交替进行 12 h 光照、12 h 黑暗，该植物不能正常生长解析：光合作用暗反应阶段需要更多的酶参加，因此温度主要影响暗反应阶段，A 正
18、确；由图示可知光合作用最适温度为 30，细胞呼吸的最适温度为 40，B 正确；由图示可知温度为 30 时，净光合作用速率与细胞呼吸速率之和最大，C正确；温度保持在 25 时，光照条件下净光合速率为 4，黑暗条件下的呼吸速率为 2.5，因此，长时间每天交替进行 12 h 光照、12 h 黑暗，该植物能正常生长，D 错误。答案：D13.(2018 年江苏质检)图甲表示某种植物光合作用强度(用CO2 吸收量表示)与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中 M 和 N 代表两种气体的体积)，下列说法正确)的是(注：不考虑无氧呼吸)(甲乙A.图甲中曲线对应的纵坐标数值即为图乙中的 m4B.
19、处于图甲中 a、b、c、d、e 任意一点，图乙中都有 m1n10，m2n20C.图甲中 e 点以后，图乙中 n4 不再增加，其主要原因是 m1值太低D.图甲中 c 点时，图乙中有 m1n1m4n4解析：从图示知，M 表示 CO2，N 表示 O2。图甲中曲线对应的纵坐标数值表示植物从外界环境中吸收的 CO2 量或向外界环境释放的 CO2 量，相当于乙图中的 m3 或 m2，A 错误；乙图中 m1n10 表示存在呼吸作用，故可对应甲中 a、b、c、d、e任意一点，图甲中 c 点为光补偿点，该点光照强度下植物呼吸作用强度等于光合作用强度，即呼吸作用释放的 CO2 刚好供光合作用使用，图乙中有 m1n
20、1m4n40，m2n20，其他点对应的图乙中 m2 不一定等于 n2，B 错误、D 正确；图甲中 e 点所对应的光照强度为光饱和点，光合作用强度的限制因素为外界环境的温度和 CO2 浓度等，图乙中 n4 不再增加，其主要原因可能是 m3 值太低，C 错误。答案：D14.(2018 年新课标卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示，回答下列问题：(1)当光照强度大于 a 时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_。判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。(4)某
21、植物夏日晴天中午 1200 时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。解析：(1)由图分析可知，当光照强度大于 a 时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。(2)净光合速率下降幅度较大的植物是甲；由图可知，随着光照强度增加，甲植物净光合速率增加更快。由此可以推知，当光照强度减小时，甲植物净光合速率下降的幅度更大。种植密度过大，导致的结果是单株植物的光照强度下降，因此甲植物净光合速率下降的幅度更大。(3)与非林下相比，林下的光照强度会因其他树木的遮挡更弱一些，而乙植物在光照强度较弱时净光合速率下降幅度比甲植物小，
22、因此乙植物更适合在林下生长。(4)夏日晴天中午 1200 时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞吸收二氧化碳的量下降，从而引起光合速率下降。答案：(1)甲(2)甲光照强度降低，导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2绿叶中色素的提取和分离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
23、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 12 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结果分析：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带过程注意事
24、项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇溶解色素(3)加少量 SiO2使研磨充分(4)加少量 CaCO3防止色素被破坏(5)迅速、充分研磨防止乙醇过度挥发，充分溶解色素(6)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化过程注意事项操作目的分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、齐使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次增加滤液线中色素含量，使分离出的色素带更清晰(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中(续表)典例(2018 年湖北宜昌高三期中)如图为叶绿体中色素在滤纸条上的分布，下列叙述
25、正确的是()A.a 色素带对应的色素主要吸收红光和蓝紫光B.b 色素带颜色为橙黄色C.c 色素带最宽，说明该色素含量最多D.d 色素带对应的色素在层析液中的溶解度最高解析 叶绿体中色素在滤纸条上由上到下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，胡萝卜素主要吸收蓝光，A错误；叶黄素为黄色，B 错误；叶绿素 a 含量最多，色素带最宽，C 正确；胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，d 是叶绿素 b，它在层析液中的溶解度最低，D 错误。答案C举一反三(2018 年安徽黄山八校联考)某同学用无水乙醇提取强光下生长幼苗的叶绿体色素，用层析液进行层析。如图为层析的结果(、为色素条带)。下列叙述错误的是()A.若滤液细线触及层析液，则可以缩短得到四条色素带的时间B.、色素条带间距小，说明两种色素的溶解度差异小C.四种色素在层析液中溶解度大小是D.与强光照相比，正常光照下的幼苗绿色比较深解析：如滤液细线触及层析液，色素会溶解在层析液中，导致实验失败，A 错误；、色素条带间距小，说明两种色素的溶解度差异小，B 正确；由于色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快，所以四种色素在层析液中溶解度大小是，C 正确；由于强光照下叶绿素 a 含量小于正常光照，所以与强光下的幼苗相比，正常光照下的绿色比较深，D正确。答案：A