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光与光合作用(ⅰ)

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  • 上传时间:2019-01-18
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    • 1、第10讲 光与光合作用(),考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构,考点二 光合作用的探究历程及过程,考点三 绿叶中色素的提取和分离,构建知识网络 强记答题语句,探究高考 明确考向,练出高分,目 录,考纲要求: 1.光合作用的基本过程()。 2.实验:叶绿体色素的提取和分离。,考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构,解题探究,知识梳理,1.叶绿体中的色素及色素的吸收光谱,知识梳理,叶绿素b,叶绿素a,胡萝卜素,叶黄素,由图可以看出: (1)叶绿体中的色素只吸收 ,而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素对 的吸收量大,类胡萝卜素对 的吸收量大,对其他波段的光并非不吸收,只是吸收量较少。,可见光,红光和蓝紫光,蓝紫光,2.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图,(2)结构,外表:,内部,基质:含有与 有关的酶 :由类囊体堆叠而成,分布 有 和与光反应有关的酶,双层膜,暗反应,基粒,色素,光合作用,(4)恩格尔曼的实验:好氧细菌只分布于 被光束照 射的部位。,叶绿体,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

      2、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。,题组一 光合色素吸收光谱的分析 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nm,暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是( ),解题探究,A.类胡萝卜素 B.叶黄素 C.胡萝卜素 D.叶绿素a,解析 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。 答案 D,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550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,叶绿体中C3的量增加 D.土壤中缺乏镁时,植物对420470 nm波长的光

      3、的利用量显著减少,解析 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,色素吸收光能增强,光反应增强,C3还原加速,叶绿体中C3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。 答案 C,题组二 分析光合色素的元素组成与作用 3.(2013新课标,2)关于叶绿素的叙述,错误的是( ) A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用 C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光,解析 植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光,由于绿色植物几乎不吸收绿色光,所以植物的叶片一般呈现绿色。 答案 D,4.1880年德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将三棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上,并在水绵的悬液中放入好氧细菌,观察细菌的聚集情况(如图所示),他得出光合作用强度在红光区和蓝光

      4、区最强。这个实验的思路是( ),A.细菌对不同的光反应不一,细菌聚集多的地方,水绵光合作用强 B.好氧细菌聚集多的地方,O2浓度高,水绵光合作用强,则在该种光照射下植物光合作用强 C.好氧细菌聚集多的地方,水绵光合作用产生的有机物多,则在该种光照射下植物光合作用强 D.聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物O2,使水绵的光合作用速度加快,则该种光有利于光合作用,解析 普通白光经三棱镜折射后,分散成不同色彩的光,在图(b)中由左到右是按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫分布,好氧细菌分布在氧气浓度较高的环境中。图(a)中,好氧细菌分布多的地方,氧气浓度高,氧气来自光合作用中的光反应,因此好氧细菌的分布也体现出光合作用强度的大小,故B项正确。 答案 B,影响叶绿素合成的因素分析 (1)光照:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。 (2)温度:温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,进而影响叶绿素的合成。低温时,叶绿素分子易被破坏,而使叶子变黄。,归纳提升,(3)必需元素:叶绿素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成,叶子变黄。另外,Fe是叶绿素合

      5、成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致叶绿素合成受阻,叶子变黄。,考点二 光合作用的探究历程及过程,解题探究,知识梳理,1.光合作用的探究历程(连线),知识梳理,思考 (1)普利斯特利实验结果说服力不强,应如何设计对照实验? 答案 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。 (2)萨克斯实验的自变量、因变量、实验组、对照组分别是什么? 答案 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。,(3)写出鲁宾和卡门实验的设计思路。,2.光合作用的过程 (1)反应式:,(2)过程,叶绿体类囊体的薄膜,H+O2,ATP,活跃的化学能,叶绿体基质,(CH2O),ADP+Pi,稳定的化学能,思维诊断 (1)光合作用需要的色素和酶均分布在叶绿体基粒和基质中( ) (2)破坏叶绿体外膜后,O2不能产生(2011浙江,1A)( ) (3)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(2012北京,1B)( ) (4)光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提( ),(5)在其他条件适宜情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照,并在

      6、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化合物含量都迅速增加(2009海南,15B)( ) (6)H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中(2009安徽,1B)( ),题组一 分析光合作用的探究历程 1.如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( ),解题探究,A.Y2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 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(CH O)的有机物,而中小球藻含有(CH2O)的有机物,故中小球藻质量大于中的小球藻质量;和中的水都为H 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。 答案 C,2.(2013海南,10)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

      7、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( ),A.a、b和d B.a、c和e C.c、d和e D.b、c和e,解析 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。 答案 B,体会探究光合作用历程的实验方法 (1)在光合作用的探究历程中,科学家们利用了对照实验,使结果和结论更加科学、准确。 普利斯特利:缺少空白对照,实验结果说服力不强。 鲁宾和卡门:相互对照,自变量为标记物质(H O与C18O2),因变量为O2的放射性。 萨克斯:自身对照,自变量为光照(一半曝光、另一半遮光),因变量为叶片的颜色变化。,归纳提升,(2)萨克斯在做实验前,把绿叶放在黑暗中处理一段时间,目的是消耗掉叶片中的营养物质。如果不进行该步操作,结果可能会变为遮光处也出现蓝色,因为其中的营养物质没有被充分消耗掉。 (3)应用普利斯特利的实验装置和萨克斯的实验处理方法可以验证CO2是光合作用必需的原料,在实验时应注意对植物做饥饿处理。,题组二 光合作用的过程分析 3.根据右面光合作用图解,判断

      8、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薄膜上 C.图示依次为H、ATP、CO2、(CH2O) D.不仅用于还原C3化合物,还可促进与C5的结合,解析 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薄膜上,暗反应发生在叶绿体的基质中。C3化合物还原过程中需要ATP,CO2固定过程中不需要ATP。 答案 C,4.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图,下列有关叙述错误的是( ) A.和均为选择透过性膜 B.上分布有与光反应有关的色素和酶 C.在上形成的产物H和ATP进入中为暗反应提供物质和能量 D.中进行的反应使ATP进入糖类等有机物中,解析 和分别表示叶绿体的外膜和内膜,为生物膜,具有选择透过性;为基粒,其上分布着光反应所需的色素和酶;光反应的产物H和ATP进入叶绿体基质中,为暗反应提供还原剂氢和能源物质ATP;ATP水解后将活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能,而非直接将ATP转移到有机物中。 答案 D,5.(2014福建,26)氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利用光能将H2

      9、O分解成H和O2,H可参与暗反应,低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使H转变为氢气。 (1)莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的 。 解析 (1)在光合作用过程中,叶绿素a等光合色素捕获光能的过程属于光反应过程,光合色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上,故光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上。,类囊体薄膜,(2)CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用,诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响,设计完全培养液(A组)和缺硫培养液(B组),在特定条件下培养莱茵衣藻,一定时间后检测产氢总量。 实验结果:B组A组,说明缺硫对莱茵衣藻产氢有 作用。 为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系,则需增设两实验组,其培养液为 和 。,解析 A组为对照组,产氢量:B组A组,说明缺硫能促进莱茵衣藻产氢;根据单一变量原则,研究CCCP对莱茵衣藻产氢的影响时,可将自变量设置为是否添加CCCP,研究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响时,可设置完全培养液和缺硫培养液进行对照,而既要研究CCCP和缺硫对莱茵衣藻产氢的影响,又要研究两者的相互关系,可设置如下四组实验:,答案 促进 添加CCCP的完全培养液 添加CCCP的缺硫培养液,(3)产氢会导致莱茵衣藻生长不良,请从光合作用物质转化的角度分析其原因 。,解析 光反应产生的H和ATP用于暗反应中C3的还原,而产氢则意味着部分H转变为氢气,参与暗反应的H减少,会使暗反应产生的有机物减少。,莱茵衣藻光反应产生的H,转变为H2,参与暗反应的H减少,有机物生成量减少,(4)在自然条件下,莱茵衣藻几乎不产氢的原因是 ,因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱茵衣藻产氢量。,解析 由题干中信息“低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使H转变为氢气”可

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