高考生物第三单元第9讲.pdf

第 9 讲 光合作用 (Ⅰ )[考纲要求 ] 1.光合作用 (Ⅱ ) 2.实验：光合色素的提取与分离考点一 光合色素和叶绿体的结构1． 叶绿体中的色素及色素的吸收光谱由图可以看出：(1)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2)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2． 叶绿体的结构与光合作用过程图解[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 ( ) A．类胡萝卜素 B．叶黄素C．胡萝卜素 D．叶绿素 a 答案 D 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 a2．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 400～ 500nm 波长的光B．用 450nm 波长的光比 600nm 波长的光更有利于提高光合速率C．由 550nm 波长的光转为 670nm 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 420～ 470nm 波长的光的利用量显著减少答案 C 解析 类胡萝卜素主要吸收 400～ 500nm 波长的光， A 正确； 据图可知， 用 450nm 波长的光比 600nm 波长的光更有利于提高光合速率， B 正确；由 550nm 波长的光转为 670nm 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 420～ 470nm 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 正确题组二 分析光合色素的元素组成与作用3． (2013 ·新课标 Ⅱ ， 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答案 D 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。

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 )，他得出光合速率在红光区和蓝光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答案 B 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)中由左到右是红、 橙、 黄、绿、蓝、靛、紫，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速率的大小，故 B 项正确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 光合作用的过程1． 写出光合作用的总反应式及各元素的去向答案2． 光反应与碳反应的区别与联系项目 光反应 碳反应条件 需色素、光、酶不需色素和光，需要多种酶场所 叶绿体的类囊体膜 叶绿体基质物质转化①水光解：H2O― ― →光 2H＋ ＋ 2e－ ＋ 12O2② ATP 的合成：ADP ＋ Pi＋光能― →酶ATP NADP ＋ ＋ H＋ ＋ e－ ― ― →光能酶NADPH ① CO2 的固定： CO2＋RuBP― ― →酶2C3(三碳酸 ) ②三碳酸的还原三碳酸― ― →ATP、酶NADPH 三碳糖③ RuBP 的再生和其他有机物的形成：三碳糖― →酶能量转换光能→活跃化学能，并贮存在 ATP 和 NADPH 中ADP 和 NADPH 中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能关系[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碳反应进行的前提 ( √ ) (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，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中 C3 和 RuBP 含量都迅速增加 (2009· 海南，15B)( × ) (6)H 2O 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 光合作用的过程分析1．根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是 ( ) A．⑤过程发生于叶绿体基质中B．⑥过程发生于叶绿体类囊体膜上C．图示①～④依次为 NADPH 、 ATP、 CO2、 (CH 2O) D．②不仅用于还原 C3 化合物，还可促进③与 RuBP 的结合答案 C 解析 根据光合作用的过程判断 ①②③④⑤⑥ 分别表示 NADPH 、 ATP、 CO2、 (CH 2O)、光反应和碳反应。

光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，碳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 ATP2.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．①和②均为选择透性膜B．③上分布有与光反应有关的色素和酶C．在③上形成的产物 NADPH 和 ATP 进入④中为碳反应提供物质和能量D．④中进行的反应使 ATP 进入糖类等有机物中答案 D 解析 ① 和 ② 分别表示叶绿体的外膜和内膜， 为生物膜， 具有选择透性； ③ 为基粒，其上分布着光反应所需的色素和酶；光反应的产物 NADPH 和 ATP 进入 ④ 叶绿体基质中，为碳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 转移到有机物中用“一、二、三、四”巧记光合作用的过程题组二 分析条件骤变对光合作用物质含量变化的影响3． (2014 ·新课标 Ⅰ ， 2)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 ＋ 比值下降答案 B 解析 正常生长的绿藻， 照光培养一段时间， 说明绿藻可以正常进行光合作用， 用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物 O2、 ATP 和NADPH( 即 [H])停止产生，所以 A 、 C、 D 项所述现象会发生；光照停止，碳反应中 C3还原受影响， RuBP 减少， CO2 的固定减慢， B 项所述现象不会发生。

4． (2013 ·重庆， 6)下图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 ( ) A． t1→ t2，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B． t2→ t3，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C． t3→ t4，光强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、碳反应增强的结果D． t4 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答案 D 解析 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； t2→ t3，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， 光合速率不会提高，B 项错误； t3→ t4，碳反应增强，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 C3 化合物减少，直接产物含量降低， D 项正确5． 如图是夏季晴朗的一天中， 某绿色植物体内 C3 和 RuBP 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 ( ) A． m 表示 RuBP， 因为夜间叶绿体不能产生 ATP 和 [H]， RuBP 因缺少 ATP 不能与 CO2 结合而积累B．在 5～ 9 时，光合作用的最大限制因子是温度， 11～ 15 时最大的限制因子是光照和 CO2C． 16～ 20 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、NADPH 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 16～ 20 时两种物质含量变化的主要原因答案 C 解析 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 C3 和 RuBP 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 NADPH 增多， C3 被还原而减少， RuBP 则增多； 傍晚光照减弱， 光反应产生的 ATP 和 NADPH 减少， C3 增多， RuBP则减少，所以 m 表示 C3， n 表示 RuBP CO2 的固定不需要 ATP，在 5～ 9 时，光合作用的最大限制因子是光照而不是温度， 11～ 15 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特别提醒 (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 RuBP 含量的变化是相反的， NADPH 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[深度思考 ](1)为什么需要选用新鲜绿色的叶片做实验材料？提示 新鲜绿色的叶片中色素含量高，从而使滤液中色素含量较高，实验效果明显2)为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？提示 重复画线是为了增加色素的浓度， 使分离出的色素带清晰分明。

滤液细线要细、 直是为了防止色素带之间出现重叠3)层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？提示 滤纸条上的滤液细线触及 (或没入 )层析液，会使滤液中的色素溶解于层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败题组一 绿叶中色素提取与分离的实验分析。