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2017高考考点一遍过生物课标通用第3辑:考点1 光合作用的原理及其应用

资料类别: 生物/同步

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一、光合作用的探究历程
1.1771年英国科学家普利斯特利
实验过程(方法)及现象:点燃蜡烛+绿色植物 蜡烛不熄灭;
                               小鼠+绿色植物小鼠不易窒息死亡
实验分析:①没有发现光在植物更新空气中的作用,而将空气的更新归因于植物的生长。
②由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。
2.1864年德国植物学家萨克斯
实验过程(方法)及现象:绿叶一半曝光,一半遮光 曝光处变蓝,
遮光处无颜色变化
实验分析:①该实验设置了自身对照,自变量为光的有无,因变量是颜色变化(有无淀粉生成)。
②该实验的关键是饥饿处理,以使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显,在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。
③本实验除了证明光合作用的产物有淀粉,还证明光是光合作用的必要条件。
3.1880年美国科学家恩格尔曼

实验分析:①结论:叶绿体是光合作用的场所,光合作用过程能产生氧气。
②该实验设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两组对照。自变量为光照和黑暗,因变量为好氧菌聚集的部位
4.1939年美国科学家鲁宾和卡门
实验过程(方法)及现象:H2O+C18O2→植物→O2
                                 H218O+CO2→植物→18O2
实验分析:①该实验设置了对照,自变量是标记物质(C18O2和H218O)因变量是O2的相对分子质量。
②鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。
二、实验:绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理
(1)色素的提取:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂(无水乙醇或丙酮)中,因此,可以用无水乙醇等有机溶剂提取叶绿体中的色素。
(2)色素的分离:纸层析法。根据绿叶中色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,从而在扩散过程中将色素分离开来。
2.实验流程

3.实验结果及分析
(1)经层析后在滤纸条上出现四条色素带,通过观察色素带的分布、宽窄、颜色可以判断色素的种类、含量和溶解度。(2)结果分析
色素带的条数与色素种类有关,四条色素带说明有四种色素。
色素带的宽窄与色素含量有关,色素带越宽说明此种色素含量越多,色素带最宽的是叶绿素a,最窄的是胡萝卜素,叶绿素b比叶黄素稍宽。
③色素带扩散速度与溶解度有关,扩散速度越快说明溶解度越大
④相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素,最近的是叶绿素a和叶绿素b。

知识拓展
温室大棚的透光膜与补充光源
(1)不同种类的色素对不同波长光的吸收率不同,对蓝紫光和红光的吸收率高,对绿光的吸收率最小。
(2)如果使用透光膜,最好是无色的,因为它可以使各种颜色的光透过。绿色的薄膜只能透过绿光,吸收其他颜色的光(其他颜色的道理相同)。因此,用有色薄膜,会使大棚内的光照强度大大降低。
(3)如果补充光源,在同等光照强度(或使用相同功率的灯泡)下,最好选用吸收率高的有色光,如蓝紫光或红光
三、光合作用
1.光合作用的概念
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2.光合作用的过程
(1)光反应与暗反应的关系

(2)光反应与暗反应的比较
比较项目	光反应	暗反应		实质	光能转换为化学能,并放出O2	同化CO2形成有机物(酶促反应)		时间	短促,以微妙计	较缓慢		条件	色素、光、酶、水、ADP、Pi	多种酶、ATP、[H]、CO2、C5		过程			场所	在叶绿体内的类囊体薄膜上进行	在叶绿体基质中进行		物质转化	(1)水的光解:
2H2O 4[H]+ O2
(2)ATP的合成:
ADP+ Pi+能量 ATP	(1)CO2的固定:     CO2+ C52 C3
(3)C3的还原:2 C3 (CH2O)+ C5		能量转化	光能→ATP中活跃的化学能	ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能		关系	(1)光反应为暗反应提供ATP和[H];暗反应为光反应提供ADP和Pi;
(2)没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,有机物无法合成;
(3)光反应是暗反应的物质和能量准备阶段,暗反应是光反应的继续,是物质和能量转化的完成阶段。		归纳总结
根据同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径
光合作用反应式及元素去向分析:

(1)H:3H2O [3H] (C3H2O)
(2)C:14CO2 14C3 (14C H2O)
(3)O:H218O18O2,C18O2C3(CH218O)
1.如图是在“提取和分离叶绿体中的色素”实验中得到的四条色素带,若将其置于暗室中,并用红光照射,色素带较暗的是

A.                                    B.
C.                                    D.
【参考答案】C
【试题解析】根据“光合色素的提取和分离”实验,最终在滤纸条上得到的四条色素带自上而下依次是:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,其中胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,因此叶绿素a和叶绿素b的色素带将较暗。
2.图甲为绿藻细胞中光合作用过程简图,图乙为适宜温度条件下绿藻光合速率与光照强度的关系,图丙为25 条件下,将绿藻置于密闭玻璃容器中,每2 h测一次CO2浓度变化情况(假设细胞呼吸强度恒定)。回答下列问题:

(1)图甲中吸收光能的色素位于叶绿体的           ,细胞利用D的具体场所是           ,E→F过程的中间产物是               。
(2)图乙中光照强度相对值大于7时,限制光合作用的主要环境因素是               。该实验能否确定叶绿体产生O2的最大速率相对值?            。若能,最大值为多少?若不能,请说明理由                 。
(3)图丙所示实验中有2 h是没有光照的,这个时间段是      h,实验12 h后绿藻干重变化情况是                 。
(4)图丙实验过程中4~6 h平均光照强度       (填“小于”、“等于”或“大于”)8~10 h平均光照强度,判断依据是                。
【答案】(1)类囊体薄膜    线粒体内膜    C3和C5
(2)CO2浓度    不能    没有测定黑暗中细胞呼吸的速率
(3)2~4    基本不变
(4)小于     两时间段内细胞呼吸与光合作用强度相等,但是4~6小时CO2浓度较大,所以光照较低
【试题解析】(1)吸收光能的色素位于叶绿体的类囊体薄膜上;D是氧气,细胞利用氧气的具体场所是线粒体内膜;E是二氧化碳,F是有机物,光合作用过程中从二氧化碳到有机物的暗反应过程的中间产物是C3和C5。(2)图乙中光照强度相对值大于7时,已经达到光饱和点,此时限制光合作用的因素不再是光照强度,而是CO2浓度;由于该实验没有测定黑暗中细胞呼吸的速率,所以不能确定叶绿体产生O2的最大速率相对值。(3)据图丙分析,绿藻置于密闭玻璃容器中,每2 h测一次CO2浓度变化情况,4~6 h内细胞呼吸与光合作用强度相等,所以没有光照的时间应该在此之前,而0~2 h内CO2浓度上升较慢,所以应该是呼吸作用大于光合作用。2~4 h内CO2浓度上升很快,应该是没有光照;实验12 h后,密闭玻璃容器中的CO2浓度与起始时的相同,所以没有有机物的积累,绿藻干重基本不变。(4)图丙实验过程中4~6 h与8~10 h内细胞呼吸与光合作用强度都相等,但4~6 h CO2浓度较大,所以光照较低。

过程法分析C3和C5的含量变化
当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析:

(1)停止光照时:光停,ATP下降,ADP上升,C3上升,C5下降,分析如下:

(2)CO2供应停止时:CO2停,ATP上升,ADP下降,C3下降,C5上升,分析如下:



1.(2016新课标全国卷II)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叶绿素合成受阻引起的
2.(2016天津理综)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		3.(2015安徽理综)如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图,下列叙述正确的是

A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高

1.【答案】C
【解析】叶绿体中的色素易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮中,A项叙述正确,不合题意;镁是叶绿素的组成元素,植物中的矿质元素主要由根从土壤中吸收,B项叙述正确,不合题意;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光(波长范围大约是390~760 nm),而红外光是波长大于760 nm的光,紫外光是波长小于390 nm的光,C项叙述错误,符合题意;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,从而使叶片表现出类胡萝卜素的黄色,D项叙述正确,不合题意。
2.【答案】C
【解析】叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光,吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光,光反应增强,叶绿体内产生的ATP和[H]增多,C3的还原增加,导致未被还原的C3减少,故A、B项错误;将白光改为光照强度相同的绿光,光反应减弱,叶绿体内产生的ATP和[H]减少,C3的还原量降低,导致C5减少,故C项正确、D项错误。
3.【答案】C
【解析】在C3的还原过程中存在ATP中活跃化学能转变为有机物中稳定化学能的过程,故A项错误;结合题图可知,CO2在与C5结合后生成C3的情况下才能被ATP和[H]还原,故B项错误;依图示,C3还原过程中,在生成(CH2O)的同时,伴随着C5的形成,故C项正确;当光照强度减弱时,[H]和ATP的生成量减少,C5的合成量减少,但其仍然通过CO2的固定过程被消耗,因此短时间内C5含量减少,故D项错误。
.下列关于绿色植物光合作用的叙述,正确的是
A.给绿色植物提供含有H218O的水,只会在植物释放的O2中发现18O
B.根据光合作用释放的O2量,可以计算光合作用中有机物的积累量
C.停止光照,暗反应很快会停止;停止供应CO2,则光反应不受影响
D.在较强光照下,光合作用强度随着CO2浓度的提高而增强
.利用温室大棚栽培蔬菜、瓜果等农作物已成为现代农业的基本模式。下列是温室大棚栽培经常采取的措施,其中不是通过增强光合作用速率实现的是
A.给农作物增施氮肥
B.大棚栽培的农作物通过增施农家肥补充CO2
C.给农作物补充适宜强度的人工光照
D.夜间适当降低农作物的环境温度
.德国科学家恩格尔曼利用一极细小光束,照射在水绵上,结果发现被照部位有大量的好氧细菌聚集。该实验不能证明的是                                        
A.光合作用的过程是在叶绿体上进行的
B.光合作用的过程中有氧气释放出来
C.光合作用的过程中,CO2是必需的原料
D.光合作用的过程中必须要有光照
.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,错误的是       
A.可利用纸层析法进行分离
B.随层析液在滤纸条上扩散速度最慢的色素呈蓝绿色
C.最窄的色素带呈橙黄色
D.色素带最宽的色素是叶绿素a
.如图为高等绿色植物光合作用和呼吸作用之间的能量转变示意图,图中~代表物质,据图判断下列说法不正确的是

A.和产生后在细胞中的主要分布位置不同
B.转变成CO2的过程不全部发生在一种细胞器内
C.仅给植物饲喂C18O2,则植物所释放氧气只能是18O2
D.光能突然增强,短时间内可能会导致/②值增大,而后该值下降最终趋于稳定
.【答案】B
【解析】在细胞有氧呼吸的第二阶段丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H],并释放少量能量,所以给绿色植物提供H218O,在植物释放的CO2中也能发现18O,又因CO2是光合作用的原料,它在暗反应中先被固定,最后被还原成糖类,而糖类又可以转变为其他有机物,所以在植物细胞的各种有机物中都可能含有18O,A错误;有机物积累量和氧气释放量都是净光合量,B正确;停止供应CO2,ATP和[H]会积累,则光反应也会受到影响,C错误;在较强光照下的一定范围内,光合作用强度随着CO2浓度的提高而增强,D错误。
.【答案】D
【解析】给农作物增施氮肥能增强光合作用速率;大棚栽培的农作物通过增施农家肥补充CO2,为光合作用提供原料,从而增强了光合作用速率;给农作物补充适宜强度的人工光照也是通过增强光合作用速率来实现增产的;夜间适当降低农作物的环境温度,导致酶活性降低,从而减少呼吸作用对有机物的消耗,最终达到增产的目的,可见该措施是通过减弱呼吸作用速率而实现增产的。
.【答案】C
【解析】恩格尔曼利用一极细光束照射在水绵上,发现经极细光束照射的部位有大量好氧细菌聚集,说明光合作用的过程中有氧气产生,说明光合作用的过程中必须有光照,并且是在叶绿体上进行的。
.【答案】B
【解析】绿叶中的色素利用纸层析法分离,A正确;随层析液在滤纸上扩散速度最慢的色素是叶绿素b,为黄绿色,B错误;胡萝卜素的色素带最窄,呈橙黄色,C正确;叶绿素a的色素带最宽,为蓝绿色,D正确。
.【答案】C
【解析】都表示ATP,其中产生后用于暗反应中的三碳化合物的还原,分布在叶绿体基质中,用于生命活动的消耗,分布在细胞质基质和线粒体中,A正确;葡萄糖转变成CO2的过程中,第一阶段可以发生在细胞质基质和第二、三阶段可以发生在线粒体中,B正确;光合作用过程中释放的氧气来源于水的光解,给植物饲喂C18O2,光合作用产生的水中含有18O,因此植物所释放氧气有18O2,C错误;光能突然增强,光反应加快,ATP产生加快,短时间内可能会导致ATP与ADP的比值增大,最后ATP与ADP的比值保持相对稳定,D正确。

















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