浙江专版2019版高考生物一轮复习第二单元细胞代谢第8讲光合作用Ⅰ教案.pdf
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1、第 8 讲 光合作用()第 8 讲 光合作用() 考试标准必考加试考试标准必考加试 1.光合作用的概念、 阶段、场所和产物 bb 3.光反应和碳反应 的过程 bb 2.色素的种类、 颜色 和吸收光谱 aa 4.活动:光合色素 的提取与分离 bb 考点一 光合色素、叶绿体的结构考点一 光合色素、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.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图 (2)结构Erro
2、r! 决定 (3)功能:进行光合作用的场所。 思考讨论 1.热图解读:完善叶绿体的结构与光合作用过程 观察上面的叶绿体结构示意图,完成下列问题: (1)为外膜,为内膜。 (2)为基粒,是由许多类囊体堆叠而成的,其膜可称为光合膜。为液态的叶绿体基质,含 有许多酶。 2.影响叶绿素合成的因素 (1)光照:光是叶绿素合成的必要条件,植物在黑暗中不能合成叶绿素,因此呈现黄色。 (2)温度 : 温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性,进而影响叶绿素的合成。叶绿素形成的最 低温度为 24,最适宜的温度为 30,最高温度为 40。秋天叶片变黄,是由于低温抑 制了叶绿素的合成,同时原有的叶绿素遭破坏分解。 (3)
3、无机盐:氮、镁是构成叶绿素的成分,缺氮、镁时叶绿素合成受阻。 3.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。 题型一 色素的种类、颜色和吸收光谱 1.如图表示叶绿体中色素的吸收光谱。据图判断,以下说法错误的是( ) A.由图可知,类胡萝卜素主要吸收 400nm500nm 波长的光 B.进入到秋季,植物对 420nm470nm 波长的光的利用量减少 C.用 450nm 波长的光比 600nm 波长的光更有利于提高光合作用强度 D.由 550nm 波长的光转为 670nm 波长的光后,短时间内叶绿体中 RuBP 的量减少 答案 D 解析 由图可知,
4、类胡萝卜素主要吸收 400nm500nm 波长的光,A 项正确;进入秋季,叶子 变黄,叶绿素含量减少,植物对 420nm470nm 波长的光的利用量减少,B 项正确 ; 由图可知, 叶绿体中色素吸收 450nm 波长的光比吸收 600nm 波长的光要多,因此用 450nm 波长的光比 600nm 波长的光更有利于提高光合作用强度,C 项正确;由图可知,由 550nm 波长的光转为 670nm 波长的光后,叶绿体中色素吸收的光变多,光反应产生的 ATP 和 NADPH 变多,碳反应 中形成的 RuBP 的量增多,而二氧化碳的浓度不变,RuBP 和二氧化碳形成三碳酸分子的速度 不变,则叶绿体中 R
5、uBP 的量增多,D 项错误。 2.下列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于叶绿素合成受阻造成的 答案 C 解析 提取叶绿体中的色素用的是 95%的乙醇,因为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙 醇中,A 项正确;根是植物吸收水分和矿质元素的主要器官,构成叶绿素的镁可以由植物的 根从土壤中吸收, B 项正确 ; 植物进行光合作用只能吸收可见光, 不能吸收红外光和紫外光, C 项错误;叶绿素的形成需
6、要光,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造 成的,D 项正确。 题型二 叶绿体的结构 3.如图甲为叶绿体结构模式图,图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确 的是( ) A.图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠形成嵴而增大 B.图乙所示的结构来自图甲中的 C.含有 4 种色素,其中叶绿素 b 的含量最多 D.ATP 的合成场所是,分解场所是 答案 B 解析 叶绿体通过形成大量的片层结构类囊体增大膜面积,A 项错误;甲图是类囊体膜, 乙图含有光合色素,光合色素分布在类囊体膜上,所以乙图也是类囊体膜,B 项正确;中 的色素是叶绿素和类胡萝卜素,其中叶绿素 a 的含量最多
7、,C 项错误;光反应的场所是类囊 体膜,产物是 ATP 和 NADPH,用于碳反应,碳反应的场所是叶绿体基质,D 项错误。 4.如图为叶绿体的结构与功能示意图,请据图判断下列有关说法中不正确的是( ) A.叶片呈绿色是由于上含有大量叶绿素 B.能够将光能转换为稳定的化学能的过程是在上完成的 C.中 CO2被固定并还原成图中的甲物质 D.、上酶的种类、功能不相同 答案 B 解析 叶片呈绿色是由于类囊体膜上含有大量叶绿素,A 项正确;在类囊体膜上光能转 换为 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能,在叶绿体基质中 ATP 和 NADPH 中的化学能转换为稳定 的化学能,B 项错误;中 CO2被固定
8、并还原成图中的甲(糖类)物质,C 项正确;上的酶是 光反应的酶,参与光反应;上的酶是碳反应的酶,参与碳反应,、上酶的种类、功能 不相同,D 项正确。 考点二 光合作用的概念及其过程考点二 光合作用的概念及其过程 1.光合作用概述 (1)概念 指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 CO2和 H2O 转化成贮存着能量的有机物,并且释放出 氧气的过程。 (2)总反应式 6CO212H2OC6H12O66H2O6O2。 酶 2.光合作用的过程 .光反应 (1)条件:叶绿体色素、酶、光和水。 (2)场所:叶绿体类囊体膜。 (3)产物:NADPH、ATP、O2。 (4)物质转变 水在光下裂解为 H、O2和电
9、子。 水中的氢(He)在光下将 NADP还原为 NADPH。 (5)能量转变:光能被吸收并转化为 ATP 和 NADPH 中的化学能。 .碳反应 (1)条件:CO2、多种酶、ATP、NADPH。 (2)场所:叶绿体基质。 (3)产物:三碳糖。 (4)主要变化 CO2的固定:3CO23RuBP6 三碳酸分子。 三碳酸分子的还原:三碳酸分子接受 NADPH 中的氢和 ATP 中的磷酸基团及能量,被还原成 三碳糖,这是碳反应形成的产物。 RuBP 的再生 每 3 个 CO2分子进入卡尔文循环就形成 6 分子的三碳酸分子, 后者都被还原为三碳糖, 其中 5 个三碳糖分子在卡尔文循环中再生为 RuBP,
10、另一个三碳糖分子则离开卡尔文循环,或在叶绿 体内合成淀粉、蛋白质或脂质,或运出叶绿体,转变成蔗糖。 思考讨论 1.写出光合作用过程中的八种产物 (1)六种主要的中间产物:NADPH、ATP、ADP、Pi、三碳酸分子、RuBP。 (2)二种最终产物:O2和三碳糖。 2.光反应与碳反应的区别与联系 比较项目光反应碳反应 场所叶绿体类囊体膜叶绿体基质 条件必须在光下有光、无光都可以 能量转换 光能活跃的化学能,并贮存 在 ATP 和 NADPH 中 NADPH、ATP 中活跃的化学能有 机物中稳定的化学能 实质光能转换为化学能,并放出 O2同化 CO2形成有机物 3.光照和 CO2浓度变化对光合作用
11、物质变化的影响 变化条件三碳酸分子RuBPNADPH 和 ATP三碳糖 光照强弱增加减少减少减少CO2 供应 不变 光照弱强减少增加增加增加 CO2充足不足减少增加增加减少光照 不变CO2不足充足增加减少减少增加 题型一 光反应和碳反应的过程 1.如图是碳反应及光合产物在植物细胞中的利用示意图,其中阿拉伯数字表示生理过程,罗 马数字表示反应场所,字母表示物质。据图分析下列叙述,正确的是( ) A.是光合作用的场所,是细胞溶胶 B.生成一分子 c,需要各循环 1 次 C.若过程受阻,则的过程都会受阻 D.过程都直接与光反应相关,d 最可能是蔗糖 答案 C 解析 光反应发生在类囊体膜上, 而代表叶
12、绿体基质, 是进行碳反应的场所 ; c 代表三碳糖, 需要各循环 3 次;过程代表糖类物质运往细胞外,若该过程受阻,由于产物的积累 会抑制光合作用的进行;过程与光反应无直接关系,糖类在植物体内以蔗糖的形式进行 运输。 2.(2017温州选考模拟)植物光合作用的部分反应及光合产物在叶绿体外利用的示意图如 下,图中 A、B 均为糖类。请回答: (1)虚线方框内的一系列反应称为循环,A 物质是,CO2进入循环后形成的第一个糖是。 (2)图中 NADPH 和 ATP 在反应中生成,它们参与碳反应中三碳酸的反应。 (3)B 物质是,可以供植物体所有细胞利用。植物在稳定环境中,合成一分子 B 物质至少需要
13、 发生轮上述循环。 答案 (1)卡尔文 RuBP(或五碳糖或核酮糖二磷酸) 三碳糖(或三碳糖磷酸) (2)光 还原 (3)蔗糖 12 解析 (1)虚线方框内的反应为卡尔文循环,CO2进入循环后生成三碳糖。(2)ATP 和 NADPH 在 光反应中生成,在碳反应中将三碳酸分子还原。(3)B 为蔗糖。 题型二 条件骤变对光合作用物质含量变化的影响 3.(2017宁波模拟)离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如果突然中断 CO2气体 的供应,短时间内叶绿体中 3磷酸甘油酸、RuBP 及 ATP 相对含量的变化是( ) A.上升、下降、上升B.上升、下降、下降 C.下降、上升、下降D.下降、上升
14、、上升 答案 D 解析 二氧化碳含量的改变直接影响的是碳反应中二氧化碳的固定过程,当二氧化碳含量由 高到低时, 二氧化碳的固定过程变弱, 该反应的反应物 RuBP 消耗减少, 剩余的 RuBP 相对增多 ; 生成物 3磷酸甘油酸减少, 使得 3磷酸甘油酸的还原反应减弱, 则消耗的 NADPH 和 ATP 量 减少, 所以 NADPH 和 ATP 剩余的量增多。 故突然中断 CO2气体的供应, 短时间内叶绿体中 3磷 酸甘油酸的含量减少、RuBP 的含量增多、ATP 的含量增多。 4.离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用,如果突然停止光照,短时间内叶绿体中三碳 酸与 RuBP 相对含量的变化是
15、( ) A.三碳酸增多,RuBP 减少 B.三碳酸增多,RuBP 增多 C.三碳酸减少,RuBP 增多 D.三碳酸减少,RuBP 减少 答案 A 解析 离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时,如果突然中断光照,光反应停止,导致 NADPH 和 ATP 减少,三碳酸的消耗减少,三碳酸的剩余量增多 ; RuBP 在短时间内消耗量不变, 但是生成量减少,所以总量减少。 分析三碳酸分子和 RuBP 含量变化的方法 在限定条件下, 根据三碳酸分子和 RuBP 的来源与去路, 分析三碳酸分子和 RuBP 的含量变化, 一般分为以下两种情况: (1)当 CO2供应不变、光照发生变化时,主要通过图中和过程分析
16、,如表: 光照分析结果 强弱 光反应减弱,NADPH 和 ATP 减少,三 碳酸分子还原减弱 三碳酸分子含量增多,RuBP 含量减少 弱强 光反应增强,NADPH 和 ATP 增多,三 碳酸分子还原增强 三碳酸分子含量减少,RuBP 含量增多 (2)当光照不变、CO2供应发生变化时,主要通过图中过程分析,如表: CO2供应分析结果 充足不足 CO2固定减弱,三碳酸分子产生 减少,RuBP 消耗减少 三碳酸分子含量减少,RuBP 含 量增多 不足充足 CO2固定增强,三碳酸分子产生 增多,RuBP 消耗增多 三碳酸分子含量增多,RuBP 含 量减少 (3)当环境中某一因素,如光照或 CO2供应发
17、生变化时,三碳酸分子和 RuBP 含量变化趋势总 是相反的,如图所示: 考点三 活动:光合色素的提取与分离考点三 活动:光合色素的提取与分离 1.实验原理 2.实验步骤 思考讨论 1.分析滤纸条上色素带宽窄不同的原因。 提示 不同种类的色素在绿叶中的含量不同,含量多的色素带宽,反之色素带窄。 2.收集到的滤液绿色过浅的原因有哪些? 提示 (1)未加二氧化硅(石英砂),研磨不充分。 (2)使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)太少。 (3)一次加入大量的 95%的乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量 95%的乙醇提取色 素)。 (4)未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。 3.滤纸条色
18、素带重叠的原因是什么? 提示 滤纸条上的滤液细线未画成一条细线(或重复次数少)。 4.滤纸条上得不到色素带的原因是什么? 提示 滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。 1.实验中的注意事项及操作目的 实验过程操作过程操作目的 选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高 将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎成干粉, 研磨时加入 23mL95%的乙醇 溶解叶片中的色素 研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙研磨充分和保护叶绿素 迅速充分研磨防止溶剂挥发并充分溶解色素 提 取 色 素 盛放滤液的小试管口加棉塞防止色素分子被氧化 滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快 滤纸条的一端剪去两角 防止
19、层析液在滤纸条的边缘处扩散 过快 滤液细线要细、齐、直使分离的色素带平齐,不重叠 滤液细线干燥后重复画 34 次使分离的色素带清晰便于观察 分 离 色 素 滤液细线不能触及层析液 防止色素直接溶解到烧杯内的层析 液中 2.实验结果:纸层析后在滤纸条上出现四条色素带,通过色素带的分布、宽窄程度、色素颜 色可以分析出色素的种类、含量和溶解度大小。具体结果如下: 题型一 实验基础 1.(2017杭州七校联考)关于如图所示光合色素的提取与分离的实验结果,叙述正确的是 ( ) A.距滤液细线最近的色素带中不含镁元素 B.距滤液细线最远的色素带,主要吸收红光和蓝紫光 C.若实验过程中未添加碳酸钙,则离滤液
20、细线较远的两条色素带会变窄 D.颜色为橙黄色的色素带中的色素在层析液中的溶解度最大 答案 D 解析 距滤液细线最近的色素带为叶绿素 b,它与叶绿素 a 均含 Mg2;距滤液细线最远的色 素带为胡萝卜素,它主要吸收蓝紫光;碳酸钙主要保护的是叶绿素,故研磨时未加碳酸钙时 可导致叶绿素含量变小,其相应色素带距滤液细线较近。 2.如图表示新叶中光合色素含量及其在滤纸上扩散的情况,以下说法正确的是( ) A.溶解度最大的是色素甲 B.色素乙颜色为蓝绿色 C.色素丙主要吸收红光 D.色素丁是叶黄素 答案 B 解析 溶解度最大的是色素丁,因为扩散距离最远,A 项错误 ; 色素乙为叶绿素 a,颜色为蓝 绿色,
21、B 项正确;色素丙为叶黄素,主要吸收蓝紫光,C 项错误;色素丁为胡萝卜素,D 项错 误。 题型二 实验应用 3.(2017浙江模拟)为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色 素,用石油醚进行纸层析,如图为滤纸层析的结果(、为色素条带)。下列叙述 正确的是( ) A.强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深 B.强光照可能抑制叶绿素的合成,促进类胡萝卜素的合成 C.四种色素在层析液中溶解度大小是 D.色素分离过程中如果滤液线触及石油醚,会缩短得到四条色素带的时间 答案 B 解析 根据题图来看,强光照导致了该植物叶绿素含量降低,绿色变浅,A 项错误;强光照 和正常光照相比,叶绿素
22、含量明显降低,类胡萝卜素含量增加,可见强光照可能抑制叶绿素 的合成,促进类胡萝卜素的合成,B 项正确 ; 四种色素在层析液中溶解度大小是 ,C 项错误;色素分离过程中如果滤液线触及石油醚,色素会溶解在层析液中,无法得到 色素带,D 项错误。 4.某班学生完成对新鲜菠菜叶进行光合色素的提取与分离实验时,由于各组操作不同出现了 以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是( ) A.甲可能是因为研磨时未加入 SiO2 B.乙可能是因为研磨时未加入 CaCO3 C.丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液 D.丁是正确操作得到的理想结果 答案 D 解析 在光合色素的提取和分离实验中, SiO2可使菠菜叶研磨充分
23、, CaCO3可防止叶绿素受到 破坏,未加入 SiO2和 CaCO3时,会发生甲、乙图示的现象,A、B 项正确;丙图中色素含量基 本为零,可能是误用蒸馏水做提取液和层析液的结果,C 项正确;丁图显示含量最高的是叶 黄素,实际上正常绿色叶片中叶绿素 a 和叶绿素 b 含量多,D 项错误。 模拟演练模拟演练 1.(2017慈溪期中)光合作用包括光反应和碳反应两个阶段,下列参与碳反应必需的物质是 ( ) A.H2O、CO2、ADPB.CO2、NADPH、ATP C.H2O、CO2、ATPD.NADPH、H2O、ADP 答案 B 解析 H2O 和 ADP 是光反应所需要的物质, A、 D 项错误 ;
24、二氧化碳用于碳反应二氧化碳的固定, NADPH 和 ATP 用于三碳酸的还原,B 项正确;水是光反应所需要的物质,C 项错误。 2.植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是( ) A.图中 H通过主动转运从类囊体膜内运到膜外 B.通常,在光强度达到全日照之前,物质 A 的释放速率已达到最大值 C.每个三碳酸分子接受来自物质 N 的氢和来自 ATP 的磷酸基团 D.叶绿素呈绿色,是因为它大量吸收绿光,而几乎不吸收其他颜色的光 答案 B 解析 图中 H从类囊体膜内运到膜外为易化扩散,A 项错误 ; 通常在光强度达到全日照之前, 物质 A(O2)的释放速率已达到最大值,B 项正确;每个三
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