2020版生物新导学浙江选考大一轮讲义:第8讲 光合作用(Ⅰ) Word版含解析.pdf
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1、第第 8 讲 光合作用讲 光合作用()光合作用的色素、场所和过程光合作用的色素、场所和过程 考纲要求 1.光合作用的概念、阶段、场所和产物(b)。2.色素的种类、颜色和吸收光谱(a)。3. 光反应和碳反应的过程(b)。4.活动:光合色素的提取与分离(b)。 考点一 活动:光合色素的提取与分离考点一 活动:光合色素的提取与分离 1.实验原理 2.实验步骤 提醒 滤纸条上色素带宽窄不同的原因 : 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。 1.正常实验结果(色素带)分析 在滤纸条上 4 条平行分布的色素带,自上而下依次为橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝 绿色的叶绿素 a
2、、黄绿色的叶绿素 b。 (1)从色素带的宽度可推知色素含量:叶绿素 a叶绿素 b叶黄素胡萝卜素。 (2)从色素带的位置可推知色素在层析液中的溶解度大小:胡萝卜素叶黄素叶绿素 a叶绿 素 b。 (3)在滤纸上相邻色素带间,距离最近的色素带是叶绿素 a 与叶绿素 b,相邻距离最远的是胡 萝卜素与叶黄素。 注意:4 种色素中溶解度差异最大的是首尾的胡萝卜素和叶绿素 b,而非胡萝卜素和叶黄素。 2.异常实验结果(色素带)分析 (1)色素带太淡的原因:叶片颜色不够深绿,导致色素含量不够;提取时加过多乙醇使提取液 色素浓度太低;提取时研磨不充分、太迅速,导致研磨过程中色素提取量少;画滤液细线时 未重复使分
3、离色素不足;色素分离时层析液触及了滤液细线,色素溶解于层析液中使扩散色 素不足。 (2)色素带不全的原因:叶片不够浓绿或不新鲜,导致色素种类不全;CaCO3未加或不足,导 致叶绿素遭到破坏;滤液暴露在阳光或空气中时间过长,导致叶绿素遭到破坏。 (3)色素带不齐或重叠的原因:制滤纸条时染上了手上的油脂或其他污物影响色素扩散;滤纸 条剪角不对称 ; 画滤液细线太慢或未干就重复画,导致滤液细线太粗,使色素带彼此重叠等。 3.改进实验 本实验中,若用圆形滤纸,用滤液画一小圆,缺毛细吸管时可用去铅笔芯的铅笔代替。在其 中央滴一滴层析液,对叶绿体中的色素进行层析,会得到近似同心的四个色素环,由内到外 依次
4、是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。 命题点一 实验选材、原理、步骤 1.关于光合色素的提取与分离实验的操作,正确的是( ) A.使用定性滤纸过滤研磨液 B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C.在画出一条滤液细线后紧接着重复画线 23 次 D.研磨叶片时,用体积分数为 70%的乙醇溶解色素 答案 B 解析 色素易被滤纸吸附,故用单层尼龙布过滤,A 错误;每次重复画色素滤液细线时,需 等干燥后再进行, C 错误 ; 由于叶绿体中的色素不溶于水, 因此研磨叶片时需用 95%的乙醇, D 错误。 2.在做“光合色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况 如表所示(“”表示使用
5、,“”表示未使用),其余操作均正常。他们所得的实验结果依 次应为( ) 试剂甲乙丙丁 95%的乙醇 水 CaCO3 SiO2 A. B. C. D. 答案 B 解析 95%的乙醇为提取剂,色素提取过程不需要水,若加入水会使色素提取液颜色变浅; SiO2的作用是使研磨更充分;CaCO3能保护叶绿素分子不被破坏。甲同学由于没有加入提取 剂 95%的乙醇,所以提取液中不会出现色素,色素分离的结果是;乙同学操作正确,色素 分离后得到的色素带有四条,与情况相符 ; 丙同学由于未加 CaCO3,所以叶绿素含量减少, 所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄,对应;丁同学由于未加 SiO2,导致 叶片
6、研磨不充分,最终导致各种色素的含量均减少,对应。 命题点二 实验分析与实验拓展 3.(2019温州模拟)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,叶绿素含量明显降低,类胡萝卜素含
7、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.(2018杭州质检)迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标, 也可用于各 色素的鉴定,迁移率色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析的部分结果, 下列相关叙述错误的是( ) 溶剂移 动距离 色素甲移 动距离 色素乙移 动距离 色素丙移 动距离 色素丁移 动距离 实验组 17.81.9 实验组 28.21.5 实验组 38.01.4 平均移动距离
8、8.07.60.8 迁移率(Rf)无0.530.10 A.色素甲的迁移率(Rf)是 0.95 B.色素丙主要吸收红光和蓝紫光 C.色素乙的扩散速度比色素甲快 D.叶片衰老过程中色素丁的含量逐渐减少 答案 C 解析 迁移率色素移动距离/溶剂移动距离,因此色素甲的迁移率(Rf)7.6/8.00.95,A 项正确;色素丙的迁移率(Rf)(1.91.51.4)/(8.03)0.2,故色素丙为叶绿素 a,其主要 吸收红光和蓝紫光,色素丁为叶绿素 b,叶片衰老过程中叶绿素含量逐渐减少,B、D 项正确 ; 色素乙的迁移率小于色素甲,表明色素甲的扩散速度比色素乙快,C 项错误。 考点二 光合色素、叶绿体的结构
9、考点二 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 (1)外表:双层膜。 (2)内部Error!Error! 提醒 (1)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;叶色变黄的 原因是叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,叶片显示出类胡萝卜素的颜色;叶色变红 的原因是秋天降温时,植物体为适应寒冷环境,体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红 色的花青素,又因
10、叶绿素逐渐降解,叶片呈现红色。 (2)无色透明大棚膜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;叶绿素对绿光吸收量最少,因此绿色塑料大棚中 植物的光合效率最低。 (1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中( ) (2)叶绿素 a 和叶绿素 b 都含有镁元素( ) (3)叶绿素 a 和叶绿素 b 在红光区的吸收峰值不同( ) (4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光( ) (5)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多( ) 完善叶绿体的结构与光合作用过程,思考回答相关问题。 观察上面的叶绿体结构示意图,完成下列问题: (1)为
11、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。 (3)影响叶绿素合成的因素 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。 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。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到破坏分解,类胡萝卜素的颜色显露出来。 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。 命题点一 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
12、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 400500 nm 波长的光 B.进入到秋季,植物对 420470 nm 波长的光的利用量减少 C.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 D.由 550 nm 波长的光转为 670 nm 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,类胡萝卜素主要吸收 400500 nm 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 420470 nm 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 450 nm 波长的光比吸收 60
13、0 nm 波长的光要多,因此用 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 项正确;由图可知,由 550 nm 波长的光 转为 670 nm 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 RuBP 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
14、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。 命题点二 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
15、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;图甲中的是类囊体 膜, 图乙结构含有光合色素, 光合色素分布在类囊体膜上, 所以图乙也是类囊体膜, 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,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
16、( ) 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,对绿光吸收少,绿光被反射出来, 所以叶片呈绿色,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 中活跃的化学能转换为稳定的化学能, B 项错误 ; 中 CO2 被固定并还原成图中的甲(糖类)物质,C 项正确;上的酶是参与光反应的酶,上的酶是 参与碳反应的酶,、上酶的种类、功能不相同,D 项正确。 考点
17、三 光合作用的概念及其过程考点三 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
18、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,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。 (1)细胞中不能合成 ATP 的部位是叶绿体中进行光反
19、应的膜结构( ) (2)3磷酸甘油酸是 CO2分子进入卡尔文循环后形成的第一个糖( ) (3)离体的叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2后,可完成碳反应过程( ) (4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降的 原因是光反应强度和碳反应强度都降低( ) (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,叶绿体中三碳酸分子和 RuBP 的含量都迅速增加( ) (6)水中的氢(He)在光下将 NADP还原为 NADPH( ) 分析光合作用的过程图解 (1)图中的甲表示光反应阶段,发生
20、在叶绿体的类囊体膜上。 (2)乙表示碳反应阶段,又称作卡尔文循环。 (3)图中的物质 a 是 NADPH,物质 b 是 CO2。 (4)图中的 ATP 不能(填“能”或“不能”)运出所在的细胞器,用于其他生命活动。 1.光合作用过程分析 项目光反应碳反应 过程 利用光能使水光解产生 O2,同时 产生 ATP 和 NADPH 将 CO2还原为糖的一系列反应,称 为卡尔文循环 物质变化 水的光解 : H2O2H2e 光 叶绿体 O2 1 2 ATP 的合成:ADPPi能量 ATP 酶 NADPH 的合成:NADPH 2eNADPH 酶 CO2的固定: CO2RuBP2 个三碳酸分子 酶 三碳酸分子
21、的还原:2 个三碳酸 分子2 个三碳糖 ATP、NADPH 酶 RuBP 的再生:三碳糖 酶 RuBP 能量变化 光能ATP、NADPH 中活跃的 化学能 活跃的化学能有机物中稳定的 化学能 完成标志O2释放、ATP 和 NADPH 的生成糖类等有机物的生成 联系 光反应为碳反应提供 ATP、NADPH,碳反应为光反应提供 ADP、Pi、 NADP。二者紧密联系,缺一不可 2.“模型法”分析三碳酸分子和 RuBP 含量变化 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
22、和过程分析,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,三三碳酸分子含量减少,RuBP 含量增多 碳酸分子还原增强 (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 C
23、O2供应发生变化时,三碳酸分子和 RuBP、NADPH、ATP 含量变化趋势总是相反的,RuBP、NADPH、ATP 含量变化是一致的。如图所示: 命题点一 光反应和碳反应的过程 1.(2019湖州模拟)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
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