高三生物一轮复习学案：第10讲 光合作用 人教版

高三生物一轮复习学案：第10讲 光合作用 人教版

学案10 能量之源——光与光合作用 ‎ 课前探究案 ‎【预习目标】‎ 1. 能够明确说出叶绿体中色素的提取和分离的方法和步骤及所用试剂。‎ 2. 明确说出细胞中色素的分布和种类及相关的作用。‎ 3. 明确说出光合作用发现历程中各个实验的各步操作的意义。‎ 4. 掌握光合作用的方程式，及反应过程 ‎【基础知识回顾】‎ ‎1.“绿叶中色素的提取与分离”实验 ‎ （1）色素提取液：① 。‎ ‎ （2）色素分离方法：② 法。‎ ‎ （3）色素分离原理：四种色素在层析液中③ 不同，溶解度高的扩散速度④ 。‎ ‎ （4）分离结果：滤纸条上自上而下呈现四条色素带。‎ ‎ （5）该实验中化学物质的作用：二氧化硅的作用是使⑤ ；碳酸钙的作用是⑥ 。‎ ‎2.叶绿体中色素的种类、含量及作用 色素名称 颜色 溶解度 色素种类 含量 吸收光的种类（主要）‎ ‎①‎ ‎②‎ 最大 ‎③‎ ‎1/4‎ ‎⑦‎ 叶黄素 黄色 ‎④‎ 蓝绿色 叶绿素 ‎3/4‎ ‎⑧‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ 最小 含量最多的色素为⑨ ，含量最少的为⑩ ；在滤纸条上两者之间相距最远的为 ‎ ；光合作用中最有效的光为 ，最无效的光为 。‎ ‎3、叶绿体的结构和功能 ‎（1）结构：一般呈扁平的椭球或球形，外表具① ，内部有许多② ，每个基粒有一个个囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为③ ，吸收光能的四种色素分布于④ 上。‎ ‎（2）功能：叶绿体是进行 ⑤ 的场所，其内不仅分布有光合色素，还有许多进行光合作用所必需的 ⑥ 。‎ ‎4、光合作用的发现历程 ‎（1）1771年，英国科学家普利斯特利证明：① ，但不知道更新何种气体。‎ ‎（2）1779年，荷兰科学家英格豪斯证明：普利斯特利的实验只有在② 才能成功，即光合作用条件需要③ 。‎ ‎（3）1785年,随着空气组成成分的发现,人们才明确绿叶在光下放出和吸收的气体分别是④ 。‎ ‎（4）1864年，德国植物学家萨克斯的实验证实：光合作用的产物除氧气外还有⑤ 。‎ ‎（5）1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用⑥ 法证明：光合作用释放的氧气来自水。‎ ‎（6）20世纪40年代，美国科学家卡尔文，利用⑦ 技术最终探明了⑧ 中的碳在光合作用中转化成⑨ 中碳的途径。‎ ‎（7）光合作用的总反应式：⑩ ‎ ‎5、光合作用过程 总反应式：⑦ ‎ ‎6、光合作用原理的应用 ‎⑴光合作用强度是指绿色植物在单位时间内通过光合作用制造① 的数量。‎ ‎⑵影响光合作用强度的因素包括：空气中② 的浓度、土壤中③ 和矿质元素的过少、光照的 ‎④ 和光的⑤ 以及温度的高低。‎ ‎7、化能合成作用 ‎⑴概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些① 氧化时所释放的能量来制造 的合成作用。‎ ‎⑵实例：硝化细菌能利用② 氧化成③ 和④ 时所释放的化学能，将 ‎⑤ 和⑥ 合成⑦ 。‎ ‎【自我检测】‎ ‎1.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，原因是( )‎ A.光反应强度升高，暗反应强度降低 B.光反应强度降低，暗反应强度降低升高 C.反应强度不变，暗反应强度降低降低 D.反应强度降低，暗反应强度降低不变 ‎2、某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是( )‎ ‎ A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 ‎ C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条 ‎3、下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是( )‎ A.破坏叶绿体外膜后，O2不能产生 B.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变 C.与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 D.离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应 ‎4.某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（多选）( )‎ A．适当的遮光处理，可提高其干重 ‎ B．叶绿素含量与净光合速率呈正相关 C．叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标 D．遮光90%时，铁线莲不进行光合作用 ‎5. 中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。‎ Ⅰ.提取叶绿素 Ⅲ.探究pH对叶绿素稳定性的影响 ‎ 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温（约‎25℃‎）下进行实验，方法和结果如下表。‎ 实验组号 叶绿素溶液（mL）‎ 调pH至 处理时间（min）‎ 溶液颜色 ‎①‎ ‎3.0‎ Y ‎10‎ 绿色 ‎②‎ ‎3.0‎ ‎7.0‎ ‎10‎ 绿色 ‎③‎ ‎3.0‎ ‎6.0‎ ‎10‎ 黄绿色 ‎④‎ ‎3.0‎ ‎5.0‎ ‎10‎ 黄褐色 注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。‎ 根据所学知识和实验结果，请回答：‎ ‎（1）提取食用叶绿素的X应该为 ，原因是 。‎ ‎（2）表中Y应该为 ，原因是 。‎ ‎（3）若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于 食品，否则 。‎ ‎（4）小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供监测方法并写出主要步骤。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 学案10 能量之源——光与光合作用 课内探究案 第一课时 ‎【学习目标】‎ 1． 准确掌握叶绿体中色素的提取和分离的方法及色素的分类。 ‎ 2． 能够准确分析光合作用的基本过程的图解，及外界条件变化引起的物质量的改变。‎ ‎【合作学习 精讲点拨】‎ ‎【探究点一】“绿叶中色素的提取和分离”的实验分析 ‎【例题1】关于绿叶中色素的提取和分离实验：‎ ‎（1）在“叶绿体色素的提取和分离实验"中，将叶绿体色素进行分离的方法名称是： 。‎ ‎（2）某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下表述：‎ ‎①将5g新鲜完整的菠菜叶，放在研钵中，加入无水乙醇、石英砂、碳酸钙以后，迅速研磨。‎ ‎②用毛细吸管吸取少量滤液，沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次。‎ ‎③把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。‎ 实验结果失败，请指出其错误：‎ ‎① ‎ ‎② ‎ ‎③ ‎ 思考：下图是叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答：‎ ‎(1)图中步骤①加入研钵内的物质：A_______ __10 mL，作用是____ _____；B___ ______少许，作用是研磨得充分：C_____ ____少许，作用是____ _____。‎ ‎(2)图中步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有______ ___。‎ ‎(3)图中步骤③剪去两角的作用是____ _____，画滤液细线的要求是___ ______。‎ ‎(4)图中步骤④中关键应注意____ _____；加盖的目的是____ _____；色素带最宽的是____ _____，扩散速度最快的是____ _____。‎ 提升：色素提取液呈淡绿色的原因 ‎ ‎【变式训练】‎ ‎1、做“叶绿体中色素的提取和分离”实验时，某同学有以下操作：‎ ‎①将‎5g新鲜菠菜叶片剪碎放在研钵中，加入丙酮后直接进行研磨 ‎②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端‎1cm 处用钢笔画一条横线 ‎③为增强实验效果，将滤液线画粗些 ‎④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入到层析液中，让滤液细线浸入层析液中 这位同学错误的操作步骤是（ ）‎ A．① B．①② C．①②③ D．①②③④ ‎ ‎2、阳光通过三棱镜能显示七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（ ）     A、绿色区                       B、红光区和绿光区     C、蓝紫光区和绿光区             D、红光区和蓝紫光区 ‎【探究点二】“光合作用的探究历程”的分析 ‎【例题2】在光合作用的发现过程中，几位科学家做了几个著名实验，这些实验设计都有逻辑上的严密性。下列叙述中不正确的是 A．普里斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡，证明了绿色植物在光照下吸收CO2，放出O2，从而更新空气 B．萨克斯的实验证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 C．恩吉尔曼的实验证明氧气是叶绿体释放出来，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 D．鲁宾和卡门用同位素180分别标记CO2和H2O，供绿色植物利用，分析各自放出的氧——证明光合作用释放的氧气全部来自H2O 思考：、光合作用发现实验中的变量分析 在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更科学、准确。‎ ‎ ①萨克斯：自身对照，自变量为 ，因变量为颜色变化。‎ ‎②恩格尔曼：自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为 。‎ ‎③鲁宾和卡门：相互对照，自变量为 (H218O与C18O2)，因变量为O2的放射性。‎ ‎④普利斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。‎ ‎2、恩格尔曼实验在设计上的巧妙之处 ‎⑴是选用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。‎ ‎⑵是将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响。从而确保实验能够正常进行。‎ ‎⑶是选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。‎ ‎⑷是进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的 ‎【变式训练】‎ ‎1、下列有关叶绿体和光合作用的几个简单的实验，你认为哪一个的结果是不可能是（ ）‎ A．将叶绿素的酒精提取液置于适宜光源的照射下5h，加碘液处理后溶液呈蓝色 B．在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，显微镜下观察到叶绿体变成蓝色 C．叶绿体色素的酒精提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗（暗带）的区域是红光和蓝紫光区域 D．将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内，3小时后在叶内淀粉中可检验到‎14C的存在 ‎2、德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理（消耗掉叶片中的淀粉）后，再把叶片的一部分遮光，其它部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是（ ）‎ ‎①本实验未设对照组 ‎②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因 ‎ ‎③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 ‎④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉 A．只有②③ B．只有①②③ C．只有②③④ D．①—④全部 ‎【探究点三】光合作用过程分析 ‎【例题3】下图为光反应、暗反应联系示意图，请根据图回答下面的问题：‎ ‎（1）填出图中字母所表示的物质；a         、b  、c 、d   ；‎ ‎（2）光反应为暗反应提供了 和 ；‎ ‎（3）光合作用中的能量转变是：光能→         →          ；‎ ‎（4）如小麦在适宜条件下栽培，突然将d降至极低水平，则小麦叶片中的三碳化合物含量会         ‎ 思考：光照和CO2浓度变化对细胞内C3、C5、[H]、ATP及（CH2O）含量的影响 条件 C3‎ C5‎ ‎[H]、ATP ADP ‎（CH2O）‎ 停止光照，CO2供应不变 光照不变，停止CO2供应 提升：光反应与暗反应的区别和联系 项目 光反应 暗反应 区别 实质 条件 场所 物质转化 能量转化 联系 ‎【变式训练】1、对光合作用过程中物质转变途径的叙述中，不正确的是（ ）‎ A．碳原子：CO2→C3化合物→（CH2O） B．氧原子：H2O→O2‎ C．氢原子：H2→ATP→（CH2O） D．氧原子：CO2→C3化合物→（CH2O）‎ ‎2、在光合作用的暗反应中发生的反应过程有（ ）‎ ‎ ①CO2的固定 ②O2的释放 ③糖的生成 ④H2O的分解 ⑤C3化合物的还原 ‎ A．①②③ B．①③⑤ C．②③④ D．③④⑤‎ ‎【当堂检测】‎ ‎1、生物学是一门实验科学，下列有关生物学实验的叙述正确的是（ ）‎ A．从叶绿体中提取色素的原理是叶绿体色素能溶解在丙酮酸中，不同色素溶解度不同 B．用过氧化氢作实验材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响 C．恩格尔曼的水绵实验中好氧细菌的作用是检测水绵细胞内光合作用释放氧气的部位 D．萨克斯的半叶法实验中须先将叶片摘下置于暗处，以消耗掉叶片中的各种有机物 ‎2、下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是 （ ）‎ A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中 C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的 ‎3、右图为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，1 、2 、3 分别表示不同代谢过程。以下表达正确的是 （ ）‎ A．①中水参与①过程第二阶段的反应，产生于第三阶段，测定叶片的①的强度一定要将装置放在黑暗中 B．③在叶绿体囊状结构上进行，一定在黑暗中才可以进行 C．②中产生的O2用于①的第二阶段，生成CO2，释放出少量能量 D．X 代表的物质在叶绿体中的移动方向为从叶绿体的基质移向叶绿体的囊状结构 学案10：能量之源——光与光合作用 ‎ 课内探究案 第二课时 ‎【学习目标】‎ 1、 能够准确判断外界条件骤变引起的物质变化，并能够说明理由。‎ 2、 能够准确分析影响光合作用的因素的曲线，并能够在农业生产中应用。‎ 3、 掌握化能合成与光合作用的区别。‎ ‎【课前三分钟】判断外界条件骤变引起的物质变化 图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。根据图回答：‎ ‎ （1）图1中A表示的物质是 ，它由 产生，其作用是 。‎ ‎ （2）图1中ATP 形成所需的能量最终来自于 。若用放射性同位素标记14CO2，则‎14C最终进入的物质是 。‎ ‎ （3）图2中曲线a表示的化合物是 ，在无光照时，其含量迅速上升的原因是： 。‎ ‎ （4）曲线b表示的化合物是 ，在无光照时，其含量下降的原因是： 。‎ ‎【合作学习 精讲点拨】‎ ‎【探究点四】影响光合作用的因素 ‎【例题4】请回答下列有关光合作用的问题： ‎（1）光合作用受到温度、二氧化碳浓度和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的 ‎ 过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的 过程。 ‎（2）甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。 ‎①在温度为10℃、光照强度大于 千勒克司时，光合速度不再增加。当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克司时，光合速度的限制因素是 。 ‎②根据甲图，在乙图的坐标上标出光照强度为L2 千勒克司，温度分别为‎10℃‎、‎20℃‎和‎30℃‎时的光合速度。‎ ‎【例题5】下列①~④曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中，不正确的是（ ） ‎ A.①图中的X因素可表示CO2浓度，植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光照时的低 B.③图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低 C.④图中Z因素（Z3>Z2>Z1）可以表示CO2浓度，当光照强度小于c值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度 D.②图中Y因素最有可能代表光照强度 ‎[归纳点拨] ‎ ‎1.光照强度 ‎(1)曲线分析 A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。‎ AB段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。‎ B点:细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时,植物才能正常生长),B点所示光照强度称为光补偿点。‎ BC段:表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了,C点所示光照强度称为光饱和点。C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性,外部因素是除光照强度之外的其他环境因素。‎ ‎(2)应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如上图中虚线所示。间作套种农作物、合理密植,可有效地利用光能。‎ ‎2.CO2浓度 ‎(1)曲线分析 在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合作用速率不再增加。‎ 图中的A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度,即CO2补偿点。B点表示CO2饱和点,限制此点后光合速率的内部因素是酶的数量和最大活性,外部因素是温度及光照强度等其他环境因素。‎ ‎(2)应用:在农业生产中大田作物可通过“正其行,通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度,大棚作物可通过通风换气、增施农家肥、与鸡舍鸭舍猪舍相通、使用CO2发生器等措施增大CO2浓度,提高光合作用强度。‎ ‎3.温度 ‎(1)曲线分析 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。‎ ‎(2)应用:冬季,温室栽培可适当提高温度;晚上可适当降低温度,以降低细胞呼吸消耗有机物。‎ ‎【变式训练】‎ ‎1、下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请据图回答： ‎（1）甲图表示在光照弱的情况下，光合作用随 的增加成正比增加，这种情况下，可以认为此时影响光合作用的过程是 阶段。 ‎（2）从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速度不再增加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于 ，此时光合作用的 阶段受到限制。‎ ‎（3）图乙中C点表示光照强度为B时，是植物生长的 ，出现CD段的原因是 。 ‎（4）请在图甲中绘制50℃时植物光合作用速度变化的曲线。 ‎（5）根据图甲，在图乙绘制光照强度为A时，不同温度下光合作用速率变化曲线。‎ ‎2、 如图甲表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图乙表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。请分析回答： ‎（1）在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是 。‎ ‎（2）图甲中的“a”点表示 。如果以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗，则b点的移动方向是 ‎ ‎（3）在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是从 向 方向移动。如下图所示中与c点相符合的是 ‎ ‎（4）e点与d点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量 ；e点与f点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量 。（填“高”、“低”或“基本一致”）‎ ‎（5）当光照强度为g时，比较植物A、B的有机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小，结果应分别为M1 M2、N1 N2。‎ ‎（6）增施农家肥可以提高光合效率的原因是： ‎① ‎ ‎② ‎ ‎【探究点五】化能合成作用 ‎1、概念：化能合成作用是一些生物(如硝化细菌)利用化学能(体外环境物质氧化释放的能量)把CO2和H2 O。合成储存能量的有机物的过程。‎ ‎2、实例：硝化细菌主要有两类：一类是亚硝化细菌，可氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者释放的能量都能把无机物合成有机物。除了硝化细菌外，常见的还有硫细菌、铁细菌等。‎ 思考：‎ ‎1、硝化细菌合成有机物所需要的能量从何而来？‎ ‎2、光合作用与化能合成作用有何异同点？‎ 变式训练：下图表示生物体部分代谢过程，有关分析正确的是： ‎ A．噬菌体进行过程②为自身生命活动提供能量 B．能进行过程③的生物无核膜，属于生产者 C．②和④过程只能发生于不同细胞中 D．过程①只能在植物细胞的叶绿体中进行 学案10 能量之源——光与光合作用答案 课后拓展案 ‎1．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有（ ） ‎ A．水、二氧化碳、ATP B．氧气、水、ATP C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水 ‎2、生长于弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要原因在于（ ）‎ A．蒸腾作用过慢 B．光反应速率不高 ‎ C．暗反应速率过快 D．呼吸作用过快 ‎3．如图中所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3‎ 溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，然后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。以下分析正确的是（ ）‎ A．改变温度，不影响叶片开始上浮所需的时间 B．改变光照强度，不影响叶片开始上浮所需的时间 C．改变NaHCO3溶液的浓度，不影响叶片开始上浮所需的时间 D．若将装置置于黑暗中，上浮的叶片又会下沉 ‎4．某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。他取A、B、C、D四株都有5片叶的小白菜，用直径lcm的打孔器打取小叶圆片各10片，并设法抽去气体使之下沉，置于光下。取100mL三角瓶四个，编号l、2、3、4，按下表操作(光照、温度相同且适宜)并记录结果。下列评价或修改不合理的是（ ）‎ A．自变量二氧化碳浓度的控制不严格 B．只要控制光照、温度相同即可 C．实验材料本身存在的差异会影响实验结果 D．制备的叶圆片在投入三角瓶之前应放于黑暗处 ‎5．在两个相同的密闭、透明玻璃室内各放置一盆长势相似的甲、乙两种植物幼苗，在充足的水分、光照和适宜的温度等条件下，用红外线测量仪定时测量玻璃室内的CO2含量，结果如下表(假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变)。下列有关分析，错误的是（ ）‎ 记录时间（min）‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎35‎ ‎40‎ ‎45‎ 甲种植物（mg/L）‎ ‎150‎ ‎113‎ ‎83‎ ‎58‎ ‎50‎ ‎48‎ ‎48‎ ‎48‎ ‎48‎ ‎48‎ 乙种植物（mg/L）‎ ‎150‎ ‎110‎ ‎75‎ ‎50‎ ‎30‎ ‎18‎ ‎8‎ ‎8‎ ‎8‎ ‎8‎ A．在0～25 min期间，影响光合速率的主要因素是CO2浓度 B．上表数据说明，甲植物比乙植物固定CO2的能力强 C．在0～25 min期间，甲和乙两种植物光合速率都逐渐减小 D．在30～45 min期间，甲、乙两种植物仍然在进行光合作用 ‎6．下图是某一种植物的一个叶肉细胞中的两种生物膜结构及其上发生的生化反应。下列有关说法中，错误的是（ ）‎ A．①具有吸收、传递和转换光能的功能，②的化学本质是蛋白质 B．A结构上的反应所需的能量是由B结构上的反应提供的 C．B结构上的反应所需的氧气可以由A结构上的反应提供 D．B向内折叠形成嵴以增大化学反应的膜面积，体现了结构与功能相适应 ‎7．植物光合速率受多种环境因素的影响。下图表示在不同环境条件下黄瓜的光合速率变化情况，相关叙述正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ A．光照强度在5～6时，植物光合速率随光照强度升高而升高 ‎ B．光照强度一定时，CO2浓度对光合速率的影响比温度的影响显 ‎ C．光照强度为1时，植物光合速率极低，细胞中ATP的含量几乎为0‎ ‎ D．光照强度和CO2浓度一定时，植物光合速率随着温度升高而不断加 快 ‎8．下图所示为绿色植物细胞部分结构的某些代谢过程示意图。请回答：‎ ‎（1） 图中C、D所代表的物质分别为 ；光反应之所以在该部位进行，从结构与功能相适应的观点看，是由于该结构中有 。‎ ‎（2）图中H所代表的物质有 。‎ ‎（3）用分离出的叶绿体进行实验。破碎叶绿体的膜后，内部的薄膜和基质都释放出来。在缺少二氧化碳的条件下，给予光照，然后再用离心法去掉薄膜。黑暗条件下，在去掉薄膜的基质中加入14CO2，结果在基质中检出含有‎14C的光合产物。‎ 在上述实验进行的同时，另备同样无薄膜的基质，在无任何光照的条件下，加入ATP、NADPH和14CO2，结果也在这种基质中检出含有‎14C的光合产物。‎ ‎①上述两个实验中，前者给予光照后产生了 等物质，在加14CO2后，先产生 ‎ ‎，再产生含有‎14C的光合产物。‎ ‎②在后者无光照条件的实验中，无薄膜的基质在并无任何光照的情况下也能产生含‎14C光合产物，这说明 。在基质中加入ATP、NADPH等物质的作用是 ，如果不加入上述物质只给予光照，反应将 。‎ ‎9．如图中a图表示高等植物细胞的两个重要生理过程中C、H、O的变化，b图表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时内的变化过程。请据图回答：‎ ‎ （1）a图中甲、乙生理过程所发生的场所分别是 、 和 。‎ ‎ （2）甲过程中B是 ，其在 中被消耗（答具体结构）；乙过程中A是 ，其消耗于该过程的 阶段。‎ ‎ （3）b图中从 点开始合成有机物，至 点有机物合成终止（用图中字母回答）。‎ ‎ （4）AB段C3含量较高，其主要原因是 。‎ ‎ （5）G点与F点相比，叶绿体中[H]的含量较 （填“高”或“低”）。‎ ‎10．下图中，甲为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱曲线图(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)；乙表示光合作用发生的细胞结构及物质变化；丙为外界因素对光合作用影响的关系图。请分析回答：‎ ‎（1）甲图中，总吸收光谱曲线与叶绿素a吸收光谱曲线、作用光谱曲线存在差异的原因分别是______________________________________________________________________；‎ ‎______________________________________________________________________。‎ ‎（2）作用光谱代表了光合作用的进行状况，最直接的指标反映是乙图中物质A的生成量，这里A指_____________，除此外，下列哪些物质的变化趋势也与甲图中的作用光谱曲线基本一致_____________。‎ 甲：O2的释放量　乙：C3化合物的总量　丙：C5化合物的总量　丁：CO2的吸收量 ‎（3）对叶绿体各个部位磷酸含量的成分分析，乙图中［　］_____________部位的磷酸含量最高。 ‎ ‎（4）丙图中，如果x代表温度，其主要通过影响 来影响光合作用强度；如果x代表CO2的含量，其主要通过影响_____________的产生来影响光合作用强度。‎ ‎（5）在一定的CO2浓度和适宜温度下，每天把某植物置于4千勒克司（此时测得光合速率为吸收CO2 30.0mg/‎100cm2叶·小时）光照下8小时，其余时间置于黑暗中（呼吸作用速率为 10.0mgCO2/100cm2叶·小时）。如果长期这样处理，该植物是否可以正常生长？_______________________________________。（其他生活条件均为适宜状态）‎ 学案10 能量之源——光与光合作用答案 课前探究案 ‎【基础知识回顾】‎ ‎1、“绿叶中色素的提取与分离”实验 答案：①无水乙醇 ②纸层析 ③溶解度 ④快 ⑤研磨充分 ⑥保护色素 ‎2.叶绿体中色素的种类、含量及作用 ‎【答案】①胡萝卜素 ②橙黄色 ③类胡萝卜素 ④叶绿素a ⑤叶绿素b ⑥黄绿色 ⑦蓝紫光 ⑧红光和蓝紫光 ⑨叶绿素a ⑩胡萝卜素 叶黄素和胡萝卜素 白光 绿光 ‎3、叶绿体的结构和功能 ‎【答案】①双层膜 ②基粒 ③类囊体 ④类囊体薄膜 ⑤光合作用 ⑥酶 ‎4、光合作用的发现历程 ‎【答案】①植物可以更新空气 ②光下 ③光 ④O2和CO2 ⑤淀粉 ⑥同位素标记 ⑦同位素示踪 ⑧CO2 ⑨有机物 ⑩‎ 5、 光合作用过程 答案：①光、色素、酶、ADP、Pi ②类囊体薄膜 ③ATP ④酶、[H]、ATP、CO2 ⑤叶绿体基质 ⑥ATP ‎ ‎⑦‎ ‎6、光合作用原理的应用 答案：①糖类 ②CO2 ③水分 ④长短与强弱 ⑤成分 ‎7、化能合成作用 答案：① 无机物 ②氨（NH3） ③亚硝酸(HNO2) ④硝酸（HNO3）⑤二氧化碳 ⑥水 ⑦糖类 ‎【自我检测】‎ ‎1、B ‎ ‎2、B ‎ ‎3、D ‎ ‎4、AC ‎5、（1 ）对人无害的有机溶剂（食用酒精）叶绿素溶于有机溶剂且应考虑溶剂对人体的影响。‎ ‎（2）8.0 以1.0作为pH梯度进行实验（实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响）‎ ‎（3）酸性。由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质（叶绿素会由于酸性pH值而被破坏）。‎ ‎（4）纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画色素液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。‎ 课内探究案（一）‎ 探究点一“绿叶中色素的提取和分离”的实验分析 例1、（1）纸层析法 ‎（2）①“完整菠菜叶”②“连续迅速地重复画2～3次”③“不断摇晃”‎ 思考：（1）无水乙醇 溶解色素 SiO2 CaCO3 防止色素被破坏 ‎（2）单层尼龙布 ‎（3）防止边缘色素扩散过快 细、齐、直 ‎（4）层析液不要没及滤液细线 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素 提升：色素提取液呈淡绿色的原因 ‎(1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 ．‎ ‎(2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液度小。‎ ‎(3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。‎ 变式训练：‎ ‎1、D 解析：①将‎5g新鲜菠菜叶片剪碎放在研钵中，放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入丙酮后进行研磨。②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端‎1cm 处用铅笔画一条横线。③为保证跑出的色素条带整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐；为增强实验效果，应重复划线使滤液线处含有较多的色素。④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入到层析液中，不能让滤液细线触及层析液，防止滤液细线中的色素溶于层析液中。‎ ‎2、D ‎ 探究点二 “光合作用的探究历程”的分析 例2：A 解析：以生物科学史上的经典实验为材料，考查这些实验的过程、结果和结论。普里斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡，得出了“植物可以更新因小鼠呼吸而变混浊的空气”的结论，在当时尚不知道空气的成分，故A项错误。萨克斯通过“曝光组”和“遮光组”的对照实验，证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉，故B项正确。恩吉尔曼以水绵和耗氧细菌为材料，以耗氧菌的分布为指标，证明了叶绿体释放氧气是绿色植物进行光合作用的场所，故C项正确。鲁宾和卡门用同位素18O分别标记CO2和H2O供绿色植物利用，分析各自放出的氧的放射性，证明光合作用释放的氧气全部来自H2O，故D项正确。‎ 思考：①是否照光（一半曝光与另一半遮光）② 氧气的释放 ③标记物质 变式训练：‎ 1、 A ‎2、A 探究点三：光合作用过程分析 例3： （1）O2 ATP [H] CO2‎ ‎（2）ATP [H]‎ ‎（3）ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 ‎（4）减少 解析：此图表示光合作用过程中的光反应与暗反应的主要变化及其相互联系， a表示O2‎ ‎、b表示ATP、c表示[H]、d表示CO2；光反应为暗反应提供了b和c，即ATP和[H]；在光合作用过程中的能量变化是光能转变成ATP中的化学能，再转变成有机物中的化学能，有机物主要是指糖类中的葡萄糖；如小麦在适宜条件下栽培，突然将d降至极低水平，则小麦叶片中的三碳化合物含量会突然减少，其原因是缺少形成三碳化合物的原料CO2。若降低d的同时，又停止光照，则不会出现上述现象，其原因是CO2减少，固定过程受阻，三碳化合物合成减少，同时又由于光照停止，光反应产生的[H]和ATP减少，使还原过程也受阻，这样三碳化合物的含量就相对稳定。‎ 思考：‎ 条件 C3‎ C5‎ ‎[H]、ATP ADP ‎（CH2O）‎ 停止光照，CO2供应不变 增多 减少 减少 增多 减少 光照不变，停止CO2供应 减少 增多 增多 减少 减少 提升：‎ ‎1、光反应与暗反应的区别和联系 实质 光能转换为化学能，并放出O2‎ 同化CO2形成有机物 条件 需色素、光、酶、水、ADP、Pi 需要多种酶、CO2、ATP [H]‎ 场所 在叶绿体内囊状结构的薄膜上进 在叶绿体内的基质中进行 物质转化 光能 ‎2H2O——→4[H]+O2‎ 光能 酶 ADP+Pi——→ATP CO2固定：CO2+C5——→‎2C3‎ ATP [H]酶 CO2还原：‎2C3——→(CH2O)+C5‎ 能量转化 光能→电能→活跃化学能，并储存在ATP中 ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能 联系 ① 光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量ATP；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。‎ 变试训练：‎ 1、 C 解析：在光合作用过程中，CO2直接参与暗反应CO2固定阶段生成C3，进而C3被还原合成（CH2O）；在此过程中，CO2中的C、O原子首先转移到C3化合物中进而转移到（CH2O）中，故A、D两项正确。H2O直接参与光反应阶段被分解生成[H]和O2，[H]进一步参与暗反应C3还原过程合成（CH2O）；在此过程中，氧原子转移到光反应产物O2中，故B项正确；H原子首先转移到[H]中进而转移到（CH2O）中，故C项错误。‎ 2、 B 当堂检测：‎ 1、 C 2、 D 3、 A 解析：以生理过程图为载体，考查光合作用和细胞呼吸的过程及联系。分析图解可知，①、②、③分别表示有氧呼吸、光合作用光反应、光合作用暗反应。要测定叶片的呼吸强度一定要将装置放在黑暗处，避免光合作用的进行；水参与有氧呼吸第二阶段的反应，而水的产生在有氧呼吸第三阶段。暗反应在叶绿体基质中进行，光照或黑暗条件下都可发生。光反应中产生的O2用于有氧呼吸的第三阶段，生成CO2，释放出大量能量。X ‎ 代表ATP，在叶绿体中的移动方向为从叶绿体囊状结构移向叶绿体基质。‎ 课内探究案（二）‎ 课前三分钟 ‎（1）［H］   光反应   用于C3的还原  ‎ ‎（2）(太阳)光能   （CH2O）(答名称也可)‎ ‎（3）C3 光反应减弱，暗反应尚能正常进行， C3还原减弱，消耗减少， CO2固定仍正常进行。‎ ‎ （4）C5 CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原 解析：(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的还原。‎ ‎(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中，14CO2的同化途径为14CO2→‎14C3→(14CH2O)。‎ ‎(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。‎ 探究点四：影响光合作用的因素 例4：（1）光反应 暗反应 （2）①L1 光照强度 ②‎ 解析：（1）光反应在有光的条件下才能进行；暗反应的主要反应是二氧化碳的固定和还原，二氧化碳是主要的反应原料。（2）分析图甲可知，在温度为‎10℃‎，光照强度大于L1时，曲线基本与横轴平行，即光合速度不再增加；当温度为‎30℃‎，光照强度小于L3时，还未达到光照饱和点，限制因素是光照强度。光照强度为L2，‎10℃‎时，光合速度为2；‎20℃‎时，光合速度为4；‎30℃‎时，光合速度为4；在坐标中描出三个点即可，按照题目要求不要连线。‎ 例5：D 变式训练：‎ ‎1、答案（1）光照强度 光反应（2）温度 暗反应（3）最适温度 温度过高酶活性降低，从而光合作用速率降低 （4）提示曲线介于20°～‎30℃‎曲线之间 （5）提示：为平行于横轴的直线；纵坐标值为光照强度为A时的光合速率值 ‎2、(1)A　(2)植物的呼吸作用速率　向右 ‎(3)叶绿体基质　类囊体薄膜　D ‎(4)低　高　(5)＝　>‎ ‎(6) 农家肥被微生物分解后为农作物提供CO2；提供矿质元素；促进土壤微生物的活动，提高土壤的通气性，促进植物对矿质元素的吸收(答出任意两项即可)‎ 解析：在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是阳生植物，所以为A。图甲中a点时光照为零，所以a表示植物的呼吸作用速率。若缺Mg无法合成叶绿素，需更多的光照强度，则b点右移。在c点时光合作用已达最强，所以ADP移动方向是从叶绿体基质向类囊体薄膜；e点与d点相比，e点的光照强度大，所以C3含量低，e点与f点比，e点CO2浓度大，所以C3的含量高。g点是A与B曲线的交点，所以此时M1＝M2，而N1>N2。‎ 探究点五：化能合成作用 思考：‎ ‎1、【提示】硝化细菌合成有机物所需要的能量来自于物质氧化的化学能。‎ ‎2、【提示】相同点：都是将无机物转变成自身组成物质。 　　 不同点：光合作用，利用光能；化能合成作用，利用无机物氧化产生的化学能。‎ 变式训练：B 课后拓展案 ‎1、C ‎ ‎2、B ‎ ‎3、D 解析：光合作用受到光照、温度和二氧化碳浓度的影响，因此光照、温度和NaHCO3溶液浓度都会影响叶片上浮所需的时间。若将装置置于黑暗中，叶片进行光合作用消耗叶肉细胞间隙中的氧气，所以上浮的叶片又会下沉。  ‎ ‎4、B 解析：A项是正确的，该实验中没有考虑空气中也存在，也没有考虑 可溶解于水中，产生实验误差；C项实验中选取的小叶圆片，分别来自于四株植物，实验材料本身存在的差异，会影响实验结果；D项制备的叶圆片放于黑暗处进行饥饿处理，使实验现象更为准确，是正确操作。‎ ‎5、B ‎ ‎6、B ‎ ‎7、B ‎ ‎8、（1）H2O O2 与光反应有关的色素和酶 ‎（2）丙酮酸、水、ADP、Pi、[H]（至少回答三种） ‎ ‎（3）①ATP、，NADPH；C3 ②光反应能为 反应提供ATP和NADPH 能量和还原剂不能产生它的光合产物。‎ ‎9、（1）叶绿体 细胞质基质 线粒体 ‎ ‎（2）CO2 叶绿体的基质（答成“叶绿体”或“基质”不给分） O2 第三 ‎（3）B I ‎（4）无光照，不能进行光反应，不能产生[H]和ATP，C3不能还原成C5和（CH2O）；但CO2的固定照常进行, CO2和C5照常生成C3（5）高 解析：光合作用的光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，产物是[H]和ATP。暗反应的场所是叶绿体的基质，产物是葡萄糖和水。暗反应阶段主要有两个步骤，第一是五碳化合物固定二氧化碳形成三碳化合物，这一阶段不需用光反应的产物[H]和ATP，第二阶段是三碳化合物被还原成葡萄糖。这一阶段，需要光反应产生的[H]和ATP。从图中可以看到从B点三碳化合物开始降低，说明开始被还原。I点以后，三碳化合物不再变化，说明不再固定三碳化合物。说明合成葡萄糖终止。G点的三碳化合物含量最低，说明被固定的三碳化合物最多，被还原成的葡萄糖最多。G点的光照强度比F点强，光反应也强，产生的NADPH也多。‎ ‎10、（1）能吸收光能的色素除叶绿素a外，还有其他色素 细胞吸收的光能不能全部被用于光合作用 ‎ ‎（2）有机物或者糖类 甲、丁 （3）[④]叶绿体基质 ‎ ‎（4）酶的活性 三碳化合物 ‎ ‎（5）可以正常生长