【生物】2019届一轮复习人教版第10讲光合作用的探究历程与基本过程考点

【生物】2019届一轮复习人教版第10讲光合作用的探究历程与基本过程考点

第10讲　光合作用的探究历程与基本过程 ‎[考纲明细]　1.光合作用的基本过程(Ⅱ)　2.实验：叶绿体色素的提取和分离 板块一　知识·自主梳理 一、捕获光能的色素及叶绿体的结构 ‎1．绿叶中色素的提取和分离 ‎(1)实验原理 试剂 原理 提取 无水乙醇 绿叶中的色素溶于有机溶剂，而不溶于水 分离 层析液 各种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，反之则慢 ‎(2)实验步骤 ‎ (3)实验操作及目的 ‎(4)分离结果 结果分析：‎ ‎①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。‎ ‎②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的色素带比叶黄素的稍宽。‎ ‎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高。‎ ‎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。‎ ‎2．叶绿体的结构和功能 ‎(1)叶绿体的结构示意图 双层膜 ‎③基质：含有与暗反应有关的酶。‎ ‎④基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶。‎ ‎(2)功能：进行光合作用的场所。‎ 二、光合作用的探究历程(连线)‎ 答案　①—A—b　②—C—a　③—E—f　④—D—c　⑤—F—e　⑥—B—d　⑦—G—g 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 ‎3．光合作用的总反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2。‎ ‎(1)光合作用过程中O元素的转移途径：‎ HO18O2，‎ C18O2C3(CHO)＋HO。‎ ‎(2)光合作用过程中C元素的转移途径：‎ ‎14CO214C3(14CH2O)。‎ ‎(3)H的转移途径：H2O→[H]→(CH2O)＋H2O。‎ 四、化能合成作用 ‎1．化能合成作用的概念：自然界中还有一些微生物利用某些无机物氧化过程释放的化学能作能量，将CO2和水还原成有机物和氧气，此过程称为化能合成作用，此类生物属化能自养型生物。‎ ‎2．化能合成作用与光合作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 条件 光、色素、酶 酶 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝藻等 硝化细菌、硫细菌等 ‎◆　深入思考 ‎1．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可见光中的各种色光，有色大棚主要透过可见光中的同色光，其他可见光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。‎ ‎2．夏季连续阴天，提高大棚中作物产量应采取哪些措施？‎ 提示　①增加光强、②增加CO2浓度、③夜晚适当降低温度。‎ ‎◆　自查诊断 ‎1．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢。(　　)‎ 答案　×‎ ‎2．离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH[H]和CO2后，可完成暗反应。(　　)‎ 答案　√‎ ‎3．在适宜光照条件下，叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。(　　)‎ 答案　√‎ ‎4．光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中。(　　)‎ 答案　×‎ ‎5．CO2是光合作用暗反应的原料，因此CO2浓度越大，光合速率越高。(　　)‎ 答案　×‎ ‎6．光合作用的色素和酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中。(　　)‎ 答案　×‎ 板块二　考点·题型突破 实验七 绿叶中色素的提取和分离 ‎[2016·江苏高考]下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(　　)‎ A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素 B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素 C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失 ‎[解析]　应该在研磨叶片前加入碳酸钙，A错误；即使菜叶剪碎不够充分，叶绿体色素也可以溶解在无水乙醇中进而提取光合色素，B正确；研磨时分次加入10 mL的乙醇，效果较好，C错误；层析完毕后，叶绿素条带不会随溶剂挥发而消失，D错误。‎ ‎[答案]　B 题型一　考查色素提取和分离过程与结果 ‎1．[2017·泰安二模]下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，相关叙述错误的是(　　)‎ A．纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同 B．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色 C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域 D．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大 答案　C 解析　纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快，A正确；光下生长的韭菜叶绿体中含有四种色素：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，避光生长的韭黄只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素，B正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，故两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C错误；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大，D正确。‎ ‎2‎ ‎．甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(　　)‎ A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C．丙可能是正确操作得到的理想结果 D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3‎ 答案　C 解析　叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以不能用蒸馏水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不应该是正确操作得到的理想结果，C错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D正确。‎ 技法提升 ‎　绿叶中色素的提取和分离实验中异常实验现象原因分析 ‎(1)滤纸条上色素带颜色均较浅：①未加二氧化硅，研磨不充分；②加入无水乙醇的量过多；③实验材料中色素含量较少。‎ ‎(2)滤纸条上下面两条色素带较浅：①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏；②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。‎ ‎(3)滤纸条上色素带重叠：①滤液细线不直；②滤液细线过粗。‎ ‎(4)滤纸条上看不见色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。‎ 题型二　影响叶绿素合成和含量的因素 ‎3．植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。‎ 实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。‎ 实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。‎ 实验假设：____________________________________________。‎ 实验步骤：‎ 第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、__________________________的黄瓜幼苗。‎ 第二步：A烧杯中加入完全培养液，B烧杯中加入等量________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现颜色差异为止。‎ 第三步：分别从A、B两组中选取________，用________提取叶片色素，用________法分离色素，观察比较______________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ 实验结果预测：‎ ‎(1)A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。‎ ‎(2)____________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ 答案　实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿 实验步骤：‎ 第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同 第二步：仅缺磷的完全培养液 第三步：等量叶片　无水乙醇　纸层析　A、B两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅 实验结果预测：(2)A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或B组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿是由于类胡萝卜素缺乏所致 解析　根据题中的实验目的，可确定该实验的假设为：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。利用溶液培养法来培养黄瓜幼苗，实验时要遵循对照原则和单一变量原则。等到完全培养液中和缺磷的完全培养液中黄瓜叶片出现颜色差异时进行色素的提取和分离实验，最终比较色素带的宽度和颜色的深浅来确定假设是否成立。‎ 技法提升 ‎　影响叶绿素合成的三大因素 考点1‎ 捕获光能的色素和结构与光合作用的探究历程 ‎[2017·全国卷Ⅲ]植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)‎ A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP 的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 ‎[解析]　类胡萝卜素不吸收红光，A错误；光合色素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；光合作用的作用光谱既可用O2的释放速率随光波长的变化来表示，也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；叶片在640～660 nm波长光下只有叶绿素能吸收光能，进行光合作用，释放O2，D正确。‎ ‎[答案]　A 题型一　光合色素吸收光能的分析 ‎1．[2017·郑州模拟]将A、B、C、D四盆长势均匀的植物置于阳光下，A添加品红色(红光和蓝光)光照，B添加绿色光照，C隔品红色滤光片，D隔绿色滤光片(如图所示)。经过一段时间后，各盆植物中长势最好的是(　　)‎ 答案　A 解析　‎ 在同一阳光照射的条件下，添加品红色光，比单独在阳光下的光合作用有所增强，所以长势较旺；添加绿色光，叶绿体对绿色光的吸收很少，即此时植物的光合作用强度等同于单独在阳光下；添加了品红色滤光片，这种滤光片只能让品红色光通过，其余光很少或不能通过，光合作用相对较弱；添加绿色滤光片，这种滤光片只能让绿色光通过，色素几乎不吸收绿光，所以植物几乎不进行光合作用，因而长势较差。结合以上分析，长势从好到差的顺序依次是A>B>C>D，A正确。‎ ‎2．[2018·浙江大学附中模拟]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．据图分析，在研究叶绿素的过程中，为减少类胡萝卜素的干扰，最好选用红光区 B．进入到秋季，植物对420～470 nm波长的光的利用量减少 C．用450 nm左右波长的光比600 nm左右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C3的量增加 答案　D 解析　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素既可以吸收红光，也可以吸收蓝紫光，所以为了减少类胡萝卜素的干扰，最好选用红光区，A正确；进入秋季，叶绿素的合成小于分解，叶绿素含量明显减少，导致420～470 nm左右波长的光的利用量显著减少，B 正确；图中叶绿素在450 nm左右波长的光吸收量明显多于600 nm左右波长的光的吸收量，更有利于提高光合作用强度，C正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿素a吸收的光增多，光反应增强，产生的[H]和ATP增多，C3的消耗量增加，C3的生成量短时间内不变，所以叶绿体中C3的量减少，D错误。‎ 题型二　光合作用探究历程实验分析 ‎3．下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是(　　)‎ A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所 B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用产物含有O2时，利于收集气体 C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径 D．用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色 答案　D 解析　光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液，防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰，银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉，D错误。‎ ‎4．[2017·西安调研]在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是(　　)‎ A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验 B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验 C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验 D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验 答案　C 解析　‎ 萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用产物除氧气外还有淀粉，即光能转变成储存在淀粉等有机物中的化学能，因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假说。‎ 知识拓展 ‎　高考常考的四个经典实验及分析 普利斯特利实验 相关分析 缺乏对照实验，实验结果说服力不强。应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于含同一种但却死亡的植物的玻璃罩内，作为空白对照。普利斯特利没有认识到光在植物更新空气中的作用 萨克斯实验相关分析 ‎①对照类型为自身对照，自变量为光的有无，因变量为颜色变化(有无淀粉生成)，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组 ‎②该实验的关键是要进行饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的说服力 恩格尔曼实验相关分析 ‎①将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和O2的影响 ‎②设置细光束和好氧菌的好处：能够准确判断出水绵细胞中产生氧气的部位 鲁宾和卡门实验 相关分析 ‎①应用同位素标记法追踪CO2和H2O中的O元素在光合作用中的转移途径 ‎②此实验设置了对照，自变量是标记物质即HO和C18O2，因变量是释放的O2有无放射性 考点2‎ 光合作用的基本过程 ‎[2015·安徽高考]右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 ‎[解析]　CO2的固定实质上是将CO2与C5转变成C3，A错误；CO2不能直接被[H]还原，需要形成C3后才能被[H]和ATP还原，再经过一系列的变化形成糖类，B错误；被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O)，另一部分又形成了C5，C正确；光照强度变弱时，光反应产生的ATP和[H]减少，C3还原减慢，C5生成的量减少，而C5的消耗暂时不变，所以短时间内C5含量会减少，D错误。‎ ‎[答案]　C 题型一　光合作用过程分析 ‎1．[2017·海南海口模拟]下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　)‎ A．光反应阶段不需要酶的参与 B．暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗 C．光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗 D．光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能 答案　A 解析　光反应阶段需要酶的参与，如ATP合成酶，A错误；暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗，B 正确；光合作用光反应中有[H]的产生，暗反应中有[H]的消耗，C正确；光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能，D正确。‎ ‎2．下面为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关判断错误的是(　　)‎ A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 B．c为ATP，f为[H]‎ C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性 D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能 答案　B 解析　分析图根据光合作用过程中的物质变化可以确定图中①表示水分的吸收，②表示ATP的合成，③表示水的光解，④表示二氧化碳的固定，⑤表示三碳化合物的还原，⑥表示糖类的生成；图中物质分别表示：a为色素、b为氧气、c为ATP、d为ADP、e为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、f为辅酶Ⅱ(NADP＋)、g为二氧化碳。图中①表示水分的吸收，③表示水的光解，A正确；图中c为ATP，f为辅酶Ⅱ(NADP＋)，B错误；将氧气中氧原子用18O标记，氧气首先参与有氧呼吸生成水，该水分子可以参与有氧呼吸第二阶段，此时氧元素将转移到二氧化碳中，然后含放射性的二氧化碳参与光合作用，最终在(CH2O)中能检测到放射性18O，C正确；分析题图可知，图中a物质表示色素，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在ATP中，D正确。‎ 题型二　考查环境条件骤变与C3、C5等物质的量的变化分析 ‎3．在其他条件适宜的情况下，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C5化合物含量的变化是(　　)‎ A．C3和C5都迅速减少 B．C3和C5都迅速增加 C．C3迅速增加，C5迅速减少 D．C3迅速减少，C5迅速增加 答案　C 解析　由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定则继续进行，但由于缺少[H]和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2＋C5→2C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5生成减少，C5的消耗短时间内不变，所以C5将迅速减少。‎ ‎4．进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中[H]的含量相对稳定，在a点时突然停止供给CO2，能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是(　　)‎ 答案　B 解析　突然停止供给CO2，暗反应受到抑制，消耗光反应产生的[H]的量减少，[H]积累增多，一段时间后处于稳定状态。‎ 技法提升 当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化可以采用下图分析：‎ ‎(1)图示 ‎(2)需从物质的生成和消耗两个方面综合分析 如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化：‎ ‎(3)分析 板块三　方向·真题体验 ‎1．[2016·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于叶绿素合成受阻引起的 答案　C 解析　提取叶绿体中的色素用的是无水乙醇，因为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中，A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引起的，D正确。‎ ‎2．[2016·海南高考]下列叙述错误的是(　　)‎ A．温度和光照会影响CO2的同化速率 B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段 C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应 D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖 答案　C 解析　温度影响酶活性，光照影响光反应，二者均会影响暗反应中CO2的同化速率，A正确；光反应分解水，产生O2，B正确；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应，C错误；硝化细菌属于自养型生物，可以利用CO2和H2O合成糖类，D正确。‎ ‎3．[2017·海南高考]将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是(　　)‎ A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气 B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生 C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生 D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量 答案　A 解析　光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C错误；水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP，D错误。‎ ‎4．[2016·天津高考]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 答案　C 解析　叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。若由白光突然改用光照强度与白光相同的红光，则可利用的光增加，光反应增强，ATP含量增加，未被还原的C3减少，故A、B错误；叶绿体色素对绿光吸收最少，若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的[H]和ATP减少，而短时间内暗反应仍以原来的速率进行，消耗[H]和ATP，故短时间内[H]含量会下降，C正确；同理，绿光下由于[H]和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO2的固定仍以原来的速率消耗C5，故短时间内C5的含量会下降，D错误。‎ ‎5．[2015·上海高考]从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是(　　)‎ A．加入的石英砂太多 B．没有加入碳酸钙 C．用脱脂棉过滤不彻底 D．一次加入过多无水乙醇 答案　B 解析　色素提取过程中，研磨速度慢会影响色素的提取，加入石英砂目的是使研磨充分，有利于色素的提取，A不符合题意；加入碳酸钙防止研磨过程中叶绿素被破坏，不加碳酸钙研磨过程中叶绿素会被破坏，导致提取液颜色偏黄绿色，B符合题意；色素过滤不能用脱脂棉，C不符合题意；而一次加入无水乙醇过多会使提取的滤液中色素浓度小，整体颜色变浅，D不符合题意。‎ 限时规范特训 一、选择题 ‎1．[2017·辽宁东北育才中学一模]关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是(　　)‎ A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B．叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同 C．研钵中需加入二氧化硅、醋酸钙、无水乙醇和绿叶 D．滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠 答案　C 解析　叶绿体色素不溶于水，而溶于有机溶剂，所以可以用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素，A正确；叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同，从而可以分离色素，B正确；研磨时需加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇和绿叶，不能加入醋酸钙，C错误；滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠，影响实验结果，D正确。‎ ‎2．苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用适量95%酒精提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上出现了不同的色素带，对色素带由上到下分析有关叙述正确的是(　　)‎ A．第一条色素带对应的色素是叶黄素 B．第二条色素带对应的色素主要吸收蓝紫光 C．第三条色素带对应的色素是呈现红色的花青素 D．第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最大 答案　B 解析　液泡中含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素，用95%的酒精提取苋菜叶片中的色素时，只能提取到叶绿体中的色素，用层析液分离时，可以得到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。第一条色素带对应的色素是胡萝卜素，A错误；第二条色素带对应的色素是叶黄素，主要吸收蓝紫光，B正确；第三条色素带对应的色素是叶绿素a，C错误；色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，随着层析液扩散的速度越快，所以第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小，D错误。‎ ‎3．历经一个半世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述正确的是(　　)‎ A．普利斯特利指出了光在植物更新空气这个过程起关键作用 B．萨克斯的实验中，叶片暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质 C．恩格尔曼的实验中，定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D．鲁宾和卡门的实验中，用18O标记CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于参加反应的H2O而不是CO2‎ 答案　B 解析　普利斯特利指出了植物可更新空气，并不知道光在这个过程起关键作用，A错误；恩格尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来，并不能定量分析光合作用生成的氧气量，C错误；鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于参加反应的H2O而不是CO2，D错误。‎ ‎4.把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，然后利用右图装置进行实验。该实验不能用于验证(　　)‎ A．光合作用需要CO2‎ B．光合作用能产生O2‎ C．光合作用需要光 D．光合作用需要叶绿体 答案　B 解析　该实验“绿色部分”与“白色部分”对照可用于验证光合作用需叶绿体，D不符合题意；铝箔遮盖部分与绿色部分对照可验证光合作用需光，C不符合题意；瓶内叶片与绿色部分对照可验证光合作用需CO2，整个装置不能验证光合作用产生O2，A不符合题意，B符合题意。‎ ‎5．如图为光合作用示意图。下列说法错误的是(　　)‎ A．①表示O2，④表示CO2‎ B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)‎ C．C3的还原过程中，需要光反应提供的物质只有②‎ D．增加光照强度，C3的含量将减少 答案　C 解析　在叶绿体的类囊体薄膜上进行的是光反应阶段，这一阶段中产生[H](即NADPH)、ATP和氧气，因此，①表示氧气，④表示暗反应阶段中与C5反应的CO2，A正确；CO2先与C5反应生成C3，然后C3在光反应阶段提供的ATP和[H]的参与下被还原成(CH2O)，B正确、C错误；增加光照强度，则光反应阶段产生的ATP和[H]增多，则在暗反应阶段有更多的C3被还原，短时间内C3的生成量不变，故增加光照强度，C3含量减少，D正确。‎ ‎6．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 C．光反应强度不变，暗反应强度降低 D．光反应强度降低，暗反应强度不变 答案　B 解析　缺镁影响叶绿素的合成，进而影响光反应，导致光反应强度下降，[H]和ATP减少，进一步导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低，进而影响暗反应，使暗反应强度降低，B正确。‎ ‎7．[2018·江西赣州于都县模拟]光合作用是生物界最基本的同化作用，下列相关叙述不正确的是(　　)‎ A．流经森林生态系统的总能量是该生态系统的生产者固定的太阳能 B．净光合速率为零时，蓝藻细胞产生ATP的场所主要有线粒体和叶绿体 C．光反应产生的ATP是暗反应中将CO2合成糖类的能源物质 D．用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O 答案　B 解析　生产者固定的太阳能总量是流经该生态系统的总能量，A 正确；蓝藻是原核生物，没有线粒体和叶绿体，B错误；光反应产生的ATP是暗反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质，C正确；用HO培养小球藻，HO在光反应中经水的光解生成18O2，HO还可参与小球藻的有氧呼吸第二阶段，生成C18O2，再通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，D正确。‎ ‎8．如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述正确的是(　　)‎ A．图示膜结构为叶绿体内膜 B．A侧为叶绿体基质，其中含有少量DNA C．甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a D．图示过程为光反应，该过程不需酶的催化 答案　B 解析　分析图示过程可知，该生理过程为光反应，场所为类囊体薄膜，A错误；有光的部位为叶绿体基质，故A侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA, B正确；在层析液中溶解度最大的色素是胡萝卜素，C错误；光反应过程需要酶的参与，D错误。‎ ‎9．据下面光合作用图示判断，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，⑥过程发生于叶绿体基质中 B．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)‎ C．如用14C标记CO2来追踪光合作用过程中的碳原子，则14C的转移途径为14CO2→C3→糖类 D．②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等 答案　D 解析　根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示[H]、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应，B正确；光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中，A正确；光合作用过程中，CO2首先与C5相结合，形成C3，然后C3被还原形成糖类等有机物，C正确；光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子吸收等生命活动，D错误。‎ ‎10.水中学二调]如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是(　　)‎ A．突然停止光照 B．突然增加CO2浓度 C．降低环境温度 D．增加光照强度 答案　D 解析　突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5、C3的相对含量不会大幅度地改变，C错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D正确。‎ 二、非选择题 ‎11．[2017·河北石家庄模拟]如图1为高等绿色植物光合作用图解，请据图作答：‎ ‎(1)图中Ⅰ阶段必须在________(填“有光”或“无光”)条件下才能进行，故称为________阶段，该阶段进行的部位是________。‎ ‎(2)科学家利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自 ‎[②]________。‎ ‎(3)图中Ⅰ阶段为Ⅱ阶段提供[H]和[③]________，叶绿体中Ⅰ阶段产生的[H]参与反应的场所在________。能吸收红光的色素是________。‎ ‎(4)在适宜条件下正常生长的绿色植物，若突然减少[④]________的供应，则(CH2O)生成量将________(填“增加”“减少”“不变”)。‎ ‎(5)图2表示植物光合作用与环境因素之间的关系，图2中B点表示________与________达到相等，当植物缺镁时，B点将________(填“左移”或“右移”)。‎ 答案　(1)有光　光反应　类囊体薄膜　(2)H2O ‎(3)ATP　叶绿体基质　叶绿素a、叶绿素b　(4)CO2　减少　(5)光合作用强度　呼吸作用强度　右移 解析　(1)由题图可知，Ⅰ是光反应，光反应的条件需要光照，发生在叶绿体的类囊体薄膜上。‎ ‎(2)光反应阶段是水光解产生氧气和[H]，因此氧气来自反应物——水。‎ ‎(3)光反应产生的[H]和ATP被暗反应利用，因此③是ATP，暗反应发生在叶绿体基质中；叶绿体中的叶绿素吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光。‎ ‎(4)④是二氧化碳，如果二氧化碳突然减少，形成的三碳化合物减少，三碳化合物被还原形成的有机物减少。‎ ‎(5)B点是光的补偿点，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等；Mg是叶绿素的组成成分，植物缺Mg，叶绿素减少，光合作用强度减弱，达到与呼吸作用强度相等的光照强度增大，B点右移。‎ ‎12．下图1为叶绿体中进行光合作用的示意图，图2表示在适宜温度下，叶肉细胞的总光合作用强度与二氧化碳浓度的关系。回答下列问题：‎ ‎(1)蓝藻细胞没有叶绿体也能发生光合作用，主要原因是其细胞中含有光合作用所需要的酶以及________、________等光合色素。‎ ‎(2)图1中的结构A表示________，物质c、j依次是________、________。实验发现，叶绿体释放b的总量与叶肉细胞释放b到外界环境的量不同，原因是______________________________。‎ ‎(3)如图2所示，曲线的起点A不在原点而位于X轴上，这说明____________________。不同植物的A点数值有差异，在农业生产中选择A值较小的作物播种通常会获得更高的产量，可能的原因是________________________。‎ ‎(4)图2中从A点到B点，叶肉细胞先通过加快光合作用______________阶段的反应速率来增加光合作用强度。若测定图2曲线时光照强度较弱，现将光照强度增大至理想状态，则B点应该向________方向移动。‎ 答案　(1)叶绿素　藻蓝素　(2)类囊体(或囊状结构薄膜、或基粒)　ADP　C3　叶绿体产生的O2先用于有氧呼吸，然后才能释放到外界　(3)光合作用的发生需要一定浓度的CO2　二氧化碳的利用效率更高，合成的有机物更多　(4)暗反应(或CO2的固定)　右上 解析　据图分析，图1中A表示类囊体薄膜，是光反应的场所，a是水，b是氧气，c是ADP，d是有机物，e是ATP，f是[H]，h是五碳化合物，i是二氧化碳，j是三碳化合物。图2中A表示此二氧化碳浓度下才开始进行光合作用；B 点所对应的二氧化碳浓度表示二氧化碳饱和点，此时起光合作用达到最大值。‎ ‎(1)蓝藻是原核生物，没有叶绿体，但是有与光合作用有关的叶绿素、藻蓝素、酶等，所以也可以进行光合作用。‎ ‎(2)根据以上分析可知，A表示类囊体薄膜，c是ADP，j是三碳化合物。b是O2，叶肉细胞释放的氧气量与叶绿体产生的氧气量不等，是因为叶绿体产生的氧气先用于有氧呼吸，然后才能释放到外界。‎ ‎(3)A点才开始进行光合作用，说明光合作用的发生需要一定浓度的CO2。在农业生产中选择A值较小的作物播种通常会获得更高的产量，可能是因为二氧化碳的利用效率更高，合成的有机物更多。‎ ‎(4)图2中的自变量是二氧化碳浓度，而二氧化碳是暗反应的原料，所以A点到B点，CO2浓度升高，叶肉细胞先通过加快光合作用暗反应阶段的反应速率来增加光合作用强度。若测定图2曲线时光照强度较弱，现将光照强度增大至理想状态，则光合作用增加，需要的CO2最大值增大，所以B点应该向右上方向移动。‎ ‎13．[2016·全国卷Ⅲ]为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同，于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)‎ 根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是_________________________；并可推测，________(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。‎ ‎(2)在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是______________________________________。‎ ‎(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。‎ 答案　(1)相对湿度　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大　增加 ‎(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度 ‎(3)不需要　不需要 解析　(1)根据本实验结果可知，相同温度条件下，小麦光合速率随相对湿度的增加而明显加快，但相对湿度相同时，小麦光合速率随温度的变化不明显，由此可推知中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度；并可推测，增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。‎ ‎(2)比较实验组二、三、四可知，小麦光合作用的最适温度在31 ℃左右，而第四组的25 ℃低于最适温度，所以在实验组四中，适当提高环境温度能提高小麦的光合速率。‎ ‎(3)CO2是以自由扩散方式进入叶肉细胞的，所以该过程既不需要载体蛋白，也不消耗ATP。‎