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专题二细胞的代谢小专题5光合作用一、叶绿体中的色素(高频考点)考点突破叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。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。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。叶绿素的合成易受光照、温度、Mg2＋等因素的影响。考点突破【例1】(2011·广东卷)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.提取叶绿素绿色叶片提取液→过滤液→浓缩液→叶绿素粗产品考点突破Ⅱ.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。考点突破注：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)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。_______________________________________。考点突破【解析】该题属于实验设计题，主要考查了叶绿体色素的提取和分离的相关内容。(1)考查了叶绿素的性质；(2)考查了实验时所应该遵循的等量原则；(3)是利用表格中所给的信息，可以知道，叶绿素在pH较低时不稳定，会分解；(4)主要考查了叶绿体色素分离的实验步骤。分别是：制备滤纸条，画滤液细线，层析及其注意事项，最后是记录和观察。考点突破【答案】(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精)叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响(2)8.0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(4)纸层析法。第一步：制备滤纸条；第二步：用毛细吸管吸取少量叶绿素提取液，画提取液细线；第三步：将滤纸条放在层析液中层析，注意不要将提取液细线接触层析液；第四步：观察滤纸条上的色素带的条数和颜色考点突破【变式训练1】(2012·四川卷)科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答：(1)提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入CaCO3，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的最下端。考点突破(2)该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如下图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率较大。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO2形成C3的速率更快，对光反应产生的NADPH、ATP消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。考点突破(3)如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是缺失叶绿素a不能完成光能转换。考点突破【解析】本题结合基因突变重点考查光合作用与细胞呼吸的生理过程相关知识点。(1)提取叶绿体色素的过程中，叶绿素容易被酸性物质破坏，所以一般加入碳酸钙，防止色素被破坏；在叶绿体色素的层析过程中，滤纸条上由上到下的色素分布分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，该突变植物缺乏叶绿素b，所以缺失的色素带是位于滤纸条的最下端。考点突破(2)据图可知，突变体和野生型水稻的呼吸作用速率不同，而且突变体的呼吸作用强度比野生型植株的呼吸作用强度强。在n点时，两者的氧气释放速率相等，即两者的净光合速率相等。而氧气的产生速率代表植物真正的光合速率，真正的光合速率等于植物的呼吸速率加上植物的净光合速率。所以n点时，突变体的氧气产生速率大于突变体。在光合作用的过程中，二氧化碳的固定产物为三碳化合物；三碳化合物的还原需要消耗光反应阶段产生的ATP、还原性辅酶氢。考点突破(3)在光合作用的光反应阶段，色素分子都能吸收光能、传递光能，但只有少数处于特殊状态的叶绿素a分子才能够将光能转化为电能。如果缺乏叶绿素a，则无法利用光能。考点突破二、光合作用中光反应和暗反应的比较(高频考点)考点突破二、光合作用中光反应和暗反应的比较(高频考点)考点突破二、光合作用中光反应和暗反应的比较(高频考点)考点突破【例2】(2012·太原调研)下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图回答：(1)此图应为____________下观察到的结构图。考点突破(2)在A中发生的反应称__________，参与此反应的特有物质是__________________。(3)CO2进入叶绿体后，在基质中被__________________后形成甲物质。若突然停止光照，C3的含量变化是下图中的__________，其原因为____________________________，用14C标记CO2进行光合作用，可在__________________结构中测到放射性。光合作用产生的甲物质在一定条件下遇________________________可出现砖红色。考点突破考点突破【解析】图中A为叶绿体的基粒，由类囊体构成，色素就分布在类囊体薄膜上，B为叶绿体的基质，是进行暗反应的场所。考点突破【答案】(1)电子显微镜(2)光反应色素、特有的酶等(3)固定和还原C缺少还原C3所需要的ATP和[H](或NADPH)基质(或B)斐林试剂【变式训练2】(2012·宁波市八校期中测试)下图为某真核生物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，A、B、C分别表示不同代谢过程。以下表达正确的是()考点突破【变式训练2】(2012·宁波市八校期中测试)下图为某真核生物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，A、B、C分别表示不同代谢过程。以下表达正确的是()A．X代表的物质是ADP、PiB．B过程一定在叶肉细胞的叶绿体基质中进行C．C过程产生的能量大部分以热能的形式散失D．A过程产生的O2用于C过程的第二阶段考点突破【解析】根据代谢过程中物质的变化图分析，A、B、C分别表示光反应(场所：类囊体薄膜)、暗反应(场所：叶绿体基质)和呼吸作用(场所：细胞质基质和线粒体)。光反应(A)产生的O2参与呼吸作用(C)的第三阶段。X是光反应产生的ATP，在叶绿体中，ATP的移动方向是从叶绿体的类囊体移向叶绿体的基质。B过程可在叶肉细胞的叶绿体基质中或维管束鞘细胞中进行。呼吸过程产生的能量大部分以热能的形式散失。【答案】C考点突破三、光合作用过程中条件的改变引起的物质变化(易错考点)考点突破【例3】(2012·青岛模拟)植物气孔是由两个保卫细胞组成的，其张开度有多种调节机制，其中的一个调节机制如下图，则下列说法错误的是()考点突破【例3】(2012·青岛模拟)植物气孔是由两个保卫细胞组成的，其张开度有多种调节机制，其中的一个调节机制如下图，则下列说法错误的是()A．当SO2浓度过高时，可能会抑制光合速率B．ABA在一定程度上可帮助植物免受SO2的破坏C．当SO2浓度过高时，植物体内C3的含量上升D．CO2进出保卫细胞的方式为自由扩散考点突破【解析】据图可知，当SO2浓度过高时，保卫细胞中CO2浓度相对提高，在ABA的作用下，气孔关闭，导致光合作用的原料CO2供应减少，抑制光合速率；ABA在CO2浓度过高时促进保卫细胞关闭，可帮助植物免受SO2的破坏；当SO2浓度过高时，导致叶肉细胞CO2供应不足，而C3的还原仍在继续，故植物体内C3的含量下降；CO2进出保卫细胞的方式是自由扩散。【答案】C考点突破【变式训练3】(2012·九江一模)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。下列有关描述错误的是()考点突破【变式训练3】(2012·九江一模)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。下列有关描述错误的是()A．图中物质A是C3化合物B．在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低考点突破【变式训练3】(2012·九江一模)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。下列有关描述错误的是()C．若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的低D．CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的低考点突破【解析】由图可以看出，当CO2浓度由1%降低到0.003%时，在短时间内，暗反应中发生的反应是CO2＋C5→2C3，所以CO2浓度降低时，C3含量降低，故物质A是C3。在CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，由于CO2＋C5→2C3，一个C5生成两个C3，所以C3是C5的两倍，故物质B浓度比A浓度低。考点突破【解析】将CO2浓度从1%降到0.003%时，CO2浓度降低，但是C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5的积累。处于稳定状态下，C3是C5的两倍，故持续在CO2浓度为0.003%时，A浓度比B浓度高。CO2浓度低时，意味着暗反应强度降低，所需要的ATP及[H]少。【答案】C考点突破四、影响光合作用的外界环境因素(高频考点)考点突破四、影响光合作用的外界环境因素(高频考点)考点突破四、影响光合作用的外界环境因素(高频考点)考点突破特别提醒：(1)光照——光合作用的动力。①光照时间越长，产生的光合产物越多。四、影响光合作用的外界环境因素(高频考点)考点突破特别提醒：②光质，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。四、影响光合作用的外界环境因素(高频考点)考点突破特别提醒：(2)外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律：①呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移；呼吸速率减小，CO2(光)补偿点应左移。②呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降，CO2(光)补偿点右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点左移。四、影响光合作用的外界环境因素(高频考点)考点突破特别提醒：(3)各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。【例4】(2012·山东卷)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是()考点突破【例4】(2012·山东卷)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是()A．甲植株在a点开始进行光合作用B．乙植株在e点有机物积累量最多C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭考点突破【解析】本题主要考查了影响光合作用的因素、净光合速率、光合午休等知识，考查了学生获取并分析信息的能力和综合运用能力。a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A错；18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，考点突破【解析】B错；曲线b～c段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，曲线d～e段下降的原因是光照强