一轮复习光合作用

生物第10讲光合作用生物考情分析备考导航考纲解读全国卷五年考题统计最新考纲核心内容光合作用的基本过程(Ⅱ)1.叶绿体结构及色素的种类2.光合作用的探索历程3.光反应、暗反应的过程2014全国Ⅱ卷T6;2014全国Ⅰ卷T2;2013全国Ⅱ卷T2影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)1.影响光合作用的环境因素2.光合作用原理的应用3.光合作用与细胞呼吸的关系2015全国Ⅰ卷T29;2014全国Ⅱ卷T29;2013全国Ⅰ卷T29;2011全国卷T3、T29实验:叶绿体色素的提取和分离1.色素提取的原理2.色素提取的过程及注意事项生物考点一捕获光能的色素和叶绿体的结构生物知识梳理自主学习夯实基础1.叶绿体中色素的种类、含量及功能(1)色素的种类、含量[连一连](2)功能:和转换光能。吸收、传递生物2.叶绿体的结构和功能(1)结构模式图(2)结构外表：①②基质：含有与有关的酶内部③基粒：由类囊体堆叠双层膜暗反应色素与光反应有而成，分布有酶和关的生物(3)功能:进行的场所(4)恩格尔曼的实验:好氧细菌只分布于被光束照射的部位。光合作用叶绿体【深挖教材】红枫叶片呈红色是因为叶绿体中的色素吸收红光和蓝紫光吗?提示:不是,枫叶呈红色是因为叶绿素被破坏,叶绿体中的类胡萝卜素及液泡中的花青素的颜色显现出来。生物重点透析剖析考点拓展深化1.影响叶绿素合成的因素分析(1)光照:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。(2)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。低温时,叶绿素分子易被破坏,而使叶子变黄。(3)必需元素:叶绿素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成,叶子变黄。另外,Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致叶绿素合成受阻,叶子变黄。生物2.恩格尔曼实验分析(1)恩格尔曼实验过程、现象及结论(2)恩格尔曼实验设计巧妙之处①实验材料选择水绵和好氧细菌:水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可确定释放氧气的部位。②没有空气的黑暗环境:排除了氧气和光的干扰。③用极细的光束点状投射:叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位,相当于一组对照实验。④进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验:明确实验结果完全是由光照引起的等。生物题组例练分类例练提炼方法题组一色素的种类及作用1.(2013全国Ⅱ卷)关于叶绿素的叙述,错误的是()A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析:叶绿素a和叶绿素b都是由C、H、O、N、Mg等元素组成的,故A项正确。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,通过光合作用将光能转化为化学能储存在有机物中,故B项正确。叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值分别约为663nm、645nm,故叶绿素a在红光区吸收峰值大于叶绿素b,故C项正确。绿叶中的色素主要吸收蓝紫光和红光,对绿光的吸收极少,绝大多数绿光被反射出来,使植物呈现绿色,故D项错误。D生物2.下图表示叶绿体中色素的吸收光谱。甲、乙两图分别是()A.类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱B.叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱D.叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱B解析:叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,在光谱上有两个吸收区域;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,在光谱上有一个吸收区域,据此可做出正确判断。生物题组二叶绿体的结构与功能3.为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生,某学者设计了以下实验:制作载有水绵和好氧性细菌的临时装片,用极细光束照射水绵,同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析,不正确的是()A.光束在照射前,用三棱镜将其分解成单色光B.临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中C.好氧性细菌起指示作用D.水绵的带状叶绿体有利于设置对照条件A解析:用极细的光束照射到水绵,不需要用三棱镜将其分解成单色光,故A错误。生物4.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.图乙所示结构取自图甲中的①或③B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C.图乙所示的结构是合成[H]并消耗ATP的场所D.叶绿体以图甲③的形式扩大膜的表面积D生物解析:图乙所示结构是叶绿体类囊体薄膜,来自③叶绿体基粒中的类囊体,不来自①叶绿体内膜,A描述错误;光合作用分光反应阶段和暗反应阶段,光反应的场所是类囊体薄膜,与光反应有关的酶分布在图乙类囊体薄膜上,暗反应的场所是叶绿体基质,与暗反应有关的酶分布在叶绿体基质中,B描述错误;图乙是光反应的场所,水光解后生成[H]并合成ATP,C描述错误;叶绿体内含有大量基粒,一个基粒由很多类囊体堆叠而成,以此增大膜面积,D描述正确。生物考点二光合作用的探索历程及基本过程生物知识梳理自主学习夯实基础1.光合作用的探索历程生物2.光合作用的基本过程生物【深挖教材】1.光反应产生的[H]与细胞呼吸产生的[H]是否为同一类物质?提示:光反应产生的[H]为NADPH(还原型辅酶Ⅱ),细胞呼吸产生的[H]为NADH(还原型辅酶Ⅰ)。2.叶绿体中三碳化合物的分子数量为什么多于五碳化合物的分子数量?提示:暗反应CO2固定时,每消耗1分子C5,产生2分子C3;C3还原时,每还原2分子C3,产生1分子C5,因此当暗反应速率达到稳定时,C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。生物重点透析剖析考点拓展深化1.高考常考的3个光合作用探索历程的经典实验分析(1)萨克斯实验: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。(2)恩格尔曼实验中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设置极细光束和好氧细菌的好处:能够准确判断水绵细胞中产生氧气的部位。③好氧细菌的作用:作为观察的指标,可通过好氧细菌的移动判断O2的产生部位。(3)鲁宾和卡门实验中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182HO和C18O2,因变量是释放的O2有无放射性。生物2.光反应和暗反应的区别与联系项目光反应暗反应条件需要光、色素、酶、H2O、ADP、Pi不需要叶绿素和光,需要多种酶、ATP、[H]、CO2场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质物质转化①水光解:2H2O4[H]+O2②ATP的合成:ADP+Pi+能量ATP③CO2的固定:CO2+C52C3④C3的还原:2C3(CH2O)+C5能量转化光能→电能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能联系光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi,如图:生物3.光合作用过程中元素转移途径分析(1)光合作用总反应式及各元素去向(2)光合作用过程中O元素的转移途径182HO18O2C18O2C3(C182HO)+182HO生物(3)光合作用过程中C元素的转移途径14CO214C3(14CH2O)【清错破疑】(1)用光照射从叶绿体中提取的色素不能发生光反应,叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用,但发生光反应除色素、光照之外,还需ADP、Pi、H2O、NADP+、酶等。(2)当暗反应被阻断时,光反应也会被阻断当暗反应被阻断时,光反应产生的[H]、ATP出现积累而使光反应受到抑制。同理,绝大多数植物若光反应停止,暗反应可持续进行一段时间(但时间不长)之后也会停止,故晚上一般认为只进行呼吸作用,不进行光合作用。(3)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段。光反应产生的ATP不能用于其他生命活动,其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。生物题组例练分类例练提炼方法题组一探究光合作用历程的实验方法1.(2015陕西咸阳二模)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①)后,再把叶片的一部分遮光,其他部分曝光②。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③。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②③B.只有①②③C.只有②③④D.①～④全部A生物【解题关键】1.①说明实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态。2.②说明实验的自变量为是否遮光。3.③说明光合作用需要光且产物是淀粉。解析:本实验中设置了一组对照实验,实验的自变量为是否遮光,而其他无关变量均保持相同且适宜,遮光的为实验组,曝光的为对照组,有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因;实验开始之前,萨克斯将叶片放在暗处几小时,目的是消耗掉叶片中原有的淀粉,因此初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态,③正确;实验只能证明叶片光合作用能产生淀粉,并不能证明光合作用将CO2转变成了淀粉,④错误。生物2.(2015江苏南通一模)同位素标记法是生物学研究中常用的方法之一,下列生物学实验中没用到该方法的是()A.鲁宾和卡门利用小球藻探索光合作用中O2的来源B.萨克斯利用天竺葵证明叶片在光下能产生淀粉C.卡尔文发现了暗反应过程中的物质变化D.科学家研究分泌蛋白合成和分泌的过程解析:鲁宾和卡门利用18O分别标记H2O和CO2,发现只有供给182HO的小球藻释放18O2,证实光合作用中释放的氧气来自参加反应的水,利用了同位素标记法;证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉,没有利用同位素标记法;卡尔文追踪检测14CO2在小球藻光合作用中转化成有机物的途径,发现卡尔文循环;科学家利用同位素标记法对分泌蛋白的合成和分泌进行了研究,发现3H标记的亮氨酸在细胞内出现的先后顺序分别是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。B生物题组二光合作用过程及分析3.(2015山东济宁模拟)如图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中a～g为物质,①～⑥为反应过程)。下列判断错误的是()A.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储存在c中B.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解C.将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性18OD.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将迅速下降解析:题图分析:a为光合色素,b为氧气,c为ATP,d为ADP,e为NADPH,即[H],f为NADP+,g为二氧化碳。①表示水分的吸收,②表示吸收的光能一部分用来形成ATP的过程,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表示暗反应过程中糖类等有机物的形成。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,光合作用能将光能转变为ATP中活跃的化学能;将O2用18O标记,则18O2→182HO(有氧呼吸第三阶段),C6H12O6+6182HO+6O26C18O2+12H2O+能量,6C18O2+12H2OC6182HO6+6182HO+6O2,故最终在有机物中能检测到放射性;突然停止光照,光反应停止,[H]和ATP的含量下降,故在CO2供应充足时,C3被还原的量减少,C3含量会迅速上升,D错误。D生物4.(2015湖南岳阳二模)如图表示绿色植物细胞部分结构中的某些代谢过程,图中①～⑦代表各种物质。有关叙述与事实不符的是()A.在有光的条件下,图中物质⑥可由⑤分解而来B.图中④代表的是细胞生命活动可直接利用的一种能源物质C.若该绿色植物长时间处于黑暗状态,则图中①→②→①的循环不能进行D.进入相应结构的物质⑦中可能包含有图中的物质⑥B解析:在有光条件下,植物的光合作用光反应阶段水的光解将⑤水分解生成⑥氧气;细胞生命活动可以直接利用的能源物质是③ATP,④是ADP和Pi,B错误;若植物长时间处于黑暗状态,光反应不能进行,无法为暗反应提供ATP和[H],使暗反应也不能进行;