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《光合作用》专题高二生物陈达KAOGANGYAOQIU考纲要求1.光合作用的基本过程2.影响光合作用速率的环境因素3.实验：叶绿体色素的提取和分离。考点一绿叶中色素的提取和分离1.实验原理实验解读有机溶剂(如无水乙醇)溶解度二氧化硅2.实验步骤碳酸钙扩散均匀3.实验结果色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色_______________叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色_____较低较慢叶绿素b黄绿色较多__________最少最高最快最多最低最慢色素带宽窄代表含量：越宽→含量越高色素带远离细线的距离代表溶解度：越远（越高）→扩散越快→溶解度越高实验注意事项和目的关键点拨注意事项操作目的提取色素选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高研磨时加无水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素迅速、充分研磨防止乙醇过度挥发，充分溶解色素盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分离色素滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散滤液细线要细、齐、直使分离出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇，色素溶液浓度太低④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。科学探究(2)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。(3)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。A.①②③④B.②④①③C.④②③①D.③②①④2.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”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答案解析试剂甲乙丙丁无水乙醇－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－√命题点二实验的拓展与应用3.以圆形滤纸的中心为圆心，画叶绿体色素滤液的小圆进行色素分离，看到近似同心环状的四个色素圈，排列在最外圈的一个呈A.蓝绿色B.黄绿色C.黄色D.橙黄色√答案解析在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。4.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如下图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为√答案解析考点二捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程1.捕获光能的色素及色素的吸收光谱知识梳理答案叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素由图可以看出：(1)叶绿体中的色素只吸收，而对红外光和紫外光等不吸收。(2)叶绿素主要吸收光，类胡萝卜素主要吸收光。答案可见光红光和蓝紫蓝紫2.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图答案(2)结构外表：①_______内部②基质：含有与有关的酶③：由类囊体堆叠而成，分布有和与光反应有关的酶↓决定(3)功能：进行的场所。双层膜暗反应基粒色素光合作用3.光合作用的探究历程(连线)答案(1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光()(2)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素()(3)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多()(4)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中()(5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积()答案常考基础诊断CHANGKAOJICHUZHENDUAN×√×××(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？提示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；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：提示教材热点拓展JIAOCAIREDIANTUOZHAN(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？提示排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？提示消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？提示防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。提示(5)两实验设计中是如何形成对照的？提示恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。提示命题点一捕获光能的色素和结构分析1.(2016·全国Ⅱ，4)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√答案解析命题探究影响叶绿素合成的因素生命观念解析在设计探究性实验时应遵循单一变量和对照性原则，而本实验缺乏对照(或空白对照)组，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。命题点二探究光合作用的相关实验分析3.人们对光合作用这一重要生命现象的发现及认识经历了漫长的过程，以下是光合作用探究历程中的几个经典实验，请结合所学知识回答下列问题：实验一：普利斯特利的实验密闭玻璃罩＋绿色植物＋蜡烛/小鼠→蜡烛不易熄灭/小鼠不易窒息死亡。(1)本实验缺乏________________组，应该如何改进？___________________________________________________________。答案解析对照(或空白对照)将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照实验二：萨克斯的实验答案解析黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光变蓝一半遮光不变蓝――――→碘蒸气――――→碘蒸气(2)本实验的自变量为________，因变量为_____________，实验组是______(填“曝光组”或“遮光组”)。光的有无叶片颜色变化遮光组解析分析实验可知，本实验的自变量为光的有无，因变量为叶片颜色变化。本实验中曝光组为对照组，遮光组是实验组。(3)实验中进行饥饿处理的目的是______________________________________________________________________。答案解析使叶片中的营养物质(淀粉)被消耗掉，排除对实验的干扰，增强实验的说服力解析实验中进行饥饿处理的目的是使叶片中的营养物质(淀粉)被消耗掉，排除对实验结果的干扰，增强实验的说服力。实验三：鲁宾和卡门的实验(4)鲁宾和卡门应用了___________法追踪CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的转移途径。答案解析同位素标记解析鲁宾和卡门应用了同位素标记法追踪CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的转移途径。__________________________________。(5)写出光合作用总反应式，并用同位素18O标明H2O中氧的转移途径：答案解析CO2＋H218O(CH2O)＋18O2———→光能叶绿体解析由于产生的氧气全部来自于水，在反应中标明同位素(如18O)，总反应式为CO2＋H218O(CH2O)＋18O2。———→光能叶绿体考点三光合作用的基本过程1.概念：指绿色植物通过，利用光能，把转化成储存着能量的有机物，并且释放出的过程。知识梳理答案叶绿体二氧化碳和水氧气2.过程答案叶绿体类囊体的薄膜[H]+O2叶绿体基质(CH2O)稳定的化学能3.反应式答案CO2＋H2O(CH2O)＋O2———→光能叶绿体项目光反应暗反应条件光、色素、酶ATP、[H]、CO2、多种酶场所_______________________物质变化、ATP的合成CO2的固定、_________能量变化光能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能联系光反应为暗反应提供，暗反应为光反应提供________。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成4.光反应和暗反应的比较答案类囊体薄膜叶绿体基质水的光解C3的还原[H]和ATPNADP＋、ADP和Pi5.光合作用和化能合成作用的比较答案项目光合作用化能合成作用区别能量来源____________________________代表生物绿色植物_________相同点都能将等无机物合成有机物光能氧化无机物释放出的能量硝化细菌CO2和H2O(1)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中()(2)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉()(3)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应过程()(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暗反应强度都降低()(5)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定立即停止()(6)光合作用和细胞呼吸均能产生[H]，二者还原的物质不同()(7)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖()常考基础诊断CHANGKAOJICHUZHENDUAN××√√×√√答案重点剖析1.光合作用中元素的转移途径(1)H：3H2O[3H](C3H2O)。(2)C：14CO214C3(14CH2O)。(3)O：H218O18O2;C18O2C3(CH218O)。———→光反应———→暗反应—————→CO2的固定————→C3的还原———→光反应—————→CO2的固定————→C3的还原2.环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化(1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化C5C3CO2[H]ATP(2)物质含量变化条件光照由强到弱，CO2供应不变光照由弱到强，CO2供应不变CO2供应由充足到不足，光照不变CO2供应由不足到充足，光照不变C3含量增加减少减少增加C5含量减少增加增加减少[H]和ATP的含量减少增加增加减少(CH2O)的合成量减少增加减少增加3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应为暗反应提供的[H]和ATP在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)一直光照条件下，会造成[H]、ATP的过度积累，利用不充分；光照和黑暗间隔条件下，[H]、ATP基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照10分钟，黑暗处理10分钟；乙光照5秒，黑暗处理5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲＜乙。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2.下图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)。下列有关叙述错误的是√答案解析解析叶绿体中的色素对红光的吸收率高，光反应快，对绿光的吸收率很低，光反应慢，A错误、C正确；光反应快，C3被还原的量多，剩余的少，B错误；绿光照射时，光反应速率降低，C5下降，D错误。命题点二分析条件骤变对叶绿体中物质含量的影响3.(2016·天津，2)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√答案解析考点四影响光合作用的因素及应用1.光照强度(1)原理：光照强度通过影响植物的反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度，产生的[H