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1第3讲光与光合作用(Ⅰ)考纲要求核心素养1.光合作用的基本过程Ⅱ2．实验：叶绿体色素的提取和分离生命观念①通过分析叶绿体的结构与功能，形成结构与功能适应的观点。②通过阐述光合作用过程中的物质变化与能量变化，形成物质与能量观。科学思维通过比较光反应与暗反应，形成归纳与概括的科学思维方法。科学探究结合叶绿体中色素的提取，提高分析实验问题的能力。捕获光能的色素和结构授课提示：对应学生用书第45页[基础突破——抓基础，自主学习]1．叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a蓝绿色叶绿素b黄绿色类胡萝卜素叶黄素黄色胡萝卜素橙黄色2.叶绿体中色素的吸收光谱分析(1)色素的功能：2叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围是390～760nm，叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光(760nm)和紫外光(390nm)等不吸收。3．叶绿体的结构与功能(1)结构(2)功能：进行光合作用的主要场所。(3)功能验证：恩格尔曼的实验，好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。[特别提醒](1)色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。(2)色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。(3)光合作用的场所：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝藻细胞没有叶绿体也能进行光合作用。[题型突破——练题型，夯基提能]题型1色素的种类及作用1．下列关于光合色素的叙述中，正确的是()A.构成叶绿素的镁可由植物的根从土壤中吸收B.光合色素分布于叶绿体内膜和细胞质基质中C.光合色素只吸收红光和蓝紫光用于水的光解D.植物叶片黄化，叶绿体对红光的吸收会增加解析：构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收，A正确；光合色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，B错误；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，用于光反应，包括水的光解和ATP的合成，C错误；植物叶片黄化，叶绿素含量明显减少，则对红光的吸收会减少，D错误。答案：A[方法规律]影响叶绿素合成的三大因素3题型2叶绿体的结构与功能2．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解析：图乙所示结构是叶绿体的类囊体薄膜，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的类囊体薄膜上，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错误；图乙是光反应的场所，水光解后生成[H]并合成ATP用于暗反应，C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正确。答案：D3．如图为叶绿体中色素及某些物质的分布示意图，该图不能表明()A.叶绿体中色素能够吸收光能B.叶绿体在光下能够合成糖类C.色素及特定物质共同参与完成光反应D.叶绿体内能够发生光能向化学能的转化4解析：图中显示叶绿体中色素能够吸收光能，A正确；该图只体现了光合作用的光反应阶段，糖类的合成在暗反应阶段，B错误；该图是光合作用的光反应阶段，需要色素、酶、ADP和Pi参与，C正确；光反应阶段，色素将光能吸收、传递和转化成ATP和[H]中的化学能，D正确。答案：B光合作用的探究历程与基本过程授课提示：对应学生用书第46页[基础突破——抓基础，自主学习]1．光合作用的探索历程2．光合作用的过程(1)反应式：CO2＋H2O――→光能叶绿体(CH2O)＋O2。(2)过程[重难突破——攻重难，名师点拨]1．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，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5①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①应用同位素示踪技术追踪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H182O和C18O2，因变量是释放的O2有无放射性。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水的光解：2H2O――→光4[H]＋O2②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量――→酶ATP③CO2的固定：CO2＋C5――→酶2C3④C3的还原：2C3――→ATP＋酶[H](CH2O)＋C5能量转化光能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能联系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H182O――→光反应18O2C18O2―――――→CO2的固定C3――――→C3的还原(CH182O)＋H182O(3)光合作用过程中C元素的转移途径14CO2――――――→CO2的固定14C3―――――→C3的还原(14CH2O)6[特别提醒](1)光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原，不能用于其他生命活动。(2)光反应必须在光照下进行，暗反应有光无光均能进行。(3)暗反应停止时，使ATP和[H]积累，光反应也会停止。(4)[H]既不是H＋，也不是H，而是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，它是由氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)与电子和质子(H＋)结合形成的。[题型突破——练题型，夯基提能]题型1探究光合作用历程的实验方法1．如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是()A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗掉细胞中原有的淀粉B.两实验均需要光的照射C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气解析：图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用的产物，所以两实验均需要光的照射。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。恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。答案：B2．(2018·福建厦门模拟)关于光合作用探究历程的相关实验，下列说法错误的是()A.饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部分可向遮光部分运输小分子有机物B.受到均匀光照，好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位C.改变水中H182O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变D.供给小球藻14CO2，叶绿体内含14C的三碳化合物和五碳化合物不断积累解析：叶片被遮光以后，不能进行光合作用，仍然要进行呼吸作用，呼吸作用需要的小分子有机物(如葡萄糖)，是由曝光部分运输而来，A正确；如果实验用临时装片完全暴露在光下，即受到均匀光照后，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围，由此说明了氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，B正确；因为光合作用产7生的氧气来自水的光解，因此，改变水中H182O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变，C正确；在光合作用的暗反应阶段，14CO2与五碳化合物在相应酶的作用下被固定形成三碳化合物，进而在ATP和[H]的作用下生成糖类等有机物，因此14C先后出现在三碳化合物与糖类中，不会出现在五碳化合物中且含14C的三碳化合物不会不断积累，D错误。答案：D题型2光合作用的过程分析[方法技巧]巧用模型法分析物质量的变化(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量的变化是一致的。(3)具体分析时只有厘清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能避开试题陷阱。3．(2018·湖南衡阳模拟)如图所示为叶绿体中的某种结构，及其上发生的物质和能量变化。下列叙述不正确的是()A.图中的①是植物吸收的水分子B.光合作用的色素都分布在结构②上C.光能转变为[H]和ATP中的化学能D.[H]、O2和ATP都能用于暗反应解析：水在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，所以图中的①是植物吸收的水分子，A正确；叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B正确；在叶绿体的类囊体薄膜上，色素将吸收的光能转变为[H]和ATP中的化学能，C正确；[H]和ATP都能用于暗反应，O2不用于暗反应，而是直接释放，D错误。答案：D4．(2018·河北唐山一模)将叶绿体悬浮液置于适宜光照下，一段时间后发现有氧气放出。8下列相关说法正确的是()A.可测定叶绿体悬浮液的净光合速率B.向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，[H]含量下降C.突然改用等强度红光照射，C3含量上升D.改变悬浮液的pH对氧气释放无影响解析：离体叶绿体释放出的氧气为实际光合作用产生的氧气，所以该实验可测定叶绿体悬浮液的实际光合速率，A错误；向悬浮液中滴入少量NaHCO3溶液，可使溶液中用于光合作用的CO2含量增加，生成的C3增加，进而使C3被还原时消耗的[H]增加，导致[H]含量下降，B正确；突然改用等强度红光照射，则叶绿体色素吸收利用的光能增多，导致光反应产生的[H]和ATP增加，使C3的还原增强，消耗的C3增加，短时间内C3含量下降，C错误；产生氧气的光反应需要酶的催化，而酶的催化活性受pH影响，D错误。答案：B[图表突破——析图表，融会贯通]如图为光合作用的过程模式图。请分析：(1)结构A表示________，其中发生的能量转变是_________________________。(2)当供给14CO2时，放射性出现的顺序是：__________________________。(3)若突然停止光照，短时间内C3的含量将会________，判断依据是______________________________________。答案：(1)类囊体薄膜光能转变为ATP中活跃的化学能(2)CO2→C3→甲(3)上升停止光照，光反应生成的ATP和[H]减少，导致C3的还原减弱，而CO2的固定不变叶绿体色素的提取和分离(实验)授课提示：对应学生用书第47页1．实验原理92．实验步骤3．实验结果色素的提取和分离实验失败原因分析1．色素提取液颜色浅。原因是没有加二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小；选取的叶片不新鲜、色浅，含色素少。2．色素提取液发黄。原因是未加碳酸钙或加入过少，叶绿素分子部分被破坏。3．没有提取到色素。原因是没有加有机溶剂(如无水乙醇)。4．色素没有分开。原因是没有塞紧试管口，滤纸上的层析液挥发掉了。5．色素进入了层析液。原因是滤液细线触及了层析液。1．(2018·四川广安一模)下列与“绿叶中色素的提取和分离”实验有关的叙述，正确的是()A.提取绿叶中的色素时只能用无水乙醇溶解色素B.研磨叶片后立即加入碳酸钙可防止色素被破坏C.叶绿素b在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素D.不同绿叶中的色素在滤纸条上的色带顺序不同解析：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇和丙酮中，A错误；叶绿体中色素的提10取实验研磨前加入碳酸钙，可以防止色素被破坏，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最小，C正确；各色素带的顺序由色素自身在层析液中