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单击此处编辑母版文本样式,高考总复习生物,*,第11课时能量之源光与光合作用,一、捕获光能的色素和结构,红光,蓝紫光,DNA、RNA、酶,色素和酶,光合作用,议一议,(1)海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？,(2)温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？,_,【答案】,(1)不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。,(2)红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光达到增产的目的。,二、光合作用的探索历程,连一连,想一想,和中科学家用什么样的技术手段得出实验结论？该技术手段有何用途？,_,【答案】,同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。,三、光合作用的反应式及过程,1反应式：,_,2过程,(1)区别,(2)联系：光反应为暗反应提供_；暗反应为光反应提供_。,光、色素、酶,类囊体薄膜,HO,2,ATP,ATP中活跃,的化学能,酶,叶绿体基质,C,3,(CH,2,O),有机物中稳,定的化学能,H和ATP,ADP、Pi,四、影响光合作用的因素和化能合成作用,1影响光合作用的因素有原料(包括_和土壤中的水分)，光照条件(包括_、光照时间和光的成分)，影响酶活性的_等。,2光合作用和化能合成作用的比较,CO,2,光照强度,温度,化学能,1教材第97页,问题探讨,温室补充光源用何种单色光最有效？为什么不用绿色薄膜或绿色光源？,提示,补充红光和蓝紫光，因为色素主要吸收上述两种单色光，最不吸收的是绿光。,2仔细阅读教材第99页图510，并回答教材第100页,资料分析,及教材第100页练习一中的第3题。,3根据教材第101102页“光合作用的探究历程”，列举生物学史涉及的科学家及实验思想(对照原则)和成就。,4了解教材第102页,同位素标记法,及教材第103页,相关信息,中,H,的含义。,5课后经典题：教材第100页二中2题，教材第106页“二”中第1题，教材第108页“一”中判断题和画概念图及“三”中第1题。,【答案】,叶绿体光照温度光反应暗反应,【典例引领】,1如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是(),考点32提升结构模式图和过程流程图有机结合的解读能力光合作用过程,A结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能,B供给,14,CO,2,，放射性出现的顺序为CO,2,C,3,甲,C结构A释放的O,2,可进入线粒体中,D如果突然停止CO,2,的供应，短时间内C,3,的含量将会增加,【答案】,D,【解析】,在光合作用中，CO,2,首先和C,5,生成C,3,，如果突然停止CO,2,的供应，则C,3,生成量减少，而其消耗量不变，因此C,3,含量减少；而C,5,由于无法与CO,2,结合，其消耗量减少，而其生成量基本不变，因此其积累量短期内会增加。,排雷,(1)光合作用中能量转变为光能电能活跃化学能稳定化学能。,(2)通过元素的去路掌握光合反应的实质。,(3)有光合作用就有呼吸作用，但反过来不一定，如根中的细胞只存在呼吸作用。,(4)分析光合作用物质动态变化要整体把握光合作用从光反应到暗反应的过程,。,2光反应和暗反应的关系,3色素只存在于光反应部位叶绿体类囊体薄膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以与光合作用有关的酶存在于两个部位叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但暗反应中酶的种类和数量多。,4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；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物甲,K,2,K,3,D密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物,【答案】,A,【解析】,解答本题应从分析曲线图出发，注意辨析总光合作用量、净光合作用量与呼吸量的含义及其相互关系。A、B项考查对光合作用与细胞呼吸的综合理解，C项考查对种群环境容纳量的理解，D项考查酵母菌进行有氧呼吸与无氧呼吸形成产物的区别。从图中可读出,d,1,、,d,2,、,d,3,三个浓度下对应的净光合速率和呼吸速率，根据题中公式可知,d,1,、,d,2,、,d,3,浓度对应的光合速率大小为：,d,2,d,1,d,3,，因此,d,1,浓度下光反应形成的,H,多于,d,3,浓度，A项正确。分析图像得出：,d,2,时的呼吸速率大于,d,3,时的呼吸速率，因此后者产生的ATP量少，B项错误。,分析净光合速率曲线知，,d,2,时有机物净积累量最大，可推知其环境条件较为适宜，其种群对应的,K,值应最大，C项错误。蓝藻在进行有氧呼吸时获得能量较多，繁殖速度快，种群密度大，产物为水和二氧化碳；进行无氧呼吸时细胞产生能量较少，繁殖速度慢，产物为酒精和二氧化碳，其中的酒精能抑制自身繁殖，使种群密度减小，因此通过测定种群密度及代谢产物可以判断出其代谢类型，D项错误。,【典例引领】,3,(2012海南高考),关于叶绿体色素的叙述，错误的是(),A叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,B绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同,C利用纸层析法可分离4种叶绿体色素,D乙醇提取的叶绿色素不能吸收光能,【答案】,D,考点34实验技能提升绿叶中色素的提取与分离,【解析】,叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，A正确；叶绿体中叶绿素的含量为3,/4，类胡萝卜素的含量为1/,4，B正确；不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，C正确；乙醇提取的叶绿素只要结构没有被破坏，仍是可以吸收光能的。,排雷,(1)明确叶黄素吸收光的种类吸收蓝紫光不吸收红光。,(2)明确叶黄素在滤纸条上的位置从上至下为第2条，从下至上为第3条，注意审题,。,【考点剖析】,1实验过程,2注意问题,(1)关键词与试剂对应关系不能颠倒：,提取色素无水乙醇,分离色素层析液,(2)用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。,(3)色素提取液呈淡绿色的原因分析：,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；,未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。,(4)叶片绿色：叶绿素类胡萝卜素31；最不吸收绿光，反射回来；叶片变黄：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色；叶片变红：低温破坏了叶绿素，呈现出液泡中花青素的颜色。,【对位训练】,3如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列叙述错误的是(),A应向培养皿中倒入层析液,B应将滤液滴在a处，而不能滴在b处,C实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形),D实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色,【答案】,D,【典例引领】,41880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是(),考点35关注生物学史光合作用的探究历程,A细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强,B好氧细菌聚集多的地方，O,2,浓度高，水绵光合作用强,C好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强,D好氧细菌大量消耗O,2,，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用,【答案】,B,【解析】,好氧细菌是需要氧气的，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方，也就是水绵光合作用强的地方。,【考点剖析】,1实验常考易错点,(1)萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气。,(2)恩格尔曼选用水绵作实验材料的好处：叶绿体大且呈带状，便于观察，所用细菌异化作用类型为需氧型。,(3)鲁宾、卡门用的实验方法为同位素标记法。,(4)卡尔文选用小球藻做实验，用同位素标记法揭示了暗反应过程。,2上述实验中对照实验设置,在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。,(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。,(2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C,18,O,2,)，因变量为O,2,的放射性。,(3)普利斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。,3恩格尔曼实验方法的巧妙之处,(1)实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。,(2)排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。,(3)观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。,(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,【对位训练】,4,(2014南昌质检),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)后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。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。下列有关本实验的分析及结论合理的是(),本实验未设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时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将CO,2,转变成了淀粉,AB,CD,【答案】,A,1曲线中点的含义和移动规律,光合作用曲线中点的含义和移动规律及如何确定变量,光照强度与光合速率的关系曲线图中各点的含义,(1)光补偿点含义：光合作用等于呼吸作用，若改变某一因素(如光照、CO,2,浓度)，使光合作用增大(减小)，而呼吸作用不受影响，则光补偿点应左移(右移)；若改变某一因素(如温度)，使呼吸作用增大(减小)，而光合作用不受影响，则光补偿点应右移(左移)。,(2)光饱和点含义：当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素使光合作用增大(减小)，则光饱和点应右(左)移。,(2)实验结果表明，在_的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取_措施能提高玉米的光能利用率。,【答案】,(1)光照强度(或光强)土壤含水量,(2)土壤含水量40%60%合理密植,【解析】,此图中包含三个变量：光强、施肥、土壤含水量，上升阶段则横坐标是制约因素，若含水量相同，则可能是光强或施肥的原因。,错因分析,施肥效果明显不是在土壤含水量60%这一点，而是在40%60%这一段。,对光合作用条件骤变时各物质量的变化模糊不清,(1)图中物质A是_(C,3,化合物、C,5,化合物)。,(2)在CO,2,浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_，,将CO,2,浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_。,(3)若使该植物继续处于CO,2,浓度为0.003%的环境中，暗反应中C,3,和C,5,化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_(填“低”或“高”)。,(4)CO,2,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CO,2,浓度为1%时的_(填“高”或“低”)，其原因是_。,【答案】,(1)C,3,化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C,3,和C,5,化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C,3,化合物的分子数是C,5,化合物的2倍当CO,2,浓度突然降低时，C,5,化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C,5,化合物积累(3)高(4)低CO,2,浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和,H,少,【解析】,(1)CO,2,浓度降低时，C,3,化合物产生减少而消耗继续，故C,3,化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C,3,化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO,2,与1 mol C,5,化合物结合形成2 mol C,3,化合物，即C,3,化合物的浓度是C,5,化合物浓度的2倍。CO,2,浓度迅速下降到0.003%后，C,5,化合物的产生量不变而消耗量减少，故C,5,化合物的浓度升高。(3)CO,2,浓度继续处于0.003%时，因光反应产物,H,和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的,H,和ATP引起暗反应中C,5,化合物的浓度又逐渐降低，而C,3,化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C,3,化合物的浓度仍是C,5,化合物浓度的2倍。(4)CO,2,浓度较低时，暗反应减弱，需要的,H,和ATP量减少，故CO,2,浓度为 0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。,错因分析,对C,5,与C,3,的数量关系不清楚：1C,5,1CO,2,2C,3,，故出现二倍关系；对C,3,和C,5,的变化来源和去向辨析不清楚。对第3小题审题不清要求达到稳定时C,3,和C,5,的比较,。,纠错训练,离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO,2,的供应，下列关于短时间内叶绿体中ATP与O,2,的相对含量变化的示意图中，正确的是(),1,(2014山东枣庄三中月考),在光照适宜条件下，将培养在CO,2,浓度为0.003%环境中的某植物迅速转移到CO,2,浓度为1%的环境中，其叶绿体中C,3,和C,5,化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图，相关说法错误的是(),题组一光合作用过程,AA曲线表示C,3,，B曲线表示C,5,B夏季“午休现象”时C,3,、C,5,变化与本图不一致,C适当增加光强，叶肉细胞中的C,3,、C,5,会同时增加,D当CO,2,浓度又变为0.003%时，图中曲线将再次发生变化,【答案】,C,【答案】,A,【解析】,过程是光合作用的光反应，是光合作用的暗反应，产生的H可在过程中将三碳化合物还原；过程是有氧呼吸的第一、二阶段，是有氧呼吸的第三阶段，在有氧呼吸第三阶段，H与氧结合生成水；能形成ATP的过程有：过程、；过程是光合作用的光反应，所以长在向阳坡的植物比背阳坡上的小麦过程旺盛。,题组二色素的提取与分离实验,A.A组处理会造成滤液成黄绿色，因为部分叶绿素会被破坏,BB组处理会造成滤液几乎成无色，因为叶绿素不会溶解于蒸馏水中,CC组处理会造成滤液成深绿色，分离后自上而下数第三条色素带的颜色为蓝绿色,DA组与B组相互对照，可以证明叶绿体中的色素易溶解于乙醇,【答案】,D,【解析】,A组黄绿色，原因是碳酸钙的作用是保护叶绿素，不加碳酸钙会使部分叶绿素被破坏，导致滤液成黄绿色；B组无色，原因是加入了SiO,2,和CaCO,3,，研磨出的叶绿素不溶于水而溶于有机溶剂，所以加水提取不到色素；C组深绿色，原因是加入了乙醇、SiO,2,和CaCO,3,，研磨出的叶绿素等色素能溶解于有机溶剂乙醇中；经分离会得到四条色素带，其中第三条的颜色为蓝绿色即叶绿素a；A组与B组自变量不止一个，无法准确分析。,4某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体，将其叶片进行了红光照射吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)。与正常叶片相比，实验结果是(),A光吸收差异显著，色素带缺第2条,B光吸收差异不显著，色素带缺第2条,C光吸收差异显著，色素带缺第3条,D光吸收差异不显著，色素带缺第3条,【答案】,B,【解析】,叶绿体中吸收红光的色素是叶绿素，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以叶黄素缺失突变体，对红光吸收没有影响，色素带上叶黄素位于第2条，故缺第2条。,题组三光合作用的影响因素,A.图1中，若光照强度适当增强，a点左移，b点右移,B图2中，若CO,2,浓度适当增大，a点左移，b点右移,C图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C,3,含量相对较多,D图4中，当温度高于25C时，光合作用制造的有机物的量开始减少,【答案】,D,【解析】,图4中，光照下CO,2,的吸收量为植物净光合量(植物有机物积累量)，黑暗中CO,2,的释放量为植物呼吸量，故此当温度高于25时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。,(1)水稻叶肉细胞中进行光合作用的场所是_，其4种光合色素中含量最多的是_。,(2)CO,2,通过气孔进入叶肉细胞后，首先与_结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供_。,(3)光照强度低于810,2,molm,2,s,1,时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是_；光照强度为101410,2,molm,2,s,1,时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是 _。,(4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是_；转基因水稻更适合栽种在_环境中。,【答案】,(1)叶绿体 叶绿素a,(2)C,5,H,和ATP,(3)光照强度 细胞可进行呼吸作用补充CO,2,(4)提高光合速率的作用 较强光照强度(向阳),
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