2021版浙江新高考选考生物一轮复习教师用书:第8讲 色素和光合作用的过程 .doc
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1、第8讲色素和光合作用的过程知识内容考试要求知识内容考试要求1光合作用的概念、阶段、场所和产物b3.光反应和碳反应的过程b2色素的种类、颜色和吸收光谱a4.活动:光合色素的提取与分离b光合作用的概述与光合色素1光合作用的概述(1)概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把CO2_和H2O转化成贮存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。(2)总反应式6CO212H2O6O26H2OC6H12O6。(3)光合作用的场所叶绿体观察下面的叶绿体结构示意图,完成下列问题:a、b分别为外膜、内膜。c为基粒,是由许多类囊体堆叠而成的,其膜可称为光合膜。d为液态的叶绿体基质,含有许多酶。(4)光合作用的研究氧气的
2、产生利用同位素示踪的方法,证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。(5)阶段:光合作用分为光反应和碳反应两个阶段。前一阶段在类囊体膜上进行,后一阶段在叶绿体基质中进行。2色素的种类、颜色和功能种类色素的颜色主要吸收的光功能类胡萝卜素(1/4)胡萝卜素橙黄色蓝紫光吸收、传递光能叶黄素黄色叶绿素(3/4)叶绿素b黄绿色_红光和蓝紫光叶绿素a蓝绿色吸收、传递和转化光能3.可见光谱与吸收光谱(1)可见光谱:太阳光通过三棱镜折射后,便可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等不同的颜色。 (2)吸收光谱:以某种物质对不同波长光的吸收率为纵坐标,以波长为横坐标作图,所得的曲线。 4活动:光合色素的提取与分离(1)
3、实验原理提取:叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。分离:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,从而使各种色素相互分离。(2)实验流程(1)色素提取时常加入层析液()(2)滤纸条上的滤液细线不能浸没层析液中()(3)滤纸条上最上端呈黄色的色素带最窄()(4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光()(5)叶绿素的形成需要光照()(6)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素()(7)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同()(8)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中()(必修1 P88图319改编)如图表示某
4、同学做“光合色素的提取与分离”实验的改进装置,据图分析:(1)实验时应将滤液滴在_(填“a”或“b”)处。(2)在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆,最大的圆圈含有_(填色素种类),呈现_色;最小的圆圈含有_(填色素种类),呈现_色。答案:(1)a(2)胡萝卜素橙黄叶绿素b黄绿 考法1色素的功能和吸收光谱的分析(1)叶绿体中色素的分析分布叶绿体类囊体膜上功能吸收、传递(四种色素)和转换光能(只有少量叶绿素a)化学特性不溶于水,能溶于乙醇、丙酮和石油醚等有机溶剂分离方法纸层析法色素叶绿素(约占3/4)叶绿素a(蓝绿色)主要吸收红光、蓝紫光种类叶绿素b(黄绿色)及特类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜
5、素(橙黄色)主要吸收蓝紫光点叶黄素(黄色)吸收光谱图示图示说明:阳光经三棱镜折射后形成不同波长和颜色的光折射光透过色素滤液时部分光被吸收色素对红光和蓝紫光吸收较多,使两光区呈现暗带(2)影响叶绿素合成的因素光照: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。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,而类胡萝卜素分子较为稳定,使叶子变黄。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,叶片变黄。题组冲关1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
6、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叶绿素合成受阻引起的解析:选C。提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中,A项正确;叶绿素分子中含有镁元素,镁元素可以由植物根细胞通过主动转运方式从土壤溶液中吸收,也可以在叶面施肥后由叶片吸收,B项正确;叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用,其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光,红外光和紫外光不属于可见光,C项错误;叶绿素的合成需要光,在黑暗条件下叶绿素不能合成,黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色,即幼苗
7、叶片表现为黄色,D项正确。2(2020宁波期末联考)下表是在适宜条件下测得某植物叶绿体中色素吸收光能的情况,下列分析错误的是()波长(nm)400450500550600670700吸收光能百分比(%)叶绿素a4068515164016全部色素75935035457535A.O2 的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致B由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时,叶绿体中三碳酸分子的量会增加C该植物缺乏镁时,叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大D环境温度降低,该植物对光能的利用能力将降低解析:选B。植物光合作用吸收光能,发生水的光解产生O2,因此O2 的释放速率变化与全部
8、色素吸收光能百分比的变化基本一致;由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时,植物吸收的光能增加,光反应加快,为碳反应提供的NADPH和ATP增加,三碳酸分子的还原速率加快,叶绿体中三碳酸分子的含量减少;镁是叶绿素的重要构成成分,植物缺乏镁时,叶绿素a含量降低,吸收的光能百分比的减少幅度更大;表中实验数据是在最适温度条件下所得的实验结果,因此环境温度降低,该植物对光能的利用能力将降低。 考法2光合色素提取的注意事项和操作目的过程注意事项操作目的色素提取选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高研磨时加95%乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素迅速、充分研磨防止乙醇挥发,充分溶
9、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色素分离滤纸预先干燥处理增强滤纸的吸收能力,使层析液在滤纸上快速扩散滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一次,共画34次增加色素浓度,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题组冲关3(2020浙江富阳月考改编)下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程,相关叙述错误的是()A纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同B两组实验的结果中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色C两组实验的结果中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域D在做提取韭黄色素的实验时,不加碳酸钙对滤液颜色的
10、影响不大解析:选C。纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快;光下生长的韭菜叶绿体中含有四种色素:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色),避光生长的韭黄只含有两种色素:胡萝卜素、叶黄素;叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,故两组实验的结果中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域;研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏,韭黄中不含叶绿素,不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大。4(2019浙江4月选考节选)回答与光合作用有关的问题:在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片
11、的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为_。分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的_光。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与_抑制叶绿素的合成有关。解析:在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素(胡萝卜素和叶黄素)合称为类胡萝卜素。叶绿素a主要吸收可见光中的蓝紫光和红光。秋天叶片变黄的现象主要与低温抑制叶绿素的合成有关。答案:类胡萝卜素蓝紫光和红低温光反应和碳反应的过程过程图解1光反应(1)条件:叶绿体色素、酶、光和水。(2)场所:叶绿体类囊体膜。(3)产物:NADPH、ATP、O2。(4)
12、物质转变水在光下裂解为H、O2和电子。水中的氢(He)在光下将NADP还原为NADPH。(5)能量转变:光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。2碳反应(1)条件:CO2、多种酶、ATP、NADPH。(2)场所:叶绿体基质。(3)产物:三碳糖。(4)主要变化CO2的固定:CO2RuBP2三碳酸分子。三碳酸分子的还原:三碳酸分子接受NADPH中的氢和ATP中的磷酸基团及能量,被还原成三碳糖,这是碳反应形成的产物。RuBP的再生每3个CO2分子进入卡尔文循环就形成6分子的三碳酸分子,后者都被还原为三碳糖,其中5个三碳糖分子在卡尔文循环中再生为RuBP,另一个三碳糖分子则离开卡尔文循环,或在
13、叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质,或运出叶绿体,转变成蔗糖。(1)光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP()(2)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原()(3)在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是Mg2吸收()(4)光合作用光反应产生的ATP只用于碳反应阶段,不能用于其他生命活动,其他生命活动所需ATP来自细胞呼吸()(必修1 P102 T5改编)如图为高等绿色植物光合作用图解,以下说法正确的是()A是光合色素,分布在叶绿体和细胞溶胶中 B是氧气,可参与需氧呼吸的第三阶段C是三碳化合物,能被氧化为三碳糖D是ATP,在叶绿体基质中生成解析:选B。根据
14、光合作用图解可知,图中是光合色素,分布在叶绿体类囊体膜(基粒)上;是氧气,可参与需氧呼吸的第三阶段,与需氧呼吸第一、二阶段产生的H结合生成水,释放大量的能量;是三碳化合物,在由光反应阶段提供的NADPH和ATP的作用下被还原为三碳糖;是ATP,在叶绿体类囊体膜(基粒)上生成。 考法1光合作用的过程分析(1)光反应为碳反应提供NADPH、ATP,碳反应为光反应提供ADP和Pi。(2)没有光反应,碳反应无法进行,没有碳反应,有机物无法合成。(3)反应式及元素去向分析反应式:以生成C6H12O6为例。6CO212H2OC6H12O66O26H2O元素去向对光反应与碳反应认识的五个误区(1)光合作用中
15、光反应和碳反应不是独立的,而是息息相关的两个过程,没有光反应,碳反应也无法进行。(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体,在原核生物中为质膜。(3)碳反应所需要的ATP仅来自光反应,而不能由细胞呼吸提供。(4)光合作用中,ATP提供能量和磷酸基团;NADPH提供能量和作为还原剂,也是氢的载体,提供氢。(5)三碳糖或戊糖(RuBP)组成元素中含有磷。 题组冲关1(2020浙江平阳质检)如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程,其中表示相关过程,A、B表示两种气体物质,下列说法错误的是()A过程表示光反应,过程的场所是叶绿体基质B物质A表示O2,物质B表示CO2C过程能将活跃的化学能转变成稳定的化
16、学能D过程的两个阶段都需要消耗过程产生的NADPH和ATP解析:选D。由题图可知,过程分别表示光反应和碳反应,反应场所分别是叶绿体的类囊体膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O2和CO2。光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP中,碳反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程包括CO2的固定和C3的还原两个阶段,其中CO2的固定不需要消耗过程产生的NADPH和ATP。2(2020浙江省三地市联考)在适宜的条件下,为甘蔗提供14CO2,一段时间测得叶肉细胞内三碳糖和蔗糖中含14C 的百分比,如下图所示。请回答:(1)三碳糖的形成需要ATP提供_,NADPH提供_。(2)14CO
17、2先转化为_再形成三碳糖。从图示曲线看,三碳糖可以转化为蔗糖,蔗糖的产生场所是_。产生1分子蔗糖所需要的葡萄糖,需要_循环_次。(3)实验开始1 200秒后,含14C 蔗糖百分比明显下降的原因是_。解析:(2)14CO2先转化为三碳酸再形成三碳糖,其中大部分用于核酮糖二磷酸的再生,少部分离开卡尔文循环的三碳糖运出叶绿体外合成蔗糖,所以蔗糖的产生场所是细胞溶胶(或叶绿体外)。产生1分子蔗糖所需要的葡萄糖,需要卡尔文循环6次,因为3个二氧化碳形成6个三碳糖,只有1个三碳糖离开卡尔文循环。(3)实验开始1 200秒后,含14C 蔗糖百分比明显下降的原因是蔗糖运输至细胞外或用于其他代谢或蔗糖输出速率大
18、于合成速率。答案:(1)磷酸基团和能量氢和能量(2)三碳酸(或三磷酸甘油酸或六碳分子)细胞溶胶(或叶绿体外)卡尔文6(3)蔗糖运输至细胞外(或用于其他代谢或蔗糖输出速率大于合成速率) 考法2环境因素骤变对物质含量动态变化的判断当外界条件改变时,光合作用中三碳酸分子、RuBP、NADPH、ATP的含量变化可以采用如图分析:(1)图示(2)分析条件过程变化三碳酸分子RuBPNADPH和ATP模型分析光照由强到弱,CO2供应不变过程减弱;过程减弱;过程正常进行增加减少减少或没有光照由弱到强,CO2供应不变过程增强;过程增强;过程正常进行减少增加增加光照不变,CO2由充足到不足过程减弱过程正常进行,随
19、三碳酸分子减少减弱,过程正常减少增加增加光照不变,CO2由不足到充足过程增强;正常进行,随三碳酸分子增加增强,过程正常增加减少减少三碳酸分子、RuBP含量变化的两点注意(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,而非长时间。(2)以上各物质变化中,三碳酸分子和NADPH含量的变化是相反的,NADPH和ATP的含量变化是一致的。 题组冲关3如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图,C点和B点相比较,叶肉细胞内的三碳酸分子、NADPH和ATP的含量发生的变化依次是()A升、升、升B降、降、降C降、升、升 D升、升、降解析:选C。分析图解可知,C点和B点相比较,C点光强度
20、大于B点,但是由于光照过强导致植物气孔关闭,使C点二氧化碳浓度降低,将抑制碳反应中二氧化碳的固定反应,导致三碳酸分子含量降低,利用光反应提供的ATP和NADPH减少,从而导致ATP和NADPH的含量升高。4(2019浙江4月选考节选)回答与光合作用有关的问题:在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3磷酸甘油酸的含量会_。为3磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是_。若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP的含量会_。研究发现Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,
21、可知该酶存在于叶绿体_中。解析:在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,由于绿光几乎不被吸收,光反应减弱,ATP和NADPH减少,短期内小球藻细胞中3磷酸甘油酸的含量增加。为3磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是ATP和NADPH。若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP的含量会增加。Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,推知该酶存在于叶绿体基质中。答案:增加ATP和NADPH增加基质1下列有关叶绿体及光合作用的叙述,正确的是()A破坏叶绿体外膜后,O2不能产生B植物生长过程中,
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