一轮复习人教版 第3单元 第9课 捕获光能的色素和结构及光合作用过程 学案.docx
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1、第9课 捕获光能的色素和结构及光合作用过程A学业质量水平要求1 .通过比拟光反响和暗反响的关系与光合作用的元素去向分析,建立生命 活动对立统一的观点。(生命观念)2 .通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线,培养用文字、图 表及数学模型准确描述生物学知识的能力。(科学思维)3 .通过“绿叶中色素的提取和别离”实验,培养实验探究能力。(科学探究)构建必备知识培养关键能力构建必备知识培养关键能力考点一 捕获光能的色素和结构概念梳理1.绿叶中色素的提取和别离警 有机溶剂(如无水乙醇)能溶解色素(1)实验原理别离别离(2)实验步骤。色素在层析液中溶解度不同,在滤 纸条上扩散的速度不同绿叶剪碎
2、提取色素-二氧化硅:研磨充分 _碳酸钙:保护叶绿素 -无水乙醇:溶解色素制备滤纸条制备滤纸条一端剪去两角:使扩散均匀皿滤液细线一细、齐、直、浓(待干后重画一到两次)色素别离色素别离滤纸条插入层析液中,层 析液不能触及滤液细线防止色素溶 于层析液(3)实验结果。代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物概念辨析1 .光反响必须在光照下进行,暗反响必须在黑暗处进行。(X )2 . KUO在光下分解为H+和02的过程发生在叶绿体基质中。(X )3 .光合作用光反响阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。(V )4 .没有叶绿体的生物无法进行光合作用。(X )5 .在
3、真核细胞内,能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中。(X )6 .光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。(X )7 . 14CO2 中 14c 的转移途径是 14co2-14C3fl4c5f (14CH2。)。( X )8.8.土壤中的硝化细菌可利用CO2和h2o合成糖类。(V.)9.CO2的定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能。(X )【教材细节命题】1 .(必修1 P104正文)美国科学家卡尔文采用了放射性同位素标记技术追 踪光合作用过程中CO2中的碳的去向。2 .(必修1 P103 “相关信息”)水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两 个电子。电子经传递,
4、可用于NADP+与H+结合形成NADPH。NADPH的作用 是作为暗反响的还原剂;储藏局部能量供暗反响利用。3 .(必修1 P103正文)光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生 的ATP的利用的不同之处在于光反响阶段产生的ATP用于暗反响阶段C3的还 原;细胞呼吸过程中产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。概念深研1.明确光反响与暗反响的联系光能h2o光反响/NADP+ZNADP;co202ATPADP+Pi暗反响(CH20)(1)光反响为暗反响提供NADPH、ATP,暗反响为光反响提供ADP、Pi和 NADP+o(2)没有光反响,暗反响无法进行,没有暗反响,有机物无法合成。(3
5、)C3还原消耗的能量不只来自ATP,还可由NADPH提供。2.光合作用反响式及元素去向分析1 光能一12H式)+ 6作诉*H叫+ 6也6/元素去向I 光反响 h2,ko-1802g同母is COi的固定 Ca的还原 .O io| 暗反响o?c3-(CH2,8O)+H2,8OC 14rle CO2的固定 14rl C3的还原 /14rliJCU2 J ( CH2。)十JEh2O-NADPH (CH2O)+H2O3.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1) “过程法”分析各物质变化。以下图中I表示光反响,II表示CO2的固定,III表示C3的还原,当外界条件 (如光照、CO2)突然发生变化时,
6、分析相关物质含量在短时间内的变化:I亦弱NADPH和ATP含量下降C3消耗减少,合成暂不变 ”必Ca含量上升Cs消耗暂不变,合成减少4口十双c5含量下降III减弱H暂不变I暂不变G合成减少,消耗行不变八公七改n减弱含量下降川暂不变&消耗减少,合成暂不华C,含量上升川随后减弱aNADPH和ATP含量上升(2) “模型法”表示C3和C5含量的变化起始值C3高于C5(约其2倍)O月甲乙月0照一光I照 -1光强一光照弱一光照强/、.CO2 c。2充足 缺乏:甲 -一 - 一1II入一乙 I时间图中各曲线表示的物质名称:图1中曲线甲表示C3,曲线乙表示Cs、NADPH、ATPo图2中曲线甲表示C5、NA
7、DPH、ATP,曲线乙表示C3。图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP,曲线乙表示C3。图4中曲线甲表示C3,曲线乙表示C5、NADPH、ATPo案例导引考向1|光合作用原理的探究历程L (2021 福建福州质检)鲁宾和卡门向小球藻供给含不同比率180的水和 碳酸氢盐,研究光合作用释放氧气的氧原子来源。预测以下各组光合作用释放B. 0. 85%B. 0. 85%0. 85%0. 85%C. 0. 85%0. 20%0. 20%D. 0. 61%0. 40%0. 57%C解析:光合作用产生的02来自水,经分析可知,C正确。组别第1组第2组第3组水中18o比率/%0. 850.200.20碳酸氢
8、盐中18o比率/%0. 610. 400. 57A. 100%0 0的氧气中含180的比率依次为()2.科学家往小球藻培养液中通入14co2后,分别给予小球藻不同时间的光照后检测放射性物质的分布情况,结果如表所示。实验组别光照时间/s放射性物质分布12大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)220多种磷酸化糖类360除上述多种磷酸化糖类外,还有氨基酸、有机 酸等根据上述实验结果分析,以下表达错误的选项是()A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反响阶段B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质分C. CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是多种磷酸化糖类D.实验结果说明光合作用
9、产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等C 解析:提取表格中的关键词“三碳化合物” “磷酸化糖类” “氨基酸、 有机酸等”,据此推测本实验研究的是光合作用的暗反响阶段,A正确;由于某 一反响的产物同时是下一个反响的反响物,要想准确测定放射性物质的分布, 必须阻断后续的反响,B正确;CO2进入叶绿体后,最初形成的产物应该是三碳 化合物,C错误;第3组实验中放射性物质分布在氨基酸、有机酸等物质中,表 明光合作用产物中不仅有糖类,还有其他物质,D正确。考向2|光合作用的过程3 . (2021 -重庆模考)绿色植物的光合作用过程,可用如下化学反响式来表CO2+H2OCO2+H2O光照叶绿体以下有关表达错误的
10、选项是()A.在此过程中,CO2中的C被还原,H2O中的O被氧化B.光能的吸收发生在类囊体薄膜上,光能的直接转化发生在叶绿体基质中C.产物(CHzO)是地球上有机物的主要来源D.释放出的02有利于地球上好氧生物多样性的提高B 解析:在光合作用过程中,CO2中的C被NADPH还原,H2O中的O 被氧化,A正确;光能的吸收发生在类囊体薄膜上,光能在类囊体薄膜上转化为 ATP和NADPH中活跃的化学能,B错误;绿色植物通过光合作用制造的有机 物是地球上有机物的主要来源,C正确;好氧生物的生存需要02,光合作用释 放出的。2有利于地球上好氧生物多样性的提高,D正确。4 .以下图为绿色植物光合作用过程示
11、意图(物质转换用实线表示,能量传递用 虚线表示,图中ag为物质,为反响过程),以下判断错误的选项是()土(用。)土(用。)光照一土壤里二%oA,绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能B. e中不储存化学能,所以e只能充当还原剂C.图中表示水分的吸收,表示水的光解D.图中g物质被14c标记,在C3和(CH2O)中均可检测到放射性B 解析:a为光合色素,c为ATP,a能吸收、传递、转化光能至U c和NADPH 中,A正确;e为水光解产生的H+与NADP+结合生成的NADPH,也含有活跃 的化学能,可参与暗反响中C3的还原,B错误;图中表示根从土壤中吸收水 分,表示水的光解,C正确;g为CO2
12、,被14c标记的14co2,经过固定会首 先出现在C3中,随后会出现在(CH2。)中,不会出现在C5中,D正确。U!【技法总结】巧记光合作用过程的“一、二、三、考向3|条件骤变时叶绿体中各物质含量变化5. (2021 海南海口模拟)在适宜光照和温度条件下,植物叶绿体内C3和 C5的浓度能到达饱和并维持相对稳定,通过改变实验条件可使叶绿体中的C3浓 度在短时间内上升。据此分析,改变的实验条件可能是()A.中断CO2供应B.突然停止光照C.降低环境温度D.减少水分供应B 解析:光合作用的暗反响包括CO2的固定和C3的还原,C3的还原需要 光反响提供NADPH和ATPo假设中断CO2的供应,那么CC
13、h的固定受阻,而C3 的还原仍在进行,将导致C3浓度降低,C5浓度上升,A不符合题意;假设突然停 止光照,那么光反响不能进行,缺乏光反响提供的NADPH和ATP, C3的还原受阻,而CO2的固定仍在进行,将导致C3浓度上升,C5浓度下降,B符合题意; 假设降低环境温度,那么光反响和暗反响都会受到影响,暗反响中CO2的固定和C3 的还原都会受影响,总体结果是C3浓度和C5浓度都会下降,C不符合题意;假设 减少水分供应,那么会导致叶片气孔关闭,CO2供应缺乏,C3浓度降低,C5浓度 上升,D不符合题意。6. (2021 吉林长春质检)光合作用通过密切关联的两大阶段一一光反响和暗反响实现。对于改变反
14、响条件而引起的变化,说法正确的选项是()A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小B 解析:突然中断CO2供应,导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含 量增加、C3含量减少,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大,A错误;突 然中断CO2供应使C3含量减少,进而使ATP和NADPH含量增多,所以 ATP/ADP的值增加,B正确;突然将红光改变为绿光后,光能利用率降低,
15、ATP 和NADPH含量减少,进而使C3含量增多、C5含量减少,C错误;突然将绿光 改变为红光后,光能利用率提高,ATP和NADPH含量增加,ATP/ADP的值增 大,D错误。【易错提醒】光反响制约暗反响,暗反响也制约光反响光反响为暗反响提供NADPH和ATP,故光反响停止时,暗反响无法进行; 然而光反响也需暗反响为之提供ADP、Pi和NADP+等,故暗反响停止(如停止 CO2供应)时,光反响也将受制约,从而导致02产生的速率下降。凝练学科素养 探析高考命题【命题动态】本专题为高频考点,考查的知识点非常多,包括色素的种类 与作用、叶绿体色素的提取与别离、光合作用的过程。本专题高考试题多为非 选
16、择题,多结合曲线分析进行考查。能力考查点多为模型分析、获取信息、综 合运用等,素养考查方面较多表达生命观念中的物质与能量观,科学思维中的 归纳与概括、演绎与推理,科学探究中的实验设计与结果分析。对接高考真题L (2021 广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固 定形成C3的酶被称为Rubiscoo以下表达正确的选项是()A. Rubisco存在于细胞质基质中激活Rubisco需要黑暗条件C. Rubisco催化CCh固定需要ATPD. Rubisco催化C5和CO2结合思维培养信息获取信息获取Rubisco 催化C5 和 C()2 姑A 口 n考查CO? 固定是 否消耗 能
17、量激活 Rubisco 需要黑暗条 件,考查CO? 固定形成c3 的条件考查Rubisco的存在 部位。唯一催化C02 固定形成C3的酶被 称为Rubisco知识调用D 解析:Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反响,暗反响场所是叶绿 体基质,故Rubisco存在于叶绿体基质中,A错误;暗反响在有光和无光条件下 都可以进行,故参与暗反响的酶Rubisco的激活对光无要求,B错误;Rubisco 催化CCh固定不需要ATP, C错误;Rubisco催化CCh的固定,即C5和CO2 结合生成C3的过程,D正确。2. (2020 天津卷)研究人员从菠菜中别离类囊体,将其与16种酶等物质一 起用单
18、层脂质分子包裹成油包水液滴,从而构建半人工光合作用反响体系。该 反响体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇 酸。以下分析正确的选项是()A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反响体系不断消耗的物质仅是CChC.类囊体产生的ATP和02参与CCh固定与还原D.与叶绿体相比,该反响体系不含光合作用色素思维培养信息获取信息获取查醉产的所考乙酸生场该体系含有类 囊体与多种酶, 能进行整个光 合作用,考杳 光合作用的物 质变化考查类囊 体产生的 ATP 和。2 去向体包囊含合 应中类,光素 反系括体有色知识调用光合色索 的分布该体系产生乙 醇酸的过程相 当于暗反响, 暗反
19、响的场所 是叶绿体基质A 解析:乙醇酸是在光合作用暗反响阶段产生的,暗反响场所是叶绿体基 质,所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质,A正确;该反响体系中能进行光 合作用整个过程,不断消耗的物质有CO2和H2O, B错误;类囊体产生的ATP 参与C3的还原,产生的02用于呼吸作用或释放到周围环境中,C错误;该体系 含有类囊体,而类囊体的薄膜上含有光合作用色素,D错误。3. (2020 山东卷)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及 过程如以下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反响过程与叶绿体基质内糖(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反响功能的模块是,模 块3中的甲可与CO2结合,甲
20、为 o(2)假设正常运转过程中气泵突然停转,那么短时间内乙的含量将(填 “增加”或“减少”)。假设气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发 生改变,原因是。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填“高于”“低于”或“等于“)植物,原因是干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是O人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有 广阔的应用前景。解析:(1)叶绿体中光反响阶段是将光能转化成电能,再转化成ATP中活跃 的化学能,题图中模块1将光能转化为电能,模块2将电能转化为活跃的化学能, 两个模块加起来相当于叶绿体中光反响的功能。在模
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