光合作用(含答案解析).pdf
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1、考点0 6光合作用高考频度:难易程度:点考向,考 向 一 叶 绿 体 色 素 的 种 类 及 提 取 与 分 离一、叶绿素和其他色素1 .叶 绿体中的色素(1)分布:在 类 囊 体 的 膜 上(叶绿体基粒上)。J叶绿素a(蓝绿色)叶绿素j叶绿素b(黄绿色)(2)种类、类胡萝卜素I 叶胡黄萝素卜(素黄(色橙)黄色)2 .色素颜色与光的关系:其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,几乎不吸收绿光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。3 .叶绿体中的色素及色素的吸收光谱太阳光色素滤液吸收露的百分比O 40 0 450 50 0 550 6 0 0 6 5()70 0|暗带|黄 绿 光 帼 带|-叶绿素b(黄绿)-叶绿
2、素2(蓝绿)-类胡萝卜素建量约占1/4)波长(n m)1 叶绿素J (含S约占出4)j胡萝卜素(橙黄)I叶黄素(黄)430 4706 40-6 80由图可以看出:(1)叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大,类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大,对其他波段的光并非不吸收,只是吸收量较少。3 .色素的功能:吸收、传递和转化光能。4.色素与叶片的颜色(1)生长旺盛时,叶片颜色为绿色,类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。(2)深秋时,叶片变黄色,原因是气候变冷,叶绿素的合成速度变慢或停止,类胡 萝 卜 素的颜色显露出来。二、光合色素的提取与分离1.原理(1)
3、提取原理:绿叶中的光合色素能溶解在有机溶剂95%的乙醇中。(2)分离原理:不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。2.实验流程提取色素:新鲜叶片烘干粉碎后,取2 g放入研钵中加入少量SiO?、CaCOs和23mL 95%的乙醇一放入研钵一研磨一过滤一收集到试管内并塞紧管口 剪滤纸条:将滤纸剪成KlOcm、宽1cm的滤制备滤纸条纸条,并在一端剪去两角铅笔画线:在距去角一端1cm处用铅笔画一条I细的横线 用毛细吸管吸取少量滤液画滤液细线,画线:沿铅笔画的横线均匀地画出一条细而直.的滤液细线,待滤液干后,重复画线34次|倒入试管2 mL层析液色素分离 将滤纸条有
4、滤液细线的一端插入层析液中I软木塞塞住试管口观察结果:滤纸条上色素带有四条2.滤纸条上色素的分布和对光的吸收下上色素种类色素含量 溶解度 扩散速度吸收光的种类胡萝卜素最少最快蓝紫光叶黄素较少较高较快叶绿素a最多较低较慢红光和蓝紫光叶绿素b较多最低最慢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.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】C【解析】【分析】叶绿体中的色素主要有叶绿素和类胡萝卜素,叶绿体又分为叶绿素a 和叶绿 素
5、 b,类胡萝卜素又分为胡萝卜素和叶黄素。光合作用中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。【详解】A、叶绿体中的色素不溶于水,但能够溶解在有机溶剂乙醇中,A 正确;B、构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中以主动运输方式吸收,B 正确;C、通常,可见光会被叶绿体中的色素吸收用于光合作用,而红外光和紫外光不能被叶绿体中的色素吸收,C 错误;D、叶绿素的合成需要光照条件,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,D 正确。故选Co【点睛】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光合色素A.图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠
6、形成崎而增大B.图乙所示的结构来自图甲中的C.含有4 种色素,其中叶绿素b 的含量最多D.ATP的合成场所是,分解场所是【答案】B【解析】【分析】【详解】A、叶绿体通过形成大量的片层结构类囊体增大膜面积,A 错误;B、甲图是类囊体薄膜,乙图含有光合色素,光合色素分布在类囊体薄膜上,所以乙图也是类囊体薄膜,B 正确;C、中的色素是叶绿素和类胡萝卜素,与光合作用有关,其中叶绿素a 的含量最多,C 错误;D、光反应的场所是类囊体薄膜,产物是ATP和H,产生的ATP用于暗反应,暗反应的场所是叶绿体基质,D 错误.故选B.【点睛】3.在 做“光合色素的提取与分离”实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂
7、的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“一”表示未使用),其余操作均正常,他们所得到的实验结果依次应为试剂甲乙丙T95%的乙醇+十水+CaCOs+A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】无水乙醇的作用是提取色素;C a C C h 能防止色素被破坏;S i C h 使得研磨充分.色素带的分布:最上端:胡萝卜素(橙黄色),含量最少;其次:叶黄素(黄色),含量较少;次之:叶绿素a (蓝绿色),含量最多;最下端:叶绿素b (黄绿色),含量次之.【详解】解答本题首先要知道表格中各种试剂的作用,然后再分析每位同学所加的试剂。其中乙同学操作完全正确,其他同学与该同学进行对比,分析缺少的试剂并根据该试剂的
8、作用分析可能出现的实验结果。9 5%的乙醇为提取剂,色素提取过程不需要水,若加入水会使色素提取液颜色变浅;S i O 2 的作用是使研磨更充分;C a C Q,能保护叶绿素分子。甲同学由于没有加入提取剂9 5%的乙醇,所以提取液中不会出现色素,色素分离的结果是;乙同学操作正确,色素分离后得到四条正常的色素带,与情况相符;丙同学由于未加C a C O s,所以叶绿素含量减少,所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄,对应;丁同学由于未加S i O2,导致叶片研磨不充分,最终导致各种色素的含量均减少,对应。故 B正确,A C D 错误。【点睛】本题考查色素的提取和分离相关知识,意在考查考生识
9、记和分析能力.【归纳总结】实验中的注意事项及操作目的项操作过程 操作目的目提取色素选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎成干粉,研磨时加入23 m L 9 5%的乙醇溶解叶片中的色素研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙研磨充分和保护叶绿素迅速充分研磨防止溶剂挥发并充分溶解色素盛放滤液的小试管口加棉塞防止色素分子被氧化分离色素滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线要细、齐、直使分离的色素带平齐,不重叠滤液细线干燥后重复画34次使分离的色素带清晰便于观察滤液细线不能触及层析液防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中
10、史式拓展4.如图是利用新鲜菠菜叶进行“光合色素的提取和分离”活动时得到的结果,出现该实验结果的原因可能是A.用 7 0%乙醇作为提取液B.研磨时未加S i O?C.研磨时未加C a C 0 3D.分离时层析液液面高于滤液细线【答案】C【解析】【分析】知识点总结:1、叶绿体中的色素是有机物,不溶于水,易溶于无水乙醇等有机溶剂中,所以用丙酮、乙醇等能提取色素。C aC O 3 能防止色素被破坏;S i C h 使得研磨充分.2、叶绿体色素在层析液中的溶解度不同,分子量小的溶解度高,随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢,所以用层析法来分离四种色素.滤纸条从上到下依次是:胡萝卜
11、素(橙黄色)、叶 黄 素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。【详解】提取叶绿体中的色素用的是无水乙醇,如果7 0%乙醇作为提取液,则各种色素的含量都会减少,可是图示胡萝卜素和叶黄素含量都不低,A错误;如果研磨时未加 S i 0 2,那么各种色素的含量都会减少,与图示不符,B错误;图示叶绿素a 和叶绿素b 含量相对较少,产生此结果最可能是研磨时未加入C aC 0 3,导致部分叶绿素被破坏,C正确;若分离时层析液液面高于滤液细线,色素就会溶解在层析液中,就不会得到色素带,D错误。【点睛】本题考查绿叶中色素的提取和分离实验,意在考查考生能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验,包括理
12、解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。【易错警示】绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低。未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠:滤液细线画的过粗。(3)滤纸条看不见色素带忘记画滤液细线。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。考向二光合作用的原理及其应用考点解读一、光合作用概述1 .概念指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 C 0 2 和 H
13、zO 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6 C 02+12H20_B_.C6H1206+6H20+602O3.光合作用的过程二、光反应和碳反应1.光反应(1)过程光能被吸收并转化为A T P 和 N A D P H中的化学能。水在光下裂解为H*、0 2 和电子。水中的氢 0 厂+屋)在光下将N A D P+还原为N A D P H。(2)场所:类囊体膜中。(3)反应物:1 0、A D P、P i、N A D P+等。(4)生成物:。2、N A D P H、A T P 等。(5)条件:色素、光、酶。(6)能量变化:光能f A T P 与 N A D P H中的化学能
14、。2.碳反应(1)过程C O?的固定:C O z+R uB P f 2三碳酸分子。2 三碳酸分子型皂2三碳糖。(2)场所:叶绿体基质。(3)反应物:C O?、A T P、N A D P H 等。(4)产物:三碳糖(5)能量变化:A T P、N A D P H中的化学能一-三碳糖中的化学能。3.联系:光反应为碳反应提供N A D P H、A T P,碳反应为光反应提供A D P、P i和 N A D P5.如图为大豆叶片光合作用碳反应阶段的示意图。下列叙述正确的是A.C O?的固定实质上是将A T P 中的化学能转变为三碳酸分子中的化学能B.C O 2 可直接被N A D P H还原,再经过一系
15、列的变化形成糖类C.被还原的三碳酸分子在相关酶的催化作用下,可再形成R uB PD.光强度由强变弱时,短时间内R uB P 含量会升高【答案】C【解析】【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体利用光能将二氧化碳和水转变为储存能量的有机物,同时释放氧气的过程.光合作用可以分为光反应和喑反应两个阶段.其中光反应可以为暗反应通过 H 和 A T P.暗反应可以分为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程.【详解】A T P 中的能量转化到有机物中成为稳定的化学能,不参与C 0 2 的固定,A项错误;在碳反应中,绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳不能直接被还原,它首先与R uB P 结合形成三碳酸分子
16、,三碳酸分子接受A T P 释放的能量并被N A D P H还原,再经一系列变化形成糖类,在该过程中一部分三碳糖形成R uB P,B项错误;三碳酸分子被N A D P H还原后可再形成R uB P,此过程中需要酶参与,C项正确;光强度由强变弱时,会造成N A D P H和 A T P 在短时间内减少,R uB P 的合成速率下降,而其分解速率不变,所以R uB P 的含量会下降,D 项错误。【点睛】本题结合图示主要考查光合作用的暗反应过程,意在强化学生对光合作用的过程的识记、理解与运用,同时提高识图判断和分析作答的能力.归纳总结】光反应与碳反应的比较比较项目光反应碳反应场所类囊体膜叶绿体基质时
17、间短促,以微秒计较缓慢条件光、色素、酶、水多种酶、C O?、N A D P H、A T P过程利用光能使水光解产生同时产生A T P 和 N A D P H将 C O,还原为糖的一系列反应物质变化水的光解:H2 阡菱钵2 H+2 屋+202A T P 的合成:A D P+P i+能量.酶.A T PN A D P H 的合成:N A D P+H+2 e-酶 N A D P HC 0 2 的固定:C O?十R uB P 酶.2 个三碳酸分子三碳酸分子的还原:2个二碳酸分子-击 2 个二碳糖R uB P 的再生:三 碳 糖 酶 R uB P能量变化光能一 A T P.N A D P H中活跃的化学
18、台匕活跃的化学能一一有机物中稳定的化学能完成标志。2 释放、A T P 和 N A D P H的生成糖类等有机物的生成联系光反应能为碳反应提供A T P、N A D P H、碳反应为光反应提供A D P、P i、N A D P+。二者紧密联系,缺一不可示意图/三碳酸壮H/泉)水 在 光 O?更分子;CO B,PI-ADP+Pi且帔J三缄缰运至乂 常一叶二体外)6.美国科学家卡尔文利用同位素标记法对小球藻的光合作用进行研究,最终探明了光合作用中碳的转化途径,因此获得了 1 9 6 1 年的诺贝尔化学奖。下图为简化的卡尔文循环示意图,表示相关物质,请回答问题:(1)卡尔文循环中,3-磷酸甘油酸在和
19、A T P 的 作 用 下 被 还 原 为 ,其中的为3-磷酸甘油酸的还原提供了 和能量,在(场所)重新形成,所以卡尔文循环只有在 条件下才能一轮一轮循环不已。(2)对培养小球藻的试管,先进行一定强度的光照后,再黑暗处理,暗处理后短时间内3-磷酸甘油酸的含量会_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。如果加入M O 标记C O 2,则会形成,进而产生1 8 0 2.(3)提取并分离小球藻中的光合色素,滤纸条上从上至下第二个色素带的颜色是【答案】.三碳糖.氢 类囊体(基粒).有光.增加.H 21 8O .黄色【解析】【详解】(1)卡尔文循环中,3-磷酸甘油酸在N A D P H 和
20、 A T P 的作用下被还原为三碳糖,N A D P H 为 3-磷酸甘油酸的还原提供了氢和能量,在光反应阶段产生,场所在类囊体上进行,所以卡尔文循环离不开光。(2)暗处理后短时间内3-磷酸甘油酸的含量会增加,1 8。标记C 0 2,暗反应会产生水,水中含有1 8 0,再参与光反应,则会产生 C L(3)提取叶片的色素需要用无水乙醇,滤纸条上从上至下第二条色素带的颜色是黄色的叶黄素。考向三环境因素影响光合速率考点解哆一、光合速率(又称光合强度)1 .含义:一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。2 .表示方法:产生氧气量/单位时间或消耗二
21、氧化碳量/单位时间。二、环境因素对光合速率的影响1.光强度对光合速率的影响爰匕一 J 速率觥A图像分析:4点时,只进行细胞呼吸;血?段随着光强度的增强,光合作用强度也增强,但仍小于细胞呼吸强度;2点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度即光补偿表光率;速净观合正际合率真实光速zfk-度强光点;比段随着光强度的增强,光合作用强度增强;C点对应的光强度为光饱和点,限制,点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。下面的四幅图表示4点、4?段、8点和8点 之 后 的 和C O?转移方向,但顺序已打乱,请具体填出对应区段。对应也遐 对应速 对应B点后 对应逋应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光强度大于光补偿点
22、;适当提高光强度可增加大棚作物产量。2.C O?浓度图像分析:图1中纵坐标表示净光合速率,4点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的C O?浓度,即C O?补偿点,而图2中纵坐标表示总光合速率,4点表示进行光合作用所需C O?的最低浓度;两图中的8和 夕 点 都 表 示C O?饱和点,两图都表示在一定范围内,光合速率随C O?浓度增加而增大。应用分析:大气中的C O 2浓度处于a 段时,植物无法进行光合作用;在农业生产中可通过“正其行,通其风”和增施农家肥等措施增加C0?浓度,提高光合速率。原理分析:通过影响酶活性进而影响光合作用。图像分析:低温导致酶的活性降低,引起植物的光合速率降低,在一定范围内
23、3 6段)随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强;6点为酶的最适温度,光合速率最大;肉段随温度升高,酶的活性下降,植物光合速率降低。应用分析:温室中白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室的温度,以降低细胞呼吸,保证植物有机物积累。三、探究光强度对光合作用的影响1.实验假设:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增强。2.实验过程组装下图装置三套,编号为甲、乙、丙;刻度管分别向三支试管内加入等量的小球藻和5%的NaHCOi溶液;记录有色液滴的起始位置;取三只100 W灯泡,分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处,一段时间后,记录液滴位置。3.变量分析自
24、变量:光强度,通 过100 W灯泡距实验装置的距离远近控制。因变量:光合速率,通过单位时间内6的释放量测定,以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。无关变量:各组实验植物(如金鱼藻、小球藻)的数量相同,温度、CO,浓度相同。4.实验拓展设置温度作为自变量用上述装置探究温度对光合速率的影响,可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中控制自变量一一温度;设置CO?浓度作为自变量用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响,可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCOs溶液来控制自变量一一C0?浓度。7.为探索多种环境因子对马铃薯植株光合作用的影响,某生物兴趣小组做了相关实验研究,实验结果(数据表示测
25、得植株在不同条件下二氧化碳的吸收速率m g/h)如图所示。则据图分析正确的是8吸收速率(mg/h)黑暗 弱光,CO?浓度为().03%t-适当遮荫,CO?浓度为0.03%*全光照,CO?浓度为0.03%一 全光照.CO?浓度为1.22%A.图中影响马铃薯植株光合作用速率的因素有C 0 2 浓度和温度B.在弱光、C O 2 浓度为0.0 3%、2 0 C条件下,马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体中无氧气产生C.马铃薯植株在适当遮荫、C 0?浓度为0.0 3%4 0 C条件下,光强度不是限制因素D.实验中马铃薯植株二氧化碳固定速率最大所需的条件是全光照、C O?浓度为1.2 2%和 3 5 【答案】D【解
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