2015届高三生物高频考点深度解读:09 能量之源——光与光合作用(解析版).pdf
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1、专 题 九 能 量 之 源 光 与 光 合 作 用【高 频 考 点 解 读】1 .光 合 作 用 的 基 本 过 程(H)2.影 响 光 合 作 用 速 率 的 环 境 因 素(I I)3.叶 绿 体 色 素 的 提 取 和 分 离(实验)【热 点 题 型】题 型 一 光 合 作 用 的 场 所 叶 绿体例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,。2不 能产生B.植 物 生 长 过 程 中,叶 绿 体 内 各 种 色 素 的 比 例 保 持 不 变C.与 夏 季 相 比,植 物 在 冬 季 光 合 速 率 低 的 主
2、 要 原 因 是 光 照 时 间 缩 短D.离 体 的 叶 绿 体 基 质 中 添 加A T P、N A D P H和C O 2后,可 完 成 碳(暗)反应解析:光合作用光反应的场所是叶绿体内类囊体薄膜,破坏叶母体外膜不会影响光反应的进行,仍然会有0?产生,A项错误。植物叶片在衰老过程中,部分色素(如叶绿素)遭到破坏,各种色素的比例发生改变:叶母素含量相对减少,叶黄素和类胡萝卜素含量相对增多,B项错误。与夏季相比,冬季温度丰交低,低温直接影响光合作用所需能的活性,温度是影响光合速率的王要原因,C项错误。破(暗)反应的场所是叶壕体基质,碳(暗)反应所需条件为A T P、N A D P H(H C
3、 6,所以在离体的叶掾体基质中添加A T P、N A D P H和C O:后,可完成碳(喑)反应,D项正确。答案:D【提分 秘 籍】1 .叶 绿 素 和 其 他 色 素(1)不 同 颜 色 温 室 大 棚 的 光 合 效 率 无 色 透 明 大 棚 日 光 中 各 色 光 均 能 透 过,有 色 大 棚 主 要 透 过 同 色 光,其他光被其吸收,所 以 用 无 色 透 明 的 大 棚 光 合 效 率 最 高;其 次 是 红 色 光 为 光 合 作 用 的 有 效 光。叶 绿 素 对 绿 光 吸 收 最 少,因 此 绿 色 塑 料 大 棚 光 合 效 率 最 低。(2)吸 收 光 谱 连 续
4、光 谱:可 见 光 一 三 棱 镜 T 赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。吸 收 光 谱:可 见 光 一 色 素 溶 液-三 棱 镜 红 光、蓝 光、紫 光 区 出 现 强 暗 带,绿光区几 乎 无 变 化(说 明 绿 光 吸 收 非 常 少)。2 .叶 绿 体 的 结 构 与 功 能(1)结构与功能的关系基粒的类囊体增大了受光面积。类囊体的薄膜上分布着酶和色素,有利于光反应的顺利进行。基质中含有与暗反应有关的酶。【热点题型】题 型 二 光 合 作 用 的 过 程例 2.在光照等适宜条件下,将培养在C02浓度为1%环境中的某植物迅速转移到C02浓度为0.003%的环境中,其叶片暗反应中C3和 C5化
5、合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题:(1)图中物质A 是(C3化合物、Cs化合物)。(2)在 CO2浓度为1%的环境中,物质B 的浓度比A 的低,原因是将 CO?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CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和 Cs化合物浓度达到稳定时,物质A 的浓度将比B 的(低、高)。(4)CC2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?浓度为1%时的(高、低),其原因是解析:(1)CO2浓度降低时,C3化合物产生减少而消耗继续,故 C3化合物的浓度降低,所以物质A 代表的是C3化合物。(2)
6、在正常情况卜,1 mol CO2与 1 mol C5化合物结合形成2mol C3化合物,即 C?化合物的浓度是C5化合物浓度的2 倍。CO?浓度迅速下降到0.003%后,C5化合物的产生量不变而消耗量减少,故 C5化合物的浓度升高。(3)CC2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.,C3化合物的浓度仍是C 5 化合物浓度的2倍。(4)C C)2 浓度较低时,暗反应减弱,需要的 H 和A T P 量减少,故 C 0 2 浓度为0 0 0
7、3%时,在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。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 s 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 C O?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 s 化 合 物 积 累(3)高(4)低C O2浓度低时,暗反应的强度低,所需A T P 和 H 少【提分秘籍】1 .与光合作用过程有关的3 个易错点(1)若用一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲:一直光照1 0 分钟;乙:光照5秒,黑暗5 秒,持续2 0 分钟,则光合作用制造的有机物:甲
8、乙(暗反应时间长)。(2)C C)2 中 C进入C 3 但不进入C s,最后进入(C H 2 O),C 5 中 C不进入(C H 2。),可用放射性同位素标记法证明。(3)光合作用光反应产生的A T P 只用于暗反应阶段,不能用于其他生命活动,其他生命活动所需A T P 只能来自细胞呼吸。2 .光合作用过程中条件骤变时几种物质量的变化规律(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,C 3 和 C 5 含量的变化是相反的,H 和 A T P 含量变化是一致的。【举一反三】将 含 C标记的C O?提供给绿藻进行光合作用,图甲、图乙分别表示一部分实
9、验结果。图甲所示的过程是在进行光照1 5 分钟时,突然停止光照。图乙所示的过程是在光照条件下,供给浓度为1%的 C O25分钟后,即在横轴为0时 C O2的浓度降低为0.0 0 3%,1 0 分钟后再换成浓度为1%的 C O?并持续5 分钟。曲线a、b、c 分别表示C 6(主要是葡萄糖)、C s和 C 3三种化合物中的一种。下列相关描述不正确的是(),4ct tf相沪O)210y量(相对值)0 5 10 15时 间(分)图乙5 10 15 20时 间(分)图甲A.曲线a、b、c 分别表示C5、C3、C6三种化合物B.图甲中AB段14C 量突然增加的原因是黑暗条件下C5与 CO2结合生成更多的C
10、3C.图乙中EF段l4C 量突然增加的原因是CO?量突然减少,固定CO2所消耗的C5减少,积累的C5增多D.图乙中CD段 14c量大幅度增加的原因是CO?量突然增加,固定CO2生成的C3增多【解析】从图甲分析可知,曲线c代表的物质的含量在光照条件下不断上升,说明它代表的是q。黑暗时,对 CCh+C5T2c3的反应影响不大,C:不断被消耗,&不断生成;而 对 心+用+百 一 6 +5的反应影响比较大,因为随着光反应产物的 H 和 ATP的逐渐消耗,被还原的C3会越来越少,生成的C6和 C5也越来越少;同时考虑这两个反应,细胞中积累的&会越来越多,G 会越来越少,因此曲线a表示C”曲线 b 表小C
11、$,曲线c表小Cg 0【答案】A【热点题型】题 型 三 光合作用的影响因素及曲线分析例 3.(2013年高考江苏卷)为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响,在不同浓度NaCl条件下,对其净光合速率、胞间CO2浓度、光合色素含量等进行测定,结果如下图。检测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图回答下列问题:nlllll对照 25 50 100 150 200 250NaCl 浓度(mmrM.)25020015010050。(eEUVeul3)朝爱叵S加NaCI 浓度(mmol/L)口叶绿素25 50 100 150 200 250NaCl 浓度(mmol/L)Gam)红条女86420(1)
12、叶绿体中色素的功能是 O(2)大气中CO2可通过植物叶片表面的 进入植物体内。光合作用产生的有机物(C6Hl2。6)中 的 氧 来 源 于 原 料 中 的,有机物(C6Hl2。6)中的氧经细胞有氧呼吸后到终产物 中。(3)当NaCl浓度在200250 mmol/L时净光合速率显著下降,自然条件下该植物在夏季晴朗的中午净光合速率也会出现下降的现象。前 者 主 要 是 由 于,后者主要是由于(4)总光合速率可用单位时间内单位叶面积上 表示。请在坐标图上.绘制该实验中总光合速率变化趋势的曲线图。H0DWEE)NaCl 浓度(mmol/L)解析:本题考查光合色素、光合作用及其影响因素等相关知识。(1)
13、吸收、传递、转换光能是叶绿体中色素的功能。(2)气孔是气体进出植物细胞的门户,白天植物光合作用强,消耗大量CO:,大气中的CO:可通过气孔进入植物体内,光合作用过程中反应物是CO:和 H=O,H Q 中的氧变成O”故光合作用产生的有机物中的氧来自CO:,有氧呼吸生成CO:和 H 9,H;O 中的氧来自6,C(中的氧来自CsHiWe和 4 0。(3)NaCl浓度在200250 mmoLL时,胞 间 CO:浓度很高,叶球素和类胡萝卜素的含量较低,推知是光合色素含量降低引起了光合速率下降I 夏季晴朗的中午,植物为降低蒸腾作用而使气孔关闭,致使吸收的CO:减少,引起光合速率下降。(4)总光合速率可用单
14、位时间内单位叶面积上光合作用消耗的CO:蚩或光合作用产生的6 量或光合作用产生的有机物的量表示。总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和,检测期间细胞的呼吸强度不变,净光合速率的变化趋势即可反映总光合速率的变化趋势。答案:(1)吸收、传递 转换光能 气 孔 C 6 C 6(3)光合色素含量降低胞间CO 浓度降低(4)光合作用消耗的CO;量(光合作用产生的O:量或光合作用产生的有机物的量)绘图10 r8642【令二E/OJ匡3J平淡火/0 I 1 1 1 1 I对照 25 50 100 150 200 250NaCI 浓度(mmol/L)【提分秘籍】内部因素(1)与植物自身的遗传性有关,如阴生植物
15、和阳生植物,如 图 1所示。图1阳生植物阴生植物光照强度光合速率物质批总光合屈:呼吸量干物质址叶龄图2O叶面积指数图3(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用,如图2、图 3所示。【举一反三】如 图 1表示绿色植物叶肉细胞部分结构中的某些生命活动过程,代表各种物质,甲、乙代表两种细胞器。图 2 表示该植物叶片C02释放量随光照强度变化的曲线,S 代表有机物量。据图回答下列问题:向 内 腔 折 叠 形 成。(2)若该绿色植物长时间处于黑暗状态中,则 图 1中“一一”的循环能否进行?_ _ _ _ _ _ _ _ _ _,原因是(3)若已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和3
16、0,图 2 为 CO?浓度一定,环境温度为25 C 时不同光照条件下测得的该植物的光合作用强度。图2 中的A 点时,图 1中能产生ATP的细胞器有;当光照强度处于图2 中B D 时,光 合 作 用 有 机 物 的 净 积 累 量 为(Si、S2或 S3)。当光照强度处于图2 中的D 点时,图 1中 物 质 的 去 向 是 扩 散 到 乙 和,D点以后限制光合作用强度继续上升的主要环境因素是。【解析】(1)由图1 可知,甲为叶球体,乙为线粒体。线粒体内膜向内腔折彘形成峭,以增大内膜面积,有利于有氧呼吸的进行。(2)图 1 中的*-”为 c o:的固定,一,为 a 的还原。黑暗状态中,一”过程缺少
17、光反应提供的A I P 和 H ,无法进行,所以图1 中的 TT 循环不能进行。(3)A点时没有光照,不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,故产生HP的细胞器只有线粒体。有机物的净积累量=光合作用产生量一呼吸作用消耗蚩,即图2中的工。当光照强度处于图2 中的D点时,光合速率大于呼吸速率,光合作用产生的0?除了扩散到乙中,还会释放到空气中。D点为光饱和点,此时影响光合作用的主要因素不再是光照强度,而是C6浓度。【答案】(1)内 膜 峭(2)不能缺少光反应提供的A T P 和 H (3 而乙(线粒体)S:细胞夕N 外界、大气)C O:浓度【热点题型】题型四光合作用与细胞呼吸的关系例 4.将金鱼藻放在
18、一定浓度的碳酸氢钠溶液中培养,先给予1 0 0 0 0 l x 的光照处理5分钟,再进行5 0 0 0 l x 的光照处理5 分钟,最 后 1 0 0 0 l x 的光照5 分钟后再黑喑处理。定时测定金鱼藻产生的气泡数量及叶细胞中C 3 和 C 5 化合物的浓度的变化结果如下。据此回答:时间1 tn in3 tnini i.11In tn illlii1 1 min1 tn in气泡个min3810111500(1)若 1 0 0 0 0 l x 光照是金鱼藻所能利用的最强光照,则限制气泡增多的内因是若要增加实验中所产生的气泡数量,可适当_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
19、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 等条件。(2)实验中1 4 m in 时不产生气泡的原因是1 6 m in 时叶肉细胞中产生 H 的 细 胞 结 构 是.(3)图中曲线A表示 含量变化,物质A含量高于B的原因是O(4)5 0 0 0 l x 光照处理初期,物质A含 量 瞬 时 上 升 的 原 因 是,然后含量下降的原因是。解析:(1)若 1 0 0 0 0 反光照是金鱼薄所能利用的最强光照,即光照达到饱和,则限制气泡增多的内部因素是植物细胞中光合色素的含量;适当提高C O:浓度或提高温度
20、,可进一步提高光合速率。(2)光照减弱,光合作用强度等于细胞呼吸强度,不再有气泡产生,1 6 分钟时处于黑暗状态,H 只通过细胞呼吸产生,产生的场所有细胞质基质和线粒体。(3)降低光照强度后,H 和 A T P 产生的量减少,Q会暂时升高,据此可推断图中A曲线表示的是C;的变化;心高于C5的原因是一分子C5和一分子C O 反应会生成2 分子C 3。(4)50 0 0 l x 光照处理初期,H 、RP供应不足,G化合物还原受阻而积累;随着C 5 与 C O:的结合,&也会越来越少,从而导致G 含量降低。答案:(1)光合色素含量 提高碳酸氢钠溶液浓度 提 高 温 度(2)光合强度和呼吸强度相等 细
21、胞质基质 和 线 粒 体(3)仁 化 合 物 一 分 子 的 C O?和一分子的C$化合物形成两分子的C s 化 合 物(4)H 、A T P 供应不足,a化合物还原受阻而积累C 5化合物减少,a化合物生成受阻【提分秘籍】光合速率与呼吸速率的关系:真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。若用。2、C O2或葡萄糖的量表示可得以下关系式:光合作用产氧量=氧气释放量+细胞呼吸耗氧量。光合作用固定C O2量=(3 0 2 吸收量+细胞呼吸释放C O 2 量。光合作用葡萄糖产生量=葡萄糖积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗葡萄糖量。【举一反三】为研究植物的光合作用,将黑藻平均分为若干组,分别置于完全遮光玻璃瓶
22、(黑瓶)和完全透光玻璃瓶(透光瓶)中,在不同光照强度下(其他条件相同且适宜),测得密闭瓶内。2 变化的相对值如图所示,请分析回答:02变化的相对值o A B C D 光照强度(1)表示黑瓶内。2变 化 的 相 对 值 的 曲 线 是,判断的理由是(2)透光瓶中的黑藻,在光照强度为A 时,叶肉细胞内消耗ADP的场所有;在光照强度为B 时,用于光合作用的CO?来自;在光照强度为C 时,总释放 量 的 相 对 值 是;当光照强度为D 时,若其他条件不变,显著降低COz浓度,短时间内叶肉细胞中C3含量将(填“增加”“不变”或“减少【解析】(1)由于黑瓶中的黑藻只能进行细胞呼吸,而光照强度的改变不影响细
23、胞呼吸,所以瓶内6 变化的相对值不变,所以曲线II表示黑瓶内6 变化的相对值。Q)光照强度为A 时,透光瓶中的黑溪既进行光合作用也进行呼吸作用,叶肉细胞消耗ADP用来合成R P,此 时 产 生 的 场 所 为 叶 媒 体 线粒体、细胞质基质。光照强度为B 时,透光瓶黑藻的净光合速率相对值为2,光合作用强度大于呼吸作用强度,因此用于光合作用的C0 来自细胞呼吸和外界环境。光照强度为C时,透光瓶中黑藻的净光合速率相对值为5,呼吸速率相对值为2,因此6 总释放量的相对值是7。若其他条件不变,显著降低CO:浓度,短时间内叶肉细胞中6含量将减少。t 答案】(1)I I 黑瓶中黑藻只能进行细胞呼吸,光照强
24、度的改变不影响细胞呼吸,所 以 瓶 中 变 化 的相对值不变(2)叶绿体、线粒体、细胞质基质 细胞呼吸、外 界 环 境 7减少【热点题型】题型五绿叶中色素的提取和分离例 5.中国的饮食讲究“色香味”,颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素,他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。I.提取叶绿素绿色叶片 七*提取液 f 过滤液 f 浓缩液 叶绿索粗产品II.探究pH对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品,配成一定浓度的溶液,于室温(约25)下进行实验,方法和结果如下表。实验组,叶绿索溶液(inL)、车处理时间IIAJ pH n.(m in)溶液颜色3.0Y 1()绿色3.()7.
25、0 1()绿色3.06.0 1()一绿色C D3.05.0 10黄褐色汴卜绿玄被破就后亦成田渴俏根据所学知识和实验结果,请回答:(1)提取食用叶绿素的X 应该为,原因是(2)表中Y 应该为,原因是(3)若用作食品色素,天然叶绿素色素不适用于 食品,否则 o(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素,请你提供检测方法并写出主要步骤。解析:(1)球叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中,所以,可以用无水乙醇或丙酮提取球叶中的色素。(2)该实险探究pH对叶球素稳定性的影响,所以实将变量为pH的大小,所以我们要设置一系列pH梯度,即 pH为 8.0、7.0、6.0、5.0o(3)通过对实蛉结果的
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