1、第5章 细胞的能量供应和利用 4. 能量之源 光与光合作用5.4 能量之源 光与光合作用教材梳理一、捕获光能的色素和结构（一）捕获光能的色素种类、颜色、作用、提取、分离（由大到小）（1）提取原理：相似相溶有机溶剂（如、等，研磨过程加入碳酸钙 (CaCO3）的目的：，加入二氧化硅(SiO2)的目的：）（2）分离原理：四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散快，反之慢。（二）叶绿体的结构（附线粒体的结构）1活细胞所需的能量最终来自 。2叶绿体是进行 的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的 ，还有许多进行光合作用所必需的 。二、光合作用的原理1光合作用的探究
2、历程普利斯特利将蜡烛（小鼠）与绿色植物一起放在密闭玻璃罩内不熄灭（死亡），证明植物可 空气。英格豪斯做了植物更新空气的实验，证明绿叶只有在 下才可以更新空气。萨克斯把饥饿处理过的绿色叶片一半曝光，另一半遮光，一段时间后碘蒸气处理，曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半无颜色变化。证明光合作用产生了 。恩格尔曼利用水棉和好氧性细菌做实验，证明氧由 释放出来，叶绿体是光合作用的场所。鲁宾和卡门用同位素标18分别标记H2O和CO2，追踪18O的去向，证明光合作用释放的氧全部来自 。卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测放射性。探明碳在光合作用中转化成有机物中碳的循环途径卡尔文循环：。2光合作用的过
3、程（在图中标注出字母所代表的物质）结论：1光合作用的原料： ；产物： 。2反应式： 。绿色植物通过 ，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 3影响光合作用速率的环境因素有： 、 、 等。三、自测11771年，英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭，对这一现象的合理解释是( ) A植物可以更新空气 B蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物 C绿色植物在烛光下能制造有机物 D绿色植物在烛光下能释放氧气2光合作用发生的部位( )A叶绿素 B叶绿体 C类囊体的薄膜 D叶绿体的基质【变式训练2-1】植物固定二氧化碳的场所是( ) A细胞
4、质基质 B叶绿体囊状结构 C叶绿体基质 D质网膜上3光合作用形成ATP的部位( )A叶绿体外膜 B叶绿体内膜 C类囊体 D叶绿体的基质41864年德国科学家萨克斯把绿叶先在暗处放置几个小时，然后让此叶片一半遮光，一半曝光。一段时间后，他用碘蒸气处理这片叶片，成功地证明了绿叶在光合作用中产生了淀粉。在此实验中，萨克斯看到的现象是( ) A叶片全变蓝 B遮光的一半变蓝 C曝光的一半变蓝 D叶片全不变蓝 5在光照充足的环境里，将黑藻放入含18O的水中，过一段时间后，最先发现18O放射性标志的是( ) A在植物体内的葡萄糖中发现 B在植物体内的淀粉中发现C在植物体周围的空气中发现 D在植物体内的蛋白质
5、、脂肪、淀粉中均可发现【变式训练5-1】在光合作用实验中，如果所用的水中有0.20%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为( )A0.20% B0.44% C0.64% D0.88%6下列有关光合作用的叙述中，不正确的是( ) A光合作用是生物生存、繁殖的基础 B光合作用为动物和人类提供食物和能量 C光合作用在植物的所有细胞中都进行 D光合作用需要光【变式训练6-1】下列有关光合作用的叙述中，不正确的是( ) A光合作用的产物中有氧气 B光反应不需要酶C光反应中有H和ATP产生 D光合作用产生的氧气来自水的分解【变式
6、训练6-2】下列关于光合作用的叙述正确的是( )A无氧条件下，光合作用是细胞内ATP的唯一来源 B在暗反应过程中酶和C5化合物的数量因消耗而不断减少 C在较强光照下，光合作用强度随着CO2浓度的提高而不断增强 D在白天，叶绿体可为线粒体提供O2，用于有机物的氧化分解。7光合作用光反应产生的物质有( ) AC6H12O6、H、ATP BH、CO2、ATPCH、O2、ATP DC6H12O6、CO2、H2O 【变式训练7-1】在光反应阶段的物质变化是( ) 水在光下分解 ADP与Pi发生反应形成ATP ATP水解 二氧化碳的固定 三碳化合物的还原 A B C D8下列能正确表示光合作用的公式是(
7、) A二氧化碳+水有机物 BC D9光合作用过程中，能量的转移途径是（）A光能叶绿素ATP（CH2O） B光能叶绿素（CH2O） C光能C3C6H12O6 D光能叶绿素C3C6H12O6【变式训练9-1】光合作用过程中，C元素的转移途径依次是( ) 二氧化碳 三碳化合物 五碳化合物 有机物 A B C D【变式训练9-2】植物固定二氧化碳的场所是( ) A细胞质基质 B叶绿体囊状结构 C叶绿体基质 D质网膜上10在作物栽培中，除哪项措施外，均有利于提高光能利用率（）A.适当增加空气湿度 B.适当增加二氧化碳浓度 C.适当增加光照强度 D.保持适宜的温度11叶绿体中色素的提取和分离实验主要证明了
8、（）A色素分布在叶绿体片层结构薄膜上 B叶绿素含量是类胡萝卜素的四倍C叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色 D四种颜色扩散速度不同12经纸层析后，滤纸条上最窄的色素带（用新鲜菠菜叶作材料）是（）A叶绿素a B叶绿素b C叶黄素 D胡萝卜素13在进行叶绿素提取和分离的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是（）A滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散 C色素会溶解在层析液中而使结果不明显 D滤纸条上的几种色素会混合起来14阳光透过三棱镜照在丝状绿藻上，好氧细菌主要聚集的光谱区域是（） A红光区和蓝紫光区 B黄光区和蓝紫光区 C红光区和绿光区 D蓝紫光区和绿光区
9、【变式训练14-1】在做植物实验的暗室中，为了尽可能地降低光合作用的强度，最好安装( ) A红光灯 B绿光灯 C白炽灯 D蓝光灯15. 叶绿体是进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（） A叶绿体中的色素分布在类囊体结构的薄膜上 B叶绿体中的色素分布在内膜和外膜上 C光合作用的酶只分布在叶绿体的基质中 D光合作用的酶分布在外膜、内膜和基粒上16光合作用实质是（） A把二氧化碳转变成ATP B产生化学能，贮藏在ATP中 C把光能转变成化学能，贮藏在ATP中 D无机物转变成有机物，光能转变成化学能17下图是光合作用过程的图解，请依据图说明 （1）图中A代表_，其功能是_。图中B是_，图
10、中C是_。 （2）图中D是在有关酶的催化下，利用_将_与_结合形成的。 （3）光反应在 上进行，暗反应在 中进行。 （4）暗反应阶段发生的两个主要化学变化是 和 。 （5）光反应为暗反应提供 ，暗反应为光反应提供 。 （6）在阳光下的绿色植物突然遮光，叶绿体中的 增多。18光合作用与化能合成作用的最重要区别是（） A原料不同B能源不同C碳源不同D产物不同四、高考接轨1光反应和暗反应的比较项目光反应暗反应场所条件物质变化能量变化光能ATP中活跃的化学能葡萄糖中化学能联系2如图为光照强度影响光合作用的示意图，说出A、B、C三点的含义分别是什么？光照强度怎样影响光合作用？1.（2014海南）下列关于
11、生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片的叙述，错误的是（ ）A两种叶片都能吸收蓝紫光 B两种叶片均含有类胡萝素C两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素a D黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP2.（2014海南）关于小麦光合作用的叙述，错误的是（ ）A类囊体上产生的ATP可用于暗反应 B夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高C进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原 D净光合速率为长期零时会导致幼苗停止生长3.（2014新课标）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.N
12、ADPH/NADP+比值下降4.（2014天津）下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是A.过程只在线粒体中进行，过程只在叶绿体中进行 B.过程产生的能量全部储存在ATP中C.过程产生的（CH2O）中的氧全部来自H2O D.过程和中均能产生H，二者还原的物质不同5.（2014新课标）关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是（ ）A磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物B光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与C人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供D病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量7.（2013新课标）关于叶绿素的叙述，错误的是（ ）A叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 B被
13、叶绿素吸收的光可用于光合作用C叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 D植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光8.（2013江苏）关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是（ ）A.使用定性滤纸过滤研磨液 B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线23次 D.研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素9.（2013海南）关于叶绿素提取的叙述，错误的是（ ）A菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B加入少许CaC03能避免叶绿素被破坏C用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分10.（2014大纲版）植物的光合作用受多种因素的
14、影响。回答下列问题：（1）右图表示了 对某种C3植物和某种C4植物 的影响。当光照强度大于p时，C3植物和C4植物中光能利用率高的是 植物。通常提高光能利用率的措施有 的面积，补充 气体等。（2）在光合作用过程中，C4植物吸收的CO2被固定后首先形成 化合物。（3）C3植物光合作用的暗反应需要光反应产生的ATP和NADPH，这两种物质在叶绿体内形成的部位是 。NADPH的中文简称是 ，其在暗反应中作为 剂，用于糖类等有机物的形成。10.（2013新课标）某油料作物种子中脂肪含量为种子干重的70 %。为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪的含量变化，某研究小组将种子置于温度、水分（蒸馏水）、通气等
15、条件适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子（含幼苗）的脂肪含量和干重，结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11d时减少了90%，干重变化如图所示。回答下列问题：（1）为了观察胚乳中的脂肪，常用 染液对种子胚乳切片染色，然后再显微镜下观察，可见 色的脂肪微粒。（2）实验过程中，导致种子干重增加的主要元素是 （填“C”、“N”或“O”）。（3）实验第11d如果使萌发种子的干重（含幼苗）增加，必须提供的条件是 和 。11.（2013北京）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图 （1）
16、光合作用碳（暗）反应利用光反应产生的ATP和 ,在 中将CO2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。（2）由左图可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率 。本实验中对照组（空白对照组）植株CO2固定速率相对值是 。（3）由右图可知，去除棉铃后，植株叶片中 增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少， 降低，进而在叶片中积累。（4）综合上述结果可推测，叶片光合产物的积累会 光合作用。（5）一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测_ _叶片的光合产物含量和光和速率。与只去除棉铃植株的叶片
17、相比，若检测结果是_ _，则支持上述推测。12.（2013山东）大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图（1）阶段和大豆种子的鲜重增加明显，阶段中，水进入种子胚细胞的穿（跨）膜运输方式为 。阶段中，种子胚细胞内水的主要存在形式是 。（2）阶段期间，大豆种子胚细胞合成的 解除种子休眠，促进种子萌发。阶段中根向地生长的原因是 分布不均，使根的近地侧生长受到 。（3）若测得阶段种子吸收O2与吸收CO2的体积比为1:3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为 。（4）大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5和ATP含量的变化分别为 、 。大田种植大豆时，
18、“正其行，通其风”的主要目的是通过 提高光合作用强度以增加产量。五、欣赏：光合速率与呼吸速率的关系（左图）及表观(净)光合速率的测定方法(如右图) 说明：(1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。(2)植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是光合速率。(3)条件：整个装置必须在光下。六、我的收获七、参考资料1.（2014海南）C2.（2014海南）B3.（2014新课标）B4.（2014天津）D5.（2014新课标）C6.（2014全国卷）7.（2013
19、新课标）【答案】D 【解析】叶绿素中心元素是镁离子，A正确；色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用，B正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C正确；植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色，D错误。 【试题点评】此题考查对色素基本知识的识记和判断能力，难度不大。8.（2013江苏）【答案】B【解析】过滤主要是将滤渣和滤液分开，要用吸水性差的纱布而不能用吸水性强的滤纸过滤研磨液，A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快的上升，使色素更好地分离，B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，C错误；叶绿体中色素为脂溶性的，
20、要用无水乙醇溶解，D错误。9.（2013海南）【答案】C【解析】菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A项正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B项正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C项错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D项正确。【试题点评】本题考查绿叶中色素提取实验相关操作和注意事项，难度不大，较易得分。10.（2013新课标）【答案】（1）苏丹（） 橘黄（红） （2） O （3）一定的光照 适宜的水分和矿质营养（无机盐）【解析】以种子萌发为背景，重点考查了植物代谢的基本知识。但是对知识的要求很低，主要是对考生
21、从试题中获取信息和处理信息的能力进行综合考查，第（2）、（3）题思考空间较大，而答案却又较为简单，利于评分的客观公正。体现了高考试题能力立意的主题。（1）属于记忆类。（2）从图中可以看出，种子的干重先增加后减少，在6-8 d时最大。培养条件为黑暗，蒸馏水。干重增加不可能是来源于光合作用和矿质元素的吸收，因而导致种子干重增加的主要元素不会是C和N，只能是O。为什么？应是吸收的水参与种子中物质代谢以及成为结合水等，导致种子干重增加。特别是胚乳中脂肪转化为幼苗中糖类等亲水性物质，会使细胞中结合水增加。（3）从图中可知，实验第11d时种子干重已经下降到开始时水平，并呈继续下降趋势，说明种子通过呼吸作用
22、和生长发育耗能，胚乳中的脂肪已经消耗殆尽，幼苗再增加干重只能靠幼苗的光合作用及从培养液中吸收无机盐离子。【试题点评】本题考查种子萌发过程中物质的变化，实验生物组织中化合物的检测、有机物的相互关系、光合作用影响因素等相关知识，主要考查对光合作用影响因素的识记和理解能力及提取信息的能力。11.（2013北京）【答案】（1）H/NADPH 叶绿体基质 （2）逐渐下降 28（3）淀粉和蔗糖的含量 输出量 （4）抑制（5）末遮光的 光合产物含量下降，光合速率上升【解析】（1）光反应为暗（碳）反应提供了ATP和H（NADPH），用于三碳化合物（三碳糖）的还原。（2）根据图1可以看出，随去除棉铃的百分率提高
23、，二氧化碳固定的速率下降；对照组没有去除棉铃即去除棉铃的百分率为0，此时植物二氧化碳固定速率为28。（3）由图2可知，随去除棉铃的百分率逐渐提高，叶片干重百分比逐渐升高。去除棉铃后，叶片光合作用产生有机物含量虽然降低，但最终净光合作用积累有机物量提高，说明叶片和棉铃的细胞呼吸消耗有机物减少。（4）根据图1可以看出，光合作用速率随去除棉铃的百分率的增加而降低，而图2则说明光合作用下降的原因是光合作用的产物在叶片中积累，所以叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。（5）去除掉棉铃以后并对部分叶片进行遮光处理，这是唯一的变量，如果检测到未遮光的叶片有机物不再积累，则未遮光的叶片的有机物运输到遮光的叶片中
24、去了，说明了遮光叶片是需要光合产物输入的器官。【点评】考查光合作用的过程、光合作用与细胞呼吸的关系，以及理解能力、获取信息的能力和实验探究的能力。非常恰当地运用了背景材料“探究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响”，命题角度选择合理。使命题既不落俗套，又未入歧途。较好地考查了课标中的主干知识和考生的生物学科素养。12.（2013山东）【答案】（1） 自由扩散 自由水 （2）赤霉素（GA） 生长素（IAA） 抑制（3）6:1 （4）升高（或增加） 升高（或增加） 增加CO2浓度【解析】（1）水分子的跨膜运输方式是自由扩散（或渗透作用）；阶段III种子新陈代谢强度比较大，细胞内的水主要以自由水
25、的形式存在。（2）打破种子的休眠，促进种子萌发的激素是赤霉素；根的向地性产生的原因是生长素的运输受重力因素的影响，在根水平放置时，近地一侧生长素浓度高于远地一侧生长素浓度，而近地一侧生长素浓度高但生长受到抑制长的慢，远地一侧生长素浓度低但生长的快，表现为根的向地性。（3）根据题意假设氧气的吸收量为1mol，则二氧化碳的释放量为3mol，则所以无氧呼吸消耗的葡萄糖的量：有氧呼吸消耗葡萄糖的量=6:1 （4）突然停止二氧化碳的供应以后，导致二氧化碳的固定反应减弱，所以消耗的C5减少，而由于光反应不变，短时间内C3的还原不受影响，生成C5，所以五碳化合物的含量增加；同时由于生成的C3减少，消耗光反应中H和ATP的量减少，所以ATP的含量增加；“正其行，通其风”的目的是过提高二氧化碳浓度来增强光合作用强度。【试题评价】 本题主要考查大豆种子萌发过程中某些物质和激素的变化，意在考查考生分析、理解问题和计算能力。9
