新2017高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量代谢（课件+试题+学案）（打包12套）北师大版.zip

1第 10 讲 光合作用（Ⅰ）1.图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则图②所示结果最有可能来自于( )A．水培的洋葱叶B．生长的柳树幼叶C．培养的衣藻D．秋冬的银杏落叶答案 D解析 从两条层析条带上分析可知，滤纸条②缺少了叶绿素 a 和叶绿素 b 的色素带，可能是选择的材料中缺少叶绿素。从 4 个选项分析，秋冬季的银杏落叶由于叶绿素分解，而呈现黄色，所以层析出的色素带最可能出现②的情况。2．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分为 4 块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅的叶片所在的试管是( )试管编号 ① ② ③ ④实验处理 CO2溶液 ＋ ＋ ＋ ＋光照 白光 蓝光 红光 绿光碘液 ＋ ＋ ＋ ＋注：“＋”表示具有该条件。A．①B．②C．③D．④答案 D解析 绿叶吸收绿光最少，植物在绿光下合成的淀粉最少，故与碘液反应着色最浅。3．某植物(其叶片如图一所示)放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下 4h，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液(棕黄色)显色，下列有关该实验结果和现象的描述正确的是( )①X 和 Y 两部分对照实验能证明光合作用需要 CO2 ②W 和 Y 两部分对照实验能证明光合作2用需要叶绿素③显色后 X 为蓝色，Y 为棕黄色④木塞处所显颜色证明光合作用需要光A．①②B．①③C．②④D．③④答案 B解析 X 处可进行光合作用，Y 处不能，因此实验后的结果显示出 X 为蓝色，Y 为棕黄色；W 和 X 两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素；X 和 Y 两部分对照实验能证明光合作用需要二氧化碳；Y 处缺少二氧化碳，木塞夹着的叶片缺少光和二氧化碳，不能形成对照实验，不能证明光合作用需要光。4．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是( )A．结构 A 中的能量变化是光能转变为 ATP 中的化学能B．供给 14CO2，放射性出现的顺序为 CO2→C 3→甲C．结构 A 释放的 O2可进入线粒体中D．如果突然停止 CO2的供应，短时间内 C3的含量将会增加答案 D解析 在光合作用中，CO 2首先和 C5结合生成 C3，如果突然停止 CO2的供应，则 C3的生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内 C3的含量将会减少。5．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将 c 降至低水平(其他条件不变)，则 a、b 在叶绿体中含量的变化将会是( )A．a 上升、b 下降B．a、b 都上升C．a、b 都下降D．a 下降、b 上升答案 B解析 根据光合作用的过程可知，a、b 为光反应产生的 ATP 和 NADPH，c 为 CO2。若 CO2降3至极低水平，则碳反应中 C3产生量降低，从而导致光反应产生的 ATP 和 NADPH 积累。6．光照是绿色植物进行光合作用的必要条件，在光合作用中光的作用是( )①光合作用的能源 ②催化 ATP 的分解 ③影响叶绿素合成 ④调节气孔开闭 ⑤固定CO2A．①②③ B．②③④C．①③④ D．③④⑤答案 C解析 光是光合作用的能源，叶绿素的合成需要光，光照强弱可调节气孔开闭，①③④正确；光没有催化作用，光与 CO2的固定无直接关系，②⑤错误。7．利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素后，并将叶绿素 b、叶绿素 a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的 1、2、3、4、5 位置(如下图所示)，当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素的正确位置应为( )答案 B解析 1 位置上的叶绿素 b 溶解度最低，在滤纸条的最下面；2 位置上的叶绿素 a 溶解度排第三，从上到下，居于第三位；3 位置上的叶黄素溶解度排第二，在滤纸条上的第二位；4位置上的胡萝卜素溶解度最高，在滤纸条的最上面；5 位置上的混合液形成四个点。8．下列有关色素的叙述，正确的是( )A．叶绿素 a 和叶绿素 b 分布于叶绿体基质中B．叶绿素比叶黄素更易溶于层析液C．叶绿体色素主要吸收绿光和蓝紫光D．叶绿体色素与 NADPH 和 O2的形成有关答案 D解析 光合色素分布于叶绿体类囊体的膜上，A 项错误；叶黄素比叶绿素的扩散速度快，说明叶黄素更易溶于层析液，B 项错误；叶绿体色素主要吸收红橙光和蓝紫光，对绿光吸收最少，C 项错误；水光解产生 NADPH 和 O2与色素吸收光能有关，D 项正确。9．在 a、b、c3 个研钵中分别加入 2g 剪碎的新鲜菠菜绿叶，并用 3 种不同方法按下表所示添加试剂，经过研磨、提取、过滤得到了 3 种不同颜色的溶液，有深绿色、黄绿色和几乎无色 3 种情况，下列选项中说法错误的是( )组别试剂 a b c4二氧化硅 加入 加入 加入碳酸钙 不加 加入 加入乙醇(3mL) 加入 不加 加入蒸馏水(3mL) 不加 加入 不加A.a 组处理会造成滤液呈黄绿色，因为部分叶绿素会被破坏B．b 组处理会造成滤液几乎呈无色，因为叶绿素不会溶解于蒸馏水中C．c 组处理会造成滤液呈深绿色，经分离会得到 4 条色素带，其中第三条的颜色为蓝绿色D．a 组与 b 组相互对照，可以证明叶绿体中的色素易溶于乙醇答案 D解析 a 组与 b 组相比，有两个自变量，所以两组实验对照不能证明色素易溶于乙醇，D 项错误。10．甲、乙、丙、丁四位同学，利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用纸层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是( )A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多C．丙可能是正确操作得到的理想结果D．丁可能是因为研磨时未加入 CaCO3答案 C解析 叶绿体中的色素不溶于水，易溶于酒精等有机溶剂，若用蒸馏水作提取液和层析液，则层析结果中不应含有色素，结果如甲所示，A 项正确；若研磨时加入的无水乙醇过多，会使提取液浓度降低，层析后 4 种色素的含量均减少，结果如乙所示，B 项正确；绿叶中叶绿素(近点样处的两条色素带)含量应多于类胡萝卜素(远点样处的两条色素带)，而丙中叶绿素明显较少，不是理想结果，C 项错误；若研磨时未加入 CaCO3，会使叶绿素被有机酸破坏，层析后叶绿素含量减少，结果如丁所示，D 项正确。511．图甲表示某绿色植物进行光合作用的示意图，图乙为外界因素对光合作用影响的关系图。请分析回答：(1)图甲中 a、b 两个生理过程发生的场所是________________。若适当提高 CO2浓度，短时间内图中 C 的含量变化是________________。(2)图甲中物质 D 为____________，D 的生成量可代表光合作用的强度。除此之外，下列哪些选项也能够代表光合作用强度？________(多选)。A．O 2的释放量 B．C 3化合物的量C．C 5化合物的量 D．CO 2的吸收量(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收 CO2，却不能合成 D，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是_______________________________________________________________________________________________。(5)乙图中，如果 X 代表土壤中 Mg2＋ 浓度，则 X 可通过影响____________的合成来影响光合速率；如果 X 代表 CO2的含量，则 X 主要通过影响______________的合成来影响光合速率。答案 (1)叶绿体基质 下降 (2)有机物(主要是糖类) AD (3)没有光照，不能进行光反应，不能为碳反应提供 NADPH 和 ATP (4)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构 (5)叶绿素(或色素) 三碳化合物(C 3)解析 图中 A 是 C5，B 是 C3、C 是 NADPH、D 为光合产物——有机物(主要是糖类)，O 2的释放量和 CO2的吸收量的变化趋势与糖类的变化趋势是一致的，都可作为光合作用进行状况的反应指标；而 C3的总量和 C5的总量在条件不变的情况下不发生变化；Mg 2＋ 是合成叶绿素的主要元素，Mg 2＋ 的缺少会影响光合速率。12．在光照等适宜条件下，将培养在 CO2浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到 CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片碳反应中 C3和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。请据图回答问题：6(1)图中物质 A 是__________(C 3化合物、C 5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 CO2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，碳反应中 C3和 C5化合物浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的__________(低、高)。(4)CO2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 CO2浓度为 1%时的________(高、低)，其原因是_________________________________________。答案 (1)C 3化合物 (2)碳反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3和 C5化合物的含量稳定，根据碳反应的特点，此时 C3化合物的分子数是 C5化合物的 2 倍 当 CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致 C5化合物积累 (3)高 (4)低 CO 2浓度低时，碳反应的强度低，所需的 ATP 和 NADPH 少解析 (1)CO 2浓度降低时，C 3化合物合成速率降低而消耗继续，故 C3化合物的浓度降低，所以物质 A 代表的是 C3化合物。(2)在正常情况下，1molCO 2与 1molC5化合物结合形成2molC3化合物，即 C3化合物的浓度是 C5化合物浓度的 2 倍。CO 2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)CO 2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物 NADPH 和 ATP 的积累而抑制光反应过程，引起碳反应中 C5化合物的浓度又逐渐降低，而 C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C 3化合物的浓度仍是 C5化合物浓度的 2 倍。(4)CO 2浓度较低时，碳反应减弱，需要的 NADPH 和 ATP 量减少，故 CO2浓度为 0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。13．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题：7(1)提取叶片中光合色素时常使用____________(试剂)研磨法来获取色素，为使____________，还可加入少许二氧化硅。(2)纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)据图可知，污染程度的加剧使____________________________(色素类型)的含量减少。(4)污染加剧导致叶片中光合色素含量的变化会直接影响光合作用的________阶段，使其产生的__________减少，进而导致叶片中制造有机物的量________。(5)请用化学反应式来概括光合作用的过程。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)无水乙醇(有机溶剂) 研磨更充分 (2)否。利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素 (3)叶绿素(叶绿素 a 和叶绿素 b) (4)光反应 ATP、NADPH 减少 (5)CO 2＋H 2O (CH2O)＋O 2― ― →光 能 叶 绿 体解析 (1)色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充分。(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。(3)据图可知，污染程度的加剧使叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量减少，类胡萝卜素含量不变。(4)叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量减少直接影响光合作用的光反应阶段，光反应产生 ATP、NADPH 减少，叶片中制造有机物的量减少。1第 10 讲 光合作用（Ⅰ）考点一 叶绿体的色素1．叶绿体的结构与功能(1)结构模式图(2)结构Error!,决定(3)功能：进行光合作用的场所。2．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱由图可以看出：(1)叶绿体中的叶绿素主要吸收太阳光中的蓝紫光和红橙光，对绿光的吸收量很少。(2)类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对橙黄光吸收量很少。2[诊断与思考]1．判断下列说法的正误(1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中( × )(2)叶绿素 a 和叶绿素 b 都含有镁元素( √ )(3)叶绿素 a 和叶绿素 b 在红光区的吸收峰值不同( √ )(4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光( × )(5)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多( × )2．为什么叶片一般呈现绿色？提示 因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。3．为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高？提示 无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。4．如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。提示 三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红橙光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光，没有红橙光和蓝紫光，使水绵不同部位的光合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。题组一 根据吸收光谱确定光合色素的功能1．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是( )A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收 400～500nm 波长的光B．用 450nm 波长的光比 600nm 波长的光更有利于提高光合作用强度C．由 550nm 波长的光转为 670nm 波长的光后，叶绿体中 C3的量增加3D．土壤中缺乏镁时，植物对 420～470nm 波长的光的利用量显著减少答案 C解析 类胡萝卜素主要吸收 400～500nm 波长的光，A 正确；据图可知，用 450nm 波长的光比 600nm 波长的光更有利于提高光合作用强度，B 正确；由 550nm 波长的光转为 670nm 波长的光后，色素吸收光能增强，光反应增强，C 3还原加速，叶绿体中 C3的量将减少，C 项错误；叶绿素 b 主要吸收 420～470nm 波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D 正确。2．将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为 nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是( )A．类胡萝卜素 B．叶黄素C．胡萝卜素 D．叶绿素 a答案 D解析 叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。其中，叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素b，主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红橙光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素 a。题组二 叶片颜色与其色素的相关性分析3．某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红橙光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是( )A．光吸收差异显著，色素带缺第 2 条B．光吸收差异不显著，色素带缺第 2 条C．光吸收差异显著，色素带缺第 3 条D．光吸收差异不显著，色素带缺第 3 条答案 B解析 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以缺少叶黄素时对红橙光的吸收差异不显著；叶绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，所以本题正确答案为 B。4．红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色，下列关于该植物的叙述，正确的是( )A．红枫叶片不含叶绿素B．红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C．红枫叶片能吸收光能进行光合作用4D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用答案 C解析 红枫叶片含叶绿素，可进行光合作用，红枫叶片呈红色是因液泡中含有花青素，花青素是不能吸收光能进行光合作用的。1．影响叶绿素合成的因素分析(1)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。(2)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，而使叶子变黄。(3)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，叶子变黄。另外，Fe 是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺 Fe 也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。2．色素与叶片颜色正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为 3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄叶色变红秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色考点二 光合作用的过程1．光反应与碳反应的区别与联系项目 光反应 碳反应条件 需色素、光、酶 不需色素和光，需要多种酶场所 叶绿体的类囊体膜 叶绿体基质物质转化①水光解：2H2O 4NADPH＋O 2― ― →光 ②ATP 的合成：ADP＋Pi＋光能 ATP5能量转换光能→ 电能→ ATP 中活跃的化学能ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能关系2.写出光合作用的总反应式，并标出各元素的去向。答案 [诊断与思考]1．判断下列说法的正误(1)细胞中不能合成 ATP 的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构( × )(2)H2O 在光下分解为 NADPH 和 O2的过程发生在叶绿体基质中( × )(3)离体的叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2后，可完成碳反应过程( √ )(4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度和碳反应强度都降低( √ )(5)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中三碳化合物和五碳化合物含量都迅速增加( × )2．根据提供的物质和能量，利用箭头构建光反应和碳反应的关系模型(光能、NADPH、ATP、ADP＋Pi、H 2O、O 2、CO 2、(CH 2O))：提示 如图所示3．根据同位素示踪法判断光合作用中 C、H、O 的转移途径(1)H： 3H2O 光反应,[ 3H]碳反应,(C 3H2O)。(2)C： 14CO2CO2的固定, 14C3C3的还原,( 14CH2O)。(3)O：H O 光反应, 18O2，C 18O2CO2的固定,C 3C3的还原,(CH O)。182 1824．光照和 CO2浓度变化对光合作用物质变化的影响变化条件 C3 C5 NADPH 和 ATP (CH2O)CO2供应不变光照强→弱增加 减少 减少 减少6光照弱→强减少 增加 增加 增加CO2充足→不足减少 增加 增加 减少光照不变CO2不足→充足增加 减少 减少 增加题组一 分析光合作用的过程1．(2015·福建，3)在光合作用中，RuBP 羧化酶能催化 CO2＋C 5(即 RuBP)→2C 3。为测定RuBP 羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化 C5与 14CO2的反应，并检测产物 14C3的放射性强度。下列分析错误的是( )A．菠菜叶肉细胞内 RuBP 羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质B．RuBP 羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行C．测定 RuBP 羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D．单位时间内 14C3生成量越多说明 RuBP 羧化酶活性越高答案 B解析 RuBP 羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定，属于碳反应，其场所是叶绿体基质，A 正确；碳反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B 错误；实验中利用 14C 标记 CO2并检测产物放射性强度，即采用同位素标记法，C 正确；单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，D 正确。2．下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中 a～g 为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列判断错误的是( )A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解B．c 为 ATP，f 为 NADPHC．将 b 物质用 18O 标记，最终在(CH 2O)中能检测到放射性D．图中 a 物质主要吸收红橙光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能答案 B解析 图中 a～g 分别代表光合色素、O 2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP ＋ 、CO 2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP 的合成、水的光解、CO 2的固定、C 3的还原、有机物的合成，A 项7正确、B 项错误； 18O2有氧呼吸第三阶段,H O 有氧呼吸第二阶段,C 18O2碳反应,(CH O)，182 182C 项正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D 项正确。题组二 分析条件骤变对光合作用物质含量变化的影响3．(2013·重庆，6)下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( )A．t 1→t 2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O 2释放增多B．t 2→t 3，碳反应限制光合作用。若在 t2时刻增加光照，光合速率将再提高C．t 3→t 4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、碳反应增强的结果D．t 4后短暂时间内，叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高，三碳化合物还原后的直接产物含量降低答案 D解析 水的光解、O 2释放发生在叶绿体类囊体膜上，而不是叶绿体基质中，A 项错误；t2→t 3，限制光合速率的因素为 CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B 项错误；t 3→t 4，碳反应增强，一定程度上加快 ATP 和 ADP 的转化，同时促进了光反应，C 项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体膜上 ATP 合成受阻，ATP含量减少，ADP 和 Pi 含量升高，被还原的三碳化合物减少，直接产物含量降低，D 项正确。4．下图 1 表示光合作用部分过程的图解，图 2 表示改变光照后，与光合作用有关的 C5和C3在细胞内的变化曲线。请据图回答问题：(1)图 1 中 A 表示的物质是________，它是由____________________产生的，其作用主要是__________________。(2)图 1 中 ATP 形成所需的能量最终来自于__________。若用放射性同位素标记 14CO2，则14C 最终进入的物质是____________。(3)图 2 中曲线 a 表示的化合物是______，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。8(4)曲线 b 表示的化合物是______，在无光照时，其含量下降的原因是：________________________________________________________________________。答案 (1)NADPH 水在光下分解 用于 C3的还原 (2)太阳光能 (CH 2O) (3)C 3 CO 2与C5结合形成 C3，而 C3不能被还原 (4)C 5 C 5与 CO2结合形成 C3，而 C3不能被还原为 C5解析 (1)光反应为碳反应提供的物质是 NADPH 和 ATP，由此可确定 A 是 NADPH，NADPH 是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于 C3的还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于 ATP 等化合物中， 14CO2的同化途径为 14CO2→ 14C3→( 14CH2O)。(3)(4)题干中已说明曲线 a、 b 表示 C3和 C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，NADPH 和 ATP含量下降，C 3的还原减弱直至停止，而 CO2的固定仍将进行，因此 C3含量相对升高，C 5含量相对下降，即 a 表示 C3， b 表示 C5。1．利用光合作用简图理解光反应和碳反应之间的关系(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，光反应也会受到抑制。2．模型法分析物质的量的变化(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 C5含量的变化是相反的，NADPH 和 ATP 含量变化是一致的。考点三(实验) 叶绿体中色素的提取和分离91．实验原理(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度大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．实验流程提取色素Error!制备滤纸条Error!画滤液细线Error!分离叶绿体中的色素Error!观察结果：滤纸条上色素带有四条，如图：[深度思考](1)为什么需要选用新鲜绿色的叶片做实验材料？提示 新鲜绿色的叶片中色素含量高，从而使滤液中色素含量较高，实验效果明显。(2)为什么研磨时要迅速？为什么研磨时要加入少量的 CaCO3和 SiO2?提示 叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分，以保证提取较多的色素。二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。(3)为什么盛放滤液的试管管口加棉塞？提示 防止乙醇挥发和色素氧化。(4)滤纸为什么需预先干燥处理？在制备滤纸条时，为什么将一端的两个角剪掉？提示 干燥处理的目的是使层析液在滤纸上快速扩散；剪掉两角的目的是防止层析液沿滤纸边缘扩散过快，从而保证色素带分离整齐。(5)为什么画滤液细线要直、细、匀，而且待滤液细线干燥后再重复画一两次？提示 画滤液细线要直、细、匀的目的是使分离出的色素带平整不重叠；滤液细线干燥后再重复画一两次，使分离出的色素带清晰分明。10(6)在层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？提示 滤纸条上的滤液细线触及层析液，会使色素直接溶解到层析液中，结果使滤纸条上得不到色素带。(7)分析滤纸条上色素带宽窄不同的原因。提示 不同种类的色素在绿叶中的含量不同，含量多的色素带宽，反之色素带窄。(8)如图是实验得到的色素在滤纸条上的分布图示，分析比较各种色素的含量及其在层析液中的溶解度的大小。提示 ①色素含量：叶绿素 a＞叶绿素 b＞叶黄素＞胡萝卜素。②溶解度大小：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素 a＞叶绿素 b。题组一 叶绿体色素提取与分离的实验分析1．(2015·江苏，21)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，下图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(多选)( )A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次答案 ABC解析 A 项对，由图示可知，强光下，Ⅲ、Ⅳ表示的叶绿素色素带变窄，说明叶绿素含量降低；B 项对，强光照条件下，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照；C 项对，Ⅲ是叶绿素 a，Ⅳ是叶绿素 b，都是主要吸收蓝紫光和红橙光，但11吸收光谱的吸收峰波长不同；D 项错，画滤液线时，滤液在点样线上画 2～3 次。2．下列对提取光合色素，进行纸层析分离的实验中各种现象的解释，正确的是( )A．未见色素带，原因可能为材料是黄化叶片B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C．提取液呈绿色是由于其含有叶绿素 a 和叶绿素 bD．胡萝卜素处于滤纸条最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高答案 C解析 叶绿素 a 呈蓝绿色、叶绿素 b 呈黄绿色，所以光合色素提取液呈绿色。未见色素带，可能的原因是没有提取出色素或滤液细线浸入层析液使色素溶解在层析液里等。若材料为黄化叶片，操作正确应见到胡萝卜素、叶黄素的色素带。胡萝卜素处于滤纸条最前方，是因为其在层析液中的溶解度最高。题组二 叶绿体中色素提取的实验操作与探究3．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 ― ― →X 碳 酸 钙 提 取 液 过 滤 液 浓 缩 液 叶 绿 素 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。实验组号叶绿素溶液(mL)调 pH 至处理时间(min)溶液颜色① 3.0 Y 10 绿色② 3.0 7.0 10 绿色③ 3.0 6.0 10 黄绿色④ 3.0 5.0 10 黄褐色注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。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________________________________________________________________________12________________________________________________________________________。(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于____________食品，否则________________________________________________________________________。(4)小李想了解叶绿素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。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)对人体无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响 (2)8.0 以 1.0 作为 pH 梯度进行实验 (3)酸性 叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质 (4)纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画滤液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带解析 (1)色素易溶于有机溶剂不溶于水，因此提取食用叶绿素应选用对人体无害的有机溶剂。(2)据表中数据可知，pH 梯度为 1.0，因此 Y 的数值为 8.0。(3)据题中实验结果可知，酸性条件可破坏叶绿素。(4)检测产品中是否含有其他色素，可利用教材实验的纸层析法。4．植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO 2、CaCO 3、层析液等。实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。实验假设：________________________________________________________________________。实验步骤：第一步：取两个烧杯编号为 A、B，各放入同样数量、______________________的黄瓜幼苗。第二步：A 烧杯中加入完全培养液，B 烧杯中加入等量____________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现颜色差异为止。第三步：分别从 A、B 两组中选取____________，用____________提取叶片色素，用________法分离色素，观察比较________________________________________________________________________。实验结果预测：(1)A、B 两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。(2)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。13答案 实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿实验步骤：第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同第二步：仅缺磷的完全培养液第三步：等量叶片 无水乙醇 纸层析 A、B 两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅实验结果预测：(2)A 组比 B 组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或 B 组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致解析 根据题中的实验目的，可确定该实验的假设为：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。利用溶液培养法来培养黄瓜幼苗，实验时要遵循对照原则和单一变量原则。等到完全培养液中和缺磷的完全培养液中黄瓜叶片出现颜色差异时进行色素的提取和分离实验，最终比较色素带的宽度和颜色的深浅来确定假设是否成立。绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置数天的叶片，滤液色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠的原因分析：滤纸条上的滤液细线接触到层析液。(3)滤纸条看不见色素带的原因分析①忘记画滤液细线或没有提取出色素。②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。知识网络 答题语句网络构建14要语强记1．叶绿体中的色素有 4 种，即叶绿素 a、叶绿素 b、叶黄素和胡萝卜素。2．叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红橙光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。3．吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体膜上。4．叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。5．光合作用释放的 O2来自于 H2O。6．光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将 H2O 分解成 NADPH 和 O2，同时形成 ATP 的过程。7．碳反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括 CO2的固定和 C3的还原等过程。探究高考 明确考向1．(2015·四川，1)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是( )A．Mg 2＋ 吸收 B．O 2扩散C．光能转换 D．DNA 复制答案 B解析 叶绿体对 Mg2＋ 的吸收，需要细胞膜上载体蛋白的协助，也需要消耗 ATP 供能，A 项不符合题意；O 2的扩散是自由扩散，既不需要载体协助，也不需要消耗能量，也就不需要蛋白质的参与，B 项符合题意；光能转换为化学能的过程中需要酶(蛋白质)作催化剂，C 项不符合题意；DNA 复制需要 DNA 聚合酶、解旋酶等，也需要消耗 ATP 供能，D 项不符合题意。2．(2015·安徽，2)右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( )15A．CO 2的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3中的化学能B．CO 2可直接被 NADPH 还原，再经过一系列的变化形成糖类C．被还原的 C3在相关酶的催化作用下，可再形成 C5D．光照强度由强变弱时，短时间内 C5含量会升高答案 C解析 ATP 中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能的过程，不参与 CO2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 NADPH 还原。它首先与 C5结合，形成 C3，C 3接受 ATP 释放的能量并被 NADPH 还原，再经一系列变化形成糖类，另一部分形成 C5，B 项错误；C 3化合物被 NADPH 还原后可再形成 C5，此过程中需要酶参与，C 项正确；光照强度由强变弱时，会造成 NADPH 和 ATP 在短时间内减少，C 5的合成速率下降，而其分解速率不变，所以 C5的含量会下降，D 项错误。3．(2014·新课标Ⅰ，2)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．O 2的产生停止B．CO 2的固定加快C．ATP/ADP 比值下降D．NADPH/NADP ＋ 比值下降答案 B解析 正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物 O2、ATP和 NADPH 停止产生，所以 A、C、D 项所叙述现象会发生；光照停止后，碳反应中 C3还原受影响，C 5减少，CO 2的固定减慢，B 项所叙述现象不会发生。4．(2011·新课标，3)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是( )A．光反应强度升高，碳反应强度降低B．光反应强度降低，碳反应强度降低C．光反应强度不变，碳反应强度降低D．光反应强度降低，碳反应强度不变答案 B16解析 镁是合成叶绿素的原料，缺镁培养液培养的植物叶绿素合成受阻，光反应减弱，合成的 NADPH 与 ATP 减少，从而使碳反应强度也降低。5．(2013·海南，8)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 CaCO3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答案 C解析 叶绿体中的四种色素包括叶绿素 a、叶绿素 b、叶黄素和胡萝卜素，它们都溶于无水乙醇，C 项错误；菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入 SiO2(石英砂)可使叶片研磨更充分，加入少许 CaCO3能避免叶绿素被破坏，故 A、B、C 三项正确。6．(2015·全国Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了 A、B、C、D 四组实验。各组实验的温度、光照强度和 CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为 135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A 组：先光照后黑暗，时间各为 67.5s；光合作用产物的相对含量为 50%。B 组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为 7.5s；光合作用产物的相对含量为 70%。C 组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为 3.75ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为 94%。D 组(对照组)：光照时间为 135s；光合作用产物的相对含量为 100%。回答下列问题：(1)单位光照时间内，C 组植物合成有机物的量________(填“高于” “等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；C 组和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。(2)A、B、C 三组处理相比，随着________________________________________________________________________的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中 CO2的同化量。答案 (1)高于 C 组只用了 D 组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是 D 组的94% 光照 基质17(2)光照和黑暗交替频率 ATP 和 NADPH解析 (1)C 组只用了 D 组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是 D 组的 94%，说明 C 组黑暗条件下进行了部分光合作用，碳反应消耗了 ATP 和 NADPH，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料 ADP、Pi 和 NADP＋ 等，所以 C 组单位光照时间内，合成有机物的量较高。光合产物生成在叶绿体基质中进行。(2)A、B、C 三组实验中光照时间之和均为 67.5s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的 ATP 和 NADPH 在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原 C3化合物生成糖类等有机物及 C5化合物，C 5化合物继续与 CO2结合，因此提高了光合作用中 CO2的同化量。