1、第9讲 第1课时 光合作用的 探究历程与基本过程,考点一 捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程,考点二 光合作用的基本过程,总纲目录,考点三 绿叶中色素的提取与分离（实验）,高考再现 模拟预测,考点一 捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程1.叶绿体中色素的种类和颜色,2.叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出: (1)色素的功能: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 。,(2)色素吸收光的范围:可见光的波长范围大约是390760 nm,一般叶绿 体中的色素只吸收 可见光 ,对红外光和紫外光不吸收。,3.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图,(2)结构
2、 (3)功能:进行 光合作用 的场所,(4)恩格尔曼的实验:好氧细菌主要分布于 叶绿体 被光束照射部位 的周围。,4.光合作用的探究历程(连线),1.液泡中色素吸收的光能用于光合作用 ( ),2.叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多 ( ),3.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 ( ),4.叶绿体是进行光合作用的唯一场所 ( ),5.光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中 ( ) 6.1864年德国科学家萨克斯的叶片曝光和遮光实验只能证明光合作用 的产物有淀粉 ( ),下图为部分光合作用探究历程,据图分析下列问题: (1)某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48 h后,
3、用 锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照光一段时间,去除锡箔纸, 用碘染色法处理叶片,观察到叶片,有的部位出现了蓝色,请回答下列问 题:,实验时预先对植物进行暗处理,其目的是 消耗掉原有淀粉,排除其 对实验结果的干扰 。,实验中 a与b、d 对照可证明光合作用需叶绿体, c与b、d 对照可证明光合作用需要光。 本实验可证明光合作用的产物是 淀粉 。 (2)如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,甲、乙两物质相对 分子量较大的是 乙 。,考向一 捕获光能的色素及叶绿体的结构 1.(2018辽宁沈阳三模)下列关于色素的叙述中,正确的是( D ) A.植物体内所有的色素都位于叶绿体中 B.叶绿
4、体中的不同色素在无水乙醇中的溶解度不同,所以会在滤纸条上 分离 C.叶绿体中的各种色素都不能吸收绿光 D.叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜,解析 植物体内光合色素都位于叶绿体中,液泡中也含有色素,A错 误;由于色素在层析液中的溶解度不同,所以其在滤纸条上的扩散速度 不同,在滤纸条上分离,B错误;绿光吸收的最少,而不是不吸收,C错误;叶 绿体中的光合色素分布于类囊体薄膜上,D正确。,2.关于高等植物叶绿体的叙述,错误的是 ( C ) A.叶绿体中的基粒是由类囊体堆叠而成,极大地扩展了受光面积 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
5、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,解析 一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的色 素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误。,归纳拓展1.影响叶绿素合成的三大因素,2.叶绿体的结构与功能相适应的特点 (1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成,有巨大的膜面积。 (2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。 (3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。,考向二 探究光合作用的相关实验分析 3.如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,下列有 关叙述正确的是 ( ),A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉 B.两实验均
6、需要光的照射 C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照 D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气,答案 B 解析 题图所示的两实验中,只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处 理,目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合 作用进行的场所,萨克斯实验的目的是探究光合作用产物,所以两实验 均需要光的照射。恩格尔曼的实验中,照光处理与不照光处理、黑暗与 完全曝光形成对照;萨克斯的实验中,暗处理的叶片一半曝光、一半遮 光形成对照。恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物,萨克斯的 实验可证明淀粉是光合作用的产物。,4.下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的是( D ) A.与黑藻相比,
7、水绵更适宜用作探究光合作用的场所 B.金鱼藻是水生植物,用作探究光合作用产物有O2时,利于收集气体 C.卡尔文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径 D.用银边天竺葵探究光合作用产物有淀粉时,不用脱色可直接加碘液使 叶片边缘变蓝色,解析 光合作用产物之一是淀粉,淀粉遇碘液变蓝色。要检验是否 生成淀粉,首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色,再滴加碘液,防止绿叶 本身颜色对实验现象的干扰。银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体,无法进 行光合作用合成淀粉,D错误。,题后悟道恩格尔曼实验方法的巧妙之处 (1)巧选实验材料:选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便 于观察;用好氧细菌可以确定释
8、放氧气多的部位。 (2)妙法排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。 (3)巧妙设计对照实验:用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光 照少的部位,相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次 验证实验结果。,考点二 光合作用的基本过程1.光合作用的过程,(1)根据上图分析光反应与暗反应的区别:,(2)根据下图分析光反应与暗反应的联系:光反应为暗反应提供 ATP和H 。 暗反应为光反应提供 ADP、Pi、NADP+ 。,(3)光合作用总反应式和反应物中H、O的去向:,2.光合作用和化能合成作用的比较,1.光合作用过程中光能转化为有机物中的化学能 ( ),2.光反应必须在光
9、照下进行,暗反应必须在暗处进行 ( ),3.H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中 ( ),4.光合作用光反应阶段产生的H可在叶绿体基质中作为还原剂 ( ),5.适宜条件下培养的叶绿体,突然将原来的白光改为绿光照射,则短时间 内H含量会增多 ( ),6.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C3和C5化 合物含量都迅速增加 ( ),下图为光合作用的过程图解,据图分析下列问题:(1)图中的甲表示 光反应 阶段,发生在叶绿体的 类囊体薄膜 上。 (2)乙表示 暗反应 阶段,又称作 卡尔文 循环。,(3)图中
10、的物质a是 H ,物质c是 CO2 。 (4)图中的ATP 不能 (填“能”或“不能”)运出所在的细胞器, 用于其他生命活动。,1.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方向综合分析 示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化,(2)物质含量变化的比较,2.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 (1)光反应为暗反应提供的H和ATP在叶绿体中有少量的积累,在光反 应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。 (2)一直光照条件下,会造成H、ATP的过度积累,利用不充分;光照和黑 暗间隔条件下,H、ATP基本不积累,能够被充分利用;因此
11、在光照时间 相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量 要多。 例如:若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用,甲一直光照10分,钟,黑暗处理10分钟;乙光照5秒,黑暗处理5秒,持续20分钟,则光合作用制 造的有机物:甲乙。,考向一 考查光合作用的过程 1.如图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中AC表示相关物质。有 关分析错误的是 ( ),A.图中A为氧气,可部分释放到空气中 B.图中B为NADPH,外界CO2浓度升高时,B的含量暂时升高 C.该过程消耗的NADP+和C来自叶绿体基质 D.该过程将光能转化为化学能储存在ATP中,答案 B 解析 水的光解产物是氧气和H,若光
12、合作用强度大于呼吸作用 强度,氧气会部分释放到空气中,A正确;题图中B是在NADP+、H+和电子 参与下形成的,为NADPH,当外界CO2浓度升高时,暗反应中生成的三碳 化合物增多,则消耗的NADPH增多,导致NADPH的含量暂时降低,B错 误;叶绿体基质中,暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP+、ADP,C正确; 光合作用光反应过程中,将光能转化成化学能储存在ATP中,D正确。,2.(2018江西上饶二模)下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换 用实线表示,能量传递用虚线表示,图中ag为物质,为反应过程), 下列判断错误的是 ( ),A.绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储
13、存在c中 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.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将会上升,答案 B 解析 a为光合色素,能吸收、传递、转化光能到ATP中,A正确;e为 水光解生成NADPH,也含有活泼的化学能,参加暗反应C3的还原,B错误; 图中表示根系从土壤中吸收水分,表示水的光解生成NADPH和氧 气,C正确;g为二氧化碳供应充足时,突然停止光照,生成NADPH和ATP 量下降,C3的还原下降,C3的消耗下降而积累,另一方面,二氧化碳固定生 成C3正常,故D正确。,归纳拓展 (1)光反应阶段产生的ATP仅用于暗反应阶段C3的还原。
14、细胞呼吸 产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。 (2)在光照条件下,植物既进行光反应,也进行暗反应;如果植物长期处于 黑暗环境中,光反应和暗反应都会停止。在暗反应停止时,ATP和H积 累,光反应也要停止。,考向二 环境条件变化对光合作用中物质变化的影响 3.(2018江西临川月考)光合作用通过密切关联的两大阶段光反应 和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,说法正确的是 ( B ) A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3值减小 B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值增加 C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3值增加 D.突然将
15、绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值减小,解析 突然中断CO2供应,会使CO2的固定受阻,即C3的生成和C5的消耗减少,而光反应正常进行, H和ATP的产生正常,使C3的还原正常,即C3的消耗和C5的生成不变,因此C5/C3值增大,由于C3的生成减少,使ATP的消耗减少,ATP/ADP值增加,故A错误、B正确;突然将红光改变为绿光,使光反应减弱, H和ATP的产生减少,而CO2的固定正常,即C3的生成和C5的消耗不变,而C3的还原减弱,即ATP、C3的消耗和C5的生成减少,因此C5/C3值减小,故C错误;若突然将绿光改变为红光,会使光反应增强,H和ATP 产生增加,短时间内会引
16、起ATP/ADP值增大,故D错误。,4.(2018甘肃静宁期中)下图表示某植物叶片暗反应中C3和C5化合物微摩 尔浓度的变化趋势,该植物在阶段处于适宜环境条件下,阶段改变 的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析 正确的是 ( ),A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C.阶段甲上升是因为叶绿体中H和ATP的积累 D.阶段光合速率最大时所需光照强度比阶段低,答案 D 解析 因为暗反应中1 molC5+1 mol CO2生成2 molC3,所以在适宜条 件下,叶肉细胞内C3是C5的2倍,因此题图中甲是C5,乙是C3。
17、题图中物质 甲与二氧化碳结合形成乙,该过程只需要酶的催化,不需要消耗ATP,A 错误;植物在阶段处于适宜环境条件下,如果阶段改变的环境条件 是降低光照强度,那么C3增加,C5减少,与图形的走势不符合,而如果改变 的条件是降低CO2浓度,那么C3减少,C5增加,与图形走势符合,所以本题 改变的条件是降低CO2浓度,B错误;CO2浓度降低,由于CO2供应量减少,C 5消耗减少,而C3还原正常,所以C5(甲)含量会上升,C错误;低CO2浓度下的 光的饱和点也低,D正确。,题后悟道利用模型法分析光合作用中物质的量的变化(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。,(2)以上各物质变化中
18、,C3和C5含量的变化是相反的,H和ATP含量变化 是一致的。 (3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的 固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能避开 试题陷阱。,考点三 绿叶中色素的提取与分离(实验),1.实验原理,2.实验步骤,3.实验结果,4.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 未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。 使用放置数天的绿叶,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(正确做法:分次加入少量无 水乙醇提取色素)。 未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。
19、(2)滤纸条色素带重叠:没经干燥处理,滤液线不能达到细、齐、直的要,求,使色素扩散不一致造成的。 (3)滤纸条看不到色素带: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。 (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:忘记加碳酸钙导致叶绿素 被破坏或所用叶片为“黄叶”。,1.某同学在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆形滤纸,在滤纸中 央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,将会得到近似同心的四个色素 环,下列说法错误的是 ( D ) A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素高 B.色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同 C.最外侧两圈色素环
20、的色素主要吸收蓝紫光 D.若提取液取自缺镁叶片,最外侧两圈色素环颜色较淡,解析 如果提取液取自缺镁叶片,最内侧两圈色素环颜色较淡,D错误。,2.下图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是 ( ),A.提取色素时,要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B.色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C.实验结果可说明叶绿素合成需要光照 D.实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多,答案 B 解析 提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分,而加入碳酸钙是 为了防止色素被破坏,A正确;色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在 层析液中的溶解度不同,B错误;实验结果色素带
21、不同,可说明叶绿素 合成需要光照,C正确;实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类 更多,D正确。,1.(2017课标全国,3,6分)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作 用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是 ( A ) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,高考再现 模拟预测,解析 本题考查光合作用过程中光合色素的吸收光谱等相关知 识。类胡萝卜素
22、不吸收红光,A错误。光合色素的吸收光谱可通过测量 其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确。光合作用的作用光谱既可用 O2的释放速率随光波长的变化来表示,也可用CO2的吸收速率随光波长 的变化来表示,C正确。叶片在640660 nm波长光下只有叶绿素能吸收 光能,进行光合作用,释放O2,D正确。,2.(2018北京理综,3,6分)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下, 向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变 为无色。该反应过程中 ( D ) A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气,解析 光反应过程中,光合色素利用光能,将
23、水分解成H和氧气,同 时在有关酶的催化作用下,ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,A、C错误, D正确;H将DCIP还原,使之由蓝色逐渐变为无色,B错误。,3.(2017海南单科,10,2分)将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现 有氧气放出。下列相关说法正确的是 ( A ) A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气 B.若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生 C.若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生 D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量,解析 叶绿体是光合作用的场所,在自然光下,叶绿体能进行光合作 用将水分解产生氧气,A正确;叶绿体中的光合色素能吸收红光和蓝紫 光,因此会
24、产生氧气,B、C错误;水在叶绿体中分解产生氧气需要的能量 是光能,D错误。,4.(2016课标全国,30,8分)为了探究生长条件对植物光合作用的影响, 某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室 中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长 一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即 单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化 趋势如图所示。回答下列问题:,(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子 是 光照强度 。 (2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高
25、CO2浓度 (填“CO2浓度”或“O2浓度”)。,(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间 后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲 组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是 乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的 。,解析 (1)在光饱和点(b点)之前,甲组植物光合作用的限制因子是光照 强度。(2)光饱和点之后,光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。 (3)对比甲组、乙组曲线可知,在低光照下培养后乙组植物的光合能力比 甲组的低,但其子代在甲组的条件下培养,光合能力与甲组相同,这说明低 光照培养未能改变植物的遗传特性,乙组光合作用强度与甲组不同是由 环境因素引起的,而不是遗传物质改变造成的。,
