教材解读2015高中生物第5章第4节能量之源_光与光合作用典例精析新人教版必修1

【教材解读】2015高中生物第5章第4节能量之源-光与光合作用典例精析新人教版必修1绿叶中色素的提取和分离【例1】(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为__________。

(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。

他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的________来判断条带的色素种类。

(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片己变黄。

乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为是某些色素含量增加。

根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？解析：(1)在“绿叶中的色素提取和分离”实验中，最后滤纸条上出现的四条色素带从上到下分别是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，颜色分别是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色，因此呈黄绿色的色素带为叶绿素b。

(2)由于不同色素对不同波长的光吸收情况不同，因此，分析不同色素种类时可以根据色素的吸收光谱来分析。

(3)对于预留变黄叶片中色素含量的变化问题，完全可以通过层析法分离出各种色素带后与正常叶片层析结果作对比，得出结论。

答案：(1)叶绿素 b (2)吸收光谱(3)从预留的叶片中挑选出足量的、重量相等、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行绿叶中色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片中各种色素的组成及含量后，得出结论。

点拨：由题目信息可知，本题考查对课本中“绿叶中色素的提取和分离”实验的掌握情况，主要考查验证生物学事实、正确分析和处理实验现象和结果等基本实验能力，同时考查对生物学问题进行初步探究的能力。

变式拓展1 在“绿叶中色素的提取和分离实验”中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是( )①未加石英砂，研磨不充分②一次加入大量的无水乙醇提取③分次加入少量无水乙醇提取④使用放置数天的菠菜叶A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④变式拓展2 从高等植物叶片中分离出4种光合色素，其中呈橙黄色的色素名称及分布是( )A．叶绿素a，叶绿体 B．叶绿素b，叶绿体C．胡萝卜素，叶绿体 D．叶黄素，液泡叶绿体的结构及色素的作用【例2】下列关于叶绿体的叙述中，正确的是( )A．植物细胞均含有叶绿体B．叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同C．叶绿体中所含色素分布在叶绿体类囊体和基质中D．叶绿体中含有少量DNA和RNA解析：叶绿体主要分布在植物的绿色叶片可见光的部分，不是植物所有细胞均含有叶绿体，如根尖细胞就不含叶绿体，不同的基质中所含化合物的成分不同，功能也不同。

叶绿体中具有吸收光能作用的四种色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，在叶绿体的基质中不含有色素。

植物细胞中具有遗传作用的DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中。

答案：D点拨：通过叶绿体的示意图，掌握叶绿体的各部分结构及功能。

变式拓展3 下列关于叶绿体中类囊体的叙述中，正确的是( )A．叶绿体中的一个基粒就是一个类囊体B．光合色素都分布在类囊体的双层薄膜上C．组成各基粒的类囊体之间没有结构上的联系D．基粒和类囊体极大地扩大了光合作用的反应面积变式拓展4 图5­4­17为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述中，错误的是( )A．①和②具有选择透过性功能B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶C．③和④上都有与光合作用有关的酶D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用光合作用的实验探究【例3】图5­4­18为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图，其中a为实验装置，b为对照装置。

有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是( )A．确保植株与外界空气进一步隔绝B．排除土壤中微生物代谢活动的干扰C．防止NaOH溶液对植物根系的影响D．避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉解析：实验的目的是探究CO2是否为植物光合作用原料，从题中所给的图看，此实验设计遵循了实验设计的对照原则、单一变量原则。

装置a、b的不同在于a中无CO2(NaOH溶液吸收CO2)，b中有CO2(蒸馏水不能吸收CO2)。

为减少其他因素的干扰，用塑料袋扎紧花盆排除了土壤中微生物代谢活动产生的CO2对实验结果的影响。

答案：B点拨：由题目获取的主要信息有：①实验的目的是探究CO2是否为植物光合作用的原料；②a、b两装置的区别是：a组小试管有能吸收CO2的NaOH溶液，b组小试管盛有蒸馏水作对照实验。

解答本题应注意塑料袋扎紧花盆与CO2的关系。

变式拓展5 图5­4­19是20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。

他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H182O和C18O2，然后按示意图做实验。

请对实验作出必要说明。

(1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是________和________；向第二组提供的物质是________和________；向两组共同提供的是______________。

(2)图中A和B分别代表________和________，它们的相对分子质量比是________。

(3)这个实验说明了______________。

光合作用的过程和分析【例4】图5­4­20表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是( )A．该反应的场所是类囊体的薄膜B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成D．无光条件有利于暗反应进行解析：题图所示过程为暗反应的过程，发生在叶绿体的基质中；C3的还原过程需要光反应为之提供ATP、[H]，所以在有光状态下反应进行更为有利；暗反应需要酶的参与，而温度变化会影响酶的活性，温度越适宜反应越快，若温度过高导致酶活性降低，反而不利于C6H12O6的生成。

答案：B点拨：光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行；光反应必须在有光时才能进行，暗反应有光无光都能进行；光反应为暗反应提供物质和能量准备，暗反应是光反应的继续。

变式拓展6 图5­4­21表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。

一段时间后，以下相关比较不正确的是( )A．Y2的质量大于Y3的质量B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量C．②中水的质量大于④中水的质量D．试管①的质量大于试管②的质量变式拓展7 图5­4­22是光合作用过程示意图，请根据图回答下列问题。

(1)请填写字母所代表的物质：a.________，b.________，c．______，d.______，e.______，f.______，g.______。

(2)由“f”经暗反应产生“g”可以分成____________阶段。

(3)如果用同位素3H标记参与光合作用的水，并追踪3H。

它最可能的途径是(用图中字母表示)____________。

影响光合作用的因素及应用【例5】图5­4­23中甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是( )A．甲图中，在A点上限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在B点上限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率D．若光照强度突然由A变为B，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加解析：甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响，乙图表示温度对光合作用速率的影响。

分析甲图中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。

如果没有达到饱和点(如A点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如B点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度或CO2浓度。

当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的[H]和ATP，所以C3的还原速率加快，C3含量会减少，D项错误。

答案：D点拨：对影响光合作用速率因素的分析自然条件下和生产实践中并非单一因素影响光合作用速率，而是多种因素共同影响。

多因素影响光合速率的分析方法如下：以图示光照强度和CO2浓度对光合作用速率的影响为例，主要分析“线”和“点”。

如图5­4­24所示。

(1)线：①以三条曲线中的任何一条为例均说明，在一定范围内随光照强度增加光合速率增加，而达到一定程度则不再增加；②三条曲线的不同对比，以Q点为例，当光照强度不变时，CO2浓度为自变量，可以看出随CO2浓度增加光合速率增加。

(2)点：Q点之前横坐标所表示的因素是限制光合速率的因素，超过该点就不再是限制因素，而CO2浓度等变为限制因素。

变式拓展8 在油菜上选取健壮且叶龄相似的叶片数片，用直径为1 cm的打孔器避开叶脉，打下60片小圆片放入水中，采取措施将叶片内的空气排出，代之以水，充满水的叶子圆片沉入水中。

把下沉的叶子圆片连同水放置在黑暗处备用。

取6只编号烧杯，各倒入20 mL凉开水，用玻璃管向3、4、5、6号烧杯内的凉开水各吹气数分钟，再向6只烧杯各放入叶子圆片10片，分别置于不同光照和温度条件下。

若处理如下表所示：杯号光照强度/klx 温度/ ℃水1 15 25 凉开水2 5 25 凉开水3 15 5 经吹气处理的凉开水4 5 25 经吹气处理的凉开水5 15 25 经吹气处理的凉开水6 5 5 经吹气处理的凉开水下列关于上述实验的叙述中，正确的是( )①向3、4、5、6号烧杯中的凉开水吹气，目的是增加水中的二氧化碳含量②叶圆片最先上浮的烧杯应是5号③本实验证明了光合作用速率受光照强度、温度、CO2含量等外界因素的影响④实验中3号与5号烧杯比较，可说明光合作用速率受光照强度的影响A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②③④光合作用与细胞呼吸综合分析【例6】如图5­4­25是植物的光合作用强度与光照强度之间的关系图，选项中能够反映A点时的生理过程及量变关系的是( )错解A (1)知识掌握不牢，没有理解图示的含义。

图像纵轴表示净光合作用，即真正光合作用减去呼吸作用的差值。

(2)解题思路不明确，没有充分理解题干信息。

A 点CO 2吸收量为0，但光合作用强度不等于0。

正解 D A 、B 、C 、D 四个选项中，每个选项左上角的图示表示叶绿体，右下角的图示表示线粒体；在A 点光合作用强度等于呼吸作用强度，即CO 2的吸收量等于CO 2的释放量，植物叶绿体消耗掉全部呼吸作用释放的CO 2，不从外界吸收CO 2进行光合作用。