2020《高考生物》一轮复习课件第10讲 能量之源——光与光合作用

基础点二 光合作用的基本过程
ATP中活跃的化学能 叶绿体基质
(CH2O)
【巧记小口诀】 巧记光合作用过程的“一、二、三、四”
基础点三 光合作用原理的应用
1．原核细胞与真核细胞的比较 (1)含义 单位时间内光合作用制造__糖__类____的数量。 (2)表示方法 一定时间内原料的__消_耗__量___。 一定时间内产物的_生__成__量___。 2．影响光合作用强度的因素
【解析】突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体 中C5含量增加、C3含量减少，A错误；突然中断CO2供应使C3含 量减少，C3还原消耗[H]、ATP减少，进而使ATP和[H]含量增多， 所以ATP/ADP比值增大，B正确；突然将红光改变为绿光后光能 利用率降低，ATP和[H]含量减少，进而使C3含量增多、C5含量减 少，C错误；突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和[H] 含量增加，ATP/ADP比值增大，D错误。
(2)叶绿体 ①结构示意图
双
与光合作用有关的酶
光合作用
色素
2．光合作用的探究历程(连一连) 答案： ①－A－b ②－C－a ③－E－e ④－D－c ⑤－B－d
【小提醒】 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。
(1)误认为光反应中产生的ATP，可用于各项生命活动。光合作用 光反应产生的ATP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ATP只能来自细胞呼吸。 (2)误认为没有暗反应，光反应能独立进行。光反应为暗反应提 供[H]和ATP，因此没有光反应，暗反应不能进行。在暗反应不能 进行时，光反应产生的[H]和ATP积累，光反应也要停止。 (3)误认为光合作用只能在叶绿体中进行。蓝藻无叶绿体，但蓝 藻细胞中含有能吸收光能的色素和催化光合作用的酶，也可进行 光合作用。)
考点二 影响光合作用的因素及应用(高考热度： ★★★★★)
1．光反应与暗反应的比较 1．光照强度 (1)原理 光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加， 光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快， 从而使光合作用产物增加。 (2)曲线分析
(2)含量变化分析过程与结果
典例印证 (2019届北京中央民族大学附属中学月考，7)右图为叶绿体结构与功 能示意图，字母表示叶绿体的结构，数字表示有关物质。下列叙述不 正确的是( B )
A．参与光合作用的色素位于图中的A部分 B．③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质 C．若突然停止光照，B中④的含量会升高 D．用18O标记①，可在②中测到较高放射性
第10讲 能量之源——光与光合作用
基础点一 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究 历程
1．捕获光能的色素和叶绿体的结构 (1)叶绿体中色素的吸收光谱分析
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390～760 nm，叶 绿体中的色素只吸收____可_见__光_，对红外光和紫外光等不吸收。
考点一 光合作用的基本过程(高考热度： 1．光反应与暗反应的比★较★★★)
2.光合作用过程中元素转移途径分析
3．光合作用中间产物在环境因素骤变时的含量动态变化曲线
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以 采用以下过程分析：
(1)建立模型
①需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。 ②需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。 如CO2供应正常、光照停止时C3的含量变化：
CO2浓度
强度
温度
水分
基础点四 绿叶中色素的提取与分离(实验)
1．实验原理 (1)提取：绿叶中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用_无__水__乙__醇_ 提取色素。 (2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶__解__度__高__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．实验步骤
【教材母题，深度思考】
1．植物的叶片为什么呈现绿色？ 【提示】由于叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。 2．英格豪斯认为普利斯特利的实验只有在光下才能成功，只要有光照，植 物就一定能更新空气吗？ 【提示】不一定，更新空气的前提是光合速率大于呼吸速率，即净光合速率 大于0，所以光照强度要足够大，还需要足够的CO2。
【解析】在题目中有2个实验，一个实验是“在缺CO2的条件下， 给予光照，然后再用离心法去掉类囊体薄膜”，这样做的目的得 到了[H]和ATP；第二个实验是“黑暗条件下，在去掉类囊体薄膜 的基质中加入14CO2，结果在基质中检测到含14C的光合产物”， 其中缺乏的实验是光反应为暗反应提供了什么。还要证明14CO2 被还原成光合产物的过程不需要光，所以在设计实验时要和实验 二作对照，不提供类囊体，要提供[H]和ATP，并且是要在无光的 条件下进行实验。综上分析，A正确，B、C、D错误。
4．(2019届福建厦门双十中学期中，30)用高速离心法打破叶绿体膜 后，类囊体薄膜和基质都释放出来。在缺CO2的条件下，给予光照，然 后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下，在去掉类囊体薄膜的基质
中加入14CO2，结果在基质中检测到含14C的光合产物。为证明：①光 照条件下，在类囊体薄膜上产生ATP、[H]等物质；②CO2被还原成光合 产物的过程不需要光。在上述实验进行的同时，应追加一个怎样的实验
2．根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是( A )
A．⑤过程必须在光下才能完成 B．⑥过程发生于叶绿体类囊体薄膜上 C．此过程中C的转移途径是CO2→C3→C5→(CH2O) D．②不仅用于还原C3化合物，还可促进③与C5的结合 【解析】根据光合作用的过程判断⑤是光反应，必须在光下才能 完成，A正确；⑥是暗反应，发生在叶绿体基质中，B错误；光合 作用过程中C的转移途径是CO2→C3→(CH2O)，C错误；②表示 ATP，C3化合物还原过程中需要ATP，CO2固定过程中不需要ATP， D错误。
【解析】图中①是H2O，②是O2，③是CO2，④是C3，⑤是 (CH2O)，A是类囊体膜，B是叶绿体基质。参与光合作用的色素位 于图中的类囊体薄膜上，A正确；CO2进入叶绿体后，通过固定形 成C3，⑤的形成还需要经过C3的还原，B错误；若突然停止光照， 光反应合成的NADPH与ATP减少，参与还原反应的C3减少，B叶 绿体基质中C3的含量会升高，C正确；O2中的O来源于H2O，用 18O标记H2O，可在O2中测到较高放射性，D正确。
【解析】分离细胞器可用差速离心法，A正确；Ⅰ阶段为暗反 应阶段，需要光反应提供[H]和ATP，故还应该向溶液中加入[H] 和ATP。Ⅰ阶段有CO2，可进行CO2的固定，形成C3，ATP被消 耗后，将产生ADP、Pi。由图示，Ⅰ阶段糖的合成速率先增加后 减小，说明加入的[H]和ATP是有限的，随着它们的大量消耗，糖 以及C5化合物的合成速率也下降，故C5不会积累，C错误；Ⅱ阶 段有了光照，叶绿体将进行光反应，产生[H]和ATP，Ⅰ阶段积累 的C3可以合成一定量的葡萄糖，但是C3的量有限且又无CO2的供 应，当C3消耗完之后就不能再合成葡萄糖了，D正确。
7．适宜条件下培养的叶绿体，突然将原来白光改为绿光照射，则短时 间内[H]含量会减少。( √ ) 【解析】突然改为绿光，叶绿体吸收的光能减少，导致光反应减弱，产 生的ATP和[H]减少，C3增多，C5减少。 8．纸层析法分离叶绿体中的色素的因为色素易溶于有机溶剂。( × ) 【解析】纸层析法分离叶绿体中色素的原理是不同色素在层析液中的溶 解度不同，溶解度大的在滤纸条上扩散得快。叶绿体中色素提取的原理 是色素易溶于有机溶剂。
6．(2019届四川蓉城名校联考，5)为研究光合作用的过程， 实验员在 溶液中加入结构完整的类囊体和叶绿体基质，按图示条件进行Ⅰ、Ⅱ两 个阶段实验，糖的合成速率如图所示，下列有关说法错误的是( C)
A．将叶肉细胞的细胞膜破坏后用差速离心法可获得叶绿体 B．为了达到上述实验结果，在Ⅰ阶段还应该向溶液中加入[H]和ATP C．Ⅰ阶段积累的物质除糖以外还有C5、ADP、Pi D．Ⅱ阶段合成了葡萄糖是因为进行光反应产生了ATP和[H]且Ⅰ光合作用过程分析 1．(2018北京卷，3)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】类囊体是光合作用光反应阶段的场所，在光合色素参与， 发生水的光解，产物是氧气、还原氢和 ATP的合成；光照后溶液变 为无色，说明有还原剂产生，DCIP被还原。
3．(2018北京第四中学统练，45)Calvin等人研究光合作用进行了以下 实验：在某绿藻培养液中通入14CO2，在给予不同的光照时间后从培养 液中提取并分析放射性物质。预测实验结果合理的是( ) B
A．光照时间越长，叶绿体中积累的三碳化合物越多 B．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质种类越多 C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体薄膜 上 D．只要给予光照，放射性就会出现在NADPH中
考向2 考查环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响 5．(2018江西南昌第三次月考，15)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比值减小 B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增大 C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小 D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减 小
(已知肯定要加14CO2)来说明问题( ) A A．准备无类囊体薄膜的基质，在无任何光照的条件下加入ATP、[H] B．准备有类囊体薄膜的基质，在无任何光照的条件下加入ATP、[H] C．准备无类囊体薄膜的基质，在有光照的条件下加入ATP、NADH D．准备有类囊体薄膜的基质，在有光照的条件下加入ATP、NADPH
【解析】由于往绿藻培养液中通入14CO2的量一定，在一定的 时间里随着光照时间的延长，14CO2先用于固定形成三碳化合物， 再合成有机物，因此产生的放射性物质的种类会越来越多，B正确； 但是随着光照时间的延长，14CO2被大量利用而不足时，固定产 生的三碳化合物将减少，A错误；在叶绿体的类囊体薄膜上进行的 是光反应，因此类囊体薄膜上不会出现放射性物质；NADPH不含 碳元素，因此NADPH中也不会出现，C、D错误。
少量二氧化硅、碳酸钙
铅笔
毛细吸管 画一条细线
3．实验现象
胡萝卜素 叶绿素b
【思维诊断】
1．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。( × ) 【点拨】基质中有酶分布，但没有色素。 2．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。( × ) 【点拨】叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。 3．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。( × ) 【点拨】液泡中色素吸收的光能不能用于光合作用。 4．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应。 (√ ) 5．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。( × ) 【解析】叶绿体中进行光反应的膜结构是类囊体膜，光反应过程中类囊 体膜上合成ATP。 6．延长光照时间能提高光合作用强度。( × ) 【点拨】延长光照时间只能提高光合作用的量，不能提高光合作用强度。