2021新高考生物人教版一轮复习讲义：必修部分 模块1 第3单元 第3讲 能量之源——光与光合作用 (含答案)

第3讲能量之源——光与光合作用▌考纲研读备考定位▌考纲要求核心素养1.说明光合作用及其对它的认识过程。

2.研究影响光合速率的环境因素。

3.提取和分离叶绿体色素。

1.生命观念——通过分析讨论光合作用的过程，形成物质与能量观。

2.科学思维——通过解读光合作用过程及影响因素的模型，形成利用科学的思维解决问题的习惯。

3.科学探究——通过光合作用历程的探究及提取和分离叶绿体色素，掌握实验的原理、思路及操作技能。

4.社会责任——通过探讨光合作用的实际应用，形成社会责任感。

考点一捕获光能的色素和结构(含绿叶中色素的提取和分离)ZI ZHU XUE XI TAN JIU TI SHENG自主学习·探究提升基础梳理1．绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理提取⎩⎪⎨⎪⎧绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中而不溶于水，可用无水乙醇提取色素|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)实验流程2．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱由图可以看出：(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。

(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。

3．叶绿体的结构与功能(1)结构模式图(2)结构⎩⎪⎨⎪⎧外表：①双层膜内部⎩⎪⎨⎪⎧②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶↓决定(3)功能：进行光合作用的场所。

思维辨析易错整合，判断正误。

(1)色素提取时常加入层析液( × )(2)滤纸条上的滤液细线不能浸没层析液中( √ ) (3)滤纸条上最上端呈黄色的色素带最窄( × ) (4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光( × ) (5)叶绿素的形成需要光照( √ )(6)叶绿素a 和叶绿素b 都含有镁元素( √ )(7)叶绿素a 和叶绿素b 在红光区的吸收峰值不同( √ ) (8)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中( × )延伸探究1．进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液 没及？[提示]层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。

2．提取叶绿体中的色素，也可用下图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？[提示]①——胡萝卜素(橙黄色)②——叶黄素(黄色)③—叶绿素a(蓝绿色)④—叶绿素b(黄绿色)。

3．(必修1 P99“与社会的联系”改编)温室或大棚种植蔬菜时，最好选择无色透明的玻璃、塑料薄膜，理由有什么？[提示]有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用；而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。

KAO DIAN TU PO POU XI NAN DIAN考点突破·剖析难点重难精讲1．注意事项及原因分析过程注意事项原因分析提取色素选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高研磨时加无水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素迅速、充分研磨减少乙醇挥发，充分溶解色素盛放滤液的试管口加棉塞减少乙醇挥发和色素氧化分离色素滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中异常现象原因分析滤液颜色太浅①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少③一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)④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏滤纸条色素带重叠①滤液细线不直；②滤液细线过粗滤纸条上无色素带①忘记画滤液细线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(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，而类胡萝卜素分子较为稳定，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，叶变黄。

精准命题考向一色素的提取与分离例1关于叶绿素提取的叙述，错误的是(C)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[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、D正确。

〔对应训练〕1．(2019·陕西省白水中学高三)下图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则下图②所示结果最有可能来自(D)A．紫色洋葱鳞片叶B．生长的荔枝幼叶C．新鲜的玫瑰花瓣D．秋天的落叶[解析]图②所示结果对应的色素带为胡萝卜素、叶黄素，最可能来自秋天的落叶，紫色洋葱鳞片叶的色素在液泡内，是紫色，生长的荔枝幼叶含4条色素带，新鲜的玫瑰花瓣所含色素在液泡里，是红色，所以选D。

考向二捕获光能的色素和结构例2下图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是(C)A．①和②均为选择透过性膜B．③上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成D．在③上形成的产物[H]和A TP进入④中为暗反应提供物质和能量[解析]叶绿素分子中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋。

〔对应训练〕2．(2019·湖南郴州一中质检)某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是(A)[解析]叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。

红光和蓝紫光位于可见光谱的两端，所以叶绿素b吸收可见光的峰值在可见光谱的两端，A正确。

3．(2017·全国卷Ⅲ，3)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640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的[解析]类胡萝卜素不吸收红光，A错误；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，B正确；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放氧气，D正确。

考点二光合作用的探究历程与光合作用的过程ZI ZHU XUE XI TAN JIU TI SHENG自主学习·探究提升基础梳理1．光合作用的探究历程(连线)2．光合作用的过程3．反应式(写出反应式并标出元素的去向)(1)若有机物为(CH2O)：。

(2)若有机物为C6H12O6：。

巧学妙记：光合作用的过程“一、二、三、四”4．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：(2)模型法表示C3和C5等物质含量变化思维辨析易错整合，判断正误。

(1)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(×)(2)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(×)(3)离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应(√)(4)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原(√)(5)在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是Mg2＋吸收(×)(6)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来自细胞呼吸(√)延伸探究如图1、2、3所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)请思考：(1)图1中a～e可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？(2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？(3)图3所示实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？该实验对环境有何特殊要求？其目的是什么？实验结果怎样？可得出何种结论？[提示](1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体；进行图l所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。

(2)图2所示实验运用了同位素标记技术，该对比实验说明光合作用产生的O2，来源于H2O，而不是来自CO2。

(3)图3实验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。

该实验要在没有空气的黑暗环境中进行，其目的是排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰，实验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所。

KAO DIAN TU PO POU XI NAN DIAN考点突破·剖析难点重难精讲1．光合作用过程图解以上图解可简化为：2．光反应与暗反应的比较 过程光反应 暗反应 根据区别必须在光下 有光、无光都可以 条件光照、色素、酶 多种酶 实质将光能转化为化学能，并释放出O 2 同化CO 2，合成有机物 场所叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 物质转化 ①水光解2H 2O ――→光4[H]＋O 2②A TP 的合成ADP ＋Pi ＋能量――→酶 ATP ①CO 2固定 CO 2＋C 5――→酶2C 3 ②C 3的还原 2C 3――→[H]、ATP 酶(CH 2O)＋C 5 能量转化 光能―→A TP 中活跃的化学能 ATP 中活跃的化学能―→(CH 2O)等有机物中稳定的化学能关系 ①光反应为暗反应提供[H]和A TP ；暗反应为光反应提供ADP 和Pi②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成(1)1771年普里斯特利实验⎭⎪⎬⎪⎫绿色植物＋点燃蜡烛――→玻璃罩密封蜡烛不易熄灭绿色植物＋小鼠――→玻璃罩密封小鼠不易窒息死亡植物更新空气 缺点：缺乏对照组(记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件，后来英格豪斯为其纠正)。