第9讲 能量之源——光与光合作用

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考点一
考点二
考点三
考点四
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解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP 的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其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；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表 示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，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，D正确。 答案 A
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考点一
考点二
考点三
考点四
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解析 H2O的光解发生在类囊体薄膜上，因为类囊体薄膜上含有与光反应有关的酶和 色素，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进 而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见 光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗， 因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色， D正确。 答案 C
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考点一
考点二
考点三
考点四
考点二 光合作用的过程 1.光合作用的探究历程
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考点一
考点二
考点三
考点四
阳光
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化学能
使叶片中的营 养物质消耗掉，增强了实 验的说服力
光合作用 的产物有淀粉，还证明光 是进行光合作用的必要条 件
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考点一
考点二
考点三
考点四
叶绿体 氧气
光照
好
氧性细菌聚集的部位
同位素标 记
光合作用释放的O2
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化碳
二氧
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考点一
考点二
考点三
考点四
2.光合作用的过程
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光、色素、酶 类囊体薄膜
ATP中活跃 的化学能 酶 叶绿体基质
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有机物中稳定的化学能
考点一
考点二
考点三
考点四
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3.光合作用和化能合成作用的比较
项目
区别
能量来源 代表生物
情
Ⅲ(29)、2017全国卷Ⅰ(30)
责任 联系
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考点一
考点二
考点三
考点四
考点一 叶绿体中的色素及其提取和分离
1.色素的提取与分离实验 (1)实验原理
可看作两个实验哦！
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纸层析法
层析液
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考点一
考点二
考点三
考点四
(2)实验流程
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防止色素被破坏 单层尼龙布
铅笔 铅笔线
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层析液挥发
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考点一
考点二
考点三
考点四
2.影响叶绿素合成的三大因素
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考点一
考点二
考点三
考点四
3.色素与叶片的颜色
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考点一
考点二
考点三
考点四
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考向1 结合实验原理及过程，考查科学探究能力 1.(2019·江苏卷，17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠
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考点一
考点二
考点三
考点四
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[深挖教材·长句溯源] 1.(实验改进)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：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)
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3.(必修1 P100拓展题2改编)你如何从水层透光与植物光能捕获两层面，解释海洋中红藻、 褐藻、绿藻的水层分布状况？ 提示 藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光， 褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于蓝、绿部分的吸收， 即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分 布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
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考点一
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2.(2020·昆明市摸底调研)下列关于叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) A.叶绿体中的色素能够溶解在无水乙醇中 B.类胡萝卜素主要吸收红光进行光合作用 C.叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上 D.叶绿体中不同的色素在层析液中的溶解度是不同的 解析 叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，A正确；类胡萝卜素主要吸 收蓝紫光，B错误；叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上，C正确；叶绿体中不 同的色素在层析液中的溶解度是不同的，可利用纸层析法进行分离，D正确。 答案 B
科学 理解C3、C5等物质变化和光合作用 思维 的相关曲线
近三 2019全国卷Ⅰ(3、29)、2019·全国 科学 探究光照强度、CO2浓度等对光合
卷 Ⅱ (31) 、 2018 全 国 卷 Ⅰ (30) 、 探究 作用强度的影响
年考
2018 全 国 卷 Ⅱ (30) 、 2018 全 国 卷 社会 关注光合作用与农业生产及生活的
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考点一
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考点三
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3.补光措施与光合效率分析
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(1)实验分析：
为研究补光措施与光合效率 ，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，每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况如图所示(B、
C、D三组中光照与黑暗处理时间均相同)
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考点一
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[深挖教材·长句溯源] 1.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：
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考点一
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(1)图1中a～d可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？ (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。
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考点一
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2.叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量？ 提示 暗反应CO2固定时，每消耗1分子C5，产生2分子C3；C3还原时，每还原2分子 C3产生1分子C5，因此当暗反应速率达到稳定时，C3化合物的分子数是C5化合物的2 倍。
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考点一
考点二
考点三
考点四
色素溶解在层析液 中，而导致滤纸条上无色素 带
考点一
考点二
考点三
考点四
(3)实验结果及分析
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橙黄色
色素种类 色素含量
溶解度
考点一
考点二
考点三
考点四
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2.叶绿体的结构及其中的色素 (1)光合作用的结构——叶绿体 并非光合作用的必要条件，蓝藻、光合细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体。
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考点一
考点二
考点三
考点四
1.光合作用反应式及元素去向分析
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① O：H128O光―― 反→应18O2
C18O2CO―2的―固→定C3C―3的―还→原(CH128O) ②C：14CO2―→(14CH2O) ③H：H2O→[H]→(CH2O) 为还原型辅酶Ⅱ
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考向2 围绕光合色素考查科学思维能力 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.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
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2.(必修1 P99“与社会的联系”拓展)生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？ 如果阴天或夜间给大棚内的农作物补光呢？ 提示 无色，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。补红光和蓝 紫光。
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1.色素提取分离四个常见异常现象原因分析 (1)滤液颜色均过浅的原因 若只是最下面两条色素带较浅呢？ ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分； ②一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)； ③划滤液细线时次数太少。 (2)滤纸条色素带重叠的原因 ①滤液细线不直；②滤液细线过粗。 (3)滤纸条无色素带的原因 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。
相同点
光合作用 光能
_____________
绿色植物
化能合成作用 氧化无机物释放的能量
__________________________________________________
硝化细菌
___________________
都能将_C__O_2_和__H__2O____等无机物合成有机物
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2.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：
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考点一
考点二
考点三
考点四
(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化 起始值C3高于C5(约其2倍)
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考点一
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4.(2016·全国卷Ⅱ，4改编)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) A.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上 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 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
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(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以排除氧气和 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，氧气是由叶绿体释放出来的。
考点一
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考点三
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(2)原理分析：光暗交替处理频度较高时，光反应产生的ATP、[H]可满足光照与黑暗 全时段暗反应的供应，故全时段都可合成有机物，从而导致单位光照时间内有机物合 成效率提高。 (3)应用：该实验表明，人工补光时，可采用较高频度“光暗交替”策略，如此，可提高 单位时间光合产量，达到在几乎不影响光合总产量的情况下，大量节省能源成本。
菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
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考点一
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解析 研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A错误；层析液由有机溶剂 配制而成，B错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C错误；对照 图示结果分析可知，该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b，D正确。 答案 D
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第9讲 能量之源——光与光合作用
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考点一
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考纲考情——知考向
核心素养——提考能
1.光合作用的基本过程(Ⅱ) 最新
2.影响光合速率的环境因素 考纲
3.实验：叶绿体色素的提取与分离
通过比较光反应与暗反应及它们之 生命
间的关系，建立对立统一、结构决 观念
定功能的观点
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考向1 结合光合作用的过程，考查科学思维能力和科学探究能力
1.(2019·全国卷Ⅰ，3)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段
外膜
囊状结构 光合色素 光反应
基质
暗
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考点一
考点二
考点三
考点四
(2)色素的吸收光谱
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考点一
考点二
考点三
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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：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是 390～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。 参看必修1 教材P99“学科交叉”