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2019-2020年高考生物總復習 第10講 光合作用學案 新人教版必修1 【預習目標】 1. 能夠明確說出葉綠體中色素的提取和分離的方法和步驟及所用試劑。 2. 明確說出細胞中色素的分布和種類及相關(guān)的作用。 3. 明確說出光合作用發(fā)現(xiàn)歷程中各個實驗的各步操作的意義。 4. 掌握光合作用的方程式，及反應過程 【基礎(chǔ)知識回顧】 1.“綠葉中色素的提取與分離”實驗 （1）色素提取液：① 。 （2）色素分離方法：② 法。 （3）色素分離原理：四種色素在層析液中③ 不同，溶解度高的擴散速度④ 。 （4）分離結(jié)果：濾紙條上自上而下呈現(xiàn)四條色素帶。 （5）該實驗中化學物質(zhì)的作用：二氧化硅的作用是使⑤ ；碳酸鈣的作用是⑥ 。 2.葉綠體中色素的種類、含量及作用 色素名稱 顏色 溶解度 色素種類 含量 吸收光的種類（主要） ① ② 最大 ③ 1/4 ⑦ 葉黃素 黃色 ④ 藍綠色 葉綠素 3/4 ⑧ ⑤ ⑥ 最小 含量最多的色素為⑨ ，含量最少的為⑩ ；在濾紙條上兩者之間相距最遠的為 ；光合作用中最有效的光為 ，最無效的光為 。 3、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 （1）結(jié)構(gòu)：一般呈扁平的橢球或球形，外表具① ，內(nèi)部有許多② ，每個基粒有一個個囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為③ ，吸收光能的四種色素分布于④ 上。 （2）功能：葉綠體是進行 ⑤ 的場所，其內(nèi)不僅分布有光合色素，還有許多進行光合作用所必需的 ⑥ 。 4、光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程 （1）1771年，英國科學家普利斯特利證明：① ，但不知道更新何種氣體。 （2）1779年，荷蘭科學家英格豪斯證明：普利斯特利的實驗只有在② 才能成功，即光合作用條件需要③ 。 （3）1785年,隨著空氣組成成分的發(fā)現(xiàn),人們才明確綠葉在光下放出和吸收的氣體分別是④ 。 （4）1864年，德國植物學家薩克斯的實驗證實：光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還有⑤ 。 （5）1939年，美國科學家魯賓和卡門利用⑥ 法證明：光合作用釋放的氧氣來自水。 （6）20世紀40年代，美國科學家卡爾文，利用⑦ 技術(shù)最終探明了⑧ 中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成⑨ 中碳的途徑。 （7）光合作用的總反應式：⑩ 5、光合作用過程 總反應式：⑦ 6、光合作用原理的應用 ⑴光合作用強度是指綠色植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造① 的數(shù)量。 ⑵影響光合作用強度的因素包括：空氣中② 的濃度、土壤中③ 和礦質(zhì)元素的過少、光照的 ④ 和光的⑤ 以及溫度的高低。 7、化能合成作用 ⑴概念：某些細菌能夠利用體外環(huán)境中的某些① 氧化時所釋放的能量來制造 的合成作用。 ⑵實例：硝化細菌能利用② 氧化成③ 和④ 時所釋放的化學能，將 ⑤ 和⑥ 合成⑦ 。 【自我檢測】 1.番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是( ) A.光反應強度升高，暗反應強度降低 B.光反應強度降低，暗反應強度降低升高 C.反應強度不變，暗反應強度降低降低 D.反應強度降低，暗反應強度降低不變 2、某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析（從上至下），與正常葉片相比，實驗結(jié)果是( ) A．光吸收差異顯著，色素帶缺第2條 B．光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條 C．光吸收差異顯著，色素帶缺第3條 D．光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條 3、下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述，正確的是( ) A.破壞葉綠體外膜后，O2不能產(chǎn)生 B.植物生長過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變 C.與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短 D.離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反應 4.某種鐵線蓮的根莖可作中藥，有重要經(jīng)濟價值。下表為不同遮光處理對其光合作用影響的結(jié)果，相關(guān)敘述正確的是（多選）( ) A．適當?shù)恼诠馓幚恚商岣咂涓芍? B．葉綠素含量與凈光合速率呈正相關(guān) C．葉綠素a/b可作為其利用弱光能力的判斷指標 D．遮光90%時，鐵線蓮不進行光合作用 5. 中國的飲食講究“色香味”，顏色會影響消費。小李同學擬研發(fā)“綠色”食用色素，他以生長很快的入侵植物水葫蘆為材料進行如下實驗。 Ⅰ.提取葉綠素 Ⅲ.探究pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響 取一些葉綠素粗產(chǎn)品，配成一定濃度的溶液，于室溫（約25℃）下進行實驗，方法和結(jié)果如下表。 實驗組號 葉綠素溶液（mL） 調(diào)pH至 處理時間（min） 溶液顏色 ① 3.0 Y 10 綠色 ② 3.0 7.0 10 綠色 ③ 3.0 6.0 10 黃綠色 ④ 3.0 5.0 10 黃褐色 注：葉綠素被破壞后變成黃褐色。 根據(jù)所學知識和實驗結(jié)果，請回答： （1）提取食用葉綠素的X應該為 ，原因是 。 （2）表中Y應該為 ，原因是 。 （3）若用作食品色素，天然葉綠素色素不適用于 食品，否則 。 （4）小李想了解葉綠素產(chǎn)品中是否含有其他色素，請你提供監(jiān)測方法并寫出主要步驟。 學案10 能量之源——光與光合作用 課內(nèi)探究案 第一課時 【學習目標】 1． 準確掌握葉綠體中色素的提取和分離的方法及色素的分類。 2． 能夠準確分析光合作用的基本過程的圖解，及外界條件變化引起的物質(zhì)量的改變。 【合作學習 精講點撥】 【探究點一】“綠葉中色素的提取和分離”的實驗分析 【例題1】關(guān)于綠葉中色素的提取和分離實驗： （1）在“葉綠體色素的提取和分離實驗"中，將葉綠體色素進行分離的方法名稱是： 。 （2）某同學在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，操作情況如下表述： ①將5g新鮮完整的菠菜葉，放在研缽中，加入無水乙醇、石英砂、碳酸鈣以后，迅速研磨。 ②用毛細吸管吸取少量濾液，沿濾紙上的鉛筆線處小心均勻地畫出一條濾液細線，并連續(xù)迅速地重復畫2～3次。 ③把畫好細線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴散。 實驗結(jié)果失敗，請指出其錯誤： ① ② ③ 思考：下圖是葉綠體色素的提取和分離實驗的部分材料和用具。據(jù)圖回答： (1)圖中步驟①加入研缽內(nèi)的物質(zhì)：A_______ __10 mL，作用是____ _____；B___ ______少許，作用是研磨得充分：C_____ ____少許，作用是____ _____。 (2)圖中步驟②將糨糊狀的研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有______ ___。 (3)圖中步驟③剪去兩角的作用是____ _____，畫濾液細線的要求是___ ______。 (4)圖中步驟④中關(guān)鍵應注意____ _____；加蓋的目的是____ _____；色素帶最寬的是____ _____，擴散速度最快的是____ _____。 提升：色素提取液呈淡綠色的原因 【變式訓練】 1、做“葉綠體中色素的提取和分離”實驗時，某同學有以下操作： ①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放在研缽中，加入丙酮后直接進行研磨 ②將預備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm 處用鋼筆畫一條橫線 ③為增強實驗效果，將濾液線畫粗些 ④將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入到層析液中，讓濾液細線浸入層析液中 這位同學錯誤的操作步驟是（ ） A．① B．①② C．①②③ D．①②③④ 2、陽光通過三棱鏡能顯示七種顏色的連續(xù)光譜。如果將一瓶葉綠素提取液放在光源和三棱鏡之間，連續(xù)光譜中就會出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應位于（ ） A、綠色區(qū) B、紅光區(qū)和綠光區(qū) C、藍紫光區(qū)和綠光區(qū) D、紅光區(qū)和藍紫光區(qū) 【探究點二】“光合作用的探究歷程”的分析 【例題2】在光合作用的發(fā)現(xiàn)過程中，幾位科學家做了幾個著名實驗，這些實驗設(shè)計都有邏輯上的嚴密性。下列敘述中不正確的是 A．普里斯特利把小鼠和綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi)，小鼠不會死亡，證明了綠色植物在光照下吸收CO2，放出O2，從而更新空氣 B．薩克斯的實驗證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉 C．恩吉爾曼的實驗證明氧氣是葉綠體釋放出來，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所 D．魯賓和卡門用同位素180分別標記CO2和H2O，供綠色植物利用，分析各自放出的氧——證明光合作用釋放的氧氣全部來自H2O 思考：、光合作用發(fā)現(xiàn)實驗中的變量分析 在光合作用的發(fā)現(xiàn)中，科學家們利用了對照實驗，使結(jié)果和結(jié)論更科學、準確。 ①薩克斯：自身對照，自變量為 ，因變量為顏色變化。 ②恩格爾曼：自身對照，自變量為光照(照光處與不照光處；黑暗與完全曝光)，因變量為 。 ③魯賓和卡門：相互對照，自變量為 (H218O與C18O2)，因變量為O2的放射性。 ④普利斯特利：缺少空白對照，實驗結(jié)果說服力不強。 2、恩格爾曼實驗在設(shè)計上的巧妙之處 ⑴是選用水綿作為實驗材料。水綿不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細胞中，便于觀察和分析研究。 ⑵是將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧的影響。從而確保實驗能夠正常進行。 ⑶是選用極細的光束照射，并且用好氧細菌進行檢測，從而能夠準確地判斷出水綿細胞中釋放氧的部位。 ⑷是進行黑暗(局部光照)和曝光的對比實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的 【變式訓練】 1、下列有關(guān)葉綠體和光合作用的幾個簡單的實驗，你認為哪一個的結(jié)果是不可能是（ ） A．將葉綠素的酒精提取液置于適宜光源的照射下5h，加碘液處理后溶液呈藍色 B．在溫暖晴朗的一天下午，在某植物的向陽處采得一片葉，用酒精隔水加熱脫色，并加碘液處理葉片，顯微鏡下觀察到葉綠體變成藍色 C．葉綠體色素的酒精提取液放于自然光和三棱鏡之間，從三棱鏡的一側(cè)觀察，連續(xù)光譜中變暗（暗帶）的區(qū)域是紅光和藍紫光區(qū)域 D．將經(jīng)饑餓處理后的綠色正常葉片置于含有充足14CO2的密閉透明的照光小室內(nèi)，3小時后在葉內(nèi)淀粉中可檢驗到14C的存在 2、德國科學家薩克斯將綠色葉片放在暗處數(shù)小時“饑餓”處理（消耗掉葉片中的淀粉）后，再把葉片的一部分遮光，其它部分曝光。一段時間后，將該葉片經(jīng)脫色、漂洗再用碘液處理，結(jié)果遮光部分不變藍，曝光部分變藍。下列有關(guān)本實驗的分析及結(jié)論合理的是（ ） ①本實驗未設(shè)對照組 ②有無光照是遮光和曝光區(qū)域顯現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因 ③實驗初始時遮光和曝光區(qū)域均達到無淀粉狀態(tài) ④實驗證明葉綠體利用光照將CO2轉(zhuǎn)變成了淀粉 A．只有②③ B．只有①②③ C．只有②③④ D．①—④全部 【探究點三】光合作用過程分析 【例題3】下圖為光反應、暗反應聯(lián)系示意圖，請根據(jù)圖回答下面的問題： （1）填出圖中字母所表示的物質(zhì)；a 、b 、c 、d ； （2）光反應為暗反應提供了 和 ； （3）光合作用中的能量轉(zhuǎn)變是：光能→ → ； （4）如小麥在適宜條件下栽培，突然將d降至極低水平，則小麥葉片中的三碳化合物含量會 思考：光照和CO2濃度變化對細胞內(nèi)C3、C5、[H]、ATP及（CH2O）含量的影響 條件 C3 C5 [H]、ATP ADP （CH2O） 停止光照，CO2供應不變 光照不變，停止CO2供應 提升：光反應與暗反應的區(qū)別和聯(lián)系 項目 光反應 暗反應 區(qū)別 實質(zhì) 條件 場所 物質(zhì)轉(zhuǎn)化 能量轉(zhuǎn)化 聯(lián)系 【變式訓練】1、對光合作用過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)變途徑的敘述中，不正確的是（ ） A．碳原子：CO2→C3化合物→（CH2O） B．氧原子：H2O→O2 C．氫原子：H2→ATP→（CH2O） D．氧原子：CO2→C3化合物→（CH2O） 2、在光合作用的暗反應中發(fā)生的反應過程有（ ） ①CO2的固定 ②O2的釋放 ③糖的生成 ④H2O的分解 ⑤C3化合物的還原 A．①②③ B．①③⑤ C．②③④ D．③④⑤ 【當堂檢測】 1、生物學是一門實驗科學，下列有關(guān)生物學實驗的敘述正確的是（ ） A．從葉綠體中提取色素的原理是葉綠體色素能溶解在丙酮酸中，不同色素溶解度不同 B．用過氧化氫作實驗材料來探究溫度對過氧化氫酶活性的影響 C．恩格爾曼的水綿實驗中好氧細菌的作用是檢測水綿細胞內(nèi)光合作用釋放氧氣的部位 D．薩克斯的半葉法實驗中須先將葉片摘下置于暗處，以消耗掉葉片中的各種有機物 2、下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是 （ ） A．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi) B．H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)中 C．CO2的固定過程發(fā)生在類囊體薄膜上 D．光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在基質(zhì)中合成的 3、右圖為綠色植物體內(nèi)某些代謝過程中物質(zhì)變化的示意圖，1 、2 、3 分別表示不同代謝過程。以下表達正確的是 （ ） A．①中水參與①過程第二階段的反應，產(chǎn)生于第三階段，測定葉片的①的強度一定要將裝置放在黑暗中 B．③在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)上進行，一定在黑暗中才可以進行 C．②中產(chǎn)生的O2用于①的第二階段，生成CO2，釋放出少量能量 D．X 代表的物質(zhì)在葉綠體中的移動方向為從葉綠體的基質(zhì)移向葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu) 學案10：能量之源——光與光合作用 課內(nèi)探究案 第二課時 【學習目標】 1、 能夠準確判斷外界條件驟變引起的物質(zhì)變化，并能夠說明理由。 2、 能夠準確分析影響光合作用的因素的曲線，并能夠在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用。 3、 掌握化能合成與光合作用的區(qū)別。 【課前三分鐘】判斷外界條件驟變引起的物質(zhì)變化 圖1表示光合作用部分過程的圖解，圖2表示改變光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細胞內(nèi)的變化曲線。根據(jù)圖回答： （1）圖1中A表示的物質(zhì)是 ，它由 產(chǎn)生，其作用是 。 （2）圖1中ATP 形成所需的能量最終來自于 。若用放射性同位素標記14CO2，則14C最終進入的物質(zhì)是 。 （3）圖2中曲線a表示的化合物是 ，在無光照時，其含量迅速上升的原因是： 。 （4）曲線b表示的化合物是 ，在無光照時，其含量下降的原因是： 。 【合作學習 精講點撥】 【探究點四】影響光合作用的因素 【例題4】請回答下列有關(guān)光合作用的問題： （1）光合作用受到溫度、二氧化碳濃度和光照強度的影響。其中，光照強度直接影響光合作用的 過程；二氧化碳濃度直接影響光合作用的 過程。 （2）甲圖表示在二氧化碳充足的條件下，某植物光合速度與光照強度和溫度的關(guān)系。 ①在溫度為10℃、光照強度大于 千勒克司時，光合速度不再增加。當溫度為30℃、光照強度小于L3千勒克司時，光合速度的限制因素是 。 ②根據(jù)甲圖，在乙圖的坐標上標出光照強度為L2 千勒克司，溫度分別為10℃、20℃和30℃時的光合速度。 【例題5】下列①~④曲線圖均表示光合作用與某些影響因素的關(guān)系。在下列各選項中，不正確的是（ ） A.①圖中的X因素可表示CO2濃度，植物在較強光照時的a點值一般要比在較弱光照時的低 B.③圖中，陰生植物的b點值一般比陽生植物的低 C.④圖中Z因素（Z3>Z2>Z1）可以表示CO2濃度，當光照強度小于c值時，限制光合速率增加的主要因素是光照強度 D.②圖中Y因素最有可能代表光照強度 [歸納點撥] 1.光照強度 (1)曲線分析 A點:光照強度為0,此時只進行細胞呼吸,釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。 AB段:隨光照強度增強,光合作用強度也逐漸增強,CO2釋放量逐漸減少,這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用,此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。 B點:細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用,即光合作用強度等于細胞呼吸強度(光照強度只有在B點以上時,植物才能正常生長),B點所示光照強度稱為光補償點。 BC段:表明隨著光照強度不斷加強,光合作用強度不斷加強,到C點以上不再加強了,C點所示光照強度稱為光飽和點。C點以后光合作用強度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量和最大活性,外部因素是除光照強度之外的其他環(huán)境因素。 (2)應用:陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低,如上圖中虛線所示。間作套種農(nóng)作物、合理密植,可有效地利用光能。 2.CO2濃度 (1)曲線分析 在一定范圍內(nèi),光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大,但當CO2濃度增加到一定范圍后,光合作用速率不再增加。 圖中的A點表示光合作用強度等于細胞呼吸強度時的CO2濃度,即CO2補償點。B點表示CO2飽和點,限制此點后光合速率的內(nèi)部因素是酶的數(shù)量和最大活性,外部因素是溫度及光照強度等其他環(huán)境因素。 (2)應用:在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大田作物可通過“正其行,通其風”、增施農(nóng)家肥等措施增大CO2濃度,大棚作物可通過通風換氣、增施農(nóng)家肥、與雞舍鴨舍豬舍相通、使用CO2發(fā)生器等措施增大CO2濃度,提高光合作用強度。 3.溫度 (1)曲線分析 溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。 (2)應用:冬季,溫室栽培可適當提高溫度;晚上可適當降低溫度,以降低細胞呼吸消耗有機物。 【變式訓練】 1、下圖為某植物光合作用速率與環(huán)境因素之間的關(guān)系，請據(jù)圖回答： （1）甲圖表示在光照弱的情況下，光合作用隨 的增加成正比增加，這種情況下，可以認為此時影響光合作用的過程是 階段。 （2）從圖甲可見，光照強度超過某一強度時，光合作用速度不再增加，且有穩(wěn)定發(fā)展的趨勢，這種變化主要決定于 ，此時光合作用的 階段受到限制。 （3）圖乙中C點表示光照強度為B時，是植物生長的 ，出現(xiàn)CD段的原因是 。 （4）請在圖甲中繪制50℃時植物光合作用速度變化的曲線。 （5）根據(jù)圖甲，在圖乙繪制光照強度為A時，不同溫度下光合作用速率變化曲線。 2、 如圖甲表示A、B兩種植物光合速率隨光照強度改變的變化曲線，圖乙表示將A植物放在不同濃度CO2環(huán)境條件下，A植物光合速率受光照強度影響的變化曲線。請分析回答： （1）在較長時間連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長受到顯著影響的植物是 。 （2）圖甲中的“a”點表示 。如果以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)A植物幼苗，則b點的移動方向是 （3）在c點時，葉綠體中ADP的移動方向是從 向 方向移動。如下圖所示中與c點相符合的是 （4）e點與d點相比較，e點時葉肉細胞中C3的含量 ；e點與f點相比較，e點時葉肉細胞中C3的含量 。（填“高”、“低”或“基本一致”） （5）當光照強度為g時，比較植物A、B的有機物積累速率M1、M2的大小和有機物合成速率N1、N2的大小，結(jié)果應分別為M1 M2、N1 N2。 （6）增施農(nóng)家肥可以提高光合效率的原因是： ① ② 【探究點五】化能合成作用 1、概念：化能合成作用是一些生物(如硝化細菌)利用化學能(體外環(huán)境物質(zhì)氧化釋放的能量)把CO2和H2 O。合成儲存能量的有機物的過程。 2、實例：硝化細菌主要有兩類：一類是亞硝化細菌，可氨氧化成亞硝酸；另一類是硝化細菌，可以把亞硝酸氧化成硝酸，兩者釋放的能量都能把無機物合成有機物。除了硝化細菌外，常見的還有硫細菌、鐵細菌等。 思考： 1、硝化細菌合成有機物所需要的能量從何而來？ 2、光合作用與化能合成作用有何異同點？ 變式訓練：下圖表示生物體部分代謝過程，有關(guān)分析正確的是： A．噬菌體進行過程②為自身生命活動提供能量 B．能進行過程③的生物無核膜，屬于生產(chǎn)者 C．②和④過程只能發(fā)生于不同細胞中 D．過程①只能在植物細胞的葉綠體中進行 學案10 能量之源——光與光合作用答案 課后拓展案 1．下列物質(zhì)中，可以在葉綠體類囊體薄膜上被消耗的有（ ） A．水、二氧化碳、ATP B．氧氣、水、ATP C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水 2、生長于弱光照條件下的植物，當提高CO2濃度時，其光合作用速度并未隨之增加，主要原因在于（ ） A．蒸騰作用過慢 B．光反應速率不高 C．暗反應速率過快 D．呼吸作用過快 3．如圖中所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片，然后，設(shè)法減小液面上方的氣體壓強，會看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會發(fā)現(xiàn)葉片重新浮出液面。以下分析正確的是（ ） A．改變溫度，不影響葉片開始上浮所需的時間 B．改變光照強度，不影響葉片開始上浮所需的時間 C．改變NaHCO3溶液的濃度，不影響葉片開始上浮所需的時間 D．若將裝置置于黑暗中，上浮的葉片又會下沉 4．某同學想探究二氧化碳濃度與光合速率的關(guān)系。他取A、B、C、D四株都有5片葉的小白菜，用直徑lcm的打孔器打取小葉圓片各10片，并設(shè)法抽去氣體使之下沉，置于光下。取100mL三角瓶四個，編號l、2、3、4，按下表操作(光照、溫度相同且適宜)并記錄結(jié)果。下列評價或修改不合理的是（ ） A．自變量二氧化碳濃度的控制不嚴格 B．只要控制光照、溫度相同即可 C．實驗材料本身存在的差異會影響實驗結(jié)果 D．制備的葉圓片在投入三角瓶之前應放于黑暗處 5．在兩個相同的密閉、透明玻璃室內(nèi)各放置一盆長勢相似的甲、乙兩種植物幼苗，在充足的水分、光照和適宜的溫度等條件下，用紅外線測量儀定時測量玻璃室內(nèi)的CO2含量，結(jié)果如下表(假設(shè)實驗期間光照、水分和溫度等條件恒定不變)。下列有關(guān)分析，錯誤的是（ ） 記錄時間（min） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 甲種植物（mg/L） 150 113 83 58 50 48 48 48 48 48 乙種植物（mg/L） 150 110 75 50 30 18 8 8 8 8 A．在0～25 min期間，影響光合速率的主要因素是CO2濃度 B．上表數(shù)據(jù)說明，甲植物比乙植物固定CO2的能力強 C．在0～25 min期間，甲和乙兩種植物光合速率都逐漸減小 D．在30～45 min期間，甲、乙兩種植物仍然在進行光合作用 6．下圖是某一種植物的一個葉肉細胞中的兩種生物膜結(jié)構(gòu)及其上發(fā)生的生化反應。下列有關(guān)說法中，錯誤的是（ ） A．①具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能的功能，②的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì) B．A結(jié)構(gòu)上的反應所需的能量是由B結(jié)構(gòu)上的反應提供的 C．B結(jié)構(gòu)上的反應所需的氧氣可以由A結(jié)構(gòu)上的反應提供 D．B向內(nèi)折疊形成嵴以增大化學反應的膜面積，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應 7．植物光合速率受多種環(huán)境因素的影響。下圖表示在不同環(huán)境條件下黃瓜的光合速率變化情況，相關(guān)敘述正確的是 （ ） A．光照強度在5～6時，植物光合速率隨光照強度升高而升高 B．光照強度一定時，CO2濃度對光合速率的影響比溫度的影響顯 C．光照強度為1時，植物光合速率極低，細胞中ATP的含量幾乎為0 D．光照強度和CO2濃度一定時，植物光合速率隨著溫度升高而不斷加 快 8．下圖所示為綠色植物細胞部分結(jié)構(gòu)的某些代謝過程示意圖。請回答： （1） 圖中C、D所代表的物質(zhì)分別為 ；光反應之所以在該部位進行，從結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點看，是由于該結(jié)構(gòu)中有 。 （2）圖中H所代表的物質(zhì)有 。 （3）用分離出的葉綠體進行實驗。破碎葉綠體的膜后，內(nèi)部的薄膜和基質(zhì)都釋放出來。在缺少二氧化碳的條件下，給予光照，然后再用離心法去掉薄膜。黑暗條件下，在去掉薄膜的基質(zhì)中加入14CO2，結(jié)果在基質(zhì)中檢出含有14C的光合產(chǎn)物。 在上述實驗進行的同時，另備同樣無薄膜的基質(zhì)，在無任何光照的條件下，加入ATP、NADPH和14CO2，結(jié)果也在這種基質(zhì)中檢出含有14C的光合產(chǎn)物。 ①上述兩個實驗中，前者給予光照后產(chǎn)生了 等物質(zhì)，在加14CO2后，先產(chǎn)生 ，再產(chǎn)生含有14C的光合產(chǎn)物。 ②在后者無光照條件的實驗中，無薄膜的基質(zhì)在并無任何光照的情況下也能產(chǎn)生含14C光合產(chǎn)物，這說明 。在基質(zhì)中加入ATP、NADPH等物質(zhì)的作用是 ，如果不加入上述物質(zhì)只給予光照，反應將 。 9．如圖中a圖表示高等植物細胞的兩個重要生理過程中C、H、O的變化，b圖表示一株小麥葉片細胞內(nèi)C3相對含量在一天24小時內(nèi)的變化過程。請據(jù)圖回答： （1）a圖中甲、乙生理過程所發(fā)生的場所分別是 、 和 。 （2）甲過程中B是 ，其在 中被消耗（答具體結(jié)構(gòu)）；乙過程中A是 ，其消耗于該過程的 階段。 （3）b圖中從 點開始合成有機物，至 點有機物合成終止（用圖中字母回答）。 （4）AB段C3含量較高，其主要原因是 。 （5）G點與F點相比，葉綠體中[H]的含量較 （填“高”或“低”）。 10．下圖中，甲為正常綠色植物的葉綠素a的吸收光譜、色素總吸收光譜以及光合作用的作用光譜曲線圖(作用光譜代表各種波長下植物的光合作用效率)；乙表示光合作用發(fā)生的細胞結(jié)構(gòu)及物質(zhì)變化；丙為外界因素對光合作用影響的關(guān)系圖。請分析回答： （1）甲圖中，總吸收光譜曲線與葉綠素a吸收光譜曲線、作用光譜曲線存在差異的原因分別是______________________________________________________________________； ______________________________________________________________________。 （2）作用光譜代表了光合作用的進行狀況，最直接的指標反映是乙圖中物質(zhì)A的生成量，這里A指_____________，除此外，下列哪些物質(zhì)的變化趨勢也與甲圖中的作用光譜曲線基本一致_____________。 甲：O2的釋放量　乙：C3化合物的總量　丙：C5化合物的總量　?。篊O2的吸收量 （3）對葉綠體各個部位磷酸含量的成分分析，乙圖中［?。輄____________部位的磷酸含量最高。 （4）丙圖中，如果x代表溫度，其主要通過影響 來影響光合作用強度；如果x代表CO2的含量，其主要通過影響_____________的產(chǎn)生來影響光合作用強度。 （5）在一定的CO2濃度和適宜溫度下，每天把某植物置于4千勒克司（此時測得光合速率為吸收CO2 30.0mg/100cm2葉小時）光照下8小時，其余時間置于黑暗中（呼吸作用速率為 10.0mgCO2/100cm2葉小時）。如果長期這樣處理，該植物是否可以正常生長？_______________________________________。（其他生活條件均為適宜狀態(tài)） 學案10 能量之源——光與光合作用答案 課前探究案 【基礎(chǔ)知識回顧】 1、“綠葉中色素的提取與分離”實驗 答案：①無水乙醇 ②紙層析 ③溶解度 ④快 ⑤研磨充分 ⑥保護色素 2.葉綠體中色素的種類、含量及作用 【答案】①胡蘿卜素 ②橙黃色 ③類胡蘿卜素 ④葉綠素a ⑤葉綠素b ⑥黃綠色 ⑦藍紫光 ⑧紅光和藍紫光 ⑨葉綠素a ⑩胡蘿卜素 葉黃素和胡蘿卜素 白光 綠光 3、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 【答案】①雙層膜 ②基粒 ③類囊體 ④類囊體薄膜 ⑤光合作用 ⑥酶 4、光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程 【答案】①植物可以更新空氣 ②光下 ③光 ④O2和CO2 ⑤淀粉 ⑥同位素標記 ⑦同位素示蹤 ⑧CO2 ⑨有機物 ⑩ 5、 光合作用過程 答案：①光、色素、酶、ADP、Pi ②類囊體薄膜 ③ATP ④酶、[H]、ATP、CO2 ⑤葉綠體基質(zhì) ⑥ATP ⑦ 6、光合作用原理的應用 答案：①糖類 ②CO2 ③水分 ④長短與強弱 ⑤成分 7、化能合成作用 答案：① 無機物 ②氨（NH3） ③亞硝酸(HNO2) ④硝酸（HNO3）⑤二氧化碳 ⑥水 ⑦糖類 【自我檢測】 1、B 2、B 3、D 4、AC 5、（1 ）對人無害的有機溶劑（食用酒精）葉綠素溶于有機溶劑且應考慮溶劑對人體的影響。 （2）8.0 以1.0作為pH梯度進行實驗（實驗中自變量的變化應有規(guī)律和應考慮堿性pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響） （3）酸性。由于葉綠素被破壞造成食品失綠而影響品質(zhì)（葉綠素會由于酸性pH值而被破壞）。 （4）紙層析法，其主要步驟：①制備濾紙條，②畫色素液細線，③用層析液分離色素，④觀察色素帶。 課內(nèi)探究案（一） 探究點一“綠葉中色素的提取和分離”的實驗分析 例1、（1）紙層析法 （2）①“完整菠菜葉”②“連續(xù)迅速地重復畫2～3次”③“不斷搖晃” 思考：（1）無水乙醇 溶解色素 SiO2 CaCO3 防止色素被破壞 （2）單層尼龍布 （3）防止邊緣色素擴散過快 細、齊、直 （4）層析液不要沒及濾液細線 防止層析液揮發(fā) 葉綠素a 胡蘿卜素 提升：色素提取液呈淡綠色的原因 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出來。 ． (2)稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液度小。 (3)未加碳酸鈣或加入過少，色素分子部分被破壞。 變式訓練： 1、D 解析：①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放在研缽中，放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入丙酮后進行研磨。②將預備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm 處用鉛筆畫一條橫線。③為保證跑出的色素條帶整齊、不重疊，應保證濾液細線細、直、齊；為增強實驗效果，應重復劃線使濾液線處含有較多的色素。④將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入到層析液中，不能讓濾液細線觸及層析液，防止濾液細線中的色素溶于層析液中。 2、D 探究點二 “光合作用的探究歷程”的分析 例2：A 解析：以生物科學史上的經(jīng)典實驗為材料，考查這些實驗的過程、結(jié)果和結(jié)論。普里斯特利把小鼠和綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi)，小鼠不會死亡，得出了“植物可以更新因小鼠呼吸而變混濁的空氣”的結(jié)論，在當時尚不知道空氣的成分，故A項錯誤。薩克斯通過“曝光組”和“遮光組”的對照實驗，證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉，故B項正確。恩吉爾曼以水綿和耗氧細菌為材料，以耗氧菌的分布為指標，證明了葉綠體釋放氧氣是綠色植物進行光合作用的場所，故C項正確。魯賓和卡門用同位素18O分別標記CO2和H2O供綠色植物利用，分析各自放出的氧的放射性，證明光合作用釋放的氧氣全部來自H2O，故D項正確。 思考：①是否照光（一半曝光與另一半遮光）② 氧氣的釋放 ③標記物質(zhì) 變式訓練： 1、 A 2、A 探究點三：光合作用過程分析 例3： （1）O2 ATP [H] CO2 （2）ATP [H] （3）ATP中活躍的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能 （4）減少 解析：此圖表示光合作用過程中的光反應與暗反應的主要變化及其相互聯(lián)系， a表示O2、b表示ATP、c表示[H]、d表示CO2；光反應為暗反應提供了b和c，即ATP和[H]；在光合作用過程中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變成ATP中的化學能，再轉(zhuǎn)變成有機物中的化學能，有機物主要是指糖類中的葡萄糖；如小麥在適宜條件下栽培，突然將d降至極低水平，則小麥葉片中的三碳化合物含量會突然減少，其原因是缺少形成三碳化合物的原料CO2。若降低d的同時，又停止光照，則不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，其原因是CO2減少，固定過程受阻，三碳化合物合成減少，同時又由于光照停止，光反應產(chǎn)生的[H]和ATP減少，使還原過程也受阻，這樣三碳化合物的含量就相對穩(wěn)定。 思考： 條件 C3 C5 [H]、ATP ADP （CH2O） 停止光照，CO2供應不變 增多 減少 減少 增多 減少 光照不變，停止CO2供應 減少 增多 增多 減少 減少 提升： 1、光反應與暗反應的區(qū)別和聯(lián)系 實質(zhì) 光能轉(zhuǎn)換為化學能，并放出O2 同化CO2形成有機物 條件 需色素、光、酶、水、ADP、Pi 需要多種酶、CO2、ATP\ [H] 場所 在葉綠體內(nèi)囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上進 在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進行 物質(zhì)轉(zhuǎn)化 光能 2H2O——→4[H]+O2 光能 酶 ADP+Pi——→ATP CO2固定：CO2+C5——→2C3 ATP [H]酶 CO2還原：2C3——→(CH2O)+C5 能量轉(zhuǎn)化 光能→電能→活躍化學能，并儲存在ATP中 ATP中活躍的化學能→(CH2O)中穩(wěn)定的化學能 聯(lián)系 ① 光反應為暗反應提供還原劑[H]、能量ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi。 ② 沒有光反應，暗反應無法進行．沒有暗反應，有機物無法合成。 變試訓練： 1、 C 解析：在光合作用過程中，CO2直接參與暗反應CO2固定階段生成C3，進而C3被還原合成（CH2O）；在此過程中，CO2中的C、O原子首先轉(zhuǎn)移到C3化合物中進而轉(zhuǎn)移到（CH2O）中，故A、D兩項正確。H2O直接參與光反應階段被分解生成[H]和O2，[H]進一步參與暗反應C3還原過程合成（CH2O）；在此過程中，氧原子轉(zhuǎn)移到光反應產(chǎn)物O2中，故B項正確；H原子首先轉(zhuǎn)移到[H]中進而轉(zhuǎn)移到（CH2O）中，故C項錯誤。 2、 B 當堂檢測： 1、 C 2、 D 3、 A 解析：以生理過程圖為載體，考查光合作用和細胞呼吸的過程及聯(lián)系。分析圖解可知，①、②、③分別表示有氧呼吸、光合作用光反應、光合作用暗反應。要測定葉片的呼吸強度一定要將裝置放在黑暗處，避免光合作用的進行；水參與有氧呼吸第二階段的反應，而水的產(chǎn)生在有氧呼吸第三階段。暗反應在葉綠體基質(zhì)中進行，光照或黑暗條件下都可發(fā)生。光反應中產(chǎn)生的O2用于有氧呼吸的第三階段，生成CO2，釋放出大量能量。X 代表ATP，在葉綠體中的移動方向為從葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)移向葉綠體基質(zhì)。 課內(nèi)探究案（二） 課前三分鐘 （1）［H］ 光反應 用于C3的還原 （2）(太陽)光能 （CH2O）(答名稱也可) （3）C3 光反應減弱，暗反應尚能正常進行， C3還原減弱，消耗減少， CO2固定仍正常進行。 （4）C5 CO2與C5結(jié)合形成C3和C3不能被還原 解析：(1)光反應為暗反應提供的物質(zhì)是[H]和ATP，由此可確定A是[H]，[H]是由水光解后經(jīng)一系列過程產(chǎn)生的，其作用主要是用于C3的還原。 (2)光反應中，光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學能儲存于ATP等化合物中，14CO2的同化途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)。 (3)(4)題干中已說明曲線a、b表示C3和C5的含量變化，光照停止后，光反應停止，[H]和ATP下降，C3的還原減弱直至停止，而CO2的固定仍將進行，因此C3含量相對升高，C5含量相對下降，即a表示C3，b表示C5。 探究點四：影響光合作用的因素 例4：（1）光反應 暗反應 （2）①L1 光照強度 ② 解析：（1）光反應在有光的條件下才能進行；暗反應的主要反應是二氧化碳的固定和還原，二氧化碳是主要的反應原料。（2）分析圖甲可知，在溫度為10℃，光照強度大于L1時，曲線基本與橫軸平行，即光合速度不再增加；當溫度為30℃，光照強度小于L3時，還未達到光照飽和點，限制因素是光照強度。光照強度為L2，10℃時，光合速度為2；20℃時，光合速度為4；30℃時，光合速度為4；在坐標中描出三個點即可，按照題目要求不要連線。 例5：D 變式訓練： 1、答案（1）光照強度 光反應（2）溫度 暗反應（3）最適溫度 溫度過高酶活性降低，從而光合作用速率降低 （4）提示曲線介于20～30℃曲線之間 （5）提示：為平行于橫軸的直線；縱坐標值為光照強度為A時的光合速率值 2、(1)A　(2)植物的呼吸作用速率　向右 (3)葉綠體基質(zhì)　類囊體薄膜　D (4)低　高　(5)＝　> (6) 農(nóng)家肥被微生物分解后為農(nóng)作物提供CO2；提供礦質(zhì)元素；促進土壤微生物的活動，提高土壤的通氣性，促進植物對礦質(zhì)元素的吸收(答出任意兩項即可) 解析：在較長時間連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長受到顯著影響的植物是陽生植物，所以為A。圖甲中a點時光照為零，所以a表示植物的呼吸作用速率。若缺Mg無法合成葉綠素，需更多的光照強度，則b點右移。在c點時光合作用已達最強，所以ADP移動方向是從葉綠體基質(zhì)向類囊體薄膜；e點與d點相比，e點的光照強度大，所以C3含量低，e點與f點比，e點CO2濃度大，所以C3的含量高。g點是A與B曲線的交點，所以此時M1＝M2，而N1>N2。 探究點五：化能合成作用 思考： 1、【提示】硝化細菌合成有機物所需要的能量來自于物質(zhì)氧化的化學能。 2、【提示】相同點：都是將無機物轉(zhuǎn)變成自身組成物質(zhì)。 　　 不同點：光合作用，利用光能；化能合成作用，利用無機物氧化產(chǎn)生的化學能。 變式訓練：B 課后拓展案 1、C 2、B 3、D 解析：光合作用受到光照、溫度和二氧化碳濃度的影響，因此光照、溫度和NaHCO3溶液濃度都會影響葉片上浮所需的時間。若將裝置置于黑暗中，葉片進行光合作用消耗葉肉細胞間隙中的氧氣，所以上浮的葉片又會下沉。 4、B 解析：A項是正確的，該實驗中沒有考慮空氣中也存在，也沒有考慮可溶解于水中，產(chǎn)生實驗誤差；C項實驗中選取的小葉圓片，分別來自于四株植物，實驗材料本身存在的差異，會影響實驗結(jié)果；D項制備的葉圓片放于黑暗處進行饑餓處理，使實驗現(xiàn)象更為準確，是正確操作。 5、B 6、B 7、B 8、（1）H2O O2 與光反應有關(guān)的色素和酶 （2）丙酮酸、水、ADP、Pi、[H]（至少回答三種） （3）①ATP、，NADPH；C3 ②光反應能為 反應提供ATP和NADPH 能量和還原劑不能產(chǎn)生它的光合產(chǎn)物。 9、（1）葉綠體 細胞質(zhì)基質(zhì) 線粒體 （2）CO2 葉綠體的基質(zhì)（答成“葉綠體”或“基質(zhì)”不給分） O2 第三 （3）B I （4）無光照，不能進行光反應，不能產(chǎn)生[H]和ATP，C3不能還原成C5和（CH2O）；但CO2的固定照常進行, CO2和C5照常生成C3（5）高 解析：光合作用的光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜，產(chǎn)物是[H]和ATP。暗反應的場所是葉綠體的基質(zhì)，產(chǎn)物是葡萄糖和水。暗反應階段主要有兩個步驟，第一是五碳化合物固定二氧化碳形成三碳化合物，這一階段不需用光反應的產(chǎn)物[H]和ATP，第二階段是三碳化合物被還原成葡萄糖。這一階段，需要光反應產(chǎn)生的[H]和ATP。從圖中可以看到從B點三碳化合物開始降低，說明開始被還原。I點以后，三碳化合物不再變化，說明不再固定三碳化合物。說明合成葡萄糖終止。G點的三碳化合物含量最低，說明被固定的三碳化合物最多，被還原成的葡萄糖最多。G點的光照強度比F點強，光反應也強，產(chǎn)生的NADPH也多。 10、（1）能吸收光能的色素除葉綠素a外，還有其他色素 細胞吸收的光能不能全部被用于光合作用 （2）有機物或者糖類 甲、丁 （3）[④]葉綠體基質(zhì) （4）酶的活性 三碳化合物 （5）可以正常生長