1、新高考生物一轮复习 专题33 光与光合作用教学案新高考生物一轮复习 专题3-3 光与光合作用教学案1光合作用的基本过程()。2影响光合作用速率的环境因素()。3实验：叶绿体色素的提取和分离。一、捕获光能的色素和结构1叶绿体(1)结构示意图(2)结构 (3)功能：叶绿体是进行光合作用的场所 (4)恩格尔曼的实验：好氧细菌集中分布于叶绿体被光束照射的部位2叶绿体中色素的提取和分离(1)实验原理 (2)分离结果二、光合作用的过程1完善光合作用过程2写出光合作用的总反应式并标出各元素的来源和去向高频考点一捕获光能的色素分析例1(2017海南，10)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下
2、列相关说法正确的是()A离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量答案A解析光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A项正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C项错误；水在叶绿体中分解产生氧气不需要ATP提供能量，D项错误。【变式探究】将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是()A类胡萝卜素 B叶黄素
3、C胡萝卜素 D叶绿素a答案D高频考点二探究光合作用的相关实验分析例2在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是()A英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验B恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验C萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验D鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验答案C解析萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用的产物除氧气外还有淀粉，即光能转变成储存在淀粉等有机物中的化学能，因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假说。【变式探究】下面
4、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，以下与实验相关的比较不正确的是()AY2的质量大于Y3的质量B中小球藻的质量大于中小球藻的质量C中水的质量大于中水的质量D试管的质量大于试管的质量答案C高频考点三光合作用的过程分析例3在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2C5(即RuBP)2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是()A菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质BRuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进
5、行C测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高答案B解析RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定，属于暗反应，其场所是叶绿体基质，A项正确；暗反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B项错误；实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度，采用同位素标记法，C项正确；单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，D项正确。【变式探究】下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中ag为物质，为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是()A图中表示水分的吸收，表示水的光
6、解Bc为ATP，f为HC将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性D图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能答案B解析图中ag分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH(H)、NADP、CO2，分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成，A项正确，B项错误；18O2HOC18O2(CHO)，C项正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D项正确。高频考点四分析条件骤变对叶绿体中物质含量的影响例4在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时
7、间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是()AC3和C5都迅速减少BC3和C5都迅速增加CC3迅速增加，C5迅速减少DC3迅速减少，C5迅速增加答案C解析由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，H和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2 的固定则继续进行，但由于缺少H和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2C5C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5将迅速减少。所以，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，此时叶绿体中C3迅速增加，C5迅
8、速减少。【变式探究】下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是()At1t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多Bt2t3，暗反应限制光合作用；若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高Ct3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果Dt4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低答案D解析水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；t2t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错
9、误；t3t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。高频考点五连续光照和间隔光照条件下的有机物的合成量分析例5(2015全国，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光
10、照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_，这些反应发生的部位是叶绿体的_。(2)A、B、C三组处理相比
11、，随着_的增加，使光下产生的_能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。答案(1)高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)光照和黑暗交替频率ATP和H解析(1)C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了ATP和H，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP等，所以单位光照时间内，C组合成有机物的量高于D组。光合产物的生成场所为叶绿体基质。(2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且
12、是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的ATP和H在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原C3化合物生成糖类等有机物及C5化合物，C5化合物继续与CO2结合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。高频考点六单因素对光合作用的影响分析例6阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，下图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和释放O2量的变化，据此下列分析正确的是()A光斑照射前，光合作用无法进行B光斑照射后，光反应和暗反应迅速同步增加C光斑照射后，暗反应对光反应有限制作用D光斑移开后，光反应和暗反应迅速同步减弱答案C【变式探究】将桑树和大豆分别单独
13、种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如图所示(注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是()A与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响B与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率D大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作答案D解析当光照强度为0时，植物只进行细胞呼吸，由坐标图中数据可知，桑树间作时的呼吸强度比单作时的大，大豆间作时的呼吸强度比单作时的小；A项错误；由坐标图中数据可知，与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点增大，大豆光合作用的光饱和点减小
14、，B项错误；由坐标图中数据可知，在较低光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时增强，在较高光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时减弱，C项错误；由坐标图中数据可知，单作时大豆开始积累有机物时的最低光照强度大于间作时的，D项正确。高频考点七多因素对光合作用的影响分析例7科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到的实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是()A光照强度为a时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B光照强度为b时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是温度不同C光照强度为ab，曲线、光合作用强度随光照强度升高而升高D光照强度为bc，
15、曲线、光合作用强度随光照强度升高而升高答案D解析曲线和的CO2浓度不同，因此光照强度为a时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同，A项正确；曲线和的温度不同，因此光照强度为b时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是温度不同，B项正确；由曲线图可知，光照强度为ab，曲线、光合作用强度随光照强度升高而升高，C项正确；光照强度为bc，曲线光合作用强度随光照强度升高而升高，但曲线光合作用强度随着光照强度的升高不再变化，D项错误。【变式探究】电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中同时增补电场和增施CO2，蔬菜产量可提高70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。科学家根据电场
16、强度与CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。据图回答下列问题：(1)第1组实验的作用是_。在饱和光照强度下，该实验的自变量是_。(2)第1组实验和第2组实验的曲线比较，说明_。(3)根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措施是_。答案(1)对照电场强度和CO2浓度(2)强电场可以提高植物的光合作用强度(3)增补电场和增施CO2加电场强度和提高CO2浓度。高频考点八绿叶中色素的提取和分离例8某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；将预备好的滤纸条一端剪去两
17、角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；为增强实验效果，将滤液细线画粗些；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是()A BC D答案D解析提取绿色叶片中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨；制备滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，而不是用钢笔；画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素；分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下
18、，轻轻插入层析液中，注意不能让滤液细线触及层析液。【变式探究】甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了四种不同的层析结果(如图所示)。下列分析错误的是()A甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多C丙可能是正确操作得到的理想结果D丁可能是研磨时未加入CaCO3答案C解析甲图中看不到色素带，叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以出现甲图结果可能是误用蒸馏水作提取液和层析液导致的，A项正确；乙结果中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B项
19、正确；丙结果中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不是正确操作得到的理想结果，C项错误；丁结果中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，破坏了叶绿素类物质造成的，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D项正确。【变式探究】利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如下图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为()答案B高频考点九光合作用与呼吸作用的测定例9、下图甲为测定光合作用速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片
20、和CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得气体体积变化如图乙所示。(1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是_。(2)若此时图甲植物光照强度为15 klx，则1 h光合作用产生的气体量为_mL。若此时植物叶片的呼吸熵(CO2/O2)为0.8(呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值)，那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，还需从外界吸收_mL CO2。(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是_。如果对照组在相同光照条件下，毛细刻度管中的
21、红色液滴较实验组向右移了5 mL，其原因是_。【解析】本题考查细胞呼吸和光合作用的实验探究，明确“红色液滴移动”的实质是正确解题的关键。由于图甲中存在CO2缓冲液，所以在不同光照强度下，液滴位置改变的本质是O2的消耗和释放。光合作用产生O2的气体量应包括积累量和叶片消耗量(15 klx时为15050200 mL)，若呼吸熵为0.8，则植物自身呼吸作用产生的CO2为0.85040(mL)，植物光合作用产生的O2量等于消耗的CO2量，故植物还需从外界吸收160 mL CO2；设置对照时可将新鲜叶片改为经消毒的死叶片；除叶片本身会影响实验外，环境因素也可能影响实验结果。【答案】(1)O2(2)200
22、160(3)新鲜叶片改为经消毒的死叶片环境因素(如温度变化等)对实验的影响【方法技巧】光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制1增加水中O2泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；2减少水中O2容器密封或油膜覆盖或用凉开水；3除去容器中CO2氢氧化钠溶液；4除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中；5除去叶中叶绿素酒精隔水加热；6除去光合作用对呼吸作用的干扰给植株遮光；7如何得到单色光棱镜色散或薄膜滤光；8线粒体提取细胞匀浆离心。【变式探究】用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两
23、瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是()透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9 mg5.6 mg3.8 mgA.丙瓶中浮游植物的细胞产生H的场所是细胞质基质和线粒体基质B在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mgC在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低D在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.8 mg解析：选C。本题主要考查细胞呼吸、光合作用以及影响它们的因素，丙瓶不透光，生物只能进行细胞呼吸，产生H的场所有细胞质基质和线粒体基质，A项正确；甲瓶与丙瓶氧气量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗氧气的量，B项正确；丙瓶不透光，一昼夜的时间内水样
24、中生物均在进行呼吸作用，乙瓶透光，有光照时水样中生物会进行光合作用，消耗部分呼吸作用产生的二氧化碳，因此一昼夜后，乙瓶水样pH比丙瓶的高，C项错误；乙、丙瓶取自同一处，生物的种类和数量基本相同，细胞呼吸速率相同，乙瓶一昼夜的净光合量用氧气表示为0.7 mg，细胞呼吸的量用氧气表示为1.1 mg，所以一昼夜乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量为1.8 mg，D项正确。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（）A需要ATP提供能量BDCIP被氧化C不需要光合色素参与D会产生氧气【答案
25、】D【解析】光反应发生在叶绿体类囊薄膜上，有光时，产生氧气、NADPH和ATP，A错误；DCIP照光后由蓝色逐渐变为无色，是因为DCIP被H还原成无色，B错误；光合作用光反应阶段需要光合色素吸收光能，C错误；光合作用光反应阶段会产生氧气，D正确。2（2018海南卷，4）高等植物细胞中，下列过程只发生在生物膜上的是（）A光合作用中的光反应B光合作用中CO2的固定C葡萄糖分解产生丙酮酸D以DNA为模板合成RNA【答案】A3（2018江苏卷，18）如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是（）A横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B横坐标是温度，
26、甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度 D横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度【答案】D【解析】若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率高，较低温度下，呼吸速率低，所以甲乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低，与图中甲乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。1(2017全国，3)植物光
27、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640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的答案A解析类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误；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项正确；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项正确；根据叶绿素和类胡萝卜
28、素的吸收光谱可知，叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D项正确。2(2017天津，6)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误的是()A光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型B光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型C光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度答案D解析由于突变型水稻叶片的叶绿素含量较少，由图可知，光照强度低于P时，突变型的光合作用光反应强度低于野生型
29、，A项正确；由于突变型水稻中固定CO2酶的活性显著高于野生型，由图可知，光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型，B项正确；光照强度低于P时，光照强度没有达到光饱和点，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度，C项正确；P点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点，故光照强度高于P点小于光饱和点时限制光合速率的主要环境因素是光照强度，当光照强度大于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度，D项错误。1.（2016上海卷.24）在光合作用的光反应中A.电子受体是水B.电子供体是NADPHC.反映场所位于叶绿体膜D.H+浓度差驱动ATP合成【答案】D【解析】在光合作用的光反应中，电子供体是水，A项错误；电子受体是NADPH，B项错误；反映场所位于叶绿体类囊体薄膜，C项错误；H+浓度差驱动ATP合成，D项正确。2.（2016海南卷.10）下列叙述错误的是A.温度和光照会影响CO2的同化速率B.光合作用中O2的产生发生在光反应阶段C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖【答案】C
