2020版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第03讲能量之源教案新人教版.docx

第03讲能量之源光与光合作用最新考纲高频考点核心素养1.光合作用的基本过程()2实验：叶绿体色素的提取和分离3影响光合作用速率的环境因素()1.光合色素的吸收光谱2光反应、暗反应的过程及其联系生命观念结构与功能观：叶绿体的结构与功能适应；物质与能量观：通过光合作用过程合成有机物，储存能量科学思维分类与比较：比较光反应与暗反应，掌握光合作用过程，分析色素的提取与分离结果考点一捕获光能的色素及光合作用发现经典实验1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。2叶绿体的结构与功能(1)结构模式图3光合作用的探究历程(连一连)答案AbCaEeDcBd诊断辨析(1)叶绿体内膜凸形类囊体，所以叶面积远大于外膜面积。()(2)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。()(3)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。 ()(4)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。()(5)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。()热图解读下面是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？(2)两实验均需要进行“黑暗”处理吗？(3)两实验如何设计对照实验？ 提示(1)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)图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。(3)恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。 考向一 光合色素及其吸收光谱1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640660 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项错误；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项正确；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项正确；叶绿素吸收640660 nm的红光，导致水光解释放氧气，D项正确。答案A2(2019衡水冀州中学月考)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，下列说法不正确的是 ()A由图可知，类胡萝卜素主要吸收400500 nm波长的光B用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度C由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加D土壤中缺乏镁时，植物对420470 nm波长的光的利用量显著减少解析由图可知，类胡萝卜素吸收峰在400500 nm，A项正确；叶绿体中的色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，B项正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和H增多，暗反应中C3的还原量增多，则叶绿体中C3的量减少，C项错误；叶绿素吸收420470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420470 nm波长的光变少，D项正确。答案C不同颜色温室大棚的光合效率1无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。其中蓝紫色光为光合作用最有效的，阴天时为植物补光时用蓝紫色光源最有效。2叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。 考向二 光合作用发现的经典实验3.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水的实验解析萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用，产物除氧气外还可以产生淀粉，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。答案C4下面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，下列相关实验比较不正确的是()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解析Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；中小球藻中含有(CHO)的有机物，而中小球藻含有(CH2O)的有机物，故中小球藻质量大于中的小球藻质量；和中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等；在试管和中原有质量相等的情况下，中释放出的是18O2，而中释放出的是O2，故剩余质量大于。答案C考点二光合作用的基本过程1概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。2过程3反应式(写出反应式并标出元素的去向)若有机物为(CH2O)：。(拓展：若有机物为C6H12O6：。)助学巧记光合作用过程的“一、二、三、四”4光反应和暗反应的比较项目光反应暗反应条件光、色素、酶ATP、H、CO2、多种酶场所类囊体薄膜叶绿体基质物质变化水的光解、ATP的合成CO2的固定、C3的还原能量变化光能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能联系光反应为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供NADP、ADP和Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成5光合作用和化能合成作用的比较项目光合作用化能合成作用区别能量来源光能氧化无机物放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物(必修1 P94和P103“相关信息”改编)光合作用过程中H与细胞呼吸过程中H有什么不同？光合作用过程中H细胞呼吸过程中H本质还原型辅酶(NADPH)还原型辅酶(NADH)来源_阶段无氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第一、二阶段去向_有氧呼吸第_阶段生成_答案光反应三碳化合物的还原三水 诊断辨析(1)当叶绿体内ATP不足时，线粒体产生的ATP可供应叶绿体用于光合作用。()(2)H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中。()(3)离体的叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后，可完成暗反应过程。()(4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度和暗反应强度都降低。()(5)土壤中硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖，这种反应形式称为硝化作用。()热图解读环境因素骤变对光合作用中间产物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：建立模型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：结论：(1)光反应为暗反应提供_、_，暗反应为光反应提供_和_。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，H和ATP含量变化和_是一致的。提示(1)HATPADPPi(2)C5【真题考情】(2018北京高考)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会产生氧气教材命题本题考查必修1 P103光合作用中的光反应过程，意在考查考生的理解能力和分析能力，突出体现了高考对学生能够利用已有的知识进行“科学思维”的要求 微解导思光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成H，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D项符合题意，A、C两项不符合题意；结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被存留在基质中的H还原，B项不符合题意。答案D考向一 光合作用基本过程1根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是()A过程发生于叶绿体基质中B过程发生于叶绿体类囊体薄膜上C图示依次为H、ATP、CO2、(CH2O)D不仅用于还原C3，还可促进与C5的结合解析根据光合作用的过程判断分别表示H、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中。C3化合物还原过程中需要ATP，CO2固定过程中不需要ATP。答案C2如图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：(1)图中代表的物质依次是_、_、_、_，H代表的物质主要是_。(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在_(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_。解析(1)由分析可知，图中表示光合作用光反应阶段水光解的产物O2；是生成还原型辅酶(NADPH)的反应物NADP；是生成ATP的原料ADPPi；代表光合作用暗反应阶段参与固定CO2的物质C5；图中H代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶(NADH)。(2)细胞中生成ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧，导致细胞进行无氧呼吸。答案(1)O2NADPADPPiC5NADH(或还原型辅酶)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸考向二 环境因素骤变对光合作用过程的动态影响3.(2019湖北孝感期末)用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是()A促进叶绿体中CO2的固定B抑制叶绿体中C3的还原C促进叶绿体中ATP的合成D抑制叶绿体中有机物的输出解析暗反应包括CO2的固定和C3的还原，前者使C3含量上升、C5含量下降，后者使C3含量下降，C5含量上升。促进光反应中ATP的合成可以促进C3的还原，C项正确。答案C4(2019全国名校大联考)用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光照条件下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是()A叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质BOa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降Cab段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽Db点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供H和ATP等物质解析叶肉细胞中利用14CO2的场所是叶绿体基质，A项正确；从题图分析，Oa段含放射性的三碳化合物浓度持续上升，说明消耗的五碳化合物越来越多，因此五碳化合物的浓度有所下降，B项正确；ab段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是三碳化合物生成的量与被还原的量基本相等，C项错误；黑暗条件下叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供H和ATP等物质，导致含放射性的三碳化合物还原受阻，浓度上升，D项正确。答案C考点三影响光合作用强度的环境因素1探究光照强度对光合作用强度的影响A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸；AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；B点：光合作用强度与细胞呼吸强度相等，此时的光照强度称为光补偿点；BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；C点：光合作用强度达到最大值，此后光合作用强度不再随光照强度增强而增强，该点对应的光照强度称为光饱和点。2探究CO2浓度对光合作用强度的影响A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度)；A点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B点：CO2饱和点(两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加)。3探究温度对光合作用强度的影响光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用，其中AB段(1035 )随温度的升高而逐渐加强，B点(35 )之后由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，50 左右光合作用停止。4探究矿质元素对光合作用强度的影响在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物吸水困难甚至失水而导致植物光合作用速率下降。5光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用(1)常见曲线(2)曲线分析P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。热图解读1在下面坐标中画出阴生植物的曲线图(用虚线表示)。提示2在下面的四幅图中标出热图解读1中坐标曲线中的A点、AB段、B点和B点之后的O2和CO2的转移方向。提示【真题考情】(2018全国卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_，判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。教材命题本题以甲、乙两种植物净光合速率随光照强度变化的曲线图为载体，考查了植物的光合作用以及影响光合作用的环境因素，意在考查考生的识图能力、分析能力。要求考生具备获取信息进行科学思维的素养 微解导思当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大(大/小)于乙，即有机物的积累较多(多/少)，对光能的利用率较高(高/低)。从甲、乙的净光合曲线走势看，甲植物的光饱合点高(高/低)于乙，补偿点高(高/低)于乙，可推测甲(甲/乙)更适合在高光强条件下生长。在甲、乙单独种植且密度过大时，植物接受的光照强度由于枝叶之间互相遮光而变低(高/低)，从而导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(大/小)。同理，在林下栽培条件下，光照条件相对较弱(强/弱)，要求此种植物的光补偿点较低(高/低)，光饱合点较低(高/低)，所以乙(甲/乙)植物更合适。夏日晴天中午，由于光照强，温度高，导致植物叶片蒸腾作用过于强烈(强烈/缓慢)，叶片气孔关闭较多(多/少)，进入叶肉细胞的CO2(CO2/O2)不足，从而使净光合速率下降。答案(1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2考向 影响光合作用速率的因素1(2018江苏高考)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，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浓度解析由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后又分开，A项所述条件不会出现图示结果，A项不符合题意。横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B项不符合题意。叶绿体中的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。若横坐标表示光波长，随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C项不符合题意。随着光照强度的增加，净光合速率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大，D项符合题意。答案D2如图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请据图回答下列问题：(1)甲图表示在光照弱的情况下，光合作用随_的增加成正比增加，这种情况下，可以认为此时影响光合作用过程的_阶段。(2)从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速率不再增加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于_，此时光合作用的_阶段受到限制。(3)图乙中C点表示光照强度为B时，植物生长的_，出现CD段的原因是_。(4)请在图甲中绘制50 时植物光合作用速率变化的曲线。(5)根据图甲，在图乙中绘制光照强度为A时，不同温度下光合作用速率变化曲线。解析光合作用速率受光照强度、温度和CO2浓度等影响，本题只研究了光照强度和温度对植物光合作用的影响，由甲图可以看出，光照弱时，光合速率随光照强度的增加而上升，此时外界条件主要影响光反应，而与温度无关。而当光照强度超过某一值时，温度又成了限制因素。由图乙可以看出，在50 时光合速率大于20 而小于30 ，可在图甲中相应画出，由图甲看出，在光照强度为A时，光合速率与温度变化无关，可在图乙中相应画出。答案(1)光照强度光反应(2)温度暗反应(3)最适温度酶活性降低，光合作用速率降低(4)如图(5)如图考点四绿叶中色素的提取和分离【实验原理】1提取：绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水，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。【实验步骤】3实验成功的关键(1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。(2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。(3)滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再重复画12次。(4)滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。深度思考1色素提取液呈现淡绿色的原因可能有哪些？提示(1)叶片颜色太浅。(2)绿叶不新鲜。(3)研磨不充分。(4)未加碳酸钙或加入量太少。(5)加入无水乙醇量太多。(6)研磨时间过长，部分叶绿素被破坏。2为什么在制作滤纸条时，需将一端的两个角剪掉？提示由于液面的不同位置表面张力不同，纸条接近液面时，其边缘表面的张力较大，层析液沿滤纸边缘扩散过快，从而导致出现色素带分离不整齐的现象。故需将插入层析液的滤纸条一端剪去两个角。3为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？提示重复画线是为了增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰分明。画线细、直是为了防止分离时色素带之间出现重叠。考向 有关实验过程及结果的考查1下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述中，错误的是()A将5 g新鲜菠菜叶剪碎后，放入研钵中，加入碳酸钙、石英砂和无水乙醇后加以研磨B吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀画出一道滤液细线，并连续快速画23次C把画好细线的滤纸条插入层析液中，滤液细线不能浸没在层析液中D滤纸上相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b解析将5 g新鲜菠菜叶剪碎后，放入研钵中，加入碳酸钙(防止研磨中色素被破坏)、石英砂(使研磨更充分)和无水乙醇(提取色素)后加以研磨，A项正确；画滤液细线时，不应连续迅速重复画线，而应等滤液干后再重复画线，B项错误；把画好细线的滤纸条插入层析液中，滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，影响实验结果，C项正确；滤纸上相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b，D项正确。答案B2(2019淮安模拟)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，而得到了以下四种不同的层析结果。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丁可能是因为研磨时未加入CaCO3解析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，所以不能用蒸馏水作提取液和层析液，A项正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B项正确；丙中每种色素都有，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，这不应该是正确操作得到的理想结果，C项错误；丁中叶绿素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，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D项正确。答案C1答题术语填空(1)叶绿体中4种色素对光的吸收情况是_。(2)光反应阶段的两项重要变化是_。(3)暗反应阶段的两项重要过程是_。(4)CO2中碳原子的转移途径是_。答案(1)叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光(2)叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成H和O2；同时形成ATP的过程(3)CO2的固定和C3的还原过程(4)CO2C3糖类2(2019湖南联考)利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是()A试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气C为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验D为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化解析试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量，A项错误；在光下有气泡产生不能确定该气体就是氧气，B项错误；为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同