高考生物一轮复习讲义-光合作用

光合作用—高考生物一轮复习【教学目标】1.了解光合作用的研究历史。2.解释光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。3.举例说明光合作用原理的应用。4.尝试探究影响光合作用的环境因素。【核心素养】1.科学探究：根据实验目的，设计探究实验。2.科学思维：分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。3.社会责任：能够根据光合作用原理指导生产实践。【典例分析】1.下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是()A.研磨绿叶时加入碳酸钙的目的是利于研磨B.色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中C.叶绿素b在层析液中的溶解度最大D.分离色素时滤液细线应浸没在层析液中答案：B解析：A、研磨绿叶时加入碳酸钙的目的是防止研磨过程中色素被破坏，A错误；B、色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，故以无水乙醇作为提取液，B正确；C、胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，C错误；D、分离色素时滤液细线不能浸没在层析液中，D错误。故选B。2.为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是()A.色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水B.色素5最可能为花青素，叶绿体中类囊体堆叠成基粒增大了其附着面积C.色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光D.色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色答案：B解析：A、1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，光合色素易溶于有机溶剂，分布在叶绿体中；根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，色素5易溶于水，A正确；B.色素5最可能为花青素，在于植物液泡中，不在类囊体膜上，B错误；C.色素1、2、3、4是光合色素，依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素1和2即胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，色素3和4即叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光，C正确；D.根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明色素1在层析液中的溶解度最大，色素1是胡萝卜素，其颜色最可能为橙黄色，D正确。故选B。3.植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSI和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图2所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是()A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2答案：C解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2,D正确。4.下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PSI和PSⅡ是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H+运输到类囊体腔中。图中实线为电子的传递过程，虚线为H+的运输过程。以下说法正确的是()A.ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H+逆浓度梯度运输的同时催化ATP的合成B.图中电子传递的过程，最初提供电子的物质为水，最终接受电子的物质为NADPHC.图中类囊体膜两侧H+浓度差是由H2O光解、PQ主动运输H+和合成NADPH消耗H+形成的D.光能被捕获后将水分解成O2、H+和e-，最终全部转化为ATP中活跃的化学能答案：C解析：由于H2O光解产生的H+和PQ利用高能电子的能量逆浓度梯度运输将H+从类囊体腔外运输进入类囊体腔，导致类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成从类囊体腔顺浓度梯度运输，H+至叶绿体基质的同时催化ATP的合成，A错误；根据图中所示，水光解后产生氧气、H+和电子e-，故最初提供电子的物质为水，水光解后产生的电子经PQ→Cytbf→PC最终传递给NADP+H，将NADP和H+在酶的作用下还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP+，B错误；水光解产生H+、PQ主动运输将H+运回到类囊体腔内两个过程，使类囊体腔内H+浓度升高，而H+在类囊体薄膜上与NADP+结合形成NADPH，使类囊体腔外的H+浓度降低，C正确；光能被捕获后将水分解成O2、H+和e-，最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，D错误。5.在夏季晴朗的白天，分别测得玉米和花生的净光合速率（用单位时间单位叶面积吸收CO2的量表示）在不同时段的值如图曲线所示。下列叙述错误的是()A.玉米单位面积有机物积累量最多的时刻是11：00，之后有机物积累量都在减少B.9：30～11：00引起花生和玉米净光合速率变化趋势不同的原因可能是叶肉细胞中CO2供应量不同C.玉米和花生在17：00的光合作用速率可能不相等D.在18：30时玉米和花生净光合速率降到最低与呼吸速率的变化无直接关系答案：A解析：A、只要积累速率大于零，就表示在积累有机物，因此积累量最大的时刻是18:30,A错误；B、9:30~11:00玉米的净光合速率继续增大，而花生的净光合速率暂时下降，二者变化趋势不同的原因是随着温度的升高导致花生的气孔部分关闭，而玉米的气孔不关闭，这会引起光合作用过程中CO2供应量不同，B正确；C、玉米和花生在17:00的净光合速率相等，但由于二者的呼吸速率未知，因此二者的总光合作用速率可能不相等，C正确；D、在18:30时玉米和花生净光合速率降到最低，这是由傍晚时刻光照强度明显下降引起的，与呼吸速率的变化无直接关系，D正确。6.科学家通过实验观察到，正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2这一现象被称为“CO2的猝发”，由此也得出光照条件下产生(CO2的途径不只有细胞呼吸作用。下图为光饱和点下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，图中(CO2吸收或释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量，单位：μmol•m-2•S-1下列说法()A.降低光照强度，短时期内C3的含量下降B.降低光照强度，则图形A的面积变小，而B的面积保持不变C.该植物在光饱和点下细胞呼吸释放CO2速率为5μmol•m-2•S-1D.该植物在光饱和点下固定CO2的速率为10μmol•m-2•S-1答案：B解析：B、降低光照强度，光合作用降低图形A面积会变小，B代表的是呼吸作用，其面积保持不变，B正确。7.植物叶片中淀粉的合成受多种环境因素的影响。现取某植物生理状态一致的叶片若干，随机分为8组，实验处理及检测结果如下表所示。下列叙述错误的是()编号组1组2组3组4组5组6组7组8处理葡萄糖溶液没泡，溶液中通入空气葡萄糖溶液没泡，溶液中通入CO2和N2蒸馏水没泡，水中通入空气蒸馏水没泡，水中通入CO2和N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗检测结果有淀粉有淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉A.为了使实验结果更加准确，实验前应将该植物在黑暗条件下放置一段时间B.组2叶片合成淀粉的原料来自叶片从溶液中吸收的葡萄糖C.组4叶片无淀粉的原因是缺氧叶片不能进行有氧呼吸，ATP合成不足，叶片无法利用溶液中的葡萄糖合成淀粉D.若组7蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片有淀粉答案：D解析：A、为了使实验结果更加准确，实验前应将该植物在黑暗条件下放置一段时间，以消耗植物叶片中原有的淀粉，A正确；

B.组2叶片在黑暗中不能进行光合作用合成淀粉，它可以利用溶液中的葡萄糖合成淀粉，B正确；C、与组2相比，组4叶片不能进行有氧呼吸，ATP合成不足，叶片无法利用溶液中的葡萄糖合成淀粉，C正确；

D.组7中若只通入N2，由于缺乏CO2即使有光照，叶片也不能进行光合作用合成淀粉，D错误。8.在长期的农业生产和生活实践中，劳动人民积累了丰富的田间管理经验和生活经验，如间作（同一生长期内，在同一块田地上间隔种植两种作物）、套种（一年内在同一块田地上先后种植两种作物）和轮作（在不同年份将不同作物按一定顺序轮流种植于同一块田地上）等，通过这些农业管理方式，可以有效地利用土地资源，提高农作物的产量和品质。下列相关叙述错误的是()A.农业上采用轮作的方式可提高土壤中养分的利用率，减少病虫害B.间作、套种都是利用不同作物之间的互补效应来提高光能的利用率C.“玉米带大豆，十年九不漏”描述的是不同作物通过间作、套种增加产量D.合理轮作、合理密植分别通过增加作物密度和调整种植顺序来提高产量答案：D解析：A、农业生产上可以采用轮作的方式，这样可以提高土壤中养分的利用率，防治病虫害，A正确；B、合理套作能提高光能和土地的利用效率，增加单位土地的有效光合面积，B正确；C、“玉米带大豆，十年九不漏”描述的是玉米和大豆间作，不仅充分利用了群落的空间，还因为豆科植物常有根瘤菌与其共生而增加了土壤中的含氮量，促进玉米增产，C正确；D、由于不同作物对各种营养元素需要量不同，合理轮作，避免重茬能均衡地利用土壤养分；合理密植可使大田作物得到良好的通风，进而为作物的光合作用提供充足的CO2，以有利于其在叶绿体基质中直接生成更多的三碳化合物，进而提高产量，D错误。9.龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线（单位：mmol•cm-2•h-1）。下列叙述正确的是()A.据图甲分析，温度为30℃和40℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等B.40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长C.补充适量的矿质元素可能导致图乙中D点右移D.图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素不同答案：A解析：图甲中，CO2吸收速率表示净光合作用速率，CO2产生速率表示呼吸作用速率，叶绿体消耗的CO2量是指总光合作用量，根据总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率，可知温度为30℃时，叶绿体消耗CO2的速率=8+2=10(mmol·cm-2·h-1)；温度为40℃时，叶绿体消耗CO2的速率=5+5=10(mmol·cm-2·h-1),A正确。10.光照过强时还原能的积累会导致自由基的产生，损伤膜结构。光呼吸（图中虚线所示）可促进草酰乙酸-苹果酸的穿梭，输出叶绿体和线粒体中过剩的还原能实现光保护，其中过程③是光呼吸速率的限制因素，线粒体中的电子传递链对该过程有促进作用，相关机制如下图。请回答下列问题。(1)图中过程①进行的场所是__________，叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于__________。(2)图中叶绿体所示过程需要NADPH参与的有__________、__________，过剩的NADPH通过草酰乙酸-苹果酸穿梭，在光呼吸的过程__________（填序号）消耗。(3)线粒体中的电子传递链促进过程③的机理是__________。(4)线粒体电子传递链有细胞色素途径（CP）和交替氧化途径（AP）。CP途径有ATP的合成；AP途径无ATP的合成，能量以热能的形式散失。为了进一步研究不同环境条件对两条途径的影响，科研人员利用正常植株和aoxla突变体（AP功能缺陷）进行了相关实验，结果如下图。①正常情况下，黑暗时电子传递链以__________途径为主。②光照过强时，光保护主要依赖于__________途径，而不是另一途径，从物质和能量变化的角度分析其原因是__________。③温度与光保护机制的关系是__________。答案：(1)叶绿体基质；叶绿体的类囊体薄膜

线粒体内膜(2)C3的还原（卡尔文循环）；草酰乙酸转变为苹果酸；④(3)电子传递过程中促进NADH向NAD+转化，为过程③提供NAD+等，促进过程③的进行；(4)CP；AP；AP途径能量以热能的形式散失，而CP途径受细胞内ADP和Pi等的限制；温度较高时光保护机制加强，低温时光保护机制丧失（或下降）解析：（1）过程①是光合作用的光反应阶段，这一阶段主要发生在叶绿体的类囊体薄膜。在这个阶段，光能被叶绿体中的叶绿素吸收，从而激发电子，电子经过一系列的电子传递体，最终与NADP+结合生成NADPH。同时，水分解产生氧气、质子和高能电子。叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于叶绿体的类囊体薄膜和线粒体的内膜。（2）叶绿体中C3的还原（卡尔文循环）、草酰乙酸转变为苹果酸需要NADPH的参与。过剩的NADPH通过草酰乙酸-苹果酸穿梭，在光呼吸的过程④消耗。光呼吸是植物在光照条件下，通过消耗NADPH和ATP来维持光合作用的平衡。在这个过程中，过剩的NADPH和ATP被转化为有机酸，从