新高考生物（中图）复习课件必修一第四单元细胞的能量供应与利用第8讲

第8讲光能的捕获和利用考纲考情——知考向核心素养——提考能最新考纲1.光合作用的基本过程(Ⅱ)2.实验：叶绿体色素的提取与分离生命观念通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一的观点近三年考情2018全国卷Ⅰ(30)、2018全国卷Ⅱ(30)、2018全国卷Ⅲ(30)、2017全国卷Ⅰ(30)、2016全国卷Ⅰ(30)科学思维理解C3、C5等物质变化和光合作用的相关曲线科学探究探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响1.色素的提取与分离(1)实验原理考点一实验：叶绿体中色素的提取和分离有机溶剂无水乙醇无水乙醇溶解度溶解度高层析液(2)实验流程防止色素被破坏研磨充分色素保证色素扩散均匀,否则会形成弧形带分离出的色素带平整不重叠清晰橙黄色最少最高黄色蓝绿色最多黄绿色最低

2.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图

光反应暗反应外膜内膜叶绿体基质暗反应类囊体膜色素光反应光合作用叶绿体3.色素的种类与吸收光谱(1)分布：______________________。(2)功能：

_____________________________________________________。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。

叶绿体类囊体薄膜上吸收、传递(四种色素)和转换光能(只有少量叶绿素a)1.进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液没及？提示层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。2.提取叶绿体中的色素，也可用下图所示的方法：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)。结合色素的提取与分离，考查科学思维和科学探究能力1.(2016·全国卷Ⅱ，4)关于高等植物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有机溶剂乙醇中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解析叶绿体中的色素能够溶解在包括无水乙醇在内的有机溶剂中，A正确；叶绿素分子中含有镁元素，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C2.(2019·焦作市新高三入学检测)迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据)。相关叙述正确的是(

)叶绿体中色素层析结果(部分数据)项目溶剂移动距离色素1移动距离色素2移动距离色素3移动距离色素4移动距离实验组17.8

1.9

实验组28.2

1.5

实验组38.0

1.4

平均移动距离8.07.6

0.8迁移率

0.950.53

0.10A.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2＋，其含量会减少C.在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4D.可用根尖细胞作为该实验的材料解析无水乙醇和丙酮是提取色素使用的试剂，应用层析液分离色素，A错误；根据色素3的实验组1、2、3三组数据可求出平均移动距离为1.6，即Rf为0.2。根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，镁是合成叶绿素的原料，缺镁时叶绿素的含量会减少，B正确；溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散速度越快，即胡萝卜素的溶解度最高，扩散速度最快，C错误；根尖细胞没有叶绿体，因此不含有进行光合作用的色素，不能用来作为提取和分离色素的实验材料，D错误。答案

B色素提取分离四个常见异常现象原因分析1.滤液绿色过浅的原因①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；③一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)；④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏

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。4.滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因 ①忘记加CaCO3，导致叶绿素被破坏； ②所用叶片为黄叶。

围绕捕获光能的色素和结构，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640～660nm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主要吸收蓝紫光，不吸收红光，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640～660nm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A4.(2019·山东潍坊模拟)叶绿体中的类囊体有两种：基粒类囊体和基质类囊体(如下图)，基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来。下列有关叙述正确的是(

)A.叶绿体中的色素主要分布于类囊体腔内B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质类囊体上C.CO2的固定过程发生在基粒类囊体上D.在类囊体上含有与光反应有关的酶和色素解析叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜上，A错误；H2O的光解在两种类囊体上都能发生，因为类囊体上含有与光反应有关的酶和色素，B错误，D正确；CO2的固定发生在叶绿体基质中，C错误。答案

D影响叶绿素合成的三大因素1.光合作用的探究历程(连线)考点二光合作用的探究历程与光合作用的过程答案

①—A—b

②—C—a

③—E—f

④—D—c

⑤—F——e

⑥—B—d

⑦—G—g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：(1)图1中a～e可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？(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；进行图1所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。(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。

2.光合作用的过程光、色素、酶叶绿体类囊体薄膜ATP中活跃的化学能

酶叶绿体基质

C3有机物中稳定的化学能(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供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。(2)光合作用反应式及元素去向分析：[巧学助记]光合作用过程的“一、二、三、四”3.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：

(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化■助学巧记结合光合作用的探究历程，考查科学探究能力答案

C2.(2019·长郡中学新高三实验班选拔考试)银边天竺葵叶片的边缘呈白色，中间呈绿色(如图所示)。不考虑叶片中光合产物的转移，请以银边天竺葵的叶片为材料，设计一组实验，验证叶绿体是进行光合作用的场所，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果即可。解析为了排除叶片内原来所含有的淀粉对实验的干扰，应先将叶片置于暗处一段时间进行“饥饿”处理，以消耗原来积累的淀粉；然后将叶片置于光照下一段时间，最后分别检测白色部分和绿色部分中是否有淀粉生成。绿色部分含有叶绿体，而白色部分不含叶绿体，因此，在光照下应只有绿色部分生成淀粉。答案

(1)实验思路：先把叶片在暗处放置一段时间，然后再将其置于光下一段时间，最后用碘液分别检测白色部分和绿色部分中是否有淀粉生成(2)预期实验结果：叶片白色部分不变蓝，没有淀粉生成，绿色部分变蓝，有淀粉生成。围绕光合作用过程的分析，考查科学思维能力3.(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

B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素参与

D.会产生氧气解析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正确，A、C错误；结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被[H]还原，B错误。答案

D4.(2019·广东省中山市调研)如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是(

)A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中B.①上产生的B物质移动到②参与C3的还原C.②中产生的NADP＋移动到①上参与水的光解D.①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原解析光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；①类囊体膜上产生的B物质[H]移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体膜上参与水的光解，C正确；①类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。答案D突破光合作用过程的4个误区(1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。(2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。(3)不要认为暗反应不需要光。光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。(4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所：进行光合作用的细胞不一定含叶绿体，如蓝藻、光合细菌能进行光合作用，但没有叶绿体。围绕条件骤变时对叶绿体中物质含量的影响，考查科学思维的能力5.(2019·长春市质检)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是(

) A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小 B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加 C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小 D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小解析突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，A错误；突然中断CO2供应使C3含量减少，进而使ATP和[H]含量增多，所以ATP/ADP比值增加，B正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ATP和[H]含量减少，进而使C3含量增多、C5含量减少，C错误；突然将绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP比值增加，D错误。答案

B1.内部因素 (1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。

考点三影响光合作用的因素及应用阴生植物(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶2.外部因素(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度

②CO2浓度③温度④水分和矿质元素(2)多因子对光合速率的影响单因子对光合作用的影响1.(2018·全国卷Ⅰ，30)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。解析

(1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于A时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。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)CO22.(2019·天一大联考)温度是影响植物光合作用的一个重要的外部因素。在一定温度范围内，随着温度的变化，植物的光合速率呈“钟形”曲线(如图所示)。据图回答下列相关问题：(1)温度主要通过影响光合作用的________阶段来影响光合速率。据图可知，影响光合作用的温度应该存在三个重要的基点，即最低温度、最适温度和最高温度，超过最适温度，光合速率下降的主要原因是__________________________________________。(2)据图可知，影响光合作用的另一个外部因素是________。对图中两条光合速率曲线进行比较，可以得出的结论是________________________。所以大田种植时，在光照充足、温度适宜的情况下，可以采取________的措施提高光合速率。(3)炎热的夏季，某些多肉植物在一段时期内几乎停止生长，处于“休眠”期，据图推测，可能的原因是__________________________________________________________。(4)水是植物生长不可缺少的物质。深夜时我们把一盆绿色植物放在透明玻璃钟罩内，给它提供一定量的18O2，第二天再把该装置放在阳光下，夜晚在根系的有机物中检测到了放射性物质，请用简单的文字或箭头加简单文字的方式说明原因。_____________________________________________________________________________________。

结合多因素对光合作用的影响，考查综合分析问题能力3.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_________________________________________________________________。(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑____________这一因素的影响，并采取相应措施。

[慧眼识图获取信息]答案

(1)0

a、b、c

(2)光强(3)大于(4)光强

结合教材实验拓展，考查科学探究能力

4.(2018·河南顶级名校考前最后一卷)为探究氮元素对小麦植株成熟叶片光合速率的影响，一科技小组在外界环境因素适宜的条件下测得实验数据如下表所示(假设不同实验组中小麦植株的呼吸速率相同)。请回答下列问题：氮素水平/(mmol·L－1)5(低氮)10(中氮)15(中高氮)20(高氮)叶绿素含量/(μg·cm－2)8699103103净光合速率/(O2μmol·m2·s－1)19.420.721.422.0(1)实验中光照强度和CO2浓度属于________，故需要保持相同且适宜；实验中各组需要测量多株小麦并进行多次测定，其目的是____________________________________。(2)从表格分析可知，低氮条件下小麦植株净光合速率较低，其机理为：①缺乏氮元素，影响叶绿素含量和叶绿体膜的形成；②缺乏氮元素，影响________的合成，进而影响光合作用中的能量转化；③缺乏氮元素会影响合成与光合作用有关的酶及________的合成进而影响叶绿体内遗传信息传递。(3)实验中若要测定各组实验条件下小麦植株的总光合速率，还需补充的实验为____________________________________________________________________。(4)为增加小麦产量，给小麦植株增施氮肥时，施肥浓度过大会引起小麦植株萎蔫甚至死亡，其原因是___________________________________________________________。

解析

(1)实验中光照强度和CO2浓度均适宜，属于无关变量；实验中各组需要测量多株小麦并进行多次测定，其目的是排除偶然误差对实验结果的影响。(2)缺乏氮元素会降低光合速率，主要原因有：①缺乏氮元素，影响叶绿素含量和叶绿体膜的形成；②缺乏氮元素，影响ATP和NADPH的合成，进而影响光合作用中的能量转化；③缺乏氮元素会影响合成与光合作用有关的酶及DNA与RNA的合成。(3)总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，实验中若要测定各组实验条件下小麦植株的总光合速率，还需补充的实验为在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件下的细胞呼吸速率。(4)给小麦植株增施氮肥时，施肥浓度过大会引起小麦植株萎蔫甚至死亡，原因是土壤中氮肥浓度过大使小麦根细胞渗透失水而影响正常的生理活动。答案

(1)无关变量排除偶然误差对实验结果的影响(2)ATP和NADPH

DNA与RNA(3)在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件下的细胞呼吸速率(4)土壤中氮肥浓度过大使小麦根细胞渗透失水而影响正常的生理活动

澄清易错易混·强化科学思维[易错易混]易错点1混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择

点拨为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光。然而，为避免白炽灯光中黄、绿光利用率较低，阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。易错点2同一植物光照时间相等光合产量不一定相等

点拨若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用。甲：一直光照10分钟(暗反应时间为10分钟)；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(