2025届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第3讲能量之源-光与光合作用Ⅰ教案新人教版

PAGE16-第3讲能量之源——光与光合作用(Ⅰ)学问体系——定内容核心素养——定实力生命观念通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点理性思维通过分析C3、C5等物质变更和影响光合作用的曲线，培育学生能用文字、图表及数学模型精确描述生物学学问的实力科学探究通过“探究光照强度对光合作用强度影响”的试验，培育学生的试验探究实力考点一捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程1．叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a蓝绿色叶绿素b黄绿色类胡萝卜素叶黄素黄色胡萝卜素橙黄色2.叶绿体中色素的汲取光谱分析(1)色素的功能：叶绿素主要汲取红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要汲取蓝紫光。(2)色素汲取光的范围：可见光的波长范围大约是390～760nm，叶绿体中的色素只汲取可见光，对红外光和紫外光等不汲取。3．叶绿体的结构与功能(1)结构模式图：4．光合作用的探究历程[连线]提示：①—A—b②—C—a③—E—e④—D—c⑤—B—d1．推断正误：(1)被叶绿素汲取的光可用于光合作用(√)(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的汲取峰值不同(√)(3)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效汲取绿光(×)(4)叶绿素a和叶绿素b主要汲取红光和蓝紫光(√)(5)液泡中色素汲取的光能用于光合作用(×)(6)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(×)2．某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h后，用锡箔纸遮挡叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，视察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色，请思索：(1)试验时预先对植物进行暗处理，其目的是_________________________________________________________。(2)试验中________________比照可证明光合作用需叶绿体，________________比照可证明光合作用须要光。(3)本试验可证明光合作用的产物是________。答案：(1)消耗掉原有淀粉，解除其对试验结果的干扰(2)a与b、de与b、d(3)淀粉如图1、2、3所示为光合作用探究历程中的经典试验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)，请思索：(1)图1中a～e可构成哪些比照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示试验应事先对叶片作何处理，目的是什么？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)图2所示试验运用了何种技术？可得出何种推论？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)图3所示试验在试验材料的选取上有什么奇妙之处？该试验对环境有何特别要求？其目的是什么？试验结果怎样？可得出何种结论？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：(1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区分在于有无光照，通过对比可以说明光合作用须要光照；a和b部位都有光照，二者的区分在于有无叶绿体，通过比照可以说明光合作用须要叶绿体；进行图l所示试验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以解除原有淀粉对试验结果的干扰。(2)图2所示试验运用了同位素标记技术，该对比试验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2。(3)图3试验选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于视察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。该试验要在没有空气的黑暗环境中进行以解除氧气和极细光束外的其他光的干扰，试验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照耀的部位，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。题组一捕获光能的色素及结构1．(2024·辽宁沈阳三模)下列关于色素的叙述中，正确的是()A．植物体内全部的色素都位于叶绿体中B．叶绿体中的不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，所以会在滤纸条上分别C．叶绿体中的各种色素都不能汲取绿光D．叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜D[植物体内光合色素都位于叶绿体中，液泡中也含有色素，A错误；由于色素在层析液中的溶解度不同，所以其在滤纸条上的扩散速度不同，在滤纸条上分别，B错误；绿光汲取的最少，而不是不汲取，C错误；叶绿体中的光合色素分布于类囊体薄膜上，D正确。]2．红枫是一种木本欣赏植物，在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述正确的是()A．红枫叶片不含叶绿素B．红枫叶片呈红色是因为汲取了红光C．红枫叶片能汲取光能进行光合作用D．液泡中色素汲取的光能用于光合作用C1.影响叶绿素合成的三大因素2．叶绿体的结构与功能相适应的特点(1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积。(2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有汲取光能的色素。(3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。eq\o(,,\s\do4(,))题组二光合作用的探究历程3．下图是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的试验示意图，下列有关叙述正确的是()A．两试验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉B．两试验均须要光的照耀C．两试验中只有恩格尔曼的试验设置了比照D．两试验均可证明光合作用的产物有氧气B[图示的两试验中，只有萨克斯的试验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼试验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯试验的目的是探究光合作用产物，所以两试验均须要光的照耀。恩格尔曼的试验中，照光处理与不照光处理、黑暗与完全曝光形成比照，萨克斯的试验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成比照。恩格尔曼的试验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的试验可证明淀粉是光合作用的产物。]4．下列有关科学家探究光合作用的试验中，叙述错误的是()A．与黑藻相比，水绵更相宜用作探究光合作用的场所B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用产物有O2时，利于收集气体C．卡尔文利用小球藻，探明白CO2中的碳在光合作用中转化的途径D．用银边天竺葵探究光合作用产物有淀粉时，不用脱色可干脆加碘液使叶片边缘变蓝色D[光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色。要检验是否生成淀粉，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液，防止绿叶本身颜色对试验现象的干扰。银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉，D错误。]恩格尔曼试验方法的奇妙之处(1)巧选试验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于视察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。(2)妙法解除干扰因素：没有空气的黑暗环境解除了氧气和光的干扰。(3)奇妙设计比照试验：用极细的光束照耀，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组比照试验；临时装片暴露在光下的试验再一次验证明验结果。考点二光合作用的过程1．光合作用的过程光合作用反应式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)＋O2。图中：①O2，②[H]，③C3，④CO2。Ⅰ.光反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(场所：叶绿体类囊体薄膜,物质变更\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H2O\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(酶))O2＋[H],ADP＋Pi\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(酶))ATP)),能量变更：光能→ATP中活跃的化学能))Ⅱ.暗反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(场所：叶绿体基质,物质变更\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CO2＋C5\o(→,\s\up7(酶))2C3,2C3\o(→,\s\up7(ATP、[H]),\s\do5(酶))CH2O＋C5)),能量变更：ATP中活跃的化学能→有机物中稳,定的化学能))巧记光合作用过程的“一、二、三、四”eq\o(,,\s\do4(,))2．光合作用的总反应式及各元素的去向3．光反应与暗反应的区分与联系项目光反应暗反应条件需色素、光、酶不需色素和光，须要多种酶场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质物质转化(1)水光解：2H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(酶))4[H]＋O2；(2)ATP的合成：ADP＋Pi＋光能eq\o(→,\s\up7(酶))ATP能量转换光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能关系1．推断下列叙述的正误(1)类囊体上产生的ATP可用于暗反应(√)(2)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(×)(3)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中(×)(4)在相宜光照条件下，叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质(√)(5)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(×)(6)光反应为暗反应供应[H]和H2O(×)(7)离体叶绿体基质中添加ATP、[H](NADPH)和CO2后，可完成暗反应(√)(8)进入叶绿体的CO2不能被[H](NADPH)干脆还原(√)2．据光合作用过程图完成下列问题(1)色素的功能是汲取、传递和转化光能，水分解为O2、[H]的场所是叶绿体类囊体薄膜。(2)进行光反应的条件有光、色素、酶等，产物有ATP、O2和[H]。(3)暗反应进行的场所是叶绿体基质，参加反应的物质有CO2、ATP、[H]和C5，进行的条件是多种酶。(4)写出光合作用的总反应式并标出各元素的来源和去向。①光合作用总反应式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)＋O2。②各元素的去向：a．氧元素：H2O→O2；CO2→(H2O)b．碳元素：CO2→C3→(CH2O)c．氢元素：H2O→[H]→(CH2O)3．长句应答突破简答题(1)土壤中缺乏N，植物的光合作用就会受影响，请分析缘由：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若将某种植物密闭在无O2，但其他条件相宜的小室中，光照培育一段时间后，发觉植物的有氧呼吸增加，缘由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)N是组成ATP、NADPH、酶以及类囊体薄膜等与光合作用有关的物质或结构的重要元素(2)该植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加1．利用同位素示踪法推断光合作用C、H、O的转移途径(1)H：3H2Oeq\o(→,\s\up7(光反应))[3H]eq\o(→,\s\up7(暗反应))(C3H2O)。(2)C：14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))14C3eq\o(→,\s\up7(C3的还原))(14CH2O)。(3)O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光反应))18O2；C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的还原))(CHeq\o\al(18,2)O)。2．环境变更时间合作用中各物质含量的变更分析当外界条件变更时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变更可以采纳以下过程分析。(1)建立模型：①需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。②需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的含量变更：(2)含量变更分析过程与结果：条件过程变更[H]和ATPC3C5(CH2O)合成速率光照由强到弱，CO2供应不变(图甲)①②过程减弱，[H]、ATP削减，导致③⑤过程减弱，④过程正常进行削减增加削减减小光照由弱到强，CO2供应不变(图乙)①②过程增加，[H]、ATP增加，导致③⑤过程增加，④过程正常进行增加削减增加增大光照不变，CO2由足够到不足(图丙)④过程减弱，C3削减，C5增加，导致③⑤过程减弱，①②过程正常进行增加削减增加减小光照不变，CO2由不足到足够(图丁)④过程增加，C3增加，C5削减，导致③⑤过程增加，①②过程正常进行削减增加削减增大相关曲线：题组一光合作用的过程1．如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。有关分析错误的是()A．图中A为氧气，可部分释放到空气中B．图中B为NADPH，外界CO2浓度上升时，B的含量短暂上升C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质D．该过程将光能转化为化学能储存在ATP中B[水的光解产物是氧气和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气会部分释放到空气中，A正确；题图中B是在NADP＋、H＋和电子参加下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度上升时，碳反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量短暂降低，B错误；叶绿体基质中，碳反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP中，D正确。]2．依据下面光合作用图解，推断下列说法正确的是()A．⑤过程发生于叶绿体基质中B．⑥过程发生于叶绿体类囊体薄膜上C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)D．②不仅用于还原C3化合物，还可促进③与C5的结合C[依据光合作用的过程推断①②③④⑤⑥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化合物还原过程中须要ATP，CO2固定过程中不须要ATP。]3．(2024·山西高校附属中学期末)为了探讨光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分别出细胞质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分别出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。在A、B、C、D试管中，哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程()B[细胞质中不能发生光合作用过程，A错误；光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，这是因为在类囊体薄膜上含有色素和相应的酶，因此在B试管的叶绿体中可检测到光合作用的光反应过程，B正确；叶绿体基质是光合作用暗反应的场所，不能发生光反应，C错误；D试管中虽含有叶绿素，能够汲取光能，但是可能因为缺少光反应所须要的酶和ADP、Pi等物质，因此光能的转化也无法进行，D错误。]4．下面为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关推断错误的是()A．图中①表示水分的汲取，③表示水的光解B．c为ATP，f为[H]C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性D．图中a物质主要汲取红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能B[题图所示，a为叶绿体色素，主要汲取红光和蓝紫光；b为O2，c为ATP，d为ADP，e为NADPH([H])，f为NADP＋，故B错误。]题组二环境变更对物质含量变更的影响5．在其他条件相宜的状况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中马上起先连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变更是()A．C3和C5都快速削减B．C3和C5都快速增加C．C3快速增加，C5快速削减D．C3快速削减，C5快速增加C[由题意知，在其他条件相宜的状况下，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，NADPH和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定则接着进行，但由于缺少NADPH和ATP，C3不能被还原而积累，使C3快速增加；C5是植物体细胞内具有肯定数量且能循环利用的物质，当CO2＋C5→2C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5将快速削减。所以，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中马上起先连续取样分析，此时叶绿体中C3快速增加，C5快速削减。]6．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更的示意图。下列有关叙述，正确的是()A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素汲取光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多B．t2→t3，碳反应限制光合作用；若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、碳反应增加的结果D．t4后短短暂间内，叶绿体中ADP和Pi含量上升，C3化合物还原后的干脆产物含量降低D[水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体膜上，而不是叶绿体基质中，A错误；t2→t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时间照足够且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B错误；t3→t4，碳反应增加，肯定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体膜上ATP合成受阻，ATP含量削减，ADP和Pi含量上升，被还原的C3化合物削减，干脆产物含量降低，D正确。](1)以上分析只表示条件变更后短时间内各物质相对含量的变更。(2)以上各物质变更中，C3和C5含量的变更是相反的，NADPH和ATP含量变更是一样的。eq\o(,,\s\do4(,))考点三试验：叶绿体中色素的提取和分别[试验原理][试验流程]步骤操作要点说明提取色素研磨①无水乙醇：作为提取液，可溶解绿叶中的色素②SiO2：使研磨更充分③CaCO3：防止研磨时叶绿素受到破坏过滤研磨后用单层尼龙布过滤制备滤纸条剪去两角的滤纸条一端1cm处用铅笔画一条细线剪去两角以保证色素在滤纸上扩散匀称、整齐，否则会形成弧形色素带画滤液细线用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线匀称画一条滤液细线，待滤液干后再画一两次①滤液细线要细、直②干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同色素分别将适量层析液倒入试管→插入滤纸条→棉塞塞紧试管口试验结果分析色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度a.胡萝卜素橙黄色最少最高最快b.叶黄素黄色较少较高较快c.叶绿素a蓝绿色最多较低较慢d.叶绿素b黄绿色较多最低最慢[试验胜利的关键](1)叶片要簇新、颜色要深绿，含有较多色素。(2)研磨要快速、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裂开，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1～2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。1．下列与“绿叶中色素的提取和分别”试验有关的叙述，正确的是()A．提取绿叶中的色素时只能用无水乙醇溶解色素B．研磨叶片后马上加入碳酸钙可防止色素被破坏C．叶绿素b在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素D．不同绿叶中的色素在滤纸条上的色带依次不同C[绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇和丙酮中；叶绿体色素的提取的试验研磨前加入碳酸钙，可以爱护叶绿体色素，防止色素被破坏；叶绿素b在层析液中溶解度最小；各色素带依次是由自身在层析液中的溶解度所确定的，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，与绿叶种类无关。]2．(2024·威海调研)下列关于“绿叶中色素的提取和分别”试验的说法，正确的是()A．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多B．胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高C．色素带的宽窄反映了色素在层析液中溶解度的大小D．滤纸条上没有色素带，说明材料可能为黄化叶片A[叶绿体色素中绿色的叶绿素含量约占3/4，所以提取液呈绿色；胡萝卜素在层析液中溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，所以处于滤纸条最上方；色素带的宽窄反映了色素含量的多少；用黄化叶片进行绿叶中色素提取与分别试验时，滤纸条上仍旧会有胡萝卜素和叶黄素的色素带。]3．(2024·泰安模拟)为探讨高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是()A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<ⅣD．色素分别过程中假如滤液细线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间B[依据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅；强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成；四种色素在层析液中溶解度大小关系是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ；色素分别过程中假如滤液细线触及石油醚，色素会溶解在层析液中，从而不能得到色素带。]4．利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分别得到各种色素，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()B[在层析液中4种色素的溶解度从大到小的依次依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。]5．如图表示叶绿体中色素汲取光能的状况。据图推断下列说法错误的是()A．由图可知，类胡萝卜素主