衔接点15 第5章第4节 光合作用与能量转化-2022年初升高生物无忧衔接（人教版2019）（原卷版）

第4节光合作用与能量转化高中内容高中内容光合作用与能量转化捕获光能的色素和结构光合作用的原理和应用绿叶中色素的提取和分离初中内容绿色植物的光合作用植物光合作用的发现光合作用和呼吸作用原理的应用植物光合作用的场所植物光合作用的实质初中相关知识回顾：光合作用（photosynthesis）是指绿色植物利用_________，把________和________合成为贮存了能量的____________，同时释放_________的过程。____________是绿色植物进行光合作用的主要器官。

叶肉是叶片的主要部分，光合作用主要是在叶肉细胞中进行的。叶肉位于上表皮与下表皮之间，一般分为____________和____________。靠近上表皮的栅栏层细胞排列紧密且整齐，细胞里含有较多的____________；靠近下表皮的海绵层细胞排列比较疏松，细胞里含有较少的叶绿体。叶绿体中含有绿色的____________，是叶片呈现绿色的主要原因。叶绿素能够____________，为光合作用提供能量。所以，____________是绿色植物进行光合作用的场所。光是植物进行光合作用的____________，只有在一定强度的光照下，植物才能进行光合作用，制造右机物满足白身生长发育的需要。____________只有在光下才能形成，因此，在生产字践中，可以利用“叶绿素的形成需要光”的原理，设置无光的环境生产韭黄等蔬菜。光合作用产生____________

1864年，德国科学家萨克斯为此做过这样的实验：把绿叶放在暗处数小时，以消耗叶片中部分____________，再把叶片的一部分曝露在光下，另一部分____________，经过一段时间后，用____________处理叶片，结果发现遮光部分的叶片____________，而照光部分的叶片转变成深蓝色。由于当时已经证实淀粉遇碘变蓝，萨克斯所做的实验使人们认识到，绿色植物在光下能够产生____________。

高中新知识：一、捕获光能的色素和结构（一）色素1、种类________________________（含量约占3/4）____________（蓝绿色）____________（含量约占1/4）____________（黄绿色）____________（橙黄色）____________（黄色）主要吸收____________主要吸收____________2、作用：____________、____________、____________3、绿叶中色素的提取和分离①提取：用____________提取。原理：绿叶中的色素能够_________在有机溶剂无水乙醇中。②分离：用_________分离。层析液成分：由_____份在60~90℃下分馏出来的_________、2份_________和1份______混合而成原理：都能_________在层析液中，但不同的色素_________________。溶解度高的随层析液在滤纸上____________，反之则慢。操作：研磨：无水乙醇：____________二氧化硅：有助于____________碳酸钙：可防止研磨中____________过滤：单层尼龙布画滤液细线：重复1到2次层析分离：层析液不能没过____________，小烧杯要加盖。（二）叶绿体双层膜基粒双层膜基粒基质：有少量_________和_________；核糖体个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为_________。每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。____________。吸收光能的4种色素就分布在_____________________上。二、光合作用的原理和应用1、光合作用的发现的几个实验实验名称实验条件实验结论恩格尔曼的实验水绵和好氧菌，控制光照证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧希尔反应离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2）；光照离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气（希尔反应）鲁宾和卡门实验同位素标记（C18O2、H218O）光合作用释放的氧气来源于水阿尔农叶绿体可合成ATP卡尔文循环同位素标记（14CO2）光合作用暗反应（卡尔文循环）2、光合作用的过程水的光解及合成NADPH的过程：光反应与暗反应：光反应必需有光；暗反应不需要光，但需要光反应产生的ATP与NADPH注：C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)。光合作用的总反应式：光合作用中H光合作用中H2O中的O的去向：光合作用中CO2中的O的去向：H2OO2CO2（CH2O）、H2O光合作用的能量变化：光能光能ATP与NADPH中活跃的化学能（CH2O）中稳定的化学能3、影响光合作用的因素________________________或____________（即，颜色）________________________________________________矿质元素）环境因素遗传及遗传及生理因素阳生植物与阴生植物；气孔开放程度；叶面积指数三、化能合成作用少数种类的_________，细胞内没有_________，不能进行_________，但是却能利用体外环境中的某些_________氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，生活在土壤中的_________，能将土壤中的_________（NH3)氧化成_________（HNO2)，进而将亚硝酸氧化成_________(HNO3)。这两个化学反应中释放出的_________，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成_________。这些糖类就可以供硝化细菌维持自身的生命活动。

基本知识点10分钟自测：（一）色素1、种类________________________（含量约占3/4）____________（蓝绿色）____________（含量约占1/4）____________（黄绿色）____________（橙黄色）____________（黄色）主要吸收____________主要吸收____________2、作用：____________、____________、____________3、绿叶中色素的提取和分离①提取：用____________提取。原理：绿叶中的色素能够_________在有机溶剂无水乙醇中。②分离：用_________分离。无水乙醇：____________二氧化硅：有助于____________碳酸钙：可防止研磨中____________（二）光合作用的过程水的光解及合成NADPH的过程：光反应与暗反应：光反应必需有光；暗反应不需要光，但需要光反应产生的_________与_________注：C3是指三碳化合物——_____________________，C5是指五碳化合物——_____________________(RuBP)。光合作用的总反应式：（三）化能合成作用生活在土壤中的_________，能将土壤中的_________（NH3)氧化成_________（HNO2)，进而将亚硝酸氧化成_________(HNO3)。这两个化学反应中释放出的_________，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成_________。

第5章第4节光合作用与能量转化（随堂练）第I卷（选择题）一、单选题1．若土壤中的汞离子主要破坏生物膜上的蛋白质，则植物被汞污染后，体内受影响最小的生命活动是（）A．胆固醇进入细胞 B．水的光解C．协助扩散 D．主动运输2．如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是()A．a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与B．a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原C．a、c中合成ATP所需的能量来源不同D．c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中3．如图表示某真核细胞内两种具有双层膜的结构，有关分析错误的是（

）A．图a、b中都含有少量DNA、外膜内膜B．图a、b都与细胞的能量转换有关C．图a、b分别代表的是线粒体、叶绿体D．含有b的细胞通常含有a，含有a的细胞一定含有b4．下列各项应用中，主要利用细胞呼吸原理的是（

）①中耕松土

②果蔬保鲜

③贮存种子

④汛期农田及时排水

⑤合理密植

⑥糖渍、盐渍食品

⑦用透气的消毒纱布包扎伤口

⑧移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行A．①③④⑤⑦ B．①②③④⑦ C．②③④⑦⑧ D．①②③④⑥⑦⑧5．下列关于生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片的叙述，错误的是（）A．两种叶片都能吸收蓝紫光B．两种叶片均含有类胡萝素C．两种叶片都可呼吸产生CO2D．黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP6．下列关于绿叶中色素的提取与分离实验的叙述中，错误的是（

）A．加入CaCO3是为了防止色素被破坏B．加入SiO2有利于破坏叶肉细胞C．分离色素时塞紧试管口是为了防止乙醇和层析液的挥发D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离7．“有收无收在于水，收多收少在于肥。”这句农谚形象地说明了植物的生长和发育过程离不开水和无机盐，适时适量地灌溉和追施各种肥料是农作物高产、稳产的保障。下列关于水和无机盐的叙述，错误的是（）A．磷在维持叶绿体膜的结构和功能上具有重要作用B．结合水是细胞内的良好溶剂，可直接参与光合作用过程C．叶绿素含有Mg，分布在类囊体的薄膜上，可以吸收光能D．无机盐只有溶解于水中形成离子，才能被植物的根尖吸收8．将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于A．水、矿质元素和空气B．光、矿质元素和水C．水、矿质元素和土壤D．光、矿质元素和空气9．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10．下列有关绿叶中光合色素的叙述，正确的是（

）A．光合色素分布在类囊体薄膜上和液泡中B．根据色素在层析液中的溶解度大小提取色素C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．叶中缺镁元素不会影响植物的光合作用11．下列关于绿叶中色素的叙述，正确的是（）A．捕获光能的色素只分布在类囊体薄膜上B．类胡萝卜素可吸收少量的红光C．秋天叶片变红是因为叶绿素被分解，呈现出类胡萝卜素的颜色D．可用体积分数为95%的乙醇直接提取色素12．下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，相关叙述正确的是（

）A．光合作用过程中CO2在叶绿体囊状结构薄膜上被利用B．农业上，控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产C．在高O2含量的环境中，植物不能进行光合作用D．将植物突然置于黑暗环境中，叶绿体中C5与C3间的转化不受影响13．黑藻俗称温丝草、灯笼薇等，属单子叶多年生沉水植物，叶片小而薄。某同学利用黑藻叶片进行下列生物学实验，其中错误的选项是()选项实验目的所用试剂A观察叶绿体蒸馏水B观察线粒体健那绿染液C观察质壁分离及复原0.3g/mL蔗糖溶液、清水D提取叶绿体中的色素无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅A．A B．B C．C D．D14．下列关于硝化细菌的叙述，错误的是（

）A．将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为光能B．将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为化学能C．硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶D．硝化细菌和绿色植物一样都是自养型生物15．下列有关叶绿体中色素及吸收光谱的叙述，错误的是（

）A．类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应中ATP的合成B．温室或大棚种植蔬菜时，无色薄膜最有利于植物生长C．光合作用的作用光谱可用O2的释放速率随光波长的变化来表示D．叶绿素在层析液中的溶解度大于类胡萝卜素二、多选题16．生命科学是一门实验科学，选择适当的实验材料和采用合适的方法是实验成功的关键。下列实验中，选择材料和实验方法都合适的是（）A．观察叶绿体形态和分布及细胞质的流动：用高倍镜观察黑藻嫩叶的临时装片B．探究C元素在光合作用中的转移途径：检测14CO2中14C在含C物质出现的顺序C．观察植物细胞的吸水和失水：用引流法改变紫色洋葱鳞片叶外表皮的液体环境D．探究温度对酶活性影响：观察不同温度条件下过氧化氢酶分解过氧化氢产生气泡的量17．光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造有机物中所含有的能量与光合作用过程中吸收的光能的比值。下列作物种植方式可以提高光合作用效率的是（

）A．适当增施磷肥、钾肥，促进农作物茎叶生长B．根据土壤肥沃程度等情况种植适当密度的农作物C．对温室里的农作物增施农家肥料或使用发生器D．同一块土地由一年内只种植小麦改为小麦、玉米轮作18．关于细胞中的H2O和O2，下列说法正确的是（

）A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2OC．植物细胞产生的O2只能来自光合作用D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O19．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”。下图为适宜条件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。下列说法错误的是（

）A．突然遮光，短时间内叶绿体中C3的含量会上升B．光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸C．若降低光照强度，则图形A、B的面积均变小D．该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为10μmol·m-2·S-120．为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图。下列说法正确的是（

）A．除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度B．A点条件下限制光合速率的主要环境因素是光强、是否施肥和土壤含水量C．根据实验数据，农业上可在土壤含水量40%-60%条件下施肥以提高玉米产量D．从光合作用面积的角度考虑，还可采取合理密植以提高玉米的光能利用率第II卷（非选择题）三、综合题21．图1为茄子和韭菜在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度变化的曲线图；图2是探究光照强度对茄子叶片光合速率的影响，将一定数量的茄子幼苗放在装有培养液的密闭容器中以白炽灯为光源，匀速缓慢移动光源，增大光源和容器之间的距离，测定容器中CO2浓度随时间的变化曲线。回答下列问题：（1）光补偿点指的是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，从图1中的实验结果可知，茄子的光补偿点___________（高于/低于/等于）韭菜的光补偿点，在CD段限制韭菜光合速率的环境因素最可能是___________。（2）在光照强度为图1中的B时，茄子的叶肉细胞中产生ATP的部位有___________，该光照强度下茄子的叶肉细胞光合速率___________（大于/小于/等于）其呼吸速率。（3）图2中的BC段光合速率和呼吸速率的关系是___________，如果在B点对应的时刻突然增大光照强度，则短时间内叶绿体中C3/C5比值会___________。22．下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物质名称，请回答：（1）能吸收光能的物质a分布在叶绿体的_______上，光反应为暗反应提供的物质是_______。（2）②、③、④和发生的场所分别是________、____________、________________。（3）上述①～⑤过程中，能够产生ATP的过程是_______________。(填序号）（4）较强光照下，⑤过程中e的移动方向是从____________到______________(填场所)。（5）假如白天突然中断二氧化碳供应，则在短时间内细胞中C3和C5量的变化分别是_________、_____________。（6）温室大棚作物如果遇到阴雨天，为避免减产，大棚内的温度应该适当__________，原因是____________________________________________________。23．2021年9月24日，《科学》刊发中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得的重大突破性进展。该研究在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的乙为________________。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将____________（填：“增加”或“减少”）。若气