浙江新高考备战2020年高考生物考点一遍过06光合作用含解析.pdf
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1、考点 06 光合作用考点 06 光合作用 高考频度: 难易程度: 考向一 叶绿体色素的种类及提取与分离考向一 叶绿体色素的种类及提取与分离 一、叶绿素和其他色素一、叶绿素和其他色素 1叶绿体中的色素1叶绿体中的色素 (1)分布:在类囊体的膜上(叶绿体基粒上) 。 (2)种类Error! 2色素颜色与光的关系:2色素颜色与光的关系:其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,几乎不吸收绿光,类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光。 3叶绿体中的色素及色素的吸收光谱3叶绿体中的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出: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
2、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。 3色素的功能:吸收、传递和转化光能。3色素的功能:吸收、传递和转化光能。 4色素与叶片的颜色4色素与叶片的颜色 (1)生长旺盛时,叶片颜色为绿色,类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。 (2)深秋时,叶片变黄色,原因是气候变冷,叶绿素的合成速度变慢或停止,类胡萝卜素的颜色 显露出来。 二、光合色素的提取与分离二、光合色素的提取与分离 1原理1原理 (1)提取原理:绿叶中的光合色素能溶解在有机溶剂 95%的乙醇中。 (2)分离原理 : 不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之 则慢。 2实
3、验流程2实验流程 提取色素:新鲜叶片烘干粉碎后,取 2 g 放入研钵中加入少量 SiO2、CaCO3和 23 mL 95%的乙醇放入 研钵研磨过滤收集到试管内并塞紧管口 制备滤纸条Error! 画滤液细线Error! 色素分离Error! 观察结果:滤纸条上色素带有四条 2滤纸条上色素的分布和对光的吸收2滤纸条上色素的分布和对光的吸收 1下列有关光合色素及其提取和分离实验,叙述正确的是 A可利用层析液对叶绿体中的色素进行提取 B叶绿素 a 位于滤纸条的最下端,颜色为蓝绿色 C类胡萝卜素是叶绿体中许多种黄色、橙色、红色色素的合称 D通过纸层析法,分离得到的色素条带会因层析液挥发而消失 【答案】C
4、 【解析】叶绿体色素的提取的原理是色素溶于有机溶剂而不溶于水分离实验的原理是不同的色素在层 析液中溶解度不同,所以扩散速度也不同。 可利用层析液对叶绿体中的色素进行分离,用有机溶剂如无水乙醇进行色素的提取,A 错误;叶绿素 b 位于滤纸条的最下端, B 错误 ; 类胡萝卜素是叶绿体中许多种黄色、 橙色、 红色色素的合称, 如胡萝卜素、 叶黄素,C 正确;分离得到的色素条带不会因层析液挥发而消失,D 错误。 2如图甲为叶绿体结构模式图,图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是 A图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠形成嵴而增大 B图乙所示的结构来自图甲中的 C含有 4 种色素,其
5、中叶绿素 b 的含量最多 DATP 的合成场所是,分解场所是 【答案】B 【解析】叶绿体通过形成大量的片层结构类囊体增大膜面积,A 项错误;甲图是类囊体膜,乙图含有 光合色素,光合色素分布在类囊体膜上,所以乙图也是类囊体膜,B 项正确;中的色素是叶绿素和类 胡萝卜素,其中叶绿素 a 的含量最多,C 项错误;光反应的场所是类囊体膜,产物是 ATP 和 NADPH, 用于碳反应,碳反应的场所是叶绿体基质,D 项错误。 【归纳总结】【归纳总结】 实验中的注意事项及操作目的 项目操作过程操作目的 选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高 将新鲜的菠菜叶烘干、 粉碎成干粉, 研磨时加入 23 mL 95%的
6、乙醇 溶解叶片中的色素 研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸 钙 研磨充分和保护叶绿素 迅速充分研磨防止溶剂挥发并充分溶解色素 提取 色素 盛放滤液的小试管口加棉塞防止色素分子被氧化 滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过 快 滤液细线要细、齐、直使分离的色素带平齐,不重叠 滤液细线干燥后重复画 34 次使分离的色素带清晰便于观察 分离 色素 滤液细线不能触及层析液 防止色素直接溶解到烧杯内的层析液 中 3如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是 A提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发 B水稻在收获时节,叶片
7、中色素量的变化是(甲乙)(丙丁) C四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大 D四种色素中,丙和丁主要吸收红光 【答案】B 【解析】绿叶中色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素,溶解度大,扩散速度快,溶解度 小,扩散速度慢;故滤纸条上甲丁依次是:叶绿素 b、叶绿素 a、叶黄素、胡萝卜素,据此分析。提 取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素分解, A 错误 ; 水稻在秋季收获, 此时叶片变黄, 叶绿素总量降低, 类胡萝卜素含量增加,故叶片中色素量的变化是(甲乙)(丙丁),B 正确;四种色素都能溶解在层 析液中,其中丁的扩散距离最远,丁色素的溶解度最大,C 错误 ; 由图可知甲为叶绿素
8、b、乙为叶绿素 a、 丙为叶黄素、丁为胡萝卜素,丙和丁主要吸收蓝紫光,D 错误。 4在 a、b、c 3 个研钵中分别加入 2 g 剪碎的新鲜菠菜绿叶,并用 3 种不同方法按下表所示添加试剂,经 过研磨、提取、过滤得到了 3 种不同颜色的溶液,有深绿色、黄绿色和几乎无色 3 种情况,下列选项中 说法错误的是 组别 试剂 abc 二氧化硅加入加入加入 碳酸钙不加加入加入 乙醇(3 mL)加入不加加入 蒸馏水(3 mL)不加加入不加 Aa 组处理会造成滤液呈黄绿色,因为部分叶绿素会被破坏 Bb 组处理会造成滤液几乎呈无色,因为叶绿素不会溶解于蒸馏水中 Cc 组处理会造成滤液呈深绿色,经分离会得到 4
9、 条色素带,其中第三条的颜色为蓝绿色 Da 组与 b 组相互对照,可以证明叶绿体中的色素易溶于乙醇 【答案】D 【解析】a 组未加碳酸钙,会导致部分叶绿素被破坏,使滤液呈黄绿色,A 正确;b 组处理会造成滤液几 乎呈无色,因为叶绿素不会溶解于蒸馏水中,B 正确;c 组处理会造成滤液呈深绿色,经分离会得到 4 条色素带,其中第三条为叶绿素 a,呈蓝绿色,C 正确;a 组与 b 组相比,有两个自变量,所以两组实验 对照不能证明色素易溶于乙醇,D 项错误。 【易错警示】【易错警示】绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加石英砂(二氧化硅) ,研磨不充分。
10、使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)太少。 一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低。 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:滤液细线画的过粗。 (3)滤纸条看不见色素带 忘记画滤液细线。 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。 考向二 光合作用的原理及其应用考向二 光合作用的原理及其应用 一、光合作用概述一、光合作用概述 1概念1概念 指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 CO2和 H2O 转化成贮存着能量的有机物,并且释放出氧气的 过程。 2总反应式2总反应式 6CO212H2OC6H12O66H2O6O2。 酶 3光合作用的过程3光合作用的过程
11、 二、光反应和碳反应二、光反应和碳反应 1光反应1光反应 (1)过程 光能被吸收并转化为 ATP 和 NADPH 中的化学能。 水在光下裂解为 H、O2和电子。 水中的氢(He)在光下将 NADP还原为 NADPH。 (2)场所:类囊体膜中。 (3)反应物:H2O、ADP、Pi、NADP等。 (4)生成物:O2、NADPH、ATP 等。 (5)条件:色素、光、酶。 (6)能量变化:光能ATP 与 NADPH 中的化学能。 2碳反应2碳反应 (1)过程 CO2的固定:CO2RuBP2 三碳酸分子。 2 三碳酸分子2 三碳糖。 还原 (2)场所:叶绿体基质。 (3)反应物:CO2、ATP、NADP
12、H 等。 (4)产物:三碳糖 (5)能量变化:ATP、NADPH 中的化学能三碳糖中的化学能。 3联系:光反应为碳反应提供 NADPH、ATP,碳反应为光反应提供 ADP、Pi 和 NADP3联系:光反应为碳反应提供 NADPH、ATP,碳反应为光反应提供 ADP、Pi 和 NADP ,如图所示。 ,如图所示。 5光合作用的作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率,图 1 为正常绿色植物的叶绿素 a 的作用光 谱,图 2 表示卡尔文循环的基本过程。据图回答下列问题: (1)根据叶绿素 a 的作用光谱,可知_(填“红” 、 “蓝紫” )光的光合作用效率高。若绘制叶绿素 a 的吸收光谱,则以_为横
13、坐标,以_为纵坐标。 (2)图 2 中的乙为_,乙 丙的过程需要光反应中产生_。卡尔文循环产生的中间产物是 维持循环所必需的, 当RuBP含量低时, 最初形成的三碳糖都用于RuBP的增生, 有利于_ _。 (3) RuBP 含量增加会提高卡尔文循环的速率直至达到稳定。 达到稳定时, 图 2 中?处物质的数目为_ _。 【答案】 (1)蓝紫 (光的)波长 叶绿素 a 对不同波长光的吸收率 (2) 三碳酸 (3磷酸甘油酸) ATP和NADPH 加速CO2的固定 (加速CO2的同化、 加快光合作用)(3) 2 5 【解析】根据光合作用过程分析,叶绿体色素吸收光能用于光反应阶段并产生氧气,因此图 1
14、中氧气的 释放速率代表了光合速率,图中显示叶绿素 a 的吸收值有两个波峰,主要集中于红光和蓝紫光区;图 2 中甲是二氧化碳,乙是三磷酸(3磷酸甘油酸) ,丙是三碳糖。 (1)据图分析,叶绿素 a 对蓝紫光的作用光谱的峰值更高,说明蓝紫光的光合作用效率高;若绘制叶 绿素 a 的吸收光谱,则应该以波长为横坐标,以叶绿素 a 对不同波长光的吸收率为纵坐标。 (2)根据以上分析已知图 2 中乙是三磷酸(3磷酸甘油酸) ,其还原生成三碳糖的过程需要光反应提 供 ATP 和 NADPH。最初形成的三碳糖都用于 RuBP 的增生,有利于加快 CO2的固定。 (3)每 3 个 CO2进入卡尔文循环形成 6 个
15、三碳糖,其中 5 个三碳糖再生成 3 个 C5,另外 1 个三碳糖则离 开卡尔文循环,转变成糖类等有机物。因此达到稳定时,图 2 中?处物质的数目为 25 个。 【归纳总结】【归纳总结】 光反应与碳反应的比较 比较项目光反应碳反应 场所类囊体膜叶绿体基质 时间短促,以微秒计较缓慢 条件光、色素、酶、水多种酶、CO2、NADPH、ATP 过程 利用光能使水光解产生O2, 同时产生A TP 和 NADPH 将 CO2还原为糖的一系列反应 物质变化 水的光解:H2O2H2e 光 叶绿体 1 2 O2 ATP 的合成:ADPPi能量 酶 ATP NADPH 的合成:NADPH2e CO2的固定:CO2
16、RuBP2 酶 个三碳酸分子 三碳酸分子的还原: 2 个三碳酸分子2 ATP、NADPH 酶 个三碳糖 NADPH 酶 RuBP 的再生 : 三碳糖RuBP 酶 能量变化光能ATP、 NADPH 中活跃的化学能 活跃的化学能有机物中稳定 的化学能 完成标志O2释放、ATP 和 NADPH 的生成糖类等有机物的生成 联系 光反应能为碳反应提供 ATP、NADPH、碳反应为光反应提供 ADP、Pi、NADP。 二者紧密联系,缺一不可 示意图 6植物能吸收一定强度的光驱动光合作用,后者的基本过程如下图所示。过度光照可能会导致 DNA 损伤甚 至细胞死亡,但是植物能借助一种光保护机制防止这种损伤。近来
17、研究发现,类囊体膜蛋白 PSBS 感应 类囊体腔内的高质子浓度而被激活,激活了的 PSBS 抑制电子在类囊体膜上的传递,最终将过量的光能 转换成热能释放,从而防止强光对植物造成损伤(即光保护效应) 。下列有关说法正确的是 A抑制 A 物质释放有利于 PSBS 发挥功能 B降低 ATP 合成酶活性和阻断反应 II 都有利于 PSBS 发挥功能 C若该植株既不吸收也不释放 CO2,则所产生的 A 物质全部用于图示细胞的细胞呼吸 D物质 F 可以在叶肉细胞的叶绿体基质中合成蔗糖 【答案】B 【解析】 结合题意, 据图分析可知, 光照过强类囊体膜蛋白 PSBS 感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活, 激
18、活了的 PSBS 抑制电子在类囊体膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,从而防止强光对植 物造成损伤。物质 A 是氧气,氧气是否释放与 PSBS 释放被激活都无直接关系,所以 A 错误;降低 ATP 合成酶活性则 ATP 无法快速合成,有利于类囊体腔内的质子浓度积累,而高浓度质子有利于激活 PSBS 发挥作用;阻断暗反应都有利于阻断 H+的消耗,同样可以激活 PSBS 而发挥功能,B 正确;根据题意,若 该植株既不吸收也不释放 CO2,有可能是光照过强,暗反应这段,光反应受 PSBS 的影响也无法进行,没 有产生氧气,C 错误;蔗糖的合成应该在细胞质基质中合成,D 错误。 7如图为大豆叶
19、片光合作用碳反应阶段的示意图。下列叙述正确的是 ACO2的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为三碳酸分子中的化学能 BCO2可直接被 NADPH 还原,再经过一系列的变化形成糖类 C被还原的三碳酸分子在相关酶的催化作用下,可再形成 RuBP D光强度由强变弱时,短时间内 RuBP 含量会升高 【答案】C 【解析】ATP 中的能量转化到有机物中成为稳定的化学能,不参与 CO2的固定,A 项错误;在碳反应中, 绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳不能直接被还原,它首先与 RuBP 结合形成三碳酸分子,三碳 酸分子接受ATP释放的能量并被NADPH还原, 再经一系列变化形成糖类, 在该过程中一部
20、分三碳糖形成RuB P,B 项错误;三碳酸分子被 NADPH 还原后可再形成 RuBP,此过程中需要酶参与,C 项正确;光强度由强 变弱时,会造成 NADPH 和 ATP 在短时间内减少,RuBP 的合成速率下降,而其分解速率不变,所以 RuBP 的含量会下降,D 项错误。 考向三 环境因素影响光合速率考向三 环境因素影响光合速率 一、光合速率(又称光合强度)一、光合速率(又称光合强度) 1含义:1含义:一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗 多少二氧化碳) 。 2表示方法:2表示方法:产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。 二、环境因素对光
21、合速率的影响二、环境因素对光合速率的影响 1光强度对光合速率的影响1光强度对光合速率的影响 图像分析:A点时,只进行细胞呼吸;AB段随着光强度的增强,光合作用强度也增强,但仍小于 细胞呼吸强度;B点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度即光补偿点;BC段随着光强度的增强,光 合作用强度增强 ;C点对应的光强度为光饱和点, 限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。 下面的四幅图表示A点、AB段、B点和B点之后的 O2和 CO2转移方向,但顺序已打乱,请具体填 出对应区段。 应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光强度大于光补偿点;适当提高光强度可增加大棚作物 产量。 2CO2CO2 2浓度浓度 图
22、像分析:图 1 中纵坐标表示净光合速率,A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的 CO2浓度, 即 CO2补偿点,而图 2 中纵坐标表示总光合速率,A点表示进行光合作用所需 CO2的最低浓度;两 图中的B和B点都表示 CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合速率随 CO2浓度增加而增大。 应用分析:大气中的 CO2浓度处于OA段时,植物无法进行光合作用;在农业生产中可通过“正 其行,通其风”和增施农家肥等措施增加 CO2浓度,提高光合速率。 3温度3温度 原理分析:通过影响酶活性进而影响光合作用。 图像分析:低温导致酶的活性降低,引起植物的光合速率降低,在一定范围内(AB段)随着温度 的升高酶活
23、性升高进而引起光合速率也增强 ;B点为酶的最适温度, 光合速率最大 ;BC段随温度升高, 酶的活性下降,植物光合速率降低。 应用分析:温室中白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室的温度,以 降低细胞呼吸,保证植物有机物积累。 三、探究光强度对光合作用的影响三、探究光强度对光合作用的影响 1实验假设:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增强。1实验假设:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增强。 2实验过程2实验过程 组装下图装置三套,编号为甲、乙、丙; 分别向三支试管内加入等量的小球藻和 5%的 NaHCO3溶液; 记录有色液滴的起始位置; 取三只 100 W 灯泡, 分别
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