2025屆新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第3單元細(xì)胞的代謝第9講第1課時(shí)光合作用的原理學(xué)案新人教版

PAGEPAGE18第9講光合作用與能量轉(zhuǎn)化素養(yǎng)導(dǎo)讀第1課時(shí)光合作用的原理必備學(xué)問固本夯基一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.試驗(yàn):綠葉中色素的提取和分別(1)試驗(yàn)原理(2)試驗(yàn)步驟(3)試驗(yàn)結(jié)果2.葉綠體中的色素及色素的汲取光譜(1)色素汲取光的范圍:一般狀況下,葉綠體中的色素只汲取,而對(duì)紅外光和紫外光等不汲取。

(2)色素的功能:葉綠素主要汲取,類胡蘿卜素主要汲取。

3.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能(1)結(jié)(2)功能:進(jìn)行的場所。

(3)恩格爾曼的試驗(yàn):需氧細(xì)菌只分布于被光束照耀的部位,干脆證明白葉綠體能汲取光能用于光合作用放氧。

二、光合作用的原理1.探究光合作用原理的經(jīng)典試驗(yàn)(1)19世紀(jì)末,科學(xué)界普遍認(rèn)為,在光合作用中,糖是由甲醛分子縮合成的。1928年,科學(xué)家發(fā)覺甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成。

(2)1937年,英國希爾發(fā)覺離體葉綠體在適當(dāng)條件下可釋放。

(3)1941年,美國魯賓和卡門探討了光合作用中的氧氣來源于。

(4)1954年,美國阿爾農(nóng)發(fā)覺,在光照下,葉綠體可合成。1957年,他發(fā)覺這一過程總是與相伴隨。

2.光合作用的過程(1)依據(jù)上圖分析光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)分。過程Ⅰ.

Ⅱ.

場所

條件、光合色素和酶

多種酶原料H2O、NADP+、ADP、PiNADPH、ATP、CO2產(chǎn)物NADPH、ATP、

、ADP、Pi、NADP+

物質(zhì)變更①水的光解:H2ONADPH+O2②ATP的合成:ADP+Pi

①CO2的固定:+C5

②C3的還原:

+C5

能量變更光能→ATP和NADPH中

ATP和NADPH中→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

(2)依據(jù)下圖分析光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系。①光反應(yīng)為暗反應(yīng)供應(yīng)。

②暗反應(yīng)為光反應(yīng)供應(yīng)。

名師點(diǎn)睛NADPH既可以起到還原劑的作用,也可以供應(yīng)能量。(3)寫出光合作用總反應(yīng)式,并用箭頭標(biāo)注反應(yīng)物中H、O的去向。

概念檢測1.基于對(duì)捕獲光能的色素和葉綠體的結(jié)構(gòu)的理解,推斷下列表述是否正確。(1)植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地汲取綠光。()(2)液泡中色素汲取的光能用于光合作用。()(3)葉片黃化,葉綠體對(duì)紅光的汲取增多。()(4)光合作用須要的光合色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。()(5)沒有葉綠體,細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用。()(6)葉綠體色素濾液細(xì)線浸入層析液,可導(dǎo)致濾紙條上色素帶重疊。()2.基于對(duì)光合作用的原理的理解,推斷下列表述是否正確。(1)光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí),短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)上升。()(2)光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的NADPH可在暗反應(yīng)中作為還原劑。()(3)光合作用的暗反應(yīng)階段須要消耗能量。()(4)夏季晴天光照最強(qiáng)時(shí),小麥光合速率最高。()(5)進(jìn)入葉綠體的CO2不能被NADPH干脆還原。()(6)光合作用推動(dòng)碳循環(huán)過程,促進(jìn)了生物群落中的能量循環(huán)。()教材拓展1.(人教版必修1P99旁欄問題)溫室或大棚種植蔬菜時(shí),最好選擇的玻璃、塑料薄膜,理由是。

2.(人教版必修1P104左下角“相關(guān)信息”)光合作用制造的有機(jī)物,除一部分用來建立植物體和呼吸消耗外,大部分被輸送到植物體的貯存器官儲(chǔ)存起來。光合作用的終產(chǎn)物通常是。

3.(人教版必修1P100“思索·探討”)恩格爾曼試驗(yàn)在試驗(yàn)材料的選取上有什么奇妙之處?該試驗(yàn)中臨時(shí)裝片的環(huán)境條件和試驗(yàn)條件是什么?其目的是什么?4.(人教版必修1P101“拓展應(yīng)用”)如何從水層透光與植物光能捕獲的層面,說明海洋中紅藻、褐藻、綠藻在海水中的垂直分布特點(diǎn)?核心考點(diǎn)實(shí)力提升考點(diǎn)一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)合作探究探究1綠葉中色素的提取和分別試驗(yàn)操作要點(diǎn)項(xiàng)目留意事項(xiàng)操作目的提取色素選簇新的綠葉使濾液中色素含量高研磨時(shí)加無水乙醇

加少許SiO2和CaCO3

快速、充分研磨防止,充分溶解色素

盛放濾液的試管管口加棉塞防止

分別色素濾紙預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙上

濾液細(xì)線要直、細(xì)、齊使分別出的色素帶

濾液細(xì)線干燥后再畫一到兩次使分別出的色素帶

濾液細(xì)線不觸及層析液防止

探究2綠葉中色素的提取和分別試驗(yàn)異樣現(xiàn)象異樣現(xiàn)象緣由分析收集到的濾液綠色過淺①未加,研磨不充分;

②運(yùn)用放置數(shù)天的菠菜葉,濾液中色素(葉綠素)含量;

③一次加入大量的無水乙醇,提取的色素濃度太(正確做法:加入無水乙醇);

④未加或加入過少,色素被破壞

濾紙條色素帶重疊①濾液細(xì)線不直;②濾液細(xì)線

濾紙條無色素帶①遺忘畫濾液細(xì)線;②,且時(shí)間較長,色素全部溶解到層析液中

探究3葉綠體中的色素及色素的汲取光譜如圖為葉綠素a和葉綠素b的汲取光譜(暗帶部分表示被汲取的光線),思索回答下列問題。(1)從葉綠素汲取光譜圖可知:葉綠素a在紅光部分的汲取帶較葉綠素b偏向波方面,且汲取光譜帶比葉綠素b寬,葉綠素b在藍(lán)紫光部分的汲取光譜帶比葉綠素a(填“寬”或“窄”)。

(2)探討表明:在漫射光環(huán)境中(比如蔭蔽條件下是漫射光環(huán)境),光線以較短波長的光占優(yōu)勢。請預(yù)料:和上層葉片相比,同一植物底層葉片中,葉綠素a/b,弱光下的汲取實(shí)力,有利于提高植株的捕光實(shí)力,這是對(duì)弱光環(huán)境的一種適應(yīng)。

考向突破考向1綠葉中色素的提取和分別試驗(yàn)1.(2024江蘇)采納簇新菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分別”試驗(yàn),下列敘述錯(cuò)誤的是()A.提取葉綠體色素時(shí)可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時(shí)加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取D.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量削減樣液擴(kuò)散2.(2024山東臨沂模擬)利用無水乙醇提取出葉綠體中的色素,設(shè)法分別得到各種色素,并將葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素和混合液依次點(diǎn)樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如圖所示)。當(dāng)濾紙下方浸入層析液后,濾紙條上各色素正確的位置應(yīng)為()考向2捕獲光能的色素及色素的汲取光譜3.無論是在植物工廠里,還是在自然界中,植物捕獲光能都要依靠光合色素。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.類胡蘿卜素主要在藍(lán)紫光區(qū)汲取光能用于光反應(yīng)B.葉片中光合色素對(duì)不同波長光的汲取會(huì)影響葉片的顏色C.一般狀況下,光合色素所利用的光都是可見光D.紙層析法分別光合色素時(shí),色素的含量變更不影響試驗(yàn)結(jié)果4.植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對(duì)不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)汲取的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的汲取光譜可通過測量其對(duì)不同波長光的汲取值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的汲取速率隨光波長的變更來表示D.葉片在640~660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參加光合作用引起的歸納總結(jié)(1)影響葉綠素合成的三大因素(2)葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)①葉綠體的基粒由類囊體堆疊而成,有巨大的膜面積。②葉綠體的類囊體薄膜上分布有汲取光能的色素。③葉綠體的類囊體薄膜和基質(zhì)中有催化光合作用進(jìn)行的酶?？键c(diǎn)二光合作用的原理合作探究探究1探究光合作用原理的經(jīng)典試驗(yàn)(1)在光照下,向離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒有CO2),可以釋放出氧氣。像這樣,離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。①希爾的試驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣,是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水?②希爾的試驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?(2)1941年,美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法,探討了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它們分別變成H218O和C18O2。然后,進(jìn)行了兩組試驗(yàn):第一組給植物供應(yīng)H2O和C18O2,其次組給同種植物供應(yīng)H218O和CO2。在其他條件都相同的狀況下,第一組釋放的氧氣都是O2,其次組釋放的都是①分析魯賓和卡門做的試驗(yàn),你能得出什么結(jié)論?②用于標(biāo)記化合物的同位素都有放射性嗎?③中學(xué)生物里涉及同位素標(biāo)記法的有哪些?(舉出兩例即可)(3)美國科學(xué)家阿爾農(nóng)也用離體的葉綠體做試驗(yàn)發(fā)覺,在光照下,當(dāng)向反應(yīng)體系中供應(yīng)ADP、Pi時(shí)葉綠體可合成ATP,并且發(fā)覺這一過程總是與水的光解相伴隨。分析阿爾農(nóng)做的試驗(yàn),你能得出什么結(jié)論?(4)1951年,卡爾文因發(fā)覺光合作用合成己糖(葡萄糖)反應(yīng)中CO2的固定途徑獲得諾貝爾獎(jiǎng)。將小球藻裝在一個(gè)密閉容器中,通過通氣管向密閉容器中通入14CO2,通氣管上有一個(gè)開關(guān),可以限制14CO2的供應(yīng),密閉容器四周有光源,通過限制電源開關(guān)可以限制光照的有無。向密閉容器中通入14CO2,賜予試驗(yàn)裝置不同時(shí)間(0<t1<t2<t3<t4<t5)的光照,分析14CO2去向,結(jié)果見表,據(jù)表分析回答下列問題。光照時(shí)間0t1t2t3t4t5分別出的放射性化合物無aa、ba、b、ca、b、c、d、ea、b、c、d、e、f注:表中a~f依次代表3-磷酸甘油酸(C3H7O7P)、1,3-二磷酸甘油酸(C3H8O10P2)、3-磷酸甘油醛(C3H7O7P)、己糖、C5化合物、淀粉①本試驗(yàn)的自變量是什么?②寫出14C的轉(zhuǎn)移途徑。③只做光照時(shí)間為t5的試驗(yàn),能不能確定出放射性化合物出現(xiàn)的先后依次?探究2光合作用的過程(1)下圖為某位同學(xué)構(gòu)建的光反應(yīng)過程示意圖。請結(jié)合希爾試驗(yàn)、魯賓和卡門試驗(yàn)、阿爾農(nóng)試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行完善。(2)卡爾文采納放射性同位素標(biāo)記的14CO2作為光合作用的原料,每隔一段時(shí)間取樣并運(yùn)用放射自顯影技術(shù)追蹤被14CO2標(biāo)記的產(chǎn)物,結(jié)果發(fā)覺:短時(shí)間0.5s的時(shí)候,14C標(biāo)記物首先集中出現(xiàn)在PGA(一種三碳化合物)中,5s的時(shí)候,14C標(biāo)記物則集中出現(xiàn)在葡萄糖和RuBP(一種五碳化合物)中。當(dāng)卡爾文突然降低CO2的供應(yīng)時(shí),發(fā)覺RuBP會(huì)積累,如下圖所示。請結(jié)合卡爾文試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)論,修改、完善下列暗反應(yīng)過程示意圖?？枷蛲黄瓶枷?光合作用的過程1.(2024天津)探討人員從菠菜中分別類囊體,將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包袱成油包水液滴,從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原,并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是()A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參加CO2固定與還原D.與葉綠體相比,該反應(yīng)體系不含光合作用色素易錯(cuò)警示在光照條件下,植物既進(jìn)行光反應(yīng),也進(jìn)行暗反應(yīng);假如植物長期處于黑暗環(huán)境中,光反應(yīng)和暗反應(yīng)都會(huì)停止。在暗反應(yīng)停止時(shí),ATP和NADPH積累,光反應(yīng)也要停止。2.(2024山東濰坊三模)磷酸丙糖不僅是光合作用中最先產(chǎn)生的糖,也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。如圖為某植物光合作用產(chǎn)物的合成與運(yùn)輸示意圖。下列相關(guān)說法正確的是()A.a表示的物質(zhì)是ATP,它也可以在葉綠體基質(zhì)中合成B.磷酸丙糖應(yīng)當(dāng)是一種五碳化合物C.磷酸丙糖是暗反應(yīng)產(chǎn)物,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成淀粉D.若圖中表示的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制,會(huì)導(dǎo)致光合速率下降考向2環(huán)境條件驟變對(duì)葉綠體中物質(zhì)含量的影響3.下圖表示在夏季晴朗的白天植物細(xì)胞內(nèi)C3和C5的相對(duì)含量隨一種環(huán)境因素變更的變更狀況。下列對(duì)這一環(huán)境因素變更的分析,正確的是()A.突然停止光照B.突然增加CO2濃度C.降低環(huán)境溫度D.增加光照強(qiáng)度方法技巧“來源去路法”分析環(huán)境條件變更時(shí)間合作用中相關(guān)物質(zhì)的含量變更下圖中Ⅰ表示光反應(yīng),Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的還原,當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變更時(shí),可從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方面,綜合分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變更。示例:CO2供應(yīng)正常,光照停止時(shí)C3的含量變更留意:(1)以上分析只表示條件變更后短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)相對(duì)含量的變更。(2)以上各物質(zhì)變更中,C3和C5含量的變更是相反的,NADPH和ATP含量變更是一樣的。(3)詳細(xì)分析時(shí)只有理清C3、C5的“來源”與“去路”(C3產(chǎn)生于CO2的固定,消耗于C3的還原;C5產(chǎn)生于C3的還原,消耗于CO2的固定),才能避開試題陷阱。第9講光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)光合作用的原理必備學(xué)問·固本夯基一、1.(1)有機(jī)溶劑無水乙醇溶解度(2)二氧化硅碳酸鈣擴(kuò)散勻稱(3)胡蘿卜素黃色葉綠素a葉綠素b黃綠色2.葉綠素b葉綠素a胡蘿卜素葉黃素(1)可見光(2)藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光3.(1)雙層膜暗反應(yīng)基粒光合色素光反應(yīng)(2)光合作用(3)葉綠體二、1.(1)糖(2)氧氣(3)水(4)ATP水的光解2.(1)光反應(yīng)暗反應(yīng)葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光能O2(CH2O)ATPCO22C32C3(CH2O)活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能(2)ATP和NADPHADP、Pi、NADP+(3)【概念檢測】1.(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2.(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×【教材拓展】1.提示無色透亮有色玻璃或塑料薄膜主要透過同色光,其他色光很少或不能透過,光照強(qiáng)度減弱,不利于光合作用;而無色透亮的玻璃或塑料薄膜能透過日光中各色光,光照強(qiáng)度較大,有利于光合作用的進(jìn)行2.提示淀粉和蔗糖3.提示選擇水綿和需氧細(xì)菌,水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀分布,便于視察;用需氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。該試驗(yàn)在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進(jìn)行,選用極細(xì)的光束照耀,并且用需氧細(xì)菌進(jìn)行檢測,目的是解除氧氣和除極細(xì)光束外的其他光的干擾。4.提示藻類本身的顏色是反射出來的光,即紅藻反射出紅光,綠藻反射出綠光,褐藻反射出黃色的光。水層對(duì)光波中的紅、橙光的汲取顯著多于藍(lán)、綠光的汲取,即到達(dá)深水層的光線是相對(duì)富含短波長的光,所以汲取紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層,汲取藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。核心考點(diǎn)·實(shí)力提升考點(diǎn)一【合作探究】探究1提示溶解色素研磨充分、愛護(hù)色素乙醇過度揮發(fā)乙醇揮發(fā)和色素氧化快速擴(kuò)散平整不重疊清楚分明色素干脆溶解到層析液中探究2提示二氧化硅太少低分次少量碳酸鈣過粗濾液細(xì)線接觸到層析液探究3(1)提示長寬(2)提示降低增加【考向突破】1.B色素易溶于有機(jī)溶劑,故可用無水乙醇作為溶劑來提取,A項(xiàng)正確。研磨時(shí)加入CaCO3而非CaO,B項(xiàng)錯(cuò)誤。研磨時(shí)加入石英砂,有助于研磨充分,有助于色素的提取,C項(xiàng)正確。為了得到整齊的色素帶,濾液細(xì)線盡量細(xì)、直、齊,D項(xiàng)正確。2.B在層析液中4種色素的溶解度從高到低依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b,色素溶解度越高,隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的速度越快。混合液中含4種色素,擴(kuò)散后在濾紙條上形成4條色素帶。3.D光合色素包括類胡蘿卜素和葉綠素,其中類胡蘿卜素主要汲取藍(lán)紫光,用于光合作用光反應(yīng)階段,A項(xiàng)正確;葉片中光合色素對(duì)不同波長光的汲取會(huì)影響葉片的顏色,B項(xiàng)正確;一般狀況下,光合色素所利用的光都是可見光,主要汲取可見光中的藍(lán)紫光和紅光,C項(xiàng)正確;紙層析法分別光合色素時(shí),色素的含量變更會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.A類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素,主要汲取藍(lán)紫光,基本不汲取紅光,A項(xiàng)錯(cuò)誤。各種色素的汲取光譜可以通過測量其對(duì)不同波長光的汲取值來繪制,B項(xiàng)正確。光合作用的作用光譜可用光合作用的強(qiáng)度隨光波長的變更來表示,通常用O2的釋放速率或CO2的汲取速率來表示光合作用強(qiáng)度,C項(xiàng)正確。波長為640~660nm的光為紅光,葉綠素對(duì)其汲取量較大,在此波長光下釋放O2是由于葉綠素參加了光合作用,D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)二【合作探究】探究1(1)①提示不能。希爾反應(yīng)僅說明白離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣。該試驗(yàn)沒有解除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾,也并沒有干脆視察到氧元素的轉(zhuǎn)移。②提示能。希爾反應(yīng)是離體葉綠體在無CO2的條件下完成的,因此,水的光