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1、专题专题5 5光合作用光合作用特色梳理题型演练选考提升光合色素及其提取、分离1.色素的种类、颜色和吸收光谱(1)光合色素的种类及颜色叶绿体中的主要色素是叶绿素,呈绿色,包括叶绿素a和叶绿素b。叶绿体中还有许多种黄色、橙色和红色的色素,合称为类胡萝卜素。特色梳理题型演练选考提升(2)叶绿素a的吸收光谱吸收光谱定义:以某种物质对不同波长光的吸收率(可用百分率表示)为纵坐标(a),以波长为横坐标(b),所绘制的曲线。叶绿素a主要吸收蓝紫光(c)和红光(d),几乎不吸收绿光。特色梳理题型演练选考提升2.光合色素的提取与分离(1)光合色素提取:制备匀浆收集滤液制备滤纸条点样。特色梳理题型演练选考提升题型
2、题型 光合色素的种类及提取、分离光合色素的种类及提取、分离典例精析(2017浙江4月选考,30)为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响,进行了相关实验,结果如图所示。特色梳理题型演练选考提升回答下列问题。(1)本实验的因变量是。由图中曲线对比可知,经处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显,这将直接导致光反应中叶绿素吸收的光减少而降低了光合速率。由此推知,若遇到较低温天气,除升温方法外,可对植物进行处理可以减少叶绿素的损失。(2)提取上述四组该植物叶片中的色素时,为防止色素被破坏,研磨时可加入适量的。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离,结果发现,第4组得到的色素带中,从上到下的第
3、条色素带均明显变窄。(3)若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液并测定,可得到叶绿素a的吸收光谱。特色梳理题型演练选考提升答案:(1)叶绿素含量低温和光照蓝紫光和红遮光(2)碳酸钙3、4(3)吸光率特色梳理题型演练选考提升【热点变式】(2018浙江新高考研究联盟联考)某研究小组在探究光合作用影响因素的活动中,选择了两个相同的透明玻璃罩,罩内分别放置甲、乙两盆长势相似的不同植物,在水分充足、光照和温度适宜的条件下密闭培养,并用红外线测量仪定时测量玻璃罩内的CO2含量,持续90min,结果如下表(假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变),请分析以下问题。特色梳理题型演练选考提升特色梳理题型演练选
4、考提升(1)实验开始至40min,甲、乙两种植物的光合速率都,5090min内光合作用的主要限制因素是。(2)该探究活动的自变量是,由实验结果可推测植物更适合大棚种植。(3)植物叶肉细胞中光合色素的含量也可能影响光合速率。为了进一步研究两种植物叶肉细胞的光合色素含量差异,小组成员用等量两种植物的绿色叶片分别制取色素滤液,在黑暗环境中用上图所示的装置进行实验,在白屏上投射的可见光谱中,出现明显暗带的是光区域;甲、乙两组结果比较,暗带更明显的那种植物,在其他条件都适宜的情况下,光合作用速率更。(4)若要进一步分析光合色素中叶绿素a所占比例的多少,可用纸层析法分离不同色素,再比较进行分析。特色梳理题
5、型演练选考提升答案:(1)减小CO2浓度(2)植物种类,时间或CO2浓度乙(3)红光和蓝紫光大(4)不同色素带的宽度解析:(1)实验开始40min,甲、乙植物都消耗密闭容器中的CO2,因此植物的光合速率都下降。5090min,两植物的光合速率均不再变化,受限因素主要是容器内的CO2不足。(2)分析表中数据可知,本实验的自变量是植物种类、时间及CO2浓度变化对光合速率的影响。(3)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此红光和蓝紫光区域明显变暗。暗带更明显的植物,说明叶绿素含量更高,其他条件相同的情况下,光合速率更大。(4)比较不同色素的含量,可根据层析后不同色素条带的宽度进行判断。特色梳理题型演练选考
6、提升1.叶绿体色素的种类、颜色及吸收光谱 特色梳理题型演练选考提升2.光合色素提取与分离实验的异常现象分析 特色梳理题型演练光合作用基本过程光反应和碳反应的区别与联系特色梳理题型演练特色梳理题型演练题型一题型一 光合作用概述光合作用概述典例精析1下列关于光合作用的叙述,不正确的是()A.光反应需要光,不需要酶,碳反应不需要光,需多种酶B.光反应在叶绿体的类囊体膜中进行,碳反应在叶绿体的基质中进行C.光反应分解水生成NADPH,碳反应将CO2还原成葡萄糖并生成H2OD.光反应吸收光能形成ATP,碳反应将ATP中化学能储存在有机物中 答案 答案关闭A特色梳理题型演练技巧点拨“一二三四”法巧记光合作
7、用基本知识 特色梳理题型演练题型二题型二 光反应与碳反应的过程光反应与碳反应的过程典例精析2(2017浙江11月选考,26)在黑暗条件下,将分离得到的类囊体放在pH为4的缓冲溶液中,使类囊体内外的pH相等,然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH为8的缓冲溶液中,结果检测到有ATP的生成。根据实验分析,下列叙述正确的是()A.实验中溶液的H+均来自水的裂解B.黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATPC.光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H+浓度较高D.若使类囊体的脂双层对H+的通透性增大,ATP生成量不变 答案解析解析关闭实验溶液中的H+部分来自水的裂解,部分来自溶液中存在的H+,A项错误
8、;黑暗条件下,叶绿体无法进行光反应,不能产生ATP,B项错误;光照条件下,水分子光解产生H+,促使叶绿体中类囊体的腔内H+浓度升高,C项正确;若使类囊体的脂双层对H+的通透性增大,ATP生成量增加,D项错误。 答案解析关闭C特色梳理题型演练易错点拨(1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的两个阶段,而是息息相关的过程,没有光反应,碳反应也无法进行。(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体,在原核生物中主要为质膜。(3)碳反应所需要的ATP仅来自光反应,而不能由细胞呼吸提供。(4)光合作用中,ATP提供能量和磷酸基团;NADPH提供能量和作为还原剂,也是氢的载体,提供氢。(5)三碳糖或五碳糖(
9、RuBP)组成元素中含有磷。特色梳理题型演练【热点变式】如图为光合作用过程示意图,其中数字代表反应过程,字母表示物质,请回答下列问题。特色梳理题型演练(1)图中磷脂双分子层上除分布有叶绿素外,还含有许多种黄色、橙色和红色的色素,合称为;提取绿叶中光合色素时,除绿叶外,还需在研钵中加入。(2)图中膜甲侧浓稠的液体称为,在此液体内发生的反应过程有(请用数字表示)。(3)若光强度突然减弱,则C物质的合成速率将(填“增强”“减弱”或“不变”)。(4)生成1分子H物质,需要循环轮。(5)在供给14CO2较长时间后,能够检测出14C的物质是(请用字母回答)。答案:(1)类胡萝卜素SiO2、CaCO3、95
10、%的乙醇(2)叶绿体基质(3)减弱(4)3(5)C、H特色梳理题型演练选考提升环境因素对光合速率的影响环境因素对光合作用的影响(1)光合速率(又称光合强度)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)。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。特色梳理题型演练选考提升(2)环境因素对光合速率的影响光强度对光合速率的影响随着光强度的增强,光合作用强度也增强,当光合作用强度等于细胞呼吸强度时,该光强度即光补偿点;随着光强度的增强,光合作用强度增强,当达到光饱和点时,光合作用强度不再发生改变。CO2浓度在一定范围内(目前大气中的
11、CO2约为0.03%,当这一浓度增加至1%以内时),光合速率随CO2浓度增加而增大。温度温度通过影响酶活性进而影响光合作用,在一定的温度范围内,随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强,达到最大光合速率时的温度为最适温度,超过该温度,光合速率下降。特色梳理题型演练选考提升题型一题型一 光合作用的生产应用光合作用的生产应用典例精析1下列有关植物光合作用的应用的叙述,不正确的是()A.雨天的大棚中适当增加人工光照有助于提高光合作用B.冬季晴天的中午在大棚中适当增加CO2的供应有助于提高光合作用C.夏季雨天的农田,升高温度有助于提高光合作用速率D.立秋后的农田,适当施用农家肥有助于提高光合作用
12、 答案解析解析关闭雨天光强度弱,因此大棚中适当增加人工光照可以提高光合作用,A项正确;CO2是光合作用的原料,因此冬季晴天的中午在大棚中适当增加CO2的供应有助于提高光合作用,B项正确;夏季气温较高,雨天的农田光强度较弱,并且光合作用的最适温度低于细胞呼吸的最适温度,因此升高温度只能提高呼吸速率,反而会降低光合作用速率,C项错误;立秋后的农田,适当施用农家肥,经分解后产生CO2,有助于提高光合作用,D项正确。 答案解析关闭C特色梳理题型演练选考提升题型二题型二 光照和光照和CO2浓度变化对光合作用物质变化的影响浓度变化对光合作用物质变化的影响典例精析2正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布
13、迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP+比值下降 答案 答案关闭B特色梳理题型演练选考提升技巧点拨短时间内光反应与碳反应物质含量变化分析技巧光照强弱问题。如对光照增强的分析如下(CO2浓度不变):初始结果:CO2对RuBP的消耗量不变;ATP和NADPH增多ATP和NADPH对三碳酸的消耗增多,三碳酸的含量减少最终结果:三碳糖含量增多,RuBP含量增多综合分析:ATP和NADPH增加,三碳糖含量增多,RuBP含量增多,三碳酸减少。特色梳理题型演练选考提升CO2浓度强弱问题。对CO2浓
14、度突然增加的分析如下(光照强度不变):初始结果:CO2消耗RuBP增多,RuBP减少,三碳酸增多;ATP和NADPH不变三碳酸对ATP和NADPH的消耗增加,ATP和NADPH减少最终结果:三碳糖含量增多综合分析:ATP和NADPH减少,三碳糖含量增多,RuBP含量减少,三碳酸增加。特色梳理题型演练选考提升题型三题型三 探究环境因素对光合速率的影响探究环境因素对光合速率的影响典例精析3(2018浙江4月选考,30)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某植物A、B两个品种,在正常光照和弱光照下进行实验,部分实验内容与结果见下表。特色梳理题型演练选考提升回答下列问题。(1)据表推知,经
15、弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照,导致其卡尔文循环中再生出的量改变,从而影响光合作用速率。(2)表中的光合色素位于叶绿体的膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素,再用滤纸进行层析分离。与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,向上而下的第4条色素带变,这有利于品种B利用可见光中较短波长的光。(3)实验结果表明,经弱光照处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其来适应弱光环境。品种的耐荫性较高。特色梳理题型演练选考提升答案:(1)下降RuBP(2)类囊体宽蓝紫(3)比例B解析:(1)根据题中表格信息可知,经弱光处理后,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照
16、下降。色素的作用是吸收、传递和转化光能,所以会导致卡尔文循环中再生出RuBP的量改变,从而影响光合作用速率。(2)光合色素位于叶绿体的类囊体膜中。色素分离从上到下的第四条色素带表示的是叶绿素b,根据表格信息可知B品种弱光下叶绿素b的含量上升,所以第四条色素带变宽。叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,其中较短波长是蓝紫光。(3)根据实验结果表明,经弱光处理该植物可通过改变光合色素含量及比例来适应弱光环境,品种B的耐阴性更高。特色梳理题型演练选考提升【热点变式】(2018绍兴模拟)为探究环境因素对光合作用的影响,进行了相关实验。图1是实验装置示意图,图2是实验结果示意图。特色梳理题型演练选考提升回答下列
17、问题。(1)该实验的可变因素是。实验过程中图1装置内可观察到有气泡产生,该气泡是光合作用阶段的产物,其中蓝细菌组发生此反应的场所在。(2)若向图1装置中通入C18O2,则C18O2被还原为带有放射性的,此物质大部分用于RuBP再生,短时间内可检测到带放射性的物质还有。(3)由图2分析可知,3种藻类中pH适应范围最广的是;在水体富营养化的湖泊中,往往蓝细菌的生长繁殖会占优势,原因是。特色梳理题型演练选考提升答案:(1)藻类的种类和缓冲液的pH光反应质膜(2)三碳化合物五碳化合物和葡萄糖等(3)绿藻富营养化水体中N、P含量高,蓝细菌利用水体中的N、P等能力强,其含量过高会导致蓝细菌的过度繁殖特色梳
18、理题型演练选考提升解析:(1)分析图1可知,该实验的自变量是pH,图2中自变量是藻的种类,因此可变因素是不同藻类和pH。光合作用过程中,气泡是O2,这是光反应的产物,蓝细菌光反应发生的场所为质膜。(2)向装置1中通入C18O2,C18O2与RuBP结合后生成带有放射性的三碳酸,进而被光反应产物还原为三碳糖。碳反应过程中,生成的三碳糖大部分用于RuBP再生,由于三碳糖生成有机物过程中存在脱水缩合,因此还会有产生。(3)分析图2可知,蓝细菌在pH6.09.0光合速率都相对较高,说明该藻具有较广的pH适应范围。在水体富营养化时,藻类通过光合作用消耗水体中的CO2,水体pH升高,而蓝细菌最适pH较高,
19、此时蓝细菌生长占优势。特色梳理题型演练选考提升题型四题型四 环境因素对光合速率的影响环境因素对光合速率的影响典例精析4(2018浙江4月选考,26)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株,分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素),测得未胁迫和胁迫8h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是()特色梳理题型演练选考提升A.寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体外膜上H的传递B.寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质C.转Z基因提高光合作用的效率,且增加寡霉素对光
20、合速率的抑制作用D.喷施NaHSO3促进光合作用,且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降 答案解析解析关闭由题目可知,寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性,细胞呼吸合成ATP的场所在细胞溶胶、线粒体基质和内膜,光合作用合成ATP的场所在类囊体膜,A、B两项错误;比较图中W+H2O和T+H2O两组的柱状图可知,转基因植物在未胁迫和胁迫状态下光合速率均比未转基因植物高,所以转Z基因能提高光合作用的效率,比较图中W+H2O、W+寡霉素两组光合速率的差值和T+H2O、T+寡霉素两组光合速率的差值,可知施加了寡霉素之后,转基因植物光合速率下降的幅度更小,所以转Z基因能减弱寡霉素对光合速率的抑制作
21、用,C项错误;比较图中W+H2O和W+NaHSO3及T+H2O和T+NaHSO3,可知喷施NaHSO3后,转基因植物和未转基因植物在未胁迫和胁迫状态下光合速率均提高,且可以减缓胁迫引起的光合速率的下降,D项正确。 答案解析关闭D特色梳理题型演练选考提升技巧点拨坐标曲线或柱形图解题策略 特色梳理题型演练选考提升【热点变式】在玻璃温室中,研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源(补光)试验,结果如图所示。补光的光强度为150mol/(m2s),补光时间为上午7:0010:00,温度适宜。特色梳理题型演练选考提升下列叙述正确的是()A.给植株补充580nm光源,对该植株的生长有促进作用B.
22、若680nm补光后植株的光合色素增加,则光饱和点将下降C.若450nm补光组在9:00时突然停止补光,则植株释放的O2量增大D.当对照组和450nm补光组CO2吸收速率都达到6mol/(m2s)时,450nm补光组从温室中吸收的CO2总量比对照组少 答案 答案关闭D特色梳理题型演练选考提升1.外界条件变化对光合作用产物的影响总结 特色梳理题型演练选考提升2.探究环境因素对光合作用影响的变量设置及检测 特色梳理题型演练选考提升3.光补偿点与光饱和点的移动规律 特色梳理题型演练选考提升(2)举例特色梳理题型演练选考提升光合作用与细胞呼吸比较(加试)光合作用和细胞呼吸的区别特色梳理题型演练选考提升特
23、色梳理题型演练选考提升题型一题型一 光合作用和细胞呼吸的过程比较光合作用和细胞呼吸的过程比较典例精析1(2018杭州及周边重点中学高三期中)图甲表示天竺葵叶肉细胞进行光合作用和需氧呼吸的部分代谢过程,其中ae表示有关物质,AD表示相关生理过程。图乙表示某一温度下天竺葵净光合作用强度随CO2浓度的变化曲线。请回答下列问题。特色梳理题型演练选考提升(1)图甲中a物质为,D过程的场所为。(2)图甲所示生理过程中,能够产生ATP的有(填图中字母)。在某一生理过程中二氧化碳还原为糖的一系列过程称为。(3)分析图乙曲线可知,当外界CO2浓度处于F点时,天竺葵叶肉细胞光合作用所固定的CO2量(填“大于”或“
24、等于”或“小于”)细胞呼吸释放的CO2量;为提高密闭大棚内的作物产量,棚内的CO2应控制在(填图中字母)浓度为宜。(4)若使大棚内CO2浓度从G变成F,则在短时间内,天竺葵叶肉细胞中RuBP的生成速率的变化是。答案:(1)H2O细胞溶胶(2)A、B、D卡尔文循环(或碳反应)(3)大于H(4)下降特色梳理题型演练选考提升解析:(1)图甲中A代表光反应,B代表需氧呼吸第二、三阶段,C代表碳反应,D代表糖酵解过程,a物质来源于B过程,可参与光反应,则应为H2O,D过程的场所为细胞溶胶。(2)图甲所示生理过程中,A、B、D均能够产生ATP。在卡尔文循环(或碳反应)过程中二氧化碳还原为糖。(3)图乙表示
25、某一温度下天竺葵净光合作用强度随CO2浓度的变化,当外界CO2浓度处于F点时,该植物的净光合速率为0,由于根部细胞只进行细胞呼吸,天竺葵叶肉细胞光合作用所固定的CO2量应大于细胞呼吸释放的CO2量;提高密闭大棚内的作物产量,棚内的CO2应控制在H浓度,这样既可以使作物净光合作用最强,又比较经济。(4)使大棚内CO2浓度从G变成F,CO2浓度降低,则在短时间内,天竺葵叶肉细胞中RuBP用于固定的量减少,导致其含量增多,反馈抑制导致其生成速率下降。特色梳理题型演练选考提升题型二题型二 基于气体变化的光合速率、呼吸速率比较基于气体变化的光合速率、呼吸速率比较典例精析2将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶
26、片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔2min测定一次小室中的CO2浓度,结果如下图。下列对此实验叙述,正确的是()A.卡尔文循环生成的三碳糖磷酸大多数离开卡尔文循环,少数参与RuBP的再生B.当CO2浓度约为0.8mmol/L时,乙植物比甲植物具有更大的净光合速率C.25min以后,两种植物叶片各自的光合速率大于其细胞呼吸速率D.从开始到第10min期间,光合作用积累的有机物总量甲植物大于乙植物 答案 答案关闭B特色梳理题型演练选考提升【热点变式】下图表示夏季晴天,某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2的浓度变化,假设一昼夜5时日出、19时日落,假定
27、玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2测定仪测得了一天内该玻璃罩内CO2浓度变化情况,绘制成如图的曲线,下列有关说法正确的是()A.BC段较AB段CO2增加减慢,是因为低温使植物细胞呼吸减弱B.CO2下降从D点开始,说明植物进行光合作用是从D点开始的C.FG段CO2下降不明显,是因为光照减弱,光合作用减弱D.H点CO2浓度最低,说明此时植物对CO2的吸收最多,光合作用最强 答案解析解析关闭BC段没有光照,不进行光合作用,并且凌晨时温度较低,因此较AB段CO2浓度增加减慢,是因为低温使植物细胞呼吸减弱,A项正确;D点CO2浓度开始下降,说明光合作用大于细胞呼吸,因此光合作用在D点之前就开始,B项错误;FG段原因是光照强,气温高,导致蒸腾作用强,水分散失多,气孔关闭,CO2供应不足,C项错误;H点时,光合作用等于细胞呼吸,此时一天中积累有机物最多,D项错误。 答案解析关闭A特色梳理题型演练选考提升光合作用与细胞呼吸强度大小比较(以曲线图形为例)特色梳理题型演练选考提升
