2018届高考生物一轮复习 第三单元第10讲光合作用的探究历程与基本过程

第10讲 光合作用的探究历程与基本过程1．光合作用的基本过程(Ⅱ) 2．实验：叶绿体色素的提取和分离捕获光能的色素和结构1．叶绿体中色素的种类和颜色2(1)色素的功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390～760 nm ，叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不吸收。

3．叶绿体(1)结构示意图(2)结构⎩⎪⎨⎪⎧外表：①双层膜内部⎩⎪⎨⎪⎧②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有 色素和与光反应有关的酶↓决定(3)功能：进行光合作用的场所↓证明(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位1．(必修1 P99色素与吸收光谱改编)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。

据图判断，以下说法不正确的是( )A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少答案：C2．(深入追问)如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。

提示：三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光，没有红光和蓝紫光，使水绵不同部位的光合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。

1．恩格尔曼实验方法的巧妙之处(1)巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。

(2)妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。

(3)巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。

2．影响叶绿素合成的“三大”因素(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，叶片会发黄。

(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，影响叶绿素的合成，低温时叶绿素容易被破坏，使叶子变黄。

(3)矿质元素：叶绿素合成的必需元素，如氮、镁等；叶绿素合成的辅助成分，如缺铁后某些酶无法合成，叶绿素不能合成，叶子会变黄。

【感知考题】(2016·高考全国卷甲，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是()A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的[解析]叶绿体中的色素易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮中，A项叙述正确；镁是叶绿素的组成元素，植物中的矿质元素主要由根从土壤中吸收，B项叙述正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光(波长范围大约是390～760 nm)，而红外光是波长大于760 nm的光，紫外光是波长小于390 nm的光，C项叙述错误；黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻，从而使叶片表现出类胡萝卜素的黄色，D项叙述正确。

[答案] C红枫在生长季节叶片呈红色的原因是因为液泡中含有花青素。

高分点拨——类题通法色素与叶片颜色的分析方法1．(2017·河南五校联考)将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。

则该色素是()A．类胡萝卜素B．叶黄素C．胡萝卜素D．叶绿素a解析：选D。

叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。

其中，叶绿素包括叶绿素a 和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。

从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。

2．(2017·河北石家庄二中模拟)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．图乙所示结构取自图甲中的①或③B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C．图乙所示的结构是产生[H]并消耗ATP的场所D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜的表面积解析：选D。

图乙所示结构含有光合色素，光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，对应于图甲中的③，A项错误；在叶绿体的基质(图甲④)中，也分布有与光合作用有关的酶，B项错误；消耗A TP的场所是叶绿体的基质(图甲④)，C项错误；③是叶绿体的类囊体，叶绿体以图甲③的形式扩大膜的表面积，D项正确。

光合作用的探究历程及过程1．光合作用的探究历程[连一连]2．光合作用的过程根据上图分析光反应与暗反应的区别光合作用过程的“一、二、三、四”1．(必修1 P106基础题T6改编)如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较，正确的是( )A ．甲＞乙B ．甲＜乙C ．甲＝乙D ．无法确定答案：B2．(深入追问)根据提供的物质和能量，利用箭头构建光反应和暗反应的关系模型(光能、[H]、ATP 、ADP ＋Pi 、H 2O 、O 2、CO 2、(CH 2O))。

提示：突破1 高考常考的2个光合作用探究历程的经典实验分析(1)萨克斯实验①对照类型为自身对照，自变量为光的有无，因变量为颜色变化(有无淀粉生成)，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。

②该实验的关键是要进行饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的说服力。

(2)鲁宾和卡门实验①应用同位素标记法追踪CO 2和H 2O 中的O 元素在光合作用中的转移途径。

②此实验设置了对照，自变量是标记物质即H 182O 和C 18O 2，因变量是释放的O 2有无放射性。

突破2 光合作用过程中元素转移途径分析完成下面的光合作用总反应式，分析各元素去向(1)光合作用中氢元素的转移途径3H 2O ――→光反应[3H]――→暗反应(C 3H 2O) (2)光合作用过程中O 元素的转移途径H 182O ――→光反应18O 2C 18O 2――→CO 2的固定C 3――→C 3的还原(CH 182O)＋H 182O (3)光合作用过程中C 元素的转移途径14CO 2――→CO 2的固定14C 3―→C 3的还原(14CH 2O)(1)光反应阶段产生的ATP 只能用于暗反应阶段C 3的还原，不能用于其他生命活动。

(2)光反应必须在光照下进行，暗反应有光、无光均能进行。

(3)暗反应停止时，使ATP 和[H]积累，光反应也要停止。

(4)[H]既不是H ＋，也不是H ，而是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，它是由氧化型辅酶Ⅱ(NADP ＋)与电子和质子(H ＋)结合形成的。

【感知考题】如图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)。

请回答以下问题：(1)图中a 物质主要吸收________________，绿色植物能利用它将光能转换成________________________________________________________________________。

(2)图中①表示水分的吸收，③表示____________，c为__________，该物质只能用于暗反应，不能用于其他生命活动。

(3)③和④进行的场所分别是____________________________。

通过[H]和ATP将光反应和暗反应联系起来。

(4)当g突然停止供应，则细胞内e的含量会________；当光照突然增强，细胞内e的含量会________ 。

[答案](1)红光和蓝紫光A TP中活跃的化学能(2)水的光解ATP(3)叶绿体类囊体薄膜、叶绿体基质(4)上升上升(1)若停止CO2的供应，在适宜的光照条件下，叶绿体产生的O2量不会(“会”或“不会”)基本稳定。

(2)若突然提高CO2的浓度，叶绿体内的[H]、ATP将减少。

高分点拨——类题通法模型法分析C5、C3等物质含量的变化当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：(1)停止光照时：A TP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：(2)CO2供应停止时：C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：【跟进题组】命题1光合作用探究历程的实验分析1．(2017·合肥高三质检)在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。

以下哪项科学实验能证明这一假说()A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光的实验C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水的实验解析：选C。

萨克斯证明绿叶在光下可以产生淀粉，说明了光能转化为稳定的化学能，其他实验均无法证明光合作用时能量转化的假说，故C项正确。

命题2光合作用过程分析2．(2017·青岛质检)如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中①②表示相关过程，A、B表示两种气体物质，下列说法错误的是()A．过程①表示光反应，过程②的场所是叶绿体基质B．物质A表示O2，物质B表示CO2C．过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能D．过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的[H]和ATP解析：选D。

由题图可知，过程①②分别表示光反应和暗反应，反应场所分别是叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质。

物质A、B分别表示O2和CO2。

光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在A TP中，暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。

过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段，其中CO2的固定不需要消耗①过程产生的[H]和ATP。

3．(2017·北京东城模拟)科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如表。

A．本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段B．每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质分布C．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类D．实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等解析：选C。

CO2是光合作用暗反应阶段的原料，A正确；每组照光后将小球藻进行处理使酶失活，其目的是终止相关的反应，这样测定的数据，才能准确反映光照时间内放射性物质的分布，B正确；在光合作用的暗反应过程中，CO2先进行固定，生成三碳化合物，然后是三碳化合物被还原，从表中可以看出，放射性首先出现在3-磷酸甘油酸中，C错误；表中信息显示，光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等，D正确。