新高考生物（中圖）復習課件必修一第四單元細胞的能量供應與利用第8講

第8講光能的捕獲和利用考綱考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能最新考綱1.光合作用的基本過程(Ⅱ)2.實驗：葉綠體色素的提取與分離生命觀念通過比較光反應與暗反應及它們之間的關系，建立對立統(tǒng)一的觀點近三年考情2018全國卷Ⅰ(30)、2018全國卷Ⅱ(30)、2018全國卷Ⅲ(30)、2017全國卷Ⅰ(30)、2016全國卷Ⅰ(30)科學思維理解C3、C5等物質(zhì)變化和光合作用的相關曲線科學探究探究光照強度、CO2濃度等對光合作用強度的影響1.色素的提取與分離(1)實驗原理考點一實驗：葉綠體中色素的提取和分離有機溶劑無水乙醇無水乙醇溶解度溶解度高層析液(2)實驗流程防止色素被破壞研磨充分色素保證色素擴散均勻,否則會形成弧形帶分離出的色素帶平整不重疊清晰橙黃色最少最高黃色藍綠色最多黃綠色最低

2.葉綠體的結(jié)構與功能(1)結(jié)構模式圖

光反應暗反應外膜內(nèi)膜葉綠體基質(zhì)暗反應類囊體膜色素光反應光合作用葉綠體3.色素的種類與吸收光譜(1)分布：______________________。(2)功能：

_____________________________________________________。由圖可以看出：①葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。②葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大。

葉綠體類囊體薄膜上吸收、傳遞(四種色素)和轉(zhuǎn)換光能(只有少量葉綠素a)1.進行色素提取時濾紙條上的濾液細線為何不能被層析液沒及？提示層析液為脂溶性有機溶劑，倘若層析液沒及濾液細線，則會使濾紙條上色素溶解于層析液中，從而導致濾紙條上無色素帶。2.提取葉綠體中的色素，也可用下圖所示的方法：即在圓心處滴加適量濾液，待干燥后再滴加適量層析液進行層析，結(jié)果會出現(xiàn)不同顏色的4個同心圓，則①～④依次對應哪種色素及顏色？

提示

①——胡蘿卜素(橙黃色)

②——葉黃素(黃色)

③——葉綠素a(藍綠色)

④——葉綠素b(黃綠色)。結(jié)合色素的提取與分離，考查科學思維和科學探究能力1.(2016·全國卷Ⅱ，4)關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是(

)A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中B.構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的解析葉綠體中的色素能夠溶解在包括無水乙醇在內(nèi)的有機溶劑中，A正確；葉綠素分子中含有鎂元素，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進而參與葉綠素的合成，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C錯誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D正確。答案C2.(2019·焦作市新高三入學檢測)遷移率(Rf)是用紙層析法分離混合色素中各種成分的重要指標，也可用于各色素的鑒定，遷移率＝色素移動距離/溶劑移動距離。下表是葉綠體中色素層析結(jié)果(部分數(shù)據(jù))。相關敘述正確的是(

)葉綠體中色素層析結(jié)果(部分數(shù)據(jù))項目溶劑移動距離色素1移動距離色素2移動距離色素3移動距離色素4移動距離實驗組17.8

1.9

實驗組28.2

1.5

實驗組38.0

1.4

平均移動距離8.07.6

0.8遷移率

0.950.53

0.10A.可用無水乙醇、丙酮、石油醚等的混合試劑對色素進行分離B.色素3的遷移率為0.2，若植物體缺Mg2＋，其含量會減少C.在層析液中的溶解度最大的是色素1，在濾紙條上擴散速度最快的是色素4D.可用根尖細胞作為該實驗的材料解析無水乙醇和丙酮是提取色素使用的試劑，應用層析液分離色素，A錯誤；根據(jù)色素3的實驗組1、2、3三組數(shù)據(jù)可求出平均移動距離為1.6，即Rf為0.2。根據(jù)Rf的大小可知，色素1是胡蘿卜素，色素2是葉黃素，色素3是葉綠素a，色素4是葉綠素b，鎂是合成葉綠素的原料，缺鎂時葉綠素的含量會減少，B正確；溶解度越高，隨層析液在濾紙條上擴散速度越快，即胡蘿卜素的溶解度最高，擴散速度最快，C錯誤；根尖細胞沒有葉綠體，因此不含有進行光合作用的色素，不能用來作為提取和分離色素的實驗材料，D錯誤。答案

B色素提取分離四個常見異?，F(xiàn)象原因分析1.濾液綠色過淺的原因①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少；③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇)；④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞

2.濾紙條色素帶重疊的原因 ①濾液細線不直；②濾液細線過粗。3.濾紙條無色素帶的原因 ①忘記畫濾液細線； ②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。4.濾紙條上只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶的原因 ①忘記加CaCO3，導致葉綠素被破壞； ②所用葉片為黃葉。

圍繞捕獲光能的色素和結(jié)構，考查科學思維能力3.(2017·全國卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是(

) A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應中ATP的合成 B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制 C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示 D.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的解析類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，不吸收紅光，所以在藍紫光區(qū)吸收的光能可用于光反應中ATP的合成，A錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，其吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，B正確；CO2的吸收速率和O2的釋放速率隨光波長的變化均可表示光合作用的作用光譜，C正確；根據(jù)葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜可知，葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的，D正確。答案A4.(2019·山東濰坊模擬)葉綠體中的類囊體有兩種：基粒類囊體和基質(zhì)類囊體(如下圖)，基質(zhì)類囊體能將單個基粒類囊體連接起來。下列有關敘述正確的是(

)A.葉綠體中的色素主要分布于類囊體腔內(nèi)B.H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)類囊體上C.CO2的固定過程發(fā)生在基粒類囊體上D.在類囊體上含有與光反應有關的酶和色素解析葉綠體中的色素分布于類囊體薄膜上，A錯誤；H2O的光解在兩種類囊體上都能發(fā)生，因為類囊體上含有與光反應有關的酶和色素，B錯誤，D正確；CO2的固定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，C錯誤。答案

D影響葉綠素合成的三大因素1.光合作用的探究歷程(連線)考點二光合作用的探究歷程與光合作用的過程答案

①—A—b

②—C—a

③—E—f

④—D—c

⑤—F——e

⑥—B—d

⑦—G—g如圖1、2、3所示為光合作用探索歷程中的經(jīng)典實驗的分析及拓展(圖1中葉片黃白色部分不含葉綠體)請思考：(1)圖1中a～e可構成哪些對照組？其驗證的結(jié)論分別是什么？進行圖1所示實驗應事先對葉片作何處理，目的是什么？(2)圖2所示實驗運用了何種技術？可得出何種推論？(3)圖3所示實驗在實驗材料的選取上有什么巧妙之處？該實驗對環(huán)境有何特殊要求？其目的是什么？實驗結(jié)果怎樣？可得出何種結(jié)論？提示

(1)圖1中b和c部位都是綠色葉片，即都含有葉綠體，二者的區(qū)別在于有無光照，通過對比可以說明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的區(qū)別在于有無葉綠體，通過對照可以說明光合作用需要葉綠體；進行圖1所示實驗應事先將植株置于暗處作饑餓處理，以排除原有淀粉對實驗結(jié)果的干擾。(2)圖2所示實驗運用了同位素標記技術，該對比實驗說明光合作用產(chǎn)生的O2來源于H2O，而不是來自CO2。(3)圖3實驗選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。該實驗要在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進行以排除氧氣和極細光束外的其他光的干擾，實驗結(jié)果是好氧細菌分布于葉綠體被光束照射的部位，由此證明葉綠體是光合作用的場所，氧氣是由葉綠體釋放出來的。

2.光合作用的過程光、色素、酶葉綠體類囊體薄膜ATP中活躍的化學能

酶葉綠體基質(zhì)

C3有機物中穩(wěn)定的化學能(1)光反應為暗反應提供[H]、ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi。沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機物無法合成。(2)光合作用反應式及元素去向分析：[巧學助記]光合作用過程的“一、二、三、四”3.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析 (1)“過程法”分析各物質(zhì)變化

下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：

(2)“模型法”表示C3和C5的含量變化■助學巧記結(jié)合光合作用的探究歷程，考查科學探究能力答案

C2.(2019·長郡中學新高三實驗班選拔考試)銀邊天竺葵葉片的邊緣呈白色，中間呈綠色(如圖所示)。不考慮葉片中光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，請以銀邊天竺葵的葉片為材料，設計一組實驗，驗證葉綠體是進行光合作用的場所，簡要寫出(1)實驗思路，(2)預期實驗結(jié)果即可。解析為了排除葉片內(nèi)原來所含有的淀粉對實驗的干擾，應先將葉片置于暗處一段時間進行“饑餓”處理，以消耗原來積累的淀粉；然后將葉片置于光照下一段時間，最后分別檢測白色部分和綠色部分中是否有淀粉生成。綠色部分含有葉綠體，而白色部分不含葉綠體，因此，在光照下應只有綠色部分生成淀粉。答案

(1)實驗思路：先把葉片在暗處放置一段時間，然后再將其置于光下一段時間，最后用碘液分別檢測白色部分和綠色部分中是否有淀粉生成(2)預期實驗結(jié)果：葉片白色部分不變藍，沒有淀粉生成，綠色部分變藍，有淀粉生成。圍繞光合作用過程的分析，考查科學思維能力3.(2018·北京卷，3)光反應在葉綠體類囊體上進行。在適宜條件下，向類囊體懸液中加入氧化還原指示劑DCIP，照光后DCIP由藍色逐漸變?yōu)闊o色。該反應過程中(

) A.需要ATP提供能量

B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素參與

D.會產(chǎn)生氧氣解析光合作用中的光反應發(fā)生在類囊體薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，釋放出氧氣和形成[H]，另一方面在有關酶的催化作用下，促使ADP與Pi發(fā)生化學反應形成ATP，D正確，A、C錯誤；結(jié)合題干信息，加入氧化還原指示劑DCIP后，DCIP會被[H]還原，B錯誤。答案

D4.(2019·廣東省中山市調(diào)研)如圖所示為葉肉細胞中葉綠體進行光合作用的過程，A、B代表物質(zhì)。下列敘述錯誤的是(

)A.葉綠體能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲存在有機物中B.①上產(chǎn)生的B物質(zhì)移動到②參與C3的還原C.②中產(chǎn)生的NADP＋移動到①上參與水的光解D.①上產(chǎn)生的A物質(zhì)可用于CO2的固定和C3的還原解析光合作用的場所是葉綠體，葉綠體通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲存在有機物中，A正確；①類囊體膜上產(chǎn)生的B物質(zhì)[H]移動到②葉綠體基質(zhì)中，參與C3的還原，形成糖類等有機物，B正確；②葉綠體基質(zhì)中產(chǎn)生的NADP＋移動到①類囊體膜上參與水的光解，C正確；①類囊體膜上產(chǎn)生的A物質(zhì)ATP可用于C3的還原，而CO2的固定不需要消耗能量，D錯誤。答案D突破光合作用過程的4個誤區(qū)(1)綠色植物中參與光合作用的色素只存在于葉綠體類囊體薄膜上，液泡中的色素不參與光合作用。(2)綠色植物中參與光合作用的酶存在于葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。(3)不要認為暗反應不需要光。光合作用的過程可以分為兩個階段，即光反應和暗反應。前者在光下才能進行，并在一定范圍內(nèi)隨著光照強度的增加而增強；后者在有光、無光的條件下都可以進行，但需要光反應的產(chǎn)物[H]和ATP，因此在無光條件下不可以長期進行。(4)葉綠體并不是進行光合作用的必要場所：進行光合作用的細胞不一定含葉綠體，如藍藻、光合細菌能進行光合作用，但沒有葉綠體。圍繞條件驟變時對葉綠體中物質(zhì)含量的影響，考查科學思維的能力5.(2019·長春市質(zhì)檢)光合作用通過密切關聯(lián)的兩大階段——光反應和暗反應實現(xiàn)。對于改變反應條件而引起的變化，說法正確的是(

) A.突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3比值減小 B.突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值增加 C.突然將紅光改變?yōu)榫G光會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5比值減小 D.突然將綠光改變?yōu)榧t光會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP比值減小解析突然中斷CO2供應導致CO2的固定速率降低，葉綠體中C5含量增加、C3含量減少，A錯誤；突然中斷CO2供應使C3含量減少，進而使ATP和[H]含量增多，所以ATP/ADP比值增加，B正確；突然將紅光改變?yōu)榫G光后光能利用率降低，ATP和[H]含量減少，進而使C3含量增多、C5含量減少，C錯誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP比值增加，D錯誤。答案

B1.內(nèi)部因素 (1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。

考點三影響光合作用的因素及應用陰生植物(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶2.外部因素(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析①光照強度

②CO2濃度③溫度④水分和礦質(zhì)元素(2)多因子對光合速率的影響單因子對光合作用的影響1.(2018·全國卷Ⅰ，30)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)當光照強度大于A時，甲、乙兩種植物中，對光能的利用率較高的植物是________。(2)甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據(jù)是________。(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是________。(4)某植物夏日晴天中午12：00時葉片的光合速率明顯下降，其原因是進入葉肉細胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。解析

(1)由題圖可知，乙的光飽和點及光補償點都比甲低，因此甲、乙兩種植物在光照強度較低時乙更具有生長優(yōu)勢。當光照強度大于A時，甲種植物光合作用強度高于乙種植物，因此甲種植物對光能的利用率較高。(2)根據(jù)曲線圖可知，甲種植物的光飽和點較高，對光照的需求大。當甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，甲種植物凈光合速率下降幅度較大。(3)乙種植物的光補償點較低，所以更適合在光照較弱的林下種植。(4)夏日晴天中午溫度過高，氣孔部分關閉，因此進入葉肉細胞的CO2不足，葉片的光合速率明顯下降。答案

(1)甲(2)甲光照強度降低導致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO22.(2019·天一大聯(lián)考)溫度是影響植物光合作用的一個重要的外部因素。在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的變化，植物的光合速率呈“鐘形”曲線(如圖所示)。據(jù)圖回答下列相關問題：(1)溫度主要通過影響光合作用的________階段來影響光合速率。據(jù)圖可知，影響光合作用的溫度應該存在三個重要的基點，即最低溫度、最適溫度和最高溫度，超過最適溫度，光合速率下降的主要原因是__________________________________________。(2)據(jù)圖可知，影響光合作用的另一個外部因素是________。對圖中兩條光合速率曲線進行比較，可以得出的結(jié)論是________________________。所以大田種植時，在光照充足、溫度適宜的情況下，可以采取________的措施提高光合速率。(3)炎熱的夏季，某些多肉植物在一段時期內(nèi)幾乎停止生長，處于“休眠”期，據(jù)圖推測，可能的原因是__________________________________________________________。(4)水是植物生長不可缺少的物質(zhì)。深夜時我們把一盆綠色植物放在透明玻璃鐘罩內(nèi)，給它提供一定量的18O2，第二天再把該裝置放在陽光下，夜晚在根系的有機物中檢測到了放射性物質(zhì)，請用簡單的文字或箭頭加簡單文字的方式說明原因。_____________________________________________________________________________________。

結(jié)合多因素對光合作用的影響，考查綜合分析問題能力3.(2014·全國卷Ⅱ，29)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。據(jù)圖回答下列問題：(1)當CO2濃度為A時，高光強下該植物的凈光合速率為________。CO2濃度在A～B之間時，曲線________表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于C時，曲線b和c所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是_________________________________________________________________。(3)當環(huán)境中CO2濃度小于A時，在圖示的3種光強下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應該同時考慮____________這一因素的影響，并采取相應措施。

[慧眼識圖獲取信息]答案

(1)0

a、b、c

(2)光強(3)大于(4)光強

結(jié)合教材實驗拓展，考查科學探究能力

4.(2018·河南頂級名?？记白詈笠痪?為探究氮元素對小麥植株成熟葉片光合速率的影響，一科技小組在外界環(huán)境因素適宜的條件下測得實驗數(shù)據(jù)如下表所示(假設不同實驗組中小麥植株的呼吸速率相同)。請回答下列問題：氮素水平/(mmol·L－1)5(低氮)10(中氮)15(中高氮)20(高氮)葉綠素含量/(μg·cm－2)8699103103凈光合速率/(O2μmol·m2·s－1)19.420.721.422.0(1)實驗中光照強度和CO2濃度屬于________，故需要保持相同且適宜；實驗中各組需要測量多株小麥并進行多次測定，其目的是____________________________________。(2)從表格分析可知，低氮條件下小麥植株凈光合速率較低，其機理為：①缺乏氮元素，影響葉綠素含量和葉綠體膜的形成；②缺乏氮元素，影響________的合成，進而影響光合作用中的能量轉(zhuǎn)化；③缺乏氮元素會影響合成與光合作用有關的酶及________的合成進而影響葉綠體內(nèi)遺傳信息傳遞。(3)實驗中若要測定各組實驗條件下小麥植株的總光合速率，還需補充的實驗為____________________________________________________________________。(4)為增加小麥產(chǎn)量，給小麥植株增施氮肥時，施肥濃度過大會引起小麥植株萎蔫甚至死亡，其原因是___________________________________________________________。

解析

(1)實驗中光照強度和CO2濃度均適宜，屬于無關變量；實驗中各組需要測量多株小麥并進行多次測定，其目的是排除偶然誤差對實驗結(jié)果的影響。(2)缺乏氮元素會降低光合速率，主要原因有：①缺乏氮元素，影響葉綠素含量和葉綠體膜的形成；②缺乏氮元素，影響ATP和NADPH的合成，進而影響光合作用中的能量轉(zhuǎn)化；③缺乏氮元素會影響合成與光合作用有關的酶及DNA與RNA的合成。(3)總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，實驗中若要測定各組實驗條件下小麥植株的總光合速率，還需補充的實驗為在黑暗條件下重復上述實驗，測出各組實驗條件下的細胞呼吸速率。(4)給小麥植株增施氮肥時，施肥濃度過大會引起小麥植株萎蔫甚至死亡，原因是土壤中氮肥濃度過大使小麥根細胞滲透失水而影響正常的生理活動。答案

(1)無關變量排除偶然誤差對實驗結(jié)果的影響(2)ATP和NADPH

DNA與RNA(3)在黑暗條件下重復上述實驗，測出各組實驗條件下的細胞呼吸速率(4)土壤中氮肥濃度過大使小麥根細胞滲透失水而影響正常的生理活動

澄清易錯易混·強化科學思維[易錯易混]易錯點1混淆塑料大棚中“塑料顏色”與“補光類型”的選擇

點撥為提高光能利用率，塑料大棚栽培時常選擇“無色塑料”以便透過各色光。然而，為避免白熾燈光中黃、綠光利用率較低，陰天或夜間給溫室大棚“人工補光”時，則宜選擇植物吸收利用效率最高的“紅光或藍紫光”燈泡。易錯點2同一植物光照時間相等光合產(chǎn)量不一定相等

點撥若同一植物處于兩種不同情況下進行光合作用。甲：一直光照10分鐘(暗反應時間為10分鐘)；乙：光照5秒，黑暗5秒，持續(xù)20分鐘，則光合作用制造的有機物：甲<乙(