高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第三單元 學(xué)案12 能量之源

學(xué)案12能量之源——光與光合作用考綱要求1.光合作用的基本過(guò)程(Ⅱ)。2.影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)。3.葉綠體色素的提取和分離。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1．捕獲光能的色素(1)實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離(紙層析法)①可以利用________提取綠葉中的色素，在研磨時(shí)還應(yīng)加入少許________和碳酸鈣，其中前者有助于________，后者可防止在研磨中________被破壞。②分離的原理是利用色素在層析液中的________不同，________的在濾紙上擴(kuò)散的快，反之則慢。(2)色素的種類(lèi)和吸收光譜色素種類(lèi)顏色吸收光譜濾紙條上位置葉綠素(約占3/4)葉綠素a____主要吸收________中下層葉綠素b__________類(lèi)胡蘿卜素(約占1/4)胡蘿卜素____主要吸收____________葉黃素____中上層2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(1)結(jié)構(gòu)：一般呈扁平的橢球形或球形，外部有雙層膜，內(nèi)部的基粒是由________堆疊而成的。(2)色素和酶的分布：吸收光能的色素分布于________，與光合作用有關(guān)的酶分布在__________和________。(3)功能：進(jìn)行________的場(chǎng)所。二、光合作用的過(guò)程和應(yīng)用2．光合作用的過(guò)程(1)光反應(yīng)：①場(chǎng)所：葉綠體的____________上。②條件：____、色素、酶、水等。③物質(zhì)變化：將水分解為_(kāi)_______和________，將ADP和Pi合成________。④能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的________。(2)暗反應(yīng)：①場(chǎng)所：葉綠體的__________________中。②條件：________、[H]、ATP、CO2等。③物質(zhì)變化CO2的固定：C5＋CO2eq\o(→,\s\up7(酶))________。C3的還原：2C3＋[H]eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP))________。④能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_________。3．光合作用的應(yīng)用：(1)光合作用強(qiáng)度是指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造________的數(shù)量。(2)影響光合作用強(qiáng)度的因素包括空氣中________的濃度、土壤中________和礦質(zhì)元素的多少、光的________以及溫度的高低等。4．化能合成作用：(1)概念：某些細(xì)菌能夠利用體外環(huán)境中的某些________氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造________的合成作用。(2)實(shí)例：硝化細(xì)菌能利用__________氧化成__________和________時(shí)所釋放的化學(xué)能，將________和________合成________。探究點(diǎn)一光合作用的過(guò)程1．完善光合作用的圖解2．區(qū)別光反應(yīng)和暗反應(yīng)項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)條件________________不需葉綠素和光，需要多種酶、ATP、[H]、CO2場(chǎng)所葉綠體的類(lèi)囊體薄膜____________物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水的光解2H2O→4[H]＋O2②ATP的形成ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))________③CO2的固定CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))________④C3的還原2C3eq\o(→,\s\up7(ATP＋酶),\s\do5([H]))______能量轉(zhuǎn)化光能→________________ATP中活躍的化學(xué)能→________________實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并放出O2________________思維拓展1．暗反應(yīng)有光無(wú)光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，但時(shí)間不長(zhǎng)，故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行呼吸作用，暗反應(yīng)不進(jìn)行。2．相同時(shí)間內(nèi)，光照和黑暗間隔處理比一直光照有機(jī)物積累的多，因?yàn)閇H]、ATP基本不積累，利用充分；但一直光照會(huì)造成[H]、ATP的積累，利用不充分。3．光合作用只有植物的綠色細(xì)胞和光合細(xì)菌能進(jìn)行，但細(xì)胞呼吸則是所有活細(xì)胞都能進(jìn)行的。4．光合作用中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只供暗反應(yīng)利用，而細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP可供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用。5．光合作用的光反應(yīng)中產(chǎn)生的[H]來(lái)自水的光解，用于暗反應(yīng)中C3的還原以生成(CH2O)；有氧呼吸中產(chǎn)生的[H]來(lái)自第一、二階段有機(jī)物的氧化，用于第三階段與O2結(jié)合生成H2O，并產(chǎn)生大量ATP。6．原核生物雖無(wú)葉綠體或線粒體，但也有的可進(jìn)行光合作用(如藍(lán)藻)或有氧呼吸(如藍(lán)藻、根瘤菌等)。探究示例1(·安徽理綜，1)葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是()A．葉綠體中的色素主要分布在類(lèi)囊體腔內(nèi)B．H2O在光下分解為[H]和O2的過(guò)程發(fā)生在基質(zhì)中C．CO2的固定過(guò)程發(fā)生在類(lèi)囊體薄膜上D．光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在基質(zhì)中合成的聽(tīng)課記錄：探究點(diǎn)二影響光合作用的因素及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用1．光照強(qiáng)度(1)曲線分析：①A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行__________，釋放的CO2量可表示此時(shí)________的強(qiáng)度。②AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度________，CO2釋放量________，這是因?yàn)開(kāi)_______________________________________________。③B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度為_(kāi)_________。此點(diǎn)的代謝特點(diǎn)是：________________________________。光照強(qiáng)度只有在B點(diǎn)以上時(shí)，植物才能正常生長(zhǎng)。④BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上不再加強(qiáng)了。C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度為_(kāi)_______。(2)應(yīng)用：陰生植物的B點(diǎn)________，C點(diǎn)________，如圖中虛線所示，間作套種農(nóng)作物的種類(lèi)搭配，林帶樹(shù)種的配置，可合理利用________；適當(dāng)________光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。2．CO2濃度(1)曲線分析：①圖1中A點(diǎn)表示________________________________的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)；圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的________。②圖1和圖2中的B和B′點(diǎn)都表示________。(2)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高_(dá)___________。3．溫度(1)曲線分析：溫度主要是通過(guò)影響與________________________而影響光合作用速率。(2)應(yīng)用：依據(jù)此曲線分析冬天溫室栽培應(yīng)該________________________________________________________________________________，從而保證植物有機(jī)物的積累。思維拓展在分析以上單因子對(duì)光合作用的影響時(shí)，不僅要關(guān)注曲線的走勢(shì)，還要注意幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，尤其是補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)，以及飽和點(diǎn)前和飽和點(diǎn)后的主要限制因子。一般來(lái)說(shuō)，飽和點(diǎn)前的限制因子就是橫坐標(biāo)表示的因子，飽和點(diǎn)后的限制因子主要是橫坐標(biāo)表示的因子以外的因子。探究示例2(·南京模擬)下列①～④曲線圖均表示光合作用與某些影響因素的關(guān)系。在下列各選項(xiàng)中，不正確的是()A．①圖中的X因素可表示CO2濃度，植物在較強(qiáng)光照時(shí)的a點(diǎn)值一般要比在較弱光照時(shí)的低B．③圖中，陰生植物的b點(diǎn)值一般比陽(yáng)生植物的低C．④圖中Z因素(Z3>Z2>Z1)可以表示CO2濃度，當(dāng)光照強(qiáng)度小于c值時(shí)，限制光合速率增加的主要因素是光照強(qiáng)度D．②圖中Y因素最有可能代表光照強(qiáng)度聽(tīng)課記錄：實(shí)驗(yàn)探究綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)原理(1)各種色素都能溶解在____________________中形成溶液，使色素從生物組織中脫離出來(lái)。(2)各種色素都能溶解在層析液中，但在層析液中的溶解度________：溶解度________的色素分子隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得________，反之則________，所以不同色素可以在濾紙上因________________而分開(kāi)，各種色素分子在濾紙上可形成不同的色素帶。2.實(shí)驗(yàn)流程觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有四條，如圖：思維拓展1．提取綠葉中色素的關(guān)鍵(1)葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分以保證提取較多的色素。(2)濾液收集后，要及時(shí)用棉塞將試管口塞緊，以防止濾液揮發(fā)。(3)稱取綠葉的質(zhì)量和加入無(wú)水乙醇的體積要適當(dāng)，以保證提取液的濃度。2．分離綠葉中色素的關(guān)鍵(1)濾液細(xì)線不僅要細(xì)、直，而且要含有較多的色素，因此要在濾液干后，重復(fù)畫(huà)1～2次。(2)濾紙上的濾液細(xì)線不能觸及(或沒(méi)入)層析液，否則會(huì)使濾液中的色素溶解于層析液中，濾紙條上得不到色素帶，使實(shí)驗(yàn)失敗。3．要提取綠色植物葉肉細(xì)胞葉綠體中的色素，至少要破壞1層細(xì)胞膜、2層葉綠體膜，共3層生物膜(3層磷脂雙分子層或6層磷脂分子)。要將葉肉細(xì)胞中色素完全提取，還需加上1層液泡膜。探究示例3(·南通模擬)如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說(shuō)法正確的是()A．提取色素時(shí)加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發(fā)B．水稻在收獲時(shí)節(jié)，葉片中色素量的變化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)C．四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大D．四種色素中，丙和丁主要吸收紅光聽(tīng)課記錄：題組一光合作用的色素和過(guò)程1．下列關(guān)于葉綠體中色素的敘述，正確的是(多選)()A．色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)中濾紙條上的色素帶從上到下最寬的是第3條B．研磨液要用濾紙過(guò)濾，盛放濾液的小試管要及時(shí)用棉塞塞緊C．葉綠體中的色素只分布在類(lèi)囊體薄膜上D．葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光2．下圖表示德國(guó)科學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)，葉片光照24h后，經(jīng)脫色并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部位不呈藍(lán)色，而不被錫箔覆蓋的部位呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)證明()①光合作用需要二氧化碳②光合作用需要光③光合作用需要葉綠素④光合作用放出氧氣⑤光合作用產(chǎn)生淀粉A．①②B．③⑤C．②⑤D．①③3．(·蘇州模擬)如圖為葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)圖，下列關(guān)于其結(jié)構(gòu)與功能的敘述，不正確的是()A．①和②均為選擇透過(guò)性膜B．光反應(yīng)的產(chǎn)物有O2、[H]、ATP等C．③上的反應(yīng)需要光，不需要酶，④上的反應(yīng)不需要光，需要多種酶D．光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能在③上進(jìn)行，活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能在④中完成4．(·汕尾調(diào)研)下列關(guān)于光合作用的敘述中，正確的是()A．暗反應(yīng)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行B．光合作用產(chǎn)生的葡萄糖中的碳和氧都來(lái)自于二氧化碳C．光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP可以用于暗反應(yīng)，也可以用于其他生命活動(dòng)D．光反應(yīng)只進(jìn)行能量代謝，不進(jìn)行物質(zhì)代謝；暗反應(yīng)則剛好相反題組二影響光合作用的因素5．(·西安安鐵一中高三期中)科學(xué)家研究CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對(duì)同一種植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請(qǐng)據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是()A．光照強(qiáng)度為a時(shí)，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同B．光照強(qiáng)度為b時(shí)，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度不同C．光照強(qiáng)度為a～b時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高D．光照強(qiáng)度為a～c時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高6．如圖表示葉片光合速率與葉肉細(xì)胞間隙中CO2濃度的關(guān)系，下列有關(guān)敘述正確的是(多選)()A．BC段的斜率與葉綠體內(nèi)固定CO2的酶活性呈正相關(guān)B．溫室效應(yīng)能提高植物光合速率C．當(dāng)CO2濃度低于b時(shí)，植物不進(jìn)行光合作用D．當(dāng)CO2濃度高于s時(shí)，Pm值主要受光反應(yīng)速率的限制7．(·廣州調(diào)研)下圖為高等綠色植物光合作用圖解，以下說(shuō)法正確的是()A．①是光合色素，分布在葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B．②是氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段C．③是三碳化合物，能被氧化為(CH2O)D．④是ATP，在葉綠體基質(zhì)中生成題號(hào)1234567答案8.請(qǐng)回答與光合作用有關(guān)的問(wèn)題：(1)甲、乙、丙三種植物光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系如下圖所示，據(jù)圖回答：①?gòu)?qiáng)光下上述三種植物固定CO2能力最強(qiáng)的植物是______________。②乙植物達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度所需的最低光照強(qiáng)度是____(a、b、c、d)。③當(dāng)光照強(qiáng)度從a到b時(shí)，____植物光合作用強(qiáng)度增加的最快。(2)植物光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自H2O，還是來(lái)自CO2？請(qǐng)寫(xiě)出簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)思路證明你的結(jié)論。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。學(xué)案12能量之源——光與光合作用課前準(zhǔn)備區(qū)一、1.(1)①無(wú)水乙醇二氧化硅研磨充分色素②溶解度溶解度大(2)藍(lán)綠色黃綠色紅光和藍(lán)紫光最下層橙黃色黃色藍(lán)紫光最上層2．(1)類(lèi)囊體(2)類(lèi)囊體薄膜上類(lèi)囊體薄膜基質(zhì)中(3)光合作用二、2.(1)①類(lèi)囊體薄膜②光能③O2[H]ATP④化學(xué)能(2)①基質(zhì)②酶③2C3(CH2O)＋C5④有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能3．(1)糖類(lèi)(2)CO2水分強(qiáng)弱4．(1)無(wú)機(jī)物有機(jī)物(2)氨亞硝酸硝酸CO2H2O糖類(lèi)課堂活動(dòng)區(qū)探究點(diǎn)一1．2H2O色素CO2ADP＋PiCH2O2．需葉綠素和光、酶、水葉綠體的基質(zhì)ATP2C3(CH2O)＋C5＋H2OATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能同化CO2形成(CH2O)探究示例1D[葉綠體中的色素主要分布在類(lèi)囊體薄膜上，H2O在光下分解的過(guò)程也是在類(lèi)囊體薄膜上進(jìn)行的，CO2的固定和淀粉的合成發(fā)生在暗反應(yīng)中，在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行。]探究點(diǎn)二1．(1)①細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸②逐漸增強(qiáng)逐漸減少細(xì)胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用③光補(bǔ)償點(diǎn)光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度④光飽和點(diǎn)(2)前移較低光能提高2．(1)①光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)最低濃度②CO2飽和點(diǎn)(2)光能利用率3．(1)光合作用有關(guān)酶的活性(2)白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用；晚上適當(dāng)降低溫室溫度，以降低細(xì)胞呼吸探究示例2D實(shí)驗(yàn)探究1．(1)有機(jī)溶劑(無(wú)水乙醇等)(2)不同大快慢擴(kuò)散速度不同2．5gSiO2CaCO3無(wú)水乙醇尼龍布棉塞塞嚴(yán)干燥試管長(zhǎng)和寬剪去兩角剪去兩個(gè)角毛細(xì)吸管待濾液干濾液細(xì)線軟木塞層析液橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色探究示例3B[本題考查對(duì)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的理解。根據(jù)圖示中不同色素的擴(kuò)散距離可以判斷出乙為葉綠素a，甲為葉綠素b，丙為葉黃素，丁為胡蘿卜素。A項(xiàng)加入碳酸鈣的目的是保護(hù)色素，防止色素被破壞；C項(xiàng)在層析液中溶解度最大的是胡蘿卜素；D項(xiàng)丙、丁主要吸收的是藍(lán)紫光；衰老葉片中葉綠素被破壞，使得葉片中(甲＋乙)＜(丙＋丁)，所以B項(xiàng)正確。]思路導(dǎo)引解答該題要從以下方面入手：①熟習(xí)色素提取與分離的方法、原理、注意事項(xiàng)，②色素的種類(lèi)及可吸收的主要色素，③落葉、衰老葉片色素含量的變化。構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)①葉綠體②葉綠體類(lèi)囊體薄膜③光、色素、酶④水的光解和ATP的形成⑤光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP活躍化學(xué)能⑥葉綠體基質(zhì)⑦多種酶⑧CO2的固定⑨ATP中活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?CH2O)為中穩(wěn)定化學(xué)能⑩[H]、ATP?ADP＋Pi?光照、CO2、溫度、水、礦質(zhì)元素等課后練習(xí)區(qū)1．ACD[研磨液要用脫脂棉進(jìn)行過(guò)濾，而不能用濾紙，若用濾紙，色素分子不能通過(guò)濾紙而沾在濾紙上，得不到含有色素的濾液。]2．C[光照一段時(shí)間，葉片裸露的部分進(jìn)行光合作用，脫色后用碘液處理變藍(lán)，說(shuō)明有淀粉生成；有錫箔覆蓋的位置因無(wú)光照，不能進(jìn)行光合作用，未產(chǎn)生淀粉，用碘液處理不變藍(lán)，說(shuō)明光合作用需要光，沒(méi)有光就不能進(jìn)行光合作用。]方法點(diǎn)撥由薩克斯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可得出兩上實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(1)光是光合作用的必要條件(葉片遮光部分為實(shí)驗(yàn)組，見(jiàn)光部分為對(duì)照組)。(2)淀粉是光合作用的產(chǎn)物(葉片遮光部分為對(duì)照組，見(jiàn)光部分為實(shí)驗(yàn)組)。所以表面看是由一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)得出了兩個(gè)結(jié)論，實(shí)質(zhì)上仍為一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)只能得出一個(gè)結(jié)論。3．C[光反應(yīng)階段中，ATP的生成需要酶。]4．B[本題考查對(duì)光合作用過(guò)程的理解。A項(xiàng)暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)；C項(xiàng)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)，為C3還原提供能量，不能用于其他生命活動(dòng)；D項(xiàng)光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程都存在能量代謝和物質(zhì)代謝。]5．D[在二氧化碳濃度和溫度一定的情況下，植物光合作用的強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，達(dá)到一定的光照強(qiáng)度后，光合作用速率不再隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快。分析圖中曲線可知：曲線Ⅰ、Ⅱ的差異是溫度不同，而其他條件相同，說(shuō)明Ⅰ、Ⅱ曲線的差異是由溫度不同而造成的；曲線Ⅱ、Ⅲ的差異是由二氧化碳濃度的不同造成的。]規(guī)律方法坐標(biāo)曲線圖中限制因素的判斷：在曲線上升階段，其限制因素為橫坐標(biāo)所表示的因