1、第第 9 讲讲 光合作用光合作用 考纲要求 1.光合作用的基本过程()。2.影响光合作用速率的环境因素()。3.实验：叶 绿体色素的提取和分离。 考点一考点一 光合作用的认识过程及光合作用的结构基础光合作用的认识过程及光合作用的结构基础 1.光合作用的认识过程(连线) 2.光合色素 由图可以看出： (1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素对红光和蓝光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并 非不吸收，只是吸收量较少。 3.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图 (2)结构 外表：双层膜 内部 基质：含有与暗反应有关的酶 基粒：由类囊体堆叠而成
2、，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。 (1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光( ) (2)叶绿素 a 和叶绿素 b 都含有镁元素( ) (3)叶绿素 a 和叶绿素 b 在红光区的吸收峰值不同( ) (4)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多( ) (5)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中( ) (6)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积( ) 下面是光合作用探索历程中恩吉尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析： (1)恩吉尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？ 提示 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
3、氧气多的部位。 (2)恩吉尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？ 提示 排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。 (3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？ 提示 消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。 (4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？ 提示 防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。 (5)两实验设计中是如何形成对照的？ 提示 恩吉尔曼的实验中， 照光处理与不照光、 黑暗与完全曝光形成对照； 萨克斯的实验中， 暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。 命题点一 捕获光能的色素和结构分析 1.(2016 全国，4)关于高等植物叶绿体中色素
4、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于叶绿素合成受阻引起的 答案 C 解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中， A 项正确； 镁作为细胞中的 无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B 项正确；一般 情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C 项错误；叶绿 素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜 素的颜色显现出来
5、，因而叶片呈黄色，D 项正确。 生命观念 影响叶绿素合成的因素 2.(2018 衡水模拟)如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图， 下列有关叙 述错误的是( ) A.和均为选择透过性膜 B.上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少 C.上所含色素均含 Mg2 ，故缺 Mg2时这些色素都无法合成 D.在上形成的产物H和 ATP 进入中为暗反应提供物质和能量 答案 C 解析 和分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性，A 项正确；为类囊 体， 其上分布有与光反应有关的色素和酶， 这些色素对绿光吸收最少， 所以叶片一般为绿色， B 项正确；叶绿素分子中含 Mg2
6、，胡萝卜素、叶黄素中不含 Mg2，C 项错误；在类囊体上 形成的产物H和 ATP 进入中为暗反应提供物质和能量，D 项正确。 命题点二 探究光合作用的相关实验分析 3.人们对光合作用这一重要生命现象的发现及认识经历了漫长的过程，以下是光合作用探究 历程中的几个经典实验，请结合所学知识回答下列问题： 实验一：普利斯特莱的实验 密闭玻璃罩绿色植物蜡烛/小鼠蜡烛不易熄灭/小鼠不易窒息死亡。 (1)本实验缺乏_组，应该如何改进？_ _。 实验二：萨克斯的实验 黑暗中饥饿处理的绿叶 一半曝光 碘蒸气 变蓝 一半遮光 碘蒸气 不变蓝 (2)本实验的自变量为_，因变量为_， 实验组是_(填“曝光组”或“遮光
7、组”)。 (3)实验中进行饥饿处理的目的是_ _。 实验三：鲁宾和卡门的实验 (4)鲁宾和卡门应用了_法追踪 CO2和 H2O 中的氧元素在光合作用中的转移途径。 (5)写出光合作用总反应式，并用 18O 标明水中氧的转移途径：_ _。 答案 (1)对照(或空白对照) 将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内， 作为空白对 照 (2)光的有无 叶片颜色变化 遮光组 (3)使叶片中的营养物质(淀粉)被消耗掉， 排除对 实验的干扰，增强实验的说服力 (4)同位素标记 (5)CO2H218O 光能 叶绿体(CH2O) 18O 2 解析 (1)在设计探究性实验时应遵循单一变量和对照性原则，而本实验缺
8、乏对照(或空白对 照)组，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。 (2)分析实验可知，本实验的自变量为光的有无，因变量为叶片颜色变化。本实验中曝光组 为对照组，遮光组是实验组。 (3)实验中进行饥饿处理的目的是使叶片中的营养物质(淀粉)被消耗掉， 排除对实验结果的干 扰，增强实验的说服力。 (4)鲁宾和卡门应用了同位素标记法追踪 CO2和 H2O 中的氧元素在光合作用中的转移途径。 (5)由于产生的氧气全部来自于水，在反应中用同位素(如 18O)标明水中氧的转移途径，总反 应式为 CO2H218O 光能 叶绿体(CH2O) 18O 2。 考点二考点二 光合作用的基本过程光
9、合作用的基本过程 1.过程 2.反应式 (1)产物为(CH2O)：CO2H2O 光能 叶绿体(CH2O)O2。 (2)产物为 C6H12O6：6CO212H2O 光能 叶绿体C6H12O66O26H2O。 3.光反应和暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 条件 光、色素、酶 ATP、H、CO2、多种酶 场所 类囊体膜 叶绿体基质 物质 变化 水的光解、ATP 的合成 CO2的固定、C3的还原 能量 变化 光能转化为活跃的化学能 活跃的化学能转化为稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供H和 ATP，暗反应为光反应提供 NADP 、ADP 和 Pi。 没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无
10、法合成 4.光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 光能 氧化无机物放出的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将 CO2和 H2O 等无机物合成有机物 (1)H2O 在光下分解为H和 O2的过程发生在叶绿体基质中( ) (2)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉( ) (3)离体的叶绿体基质中添加 ATP、H和 CO2后，可完成暗反应过程( ) (4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降 的原因是光反应强度和暗反应强度都降低( ) (5)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内 CO
11、2的 固定立即停止( ) (6)光合作用和细胞呼吸均能产生H，二者还原的物质不同( ) (7)土壤中的硝化细菌可利用 CO2和 H2O 合成糖( ) 分析光合作用的过程图解 (1)图中的甲表示光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体膜上。 (2)乙表示暗反应阶段，又称作卡尔文循环。 (3)图中的物质 a 是H，物质 c 是 CO2。 (4)图中的 ATP 不能(填“能”或“不能”)运出所在的细胞器，用于其他生命活动。 1.光合作用 C、H、O 的转移途径 (1)H：3H2O 光反应 3H 暗反应 (C3H2O)。 (2)C：14CO2 CO2的固定14C 3 C3的还原 (14CH2O)。 (3)O：
12、H218O 光反应18O 2；C 18O 2 CO2的固定 C3 C3的还原(CH 2 18O)。 2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。 示例：CO2供应正常，光照停止时 C3的含量变化 (2)物质含量变化的比较 条件 光照由强到弱， CO2供应不变 光照由弱到强， CO2供应不变 CO2供应由充足 到不足， 光照不变 CO2供应由不足 到充足， 光照不变 C3含量 增加 减少 减少 增加 C5含量 减少 增加 增加 减少 H和 ATP 的含量 减少 增加 增加 减少 (CH2O) 的合成量 减少 增加 减少 增加 3.连续光照和间
13、隔光照下的有机物合成量分析 (1)光反应为暗反应提供的H和 ATP 在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍 可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 (2)一直光照条件下， 会造成H、 ATP 的过度积累， 利用不充分； 光照和黑暗间隔条件下， H、 ATP 基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比 一直连续光照处理有机物积累量要多。 例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照 10 分钟，黑暗处理 10 分钟；乙光照 5 秒，黑暗处理 5 秒，持续 20 分钟，则光合作用制造的有机物：甲乙。 命题点一 光合作用的过程分析 1.(2
14、015 福建， 3)在光合作用中， RuBP 羧化酶能催化 CO2C5(即 RuBP)2C3。 为测定 RuBP 羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化 C5与 14CO 2的反应，并检测产 物 14C 3的放射性强度。下列分析错误的是( ) A.菠菜叶肉细胞内 RuBP 羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质 B.RuBP 羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行 C.测定 RuBP 羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法 D.单位时间内 14C 3生成量越多说明 RuBP 羧化酶活性越高 答案 B 解析 RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定， 属于暗反应， 其场所是叶绿体
15、基质， A 项正确；暗反应不需要光，有光和无光条件下都可进行，B 项错误；实验中利用 14C 标记 CO2并检测产物放射性强度，采用同位素标记法，C 项正确；单位时间内产物生成量可代表 化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，D 项正确。 2.下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中 ag 为物质，为反应过程，物质转换用 实线表示，能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是( ) A.图中表示水分的吸收，表示水的光解 B.c 为 ATP，f 为H C.将 b 物质用 18O 标记，最终在(CH 2O)中能检测到放射性 D.图中 a 物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光
16、能转换成活跃的化学能 答案 B 解析 图中 ag 分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH(H)、NADP 、CO 2， 分别代表水分的吸收、ATP 的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成， A 项正确，B 项错误；18O2 有氧 H218O 有氧 C18O2 暗反应 (CH218O)，C 项正确；光合色素具有 吸收、传递和转化光能的作用，D 项正确。 命题点二 分析条件骤变对叶绿体中物质含量的影响 3.(2016 天津，2)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用 光照强度与白光相同的红光或绿光照射。 下列是光源与瞬间发生变化的物质， 组合
17、正确的是 ( ) A.红光，ATP 下降 B.红光，未被还原的 C3上升 C.绿光，H下降 D.绿光，C5上升 答案 C 解析 叶绿体中的色素对红光的吸收率高，光反应快，对绿光的吸收率很低，光反应慢，A 错误、C 正确；光反应快，C3被还原的量多，剩余的少，B 错误；绿光照射时，光反应速率 降低，C5下降，D 错误。 4.如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内 C3和 C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情 况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是( ) A.突然停止光照 B.突然增加 CO2浓度 C.降低环境温度 D.增加光照强度 答案 D 解析 增加光照强度，光反应产生的H和 ATP 增多，
18、被还原的 C3增多，生成的 C5增多， 而 CO2被 C5固定形成 C3的过程不变，故 C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D 正确。 命题点三 连续光照和间隔光照条件下的有机物的合成量分析 5.(2015 全国，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同 的某种植物为材料设计了 A、B、C、D 四组实验。各组实验的温度、光照强度和 CO2浓度 等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为 135 s，处理结束时测定各组材料中光合 作用产物的含量。处理方法和实验结果如下： A 组：先光照后黑暗，时间各为 67.5 s；光合作用产物的相对含量为 50%。 B 组
19、：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为 7.5 s；光合作用产 物的相对含量为 70%。 C 组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为 3.75 ms(毫秒)；光合 作用产物的相对含量为 94%。 D 组(对照组)：光照时间为 135 s；光合作用产物的相对含量为 100%。 回答下列问题： (1)单位光照时间内，C 组植物合成有机物的量_(填“高于”“等于”或“低于”)D 组植物合成有机物的量，依据是_；C 组 和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_，这些反应发生的部位是叶 绿体的_。 (2)A、B、C 三组处理相比，随着_的增加，使光下
20、 产生的_能够及时利用与及时再生， 从而提高了光合作用中CO2的同化量。 答案 (1)高于 C 组只用了 D 组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是 D 组的 94% 光照 基质 (2)光照和黑暗交替频率 ATP 和H 解析 (1)C 组只用了 D 组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是 D 组的 94%， 说明 C 组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了 ATP 和H，为下一次的光照时间 内光反应提供了充足的原料 ADP、Pi 和 NADP 等，所以单位光照时间内，C 组合成有机物 的量高于 D 组。光合产物的生成场所为叶绿体基质。 (2)A、B、C 三组实验中光照时间
21、之和均为 67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并 且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的 ATP 和H在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原 C3生成糖类等有机物及 C5， C5继续与 CO2结合，因此提高了光合作用中 CO2的同化量。 考点三考点三 影响光合作用的因素及应用影响光合作用的因素及应用 1.光照强度 (1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度 加快，产生的H和 ATP 增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。 (2)曲线分析 A 点：光照强度为 0，此时只进行细胞呼吸。
22、AB 段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。 B 点：为光补偿点，细胞呼吸释放的 CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞 呼吸强度。 BC 段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到 C 点后不再增强了。 D 点：为光饱和点，限制 D 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是光合色素含量、 酶的数量和最大活性，外部因素是 CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。 (3)应用：温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；阴生植物 的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。 2.CO2浓度 (1)原理：CO2影响暗
23、反应阶段，制约 C3的形成。 (2)曲线分析 图 1 中 A 点表示 CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的 CO2浓度，图 2 中 A点表示 进行光合作用所需 CO2的最低浓度。B 点和 B点对应的 CO2浓度都表示 CO2饱和点。 (3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大 CO2浓度，提高 光合速率。 3.温度 (1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。 (2)曲线分析 AB 段 在 B 点之前，随着温度升高，光合速率增大 B 点 酶的最适温度，光合速率最大 BC 段 随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 左右光合速率几乎为零 (
24、3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低 温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 4.水分和矿质元素 (1)原理 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速 率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响 CO2进入植物体内。 矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。 (2)曲线(如图) (3)应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。 据图分析多因素对光合作用的影响 (1)三条曲线在 P 点之前限制光合速率的
25、因素分别是什么？ 提示 P 点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为光照强度、光照强 度和温度。 (2)三条曲线在 Q 点之后横坐标所表示的因子还是影响光合速率的主要因素吗？此时的限制 因素分别是什么？ 提示 Q 点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素， 此时的主要影响因素 依次为温度、CO2浓度和光照强度。 (3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？ 提示 有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素， 增加了土壤的肥力， 另外 还释放出热量和 CO2，增加了大棚内的温度和 CO2浓度，有利于光合作用的进行。 命题点一 单因素对光合作用的影响分析 1.
26、(2019 周口模拟)阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，下图表示一株生长旺盛的植物在 “光斑”照射前后光合作用吸收 CO2和释放 O2量的变化，据此下列分析正确的是( ) A.光斑照射前，光合作用无法进行 B.光斑照射后，光反应和暗反应迅速同步增加 C.光斑照射后，暗反应对光反应有限制作用 D.光斑移开后，光反应和暗反应迅速同步减弱 答案 C 解析 光斑照射前，有氧气释放，说明植物细胞在进行光合作用，A 项错误；光斑照射后， 光反应迅速增加，而暗反应没有立即增加，二者不同步，B 项错误；光斑照射后，O2释放 曲线变化趋势是光反应先增加然后降低， 说明暗反应对光反应有限制作用， 原因是暗反应不
27、能及时消耗光反应产生的 ATP 和H，C 项正确；移开光斑后，光反应迅速减弱，而暗反应 过一段时间后才减弱，二者不同步，D 项错误。 2.(2014 四川，6)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的 光合速率如图所示(注： 光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。 据图分析， 下列叙述正确的是( ) A.与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响 B.与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大 C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率 D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作 答案 D 解析 当光照强度为
28、0 时，植物只进行细胞呼吸，由坐标图中数据可知，桑树间作时的呼吸 强度比单作时的大， 大豆间作时的呼吸强度比单作时的小； A 项错误； 由坐标图中数据可知， 与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点增大，大豆光合作用的光饱和点减小，B 项错 误；由坐标图中数据可知，在较低光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时增强， 在较高光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时减弱，C 项错误；由坐标图中数据 可知，单作时大豆开始积累有机物时的最低光照强度大于间作时的，D 项正确。 命题点二 多因素对光合作用的影响分析 3.(2018 江苏，18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列
29、假设条件中能 使图中结果成立的是( ) A.横坐标是 CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度 B.横坐标是温度，甲表示较高 CO2浓度，乙表示较低 CO2浓度 C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度 D.横坐标是光照强度，甲表示较高 CO2浓度，乙表示较低 CO2浓度 答案 D 解析 随着 CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对 应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定在 CO2浓度足够大时，较高温度下的净光合速率高于较低温度，A 错误；植物进行光合作用存 在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温
30、度升高，净光合速率应先升高 后降低，B 错误；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速 率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速 率不一定较高，C 错误；随着光照强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光照强度 足够时，较高的 CO2浓度下净光合速率较大，D 正确。 4.电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中同时增补电场和增施 CO2， 蔬菜产量可提高 70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。科学家根据电场强度与 CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。据图回答下列问题： (1)第 1 组
31、实验的作用是_。 在饱和光照强度下，该实验的自变量是_。 (2)第 1 组实验和第 2 组实验的曲线比较，说明_。 (3)根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措 施是_。 答案 (1)对照 电场强度和CO2浓度 (2)强电场可以提高植物的光合作用强度 (3)增补电 场和增施 CO2 解析 (1)第 1 组实验的条件为大气电场和大气 CO2浓度，属于对照组，起对照作用。饱和 光照强度下，实验的自变量是电场强度和 CO2浓度。(2)第 1 组实验和第 2 组实验对比，二 者的自变量为电场强度， 第 2 组实验的净光合作用强度大于第 1 组实验， 而二者的细胞呼
32、吸 强度相等，因此说明强电场可以提高植物的光合作用强度。(3)分析曲线可知，同一光照强 度下净光合作用强度最大的是第 4 组实验， 因此为了最大限度地增加作物产量， 可增加电场 强度和提高 CO2浓度。 科学思维 多因素对光合作用影响的曲线分析方法 解答受多因素影响的光合作用曲线题时， 找出曲线的限制因素是关键。 具体方法是对纵坐标 或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化， 将多因素转变为单一因素， 从而确定限制因素。 当曲线上标有条件时， 说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。 若题干中描述了曲线 的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的影响因素。 考点四考点四 提取和分离叶绿
33、体中的光提取和分离叶绿体中的光合色素合色素 1.实验原理 2.实验步骤 3.实验结果 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素 a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素 b 黄绿色 较多 最低 最慢 1.实验注意事项 注意事项 操作目的 提取 色素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 研磨时加无水乙醇 溶解色素 加少量 SiO2和 CaCO3 研磨充分和保护色素 迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发，充分溶解色素 盛放滤液的试管管口加 棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化 分离 色素 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
34、 滤液细线要细、齐、直 使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线干燥后再画一 两次 使分离出的色素带清晰分明 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 2.绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不 一致造成的。 (3)滤纸条看不到色素带 忘记画滤液细线。 滤液细线接触到层
35、析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为 “黄叶”。 命题点一 实验基础 1.某同学在进行“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时，进行了以下操作： 将 5 g 新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；将预备好的滤纸 条一端剪去两角，在距这一端 1 cm 处用钢笔画一条横线；为增强实验效果，将滤液细线 画粗些；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液 中。该同学的操作有误的是( ) A. B. C. D. 答案 D 解析 提取绿色叶片中的色素时，在将 5 g 新鲜菠
36、菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许 二氧化硅和碳酸钙，再加入 5 mL 无水乙醇，进行迅速、充分地研磨；制备滤纸条时，应 将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端 1 cm 处用铅笔画一条横线，而不是用钢笔； 画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实 验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素；分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线 的一端朝下，轻轻插入层析液中，注意不能让滤液细线触及层析液。 2.甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色 素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了四种不同的层析结果(如图所示)。下列分析
37、错误的是( ) A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B.乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C.丙可能是正确操作得到的理想结果 D.丁可能是研磨时未加入 CaCO3 答案 C 解析 甲图中看不到色素带，叶绿体中的色素属于有机物，易溶于乙醇等有机溶剂，难溶于 水，所以出现甲图结果可能是误用蒸馏水作提取液和层析液导致的，A 项正确；乙结果中每 种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B 项正确；丙结果 中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素 a 和叶绿素 b 含量较少，这不是 正确操作得到的理想结果，C 项错误；丁结果中叶绿素 a 和叶绿素 b 含量很少，可
38、能是研磨 时未加入 CaCO3，破坏了叶绿素类物质造成的，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到 破坏，D 项正确。 命题点二 实验拓展 3.以圆形滤纸的中心为圆心，画叶绿体色素滤液的小圆进行色素分离，看到近似同心环状的 四个色素圈，排列在最外圈的一个呈( ) A.蓝绿色 B.黄绿色 C.黄色 D.橙黄色 答案 D 解析 绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是色素在层析液中的溶解度不同， 在滤纸 上的扩散速度不同。 其中胡萝卜素(橙黄色)的溶解度最大， 故其扩散速度最快， 排列在最外圈。 4.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素， 设法分离得到各种色素， 并将叶绿素 b、 叶绿素 a、 叶黄素、胡
39、萝卜素和混合液依次点样在滤纸的 1、2、3、4、5 位置(如下图所示)。当滤纸下 方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为( ) 答案 B 解析 在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、 叶绿素 b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含 4 种色素，扩 散后在滤纸条上形成 4 条色素带。 矫正易错矫正易错 强记长句强记长句 1.关于光合色素的 5 点提醒 (1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝藻等)，但是都有光合色素。 (2)叶绿素对红光和蓝光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并 非不吸收，只是吸收
40、量较少。 (3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。 (4)不同颜色温室大棚的光合效率比较：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主 要透过同色光，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高；叶绿素对绿光吸收最少，因此 绿色塑料大棚中植物的光合效率最低；不同颜色的温室大棚光合效率不同，单色光中，蓝紫 光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。 (5)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。 2.对光合作用过程的 5 点说明 (1)光合作用中光反应产生的H是还原型辅酶(NADPH)， 细胞呼吸产生的H是还原型辅酶 (NADH)，二者不相同。 (2)C3和 C5并不是只含
41、有 3 个或 5 个碳原子，还有 H、O 等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一 种三碳化合物。 (3)暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。 (4)光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。 (5)叶绿体产生的 ATP 只能用于自身的物质合成， 不能直接用于细胞中其他部位的生命活动。 某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如图所 示。请回答下列问题： 1.停止供水后，光合速率下降，原因是一方面水是光合作用的原料；另一方面缺水会导致气 孔开度降低，CO2供应不足，影响了光合作用的暗反应，导致光合作用
42、速率下降。 2.在温度、光照相同的条件下，图中 A 点与 B 点相比，B 点光饱和点低，其主要原因是 B 点气孔开度低，CO2吸收减少，暗反应速率低，需要光反应提供的 ATP 和H少，所以光饱 和点低。 3.停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类 胡萝卜素的颜色显露出来。 重温高考重温高考 演练模拟演练模拟 1.(2017 全国，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如 O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( ) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中 ATP 的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸
43、收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用 CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在 640660 nm 波长光下释放 O2是由叶绿素参与光合作用引起的 答案 A 解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A 项错误；叶绿素主要吸收红光 和蓝光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B 项正确；CO2的吸收速 率和 O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C 项正确；根据叶绿素 和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在 640660 nm 波长光下释放 O2是由叶绿素参与光合 作用引起的，D 项正确。 2.(2017 天津，6)某突变型水稻叶片的叶绿素含量
44、约为野生型的一半，但固定 CO2酶的活性 显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的 CO2吸收速率。下列叙述错误的是 ( ) A.光照强度低于 P 时，突变型的光反应强度低于野生型 B.光照强度高于 P 时，突变型的暗反应强度高于野生型 C.光照强度低于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度 D.光照强度高于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是 CO2浓度 答案 D 解析 由于突变型水稻叶片的叶绿素含量较少，由图可知，光照强度低于 P 时，突变型的 光合作用光反应强度低于野生型，A 项正确；由于突变型水稻中固定 CO2酶的活性显著高 于野生型，由图可知，光照强度高于
45、 P 时，突变型的暗反应强度高于野生型，B 项正确；光 照强度低于 P 时，光照强度没有达到光饱和点，限制突变型光合速率的主要环境因素是光 照强度，C 项正确；P 点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点，故光照强度高于 P 点小 于光饱和点时限制光合速率的主要环境因素是光照强度， 当光照强度大于光饱和点时， 限制 光合速率的主要环境因素是 CO2浓度，D 项错误。 3.(2015 安徽，2)如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是( ) A.CO2的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3中的化学能 B.CO2可直接被H还原，再经过一系列的变化形成糖类 C.被还原的 C
46、3在有关酶的催化作用下，可再形成 C5 D.光照强度由强变弱时，短时间内 C5含量会升高 答案 C 解析 CO2的固定是 CO2与 C5在酶的催化下合成 C3的过程， 没有 ATP 的消耗， A 项错误； 暗反应中，CO2不能直接被H还原，必须经过 CO2的固定形成 C3，再在有关酶的催化作用 下，一部分 C3被H还原，经一系列变化形成糖类，另一部分 C3经一系列变化形成 C5，B 项错误，C 项正确；在 CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的H、 ATP 减少，导致 C3还原过程减弱，但此时 CO2的固定仍在进行，故短时间内 C3含量上升， C5含量下降，D 项错误。 4.(2018 广东化州高三二次模拟) 在置于黑暗条件下的叶绿体悬浮液中加入适量 NaH14CO3 溶液，再给予瞬时光照。下列说法正确的是( ) A.黑暗条件下，叶绿体基质中不存在 C3和 C5 B.黑暗条件下，叶绿体悬浮液不能合成 ATP 和H C.瞬时光照后，(CH2O)出现放射性比 C3早 D.光照瞬间，C3含量迅速增加而 C5含量迅速减少 答案 B 解析 黑暗条件下，叶绿体基质中存在