2024届高考生物一轮复习第3单元第9课捕获光能的色素和结构及光合作用过程课件

这是一份2024届高考生物一轮复习第3单元第9课捕获光能的色素和结构及光合作用过程课件，共60页。PPT课件主要包含了可见光，红光和蓝紫光，蓝紫光，光反应，光合作用，叶绿体，红色和蓝紫色，水的光解，ATP，CO2等内容，欢迎下载使用。
1．通过比较光反应和暗反应的关系与光合作用的元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点。(生命观念)2．通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力。(科学思维)3．通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，培养实验探究能力。(科学探究)
层级一构建必备知识 培养关键能力
考点一　捕获光能的色素和结构
考点二　光合作用的原理
1．绿叶中色素的提取和分离 (1)
有机溶剂(如无水乙醇)
2．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱(1)叶绿体中的色素主要吸收______。(2)叶绿素对____________的吸收量大，类胡萝卜素对______的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。吸收光谱如下：
3．叶绿体的结构与功能(1)结构模式图：
(3)功能：进行________的场所。(4)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在______被光束照射的部位，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
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．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。( )4．叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。 ( )5．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。( )6．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。( )
7．探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液。( )8．使用定性滤纸过滤研磨液。( )9．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2～3次。( )
【教材细节命题】1．(必修1 P97“问题探讨”)生产上，用____(填颜色)的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高。阴天时，在功率相同的情况下，应该选择____________(填颜色)的照明灯为蔬菜补充光源。
2．(必修1 P98“探究·实践”)提取叶绿体中的色素，也可用下图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？____________________________________________________________________________________。
①—胡萝卜素(橙黄色)，②—叶黄素(黄色)，③—叶绿素a(蓝绿色)，④—叶绿素b(黄绿色)
1．实验注意事项及原因分析
2．实验出现异常现象的原因分析
3．恩格尔曼实验方法的巧妙之处(1)巧选实验材料：选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气的部位。(2)巧妙排除干扰因素：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：①用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。②临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
4．影响叶绿素合成的三大因素(1)光照：影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。
考向1| 绿叶中色素的提取和分离1．在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果应依次为(　　)A．①②③④B．②④①③C．④②③①D．③②①④
B　解析：甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应结果①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应结果③。故B正确。
考向2| 色素的种类及功能2．高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　)
A．图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上B．利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端C．植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光D．弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用D　解析：题图中①(叶绿素b)、②(叶绿素a)主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，①(叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于①②吸收绿光最少，透射光下呈绿色，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，故弱光下①(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。
考向3| 叶绿体的结构和功能3．(2022·广东茂名月考)下列关于叶绿体的叙述，正确的是(　　)A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积B．叶绿体基质中NADP＋能形成NADPHC．类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光D．类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原C　解析：叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A错误；NADP＋形成NADPH的场所是类囊体薄膜，B错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C正确；催化CO2的固定和还原的酶存在于叶绿体的基质中，D错误。
4．叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　)A．叶绿体中色素的合成都需要Mg2+和光照B．H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在基质中C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的D　解析：只有叶绿素的合成才需要Mg2+和光照，A错误；水的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误；光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。
1．光合作用原理的部分实验探索(1)19世纪末，科学界普遍认为在光合作用中，糖是由____分子缩合成的。(2)1928年，科学家发现甲醛不能通过光合作用转化成__。
(3)1937年，英国科学家希尔：离体叶绿体在适当条件下发生________，产生____。(4)1941年，美国科学家鲁宾和卡门：研究了光合作用中氧气来源于__。(5)1954年，美国科学家阿尔农：光照下，叶绿体可合成______。1957年，他还发现这一过程总是与水的光解相伴随。
②基本过程(据图填空)。Ⅰ．__________；Ⅱ．____；Ⅲ．____________；Ⅳ．___；Ⅴ．__________。
(3)光反应与暗反应的比较。
3．光合作用和化能合成作用的比较
1．光反应必须在光照下进行，暗反应必须在黑暗处进行。( )2．H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在叶绿体基质中。( )3．光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。( )4．没有叶绿体的生物无法进行光合作用。( )5．在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中。( )
【教材细节命题】1．(必修1 P104 正文)美国科学家卡尔文采用了________________技术追踪光合作用过程中CO2中的碳的去向。2．(必修1 P103“相关信息”)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是_________________________________________。
作为暗反应的还原剂；储备部分能量供暗反应利用
3．(必修1 P103正文)光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用的不同之处在于_______________________________________________________________________________________________________。
光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原；细胞呼吸过程中产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动
1．明确光反应与暗反应的联系
(1)光反应为暗反应提供NADPH、ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。(3)C3还原消耗的能量不只来自ATP，还可由NADPH提供。
2．光合作用反应式及元素去向分析
3．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化。下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的变化[起始值C3高于C5(约其2倍)]。
图中各曲线表示的物质名称：①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
考向1| 光合作用原理的探究历程1．鲁宾和卡门向小球藻供给含不同比率18O的水和碳酸氢盐，研究光合作用释放氧气的氧原子来源。预测下列各组光合作用释放的氧气中含18O的比率依次为(　　)A．100%　0　0B．0.85%　0.85%　0.85%C．0.85%　0.20%　0.20%D．0.61%　0.40%　0.57%C　解析：光合作用产生的O2来自水，经分析可知，C正确。
2．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后检测放射性物质的分布情况，结果如表所示。
根据上述实验结果分析，下列叙述错误的是(　　)A．本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段B．每组实验照光后需对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多种磷酸化糖类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
C　解析：提取表格中的关键词“三碳化合物”“磷酸化糖类”“氨基酸、有机酸等”，据此推测本实验研究的是光合作用的暗反应阶段，A正确；由于某一反应的产物同时是下一个反应的反应物，要想准确测定放射性物质的分布，必须阻断后续的反应，B正确；CO2进入叶绿体后，最初形成的产物应该是三碳化合物，C错误；第3组实验中放射性物质分布在氨基酸、有机酸等物质中，表明光合作用产物中不仅有糖类，还有其他物质，D正确。
考向2| 光合作用的过程3．(2021·重庆卷)下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPHC．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
A　解析：水光解产生O2的场所是叶绿体类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，O2需在线粒体内膜上参与反应，则O2从叶绿体类囊体膜穿出，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误；光反应中NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH，然后在暗反应过程中被消耗，B正确；由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及色素合成、核酸代谢等其他消耗能量的反应，C正确；电子(e－)在类囊体薄膜上的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。
4．下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)，下列判断错误的是(　　)A．绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能B．e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 D．图中g物质被14C标记，在C3和(CH2O)中均可检测到放射性
B　解析：a为光合色素，c为ATP，a能吸收、传递、转化光能到c和NADPH中，A正确；e为水光解产生的H＋与NADP＋结合生成的NADPH，也含有活跃的化学能，可参与暗反应中C3的还原，B错误；图中①表示根从土壤中吸收水分，③表示水的光解，C正确；g为CO2，被14C标记的14CO2，经过固定会首先出现在C3中，随后会出现在(CH2O)中，不会出现在C5中，D正确。
【技法总结】巧记光合作用过程的“一、二、三、四”
考向3| 条件骤变时叶绿体中各物质含量变化5．在适宜光照和温度条件下，植物叶绿体内C3和C5的浓度能达到饱和并维持相对稳定，通过改变实验条件可使叶绿体中的C3浓度在短时间内上升。据此分析，改变的实验条件可能是(　　)A．中断CO2供应B．突然停止光照C．降低环境温度D．减少水分供应
B　解析：光合作用的暗反应包括CO2的固定和C3的还原，C3的还原需要光反应提供NADPH和ATP。若中断CO2的供应，则CO2的固定受阻，而C3的还原仍在进行，将导致C3浓度降低，C5浓度上升，A不符合题意；若突然停止光照，则光反应不能进行，缺乏光反应提供的NADPH和ATP，C3的还原受阻，而CO2的固定仍在进行，将导致C3浓度上升，C5浓度下降，B符合题意；若降低环境温度，则光反应和暗反应都会受到影响，暗反应中CO2的固定和C3的还原都会受影响，总体结果是C3浓度和C5浓度都会下降，C不符合题意；若减少水分供应，则会导致叶片气孔关闭，CO2供应不足，C3浓度降低，C5浓度上升，D不符合题意。
6．(2023·广东茂名模拟)为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如下图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是(　　)
A．光照0～5 min，叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化B．光照5～20 mim，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止C．黑暗20～30 min，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化D．光暗交替处理30 min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大
层级二凝练学科素养 探析高考命题
【命题动态】本专题为高频考点，考查的知识点非常多，包括色素的种类与作用、叶绿体色素的提取与分离、光合作用的过程。本专题高考试题多为非选择题，多结合曲线分析进行考查。能力考查点多为模型分析、获取信息、综合运用等，素养考查方面较多体现生命观念中的物质与能量观，科学思维中的归纳与概括、演绎与推理，科学探究中的实验设计与结果分析。
1．(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisc。下列叙述正确的是(　　)A．Rubisc存在于细胞质基质中B．激活Rubisc需要黑暗条件C．Rubisc催化CO2固定需要ATPD．Rubisc催化C5和CO2结合
D　解析：Rubisc参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所是叶绿体基质，故Rubisc存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisc的激活对光无要求，B错误；Rubisc催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisc催化CO2的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。
2．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有________________________、________________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是_______________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过________________________发挥作用。
解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等；内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率加快，水光解产生的氧气速率加快。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。答案：(1)蓝紫色　(2)五碳化合物供应不足　CO2供应不足　强光照射后短时间内，光反应速率加快，水光解产生的氧气速率加快　(3)减弱　促进光反应关键蛋白的合成
1．(生活、学习和实践情境)我国北方地区冬季种植温室大棚蔬菜时，每到晴朗的中午，农民都要将塑料大棚开一道缝，以利于温室通风，农民将其叫作开风口。下列关于开风口的说法中不正确的是(　　)A．开风口可以使大棚内的空气流通，能提高大棚内CO2的浓度B．开风口是为了增加大棚内的O2含量，以促进蔬菜的有氧呼吸C．开风口增加了温室内的光照强度，有利于光合作用的进行D．开风口能够降低棚内的空气湿度，有利于蔬菜对水分的吸收
B　解析：开风口增加大棚内的空气流通，能提高大棚内CO2的浓度，利于提高光合作用效率，A正确；促进蔬菜的有氧呼吸会减少蔬菜的有机物积累量，所以开风口不是为了促进蔬菜的有氧呼吸，B错误；开风口减少了塑料对光照的遮挡，增加了温室内的光照强度，有利于光合作用的进行，C正确；开风口可以降低大棚内的湿度，使得植物生活于适宜的环境中，利于植物吸收水分和运输矿质元素，D正确。