专题梳理7 光合作用将光能转化为化学能-【精英1号】2024-2025学年高中生物学考笔记·知识梳理手册

答案解析 85 的第二阶段和第三阶段均无法正常进行,其呼吸过 程只能发生在细胞质基质中,因而比野生型酵母菌 更适用于酒精发酵,C正确;野生型酵母菌的线粒体 中能合成[H],TTC显色剂能与[H] 合而呈红色; 呼吸缺陷型酵母菌的线粒体中不能合成[H],TTC 显色剂不能与[H] 合而呈白色,所以观察两组酵 母菌 的 线 粒 体,甲 组、乙 组 分 别 呈 红 色、白 色,D 正确。 例题8 【答案】(1)酵母菌 (2)酵母菌缺乏淀粉酶 (3)需氧(有氧) 乙醇 (4)延长发酵时间;增加酒 药用量等 【解析】(1)依据题干信息,酒药中含有发酵所需的微 生物,其中的主要微生物是糖化菌和酵母菌。(2)发 酵过程中,淀粉被糖化菌分解成单糖或二糖后才能 被酵母菌利用。据此推测,酵母菌由于缺乏淀粉酶 而不能直接利用淀粉。(3)“搭窝”是将拌好酒药的 米饭装入容器,搭成中间低、周边高的凹窝。“搭窝” 可以确保在发酵初期有较多的 O2,以利于糖化菌和 酵母菌进行需氧(有氧)呼吸。随着发酵的进行,O2 被逐渐消耗殆尽,此时酵母菌发酵生成乙醇和CO2, 终形成了清甜可口的酒酿。(4)增加酒药用量,即 增加糖化菌和酵母菌菌种的量或延长发酵时间等措 施,均促进可溶性的糖进一步减少,乙醇含量进一步 提高,故可生产出甜度低、酒味浓郁的甜酒酿。 【易错辨析】 (1)× 【解析】真核生物需氧呼吸,葡萄糖在细胞溶胶先进行 糖酵解,其产物丙酮酸和[H]在线粒体 中 被 彻 底 氧 化 分解。 (2)× 【解析】需氧呼吸一定在有氧的条件下发生,厌氧呼吸 不一定在无氧的条件下发生,例如人在剧烈运动过程中, 需氧呼吸供能不足时,同时进行大量的厌氧呼吸进行能量 补充。 (3)√ (4)× 【解析】人在氧气不足的情况下,进行适量的不消耗 O2 也不产生CO2 的乳酸发酵,体内消耗 O2 与释放CO2 之比仍然等于1。 (5)√ (6)× 【解析】厌氧呼吸能产生 ATP,也有[H]的生成过程, [H]用于厌氧呼吸的第二阶段还原丙酮酸或乙醛。 (7)× 【解析】无氧条件下,丙酮酸转变为乙醇或乳酸的过程 中没有ATP的合成。 (8)× 【解析】与需氧呼吸相比,厌氧呼吸产生的ATP很少, 是因为厌氧呼吸有机物中的能量大部分储存在小分子有 机物(乳酸或乙醇)中,未被释放出来,其释放出来的能量 大部分转化为热能。 (9)× 【解析】蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应 为零上低温、有一定湿度、低氧环境。 专题梳理7 光合作用将光能转化为化学能 【知识梳理】 一、1.①外膜 ②内膜 ③基粒 ④基质 2.6CO2+12H2O 光叶绿体→C6H12O6+6H2O+6O2 3.光合作用 二、1.脂溶性 脂溶剂 2.橙色 叶黄素 多 黄绿色 三、类囊体 H+、O2 和e- H+、e- ATP和 NADPH NADPH和ATP 四、1.一定量 单位时间 2.(1)光饱和点 (2)加快 减弱或丧失 (3)碳反应 增加 【概念图构建】 ①O2+H+ ②NADPH ③ATP ④RuBP(五碳糖) ⑤三碳糖 ⑥再生 ⑦类囊体膜 ⑧叶绿体基质 【典例精练】 例题1 【答案】A 【解析】光合色素的提取与分离实验中,无水乙醇的 作用是提取光合色素,A符合题意;中和有机酸,保 护叶绿素,这是碳酸钙的作用,B不符合题意;消毒, 避免色素被细菌污染,这是75%酒精的作用,C不符 合题意;使光合色素在滤纸条上分离,这是层析液的 作用,D不符合题意。 例题2 【答案】B 【解析】叶绿体色素能溶解在乙醇或丙酮等有机溶剂 中,所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素,A 正确;研磨时加入CaCO3 可以防止叶绿素被氧化破 坏,B错误;加入二氧化硅(石英砂)是为了使研磨更 充分,从而使叶绿体中的色素释放出来,C正确;画 滤液细线时应尽量减少样液扩散,防止色素带之间 部分重叠,D正确。 例题3 【答案】A 【解析】分离色素时采用纸层析法,原理是色素在层 析液中的溶解度不同,随着层析液扩散的速度不同, 后的 果是观察到四条色素带,而图中只有两条 色素带,据图可知,只有胡萝卜素和叶黄素,缺少叶 绿素a和叶绿素b, 可能是因为选取的材料不合 适,选的是黄色叶片而非绿色叶片,A符合题意。 例题4 【答案】D 【解析】光合作用中光反应阶段为碳反应阶段的进行 提供的物质是 NADPH和 ATP,用于三碳酸的还原 过程。 例题5 【答案】C 【解析】色素存在于叶绿体类囊体膜上,而非叶绿体 内膜,A错误;光被类囊体膜上的色素吸收并转化,B 精英1号 生物 学考笔记 86 错误;光反应可将光能转化为化学能储存于 ATP和 NADPH中,C正确;在光合膜上只能进行光合作用 的光反应,碳反应需在叶绿体基质中进行,D错误。 例题6 【答案】B 【解析】五碳糖转变成三碳酸的过程发生的场所是叶 绿体基 质,A 项 错 误;三 碳 酸 在 光 反 应 中 生 成 的 NADPH提供的氢和 ATP提供的能量的作用下生 成三碳糖,B项正确;三碳糖运至叶绿体外合成蔗 糖,并运输到植物体各个部位,C项错误;三碳糖转 化成五碳糖的过程发生的场所是叶绿体基质,D项 错误。 例题7 【答案】C 【解析】二氧化碳含量的改变直接影响的是碳反应中 二氧化碳的固定这个反应,二氧化碳含量由高到低 时,二氧化碳的固定变弱,则五碳糖消耗减少,剩余 的五碳糖相对增多,三碳酸生成量减少。由于三碳 酸的生成量减少影响了三碳酸的还原,使得三碳酸 的还原反应减弱,则消耗的 NADPH 和 ATP量减 少,所以NADPH和ATP剩余的量增多。所以突然 中断CO2 气体的供应,短时间内叶绿体中三碳酸的 含量下降、五碳糖的含量上升、ATP的含量上升,C 正确。 例题8 【答案】A 【解析】只有真核生物的叶绿体上才含有与光合作用 有关的光合色素和酶,故对于温室蔬菜这类真核生 物而言,叶绿体是其进行光合作用的唯一场所,A正 确;蔬菜的绿色茎秆含有与光合作用有关的光合色 素和酶,可以进行光合作用,B错误;蔬菜可以利用 阳光也能利用灯光进行光合作用,C错误;南极也能 种蔬菜,但是是在温室里种植,说明温度会影响光合 作用的进行,D错误。 例题9 【答案】C 【解析】表中数据,依据生物与环境相适应、 构与功 能相适应,推测弱光条件下,主茎伸长有利于获得更 多的光照,光合色素含量改变有利于适应不同的光 照环境,弱光条件下,南豆比黑豆更适合栽种,A、B、 D正确;据表中数据可知南豆净光合速率 大,但其 单株种子产量18.21 g小于黑豆36.71 g,故C错误。 例题10 【答案】D 【解析】光合作用可以分为光反应和碳(暗)反应两 大阶段,对于绿色植物而言,光反应发生在叶绿体 基粒(类囊体膜),碳反应发生在叶绿体基质中,碳 反应也称为卡尔文循环,开始于 CO2 的固定,即 CO2 与RuBP(一种五碳糖) 合,需要光反应提供 ATP和 NADPH 才能正常进行,卡尔文循环不直 接需要光,但需要消耗光反应产物 ATP和 NAD- PH才能持续进行,故D项正确。 例题11 【答案】D 【解析】由题干表格信息可知,实验的自变量是不同 的遮光程度,即光照强度,因变量或观测指标是气 孔导度、蒸腾速率和净光合速率,温度、取材量或部 位等为无关变量,A错误;由表格数据可知,随遮阴 比例增加,气孔导度先降低,后升高,再降低,故B 错误;净光合速率与O2 的释放速率呈正相关,由表 格数据可知,黄精在不遮阴条件下,净光合速率并 不是 大的,故O2 的释放速率也不是 大的,C错 误;在表中的不同遮阴条件下,遮阴40%时净光合 速率 大,故光强度合适的林下环境适宜种植黄 精,D正确。 【易错辨析】 (1)× 【解析】水在叶绿体中分解产生O2 需要光能,且在光 反应中合成ATP。 (2)√ (3)× 【解析】一株置于适宜条件下的植物,因温度、光强度 或二氧化碳浓度均适宜,故通过适当提高光强度或二氧化 碳浓度,不能有效提升光合速率。 (4)× 【解析】叶绿体中的色素不溶于水而溶于有机溶剂,提 取色素的试剂常采用95%的酒精等有机溶剂。 (5)√ 【解析】植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对 绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的绿光 照射后,光反应速率减慢,产物 NADPH 和 ATP的量会 下降。 (6)× 【解析】需氧呼吸过程中,在线粒体基质中(第二阶段) 消耗 H2O,在线粒体内膜上(第三阶段)产生 H2O。 (7)√ (8)√ 专题梳理8 细胞通过分裂增殖 【知识梳理】 一、1.(1)相对 越大 相同 2.(1)基本相同 相同 (2)越大 越高 二、1.一次分裂 束 下一次分裂 束 分裂期 分裂间期 2.蛋白质 DNA复制 核糖体 三、染色体 核膜、核仁 着丝粒 着丝粒 姐妹染色单体 核膜、核仁 染色质 纺锤丝 四、1.(1)盐酸 果胶 (2)龙胆紫 (3)染色体 2.解离 漂洗 五、1.亲代细胞的染色体 平均分配 2.DNA的复制 稳定性 六、1.无限增殖 2.(1)无限增殖 (2)粘连蛋白 (3)超过 糖酵解 贴壁生长 接触抑制 3.(1)突变 癌细胞 (2)①原癌 抑癌 ②物理 化学 生物 【概念图构建】 ①分裂期 ②核糖体增生、蛋白质合成 ③DNA合成(复制) ④前期 ⑤中期 ⑥后期 ⑦末期 28 专题梳理7 光合作用将光能转化为化学能 一、光合作用在叶绿体中进行 1.叶绿体结构 ① ;② ;③ (由 类囊体堆叠而成);④ 。 2.光合作用的总反应式: 3.功能:绿色植物进行 的场所。 二、光合色素的提取与分离 1.实验原理:光合色素是一类 物质, 可以利用 将它们从叶绿体中提取 出来,并且将它们分离开来,达到观察叶绿 体中色素的目的。 2.实验结果分析 三、光合作用过程 项目 光反应 碳反应 场所 膜(光合膜) 叶绿体基质 物质 变化 光 能 将 水 裂 解 为 ; 将 NADP+ 还原为NADPH,并产 生ATP,O2 被释放到 细胞外 在酶 的 催 化 作 用 下,1 个 CO2 分子与五碳糖结合,形 成1个六碳分子;这个六碳 分子随即分解成2个三碳酸 分子;三碳酸分子接受来自 ATP和NADPH的能量,被 NADPH还原形成三碳糖 能量 变化 光合 色 素 吸 收 光 能, 光能转化为 中的化学能 中的能量转变为有 机物中的化学能 四、光合作用受环境因素的影响 1.光合速率: 的植物(如一定的叶面 积)在 内进行的光合作用,如释放 多少氧气、消耗多少二氧化碳。 2.影响光合速率的因素 (1)光强度:光合速率随光强度的增加而增 加,但在强度达到全日照之前,光合作用已 达到 时的速率,即光强度再增加, 光合速率也不会增加。 (2)温度:每种植物光合作用都有一个 适温 度。低于该温度,随着温度升高,光合速率 ;超过该温度,酶的活性 。 光合作用的 适温度因植物种类而异。 (3)CO2 浓度:CO2 直接影响 速 率,一定范围内,光合速率随CO2 浓度的 增加而 。 光合色素的提取与分离 【例题1】 [2024∙浙江新学考调测]将菠菜 叶剪碎后加入碳酸钙、石英砂和无水乙醇 进行研磨,该过程中无水乙醇的作用是 ( ) A.提取光合色素 B.中和有机酸,保护叶绿素 C.消毒,避免色素被细菌污染 D.使光合色素在滤纸条上分离 专题梳理7 光合作用将光能转化为化学能 29 【例题2】 [2020·江苏高考]采用新鲜菠菜 叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实 验,下列叙述错误∙∙的是 ( ) A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为 溶剂 B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧 化破坏 C.研磨时添加二氧化硅有助于色素提取 D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散 【例题3】 [2024·浙江强基联盟]某学习小 组在圆形滤纸片圆心处滴加适量色素滤 液,进行光合色素的分离,层析后出现2个 同心圆,如图所示。导致图示现象出现的 原因 可能是 ( ) A.提取色素的材料不合适 B.研磨时未加入碳酸钙 C.研磨前未将叶片烘干 D.层析时加入过多层析液 光合作用过程 【例题4】 光合作用中光反应阶段为碳反应 阶段的进行提供的物质是 ( ) A.NADPH和氧气 B.CO2 和ATP C.O2 和ATP D.NADPH和ATP 【例题5】 下图所示为叶绿体中色素蛋白等 成分在膜上的分布。下列有关叙述正确 的是 ( ) A.此生物膜为叶绿体内膜 B.光被叶绿体内膜上的色素吸收并转化 C.发生的能量转换是:光能→化学能,此化 学能可储存于ATP与NADPH中 D.在图示结构中可完成光反应与碳反应 【例题6】 [2024·浙江宁波慈溪中学测试] 绿色植物光合作用卡尔文循环过程如图所 示。下列叙述正确的是 ( ) A.五碳糖转变成三碳酸的过程发生的场 所是类囊体膜 B.三 碳 酸 转 变 成 三 碳 糖 的 过 程 需 要 NADPH提供氢和ATP提供能量 C.三碳糖运至叶绿体外合成淀粉,并运输 到植物体各个部位 D.三碳糖转化成五碳糖的过程发生的场所 是类囊体膜 影响光合速率的因素 【例题7】 [2024·浙江温州检测]离体的叶 绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如 果突然中断CO2 气体的供应,短时间内叶 绿体中三碳酸、五碳糖及ATP相对含量的 变化是 ( ) A.上升、下降、上升 B.下降、上升、下降 C.下降、上升、上升 D.上升、下降、下降 【例题8】 [2024·杭州检测]我国在南极科 考站的医生做起了“副业”,他们利用温室 种植蔬菜,每天至少能供应一公斤新鲜果 30 蔬,馋死了隔壁科考站的邻居。下列有关 温室蔬菜光合作用的叙述,正确的是 ( ) A.对于温室蔬菜这类真核生物而言,叶绿 体是其进行光合作用的唯一场所 B.蔬菜的绿色茎秆无法进行光合作用 C.蔬菜可以利用阳光进行光合作用,但不 能利用灯光 D.南极也能种蔬菜,说明温度对光合作用 的影响不大 【例题9】 [2022·7浙江学考]为了研究弱 光对大豆生长、光合作用和产量的影响,研 究小组用两种大豆在正常光(100%)和弱 光(20%)条件下进行实验,结果如下表。 品 种 光照 处理 株高 (cm) 叶绿素 a(mg· cm-2) 叶绿素 b(mg· cm-2) 类胡萝卜 素(mg· cm-2) 净光合 速率 (μmol CO2· m-2·s-1) 单株种 子产 量(g) 南 豆 100%32.781.23 0.33 0.71 4.41 18.21 20% 64.671.30 0.25 1.09 3.17 15.09 黑 豆 100%41.671.39 0.27 0.78 3.97 36.71 20% 99.503.80 3.04 0.62 2.97 8.92 注:净光合速率用单位时间内单位面积上的叶片从外界吸收的 CO2 量表示。 下列叙述错误的是 ( ) A.弱光条件下,主茎伸长有利于获得更多 的光照 B.光合色素含量改变有利于适应不同的光 照环境 C.净光合速率大的大豆品种,单株种子产 量也大 D.弱光条件下,南豆比黑豆更适合栽种 [2023∙7浙江学考]阅读下列材料,回答 例10、11题。 黄精是一种名贵的中草药,具有提高免 疫力、降低血糖、抗肿瘤等功效。某研究人员 为了探究遮阴对黄精光合作用的影响,进行 了实验,结果如下表。 处理 净光合速率 气孔导度 蒸腾速率 (μmol CO2· m-2·s-1) (mmol·m-2· s-1) (mmol·m-2· s-1) 不遮阴 5.70 108.12 1.47 遮阴20% 6.86 82.05 1.17 遮阴40% 10.85 124.13 1.81 遮阴60% 7.21 62.51 1.41 遮阴80% 3.48 58.15 1.06 注:气孔导度大表示气孔开放程度大。 【例题10】 下列关于光合作用的叙述,正确 的是 ( ) A.光反应在叶绿体基质中进行 B.光反应为卡尔文循环提供O2 和NADPH C.卡尔文循环只有在黑暗环境中才能进行 D.卡尔文循环中固定CO2 的物质是一种 五碳糖 【例题11】 下列关于上述实验的叙述,正确 的是 ( ) A.该实验的自变量是温度 B.气孔导度与遮阴比例呈负相关 C.黄精在不遮阴条件下 O2 的释放速率 大 D.光强度合适的林下环境适宜种植黄精 易错点1:混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补 光类型”的选择。 点拨 为提高光能利用率,塑料大棚栽培时 常选择“无色塑料”以便透过各色光,这是 因为太阳的全色光透过时各种色的光均可 被作物吸收(尽管黄绿色吸收量较小,但总 不会起负作用),而阴天或夜间给温室大棚 “人工补光”时,则宜选择植物吸收利用效 率 高的“红光或蓝紫光”灯泡。因为若利 用白炽灯,则其发出的光中“黄、绿光”利用 率极低,从节省能源(节电、节省成本)角度 讲,用红灯泡、紫灯泡效率 高。 专题梳理7 光合作用将光能转化为化学能 31 易错点2:误认为温室生产中昼夜温差越大, 作物产量越高。 点拨 白天适当提高温度或增加CO2 浓度, 可有利于提高光合产量,夜晚不进行光合作 用,适当降低温度可降低呼吸速率从而减少 有机物消耗,故适当提高昼夜温差可提高作 物有机物积累量,从而提高作物产量。然 而,昼夜温差并非越大越好,因为夜晚温度 过低时,呼吸酶活性过小,当呼吸作用被过 度抑制时,必将减弱矿质离子的吸收等代谢 过程,从而制约次日的光合作用,这对作物 生长显然不利。 易错点3:误认为只能是光反应制约碳反应 (或暗反应),碳反应(或暗反应)不会制约 光反应,从而认为停止CO2 供应时,不影 响O2 产生。 点拨 光反应为碳反应(或暗反应)提 供 NADPH和ATP,故光反应停止时,碳反应 (或暗反应)无法进行,然而光反应也需碳 反应(或 暗 反 应)为 之 提 供 ADP、Pi和 NADP+等,故碳反应(或暗反应)停止(如 撤掉CO2 供应)时,光反应也将受制约,从 而导致O2 产生速率下降。 易错点4:误认为光照下密闭容器中植物周围 空气中CO2 浓度不变时,叶肉细胞的光合 速率等于呼吸速率。 点拨 一株放在密闭容器中的植物,当给以 光照,此容器内二氧化碳浓度不变时,不要 认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于 释放量,事实上是整个植株二氧化碳的吸 收量与释放量相等。因为植株还有非绿色 组织,该部分只能进行呼吸作用产生二氧 化碳,而对于叶肉细胞来说,二氧化碳的吸 收量大于释放量,即“叶肉细胞”的光合速 率抵消“所有细胞”呼吸速率时,密闭容器 中CO2 不变(既不增加也不减少)。 (1)水在叶绿体中分解产生 O2 需要 ATP提 供能量。 ( ) (2)叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同 波长光的吸收值来绘制。 ( ) (3)一株置于适宜条件下的植物,通过适当提 高光强度或二氧化碳浓度,可有效提升光 合速率。 ( ) (4)提取色素的试剂常采用层析液。 ( ) (5)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 绿 光 照 射,则 叶 绿 体 内 NADPH的量下降。 ( ) (6)光合作用过程中,在叶绿体类囊体膜上消 耗 H2O;需氧呼吸过程中,在线粒体内膜 上(第三阶段)消耗H2O,在线粒体基质中 (第二阶段)产生 H2O。 ( ) (7)夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光 照,夜晚适当降低温度,可提高作物产量。 ( ) (8)“正其行,通其风”,若使空气不断流过叶 面,提供较多的CO2,则有利于提高农作 物的产量。 ( )