高考生物 题型分析 能量之源 光与光合作用.docx
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高考生物题型分析能量之源光与光合作用
高中生物题型分析----能量之源光与光合作用
题型一、色素的提取和分离
一、考查形式
选择题或填空题
二、典型例题
1.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（ ）
A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B．水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是（甲＋乙）＜（丙＋丁）
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光
答案B
解析本题考查对绿叶中色素的提取和分离实验的理解。
根据图示中不同色素的扩散距离可以判断出乙为叶绿素a，甲为叶绿素b，丙为叶黄素，丁为胡萝卜素。
A项加入碳酸钙的目的是保护色素，防止色素被破坏；C项在层析液中溶解度最大的是胡萝卜素；D项丙、丁主要吸收的是蓝紫光；衰老叶片中叶绿素被破坏，使得叶片中（甲＋乙）＜（丙＋丁），所以B项正确。
三、答题技巧
1.实验过程
2.实验中的注意事项及操作目的
过程
注意事项
操作目的
提取色素
（1）
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
（2）
研磨时加无水乙醇
溶解色素
（3）
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
（4）
迅速、充分研磨
防止乙醇挥发，充分溶解色素
（5）
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
（1）
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
（2）
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
（3）
滤液细线干燥后再画一两次
使分离出的色素带清晰分明
（4）
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
四、变式训练
1.中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。
小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→
―→
―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温（约25℃）下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号
叶绿素溶液（mL）
调pH至
处理时间（min）
溶液颜色
①
3.0
Y
10
绿色
②
3.0
7.0
10
绿色
③
3.0
6.0
10
黄绿色
④
3.0
5.0
10
黄褐色
注：
叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
（1）提取叶绿素的X应该为____________，原因是_____________________________
______________________________________________________________________。
（2）表中Y应该为________，原因是_____________________________________
_____________________________________________________________________。
（3）若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则_____________。
（4）小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
答案
（1）无水乙醇 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中
（2）8.0 pH梯度差为1.0，所以Y为8.0
（3）酸性 叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色
（4）方法：
用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
主要步骤：
①制备滤纸条：
将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1cm处画一铅笔细线。
②画滤液细线：
用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。
③纸层析法分离色素：
将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中（不要将滤液细线浸没在层析液中）。
④观察实验结果。
解析
（1）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
（2）该实验探究pH对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为pH的大小，所以我们要设置一系列pH梯度，即pH为8.0、7.0、6.0、5.0。
（3）通过对实验结果的分析，在pH为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。
（4）由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。
所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
题型二、捕获光能的色素和结构
一、考查形式
选择题
二、典型例题
1．下列关于叶绿体中色素的叙述，正确的是（多选）（ ）
A．色素的提取与分离实验中滤纸条上的色素带从上到下最宽的是第3条
B．研磨液要用滤纸过滤，盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧
C．叶绿体中的色素只分布在类囊体薄膜上
D．叶绿素主要吸收蓝紫光和红光
答案ACD
解析研磨液要用脱脂棉进行过滤，而不能用滤纸，若用滤纸，色素分子不能通过滤纸而沾在滤纸上，得不到含有色素的滤液。
三、答题技巧
1.色素的种类和功能
色素
功能
叶绿素
叶绿素a：
蓝绿色
吸收蓝紫光和红光
叶绿素b：
黄绿色
类胡萝卜素
叶黄素：
黄色
吸收蓝紫光
胡萝卜素：
橙黄色
2．叶绿体
（1）结构示意图
（2）结构
（3）功能：
进行光合作用的场所
3.叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获。
四、变式训练
1.吸收光能的色素分布在（）
A、叶绿体的外膜上B、类囊体的薄膜上
C、叶绿体的内膜上D、叶绿体的基质中
答案B
解析叶绿体中色素有叶绿素和类胡萝卜素，都分布上类囊体上。
题型三、光合作用发现史
一、考查形式
选择题
二、典型例题
1．德国科学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时进行“饥饿”处理（消耗掉叶片中的淀粉），再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。
一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。
下列有关本实验的分析及结论合理的是（ ）
①本实验未设对照组 ②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因 ③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 ④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．①～④全部B．只有②③④
C．只有①②③D．只有②③
答案 D
解析 该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。
该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，④错误。
三、答题技巧
1．1771年普利斯特利实验
本实验缺点：
缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2．1864年萨克斯实验
（1）本实验中黑暗处理的目的：
消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
（2）本实验为自身对照，自变量为是否照光（一半曝光与另一半遮光），因变量为叶片是否制造出淀粉，表观因变量为是否出现颜色变化（出现深蓝色）。
3．1880年恩格尔曼实验
（1）本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
（2）本实验中为自身对照，自变量为光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光），因变量为好氧细菌分布。
4.恩格尔曼实验方法的巧妙之处
（1）实验材料选得妙：
用水绵作为实验材料。
水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。
（2）排除干扰的方法妙：
实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。
（3）观测指标设计得妙：
通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。
（4）实验对照设计得妙：
进行黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
5．1941年鲁宾、卡门实验
（1）本实验方法为同位素标记法。
（2）本实验为相互对照，自变量为标记物质（H
O与C18O2），因变量为O2的放射性。
四、变式训练
1．1880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。
他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况（如图）。
他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。
这个实验的思路是（ ）
A．细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用
答案 B
解析 好氧细菌是需要氧气的，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方，
也就是水绵光合作用强的地方。
实验九 绿叶中色素的提取与分离
题型四、光合作用过程
一、考查形式
选择题
二、典型例题
1．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是（ ）
A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可进入线粒体中
D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
答案 D
解析 在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3的
生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内C3的含量将会减少。
三、答题技巧
1．光合作用的图解
2．比较光反应和暗反应
项目
光反应
暗反应
条件
需要光、色素和酶等
不需要光和色素，但需要多种酶、ATP和[H]
场所
叶绿体类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
物质转化
水的光解：
H2O→[H]＋O2ATP的形成：
ADP＋Pi＋光能
ATP
CO2的固定：
CO2＋C5
2C3
C3的还原：
C3＋[H]
（CH2O）＋C5
能量转化
光能→电能→活跃的化学能
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi
3．暗反应有光无光都能进行。
若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，暗反应不进行。
4．相同时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累的多，因为[H]、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。
5．光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。
6．光合作用中光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。
5．光合作用的光反应中产生的[H]来自水的光解，用于暗反应中C3的还原以生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O，并产生大量ATP。
6．原核生物虽无叶绿体或线粒体，但也有的可进行光合作用（如蓝藻）或有氧呼吸（如蓝藻、根瘤菌等）。
四、变式训练
1．如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是（ ）
A．该反应的场所是叶绿体的类囊体
B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶的参与
C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成
D．在无光条件下，有利于暗反应进行
答案 B
解析 图示为光合作用的暗反应阶段，该反应进行的场所是叶绿体基质，故A错误；C3生成C6H12O6需在多种酶的催化下，利用ATP提供的能量，通过[H]的还原进行，故B正确；若该生理过程已在最适温度条件下进行，提高温度反而会降低酶的活性，会使反应减慢，故C错误；在无光条件下，暗反应会因[H]和ATP的缺乏受到限制，故D错误。
2．下列关于绿色植物叶肉细胞生理活动的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体放出氧气的速率有可能与线粒体消耗氧气的速率相等
B．叶绿体白天进行着ATP的合成，夜晚进行着ATP的水解
C．随CO2浓度的增大，叶绿体的光合速率增大，线粒体的呼吸速率减小
D．线粒体产生的CO2在光照条件下全部扩散到叶绿体中，在黑暗条件下全部扩散到细胞外
答案 A
解析 当叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，叶绿体放出氧气的速率与线粒体消耗氧气的速率相等；叶绿体白天也进行ATP的合成与水解；在其他条件一定的情况下，随CO2浓度的增大，叶绿体的光合速率逐渐增大，当CO2浓度增大到一定值后，光合速率就不再随CO2浓度的增大而增大；当叶肉细胞的光合速率小于呼吸速率时，线粒体产生的CO2有一部分扩散到叶绿体中，另外一部分扩散到细胞外。
题型五、影响光合作用的环境因素
一、考查形式
选择题或非选择题
二、典型例题
1．甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是（ ）
A．甲图中，在a′点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在b′点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度
B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低
C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的
D．若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
答案 D
解析 甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响，乙图表示温度对光合作用速率的影响。
分析甲图中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。
如果没有达到饱和点（如a′点），则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后（如b′点），则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度或CO2浓度。
当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的[H]和ATP，短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变，故C3的含量会减少。
2．如图表示环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析，正确的是（ ）
A．当处于a或b点时，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中均可产生ATP
B．当所处环境中缺镁时，在CO2含量不变的情况下，a点可能降到b点
C．与a点相比，b点时叶绿体中三碳化合物含量较多
D．a点与b点光合作用速率差异的原因是光照强度和CO2浓度的不同
答案 B
解析 叶肉细胞每时每刻都要进行呼吸作用，所以细胞质基质、线粒体基质可产生ATP，而光合作用产生ATP的场所是叶绿体中的类囊体薄膜上。
环境中缺镁时叶绿素的合成减少，相同光照强度等条件下光合作用速率会下降。
b点与a点相比处于相同光照强度但CO2浓度低，所以合成三碳化合物的量较少，而二者产生的[H]和ATP一样多，从而还原消耗的三碳化合物量相同，所以b点时叶绿体中三碳化合物含量较少。
从图中可知，a点与b点光合作用速率差异的原因是CO2浓度的不同。
三、答题技巧
1．单因子因素
（1）光照强度
①原理分析：
光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。
②图像分析：
A点时只进行细胞呼吸；AB段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；C点对应的光照强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。
完成填空后，在下面的四幅图中标出A点、AB段、B点和B点之后的氧气和二氧化碳转移方向。
答案
③应用分析：
欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
（2）光照面积
①图像分析：
OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。
随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量（OC段）不断增加，所以干物质积累量不断降低（BC段）。
②应用分析：
适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。
封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。
（3）CO2浓度
①原理分析：
CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段，制约C3生成。
②图像分析：
图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
③应用分析：
大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合作用速率。
（4）温度
①原理分析：
是通过影响酶活性进而影响光合作用。
②图像分析：
低温导致酶的活性降低，引起植物的光合作用速率降低，在一定范围内随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。
③应用分析：
温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。
（5）必需矿质元素
①图像分析：
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
②应用分析：
在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
2．多因子因素
（1）曲线分析：
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。
当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
（2）应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
四、变式训练
1．图1中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气释放量的影响，结果如图2曲线所示。
据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同
B．Q点的氧气释放量为零，表示光合作用强度为零
C．P点负值产生的原因是呼吸作用消耗氧气
D．若光照强度突然由R变为S，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
答案 B
解析 乙中盛有缺镁培养液，这会造成所培养的小球藻的叶绿素含量减少，从而影响小球藻对光的吸收，影响其光合作用。
由图2可知，Q点的氧气释放量为0，即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。
P点代表光照强度为0时，呼吸作用对氧气的消耗量。
若光照强度突然由R变为S，光反应产生的[H]和ATP减少，造成C3的消耗量减少，而C3的产生量基本不变，故短时间内C3的含量增加。
2．夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24小时的检测，结果如图1。
图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。
请回答下列问题：
（1）图1中所测气体为________；该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？
________。
原因是_____________________________________________________
______________________________________________________________________。
（2）与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________，图1中CD段变化的原因可能是____________________
_____________________________________________________________________。
（3）处于图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________；而处于图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。
答案
（1）O2 是 F点的O2含量高于A点（一天内光合作用产生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量）
（2）减少 增加 光照过强，使温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行 （3）A、C、D、E A、C、D、E
解析
（1）密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点的光合速率等于呼吸速率。
7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。
F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。
（2）EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的[H]和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故而C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的[H]和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故而C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。
（3）B点的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率；DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E。
3．图1为某植物在不同O2浓度条件下，无氧呼吸与有氧呼吸的CO2释放量变化曲线。
图2为不同光照强度条件下，CO2体积变化量曲线。
假定图2情况下与图1呼吸速率相同，呼吸底物全部为葡萄糖；图1中氧气的吸收量用a表示，有氧呼吸与无氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示。
请据图回答下列问题：
（1）图1中，当O2浓度在________范围时（填字母），a＝b。
O2浓度为A时，a与b的关系式是____________。
（2）图2为氧浓度为A点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线。
当光照强度为F时，光合作用固定的CO2量可表示为________（仅用字母a表示）。
（3）图2中G点处叶肉细胞进行的生理活动是________________________________。
（4）在黑暗条件下，叶肉细胞中消耗ADP的场所有________________________________。
答案
（1）C～E b＝2a
（2）7a （3）光合作用、呼吸作用
（4）细胞质基质、线粒体
解析
（1）当细胞只进行有氧呼吸时，O2的吸收量等于CO2的释放量，即a＝b。
当O2浓度为A时，由图可知，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，且与有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。
（2）O2浓度为A时，植物呼吸作用释放的CO2量为2a。
光照强度为F时，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2释放量＝7a。
（3）G点时，净光合速率为0，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，但光合作用强度等于呼吸作用强度。
（4）叶肉细胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗时不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，故合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体。
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