光合作用重点

光合作用是指绿色植物通过叶绿体 利用光能 把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物 并且释放出氧气的过程 概念阐述了光合作用哪几方面的内容 场所 条件 利用转化的能量 原料 产物 上述各点分别是通过哪些科学家的实验得以证明 产物 光合作用 叶绿体 1 分布 藻类和绿色植物的叶肉细胞 幼嫩的茎皮层细胞 2 结构 外膜 内膜 基粒 类囊体膜 基质 色素 酶 水 酶 DNA RNA 3 观察 材料用具 藓类或藻类的叶 光学显微镜 步骤 制作临时装片 要随时保持有水状态 观察 低倍镜 高倍镜 形态 圆球状 椭球状 叶绿体中的色素 1 种类 胡萝卜素 橙黄色 扩散速度最快 叶黄素 黄色 叶绿素a 蓝绿色 含量最多 叶绿素b 黄绿色 扩散速度最慢 2 色素的提取 原理 色素能溶于无水乙醇等有机溶剂 试剂 二氧化硅 使研磨更充分 碳酸钙 防止研磨中色素被破坏 无水乙醇 溶解色素 3 色素的分离 原理 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上扩散得快 反之则慢 从而使色素随层析液在滤纸上的扩散而分离开 注意 滤纸上的滤液细线不能触及层析液 以免滤纸上的色素被层析液溶解而无法分离 4 色素的作用 吸收 传递 转化光能 类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素 叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 主要吸收蓝紫光 主要吸收红光和蓝紫光 把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间 从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是 A 红光和蓝紫光区域B 黄光和蓝紫光区域C 绿光和红光区域D 黄光和绿光区域 A 光合作用的探究历程 1 光合作用的探究历程 2 举例说明光合作用的探究历程与物理 化学的联系 与技术手段进步的关系 举例 化学 发现了空气的组成 才明确放出的气体是氧气 吸收的是二氧化碳物理 光能转换成化学能的结论是根据能量转化与守恒定律提出技术手段 鲁宾 卡门和卡尔文都运用了同位素标记法 说明 相关学科互相促进 技术手段的进步对科学发展有推动作用 经典实验分析 1 请根据萨克斯的实验写出实验设计方案 提出问题 除O2外 绿叶在光下会产生什么物质 作出假设 除O2外 绿叶在光下会产生淀粉 实验步骤 把绿色植物放置在暗处几小时 用黑纸片把叶片的一半夹住遮光 另一半曝光 把植物置于光下照射 一段时间后取下黑纸片 用碘蒸气处理这片叶 观察并记录现象 实验现象 曝光的一半呈深蓝色 遮光的一半没有颜色变化 实验结论 光合作用的产物除O2外 还有淀粉 2 分析实验设计 此实验是否设置了对照 设置了自身对照 对照组是 曝光的一半为对照组 对照组 一般来说 是指保持原有状态 未做处理 或已知影响因素所造成结果的一组实验 实验组 人为改变条件 人为特别处理 或未知实验结果的一组实验 将绿叶先放在暗处几小时的目的是 消耗掉叶片中的营养物质 保证实验检测到的物质是通过实验产生的 增强实验的说服力 绿叶中的色素 会对碘液处理后表现的蓝色造成干扰 影响实验现象 为增强实验效果 对叶片应作怎样的处理 在碘液处理之前 将叶片放入盛有酒精的小烧杯中 水浴加热 使叶片内的色素溶解于酒精中 再用清水漂洗叶片 才用碘液处理 此实验除了证明 光合作用产生淀粉 外 还可证明什么 光合作用需要光照 光和叶绿体是光合作用的重要条件 淀粉是光合作用的主要产物 要验证光合作用需要光和叶绿体 根据提供的实验材料和用具 补充完整实验步骤和实验结果 并分析回答有关问题 1 材料用具 银边天竺葵 叶边缘呈白色 无叶绿体 黑纸片 打孔器 白纸板 吸管 适宜浓度的酒精 碘液 回形针 拓展训练 2 实验步骤 将天竺葵暗处理48h 目的是 把黑纸片用回形针夹在绿色部位上 然后把植株放在阳光下照射4h 6h 剪下此叶片 用打孔器分别在A 部位 B 部位和C 部位各取一个叶圆片 如图所示 把取下的叶圆片放入装有酒精溶液的试管中 水浴加热 脱色 清水中漂洗 使天竺葵叶片内的淀粉消耗完 黑纸片遮光绿色 照光绿色 照光白色 将三个叶圆片放在白纸板上 用吸管吸取碘液 分别滴在三个叶圆片上 观察结果 3 预期结果 A B C 4 分析问题 要证明光合作用需要光 需比较 和 其中起对照作用的是 要证明光合作用需要叶绿体 需比较 和 其中起对照作用的是 不变蓝色 变蓝色 不变蓝色 A B B B C B 2 20世纪30年代鲁宾和卡门 美国 实验 对照 向绿色植物提供H216O C18O2 释放的氧是16O2 光合作用释放的氧全部来自水 向绿色植物提供H218O C16O2 释放的氧是18O2 经典实验分析 下图是小球藻进行光合作用示意图 图中物质A与物质B的分子量之比是 C18O2 A H2O CO2 B H218O 光照射下的小球藻 A B 拓展训练 1 场所 叶绿体 2 动力 光 3 原料 二氧化碳水 4 产物 糖类氧气 光合作用总反应式 CO2 H2 O CH2O O2 光合作用的场所 动力 原料 产物 概念 绿色植物通过叶绿体 利用光能 把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物 并且释放出氧气的过程 水的光解 O2 H ADP Pi C5 2c3 固定 还原 多种酶参加催化 能量转化 光能 ATP活跃化学能 稳定化学能 元素转移 O元素 H2 O O2 C元素 CO2 C3 CH2O 光合作用的过程 条件 光 色素 酶 场所 反应 水的光解 ATP的合成 基粒类囊体膜上 光能 1 光反应阶段 吸收 传递和转换光能 能量转变 ATP中活跃的化学能 产物 H O2 ATP 光反应片层结构薄膜 暗反应基质 条件 不需光 需多种酶 场所 基质中 过程 CO2的固定 C3的还原 ATP中活跃的化学能 2 暗反应阶段 C3 H CH2O C5 酶 ATP ADP Pi 能量转变 有机物中稳定的化学能 产物 CH2O ADP Pi 联系 光反应为暗反应提供 H NADPH 和能量ATP 暗反应产生的ADP和NADP 为光反应合成ATP NADPH提供原料 两者相对独立又相互依存 共同构成完整的光合作用 光反应和暗反应的比较 场所 条件 物质变化 能量变化 光反应 暗反应 基粒片层结构薄膜上 基质中 光 色素 水 酶 H ATP CO2 酶 水的光解ATP的生成 CO2的固定C3的还原 光能 ATP中的活跃化学能 ATP中的活跃化学能 有机物中的稳定化学能 联系 光反应为暗反应提供 H 和ATP 暗反应产生ADP和Pi为光反应提供原料 光合作用中H C 能量的转移途径H2O中H的转移途径 CO2中C的转移途径 能量的转移途径 H2O H CH2O CO2 C3 CH2O 光能 ATP中活跃的化学能 CH2O 中稳定的化学能 环境因素对光合作用的影响 1 光照 2 温度 3 二氧化碳浓度 4 水分 5 矿质元素 A B 光照强度 0 阳生植物 阴生植物 B 光补偿点 C 光饱和点 C 影响光合作用效率的因素 光照强度 A点光照强度为0 此时只进行呼吸作用 CO2的释放量代表呼吸强度 AB段表明光合作用强度随光照强度的加强而逐渐加强 B点时光合作用强度 呼吸作用强度 BC段表示光合作用强度随光照强度的增强而增强 C点后受温度 CO2浓度等因素影响 光合作用强度不再增强 例 01浙江 下图表示野外松树 阳生植物 光合作用强度与光照强度的关系 请分析回答 1 当光照强度为b时 光合作用强度 2 光照强度为a时 光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出CO2的量 如果白天光照强度较长时期为a 植物能不能正常生长 为什么 3 如将该曲线改绘为人参 阴生植物 光合作用强度与光照强度关系的曲线 b点的位置应如何移动 为什么 最大 不能 左移 在光补偿点以上 植物的光合作用超过呼吸作用 可以积累有机物质 光补偿点以下 植物的呼吸作用超过光合作用 此时非但不能积累有机物质 反而要消耗贮存的有机物质 如长时间在光补偿点以下 植株逐渐枯黄以致死亡 如何测定光合作用强度 实验探究 1 用什么作为检测光合作用的指标 单位时间内原料的消耗量和产物的生产量均可 2 比较哪种指标易检测 光合作用过程中气体的变化量 3 光合作用中CO2的吸收量和O2的释放量之间的关系有什么特点 CO2的吸收量和O2的释放量相等 4 如何才能测出相应的数值 在密闭容器中 使用CO2缓冲液 保证CO2浓度的相对恒定 测定O2的变化量 新鲜绿叶 CO2缓冲液 结果分析 1 充足光照下 有色液滴如何移动 此值代表什么 右移 绿叶对外释放的O2量 2 该数值能否表示绿叶的实际光合作用量 为什么 不能 产生的O2部分被呼吸作用消耗 CO2缓冲液 3 实际光合作用 光合作用产生的O2 呼吸作用 呼吸作用吸收的O2 净光合作用 绿叶释放的O2 之间应是怎样的关系 实际光合作用 净光合作用 呼吸作用 4 绿叶的呼吸作用如何测定 将装置放在黑暗条件下 有色液滴左移 5 若要排除无关变量对实验结果的影响 应如何设计对照实验装置 新鲜绿叶 把新鲜绿叶换成等大小的死亡叶片 6 在不同光照条件下 实验装置中的有色液滴将如何移动 向左移动 向左移动 不移动 向右移动 用箭头表示出4种条件下CO2和O2进出细胞的情况 1 光照强度为零 2 弱光 3 光补偿点 4 充足光照 O2 CO2 O2 O2 CO2 CO2 变式训练 净光合速率 呼吸速率 总光合速率在曲线中代表的区域 若当植物缺乏Mg2 时图中曲线a b c三点的位置移动 a 不变b 右移 缺Mg2 抑制光合作用 需增大光照强度才能使光合作用强度等于呼吸作用强度 c 下移 变式训练 CO2浓度上升 a b c三点的位置移动 a 上移b 左移 因为增大了原料CO2的浓度 使光合作用强度增大 在比b点低的光照强度下就达到光合作用强度等于呼吸作用强度 c 上移 当CO2浓度增高或温度降低时 光补偿点降低 而当CO2浓度提高时 光饱和点则会升高 在封闭的温室中 温度较高 CO2较少 这会使光补偿点提高而对光合积累不利 在这种情况下应适当降低室温 通风换气 或增施CO2才能保证光合作用的顺利进行 变式训练 温度上升 a b c三点的位置移动 当温度升高时 呼吸作用增强 光补偿点就上升 因此 在温室中栽培植物 在光照不足时要避免温度过高 以降低光补偿点 利于有机物质的积累 a 下移b 右移c 上移 5 bc之间有d点 将植物从c点光照处移到d点光照处 则叶绿体内的C3 C5 ATP如何变化 CO2减少时C3 C5 光照变弱时C3 C5 6 已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 曲线表示该植物在25 时光合作用强度与光照强度的关系 若将温度提高到的30 条件下 原光照强度和CO2浓度不变 理论上图中相应点的移动分别是a点b点c点 下移 右移 下移 一天的时间 光合作用效率 O 光照强度 12 13 11 光合作用效率与光照强度 时间的关系 A B C D E 10 15 14 出现 午休 现象的原因 1 中午温度过高 蒸腾作用过强 导致气孔关闭 CO2的吸收减少 供应不足 2 光合产物积累 阻碍光合作用的进行 从上图中可解读出哪些信息 1 曲线表示温度 光照强度随时间变化对光合作用和呼吸作用的综合影响 2 在b d段时光合作用速率大于呼吸速率 3 6点和18点时 呼吸速率超过光合速率 4 曲线bcd围成的面积代表植物白天净积累的有机物量 5 c点的形成是由光照过强和温度过高等造成的 光合作用是在酶的催化下进行的 温度直接影响酶的活性 一般植物在10 35 下正常进行光合作用 低温会使叶绿素分子被分解 导致光合作用降低 影响光合作用的因素 温度 CO2浓度 二氧化碳的供应对光合效率的影响 在一定的浓度范围内 光合作用速率随CO2的浓度增大而加快 超过一定浓度光合作用速率趋于稳定 a点为CO2补偿点 b点为CO2饱和点 光弱时 光合降低比呼吸显著 所以要求有较高的CO2水平 才能维持光合与呼吸相等 也即CO2补偿点高 当光照强度增大或温度降低时 CO2补偿点降低 而当光照强度增大时 CO2饱和点则会升高 2006年四川理综第5题 将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室 调节小室CO2浓度 在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度 以CO2吸收速率表示 测定结果如下图 下列相关叙述 正确的是 A 如果光照强度适当降低 a点左移 b点左移B 如果光照强度适当降低 a点左移 b点右移C 如果光照强度适当增强 a点右移 b点右移D 如果光照强度适当增强 a点左移 b点右移 D N 光合酶及NADP 和ATP的重要组分 叶绿素的必需元素 N元素可增大叶面积P NADP 和ATP的重要组分 维持叶绿体正常结构和功能K 促进光合产物向贮藏器官运输Mg 叶绿素的必需元素 影响光合作用的因素 矿质营养 多因子的影响 关键点含义 P点 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随着该因子的不断加强 光合速率不断提高 Q点 到达Q点时 横坐标所表示的因素就不再是影响光合速率的因子 要提高光合速率 可以采取适当措施提高图示的其它因子 应用 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加酶的活性提高光合速率 也可同时提高CO2浓度 进一步提高光合作用速率 在温度适宜时 可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率 总之 可根据具体情况 通过增加光照强度 调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率 以达到增产的目的 延长光合作用时间增加光合作用面积 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应 提高复种指数 轮作 温室中人工光照 合理密植 适时修剪间作套种 通风透光在温室中施有机肥 使用CO2发生器 阴生植物阳生植物 应用 提高农作物产量的措施 红光和蓝紫光 适时适量施肥 合理灌溉 保持昼夜温差 绿色植物光合作用的影响因素是多方面的 既有外界因素如光照强度 CO2的含量 温度等 又有内部因素有酶的活性 色素的数量 五碳化合物的含量等 请根据图A影响光合作用的因素分析 1 如果x代表光照强度 反映光照强度影响光合速率的曲线是 主要是影响 阶段 2 在外部内部因素适宜时 影响光合速率的内部因素除酶外 还有 它对光合速率的影响有如下体现 当光照强度影响光合速率达到最大值时 此时内部限制性因素最可能是 当CO2浓度影响光合速率达到最大值时 此时内部限制性因素最可能是 a 光反应 色素的量 C5的量 色素的数量 C5的量 光合作用与呼吸作用的区别和联系 含叶绿体的细胞 活细胞 叶绿体 细胞质基质 线粒体 光 温度 酶 色素 适宜的温度 酶 氧气 无机物合成有机物 有机物分解为无机物 将光能转变成化学能储存在所合成的有机物中 将储存在有机物中的化学能释放出来 部分转移给ATP 部分以热能散失 把无机物合成有机物 储存能量 分解有机物 释放能量 光合作用和呼吸作用中的化学计算 光合作用反应式 6CO2 12H2O C6H12O6 6O2 6H2O 呼吸作用反应式 有氧 C6H12O6 6O2 6H2O 6CO2 12H2O 能量无氧 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 能量 植物 实测CO2吸收量 光合作用CO2吸收量 呼吸作用CO2释放量实测O2释放量 光合作用O2释放量 呼吸作用O2消耗量 下列图甲示某兴趣小组研究生物新陈代谢的装置示意图 请根据图分析回答问题 使装置中的空气以一定速度按箭头方向流动 图甲开关 打开 关闭 如果不给光照 装置内空气中含量增加的是 CO2 图甲同样条件下 给装置 充足的水 矿质元素 同时给以光照一段时间 B D两处的成分差别是 B中O2相对多 D处CO2相对多 图甲开关 关闭 打开 同样光照条件下 如不考虑装置中原有的气体 C处液面 变化的数据能代表该装置中植物和动物代谢过程中量的变化 上升或下降或不变 O2 3 分析 图甲开关 关闭 打开 有光照条件下 容