高三生物光与光合作用复习

1、第第11讲讲 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用走进高考走进高考 第一关第一关:教材关教材关一一 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构实验实验:绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离(纸层析法纸层析法)色素的种类和功能叶绿素色素的种类和功能叶绿素( )叶绿素叶绿素a(蓝绿色蓝绿色)叶绿素叶绿素b(黄绿色黄绿色)主要吸收主要吸收_和和_光光类胡萝卜素类胡萝卜素( )胡萝卜素胡萝卜素(橙黄色橙黄色)叶黄素叶黄素(黄色黄色)主要吸收主要吸收_光分布于叶绿体光分布于叶绿体3414红光红光蓝紫蓝紫蓝紫蓝紫结构外表结构外表:双层膜内部基质双层膜内部基质:含暗反应所需酶含暗反应所需酶基粒基粒

2、:由类囊体重叠而成由类囊体重叠而成,增大膜面积增大膜面积,分布着分布着_和光反应和光反应所需所需_决定功能决定功能:光合作用的场所光合作用的场所证明恩格尔曼的实验证明恩格尔曼的实验色素色素酶酶二二 光合作用光合作用的原理和应用的原理和应用概念概念:探究历程探究历程:1771年普利斯特利年普利斯特利(英英) 1779年英格豪斯年英格豪斯(荷荷) 1845年梅耶年梅耶(德德) 1864年萨克斯年萨克斯(德德) 1880年年恩格尔曼恩格尔曼(美美) 1939年鲁宾年鲁宾 卡门卡门(美美)()()()()() 2222COH OCH OO 光能 动力叶绿体 场所原料产物ATP NADPH(【H】)叶绿

3、体基质叶绿体基质固定固定还原还原10ATP NADPH意义意义制造有机物制造有机物将光能转化为化学能将光能转化为化学能,储存在有机物中光合作用是最基本的储存在有机物中光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢物质代谢和能量代谢维持大气中维持大气中O2与与CO2相对稳定相对稳定促进生物进化促进生物进化:无氧呼吸生物无氧呼吸生物 有氧呼吸生物有氧呼吸生物;水水生生物生生物 陆地生物陆地生物应用应用:提高农作物产量措施提高农作物产量措施(如控制光照强弱和温度的高低如控制光照强弱和温度的高低,提提高高CO2浓度浓度) 蓝藻光合() 23OO形成臭氧层三三 化能合成作用化能合成作用同化作用类型同化作用类型自养

4、型自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量自己将无机物合成有机物并储存能量异养型异养型:利用环境中现成的有机物利用环境中现成的有机物化能合成作用化能合成作用:利用体外环境中某些利用体外环境中某些_所释放的所释放的能量合成有机物能量合成有机物无机物氧化无机物氧化解读高考解读高考 第二关第二关:考点关考点关考点考点1 “绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离”实验分析实验分析1. 原理解读原理解读(1)各种色素能溶解在有机溶剂各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇等无水乙醇等)中形成溶液中形成溶液,使色使色素从生物组织中脱离出来素从生物组织中脱离出来 (2)各种色素都能溶解在层析液中各种色素都能

5、溶解在层析液中,但是在层析液中的溶解度但是在层析液中的溶解度不同不同 溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快,反之反之则慢则慢,因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开,各种色素分子各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带在滤纸上可形成不同的色素带 2. 实验流程图示实验流程图示3. 实验疑难点拨实验疑难点拨(1)实验中几种化学试剂的作用实验中几种化学试剂的作用无水乙醇可溶解叶绿体中的色素无水乙醇可溶解叶绿体中的色素 二氧化硅破坏细胞结构二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分使研磨充分 碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏碳酸钙防止研

6、磨过程中色素被破坏 (2)实验成功的关键实验成功的关键叶片要新鲜叶片要新鲜 颜色要深绿颜色要深绿,含有较多色素含有较多色素 研磨要迅速研磨要迅速 充分充分 叶绿素不稳定叶绿素不稳定,易被活细胞内的有易被活细胞内的有机酸破坏机酸破坏 充分研磨使叶绿体完全破裂充分研磨使叶绿体完全破裂,提取较多的色素提取较多的色素 滤液细线要画得细滤液细线要画得细 齐齐 直直,这样可以防止色素带重叠这样可以防止色素带重叠 且要重复且要重复23次次,以增加色素量以增加色素量,使色素带更加清晰使色素带更加清晰 滤液细线不能触及层析液滤液细线不能触及层析液,否则色素溶解到层析液中否则色素溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素

7、带滤纸条上得不到色素带 知识拓展知识拓展植物叶中色素的化学性质与叶色的关系植物叶中色素的化学性质与叶色的关系色素种类色素种类叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素分子式分子式C55H72N4MgC55H70O6N4Mg C40H56C40H56O2化学性质化学性质四种色素都不溶于水四种色素都不溶于水,而溶于酒精而溶于酒精 丙酮丙酮 石油醚等有机溶剂石油醚等有机溶剂中中叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定,叶绿素的合成易叶绿素的合成易受光照受光照 温度和温度和Mg的影响的影响,这些条件对类胡萝卜素影响小这些条件对类胡萝卜素影响小 植物叶色植物叶色

8、正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为31,所以正常叶所以正常叶片总是呈现绿色片总是呈现绿色 寒冷时寒冷时,叶绿素分子易被破坏叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素类胡萝卜素较稳定较稳定,显示出类胡萝卜素的颜色显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄叶子变黄 秋天降温时秋天降温时,植植物体为适应寒冷物体为适应寒冷,体内积累了较多的可溶性糖体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红有利于形成红色的花青素色的花青素,而叶绿素因寒冷逐渐降解而叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色叶子呈现红色 例析例析1下图表示叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和下图表示叶绿体色素的提取和分离实验

9、的部分材料和用具用具 据图回答据图回答:(1)图中步骤图中步骤加入研钵内的物质加入研钵内的物质:A_10 mL,作用作用是是_;B_少许少许,作用是研磨得充作用是研磨得充分分;C_少许少许,作用是作用是 _ (2)图中步骤图中步骤将糨糊状的研磨液倒入漏斗中将糨糊状的研磨液倒入漏斗中,漏斗底部放有漏斗底部放有 _ (3)图中步骤图中步骤剪去两角的作用是剪去两角的作用是_,画滤液画滤液细线的要求是细线的要求是_ (4)图中步骤图中步骤中关键应注意中关键应注意_;加盖加盖的目的是的目的是_;色素带最宽的是色素带最宽的是_,扩扩散速度最快的是散速度最快的是_ 无水乙醇无水乙醇溶解色素溶解色素二氧化硅二

10、氧化硅碳酸钙碳酸钙防止色素被破坏防止色素被破坏单层尼龙布单层尼龙布防止色素带不整齐防止色素带不整齐细细 齐齐 直直层析液不要没及滤液细线层析液不要没及滤液细线防止层析液挥发防止层析液挥发叶绿素叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素解析解析:(1)研磨时需要加入研磨时需要加入3种物质种物质:10 mL无水乙醇无水乙醇,作用是溶作用是溶解色素解色素;二氧化硅可以增大摩擦力二氧化硅可以增大摩擦力,使细胞和叶绿体破碎使细胞和叶绿体破碎;细胞细胞研磨破碎后研磨破碎后,会溢出有机酸会溢出有机酸,为防止叶绿素中的镁被氢取代为防止叶绿素中的镁被氢取代,破破坏叶绿素坏叶绿素,研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸研磨时需加入少许碳

11、酸钙中和有机酸 (2)过滤研磨液时过滤研磨液时,漏斗基部不能用滤纸漏斗基部不能用滤纸,因为色素可因为色素可吸附在滤纸上吸附在滤纸上 一般用一层尼龙布过滤一般用一层尼龙布过滤 (3)剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快 画滤液细线的画滤液细线的要求是细要求是细 齐齐 直直 (4)层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线,否则否则,滤滤液细线会被层析液溶解液细线会被层析液溶解,不能分离不能分离 4种色素溶于层析液中种色素溶于层析液中,因因溶解度的差异溶解度的差异,造成在滤纸条上扩散速度不同造成在滤纸条上扩散速度不同,从

12、而达到分离从而达到分离的目的的目的 由于有的层析液有毒由于有的层析液有毒,而且可以挥发而且可以挥发,所以要加盖所以要加盖 色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的,含量越多含量越多,色素带越色素带越宽宽,一般植物叶片中叶绿素一般植物叶片中叶绿素a含量最多含量最多,所以叶绿素所以叶绿素a色素带最宽色素带最宽 扩散速扩散速度最快的是胡萝卜素度最快的是胡萝卜素,在色素带的最上一层在色素带的最上一层 方法技巧方法技巧:从色素带的宽度知色素含量的多少依次为从色素带的宽度知色素含量的多少依次为:叶绿叶绿素素a叶绿素叶绿素b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素 从色素带的位置知在

13、层析液中溶解度大小依次为从色素带的位置知在层析液中溶解度大小依次为:胡萝卜胡萝卜素素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b 在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素与叶绿素b,距距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素 互动探究互动探究1:(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体叶绿体色素提取和分离色素提取和分离”实验实验,在滤纸上出现了四条清晰的色素带在滤纸上出现了四条清晰的色素带,其中呈黄绿色的色素带为其中呈黄绿色的色素带为_ (2)该同学改变层析液组成后继续进行实验该同学改

14、变层析液组成后继续进行实验,滤纸条上只出现滤纸条上只出现了黄了黄 绿两条色素带绿两条色素带 他用刀片裁出带有色素带的滤纸条他用刀片裁出带有色素带的滤纸条,用用乙醚分别溶解条带上的色素乙醚分别溶解条带上的色素,浓缩后用一分析仪器检测浓缩后用一分析仪器检测,通过通过分析色素溶液的分析色素溶液的_来判断条带的色素种类来判断条带的色素种类 叶绿素叶绿素b吸收光谱吸收光谱(3)实验结束几天后实验结束几天后,乙乙 丙两同学发现部分预留叶片已变黄丙两同学发现部分预留叶片已变黄 乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的,丙同学丙同学则认为某些色素含量增加造成的则

15、认为某些色素含量增加造成的 根据所学知识根据所学知识,你将如何设你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确计实验来判断两个同学的观点是否正确?从预留的叶片中挑选出足量的从预留的叶片中挑选出足量的 份量相等份量相等 大小相近的已变大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料,在相同条件下在相同条件下,再次再次进行叶绿体色素的提取分离实验进行叶绿体色素的提取分离实验 测定和记录实验结果测定和记录实验结果,比较比较这两种叶片各种色素的组成及含量后这两种叶片各种色素的组成及含量后,得出结论得出结论 解析解析:叶绿体的四种色素中叶绿体的四种色素中,叶绿素叶绿素b呈

16、黄绿色呈黄绿色,黄色色素带含黄色色素带含有叶黄素有叶黄素 胡萝卜素胡萝卜素,绿色部分含有叶绿素绿色部分含有叶绿素a 叶绿素叶绿素b,它们它们的吸收光谱不同的吸收光谱不同,因此可用吸收光谱来判断因此可用吸收光谱来判断 要判断叶片变黄要判断叶片变黄是由于某些色素分解还是某些色素增加造成的是由于某些色素分解还是某些色素增加造成的,可通过变黄叶可通过变黄叶和未变黄叶色素提取分离的结果作对照和未变黄叶色素提取分离的结果作对照,比较两组色素的组成比较两组色素的组成及含量即可及含量即可 考点考点2叶绿素及吸收光谱叶绿素及吸收光谱1.影响叶绿素形成的外因影响叶绿素形成的外因(1)光是影响叶绿素形成的主要条件光

17、是影响叶绿素形成的主要条件:一般植物在黑暗中生一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素长都不能合成叶绿素,叶片发黄叶片发黄 例如根不见光例如根不见光,质体为无色质体为无色素的白色体素的白色体,故根为无色故根为无色 然而然而,藻类藻类 蕨类和松柏科植物在蕨类和松柏科植物在黑黑暗中可合成叶绿素暗中可合成叶绿素,但比在光照下合成少但比在光照下合成少 (2)温度温度:叶绿素的生物合成过程叶绿素的生物合成过程,绝大部分都有酶的参与绝大部分都有酶的参与 一般来说一般来说,叶绿素形成的最低温度是叶绿素形成的最低温度是-4,秋天叶片变黄和早秋天叶片变黄和早春寒潮过后水稻秧苗变白等现象春寒潮过后水稻秧苗变白等现象,

18、都与低温抑制叶绿素形成有都与低温抑制叶绿素形成有关关 (3)矿质元素矿质元素:植物缺植物缺N Mg Fe Mn Cu或或Zn等元素时等元素时,就就不能形成叶绿素不能形成叶绿素,呈缺绿病呈缺绿病 N Mg都是组成叶绿素的元素都是组成叶绿素的元素,不不可缺少可缺少 Fe Mn Cu Zn等可能是叶绿素形成过程中某些等可能是叶绿素形成过程中某些酶的酶的活化剂活化剂,在叶绿素形成过程中起间接作用在叶绿素形成过程中起间接作用 2.荧光现象荧光现象叶绿素溶液在透射光下呈绿色叶绿素溶液在透射光下呈绿色,但在反射光下呈红色但在反射光下呈红色(叶绿素叶绿素a为血红色为血红色,叶绿素叶绿素b为棕红色为棕红色),此

19、为荧光现象此为荧光现象 因为叶绿素分因为叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上,辐射出的能量辐射出的能量就小就小,根据波长与光子能量成反比的规律根据波长与光子能量成反比的规律,反射光的波长比入反射光的波长比入射光的波长要长一些射光的波长要长一些 3.叶绿素叶绿素a与叶绿素与叶绿素b的比较的比较(1)含量含量:叶绿素叶绿素a大约是叶绿素大约是叶绿素b的的3倍倍 (2)颜色颜色:叶绿素叶绿素a为蓝绿色为蓝绿色,叶绿素叶绿素b为黄绿色为黄绿色 (3)功能功能:叶绿素叶绿素a可以吸可以吸收和传递光能收和传递光能,少数处于特殊少数处于特殊状态的叶绿素状态

20、的叶绿素a还可将光能还可将光能转换成电能转换成电能;叶绿素叶绿素b只能吸只能吸收和传递光能收和传递光能 (4)吸收光谱吸收光谱:叶绿素叶绿素a的吸收光谱在长波光区的吸收光谱在长波光区(640660nm的红橙光的红橙光)强于叶绿素强于叶绿素b,但但在短波光区在短波光区(430450 nm的蓝的蓝紫光紫光)弱于叶绿素弱于叶绿素b 如图如图:知识拓展知识拓展1.连续光谱连续光谱:可见光可见光 三棱镜三棱镜 赤赤 橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝 紫紫 吸收光谱吸收光谱:可见光可见光 色素溶液色素溶液 三棱镜三棱镜 红光红光 蓝光蓝光 紫光区出现强暗带紫光区出现强暗带,绿光区几乎无变化绿光区几乎无变化(说

21、明绿光吸收非常少说明绿光吸收非常少) 应用应用:(1)不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不同的影不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不同的影响响 (2)不同的植物对不同波长的光有不同的反应不同的植物对不同波长的光有不同的反应 所以根据所以根据植物不同的品种植物不同的品种,选择不同的色膜选择不同的色膜,就能改善作物的光合品质就能改善作物的光合品质 2.关于影响叶绿素合成的条件及吸收光谱问题关于影响叶绿素合成的条件及吸收光谱问题,均可作均可作为探究素材考查探究和实验能力为探究素材考查探究和实验能力 例析例析2有甲有甲 乙乙 丙丙 丁丁4盆长势均匀的植物置于阳光下盆长势均匀的植物置于阳光下(如如图

22、所示图所示),甲添加品红色光甲添加品红色光,乙添加绿色光乙添加绿色光,丙添加品红色滤光片丙添加品红色滤光片A,丁添加绿色滤光片丁添加绿色滤光片B,经过一段时间经过一段时间,各盆中长势最旺各盆中长势最旺和长势最差的依次是下列的哪一组和长势最差的依次是下列的哪一组( )A. 甲和乙甲和乙B. 乙和丙乙和丙C. 甲和丁甲和丁D. 丙和丁丙和丁解析解析:植物长势取决于其自身光合作用的强度植物长势取决于其自身光合作用的强度 植物进行植物进行光合作用时主要吸收红橙光和蓝紫光光合作用时主要吸收红橙光和蓝紫光,图甲不仅有正常阳光图甲不仅有正常阳光,还补加了品红色光还补加了品红色光,因而光合作用最强因而光合作用

23、最强,长势最旺长势最旺 丁因阳光丁因阳光透过绿色滤光片透过绿色滤光片B后只有绿色光后只有绿色光,而植物光合作用几乎不吸收而植物光合作用几乎不吸收绿光绿光,因而丁长势最差因而丁长势最差 答案答案:C互动探究互动探究2-1:将将4支盛有等量衣藻溶液的密闭试管支盛有等量衣藻溶液的密闭试管,在暗室中在暗室中放置一定时间后放置一定时间后,放在图中放在图中a b c d所示位置所示位置,经照射经照射1 h后后,取出衣藻加热脱色取出衣藻加热脱色,滴加碘液滴加碘液,则呈现蓝色较浅的应是哪支则呈现蓝色较浅的应是哪支试管中的衣藻试管中的衣藻( )A. aB. bC. cD. d解析解析:光合作用在白光下效率最高光

24、合作用在白光下效率最高,其次是红光和蓝紫光其次是红光和蓝紫光,叶绿叶绿素对绿光吸收量最少素对绿光吸收量最少,图中太阳光经三棱镜折射后照射到图中太阳光经三棱镜折射后照射到b试试管的是红光管的是红光,照射到照射到d试管的是蓝紫光试管的是蓝紫光,c试管上的光是绿光试管上的光是绿光 答案答案:C互动探究互动探究2-2:下图表示叶绿体中色素的吸收光谱下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深颜色深 浅浅分别表示吸收量多分别表示吸收量多 少少) 甲甲 乙两图分别是乙两图分别是( )A. 胡萝卜素胡萝卜素 叶绿素的吸收光谱叶绿素的吸收光谱B. 叶绿素叶绿素 胡萝卜素的吸收光谱胡萝卜素的吸收光谱C. 叶黄素叶黄素

25、 叶绿素的吸收光谱叶绿素的吸收光谱D. 叶黄素叶黄素 胡萝卜素的吸收光谱胡萝卜素的吸收光谱解析解析:(见本知识点内容见本知识点内容) 答案答案:B实施者实施者科学家科学家实验过程实验过程 方法方法实验现象实验现象实验结论实验结论1771年年普利斯特利普利斯特利(英英)植物更新空气植物更新空气1779年年英格豪斯英格豪斯(荷荷) 植物更新空气植物更新空气 只有在光照下且只有在光照下且只有绿叶才只有绿叶才能更能更新空气新空气植物更新空气需植物更新空气需要绿叶和阳要绿叶和阳光光1845年年梅耶梅耶(德德)根据能量转换根据能量转换 和守恒定律和守恒定律推测推测植物进行光合作植物进行光合作用时用时,把光

26、能把光能转换成化学转换成化学能储存起来能储存起来1864年年萨克斯萨克斯(德德)绿色叶片光合作绿色叶片光合作用产生淀粉用产生淀粉1880年年恩格尔曼恩格尔曼(美美)O2是叶绿体释是叶绿体释放出来的放出来的,叶绿叶绿体是光合作用体是光合作用场所场所1939年年鲁宾鲁宾 卡卡门门(美美)光合作用释放光合作用释放的氧全部来自的氧全部来自水水特别提醒特别提醒:在光合作用的发现中在光合作用的发现中,科学家们利用了对照实验科学家们利用了对照实验,使使结结果和结论更科学果和结论更科学 准确准确 (1)萨克斯萨克斯:自身对照自身对照,自变量为光照自变量为光照(一半曝光与另一半遮光一半曝光与另一半遮光),因变量

27、为颜色变化因变量为颜色变化 (2)恩格尔曼恩格尔曼:自身对照自身对照,自变量为光照自变量为光照(照光处与不照光处照光处与不照光处;黑黑暗与完全曝光暗与完全曝光),因变量为好氧菌的分布因变量为好氧菌的分布 (3)鲁宾和卡门鲁宾和卡门:相互对照相互对照,自变量为标记物质自变量为标记物质(H218O与与 C18O2),因变量为因变量为O2的放射性的放射性 (4)普利斯特利普利斯特利:缺少空白对照缺少空白对照,实验结果说服力不强实验结果说服力不强 例析例析3-1下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下量相等的条件下,小球藻进行光合作用的实验

28、示意图小球藻进行光合作用的实验示意图 一段时一段时间后间后,以下相关比较不正确的是以下相关比较不正确的是( ) A.Y2的质量大于的质量大于Y3的质量的质量B. 中小球藻的质量大于中小球藻的质量大于中小球藻的质量中小球藻的质量C. 中水的质量大于中水的质量大于中水的质量中水的质量D. 试管试管的质量大于试管的质量大于试管的质量的质量 解析解析:Y1和和Y3是是O2,Y2和和Y4是是18O2,因此因此Y2的质量大于的质量大于Y3;中中小球藻中含有小球藻中含有(CH218O)的有机物的有机物,而而中小球藻含有中小球藻含有(CH2O)的有机物的有机物,故故中小球藻质量大于中小球藻质量大于;和和中的水

29、都为中的水都为H218O,且含量相同且含量相同,因此质量相等因此质量相等;在试管在试管和和原有质量相原有质量相等的情况下等的情况下,中释放出的是中释放出的是18O2,而而中释放出的是中释放出的是O2,故剩故剩余重量余重量大于大于 答案答案:C例析例析3-21883年德国生物学家年德国生物学家C.Engelman设计了一个实验设计了一个实验研究光合作用的光谱研究光合作用的光谱 他将棱镜产生的光谱投射到丝状的水他将棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上绵体上,并在水绵的悬液中放入好氧细菌并在水绵的悬液中放入好氧细菌,观察细菌的聚集情观察细菌的聚集情况况(如图如图),他得出光合作用的红光区和蓝光区最强他

30、得出光合作用的红光区和蓝光区最强 这个实验这个实验的思路是的思路是( ) A.细菌对不同的光反应不一细菌对不同的光反应不一,细菌聚集多的地方细菌聚集多的地方,细菌光细菌光合作用强合作用强B. 好氧细菌聚集多的地方好氧细菌聚集多的地方,O2浓度高浓度高,水绵光合作用强水绵光合作用强,则在该种光照射下植物光合作用强则在该种光照射下植物光合作用强C. 好氧细菌聚集多的地方好氧细菌聚集多的地方,水绵光合作用产生的有机物水绵光合作用产生的有机物多多,则在该种光照射下植物光合作用强则在该种光照射下植物光合作用强D. 聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物O2,使使水水绵的光合

31、作用速度加快绵的光合作用速度加快,则该种光有利于光合作用则该种光有利于光合作用 解析解析:好氧细菌的生活中是需要氧气的好氧细菌的生活中是需要氧气的,因此在好氧细因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方菌聚集的地方应该是氧气多的地方,也就是水绵光合作也就是水绵光合作用强的地方用强的地方 答案答案:B互动探究互动探究3-1:为证实叶绿体有放氧功能为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验氧细菌的临时装片进行实验,装片需要给予一定的条件装片需要给予一定的条件,这些这些条件是条件是( )A. 光照光照 有空气有空气 临时装片中无临时装片中无NaHCO3稀溶液

32、稀溶液B. 光照光照 无空气无空气 临时装片中有临时装片中有NaHCO3稀溶液稀溶液C. 黑暗黑暗 有空气有空气 临时装片中无临时装片中无NaHCO3稀溶液稀溶液D. 黑暗黑暗 无空气无空气 临时装片中有临时装片中有NaHCO3稀溶液稀溶液解析解析:叶绿体必须在有光照的条件下叶绿体必须在有光照的条件下,由由NaHCO3稀溶液提供稀溶液提供CO2和和H2O作为原料作为原料,通过光合作用才能产生氧气通过光合作用才能产生氧气;要通过观要通过观察好氧细菌在叶绿体周围分布集中察好氧细菌在叶绿体周围分布集中,在其他部位分布稀少而证在其他部位分布稀少而证明水绵光合作用产生了氧气明水绵光合作用产生了氧气,临时

33、装片必须隔绝空气临时装片必须隔绝空气,才能排才能排除无关变量的干扰除无关变量的干扰,形成对照形成对照 答案答案:B互动探究互动探究3-2:(2009长沙质检长沙质检)普里斯特利把一只小白鼠和普里斯特利把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个玻璃罩内一盆植物一同放到一个玻璃罩内,结果小白鼠和植物都能存活结果小白鼠和植物都能存活很长时间很长时间 但后来有人重复这个实验但后来有人重复这个实验,却有的能成功却有的能成功,有的不有的不能成功能成功 以下关于这一现象的说法以下关于这一现象的说法,不正确的是不正确的是( ) A.该实验并不科学该实验并不科学,没有可重复性没有可重复性B. 该实验的成功与否该实验的成

34、功与否,要看是否将装置置于阳光下要看是否将装置置于阳光下C. 该实验说明光合作用释放的氧气与小白鼠需要的氧达到了该实验说明光合作用释放的氧气与小白鼠需要的氧达到了平衡平衡D. 该实验说明光合作用需要的该实验说明光合作用需要的CO2与小白鼠呼出的与小白鼠呼出的CO2达到达到了平衡了平衡 解析解析:普里斯特利的实验成功与否的关键普里斯特利的实验成功与否的关键,是要把装置是要把装置置于阳光下置于阳光下 普里斯特利的实验虽然把实验装置置于普里斯特利的实验虽然把实验装置置于阳光下阳光下,取得了成功取得了成功,但他却忽视了一点但他却忽视了一点,即没有明确地即没有明确地说明将实验装置置于阳光下是取得实验成功

35、的必要条说明将实验装置置于阳光下是取得实验成功的必要条件件 所以后来的科学工作者在重复该实验时所以后来的科学工作者在重复该实验时,置于阳光置于阳光下的取得了成功下的取得了成功,不置于阳光下的则遭到失败不置于阳光下的则遭到失败 答案答案:A考点考点4光能转换光能转换1.色素在光能转换中的作用色素在光能转换中的作用(1)吸收吸收 传递光能传递光能:绝大多数的叶绿素绝大多数的叶绿素a,全部叶绿素全部叶绿素b 叶黄素和胡萝卜素叶黄素和胡萝卜素 (2)吸收吸收 转换光能转换光能:少数处于特殊状态的叶绿素少数处于特殊状态的叶绿素a 2.光能在叶绿体中的转换过程光能在叶绿体中的转换过程3. 光能转换中的重要

36、物质光能转换中的重要物质(1)最初电子供体是少数处于特殊状态的叶绿素最初电子供体是少数处于特殊状态的叶绿素a;最终电子和最终电子和氢供体氢供体H2O;最终电子和氢受体最终电子和氢受体NADP+ (2)NADPH既是能量既是能量(活跃化学能活跃化学能)的载体的载体,也是还原剂也是还原剂 (3)NADPH ATP和和NADP+ ADP+Pi将光将光 暗反应连接在暗反应连接在一起一起 (4)有关物质的转移有关物质的转移:NADPH ATP由基粒类囊体膜由基粒类囊体膜 基基质质;NADP+ ADP+Pi由基质由基质 基粒类囊体膜基粒类囊体膜 (5)光反应不仅需要有关酶光反应不仅需要有关酶,还需要色素还

37、需要色素,暗反应只需要酶暗反应只需要酶 例析例析4下图所示为叶绿体中色素蛋白质成分在膜上的分布下图所示为叶绿体中色素蛋白质成分在膜上的分布 在图示结构上在图示结构上( )A. 生物膜为叶绿体内膜生物膜为叶绿体内膜B. 可完成光合作用的全过程可完成光合作用的全过程C. 发生的能量转换是发生的能量转换是:光能光能 电能电能 化学能化学能D. 产生的产生的ATP可用于植物体的各项生理活动可用于植物体的各项生理活动解析解析:由图可知由图可知,该膜结构上可完成光能的吸收和转化过程该膜结构上可完成光能的吸收和转化过程,即即该膜结构为叶绿体基粒囊状结构该膜结构为叶绿体基粒囊状结构(类囊体类囊体)的薄膜的薄膜

38、,在这里可以在这里可以完成光反应过程完成光反应过程,能完成光能能完成光能 电能电能 化学能的能量转化学能的能量转化化,该过程所产生的该过程所产生的ATP全部用于光合作用的暗反应全部用于光合作用的暗反应 答案答案:C互动探究互动探究4:光合作用包括光反应和暗反应两个阶段光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,下列参与下列参与暗反应必需的物质是暗反应必需的物质是( )A. H2O CO2 ADPB. CO2 NADPH ATPC. H2O CO2 ATPD. NADPH H2O ADP解析解析:光合作用暗反应包括光合作用暗反应包括CO2的固定和的固定和C3的还原两个阶的还原两个阶段段,CO2的固定可用

39、的固定可用CO2+C5 2C3来表示来表示,C3在在ATP供供能能 NADPH供能及作还原剂的条件下形成供能及作还原剂的条件下形成C5和糖类和糖类 搞清搞清这两个过程这两个过程,答案就不难得出了答案就不难得出了 酶答案答案:B考点考点5 光合作用的过程分析光合作用的过程分析1. 光合作用过程图解光合作用过程图解2. 反应方程式及元素去向反应方程式及元素去向3. 光照与光照与CO2浓度变化对植物细胞的浓度变化对植物细胞的C3 C5 ATP (CH2O)合成量的影响合成量的影响当外界因素中光照强度弱当外界因素中光照强度弱 CO2浓度骤然变化时浓度骤然变化时,短时间内将短时间内将直接影响光合作用过程

40、中直接影响光合作用过程中C3 C5 H ATP及及C6H12O6生生成量成量,进而影响叶肉细胞中这些物质的含量进而影响叶肉细胞中这些物质的含量,它们的关系归纳它们的关系归纳如下如下:条件条件C3C5【H】和】和ATP(CH2O)合成合成量量停止光照停止光照CO2供应不变供应不变增加增加下降下降减少或没有减少或没有减少或没有减少或没有突然光照突然光照CO2供应不变供应不变减少减少增加增加增加增加增加增加光照不变光照不变停止停止CO2供应供应减少减少增加增加增加增加减少或没有减少或没有光照不变光照不变CO2供应增供应增加加增加增加减少减少减少减少增加增加光照不变光照不变CO2供应不供应不变变(CH

41、2O)运运输受阻输受阻增加增加减少减少增加增加减少减少特别提醒特别提醒:(1)判断某物质的含量变化时判断某物质的含量变化时,一定要从外界条件改变时短时一定要从外界条件改变时短时间内对该物质来源和去路的影响来考虑间内对该物质来源和去路的影响来考虑,且是相对含量的变化且是相对含量的变化 (2)暗反应有光无光都能进行暗反应有光无光都能进行 若光反应停止若光反应停止,暗反应可持续暗反应可持续进行一段时间进行一段时间,但时间不长但时间不长,故晚上一般认为只进行呼吸作用故晚上一般认为只进行呼吸作用,暗反应不进行暗反应不进行 (3)相同时间内相同时间内,若光照和黑暗间隔处理就比一直光照的有机若光照和黑暗间隔

42、处理就比一直光照的有机物积累多物积累多,因为因为H ATP基本不积累基本不积累,利用充分利用充分;但一直光照会但一直光照会造成造成H ATP的积累的积累,利用不充分利用不充分 例析例析5图图1表示光合作用部分过程的图解表示光合作用部分过程的图解,图图2表示改变光照后表示改变光照后,与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线曲线 根据图回答根据图回答:(1)图图1中中A表示的物质是表示的物质是_,它由它由_产生产生,其作其作用主要是用主要是_ (2)图图1中中ATP形成所需的能量最终来自于形成所需的能量最终来自于_ 若用放射性同位

43、素标记若用放射性同位素标记14CO2,则则14C最终进入的物质是最终进入的物质是_ 用于用于C3的还原的还原太阳光能太阳光能(CH2O)水在光下分解水在光下分解H(3)图图2中曲线中曲线a表示的化合物是表示的化合物是_,在无光照时在无光照时,其含其含量迅速上升的原因是量迅速上升的原因是: _ (4)曲线曲线b表示的化合物是表示的化合物是_,在无光照时在无光照时,其其含量下降的原因是含量下降的原因是: _ C3CO2与与C5结合形成结合形成C3和和C3不能被还原不能被还原C5C5与与CO2结合形成结合形成C3,且且C3不能被还原为不能被还原为C5解析解析:(1)光反应为暗反应提供的物质是和光反应

44、为暗反应提供的物质是和ATP,由此可确定由此可确定A是是,是由水光解后经一系列过程产生的是由水光解后经一系列过程产生的,其作用主要是用于其作用主要是用于C3的还原的还原 (2)光反应中光反应中,光能转换为活跃的化学能储存于光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物等化合物中中,14CO2的同化途径为的同化途径为14CO214C3(14CH2O) (3)(4)题干中已说明曲线题干中已说明曲线a b表示表示C3和和C5的含量变化的含量变化,光照停光照停止后止后,光反应停止光反应停止,H和和ATP下降下降,C3的还原减弱直至停止的还原减弱直至停止,而而CO2的固定仍将进行的固定仍将进行,因此因此C3

45、含量相对升高含量相对升高,C5含量相对下降含量相对下降,即即a表示表示C3,b表示表示C5 互动探究互动探究5-1:进行正常光合作用的叶片进行正常光合作用的叶片,如果在叶绿体的如果在叶绿体的NADPH与与NADP+含量相等的情况下含量相等的情况下,突然停止供给突然停止供给CO2,请在请在图中绘出叶绿体中图中绘出叶绿体中NADPH含量的变化曲线含量的变化曲线 解析解析:在光合作用暗反应阶段中在光合作用暗反应阶段中,发生发生CO2的固定和的固定和C3还原还原,其其中中C3还原过程需要消耗光反应提供的还原过程需要消耗光反应提供的NADPH和和ATP,当当CO2供应不足时供应不足时,固定产生的固定产生

46、的C3减少减少,C3还原利用的还原利用的NADPH和和ATP减少减少,NADPH积累积累;由于光合作用过程中发生着由于光合作用过程中发生着NADP+与与NADPH的相互转化的相互转化,并且两者总量稳定并且两者总量稳定(曲线表明最初两者含量均为曲线表明最初两者含量均为1),因此因此,随着叶绿体中随着叶绿体中NADP+的的逐渐消耗逐渐消耗,NADPH的生成减慢的生成减慢,最终最终NADPH的总量接近叶绿的总量接近叶绿体中最初体中最初NADP+与与NADPH的总和的总和 答案答案:互动探究互动探究5-2:有人设计了一个光合作用实验有人设计了一个光合作用实验 实验前在溶液实验前在溶液中加入破损了外膜和

47、内膜的叶绿体及一定量的中加入破损了外膜和内膜的叶绿体及一定量的ATP和和H,然然后分连续的后分连续的 两个阶段两个阶段,按图所示的条件进行实验按图所示的条件进行实验 试分试分析回答析回答:(1)除糖类外除糖类外,阶段阶段积累的物质主要有积累的物质主要有_ (2)请在上图中绘出阶段请在上图中绘出阶段合成糖的速率的可能曲线合成糖的速率的可能曲线 C3 ADP Pi答案答案:考点考点6 影响光合作用的因素及其在农业生产上的应用影响光合作用的因素及其在农业生产上的应用1. 单因子影响单因子影响因素因素图像图像关键点的含义关键点的含义在生产上的应用在生产上的应用单因单因子子影影响响光光照照强强度度A点光

48、照强度为点光照强度为0,此时只进行呼吸作此时只进行呼吸作用用,释放释放CO2量量,即为呼吸强度即为呼吸强度 AB段表明随光照强度加强段表明随光照强度加强,光合光合作用逐渐加强作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐的释放量逐渐减少减少,有一部分用于光合作用有一部分用于光合作用;到到B点时点时,呼吸作用释放的呼吸作用释放的CO2全部全部用于光合作用用于光合作用,即光合作用强度即光合作用强度=呼吸作用强度呼吸作用强度,称称B点为光补偿点点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿植物白天光照强度应在光补偿点以上点以上,植物才能正常生长植物才能正常生长) BC段表明随着光照强度不断加强段表明随着光照强度不断加强

49、,光合作用强度不断加强光合作用强度不断加强,到到C点以点以上不再加强了上不再加强了 C点为光合作用点为光合作用的饱和点的饱和点延长光合作用时间延长光合作用时间:通通过一年多茬种植过一年多茬种植,延长全年内单位延长全年内单位土地面积上绿色土地面积上绿色植物进行光合作植物进行光合作用的时间用的时间光光合合面面积积OA段表明随叶面积的不断增大段表明随叶面积的不断增大,光合光合作用实际量不断增大作用实际量不断增大,A点为光合点为光合作用面积的饱和点作用面积的饱和点,随叶面积的随叶面积的增大增大,光合作用不再增加光合作用不再增加,原因是原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下有很多叶被遮挡在光补偿点以下 OB

50、段干物质量随光合作用增段干物质量随光合作用增加而增加加而增加,而由于而由于A点以后光合作点以后光合作用量不再增加用量不再增加,而叶片随叶面积而叶片随叶面积的不断增加的不断增加OC段呼吸量不断增段呼吸量不断增加加,所以干物质积累量不断降低所以干物质积累量不断降低如如BC段段适当间苗适当间苗 修剪修剪 合合理密植是增加光理密植是增加光合作用面积的重合作用面积的重要措施要措施CO2浓度浓度在一定范围内在一定范围内,植植物光合作用速率物光合作用速率随随CO2浓度增大浓度增大而加快而加快;但达到但达到一定浓度时一定浓度时,再增再增加加CO2浓度浓度,光合光合作用速率也不再作用速率也不再增加增加,甚至减弱

51、甚至减弱(细胞呼吸抑制细胞呼吸抑制)施用有机肥及采施用有机肥及采取其他措施取其他措施,如提如提高大田或温室高大田或温室CO2浓度浓度温度温度光合作用是在酶光合作用是在酶催化下进行的催化下进行的,温温度直接影响酶的度直接影响酶的活性活性保持昼夜温差保持昼夜温差,白白天适当提高温度天适当提高温度,以提高光合作用以提高光合作用;晚上适当降低温晚上适当降低温室的温度室的温度,以降低以降低呼吸作用呼吸作用,保证植保证植物有机物的积累物有机物的积累叶龄叶龄随幼叶不断生随幼叶不断生长长,叶面积不断增大叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加叶绿素含量不断增加,光合速率不断增加

52、光合速率不断增加;壮叶时壮叶时,叶面积叶面积 叶绿体叶绿体 叶绿素都叶绿素都处于稳定状态处于稳定状态,光合速光合速率基本稳定率基本稳定;老叶时老叶时,随叶龄随叶龄增加增加,叶内叶绿素被破叶内叶绿素被破坏坏,光合速率下降光合速率下降农作物农作物 果树管理后果树管理后期适当摘除老叶期适当摘除老叶 残残叶叶必需矿质元素必需矿质元素直接或间接影响光合作用直接或间接影响光合作用 N Mg Fe Mn等是叶绿素生物合成所必需的元素等是叶绿素生物合成所必需的元素;K P等参与碳水化合物代谢等参与碳水化合物代谢,缺乏时会影响糖缺乏时会影响糖类的转变和运输类的转变和运输;P参与叶绿体膜的构成及参与叶绿体膜的构成

53、及光合作用中间产物的转变和能量的传递光合作用中间产物的转变和能量的传递合理施肥合理施肥水分水分直接或间接影响光合作用直接或间接影响光合作用 水是光合作用的水是光合作用的原料原料,缺水既可直接影响光合作用缺水既可直接影响光合作用,又会导致又会导致叶片气孔关闭叶片气孔关闭,限制限制CO2进入叶片进入叶片,从而间接影从而间接影响光合作用响光合作用合理灌溉合理灌溉2. 多因子影响多因子影响多多音音字字影影响响图象图象关键点的关键点的含义含义P点之前点之前,包括包括P点点,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子子,随其因子的不断加强随其因子的不断加强,光合速率不断

54、提高光合速率不断提高 当到当到Q点时点时,横坐横坐标所表示的因素标所表示的因素,不再是影响光合速率的因子不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速要想提高光合速率率,可采取适当提高图示的其它因子可采取适当提高图示的其它因子应用应用温室栽培时温室栽培时,在一定光照强度下在一定光照强度下,白天适当提高温度白天适当提高温度 增加光合增加光合酶的活性酶的活性,提高光合速率提高光合速率,也可同时适当增加也可同时适当增加CO2,进一步提高光进一步提高光合速率合速率 当温度适宜时当温度适宜时,可适当增加光照强度和可适当增加光照强度和CO2浓度以提浓度以提高光合作用速率高光合作用速率 总之总之,可根据具体情况可

55、根据具体情况,通过增加光照强度通过增加光照强度 调节温度或增加调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率浓度来充分提高光合速率,以达到增产的以达到增产的目的目的深化拓展深化拓展:1. 补偿点和饱和点的移动补偿点和饱和点的移动(1)补偿点含义补偿点含义:光合作用等于呼吸作用光合作用等于呼吸作用,若改变某一因素若改变某一因素(如光如光照照 CO2浓度浓度),使光合作用增大使光合作用增大(减小减小),而呼吸作用不受影响而呼吸作用不受影响,因此为使光合作用因此为使光合作用=呼吸作用呼吸作用,则补偿点应左移则补偿点应左移(右移右移);若改变若改变某一因素某一因素(如温度如温度),使呼吸作用增大使呼吸作用

56、增大(减小减小),为使二者相等为使二者相等,则补则补偿点应右移偿点应右移(左移左移) (2)饱和点含义饱和点含义:当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时生影响时,若改变某一因素使光合作用增大若改变某一因素使光合作用增大(减小减小),则饱和点应则饱和点应右右(左左)移移 (3)阴生植物的光补偿点前移阴生植物的光补偿点前移,光饱和点较低光饱和点较低 2. 注意晴天注意晴天 阴天对光合作用坐标曲线的影响阴天对光合作用坐标曲线的影响例析例析6-1(2009江苏江苏,25)某研究性学习小组采用盆栽实验某研究性学习小组采用盆栽实验,探探究土壤干旱对某种植物叶片

57、光合速率的影响究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响 实验开始时土实验开始时土壤水分充足壤水分充足,然后实验组停止浇水然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持对照组土壤水分条件保持适宜适宜,实验结果如下图所示实验结果如下图所示 下列有关分析正确的是下列有关分析正确的是(多多选选)( ) A.叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势B. 叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降C. 实验实验24天天,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的引起的D. 实验实验24天天,光合速率下降可能是由

58、叶片内光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度浓度下降引起的下降引起的 解析解析:由图可知叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降由图可知叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势趋势,A项正确项正确;由图甲和图乙对比可知由图甲和图乙对比可知:光合速率下降光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降先于叶片叶绿素含量下降,B项正确项正确;实验实验24天天,光合速光合速率下降可能是由水分减少或率下降可能是由水分减少或CO2减少引起的减少引起的,而叶绿素而叶绿素含量在这一时间内没有改变含量在这一时间内没有改变,所以所以C项错项错,D项正确项正确 答案答案:ABD例析例析6-2将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室将川芎植株

59、的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室调节小室CO2浓度浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以以CO2吸收速率表示吸收速率表示),测定结果如图测定结果如图 下列相关叙述下列相关叙述,正确的是正确的是( )A. 如果光照强度适当降低如果光照强度适当降低,a点左移点左移,b点左移点左移B. 如果光照强度适当降低如果光照强度适当降低,a点左移点左移,b点右移点右移C. 如果光照强度适当增强如果光照强度适当增强,a点右移点右移,b点右移点右移D. 如果光照强度适当增强如果光照强度适当增强,a点左移点左移,b点右移点右移解析解析:分析图像可知分析图像可知:在

60、在a点的点的CO2浓度下浓度下,CO2吸收速率为吸收速率为0,说说明光合作用与呼吸作用速率相等明光合作用与呼吸作用速率相等,在在b点的点的CO2浓度下光合作浓度下光合作用达最高速率用达最高速率 若光照强度降低若光照强度降低,则光合作用减弱则光合作用减弱,而呼吸作而呼吸作用不变用不变,只有适当提高只有适当提高CO2浓度以增强光合作用浓度以增强光合作用,才能与呼吸才能与呼吸作用达平衡作用达平衡,所以所以a点应右移点应右移,光照减弱导致光合作用减弱光照减弱导致光合作用减弱,所所以达最高光合作用强度时所需的以达最高光合作用强度时所需的CO2浓度要减小浓度要减小,所以所以b点要点要左移左移 如果光照强度