第三讲能量之源--光与光合作用

1、第三讲能量之源光与光合作用知识点一：捕获光能的色素、叶绿体的结构及光合作用的探究历程2色素的种类和吸收光谱(3)实验分析本实验设计的巧妙之处在于：选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌确定O2释放的部位，便于观察。没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。设置了对照实验，自变量为光照(照光处与不照光处，黑暗与完全曝光)，因变量是好氧细菌的分布。(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。1下列关于叶绿体的描述，错误的是()A基粒由类囊体堆叠

2、而成B叶绿体(被)膜由双层膜组成C暗反应发生在类囊体膜上D类囊体膜上具有叶绿素和酶解析：叶绿体是由双层膜、基粒、基质构成，是光合作用的场所，其中光反应的场所是类囊体薄膜，暗反应的场所是叶绿体基质。答案：C2.如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用白光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了()A氧气是由水分解来的B叶绿体是光合作用的场所C光合作用能产生淀粉D光合作用需以二氧化碳作原料解析：在没有空气的

3、黑暗环境里，用白光束对水绵细胞的不同部位做点状投射，好氧细菌聚集在叶绿体被光投射处，其他部位不聚集，说明被白光束照到的叶绿体产生了氧气；若装片完全暴露在光下，好氧细菌又分布在叶绿体所有受光部位，这又进一步说明叶绿体受光照部位产生了氧气。答案：B知识点二：光合作用的过程及光合作用原理的应用1比较光反应与暗反应2.光合作用条件骤变时物质量的分析由于各种因素的变化，如温度变化、光照强度变化、CO2浓度的变化会影响C3、C5、NADPH、ATP、C6H12O6这些物质的含量，遵照化学平衡的原理进行分析，可以获得它们之间变化的关系如下表。3.光合作用的影响因素及其在生产实践中的应用3如图为高等绿色植物光

4、合作用图解，以下说法正确的是()A是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段C是三碳化合物，能被氧化为(CH2O)D是ATP，在叶绿体基质中生成解析：根据光合作用图解可知，图中是光合色素，分布在叶绿体类囊体薄膜(基粒)上；是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段，与有氧呼吸第一、二阶段产生的H结合生成水，释放大量的能量；是三碳化合物，在由光反应阶段提供的H和ATP的作用下还原为(CH2O)；是ATP，在叶绿体类囊体薄膜(基粒)上生成。答案：B4通过实验测一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况得到如图1所示曲线。图1中所示细胞发生的情况与曲线中AB段(不包括A、B两

5、点)相符的一项是图2中的()解析：AB段表现为释放CO2，因此呼吸速率大于光合速率，呼吸作用产生的CO2一部分扩散入叶绿体用于光合作用，另一部分扩散到细胞外。答案：A捕获光能的色素和结构 (2012·上海高考)图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为A红色B黄色C绿色 D紫色解析：本题主要考查叶绿体色素提取和分离实验及滤纸条上各色素带的位置，粗细(含量)、颜色等方面的相关知识。在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶

6、片应呈黄色。B选项正确。答案：B(1)叶绿体的四种色素中只有极少数叶绿素a分子真正能实现能量转化(光能(电能)ATP、H中活跃化学能)，其余色素均只能吸收光能，不能转化光能。(2)光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中不能合成叶绿素，因此呈现黄色。(3)叶绿素的合成都需要酶的催化。叶绿素形成的最低温度为24，最适宜的温度为30，最高温度为40。秋天叶片变黄，是由于低温抑制叶绿素合成，同时原有的叶绿素分解的结果。(4)镁是构成叶绿素的成分之一，缺镁时叶绿素合成受阻；铁、锰、铜、锌等是叶绿素形成过程中某些酶的辅助成分，因此缺少铁、锰、铜、锌等矿质元素时，也不能合成叶绿素。光合作用的过程及其影响因素

7、 (2012·大纲全国高考)金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。据图回答下列问题：(1)该研究探讨了_对金鱼藻_的影响。其中，因变量是_。(2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为_lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气_mol。(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是_。解析：本题主要考查环境因素对光合作用影响的相关知识。(1)由图示信息知：实验研究了光照度、NaHCO3浓度、pH对金鱼藻净光合速率的影响。因变量随自变量变化而变化，曲线图的横、纵坐标

8、分别表示自变量和因变量。(2)由图b知：金鱼藻达到最大净光合速率所对应的光照度处于10.0×103 lx和15.0×103 lx之间，即12.5×103 lx。由图a知：曲线与纵轴的交点即为金鱼藻在黑暗环境中的耗氧速率。(3)因pH能影响酶的活性，故净光合速率随pH变化而变化。答案：(1)光照度、pH、NaHCO3浓度净光合速率净光合速率(2)12.5×1038(3)酶活性受pH的影响正确界定总光合速率与净光合速率(1)净光合速率与真正光合速率：净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示；真正光合速率；常用一定时间内O2产生量、

9、CO2固定量或有机物产生量表示。(2)光合速率与呼吸速率的关系：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织在光下测得的数值为呼吸速率(A点)。绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：a光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量b光合作用固定CO2量CO2吸收量细胞呼吸释放CO2量c光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量 叶绿体色素的提取和分离1实验原理(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解

10、度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。 3实验成功的关键(1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。(2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。(3)滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画23次。(4)滤液细线不能触及层析液、否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。 如图是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答下列问题。(1)图中步骤加入研钵内的物质：A_10 mL，作用是_；B_少许，作用是研磨得充分；C_少许，作用是_。(2)图中步骤将糨糊状的

11、研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有_。(3)图中步骤剪去两角的作用是_，画滤液细线的要求是_。(4)图中步骤中关键应注意_；加盖的目的是_；色素带最宽的是_，扩散速度最快的是_。(5)某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”、“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。色素层析结果如图，请根据实验结果填写下表：组别滤纸条编号判断依据绿叶组嫩黄叶组(6)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量75%的_和_分解，从而显示出_和_的颜色。解析：(1)研磨时需要加入三种物质：10 mL的无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎

12、，有助于研磨充分；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素中的镁被氢取代，破坏叶绿素，研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。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。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线，否则，滤液细线会被层析液溶解，不能分离。四种色素溶于层析液中，因溶解度的差异，造成在滤纸条上扩散速度不同，从而达到分离的目的。由于层析液有毒，而且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的，含量越多，色素带越宽，一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶

13、绿素a带最宽。扩散速度最快的是胡萝卜素，在色素带的最上层。(5)嫩黄叶含叶绿素a和叶绿素b较少，而绿叶含叶绿素多，所以分离的色素带中，绿叶中叶绿素a和叶绿素b色素带应宽些。(6)叶绿素不稳定，易分解，而叶黄素和胡萝卜素较稳定。 答案：(1)无水乙醇溶解色素二氧化硅碳酸钙防止色素被破坏(2)一层尼龙布(3)防止色素带不整齐细、齐、直(4)层析液不要没及滤液细线防止层析液挥发叶绿素a胡萝卜素(5)(6)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素A叶绿素a带和叶绿素b带较宽B叶绿素a带和叶绿素b带较窄 实验中几种化学物质的作用(1)无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素。(2)层析液用于分离色素。(3)二氧化硅

14、破坏细胞结构，使研磨充分。(4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。1(2012·海南高考)关于叶绿体色素的叙述，错误的是()A叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光B绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同C利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能解析：叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。绿叶中叶绿素约占3/4，类胡萝卜素约占1/4。利用层析液可分离叶绿体色素，提取的叶绿体色素仍可吸收光能，但叶绿体结构被破坏，导致完整的光合作用不能进行。答案：D2(2012·天津高考)设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率净光合速率呼吸速率

15、)，结果见图。据图判断，下列叙述正确的是()A与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的H多B与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多C若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1>K2>K3D密闭光照培养蓝藻，测定种群密度呼吸代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物解析：本题综合考查了光合作用、呼吸作用及种群数量等相关知识。由图示信息获知，d1与d3浓度相比，净光合速率相等，d1浓度下呼吸速率高，光合速率大，光反应生成的H多，A正确；与d2浓度相比，d3浓度下细胞呼吸速率低，产生的ATP少，B不正确；三种浓度条件下蓝藻的

16、光合速率大小关系为d2>d1>d3，对应的种群的K值应是K2>K1>K3，C不正确；密闭光照下，蓝藻进行光合作用产生氧气，不能判断其是否为兼性厌氧生物，D不正确。答案：A3(2012·山东高考)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是()A甲植株在a点开始进行光合作用B乙植株在e点有机物积累量最多C曲线bc段和de段下降的原因相同D两曲线bd段不同的原因可能是甲株气孔无法关闭解析：本题主要考查了环境因素对植物光合速率影响的相关知识。图中两曲线可表示植物的净光合速率，a点时光合速率等于呼吸速率，说明甲植株在a点前

17、就已经开始进行光合作用，A错误；乙植株在18时后净光合速率小于0，该植株在18时有机物的积累量最多，B错误；曲线bc段下降的原因是气孔关闭，乙植株因二氧化碳供应不足导致光合速率下降，曲线de段光合速率下降的原因则是光照强度减弱，C错误。分析两曲线bd段可知，中午时乙植株出现净光合速率先下降后上升的现象，这可能是由于乙植株气孔发生关闭造成的，而甲植株没有发生类似的现象可能是甲植株气孔无法关闭，D正确。答案：D4(2012·海南高考)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是()A一直降低，直至为零B一直保

18、持稳定，不变化C降低至一定水平时保持相对稳定D升高至一定水平时保持相对稳定解析：本题考查植物光合作用与呼吸作用相互关系方面的知识。在适宜条件下光照培养，植物能进行光合作用且光合作用速率大于呼吸作用速率，这样会导致密闭的玻璃容器内的CO2逐渐减少，光合作用速率随密闭玻璃容器内CO2的减少而降低，直至光合作用速率降低到与呼吸作用速率相等，此时CO2浓度在一定水平保持相对稳定。答案：C5(2012·海南高考)取生理状态相同的某植物叶片，分离得到大量的叶肉细胞，将等量的叶肉细胞分别悬浮在不同浓度的蔗糖溶液中，并在适宜的条件下，测定该叶肉细胞的光合作用强度，实验结果如图所示。据图回答下列问题：

19、(1)叶肉细胞光合作用强度达到最大后，随着蔗糖浓度升高，叶肉细胞的光合作用强度_，从渗透作用的角度分析出现这一现象的原因是_ _。(2)如果要研究光照强度等因素对蔗糖溶液中叶肉细胞光合作用强度的影响，最好将叶肉细胞放在浓度为_的蔗糖溶液中，原因是_。(3)除蔗糖浓度外，如果分别改变叶肉细胞悬浮液中CO2浓度和温度也能影响叶肉细胞的光合作用强度，原因是_。解析：(1)从图中数据可见叶肉细胞光合作用强度达到最大后，叶肉细胞的光合作用强度下降，从渗透作用的角度分析，在较高浓度的蔗糖溶液中，叶肉细胞将通过渗透作用失水，影响叶肉细胞正常的生理活动。(2)当蔗糖溶液浓度为0.2 mol·L1时，与叶肉细胞的细胞液浓度大致相等，此时叶肉细胞的光合作用处于最适状态。(3)由于CO2是光合作用的重要原料，温度可以影响酶的活性，故二者将直接影响光合作用强度。答案：(1)下降在较高浓度的蔗糖溶液中叶肉细胞失水(2)0.2 mol·L1这一浓度中的叶肉细胞处于光合作用最适状态(3)CO2是光合作用的原料，温度可以影响酶的活性6(2012·四川高考)科研人员获得一种叶绿素