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1、第三节光合作用 一 概念是指绿色植物通过 利用 把转化成储存能量的有机物 并且释放出的过程 叶绿体 光能 CO2和 H2O 氧气 二 发现 归纳总结 萨克斯实验中黑暗处理的目的 消耗掉叶片中的淀粉 曝光与遮光形成对照 检验用的试剂是碘蒸气 检验叶片前用酒精水浴加热处理 目的是溶解色素 恩格尔曼选用水绵作实验材料的好处 叶绿体呈带状 便于观察 所用细菌异化作用代谢类型为好氧型 鲁宾 卡门用的实验方法为同位素标记法 小结 含量最多的色素为叶绿素a 含量最少的为胡萝卜素 相邻二者之间相距最远的色素带是胡萝卜素和叶黄素 光合作用中最有效的光为白光 最无效的光为绿光 叶片呈绿色的原因是叶绿素是类胡萝卜素
2、含量的3倍 秋天叶片变黄表现出类胡萝卜素的颜色 色素的功能为吸收 传递 转化光能 分布在叶绿体基粒囊状结构的薄膜上 色素提取液对着光源看呈绿色 背着光源看呈红色 五 光合作用的重要意义及光能的合理利用1 意义制造数量巨大的有机物将太阳能转化成有机物中的化学能维持大气中含量的相对稳定对生物的进化具有重要作用2 光能的合理利用延长 一年多茬种植增加 合理密植 O2和CO2 光合作用时间 光合作用面积 光合作用过程的分析 光合作用的图解 2 过程分析 2009年上海生物 回答下列有关高等植物光合作用的问题 1 图1中分子Z的名称是 2 Z物质的形成过程是 光能活化位于上的分子 释放出 并经传递最终生
3、成Z 3 在暗反应中 CO2必须与RuBP 五碳化合物 结合 这是CO2被固定的第一步 RuBP可循环使用 使光合作用不断进行 但O2也可与RuBP结合 生成一个三碳化合物和一个二碳化合物 此二碳化合物不参与光合作用 图2为不同O2浓度下叶表面温度与光合作用速率的关系 回答下列问题 据图2 该植物在25 C 适宜光照 1 5 与21 的O2浓度下 每小时单位叶面积积累的葡萄糖量的差值是mg 相对分子质量 CO2 44 葡萄糖 180 计算结果保留一位小数 结合暗反应的过程 解释不同氧浓度下葡萄糖积累量产生差异的原因 图2说明不同叶表面温度 不同氧浓度与光合作用速率的关系是 答案 1 还原型辅酶
4、 NADPH 2 叶绿体的类囊体膜叶绿素a高能电子 e 3 9 5O2与RuBP结合 减少了用于还原的C3化合物 从而降低了光合作用速率 高O2浓度抑制了光合作用速率 当CO2浓度一定时 较高氧浓度对光合作用速率的抑制作用在较高温度下更为显著 规律总结 ATP和 H 的移动方向是由囊状结构到叶绿体基质 而ADP和NADP 正好相反 CO2的固定不需要光反应提供ATP 但是需要酶 以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的 且是相对含量的变化 影响光合作用速率的因素及应用 1 内部因素 2 外部因素 1 光 光照强度 如右图 a 曲线意义在一定范围内 光合作用速率随光照强度的增强而增
5、加 但当光照强度增加到一定强度时 光合作用速率不再增加 b 关键点意义及变化A点表示光合作用速率等于呼吸作用速率 B点表示光合作用速率达到最大值时的最低光照强度 若改变某一因素 如CO2浓度 使光合作用增大 减小 而呼吸作用不受影响时 光补偿点应左移 右移 光饱和点应右移 左移 若改变某一因素 如温度 使呼吸作用增大 减小 则光补偿点应右移 左移 c 不同植物关键点的比较阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低 即在弱光下阴生植物光合作用速率大于阳生植物 在强光下 阳生植物的光合作用速率大于阴生植物 光质 复色光 白光下 光合作用速率最快 单色光中 蓝紫光下 光合作用速率最快 红光次之 2
6、CO2浓度 如图 曲线意义在一定范围内 植物光合作用速率随着CO2浓度的增大而加快 但达到一定浓度时 再增加CO2浓度 光合作用速率也不再增加 甚至减慢 细胞呼吸抑制 关键点意义A点表示植物进行光合作用所需CO2的最低浓度 而不是光合作用速率与呼吸作用速率相等的CO2浓度 B点表示光合作用速率达到最大值时的最低CO2浓度 CO2饱和点 3 温度 如图 曲线意义在一定范围内 植物光合作用速率随温度的升高而加快 温度过高会使酶的活性下降 从而使光合作用速率下降 关键点意义A C两点时光合作用速率都较低 但原因不同 A点是由于低温抑制酶的活性 C点是由于高温使部分酶失活 B点是光合作用速率的最大值
7、但并不一定是植物积累有机物的最适温度 4 必需矿质元素 N Mg等是植物合成叶绿素所必需的元素 K P等参与碳水化合物代谢 缺乏时会影响糖类的转变和运输 P参与叶绿体膜的构成及光合作用中间产物的转变和能量传递 3 应用 1 可根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率的不同 适时 适量地提供水肥及其他环境条件 以使植物茁壮成长 2 可根据老叶光合作用速率下降的原理 对农作物 果树管理后期适当摘除老叶 残叶 以减少细胞呼吸消耗有机物 增加产量 3 适当提高光照强度 延长光合作用时间 增加光合作用面积或间作套种不同种类植物 在农业生产上通过 正其行 通其风 以及增施农家肥等增大CO2浓度 均可提高光能
8、利用率 4 冬天 温室栽培可适当提高温度 夏天 温室栽培可适当降低温度 白天调到光合作用的最适温度 以提高光合作用 晚上适当降低温室温度 以降低细胞呼吸 保证有机物的积累 2009年宁夏理综 请回答与光合作用有关的问题 1 甲 乙 丙三种植物光合作用强度与光照强度的关系如图所示 据图回答 强光下上述三种植物固定CO2能力最强的植物是 乙植物达到最大光合作用强度所需的最低光照强度是 a b c d 当光照强度从a到b时 植物光合作用强度增加的最快 2 植物光合作用产生的O2来自H2O 还是来自CO2 请写出简单实验思路证明你的结论 解析 本题主要考查学生从曲线图中获取信息的能力 第 1 小题读图
9、即可得到正确答案 第 2 小题主要考查同位素标记法在实验中的运用能力 答案 1 甲 c 甲 2 来自于H2O 分别将C18O2和H182O提供给两组植物 分析两组植物光合作用释放的氧气 18O2仅在H218O组植物中产生 即可证明上述结论 规律总结 光合作用往往受到多种因素的共同作用 在一定光照强度下 可适当提高温度 提高光合酶的活性 提高光合作用速率 也可同时适当充加CO2 进一步提高光合作用速率 当温度适宜时 可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率 即可根据具体情况 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作用速率 以达到增产的目的 净光合速率和真正光合速率的表示
10、方法及相互关系 1 表示方法净光合速率常用O2释放量 CO2吸收量或有机物积累量来表示 真正 实际 光合速率常用O2产生量 CO2固定量或有机物的产生量来表示 2 相互关系在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下 OA段代表植物呼吸速率 OD段表示植物净光合速率 OA OD段表示真正光合速率 它们的关系为 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 3 测定方法 1 呼吸速率 将该装置置于黑暗环境中 单位时间内液滴移动的距离表示植物的呼吸速率 2 真正 实际 光合速率 将该装置置于某一光照条件下 单位时间内液滴移动的距离表示该光照下植物的真正 实际 光合速率 3 表观光合速率 将上述装置中的NaHCO3
11、改为清水 将改造后的装置置于某一光照条件下 单位时间内液滴移动的距离为该光照条件下植物的表观光合速率 2009年重庆理综 在春末晴朗白天 重庆某蔬菜基地测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合作用强度 实际光合作用强度与呼吸作用强度之差 结果见下图 假设塑料大棚外环境条件相同 植株大小一致 生长正常 栽培管理条件相同 1 在曲线a中 与11时相比 13时植株叶绿体内C3与C5化合物相对含量较高的是 C3或C5 在11时和13时分别摘取植株上部成熟叶片用碘蒸气处理 13时所取叶片显色较 深或浅 2 曲线b的峰值低于曲线a 其两个主要决定因素是 光照强度 环境温度 空气中CO2含量 曲线c高于曲线b
12、原因是补充光照能使叶绿体产生更多的用于CO2还原 若在棚内利用豆科植物做绿肥 可明显增加土壤中元素的含量 主要促进植株体内和等生物大分子的合成 3 6 9时和16 18时 曲线b高于曲线a 主要原因是此时段棚内较高 解析 1 曲线a中13时植物出现 午休 现象 气孔关闭 导致叶绿体内CO2浓度降低 故C3化合物含量降低 C5化合物含量升高 11时到13时 净光合作用强度均为正值 表现为有机物的积累 故13时与11时相比淀粉的积累量增多 用碘蒸气处理时 叶片显色较深 2 曲线b的峰值低于曲线a 两个主要决定因素是光照强度和CO2浓度 曲线c通过白天补充光照 能使叶绿体产生更多的ATP和NADPH
13、用于CO2还原 从而使光合作用增强 用豆科植物做绿肥 可以明显增加土壤中氮的含量 促进植株体内蛋白质和核酸等含氮生物大分子的合成 3 因全天盖膜与全天不盖膜在弱光时相比 温度较高 故在6 9时和16 18时曲线b高于曲线a 答案 1 C5深 2 光照强度 空气中CO2含量ATP NADPH H 氮 N 蛋白质核酸 3 温度 规律总结 实际光合速率和净光合速率的曲线图分析和有关计算是近几年高考常考的题目类型 是学生较难掌握的高难度的知识点 备考时要特别注意 1 2009年安徽理综 叶绿体是植物进行光合作用的场所 下列关于叶绿体结构与功能的叙述 正确的是 A 叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内B
14、H2O在光下分解为 H 和O2的过程发生在基质中C CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D 光合作用的产物 淀粉是在基质中合成的解析 叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上 是进行光反应阶段的必需条件 叶绿体基质是进行暗反应阶段的场所 而淀粉就是暗反应阶段合成的 答案 D 2 2009年海南生物 在其他条件适宜的情况下 在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照 并在黑暗中立即开始连续取样分析 在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是 A C3和C5都迅速减少B C3和C5都迅速增加C C3迅速增加 C5迅速减少D C3迅速减少 C5迅速增加解析 在植物进行光合作用的过程中突然停止光照 使光反应
15、产生的ATP H 减少 C3不能被还原 因而C3化合物的量增加 同时CO2与C5化合物的结合不受影响 导致C5量迅速减少 答案 C 3 2009年江苏生物 某研究性学习小组采用盆栽实验 探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响 实验开始时土壤水分充足 然后实验组停止浇水 对照组土壤水分条件保持适宜 实验结果如图所示 下列有关分析正确的有 多选 A 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C 实验2 4天 光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D 实验2 4天 光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的 解析 由图示曲线信息可知 实验条件下 随干旱时
16、间的延长叶片的光合速率呈下降趋势 对比甲 乙图示可知 叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降 由于2 4天光合速率下降早于叶绿素含量下降 因此 光合速率的下降不是叶绿素含量下降引起的 实验条件下 随时间推移 植物缺水严重 叶片失水 气孔关闭 导致CO2吸收减少 使光合速率下降 答案 ABD 4 2008年海南高考 关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述 错误的是 A 叶绿体色素与ATP的合成有关B 叶绿体色素参与ATP的分解C 叶绿体色素与O2和 H 的形成有关D 叶绿体色素能吸收和传递光能解析 叶绿体色素的功能就是吸收传递 转换光能与H2O的光解 ATP的形成有关 答案 B 5 2008年江苏生物 下列关于叶绿体和光合作用的描述中 正确的是 A 叶片反射绿光故呈绿色 因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小B 叶绿体的类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素C 光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的D 光合作用强烈时 暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物解析 叶片呈现绿色的原因是日光中除绿色以外的色素均被叶绿体吸收 选项A错 植物细胞中光合作用有关的色
