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1、第8讲光合作用,突破3实验绿叶中色素的提取和分离,突破1光合作用的过程及影响光合作用的环境因素,突破2光合作用与呼吸作用的关系,总纲目录,一、捕获光能的色素和叶绿体的结构 1.色素的种类和吸收光谱,2.叶绿体 (1)结构示意图,(3)功能:进行光合作用的场所 (4)恩格尔曼的实验:好氧细菌主要分布于叶绿体被光束照射的 部位周围。,(2)结构,二、光合作用原理及应用 1.光合作用的探索历程(连一连,将结果写到答题线上) AbCaEeDcBd,2.光合作用的过程 (1)光反应与暗反应,(2)总反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2。,巧学妙记光合作用歌诀 光合作用两反应,光暗交替同进行; 光暗
2、各分两步走,光为暗还供氢能。 色素吸光两用途,解水释氧暗供氢; ADP变ATP,光变不稳化学能。 光完成行暗反应,后还原来先固定; 二氧化碳气孔入,C5结合C3生; C3多步被还原,需酶需能还需氢;,还原产物有机物,能量储存在其中; C5离出再反应,循环往复永不停。,3.影响光合作用的因素和化能合成作用 (1)影响光合作用的因素 (2)光合作用和化能合成作用的比较,1.暗反应中被还原的C3在有关酶的作用下,可再形成C5。( ),2.生长在同一植株上绿色叶片和黄色叶片均含有类胡萝卜素。( ),3.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( ),4.提取的光合色素能吸收光能,进行光反应。( ),
3、5.光合作用中CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类。 ( ),6.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以可用无水乙醇提取绿叶中的色素。( ),7.正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,其叶绿体内O2的产生停止。( ),9.黑暗处理后的短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3还原后的直接产物含量降低。( ),8.光合作用和呼吸作用中均能产生H,二者还原的物质不同。( ),10.某一光照强度下,检测到新鲜叶片没有与外界进行气体交换,则可判断出此叶片没有进行光合作用。( ),11.CO2通过气孔进入叶肉细胞后,首先与C5结合而被固定,固定产物的还原需要
4、光反应提供H和ATP。( ),12.适宜条件下光合作用过程中C5/C3的值在停止供应CO2后比停止前高。( ),13.光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,光反应必须有光才能进行,暗反应必须无光才能进行。( ),突破1光合作用的过程及影响光合作用的环境因素,1.光合作用过程图解,解读如下:,2.光合作用过程中元素转移途径分析 (1)光合作用总反应式及各元素去向 (2)光合作用过程中O元素的转移途径 O18O2 C18O2C3(CO)+O (3)光合作用过程中C元素的转移途径,14CO214C3(14CH2O),3.光照强度和CO2浓度变化对光合作用中物质含量变化影响的分析 (1)光照强度变化,(
5、2)CO2浓度变化,失分警示(1)温度改变对光合作用强度的影响:当温度改变时,不管是 光反应还是暗反应都会受影响,但主要是暗反应,因为参与暗反应的酶 的种类和数量都比参与光反应的多。 (2)CO2浓度对光合作用强度的影响:CO2浓度很低时,光合作用不能进行,但CO2浓度过高时,会抑制植物的细胞呼吸,进而影响光合作用强度。,对影响光合作用的外界因素的分析方法,1.影响光合作用的几个单因子,在分析以上单因子对光合作用的影响时,不仅要关注曲线的走势,还要注意几个关键点,尤其是补偿点和饱和点,以及饱和点前、点后的主要限制因子。一般来说,饱和点前的限制因子就是横坐标表示的因子,饱和点后的限制因子主要是横
6、坐标表示的以外的因子。,2.温度、光照强度、CO2浓度综合因素对光合速率的影响 关键点含义:P点前,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随该因子的不断加强,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,可采取适当改变其他因子的措施。,归纳提升影响光合作用多因子变量的分析方法 (1)将多因子变量转化为多个单因子变量,如上图可以分解为光照强度影响光合作用,温度或CO2浓度影响光合作用。 (2)各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用,而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的,其中起主要作用的因子为关键因子,因此在分析相关问题时,应抓
7、关键因子。,考向1考查光合作用的物质转化和能量转化 1.在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是() A.红光,ATP下降B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,H下降 D.绿光,C5上升,C,答案C植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后,光反应速率加快,产物H和ATP上升,进而C3的还原过程加快,未被还原的C3下降,A、B项错误;而改用光照强度与白光相同的绿光照射后,光反应速率减慢,产物H和ATP下降,进而C3的还原过程减慢,C5下降
8、,C项正确、D项错误。,2.下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是() A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能 B.CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类 C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5 D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高,C,答案C由图解可知,光反应产生的ATP和H参与C3的还原,而不 参与CO2的固定,A项、B项错误;被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O),另一部分又形成了C5,C项正确;光照强度变弱时,光反应产生的ATP和H减少,故短时间内C5含量会降低,D项错误。,考向2以图或表的形
9、式考查影响光合作用的因素 3.某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是(),A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型 B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型 C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度 D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度,答案D本题考查影响光合作用的因素及光反应与暗反应的特点。光合作用的光反应与暗反应相互制约,相互影响。从图示可以看出,在曲线图P点以前,野生型水稻光合速率大于突变型,而P点后野生型水稻光合
10、速率小于突变型,说明在P点前,野生型水稻光反应速率较高,P点后,突变型水稻暗反应速率较高,A、B正确;在P点前和P点后至光饱和点前,突变型水稻光合速率随光照强度增加而增加,即限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度,当光照强度大于光饱和点时,限制光合速率的主要因素是CO2浓度,C 正确,D 错误。,4.(2016课标全国)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处
11、理及结果如表所示:,回答下列问题: (1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是,其依据是;并可推测,(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。 (2)在实验组中,若适当提高第组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是。 (3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程(填“需要”或“不需要”)载体蛋白,(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。,答案(1)湿度(或答相对湿度)在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大增加 (2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度 (3)不需要不需要 解析本题主要考查影响光合速率的因素及
12、CO2进入叶肉细胞的方式。(1)分析对照组、实验组一和实验组二可知,高温条件下(温度均为36 ),适当增加相对湿度时,叶片光合速率的增加量相对较大,而分析实验组二、三、四可知,在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为52%),适当降低温度时,叶片光合速率的增加量较小,甚至降低。所以,中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度;并由增加相对湿度,叶片的光合速率增大可推知,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作,用“午休”的程度。(2)对比实验组三和实验组四可知:因温度降低,叶片的光合速率下降,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的方式为自由扩散,既不需要载
13、体蛋白,也不需要消耗ATP。,突破2光合作用与呼吸作用的关系,1.光合作用和细胞呼吸的区别,2.光合作用和细胞呼吸的联系 (1)过程联系 (2)物质联系 C元素:CO2(CH2O)丙酮酸CO2 O元素:H2OO2H2O H元素:H2OH(CH2O)H H2O,(3)能量联系 失分警示对于光合作用与细胞呼吸的两个认识误区 (1)误以为白天植物只进行光合作用。细胞呼吸无论是在有光还是无光条件下,都会一直进行,即使在进行光合作用时,细胞呼吸也没有停止。 (2)误以为光合作用与细胞呼吸是两个独立的过程。光合作用积累的有机物被细胞呼吸利用,储存的能量通过细胞呼吸释放出来,细胞呼吸产 生的CO2等物质可以
14、被光合作用利用。,1.比较记忆光合作用与有氧呼吸过程中H和ATP的来源和去路,2.光合速率与呼吸速率的比较分析及相关表示方法 (1)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只进行呼吸作用,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,测得的数值为净光合速率。 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (2)各点(段)的光合作用和呼吸作用分析 A点 AB段(不含A、B点),B点 B点后 (3)当外界条件变化时,CO2(光)补偿点移动规律 若呼吸速率增加,CO2(光)补偿点应右移,反之应左移。 若呼吸速率基本不变,条件的改变使光合速率下降,CO2
15、(光)补偿点应右移,反之应左移。,考向1考查光合作用与细胞呼吸的物质和能量的关系,1.叶肉细胞内的下列生理过程,一定在生物膜上进行的是() A.O2的产生B.H2O的生成 C.H的消耗D.ATP的合成,A,答案A叶肉细胞内O2是在光合作用的光反应阶段产生的,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,A项正确;在核糖体上氨基酸经脱水缩合形成肽链的过程中能产生H2O,核糖体为无膜细胞器,B项错误;光合作用中H的消耗发生在叶绿体基质中,没有在生物膜上,C项错误;叶肉细胞有氧呼吸的第一、二、三阶段均能合成ATP,第一、二阶段分别在细胞质基质和线粒体基质中进行,第三阶段在线粒体内膜上进行,D项错误。,2.(20
16、17北京海淀期末)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是() A.过程只在线粒体中进行,过程只在叶绿体中进行 B.过程产生的能量全部储存在ATP中 C.过程产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O D.过程和中均能产生H,二者还原的物质不同,D,答案D分析示意图,过程应为有氧呼吸,它发生的场所是细胞质基质和线粒体,过程应为光合作用或化能合成作用,它发生的场所是真核细胞的叶绿体、原核细胞的细胞质或进行化能合成作用的生物细胞中;过程产生的能量一部分储存在ATP中,还有一部分以热能的形式散失;过程产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2;有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生H,光合作用的光反应阶段也能产生H,但过程产生的H用于还原O2,过程产生的H用于还原C3。,考向2借助图或表考查影响光合作用和细胞呼吸的因素 3.(2017北京理综)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是(),A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B.净光合作用的最适温度约为25 C.在025 范围内,温度变化对光
