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1、第4节能量之源光与光合作用,一、叶绿体的结构和功能1结构 (1)一般呈扁平的椭球形或球形，外表具_，内部有基粒和_，基粒是由_堆叠而成。,(2)吸收光能的色素分布于_，与光合作用有关的酶分布在_。2功能：是进行_的场所。,二、光合作用的过程 1光反应 (1)场所：叶绿体的_上。 (2)条件：_、色素、酶等。 (3)物质变化：将水分解为_，将ADP和Pi合成ATP。 (4)能量变化：光能转变为_。,三、光合作用原理的应用1光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造_的数量。2影响光合作用强度的因素包括空气中_、土壤中_的多少、光照的_和光的_以及温度的高低等。,四、化能合成作用1概念：某些
2、细菌能够利用体外环境中的某些_氧化时所释放的能量来制造_的合成作用。,2实例：硝化细菌能利用_时所释放的化学能，将CO2和H2O合成糖类。,NH3氧化成 HNO2和HNO3,3绿色植物和硝化细菌都能合成有机物，因此属于_生物，而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物，属于_生物。,一、光合作用过程,(1)光合作用总反应式及元素去向：,(2)色素分子吸收光能不需要酶参与，其他光反应、暗反应的生理反应却需要酶的参与。 (3)H就是NADPH。 (4)光合作用的产物主要为糖类，另外还有蛋白质和脂质等。 (5)含有光合色素的细菌虽然没有叶绿体，但也能进行光合作用，制造有机物，为自养生物。
3、,1为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程(),【解析】光合作用的光反应是在叶绿体囊状结构薄膜上进行的，需要光和酶，发生的物质变化有水的光解和ATP及H的形成。分析上述试管所含成分，只有B试管可发生光反应。 【答案】B,二、光合作用和呼吸作用比较 1区别与联系,2.H和ATP来源、去路的比较,2.(2009年潍坊统考)据右图判断叙述不正确的是() AX、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸 B、过程可以产生H，过程需要消耗H C过程发生在线粒体基
4、质中，过程发生在叶绿体基质中 D四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气,【解析】为细胞呼吸过程，为葡萄糖分解为丙酮酸，产生H和少量能量，场所在细胞质基质。为有氧呼吸第二阶段，在线粒体中，丙酮酸分解为CO2，产生大量H和少量能量。为光合作用的暗反应过程，为CO2的固定，X为C3，为C3的还原，消耗H。 【答案】C,三、影响光合作用的因素 1CO2浓度对光合作用强度的影响,(1)曲线分析，图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。 图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；,图2中的A点
5、表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。,(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光能利用率。,2温度对光合作用速率的影响,(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。 (2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,3必需元素供应对光合速率的影响,(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过
6、高而导致植物渗透失水而萎蔫。 (2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。,4水分的供应对光合作用速率的影响 (1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。,3科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是(),A光照强度为a时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同 B光照强度为b时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是温度不同 C光照强度为ab，曲线 、光合作用强度随光照
7、强度升高而升高 D光照强度为ac，曲线、光合作用强度随光照强度升高而升高,【解析】由题目中坐标曲线图信息可知，光照强度为ac时，曲线光合作用强度随光照强度升高而升高，而曲线在光照强度为b之前，光合作用强度已达最大值，因此D错误。光照强度为a时，曲线和曲线的变量是CO2浓度，因此其差异是由CO2浓度造成的。,同理可知，造成曲线和曲线差异的原因是温度，光照强度为ab时，限制曲线和曲线光合作用强度的主要因素是光照强度，因此会随光照强度的上升光合作用强度上升。 【答案】D, 实验：“绿叶中色素的提取和分离”实验分析 1原理解读 (1)各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇等)中形成溶液，使色素从生物组织中
8、脱离出来。,(2)各种色素都溶解在层析液中，但在层析液中的溶解度不同：溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开，形成不同的色素带。,制备滤纸条：取干燥处理过的定性滤纸，将 滤纸剪成宽略小于试管，长略大于 试管的滤纸条，并在一端剪去两角， 在距剪去两角的一端1 cm处用铅笔 画一条细的横线,提取绿叶中的色素：,制备滤纸条：,分离滤液中的色素： 将3 mL层析液倒入试管中，装置如右图所示，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。 注意：不能让滤液细线触及层析液,画滤液细线,观察结果：滤纸上色素带有四条，分别是(由上到下
9、)橙黄色的胡 萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b，如下图：,分离滤液中的色素：,3实验结果分析 (1)从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。 (2)从色素带的位置知在层析液中溶解度大小依次是：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。,(3)在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。,4实验疑难点拨 (1)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。 二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。 碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏。,(2)实验成功的关键 叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。 研磨要迅速
10、、充分。使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。 滤液细线要画得细、齐、直，这样可以防止色素带重叠。且要重复23次，以增加色素量，使色素带更加清晰。 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。,1在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，正确的是() A用质量分数为15%的盐酸、体积分数为95%的酒精溶液的混合液(11)进行解离，使细胞分散开来,B可以用93号汽油做层析液 C研磨时要加入碳酸钙，以防止叶绿体被破坏 D研磨液用滤纸过滤后，盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧 【解析】光合色素的提取和分离不需要解离。研磨时叶绿体会被破坏，加入碳酸钙是为了保护色素不被破坏。研磨液过滤时要
11、用纱布而不能用滤纸，滤纸容易吸附色素。,故A、C、D均不正确。实验中若无层析液可以用93号汽油取代，色素分子随汽油在滤纸上的扩散速度不同也会分离开。 【答案】B,2请回答下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的问题： (1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行实验，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_。,(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的_来判断条带的色素种类。,(3)乙同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液
12、，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的丙同学的滤纸条上却色素分带明显。乙同学实验失败的原因可能是_。,(4)若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是_ _。,(5)实验结束几天后，乙、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，丙同学则认为是某些色素含量增加所致。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？ _。,【答案】(1)叶绿素b(2)吸收光谱(3)层析液触及滤液细线(4)缺Mg植物不能合成叶绿素(5)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变
13、黄的叶片和绿色鲜嫩的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行绿叶中色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片中各种色素的组成及含量后，得出结论,如下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。此图示结构上(),A生物膜为叶绿体内膜 B可完成光合作用的全过程 C发生的能量转换是：光能电能化学能 D产生的ATP可用于植物体的各项生理活动,【答案】C,【解析】解答此题可从以下几方面分析：,如下图所示表示将植物放在不同浓度CO2环境条件下，其光合作用速率受光照强度影响的变化曲线。b点与a点相比较，b点时叶肉细胞中C3的含量；b点与c点相比较，b点时叶肉细胞中C3的含量的变化情况是(),A低
14、；高B低；基本一致 C高；高 D高；基本一致 【自主探究】A 【解析】b点与a点CO2固定产生的C3基本相同，但b点比a点光反应强度大，产生的ATP和NADPH多，还原的C3多，使b点C3含量低于a点。在同等光照强度下，b点与c点产生的ATP和NADPH含量相同，但因c点CO2浓度低于b点，固定产生的C3少于b点，使b点的C3含量高于c点。,光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP、(CH2O)合成量的影响,(2010年菏泽质检)右图表示同一植物在不同条件下进行光合作用时有关中间产物的量的变化情况。下列判断中正确的是(),A曲线a可表示C5量的变化 B曲线a可表示还原氢量的变化
15、C曲线b可表示三磷酸腺苷量的变化 D曲线b可表示C3量的变化 【解析】突然停止光照，C3量会增加(曲线a)，C5和三磷酸腺苷量都会减少(曲线b)。 【答案】C,(2009年重庆高考题)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，其中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，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的_
