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1、第5节,光合作用,一、光合作用的场所叶绿体 1结构：观察右边的叶绿 体结构示意图，完成下列问题： (1)、分别为外膜、内膜，主要成分是磷脂和蛋白质。 (2)为基粒，是由许多类囊体叠连而成的，其膜可称为光合膜。为液态的叶绿体基质，含有许多酶。,2光合色素：,二、光合作用的研究 (一)氧气的产生：利用同位素示踪研究方法，证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。 (二)总反应式： (三)阶段：光合作用分为光反应和碳反应两个阶段。前一阶段在类囊体上进行，后一阶段在叶绿体基质中进行。,1光反应阶段：叶绿素分子中电子被光能激发的反应。 过程： 光系统中：光能被吸收并转化为ATP中的化学能；同时水被裂解成H
2、、O2、电子 H、电子将NADP还原成NADPH。,2碳反应阶段：CO2通过卡尔文循环被还原成糖的过程，包括以下过程 (1)CO2的固定：一个CO2被一个五碳分子固定，形成一个六碳分子，随即又分解成两个三碳分子。 (2)CO2的还原：三碳分子接受NADPH中的H和ATP中的磷酸基团及能量，被还原成三碳糖，这是碳反应形成的产物。每三个CO2进入循环，可以形成6分子的产物，其中5个三碳糖分子在循环中再生为五碳糖，另一个三碳糖分子则离开循环，或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质，或运出叶绿体，转变成蔗糖。,三、影响光合速率的因素 1光合速率：指一定量的植物在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、
3、消耗多少二氧化碳)。 2影响光合作用的外界因素 (1)光强度：在一定的范围内，光合速率随光强度的增加而增加，在光强度达到一定值时，光合速率达到最大值，此时的光强度称为光饱和点。 (2)温度：通过影响光合作用的有关酶的活性而影响光合速率。 (3)外界CO2浓度：在一定的范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增加，在CO2浓度达到一定值时，光合速率达到最大值。,3影响光合作用的综合性因素 光合作用的光合速率是由温度、二氧化碳、光强度共同影响的，其中任何一个因素都可能成为限制光合作用的因素。,1.将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4部分，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是( ),
4、注：“”表示具有该条件。,A B C D,D,2.关于光合作用的叙述，错误的是( ) A碳反应在有光时不能进行 B光反应必须要有酶参与 C光反应能促使ATP生成 D碳反应不仅生成三碳糖，而且还有五碳分子等物质生成,A,3.在可控制温度和空气成分的温室中栽培蔬菜，当阴雨连绵、光照严重不足时，应该适当( ) A补充O2，以增强蔬菜的需氧呼吸 B补充CO2，以增强蔬菜的光合作用 C降低室温，以降低蔬菜的细胞呼吸 D提高室温，以增强蔬菜的新陈代谢,C,考点1 光合作用的过程(简图如下),1两个阶段的比较,2.反应方程式及元素去向,【例1】(2010杭州二中)右图是植物细胞内的部分物质代谢简图，由b过程
5、生成物质A所需的物质条件是() A酶、CO2 B酶、CO2、ATP C酶、NADPH、ATP D酶、CO2、NADPH、ATP,【解析】b过程生成物质A代表三碳酸还原为三碳糖的过程，所以需要的条件有：酶、NADPH、ATP。,【答案】 C,考点2 光照和CO2浓度变化对植物细胞内3磷酸甘油酸（C3）、五碳糖、NADPH、ATP和O2对(CH2O)合成量的影响,【例2】将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的二氧化碳条件下，如果突然停止光照，此时叶肉细胞中的3磷酸甘油酸、ATP、NADP的含量变化是() A升、降、降 B升、降、升 C降、升、升 D降、降、升,【解析】本题考查学生对环境条件对光合作用
6、过程影响的理解。光照作为光合作用的必要条件，其主要作用是作为光反应过程的能量，使光反应过程能够进行并为碳反应过程提供ATP和NADPH。当光照突然停止后，由于光反应不能进行，也就是不能形成ATP和NADPH，使得碳反应过程中的3磷酸甘油酸不能被还原，而二氧化碳的固定还能继续进行，结果导致3磷酸甘油酸含量升高。由于NADPH的形成需要NADP，光反应受阻，使得NADP消耗减少，含量增加。,【答案】 D,考点3 影响光合作用速率的环境因素,1.光强度与光合作用速率的关系曲线分析应用,(1)曲线分析： A点：光强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光强度增
7、强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光强度称为光补偿点。,BC段：表明随着光强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光强度称为光饱和点。 (2)应用：阴生植物的B点前移，C点降低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光强度可增加大棚作物产量,2.CO2浓度对光合作用强度的影响,(1)曲线分析 图1和
8、图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，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”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。,3.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，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保
9、证植物有机物的积累。,4.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。,5.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。,【例3】初夏在密闭透明薄膜大棚内，一天中的光照强度与棚内植物制造有机物量分别如图中曲线、曲线所示。在采取某项措施后，棚内植物制
10、造有机物量如图中曲线所示。采取的这项措施是() A降低温度 B提高温度 C增加CO2浓度 D增加O2浓度,【解析】在密闭透明薄膜大棚内，由曲线可知，在12时前光照强度不断增加，而随着光照强度的增加，光合作用也会逐渐增强，此时CO2含量不断地被消耗，最终CO2含量将成为限制因素。若要维持较强的光合作用，则必须补充CO2含量。,【答案】 C,考点4 光合作用与需氧呼吸的比较,合成,分解,续表,【例4】光合作用产生的NADPH与需氧呼吸产生的H分别用于( ) A都用于还原三碳分子 B都用于还原O2 C前者还原O2，后者还原三碳分子 D前者还原三碳分子，后者还原O2,【解析】光合作用的光反应阶段产生的
11、NADPH和需氧呼吸的第一、二阶段产生的H都属于还原剂，前者在碳反应阶段还原三碳分子，而后者在需氧呼吸的第三阶段还原O2。,【答案】 D,真正光合速率、表观光合速率和呼吸速率的关系,1.光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。 2.在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，单位时间内实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为表观光合速率，而植物真正光合速率表观光合速率呼吸速率。如图所示：,【例5】以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色
12、植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(),A光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与30时相等 B光照相同时间，在20条件下植物积累的有机物的量最多 C温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等,【解析】在有关光合作用的计算中，首先应明确题目所给出的信息或要求计算的结果是净光合量，还是实际光合量。本题中所给的信息中，虚线表示二氧化碳的吸收量，反映的是净光合量，而选项A中所要求的是光合作用制造的有机物量，即实际光合量。根据实际光合量净光合量呼吸量，可以推算出35 时光合作用制造的有机物的量为(33
13、.56.5)，30 时光合作用制造的有机物的量为(33.56.5)。,【答案】 A,色素的提取及分离,一、理论归纳 1绿叶中色素的提取和分离 (1)实验流程图示,(2)分离装置及结果,2光合色素及其分离,(1)色素的吸收光谱：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。,(2)影响叶绿素合成的因素：,光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。 必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶
14、变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。,(3)光合色素的提取与分离实验中几种化学试剂的作用： 无水乙醇用于提取绿叶中的色素。 层析液用于分离绿叶中的色素。 二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。 碳酸钙可防止研磨过程中叶绿素被破坏。,(4)光合色素的提取与分离实验中的注意事项： 选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一至两次，使滤液细线既有较
15、多的色素，又使各色素扩散的起点相同。,色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。 (5)色素提取液呈淡黄绿色的原因分析： 研磨不充分，色素未能充分提取出来。 称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。,二、演练,1.(2010全国卷)请回答下列问题： (1)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是_；碳酸钙的作用_；丙酮的作用是_。 (2)光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的_。,有助于磨碎植物细胞,防止研磨过程中叶绿体
16、色素被破坏,色素的提取溶剂(或其他合理答案),叶绿素a,【解析】(1)在提取叶绿体色素时，为了研磨更充分，常加入少量二氧化硅；为防止叶绿素被细胞中的叶酸破坏，常加入碳酸钙。丙酮为有机溶剂，可以将色素萃取出来。(2)大多数叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素具有吸收、传递光能的作用，只有少数叶绿素a具有吸收光能、转换光能的作用。,2.下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( ),A提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发 B水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲乙)(丙丁) C四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D四种色素中，丙和丁主要吸收红光,【解析】首先需要知道，在色素提取过程中，各种试剂和物质的作用，例如碳酸钙是防止叶绿素被叶酸溶解破坏。色素在滤纸条上分离后由上到
