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1、第四课时能量之源光与光合作用,一、叶绿体与捕获光能的色素,图中序号依次是外膜、内膜 、类囊体、基粒、叶绿体基质。在光学显微镜下观察,叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。吸收光能的四种色素分布在类囊体的薄膜上。叶绿体内如此多的,1.叶绿体,基粒和类囊体,极大地扩展了受光面积。在类囊体上和 基质中,含有多种进行光合作用所必需的酶。,2.捕获光能的色素,叶绿体中色素,二、光合作用的过程,三、光合作用的意义及应用,制造了数量巨大的有机物,将太阳能转化成 化学能, 维持大气中 O2和CO2含量的相对稳定,对生物的进化 具有重要的作用。,四、光合作用的影响因素,1.光:影响 光反应阶段。,2.温度:主要影响
2、暗反应阶段。,3.CO2浓度:影响 暗反应阶段。,4.水:影响 气孔的开闭进而影响二氧化碳的吸收;,5.无机盐(或矿质元素):主要影响 色素、酶、ATP等 与光合作用有关的物质的形成。,一、绿叶中色素的提取和分离,1.实验原理,(1)提取:绿叶中的不同种类色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散速度快。,(2)分离:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以,可以用其提取绿叶中的色素。,2.实验步骤,3.“绿叶中色素的提取和分离”分析,实验探究进阶,1.层析液:93#汽油,2.实验装置,A.为了防止层析液挥发和滤纸条下滑,可用回形针和大头针将滤纸条吊在广口瓶中。,B.为避
3、免画滤液细线,可用如下装置:,典例1(2012年湖南长沙一中月考)下 列关于叶绿体的描述,正确的是(),A.叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光,B.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上,C.叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶,D.基粒由类囊体堆叠而成,【思路剖析】叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,故A项错误;CO2的固定过程发生在叶绿体的基质中,故B项错误;叶绿体中的叶绿素等色素分布在类囊体薄膜上,与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体的基质中,故C项错误;叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增加膜面积,故D项正确。,【答案】D,1.光合作用的实验探究,二、光合作
4、用的探究历程与光合作用的过程,2.光合作用的过程,(1)总反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2,(2)光反应和暗反应的比较,3.根据同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径:,(1)H:3H2O 3H (C3H2O),(2)C:14CO2 14C3 (14CH2O),(3)O O 18O 2; C18O2 C3 (C O),4.光合作用与细胞呼吸的比较分析,(1)光合作用只在部分细胞中进行(如:植物的绿色细胞,和光合细菌等),但细胞呼吸则是所有活细胞都要进行的。,(2)光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用,而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。,(3)光合作用的光反应中产
5、生的H(即NADPH)来自水的光解,用于暗反应中C3的还原以生成(CH2O);有氧呼吸中产生的H(即NADH)来自第一、二阶段有机物的氧化,用于第三阶段与O2结合生成H2O,并产生大量ATP。,典例2(2012年江西南昌二校联考)德 国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片的一部分遮光,其他部分曝光。一段时间后,将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理,结果遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是(),本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将CO2转
6、变成了淀粉,A.全部B.只有,C.只有 D.只有,【思路剖析】本实验中自变量为光照的有无,曝光和遮光形成对照,碘液处理后叶片的颜色变化是因变量,错误、正确。,【答案】D,典例3(2012年辽宁抚顺六校联考)下 图中、代表生理过程,、代表物质,有关叙述不正确的是(),A.中的氧原子来自和,B.过程完成的能量变化是“光能活跃化学能”,C.玉米根尖细胞中不能进行过程,D.用于暗反应还原C3化合物,【思路剖析】由图可知,、分别代表光合作用的光反应和暗反应,、分别代表H2O、CO2、H、O2和(CH2O)。(CH2O)中的氧原子全部来自CO2,故A项错误;光反应阶段能量变化是将光能转变为ATP中的活跃的
7、化学能,故B项正确;玉米根尖细胞中无叶绿体,不能进行光合作用,故C项正确;H用于暗反应阶段还原C3化合物,故D项正确。,【答案】A,1.光合作用的影响因素及其应用的分析,三、光合作用的影响因素及其应用,2.光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响,当外界条件改变时,光合作用中C3、C5、H、ATP的含量及有机物的合成量变化可以采用如下图分析:,思维误区规避,1.以上各物质的变化是相对含量的变化,不是合成速率,且是在条件改变后的短时间内发生的。,2.在以上各物质的含量变化中:C3和C5含量的变化是相反的,即C3增加,则C5减少;H和ATP的含量变化是一致的,都增加或都减少。,3.总光合速
8、率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系,(1)关系图解,(2)关键点分析,4.对改变条件后曲线变化的综合分析,下图可表示光照强度对光合作用的影响,(1)当原温度是最适温度时,降低温度,其他条件不变,a点上移,b点左移,d点下移。,(2)当缺镁时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。,(3)当原图表示为阳生植物,则阴生植物的a点上移,b点左移,d点下移。,(4)当CO2浓度较低时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。,(5)干旱初期,对呼吸作用影响不大,a点不变,但植物气孔关闭,CO2吸收量少,则b点右移,d点下移。,(6)当原图表示蓝紫光时的光合作用强度,则改用红光后,a点不变
9、,b点左移,d点上移。,典例4树林中,阳光穿过枝叶的空隙,会在 地上投下圆形的光斑,它们随着太阳的偏移和枝叶的摆动而移动。下图显示在人工光斑照射某植物叶片前后,实验测得CO2吸收速率和O2释放速率的变化情况。以下各项分析中正确的是(),A.图中a点O2浓度最高,B.ab段变化的原因是温度过高,导致酶活性下降,C.光斑移开后一段时间光合作用仍在进行,D.cd段的原因是CO2浓度降低,光反应速率下降,【思路剖析】A项中a点时是O2释放速率最高,但O2积累量没达到最大,故并非是O2浓度最高,而且大气是不断扩散的,大气中的气体成分无明显变化;B项ab段变化的原因是随着太阳的偏移,光照强度逐渐减弱;C项
10、“光斑”移走并不等于黑暗条件,而是 “恢复原水平”,故不能误以为“光斑”移走就没有光照而不能进行光反应,应是随着“光斑”的移开,光照强度降低到原有水平,光反应速率下降。光反应与暗反应的速率相比,暗反应较为缓慢,“光斑”照耀期间积累的ATP和H还可以使暗反应持续一段时间,所以CO2吸收速,率延续了一段时间后才下降。D项中CD段的原因是光反应速率下降,为暗反应提供的H和ATP减少。,【答案】C,典例5(2011年全国新课标理综)在光照等适宜条件下,将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题:,
11、(1)图中物质A是(C3化合物、C5化合物)。,(2)在CO2浓度为1%的环境中,物质B的浓度比A的低,原因是;将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是。,(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的(低、高)。,(4)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的(高、低),其原因是。,【思路剖析】(1)CO2浓度降低时,因C3的产生减少而消耗不变,故C3的含量降低;而C5的产生不变消耗却减少,故C5的含量增加。(2)在正常情况下1 mol CO2与1
12、mol C5结合形成2 mol C3,即C3的含量是C5含量的2倍。CO2浓度迅速下降后C5的产生不变消耗却减少,故C5的含量增加。(3)在达到相对稳定时,C3的含量是C5含量的2倍。(4)CO2浓度较低时,暗反应减弱,需要的H和ATP的量少,故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。,【答案】(1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定,即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点,此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当CO2浓度突然降低时,C5化合物的合成速率不变,消耗速率却减慢,导致C5化合物积累(3)高(4)低CO2浓度低时,暗反应的强度低,所需ATP和H
13、少,1.下列有关叶绿体和光合作用的几个简单的小实验,你认为哪一个的结果是不可能的(),A.将叶绿素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间,从三棱镜的一侧观察,连续光谱中变暗(暗带)的区域是红光和蓝紫光区域,5 h,加碘液处理后溶液呈蓝色,D.将经过饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内,3 h后在叶内淀粉中可检验到14C的存在,B.在温暖晴朗的一天下午,在某植物的向阳处采得一片叶,用酒精隔水加热脱色,并加碘液处理叶片,显微镜下观察到叶绿体变成蓝色,C.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源的照射下,【思路剖析】加碘变蓝证明有淀粉生成,但叶绿素的无水乙醇提取液中只含有
14、叶绿素,而无进行光合作用的其他必要条件,如生物膜结构、相应的各种酶,仅有叶绿素是不能进行光合作用合成淀粉的。,【答案】C,2.(2012年郑州考前检测二)下图表示一个绿色植物叶肉细胞模式图,以下关于该细胞代谢的有关叙述,不正确的是(),A.若G为CO2,则它是在线粒体基质中产生的,并可作为F的来源之一,B.若H为气体,则光照充足时,D的产生量会大于H的吸收量,C.该细胞置于黑暗环境时,细胞中无H和ATP的产生,D.即使光照充足,E也不能直接进入线粒体参与有氧呼吸,过程中有H和ATP的产生,C说法错误;E为葡萄糖,葡萄糖只有在细胞质基质中分解成丙酮酸后才能进入线粒体继续分解,D说法正确。,【答案
15、】C,【思路剖析】有氧呼吸中CO2 是在第二步形成的,场所是线粒体基质,A说法正确;若H为气体,则应是O2 ,光照充足时,光合作用的速率大于呼吸作用,B说法正确;细胞置于黑暗环境时,细胞可进行有氧呼吸,有氧呼吸,3.(2012年温州二模)植物叶片的光合强度可通过通气法来测定,如图1所示(装置中通入气体的CO2浓度是可以调节的)。将适量叶片置于同化箱中,在一定的光照强度和温度条件下,让空气沿箭头方向缓慢流动,并用CO2分析仪测定A、B两处气体CO2浓度的变化。,(1)欲使A、B两处气体CO2浓度相同,可通过控制(至少写两点)等因素实现。,(2)若B处气体CO2浓度低于A处,说明。,(3)若适当增
16、加通入气体的CO2浓度,则叶片光饱和点的值(填“变大”、“不变”或“变小”)。当通入气体的CO2浓度增加到一定值以后,若继续增加,A、B两处CO2浓度的差值不再继续增大,则限制叶片更多利用CO2的内部因素可能是 (至少写两点)。,(4)若利用该同化箱在黑暗条件下研究叶片的细胞呼吸,测定同化箱通入气体和通出气体的体积变化,则体积差值表示的含义是。,(5)若该叶片在适宜条件下进行实验如图2所示,则叶片光合作用制造有机物的量可表示为(请用图2中字母列出代数式)。,强度(3)变大叶绿体数量、色素数量、光合酶数量、RuBP数量(至少写两点,其他合理答案皆可)(4)细胞呼吸吸收O2量和产生CO2量的差值(5)a+c-2b,【答案】(1)光照强度、温度、(通入气体中的)CO2浓度(至少写两点)(2)叶片的光合强度大于细胞呼吸,一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分),1.(基础再现)下列关于叶绿体和光合作用的描述中,正确的是(),A.层析法得到的色素带从上到下分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素b和叶绿素a,B.叶绿体类囊体膜上含有
