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1、第四章 光合作用和细胞呼吸 第10讲能量之源光合作用,考点1 叶绿体的结构和功能 1.结构与功能的关系 (1)基粒和类囊体增大了受光面积。 (2)类囊体的薄膜上分布着酶和色素，利于光反应的顺利进行。 (3)基质中含有与暗反应有关的酶。,2色素的分布与作用 (1)分布：叶绿体中的色素都分布于类囊体的薄膜上。 (2)作用:色素可吸收、传递光能,少数处于特殊状态的叶绿素a可 实现光合作用中光能电能的转换。,3.色素与吸收光谱 特别提醒 叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸 收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
2、 4.不同颜色温室大棚的光合效率 (1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同 色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。 (2)色素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。,5.影响叶绿素合成的因素 (1)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。 (2)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。 (3)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
3、绿素合成受阻，叶变黄。 应用指南 (1)应用叶绿体色素吸收光谱的特点设计实验探究植物在哪种颜 色的光照下光合效率(产生O2多)高。 (2)应用影响叶绿素合成的因素设计实验验证叶绿素合成需要适 宜的光照、温度等外界条件。,6.叶绿体功能的实验验证 (1)实验过程及现象,(2)实验结论 叶绿体是进行光合作用的场所。 O2是由叶绿体释放的。 (3)实验分析 本实验设计的巧妙之处在于： 选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观 察；用好氧细菌确定O2释放的部位，便于观察。,没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。,即时突破 1.下图表示叶绿体中色素的吸收光谱。甲、乙两图分别是(),A.类胡
4、萝卜素、叶绿素的吸收光谱 B.叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱 C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱 D.叶黄素、类胡萝卜素的吸收光谱 解析：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，在光谱上有两个吸收区 域；胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在光谱上有一个吸收区域，据此 可做出正确判断。 答案：B,考点2 光合作用过程分析 1.光合作用过程图解(下图所示),2.反应式及元素去向,3.光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP和O2及 CO2含量的影响。,总结如下：,特别提醒 以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且 是相对含量的变化。 即时突破 2.图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后
5、，与光 合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。据 图回答： (),(1)图1中A表示的物质是 H ，它由 水在光下分解 产生，其作用主要 是 用于C3的还原 。 (2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于 太阳光能 。若用放射性同位 素标记14CO2，则14C最终进入的物质是 (CH2O) 。 (3)图2中曲线a表示的化合物是 C3 ，在无光照时，其含量迅速上升的 原因是： CO2与C5结合形成C3继续进行和C3不能被还原 。 (4)曲线b表示的化合物是 C5 ，在无光照时，其含量下降的原因是： C5与CO2结合形成C3量不变，且C3不能被还原为C5 。 解析：(1)光反应为暗
6、反应提供的物质是H和ATP，由此可确定A是 H，H是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的 还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物 中，14CO2的同化途径为14CO214C3(14CH2O)。(3)(4)题干中已说明 曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，H和 ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3 含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。,考点3 影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用 1.单因子影响,2.多因子影响,即时突破 3.下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请
7、据图回答： (1)甲图表示在光照弱的情况下，光合作用随 光照强度 的增加成正 比增加，这种情况下，可以认为此时影响光合作用的过程是 光反应 阶段。 (2)从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速度不再增 加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于 温度 ，此时光合 作用的 暗反应 阶段受到限制。,(3)图乙中C点表示光照强度为B时，是植物生长的 最适温度 ，出 现CD段的原因是 酶活性降低,光合作用速率降低 。 (4)请在图甲中绘制50时植物光合作用速度变化的曲线。（见下图） (5)根据甲图，在图乙中绘制光照强度为A时，不同温度下光合作 用速率变化曲线。（见下图）,解析：光合作用速率受光
8、照强度、温度和CO2浓度等影响，本题只 研究了光照强度和温度对光合作用的影响，由图甲可以看出，光 照弱时，光合速率随光照强度的增加而上升，此时影响的外界条 件主要是光反应，而与温度无关。而当光照强度超过某一值时， 温度又成了限制因素。由图乙看出，在50时光合速率大于20 而小于30，可在图甲中相应画出，由图甲看出，在光照强度为A 时，光合速率与温度变化无关，可在图乙中相应画出。,考点4 光合作用与细胞呼吸的关系 1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系,2.H和ATP的来源、去路的比较,3.光合作用速率与呼吸作用速率 (1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器 内CO2增加量、O2减
9、少量或有机物减少量。 (2)净光合速率和真正光合速率 净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物 积累量表示； 真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机 物产生量表示。 (3)光合速率与呼吸速率 的关系如右图所示：,绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织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 数据为净光合速率。 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。 关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下： A.光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量 B.光合作用固定CO2量CO2吸收量细胞呼吸释放CO2量 C.光合作用葡萄糖产生量
10、葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消 耗葡萄糖量,特别提醒 植物所有的生活过程都受温度的影响。在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。但是温度对光合作用和呼吸作用的影响不同(如图所示)，所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。,即时突破 4.下图表示高等植物光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关 系，下列说法正确的有 (),A.2过程消耗的ATP来自1、3、4、5过程产生的ATP B.1、2过程在叶绿体中，3、4、5过程在线粒体中进行,C.1过程产生的H参与2过程，3和4过程产生的H与氧结合产生 水 D.高等植物所有的细胞都可以进行1、2、3、4、5过程 解
11、析：本题考查光合作用与呼吸作用的过程。2过程消耗的ATP来 自1过程，A选项错误；3过程在细胞质基质中进行，B选项错误； 并非高等植物所有的细胞都可以进行光合作用，如高等植物的根 尖细胞不能进行光合作用，D选项错误。 答案：C 5.将状况相同的某种绿叶分成四等组，在不同温度下分别暗处理 1 h，再光照1 h(光强相同)，测其重量变化，得到如下表的数据。 可以得出的结论是 (),A.该植物光合作用的最适温度约是27 B.该植物呼吸作用的最适温度约是29 C.2729下的净光合速率相等 D.30下的真正光合速率为2 mg/h 解析：绿叶在黑暗中只进行呼吸作用消耗有机物，29时消耗的 有机物最多，故
12、为其最适温度。光照下绿叶光合、呼吸作用都进 行，这样暗处理1h，即光合作用1h，呼吸作用进行了2h，所以不 同温度下真正光合速率分别是：275 mg,285 mg,28 7 mg,299 mg,303 mg；净光合速率分别是4 mg、5 mg、 6 mg、2 mg。所以，只有B项正确。 答案：B,命题视角1 叶绿体结构与功能的考查 【例1】 (2009安徽卷，1)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.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
13、是在基质中合成的 思路点拨：本题主要考查光合作用的场所及叶绿体的相关知识。 叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上；H2O在光下分解为H和 O2的过程发生在类囊体薄膜上；CO2的固定过程发生在叶绿体基 质中。 答案：D,【知识链接】 在叶绿体的类囊体薄膜上分布着与光合作用光反应有关的色素， 色素的功能是吸收、传递和转换光能，具体分工为：绝大多数叶 绿素a、全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素具有吸收和传递光能 的作用，少数处于特殊状态的叶绿素a具有吸收和转换光能的作 用。 命题视角2 光合作彡过程的综合考查 【例2】 下图中甲、乙是改变光照和CO2浓度后，与光合作用有关 的C3和C5在细胞内的变化曲线
14、，丙图是实验前在溶液中加入了破 损外膜和内膜的叶绿体及一定量的ATP和H，然后分连续的、 两个阶段进行的实验，请回答有关问题：,(1)甲图中曲线a表示的化合物是 C3 ，在无光照时，其含量迅速上 升的原因是：光反应停止，不能形成还原C3所必需的H和 ATP ； CO2固定仍能进行，CO2与C5结合继续形成C3 。,(2)乙图中曲线b表示的化合物是 C5 ，在二氧化碳浓度降低时，其 含量迅速上升的原因是： 已有的C3被不断还原成CO2和C5 ； CO2浓度过低，难与C5结合形成C3，因此C5被积累 。 (3)在乙图中CO2浓度为1%时，C3和C5的含量相差较大，原因是 细 胞中的C5能充分地与C
15、O2结合，生成较多的C3 。 (4)在丙图中，除葡萄糖外，阶段积累的物质主要有 C3、ADP和 Pi 。 (5)请在丙图中绘出阶段合成糖的速率的可能曲线。(见下图),思维导图 解答本题的思路分析如下图：,思路点拨：由光照到黑暗时，光反应停止，不能形成还原C3的H和ATP，C3的还原基本停止，而CO2的固定仍在进行，这样C3的生成基本不变，而消耗基本停止，C3上升，而C5的再生基本停止，C5的消耗基本不变，C5下降，所以，甲图中a表示C3、b表示C5，同理可分析乙图中的变化。在丙图中，阶段，虽然是黑暗，不再进行光反应，但随溶液中有外源加入的H和ATP，因此暗反应仍可进行，但随暗反应的进行，溶液中
16、H和ATP逐渐减少，因此糖的合成速率先上升后又下降，当H和ATP耗尽时，反应基本停止，但此时叶绿体内积累了一定量C3。在阶段，给予光照后，光反应启动，产生H和ATP，进行暗反应合成糖，但因无CO2供应，随反应进行，C3和C5逐渐减少，糖合成速率下降，最后整个反应基本停止。,考题展示 (2009广东)在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番 茄，CO2充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如图， 请回答问题。,(1)68 h间，光合速率 大于 (大于、小于)呼吸速率，容器内的O2 含量 上升 ，CO2 含量 下降 ，植株干重 增加 。 (2)910 h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因 素是 光照强度 ；10 h时不再产生ATP的细胞器是 叶绿体 ；若此 环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此 时另一细胞器
