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1、第4节,能量之源光与光合作用,一、捕获光能的色素和结构,红光和蓝紫光,1绿叶中色素的种类：叶绿素和类胡萝卜素，前者主要吸,蓝紫光,收_，后者主要吸收_。 2绿叶中色素提取和分离的结果,胡萝卜素,橙黄,叶黄素,黄,叶绿素 a,蓝绿,叶绿素 b,黄绿,3叶绿体的结构：由双层膜、基质和基粒构成，基粒由类 囊体堆叠而成(增大了膜面积)，分布着_。 4叶绿体的功能：是进行_的细胞器。,1.叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上。(,),2叶绿体基质是光合作用的主要场所。(,),色素和光反应所需酶,光合作用,二、光合作用的过程,光、色素、酶、水,ADP,ATP,酶、H、ATP,ATP,三、光合作用的意义 1
2、制造有机物，将光能转化为化学能，储存在有机物中， 是生物生命活动所需能量的最终来源。,2是最基本的物质代谢和_。,能量代谢,3维持大气中 O2 与 CO2 含量的相对稳定。 光合作用和呼吸作用所产生的H相同吗？ 答案：不同，光合作用产生的H是还原型辅酶(NADPH)； 呼吸作用产生的H是还原型辅酶(NADH)。,考点,“光合作用的探究历程”中的各个实验分析,续表,续表,续表,黑暗,无光照,续表,H2OC18O2,植物O2,H182O,恩格尔曼的实验在设计上的巧妙之处：,(1)选用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶 绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研 究。,(2)将
3、临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环 境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。 (3)选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而,能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。,(4)进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验,结果完全是由光照引起的。,【典例 1】下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素,示踪法的是(,),恩格尔曼发现光合作用的部位,梅耶指出植物通过光,合作用把光能转换为化学能 鲁宾和卡门证明光合作用释放,的 O2 来自水 移途径 A C,卡尔文探明了 CO2 中的碳在光合作用中的转 B D,解题思路恩格尔曼用水绵和好氧细菌进行实验，从而发 现光合作用
4、的部位；鲁宾和卡门用18O 分别标记H2O、CO2，证 明光合作用释放的O2 来自水；卡尔文用14C 标记 CO2，探明了 CO2 中的碳在光合作用中的转移途径。,答案D,考点对应练 1(双选)将某植物(其叶片如下图图甲所示)放在黑暗中两 天后，根据图乙所示，处理其中一块叶片。然后将整株植物置 于阳光下 4 小时，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，,下列有关该实验结果和现象的描述正确的是(,),A该实验的结果显示出 X 为蓝色，Y 为棕黄色,BW 和 X 两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素 CX 和 Y 两部分对照实验能证明光合作用需要水,DY 和木塞夹着的部分对照实验能证明光合作用
5、需要光 解析：X 有色素、光、CO2，通过光合作用产生淀粉；Y 有色素、光、无 CO2，不能产生淀粉；X 与 Y 相对照说明光合 作用需要 CO2。,答案：AB,考点,叶绿体中色素的吸收光谱和合成,1色素与吸收光谱,(1)叶绿体中的色素有叶绿素 a、叶绿素 b、胡萝卜素、叶黄,素。,(2)叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不,吸收。,(3)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，但对其他波段的光吸收量较少。,2不同颜色温室大棚的光合效率,(1) 光合效率最高无色透明大棚：日光中各色光均能 透过无色透明大棚，而有色大棚主要透过同色光，其他光被其 吸收。,(2)
6、 光合效率最低绿色塑料大棚：叶绿素对绿光的吸,收最少。,3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因素，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 也将导致叶绿素合成受阻，叶 变黄。,【典例2】(2011年龙岩一检)关于植物体中色素的描述，错,误的是(,),A叶绿体色素与 ATP 的合成有关 B液
7、泡中的色素也参与光合作用 C叶绿体色素与 O2 和H的形成有关 D叶绿体色素能吸收和传递光能 解题思路叶绿体色素能吸收和传递光能，将水光解成O2 和H，并将水光解后多余的能量合成 ATP；液泡中的色素没有 叶绿素，不参与光合作用。 答案B,考点对应练 2(2011 年镇江调研)下图是不同材料的色素提取物进行层,析的结果，其中不正确的是(,),解析：Mg 是合成叶绿素的必需元素，在缺 Mg 培养液中长,期培养的番茄叶片无叶绿素。,答案：B,考点,光合作用过程,1光合作用过程图解 2光合作用反应式,(1)光合作用的产物：主要是糖类，包括单糖(葡萄糖和果 糖)、二糖(蔗糖)和多糖(淀粉)，其中以蔗糖
8、和淀粉最为普遍， 但蛋白质、脂肪和有机酸也是光合作用的直接产物。,(2)元素的去向 氧元素,碳元素： CO2C3 (CH2O) 氢元素： H2OH(CH2O),3叶绿体处于不同条件下 C3 、C5 、H 、ATP、(CH2O),合成量的动态变化,4.光合作用中光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系,续表,【典例 3】下图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错,误的是(,),A结构 A 中的能量变化是光能转变为 ATP 中的化学能 B供给 14CO2，放射性出现的顺序为 CO2C3甲 C结构 A 释放的 O2 可进入线粒体中 D如果突然停止 CO2 的供应,短时间内 C3 的含量将会增加,解题思路第一
9、步,分析图形：结构 A 是基粒类囊体，是,光反应发生的场所，B 是叶绿体基质，是暗反应发生的场所。,第二步,分析选项：B 项，供给14CO2，先由C5 固定成C3，,再还原成甲，途径为 CO2C3甲；C 项，结构 A 释放的O2 先自由扩散到细胞质基质，再进入线粒体中；D 项，在光合作 用中CO2 首先和C5 生成 C3，如果突然停止CO2 的供应，则C3 的生成量减少，而其消耗量不变，因此 C3 含量减少；而C5 由 于无法与CO2 结合，其消耗量减少，而其生成量基本不变，因 此C5 短期内会增加。,答案D,考点对应练 3(2011 年潍坊统考)下图为光合作用过程示意图，在适宜 条件下栽培小
10、麦，如果突然将 c 降低至极低水平(其他条件不,变)，则 a、b 在叶绿体中含量的变化将会是(,),Aa 上升、b 下降 Ca、b 都下降,Ba、b 都上升 Da 下降、b 上升,解析：a、b是H和ATP ，c是CO2，如果突然将 c 降低至 极低水平，形成的三碳化合物减少，需要的 a、b 减少，而 a、 b 的生成量不变，则 a、b 在叶绿体中的含量都上升。,答案：B,考点,影响光合作用强度的环境因素,1单因素对光合作用的影响 (1)光照强度 曲线图,续表,续表,(2)CO2 浓度,续表,(3)温度,(4)矿质元素,(5)水分,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
11、片气孔关闭，限制 CO2 进入叶片，从而间接影 响光合作用。,应用：根据作物的需水规律合理灌溉。 2多因素对光合作用的影响,(1)影响光合作用的主要因素有光照强度、CO2 浓度和温度,等。,(2)分析光照强度、CO2 浓度、温度与光合速率变化的关系,曲线图,续表,3.植物一天的光合作用中 C3 含量的变化分析,(1)AB 段、IJ 段的 C3 含量较高,原因：夜间没光，H和 ATP 缺乏，C3 不能被还原。,(2)BC 段的 C3 含量下降，GI 段的 C3 含量上升,原因：BC 段的光照强度增强，产生H和 ATP 增多，C3 被 还原，C3 减少；GI 段的光照强度减弱，产生H和 ATP 减
12、少， C3 被还原的量减少，C3 增多。,(3)CD 段的 C3 含量升高,原因：可能是白天该地区天气暂时由晴转阴，光反应不足。 (4)G 点的 C3 含量最低,原因：G 点气孔关闭，二氧化碳不足，生成 C3 的量减少， 而 C3 的还原还正常进行，所以 C3 含量低；相反 C5 的消耗减少， 而还原过程又产生 C5，因此 G 点 C5 含量较高。,4同一植物不同条件下气体代谢的特点及相对强度的比较,方法,(1)黑暗时：植物只进行呼吸作用而不进行光合作用，气体,代谢特点如甲图，相当于丙图的 a 点。,(2)弱光时,细胞呼吸强度等于光合作用，植物不需与外界进行气体,交换，相当于丙图的 b 点。,
13、细胞呼吸强度大于光合作用，植物光合作用产生的 O2 全部供给细胞呼吸，细胞还从外界吸收 O2；细胞呼吸产生的 CO2 部分供给植物光合作用外，多余部分外排，相当于丙图的 ab 段。,(3)较强光照时：植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光 合作用强度大于呼吸强度。如图乙，相当于丙图的 bc 段。 植物光合作用产生的 O2(用 m 表示)除用于植物的呼呼吸 作用消耗(用 m1 表示)之外，其余的 O2 释放到周围的环境中(用 m2 表示)。,植物光合作用所利用的 CO2(用 N 表示)除来自植物自身 细胞呼吸(用 N1 表示)外，不足的部分从外界吸收(用 N2 表示)。,1不同条件下光照强度对光合
14、作用曲线的影响,(1)当原温度是光合作用的最适温度时，降低温度，其他条,件不变，a 点上移，b 点左移，d 下移。,(2)当缺镁时，其他条件不变，a 点不变，b 点右移，d 下移。 (3)当上图表示阳生植物的光合作用强度时，则阴生植物的,a 点上移，b 点左移，d 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 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 下移。,(6)当上图表示蓝紫光时的光合作用强度，则改用红光后，,a 点不变，b 点左移，d 上移。,2.不同条件下 CO2(光)补偿点的移动
15、规律,(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。 (2)若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时,CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。,(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相,应向左移动。,【典例 4】下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情 况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下,列分析错误的是(,),A甲图中 a 点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量 B乙图中 d 点与 c 点相比，相同时间内叶肉细胞中 C3 的,生成量多,C图中 M、N 点的限制因素是光照强度，P 点的限制因素,是温度,D丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变,解题思路甲图有两个变量：光照强度和 CO2 浓度，a 点后随 光照强度和 CO2 浓度的升高光合速率基本不变，说明 a 点的限制 因素不是光照强度和 CO2 浓度，限制因素可能是叶绿体中酶的数 量；M 点前后，光合速率随光照强度变化,其限制因素是光照强度。 乙图有光照强度和温度两个变量；其中 d 点时的光照较 c 点 强，光反应生成的ATP 和H较多，促进C3 的还原，使C5 生成量 多，因此C5 与CO2 结合生成C3 的量也会增多；N 点前后光合速 率随光照强度变化，其限制因素是光照强度。,丙图有光照强度和温度两个变量，每条曲线的后面都会随着 温度的进一步升高，曲线走势将下
