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1、第3讲 能量之源光与光合作用,一、捕获光能的色素,二、叶绿体的结构和功能 2.恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于 的部位，证明光合作用的场所是叶绿体。,叶绿体被光束照射,三、光合作用的探究历程 1.概念：光合作用是指绿色植物通过 ，利用 把二氧化碳和水转化成储存着 的有机物，并且释放出 的过程；化学反应式：,叶绿体,光能,能量,氧气,四、光合作用的过程,五、光合作用的实质及意义,六、光合作用原理的应用,七、化能合成作用,（教师资源备选题库） 1.（2013年新昌模拟）1883年德国生物学家C.Engelman设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上，并在水绵的悬液
2、中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况（如图），他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是（ ）,A.细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B.好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强，则在该种光照射下植物光合作用强 C.好氧细菌聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多，则在该种光照射下植物光合作用强 D.聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物O2，使水绵的光合作用速度加快，则该种光有利于光合作用 解析：普通白光经三棱镜折射后，分散成不同色彩的光，在图b中由左到右根据波长光谱分布是按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫分布。好氧性细菌的特性是分布在氧气浓度较高的环境中，图
3、a中好氧性细菌分布多的地方，氧气浓度高，氧气来自光合作用中的光反应，因此好氧性细菌的分布也体现出光合作用强度的大小。 答案：B,2.（2013年抚顺模拟）下列关于叶绿体的色素叙述错误的是（ ） A.矿质元素能影响叶绿素的合成 B.提取叶绿素时选用层析液的原因是色素可溶于有机溶剂 C.低温条件下色素合成受阻 D.黄化苗中无叶绿素，但有其他色素存在 解析：Mg是合成叶绿素的主要元素；提取叶绿素是利用叶绿体中的色素溶解于有机溶剂如酒精或丙酮（相似相溶），形成色素液，层析液的作用是溶解并分离不同色素，这是两个不同的过程；低温会降低酶的活性进而影响色素的合成；黄化苗因缺光而不能产生叶绿素，所以变黄，但有
4、其他色素存在。 答案：B,3.（2013年启东模拟）农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响，将实验结果绘制成如下图曲线。据此提出以下结论，你认为合理的是（ ）,A.光合作用酶的最适温度高于细胞呼吸酶的最适温度 B.阴影部分表示535 时蔬菜的净光合速率小于零 C.光照越强，该蔬菜新品种的产量越高 D.温室栽培该蔬菜时温度最好控制在2530 解析：题图中反映光合作用酶的最适温度在2530 ，没有反映细胞呼吸酶的最适温度，不能得出A项结论。阴影部分表示535 时蔬菜光合作用量减去细胞呼吸量，即净光合量，很明显是大于零的。植物有光饱和点，光照强度大于光饱和点，光合作用不再增强，产量不再提高。在
5、2530 时，净光合量最大，蔬菜产量最高，因此，温室栽培该蔬菜时温度最好控制在2530 。 答案：D,4.下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中为生理过程，ah为物质名称，请回答：,（1）物质a分布在叶绿体的 ，提取该物质时加入CaCO3的目的是_。 （2）过程和发生的场所分别是 和 。 （3）上述过程中，必须有氧气参与进行的是 ，图中能够产生ATP的生理过程是 。（两空均用图中数字回答） （4）在光合作用过程中，二氧化碳被还原成糖类等有机物时，既要接受 释放的能量，又要被 还原。（两空均用图中字母回答） （5）假如白天突然中断二氧化碳的供应，则在短时间内e量的变化是
6、 ；假如该植物从光下移到暗处，f量的变化是 。,解析：图中的为光合作用光反应阶段，为暗反应阶段；为细胞呼吸的第一阶段，和分别为有氧呼吸的第二、三阶段。其中的物质ah分别为色素、O2、ATP、ADP、C5、NADPH、CO2和C3。色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上，提取色素时，CaCO3的作用是防止研磨时叶绿体中的色素被破坏。暗反应发生在叶绿体基质，细胞呼吸第一阶段发生在细胞质基质。植物叶肉细胞中，ATP来源于光合作用光反应以及细胞呼吸的三个阶段。若突然中断CO2的供应，短时间内C5的利用减少，C3还原生成C5不变，因此C5增加；若从光下移到暗处，光反应阶段不发生，f的生成减少，而暗反应利用f不变
7、，因此，f含量减少。 答案：（1）类囊体的薄膜上 防止叶绿体中的色素被破坏 （2）叶绿体基质 细胞质基质 （3） （多写少写均不可） （4）c和f f （5）增加 减少,考点一 叶绿体 1.叶绿素和其他色素,（1）不同颜色温室大棚的光合效率 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；其次是红色光为光合作用的有效光。 叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。 （2）吸收光谱 连续光谱：可见光三棱镜赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。 吸收光谱：可见光色素溶液三棱镜红光、蓝光、紫光区出现强暗带，绿光区几乎无变化（说明绿光吸收非常
8、少）。,（3）荧光现象与吸收光谱 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，但在反射光下呈红色（叶绿素a为血红色，叶绿素b为棕红色），此为荧光现象。因为叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上，辐射出的能量就小，根据波长与光子能量成反比的规律，反射光的波长比入射光的波长要长一些。 A.透射光下观察 B.反射光下观察,2.叶绿体的结构与功能 （1）结构与功能的关系 基粒的类囊体增大了受光面积。 类囊体的薄膜上分布着酶和色素，有利于光反应的顺利进行。 基质中含有与暗反应有关的酶。 （2）功能的实验验证 实验过程及现象,实验结论 a.叶绿体是进行光合作用的场所。 b.O2是由叶绿体释放的。 实验分析 本实
9、验设计的巧妙之处在于： a.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。 b.没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。,1.（2013年福州质检）下图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、叶绿体色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱（作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率）。以下对该图的分析错误的是（ ）,A.图示表明叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光 B.总吸收光谱是代表叶绿体四种色素对光能的吸收 C.图示表明只有叶绿素a吸收的光能才能用于光合作用 D.总吸收光谱与光合作用光谱基本一致，说明叶绿体色素吸收光能都能参加光合作用 解析：图示中，叶绿素a
10、的吸收值有两个波峰，主要集中于红光和蓝紫光区；总吸收光谱是指叶绿体色素总吸收值，叶绿体含四种光合色素；图示中，作用光谱的变化趋势与总吸收光谱非常相似，说明色素吸收的光均可用于光合作用。 答案：C,考点二 光合作用原理及应用 1.光合作用的探究历程 （1）普利斯特利的实验 本实验缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。 普利斯特利没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。 （2）萨克斯的实验,该实验设置了自身对照，自变量为光的有无，因变量是颜色变化（有无淀粉生成）。 该实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增
11、强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行脱绿处理。 本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。 （3）鲁宾和卡门的实验 H2 18OCO2植物18O2 H2OC 18O2植物O2 该实验设置了对照，自变量是标记物质（H2 18O和C 18O2），因变量是O2的放射性。 鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。,2.光合作用的过程分析 （1）光反应与暗反应的比较,3.外界条件变化对光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化分析方法 当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP
12、含量变化可以采用如图分析：,（1）停止光照时：光停，ATP，ADP，C3，C5，分析如下：,（2）CO2供应停止时：CO2停，C5，C3，ATP，ADP，分析如下：,2.甲表示植物细胞代谢的某些过程，图乙表示光照强度与二氧化碳变化量的关系。请据图回答问题。（图中数字代表物质，a、b、c代表细胞器）,（1）图甲中，细胞器a为_。 （2）图甲中物质在 的情况下，全部进入c中被分解。 （3）将一株植物放置于密闭的容器中，用红外测量仪进行测量，测量时间均为1小时，测定的条件和结果如上图乙所示，（数据均在标准状况下测的）据此回答： 若该植物在充分光照下积累的有机物都是葡萄糖，在25 、4千勒克斯光照条件
13、下，该植物在充分光照下1小时总共积累葡萄糖 毫克。 （4）从图乙中可发现，影响A点光合速率的因素是_。 （5）若给该密闭装置通入C 18O2，一段时间后，装置内出现了18O2，请用文字或图解简要说明_。,解析：（1）分析图甲可知，b是进行光合作用的叶绿体，c为进行有氧呼吸的主要场所线粒体，a可吸收H2O供叶绿体利用，为液泡。（2）图甲中物质为丙酮酸，在氧气充足的情况下，全部进入线粒体中被分解。（3）分析图乙可知：在25 、4千勒克斯光照条件下，植物1小时从外界净吸收CO244.8 mL，积累葡萄糖的量为1/3 18060 mg。（4）分析图乙可知：影响A点光合速率的因素是光照强度和温度。（5）
14、若给该密闭装置通入C18O2，参与光合作用，其氧进入葡萄糖和水分子中，水分子再参与光合作用被光解，产生氧气，即C18O2H218O18O2。 答案：（1）液泡 （2）氧气充足 （3）60 （4）温度和光照强度 （5）C18O2H218O18O2,考点三 光合作用的影响因素及曲线分析 1.影响光合作用的内部因素 （1）植物种类不同，光合速率不同。光合速率取决于叶肉细胞中叶绿体的数量、叶绿体中色素的含量以及光合酶的种类和数量。 （2）同一植物在不同的生长发育阶段、不同部位的叶片、同一部位的叶片在不同的叶龄时，光合速率不同。,2.影响光合作用的环境因素及曲线分析 （1）光照强度对光合作用的影响 光照
15、强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着光照强度的增加而增强，但当光照强度达到一定值时，光合速率不再随着光照强度的增加而增强。（此时影响光合速率的主要因素为CO2浓度）,光补偿点和光饱和点 a.概念：植物光合作用所吸收的CO2与该温度条件下细胞呼吸所释放的CO2量达到平衡时的光照强度叫做光补偿点。当光照强度增加到一定值后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为光饱和点。 b.不同的植物的光补偿点和光饱和点不同 不同的植物的光补偿点不同，主要与该植物的细胞呼吸强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。不同的植物的光饱和点不同。阳生植物的光饱和点高于阴生植物。欲使植物生长，光照强度必需大于光补偿点。,农业生产启示 a.温室大棚适当提高光照强度可以增加光合作用强度。 b.延长光合作用时间。 c.增加光合作用面积（合理密植）。 d.温室大棚采用无色透明玻璃。 e.若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光，吸收其他波长的光，光合能力比白光弱，但比其他单色光强。 （2）CO2浓度对光合作用的影响 CO2浓度对光合作用的影响规律 a.CO2是光合作用的原料，通过影响暗反应来影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内
