第九讲能量之源光与光合作用文档格式.docx

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⑸观察结果：

滤纸条上色素带有四条，如图。

3、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。

小结：

（2）色素的种类和吸收光谱

色素种类

颜色

吸收光谱

滤纸条上位置

叶绿素

（约占3/4）

蓝绿色

主要吸收红光和蓝紫光

中下层

叶绿素b

黄绿色

最下层

类胡萝卜素

（约占1/4）

胡萝卜素

橙黄色

主要吸收蓝紫光

最上层

叶黄素

黄色

中上层

4、实验中几种化学试剂的作用：

⑴无水乙醇用于提取绿叶中的色素。

⑵层析液用于分离绿叶中的色素。

⑶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。

⑷碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。

5、实验中的注意事项：

⑴选材：

应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。

⑵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。

用力要均匀，快慢要适中。

滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。

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。

6、色素提取液呈淡黄绿色的原因分析：

⑴研磨不充分，色素未能充分提取出来。

⑵称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。

⑶未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

7、不同颜色温室大棚的光合速率：

⑴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。

⑵叶绿素对绿光吸收量少，因此绿色塑料大棚光合速率最低。

8、影响叶绿素合成的因素：

⑴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。

⑵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。

⑶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。

例1、下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是（）

A．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生

B．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变

C．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短

D．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应

答案：

D解析：

在叶绿体中，O2在类囊体薄膜上产生，与叶绿体外膜无关。

落叶植物叶片发黄时，叶绿素比例降低，类胡萝卜素比例增加，绿色退去，黄色显现。

光合速率高低与光照时间长短无关，光合产量才与时间有关。

与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是温度降低。

光反应为碳反应提供的就只是ATP和NADPH。

因此离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应。

训练1、（2012海南9）关于叶绿体色素的叙述，错误的是

A.叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同

C.利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D.乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能

D解析：

叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光，A正确；

叶绿体中叶绿素含量为3/4,B正确。

不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，C正确；

乙醇提取的叶绿素只要结构没有被破坏，仍是可以吸收光能的。

（二）叶绿体的结构和功能

（1）结构：

一般呈扁平的椭球形或球形，外部有双层膜，内部的基粒是由类囊体堆叠而成的。

（2）色素和酶的分布：

吸收光能的色素分布于类囊体薄膜上，与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和基质中。

（3）功能：

进行光合作用的场所。

思考：

叶绿体的两层膜应是什么颜色，其意义是什么？

正常植物的叶为什么呈绿色？

秋冬季有些植物叶变黄的原因是什么？

应为无色。

有利于透过各种波长的光。

叶绿体中叶绿素的含量多，对绿色吸收量最小，绿光被反射出来，所以呈绿色。

秋冬季，植物叶中的叶绿素分子易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显示出类胡萝卜素的颜色。

二、光合作用的探究历程中的几个重要实验分析

1、普利斯特利的实验

⑴实验过程及现象：

密闭玻璃罩＋绿色植物＋蜡烛（不易熄灭）[或小鼠（不易窒息死亡）]。

⑵实验分析

①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。

②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。

③限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。

2、萨克斯的实验

⑴实验过程及现象

黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光用碘蒸气处理变蓝，另一半遮光用碘蒸气处理不变蓝。

①设置了自身对照，自变量为照光和遮光，因变量是颜色变化（有无淀粉生成）。

②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。

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。

③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。

3、鲁宾和卡门的实验

⑴实验过程及结论

H218O＋CO2→植物→18O2；

H2O＋C18O2→植物→O2。

光合作用释放的O2全部来自水。

⑵实验分析：

设置了对照实验，自变量是标记物质（H218O和C18O2），因变量是O2的放射性。

例2、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——淀粉是在基质中合成的

叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上，而不是位于叶绿体的类囊体腔内，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，光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的。

训练2将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是

A.一直降低，直至为零　　　　B.一直保持稳定，不变化

C.降低至一定水平时保持相对稳定D.升高至一定水平时保持相对稳定

C解析：

在适宜的条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低，当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定，故本题选C。

三、光合作用过程

1、光合作用反应式及元素去向

方程式：

CO2＋H218OCH2O）＋18O2。

⑴O元素：

H218O→18O2。

⑵C元素：

14CO2→14C3→（14CH2O）。

2、光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2用（CH2O）合成量的影响

拓展：

1．暗反应有光无光都能进行。

若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，暗反应不进行。

2．相同时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累的多，因为[H]、ATP基本不积累，利用充分；

但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。

3．光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。

4．光合作用中光反应产生的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。

5．光合作用的光反应中产生的[H]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]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。

6．原核生物虽无叶绿体或线粒体，但也有的可进行光合作用（如蓝藻）或有氧呼吸（如蓝藻、根瘤菌等）。

例3、有一种蓝色染色剂DCPIP（二氯酚靛酚），被还原后变为白色。

将DCPIP加入下列哪组试管中，其颜色变化最大（　　）

A．叶绿体色素提取

液，置于黑暗中B．叶绿体悬浮液，置于光下

C．线粒体悬浮液，置于葡萄糖溶液中D．叶绿体基质提取液，置于光下

B解析：

叶绿体悬浮液置于光下能产生[H]；

线粒体能利用丙酮酸产生[H]，不能利用葡萄糖。

四个选项中只有B能将DCPIP（二氯酚靛酚）还原。

训练3、右图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中二氧化碳含量的关系。

图示中，CE段是增大了光照强度后测得的曲线。

下列有关叙述中，正确的是（　　）。

A．植物体鲜重的增加量是光合作用强度的重要指标

B．出现BC段的限制因素主要是温度

C．叶绿体内的三碳化合物含量，C点时大于B点

D．在E点后再次增大光照强度，曲线有可能为EG

植物体鲜重增加主要的水分，不能代表光合作用；

在C点增加光照强度，光合作用增加，说明出出BC段的限制因素主要是光照强度；

BC段光合作用强度基本不变，C点和B点时三碳化合物含量维持动态动态平衡；

在一定范围内光合速率随着光照强度的增加而加快，但超过一定范围之后，光合速率的增加转慢，当达到某一光照强度时，光合速率就不再增加，这种现象称为光饱和现象因而在E点后再次增大光照强度，曲线有可能为EG。

考点四探究光照强度对光合作用强度的影响及应用

1、实验流程

⑴打出小圆形叶片（30片）：

用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出（直径＝1cm）。

⑵抽出叶片内气体：

用注射器（内有清水、小圆形叶片）抽出叶片内气体（O2等）。

⑶小圆形叶片沉水底：

将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。

⑷对照实验及结果：

小圆形叶片

加富含CO2的清水

光照强度

叶片浮起数量

甲

10片

20mL

强

多

乙

中

丙

弱

少

2、实验结论：

在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强（小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多）。

3、光照强度与光合作用速率的关系曲线分析应用

⑴曲线分析：

A点：

光照强度为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：

随光照强度增强，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（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。

BC段：

表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。

⑵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；

适当提高光照强度可增加大棚作物产量。

例4、将生长状况相同的等量某种植物的叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h（光照强度相同），测其有机物变化，得到如下数据。

由此可以得出的结论是：

A．该植物在27℃时生长得最快，在29℃和30℃时将不表现为生长现象

B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的四个温度中都是29℃

C．27℃、28℃、和29℃光合作用制造的有机物的量相等

D．30℃时，光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物，都是1mg/h

B　解析：

在4个温度中，29℃暗处理后，有机物减少最多，说明呼吸作用最旺盛，此时此组叶片含有机物最少，而光照1h（光照强度相同）后，有机物含量最多，说明光合作用制造的有机物最多。

训练4、下图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为每小时所测得的结果。

据图分析错误的是（）

A．本实验可以通过改变灯泡功率或灯与广口瓶的距离来完成自变量的控制

B．本实验利用甲装置即可测得图乙结果，无需另设对照组

C．甲装置不能测得图乙中的A点数据

D．该实验不能用白炽灯作为光源

C解析：

探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响实验中，自变量是光照强度，根据本实验提供的实验装置，灯泡的功率或灯与广口瓶的距离都可控制该实验的自变量。

图甲所示装置中A点数据表示茉莉化的呼吸强度，若无法测得A点数据，强能原因有两点:

一是广口瓶中NaHCO3溶液所产生的CO2抑制了植物的呼吸作用，一是光照下光合作用强度过强，呼吸作用释放的CO2很快被消耗掉，因此，预测得A点的数据，可将装置中的NaHCO3换为NaOH溶液，且将装置放在黑暗环境中，避免光合作用的影响，光照是自变量，白炽灯产热，不符合单一变量原则，一般可以作为补充光保用。

考点五影响光合速率的环境因素

1、CO2浓度对光合作用强度的影响

⑴曲线分析

图1和图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。

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。

2、温度对光合作用速率的影响

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。

冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。

白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；

晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。

3、必需元素供应对光合速率的影响

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。

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。

4、水分的供应对光合作用速率的影响

⑴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。

根据作物的需水规律合理灌溉。

知识拓展　在分析单因子对光合作用的影响时，不仅要关注曲线的走势，还要注意几个关键点，尤其是补偿点和饱和点，以及饱和点前和饱和点后的主要限制因子。

一般来说，饱和点前的限制因子就是横坐标表示的因子，饱和点后的限制因子主要是横坐标表示的因子以外的因子。

考点六光合作用与呼吸作用

1、区别与联系

光合作用

有氧呼吸

代谢类型

合成作用（或同化作用）

分解作用（或异化作用）

物质变化

无机物有机物

有机物无机物

能量变化

光能→化学能（储能）

化学能→ATP、热能（放能）

实质

合成有机物，储存能量

分解有机物、释放能量，供细胞利用

场所

叶绿体

活细胞（主要在线粒体）

条件

只在光下进行

有光、无光都能进行

联系

2、光合作用与细胞呼吸的计算

：

⑴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。

⑵在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，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：

⑶呼吸速率：

将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。

⑷一昼夜有机物的积累（用CO2量表示）可用下式表示：

积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。

例5、以测定的产氧和耗氧速率为指标，研究温度对某种绿藻的光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示。

下列分析错误的是（　　）

A．测定光照下产氧速率时，各温度条件下的光照强度必须相同

B．测定呼吸耗氧速率时，须置于黑暗条件下进行

C．35℃是最有利于该绿藻生长的温度

D．若温度长期保持在40℃，则该绿藻不能生长

解析：

产氧速率表示净光合作用，40℃产氧速率大于0，说明光合作用大于细胞呼吸，有有机物的积累。

D

训练5、如图表示某高等植物体内的生理过程，有关分析正确的是（　　）

A．阶段Ⅰ生成的NADPH将作为还原剂固定二氧化碳

B．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅱ、Ⅲ

C．过程⑤可为细胞吸收Mg2＋等离子提供动力，而不是过程④

D．过程④、⑤进行的场所有细胞质基质和线粒体

答案C　解析：

本题考查光合作用与细胞呼吸的比较。

据图分析可知Ⅰ阶段代表光合作用的光反应阶段，Ⅱ阶段代表暗反应阶段，Ⅲ阶段代表细胞呼吸过程。

阶段Ⅰ生成的NADPH作为还原剂还原CO2；

Ⅱ阶段在叶肉细胞的叶绿体基质中进行，Ⅲ阶段的部分过程在细胞质基质中进行；

过程④只在细胞质基质中进行。