,分子与细胞,第9讲,能量之源光与光合作用,必修1,1光合作用的基本过程。 2影响光合作用速率的环境因素。 3叶绿体色素的提取和分离。,1.(2010天津)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是( ) 叶绿体基质 类囊体薄膜 线粒体基质 线粒体内膜 A B C D,A,绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，必须首先与植物体内的C5(一种五碳化合物)结合，形成C3(一种三碳化合物)，这个过程称为CO2的固定，CO2的固定发生在光合作用的暗反应阶段，暗反应发生在叶绿体基质中。有氧呼吸过程分三个阶段，产生CO2的是第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个H，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳，所以在叶肉细胞中，CO2的产生场所是线粒体基质。,2(2010上海)右图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则右图所示结果最有可能来自于( ) A水培的洋葱叶 B生长的柳树幼叶 C培养的衣藻 D秋冬的银杏落叶,D,新鲜菠菜叶中的4种光合色素含量充足，据图可知，滤纸上的四条色素带，从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。图滤纸上的色素带不全，只有胡萝卜素和叶黄素。秋冬的银杏落叶呈黄色，这是由于低温破坏了叶绿素所致，因此叶片中几乎不含叶绿素。其他选项中的材料中都含有充足的四种色素。,3(2010江苏)不同生态环境对植物光合速率会产生影响。某课题组测定生长于A地(平原)和B地(山区)银杏叶片不同时间的光合速率，结果如下图。,(1)植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某些环境因素影响下，部分结合型叶绿素与蛋白质分离，成为游离型叶绿素。A、B两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表：,请完成总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。,从表中数据分析，导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是 。 (2)为提取银杏叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入 。经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞；将试管置于适当的光照下23 min后，试管内的氧含量 。,结合型叶绿素含量降低,酒精(丙酮)、碳酸钙、石英砂(二氧化硅),基本不变,(3)下图a、b是7月1日和10月1日B地银杏叶绿体亚显微结构典型照片，推测 (填字母)是10月1日的叶绿体照片，理由是,a,10月1日的光合速率低，a中叶绿体类囊体膜结构被破坏。,4(2010安徽)为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 条件下培养，实验结果如图所示。请回答：,(1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是 ；C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是 。 (2)实验结果表明，在 的条件下施肥效果明显，除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取 措施能提高玉米的光能利用率。,光照强度(或光强),土壤含水量,土壤含水量40% 60%,合理密植,考查有关光合作用的影响因素，通过图解可以看出光合作用的影响因素有光照强度、土壤含水量、矿质元素等。B点与D点比较是光照强度的影响，C点与D点比较是土壤含水量影响。通过图解可看出施肥影响明显是在土壤含水量大于40%的条件下；增加光合作用面积的措施一般是合理密植。,一、捕获光能的色素和结构 (一)实验：绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理： 色素提取的原理：绿叶中的色素都是有机物，能溶解在 中,形成色素溶液，使色素从生物组织中分离出来。,无水乙醇等有机溶剂,色素分离的原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液中，但是不同的色素在层析液中的溶解度不同， 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而，不同的色素就会随着层析液在滤纸上扩散分开，形成不同的色素带。 2.实验过程： 提取色素制备滤纸条画滤液细线 观察结果,溶解度高,分离色素,无水乙醇,二氧化硅、碳酸钙,溶剂挥发,剪去两角,平整、不重叠,重复画23次,层析液,(二)叶绿体中的色素 1.色素的种类、作用及层析后的位置。,红光和 蓝紫光,红光和 蓝紫光,蓝紫光,蓝紫光,2.色素的分布、功能、特性及分离方法。 A.色素的分布：叶绿体基粒的类囊体薄膜上。 B.色素的功能：吸收光能、 光能(四种色素)， 光能(只有少量叶绿素a)。 C.特性：不溶于水，能溶于酒精、丙酮等有机溶剂。 D.分离方法： 。,传递,转化,纸层析法,(三)叶绿体的结构 1.分布：植物的 和幼嫩茎的表皮细胞。 2.形状：一般呈扁平的椭球形或球形。 3.结构：,叶肉细胞,双层膜 基粒：几个到几十个，由 堆叠而成，其上分布有与光反应有关的酶和色素 基质：含有与暗反应有关 的和少量DNA和RNA,叶绿体 的结构,类囊体,酶,4.功能：进行光合作用的场所。,二、光合作用的原理和应用 (一)光合作用的概念： 指绿色植物通过叶绿体,利用 ,把二氧化碳和水转化成 ,并且释放出氧气的过程。 (二)光合作用的探究历程 光合作用的探究历程给我们的启示：生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系密切。技术手段的进步对生物科学的发展起了推动作用。,光能,储存着能量的有机物,(三)光合作用的过程 1.反应式：CO2+H2O +O2 6CO2+12H2O + +6H2O,(CH2O),C6H12O6,6O2,2.光反应和暗反应的区别与联系,叶绿体的类囊体,叶绿体基质,与暗反应有关的酶,ATP,H,光能,O2,有机物中稳定的化学能,H和ATP,ADP和Pi,(四)光合作用原理的应用 (1)光合作用强度表示方法： 单位时间内光合作用产生糖的数量; 单位时间内光合作用吸收CO2的量; 单位时间内光合作用释放O2的量。 (2)提高光合作用强度的措施:农业生产上可以采用控制 和温度的高低，适当增加作物环境中 等措施,提高光合作用的强度。,光照的强弱,二氧化碳的浓度,(五)化能合成作用 1.实质：利用体外环境中 所释放的能量来制造有机物。 2.生物种类：少数种类的细菌，如硝化细菌。,无机物氧化,(六)新陈代谢的类型,1.光合作用和呼吸作用的关系 (1)从反应式追踪元素的来龙去脉 光合作用反应式,有氧呼吸反应式,(2)从具体过程寻找物质和能量变化的区别和联系 先看下面的图解：,再从图解中寻找光合作用和呼吸作用的区别和联系 区别,续表,联系 物质方面： C：CO2 (CH2O) C3CO2 O：H2O O2 H2O H：H2O H (CH2O) H H2O 能量方面： 光能 ATP (CH2O) ATP各项生命活动,2.光照强度是如何影响植物光合作用的？根据光照强度对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施有哪些？ 光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合作用效率。在其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合作用效率随光照强度提高而提高。当光照强度高达一定数值后，光照强度再提高而光合作用效率不再提高，这种现象叫光饱和现象。,开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点。在光饱和点以下，随着光照强度减弱，光合作用效率降低，当减弱到一定光照强度时，光合作用吸收二氧化碳量与呼吸作用释放二氧化碳的量处于动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点，此时植物制造有机物量和消耗有机物量相等。据研究，不同类型植物的光饱和点和补偿点是不同的。阳生植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴生植物。,通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间；通过合理密植，增加光合作用面积，进而提高植物光能利用率。温室栽培的作物还可适当提高光照强度，延长光合作用时间。,3.二氧化碳浓度是如何影响植物光合作用的？根据二氧化碳浓度对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施有哪些？ 二氧化碳是光合作用的两种原料之一，因此，环境中二氧化碳的浓度与光合速率有密切关系。在一定范围内，植物的光合速率是随二氧化碳浓度增加而增加，但达到一定程度时再增加二氧化碳浓度，光合速率不再增加。,在自然条件下，陆生植物主要从空气中吸收二氧化碳，水生植物或暂时浸泡在水中的植物体，吸收溶于水中的二氧化碳。空气中二氧化碳含量占空气体积的0.033%左右，据研究，这一含量对植物光合作用来说是比较低的，在较强的光照下，它限制了光合速率。例如将棉花、玉米放在二氧化碳为0.064%的空气中与二氧化碳为0.033%的自然条件下进行比较，结果棉花的光合速率提高了1.5倍，玉米的光合速率提高了15%。故二氧化碳可称为气体肥料。,对于农田里的农作物，确保良好的通风，可以使空气不断地流过叶面，有助于提供较多的二氧化碳；对于大棚或温室中的农作物，通过增施农家肥料或释放一定量的干冰等措施，可以增加二氧化碳的含量，进而提高光能利用率。,4.温度、水、矿质元素又是如何影响植物光合作用的？根据它们对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施是什么？ 温度对光合作用的影响比较复杂，它一方面可以直接影响光合作用中各种酶的活动、光合结构，还通过影响其他相关的代谢活动而影响光合作用(如：温度过高影响植物叶片气孔开放，影响二氧化碳的供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率)。,不同植物对温度反应不同，一般最适温度在25 。因此，生产上应注意适时播种；大棚或温室中，白天可以适当提高室内温度来提高植物光合速率，晚上适当降低温度，减少呼吸作用对有机物的消耗。 叶片缺水影响叶绿素的生物合成，促进已形成的叶绿素分解，造成叶片发黄。水还是光合作用的原料之一。另外水还能影响气孔的开闭，进而影响二氧化碳的吸收。因此生产上应注意及时、合理灌溉。,矿质元素直接或间接影响光合作用。N是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，P也是NADP+和ATP的重要组成成分，Mg是叶绿素的重要组成成分，K对光合产物的运输和转化起促进作用。因此生产上应注意合理施肥。,捕获光能的色素 有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲添加品红色光；乙添加绿色光；丙隔品红色滤光片A；丁隔绿色滤光片B(如图)，经过一段时间，各盆中长势最旺的是下列哪一组( ),A甲 B乙 C丙 D丁 丁隔了绿色滤光片，只能透过绿光，植物对绿光吸收很少，其光合作用强度最弱，长势最差；丙隔了品红色滤光片，植物只能吸收品红光；甲和乙未隔滤光片，任何颜色的光都能吸收，故甲、乙植物光合作用强度大于丙；而乙添加的是绿光，不能使植物的光合作用强度增加；甲添加的是品红色光，利于植物进行光合作用，故其长势最好。,关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是( ) A.可以用丙酮提取叶绿体中的色素 B.叶绿体中的色素能够分离的原因是在层析液中的溶解度不同 C.研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒进行研磨，不用做任何处理 D.滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠,C,研钵中除了要加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶外，还要加入无水乙醇(或丙酮)来溶解色素。,叶绿体的结构和功能 下列关于叶绿体的叙述中，正确的是( ) A.植物细胞中均含有叶绿体 B.叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同 C.叶绿体中所含有的色素分布在叶绿体类囊体和基质中 D.叶绿体中含有少量的DNA和RNA 并非所有的植物细胞中均含有叶绿体，叶绿体存在于植物的叶肉细胞和幼嫩茎的表皮细胞中。,D,线粒体和叶绿体都是重要的细胞器，下列相关叙述错误的是( ) A.所有生物的细胞中均有线粒体，植物细胞中均有叶绿体 B.两者都含有磷脂和多种酶，叶绿体中还含有色素 C.两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还含有基粒 D.两者都能产生能量，但最初的能量来源不同,A,光合作用的探