课标版 生物 第8讲光合作用,知识一捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素及其提取和分离 1.捕获光能的色素 (1)分布:主要分布在叶绿体类囊体薄膜上。 (2)功能:吸收、传递、转化光能,其中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。,2.色素的提取、分离原理 (1)提取:可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素,在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙,其中前者有助于研磨充分,后者可防止研磨中色素被破坏。 (2)分离:层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂,色素在层析液中的溶解度不同:溶解度大的在滤纸上扩散得快,溶解度小的随层析液在滤纸上扩散得慢。因此,绿叶中的色素就在扩散过程中被分开。,3.层析时,在滤纸条上会呈现四条色素带,从上到下依次是:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b(记忆口诀:胡叶a b),它们的颜色自上而下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色,其中色素带最宽的色素呈蓝绿色,在层析液中溶解度最大的色素呈橙黄色。 二、捕获光能的结构叶绿体 1.结构:,3.恩格尔曼的实验:好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位周围。,2.功能:进行光合作用的主要场所。,1.判断有关叶绿体色素叙述的正误。 (1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(2013课标,2D)() (2)提取绿叶中的色素过程中,研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分。(2013海南单科,8D)() (3)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。(2012海南单科,9A)() (4)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(2011海南单科,12D)() (5)叶绿素对低温较敏感,低温易分解,故秋季叶片变黄。(),2.下图表示叶绿体中色素的提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答: (1)图中步骤中加入研钵内的物质: A.10 mL,作用是; B.少许,作用是使研磨得充分;,C.少许,作用是。 (2)图中步骤将糨糊状的研磨液倒入漏斗中,漏斗基部放有。 (3)图中步骤剪去两角的作用是,画滤液细线的要求是。 (4)图中步骤中关键应注意;加盖的目的是;色素带最宽的是;扩散速度最快的是。 答案(1)无水乙醇溶解色素二氧化硅碳酸钙防止色素被破坏 (2)单层尼龙布(3)防止色素带不整齐细、齐、直(4)层析液不要没及滤液细线防止层析液挥发叶绿素a胡萝卜素,解析(1)研磨时除绿叶外需要加入3种物质无水乙醇、二氧化硅和碳酸 钙,10 mL无水乙醇,作用是溶解色素,二氧化硅可以增大摩擦力,使细胞和叶绿体破碎;细胞破碎后,会溢出有机酸,为防止叶绿素中的镁被氢取代,破坏叶绿素,研磨时需加入少许碳酸钙以中和有机酸。(2)过滤研磨液时,漏斗基部不能放滤纸,因为色素可吸附在滤纸上,一般放一块单层尼龙布进行过滤。(3)步骤剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)层析时关键应注意不能让层析液没及滤液细线,否则,滤液细线上的色素会被层析液溶解,色素不能分离。4种色素溶于层析液中,因溶解度的差异,在滤纸条上扩散的速度不同,从而达到分离的目的。由于层析液有毒,而且可以挥发,所以步骤中烧杯要加盖,色素带的,宽度不同是由各种色素含量不同造成的,含量越多,色素带越宽,一般植物叶片中叶绿素a含量最多,所以叶绿素a色素带最宽。扩散速度最快的是胡萝卜素。,知识二光合作用原理及应用 一、光合作用的探究历程 1.直到18世纪中期,人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。 2.1771年,英国科学家普利斯特利的实验证实:植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。 3.1779年,荷兰科学家英格豪斯证明了阳光在更新空气中不可缺少。,4.1785年,随着空气组成成分的发现,人们才明确绿叶在光下放出和吸收的气体分别是O2和CO2。 5.1864年,德国植物学家萨克斯的实验证实了光合作用的产物除氧气外还有淀粉。 6.1941年,美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水。 7.20世纪40年代,美国科学家卡尔文,利用同位素标记技术最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。,1.反应式:CO2+H2O(CH2O)+O2。 2.过程,二、光合作用的反应式及过程,光反应为暗反应提供H和ATP;暗反应为光反应提供ADP和Pi。,三、影响光合作用的因素和化能合成作用 1.影响光合作用的因素 2.光合作用和化能合成作用的比较,1.判断有关光合作用叙述的正误。 (1)类囊体产生的ATP可用于暗反应。(2014海南单科,7A)() (2)水是光合作用的原料,又是光合产物在植物体内运输的主要介质,停止供水,植物光合速率下降。2012浙江理综,30(1)() (3)在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。(2010天津理综,1A)() (4)光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP。(2009浙江理综,4C)(),(5)破坏叶绿体外膜后,O2不能产生。(2011浙江理综,1A)() (6)夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降温,可以提高作物产量。(2009浙江理综,4D)(),2.在正常条件下进行光合作用的某植物,当突然改变某条件后,发现该植物叶肉细胞内C5含量突然上升,则改变的条件可能是() A.停止光照B.升高CO2浓度 C.降低CO2浓度D.停止光照并降低CO2浓度 答案CCO2是暗反应进行的条件之一,如果CO2减少,CO2的固定受影 响,C3合成减少,所利用C5减少,已有的C3仍会通过C3的还原途径生成C5。这样C5就积累起来。,3.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段,下列说法正确的是 () A.叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.叶绿体的类囊体膜上进行暗反应,不进行光反应 C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应 答案D叶绿体类囊体的薄膜是进行光合作用光反应的场所,而叶绿体 基质是进行暗反应的场所。,4.下列变化中,可在叶绿体基质中完成的是() H2O H+O2 ATP ADP+Pi+能量 C3还原为C6H12O6、C5 CO2+C5 2C3 A.B.C.D. 答案C叶绿体基质是进行暗反应的场所,主要进行CO2的固定和C3的 还原,在该阶段需要消耗光反应产生的H和ATP,而过程是水的光解,发生在叶绿体类囊体薄膜上。,突破一光合作用原理与应用 1.影响光合作用的因素 (1)单因子,(2)多因子,2.外界条件变化时C5、C3、H等的变化,3.净光合速率的测定 (1)NaHCO3溶液作用:烧杯中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,满足了绿色植物光合作用的需求。 (2)植物净光合速率测定指标:植物光合作用释放氧气,使容器内气体压强增大,毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即表示净光合速率。,(3)条件:整个装置必须在光下,光是植物进行光合作用的条件。,典例1(2014江苏单科,31,8分)为研究浮游藻类的光合作用,将一种绿藻培养至指数生长期,并以此为材料,测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示意图;图2是不同NaHCO3浓度(pH 8.5,25 )条件下测得的Pn曲线图。请回答下列问题:,(1)通过变换图1中光源,可研究、对光合作用的影响。 (2)在测定不同光照对Pn的影响时,如不精确控制温度,则测得的光照与Pn的关系(填“呈正相关”、“呈负相关”或“难以确定”)。,(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HC获得CO2。图2中达到最大Pn值的最低 NaHCO3浓度为;在更高NaHCO3浓度下,Pn不再增加的主要原因有、。 (4)培养基中的HC与C之间的离子平衡与pH有关,碱性条件下pH越高, HC越少,C越多,而C几乎不能被该藻利用。在测定不同pH(7.01 0.0)对光合作用的影响时,导致Pn发生变化的因素有、。 解析(1)光照强度和光质均会影响光合速率,该实验可通过可调光源研 究这两个因素对光合速率的影响。(2)光照的改变会使Pn改变,温度改变时,Pn也随之改变,自变量不单一,无法确定光照与Pn的关系。(3)由图2可知:最大Pn值所对应的最低NaHCO3浓度为120 mgL-1;在一定范围内,随NaHCO3浓度增加,Pn也增加;在更高NaHCO3浓度下,Pn不再增加可能是CO2浓度达到了饱和点,也可能是CA数量有限不能分解更多的NaHCO3。(4)pH改变不仅影响HC的含量,也会影响CA的活性,从而影响CO2的供应,因而导致Pn 变化。 答案(1)光强光质 (2)难以确定 (3)120 mgL-1达到了CO2饱和点CA量有限 (4)CO2(或 HC)供应量不同CA(细胞)活性变化,1-1下列有关光合作用过程的叙述中正确的是() A.叶绿体类囊体膜上进行暗反应,也进行光反应 B.光反应为C3的还原提供H、ATP C.突然停止光照,叶绿体中C3的含量将下降 D.若气孔关闭,叶绿体中C5的含量将下降 答案B 解析光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行,暗反应在叶绿体的基质中进 行,A错误;突然停止光照,叶绿体中C3的含量将上升,C错误;若气孔关闭,叶绿体中C5的含量将升高,D错误。,1-2下图表示一株水稻叶肉细胞内的C5化合物含量在24 h内的变化过程,请据图分析: (1)C5化合物的产生和消耗主要发生于叶绿体的中。,(2)AB段和IJ段的C5含量维持在较低的水平,其主要原因是缺乏(化合物)。G点时C5化合物含量升高的主要原因是缺乏(物质)。 (3)(填字母)段的出现可能是由于白天该地区天气暂时由晴转阴所造成的。 答案(1)基质(2)H(或NADPH)、ATP(二者答对其一即可)CO2 (3)CD 解析(1)C5的产生和消耗发生在暗反应阶段,场所为叶绿体基质中。(2) AB段和IJ段是无光阶段,不能进行光反应,不能产生H(或NADPH)和ATP,C3不能转变为C5,而C5可与CO2结合生成C3,所以C5含量极低;在中午时,植物为防止蒸腾过度关闭气孔,使外界CO2无法进入叶肉细胞间隙,细胞缺少CO,2而使C5不能转变为C3,但C3还可在光反应产生的H和ATP的作用下生成C5,所以C5含量上升。(3)天气暂时由晴转阴时,光照强度减弱,产生的H和ATP减少,C3转变为C5的量减少,而C5的消耗不变故C5含量下降,当再由阴转晴时,光照强度增强,C5含量上升。,突破二光合作用与细胞呼吸综合 1.光合作用和细胞呼吸的区别,2.光合作用和细胞呼吸的联系 (1)物质联系 C元素:CO2(CH2O)丙酮酸CO2 O元素:H2OO2H2O H元素:H2OH(CH2O)H H2O (2)能量联系,1.光合作用与有氧呼吸过程中H和ATP来源、去路的比较,2.光合作用与呼吸作用综合曲线解读 曲线解读如下表:,典例2夏季晴朗的一天,甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是() A.甲植株在a点开始进行光合作用,B.乙植株在e点有机物积累量最多 C.曲线b-c段和d-e段下降的原因相同 D.两曲线b-d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 解题关键,解析图中两曲线可表示植物的净光合速率,a点时光合速率等于呼吸速 率,说明甲植株在a点前就已经开始进行光合作用,A错误;乙植株在18时后净光合速率小于0,该植株在18时有机物的积累量最多,B错误;曲线b-c段下降的原因是气孔关闭,乙植株因二氧化碳供应不足导致光合速率下降,曲线d-e段光合速率下降的原因则是光照强度减弱,C错误。分析两曲线b-d段可知,中午时乙植株出现净光合速率先下降后上升的现象,这可能是由于乙植株气孔发生关闭造成的,而甲植株没有发生类似的现象可能是甲植株气孔无法关闭,D正确。 答案D,2-1如图是某高等生物细胞内发生的生理过程示意图,1、2、3、4、5、6表示生理过程,A、B、C、D表示化学物质。下列说法错误的是() A.图中代表暗反应的是6 B