浙江省2021高考生物一轮复习第三单元第8讲光合作用课件 85页

第 8 讲　光合作用 教材研读 知识1　光合作用的概述和过程 一、光合作用概述 1.概念: 光合作用指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把①      二氧化碳和水      转 化成贮存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 2.总反应式: ②      6CO 2 +12H 2 O   6O 2 +6H 2 O+C 6 H 12 O 6      。 3.光合作用的场所——叶绿体 观察下面的叶绿体结构示意图,完成下列问题:   (1)a、b分别为③      外膜和内膜      。 (2)c为基粒,是由许多④      类囊体      堆叠而成的,其膜可称为光合膜。d为液 态的叶绿体基质,含有许多酶。 4.光合作用的研究——氧气的产生 利用⑤      同位素示踪      的方法,证实光合作用释放的氧气来自参加反应的 水。 5.阶段: 光合作用分为光反应和⑥      碳反应      两个阶段。前一阶段在⑦      类 囊体膜      中进行,后一阶段在叶绿体基质中进行。 二、光合作用的过程 1.光反应阶段: 叶绿素分子中的①      电子      被光能激发的反应。 (1)光系统:是位于②      类囊体膜      中的两种叶绿素蛋白质复合体,分别称为 光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。 (2)过程: 光系统Ⅱ中:光能被吸收并转化为③      ATP      中的化学能;同时水被裂解成④      H + 、氧气、电子      。 光系统Ⅰ中:由光系统Ⅱ产生的H + 、电子以及自身吸收光能后被激发出的电 子将NADP + 还原成⑤      NADPH      。 2.碳反应阶段: CO 2 通过⑥      卡尔文      循环被还原成糖的过程,包括以下过 程。 (1)CO 2 的固定:一个CO 2 被一个⑦      五碳      分子固定,形成一个六碳分子,随即 又分解成两个三碳酸分子。 (2)三碳酸分子的还原:三碳酸分子接受NADPH中的氢和ATP中的磷酸基团 及能量,被还原成⑧      三碳糖      ,这是碳反应形成的产物。 (3)RuBP再生:每三个CO 2 进入循环,可以形成⑨      6      分子三碳糖,其中⑩      5      个三碳糖分子在循环中再生为        五碳糖      ,另一个三碳糖分子则离开循 环,或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质,或运出叶绿体,转变成蔗糖。 知识2　影响光合速率的环境因素 一、光合速率的概念 1. 光合速率指一定量的植物 ( 如一定的叶面积 ) 在单位时间内进行多少光合作 用 (①      如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳      ) 。 2. 表观光合速率是指植物从外界环境吸收的②      二氧化碳总量      。 3. 真正光合速率是指在光照条件下,植物从外界环境中吸收的CO 2 的量,加上 细胞呼吸释放的CO 2 的量,即植物实际所③      同化      的CO 2 的量。 二、影响光合作用的外界因素 1. 光强度 : 在一定的范围内 , 光合速率随光强度的增大而①      增大      , 在光强度 达到一定值时 ,②      光合速率达到最大值      , 此时的光强度称为③      光饱和点      。 2.温度: 通过影响光合作用的④      有关酶的活性      而影响光合速率。 3.CO 2 浓度: 在一定的范围内,光合速率随CO 2 浓度的增加而⑤      增大      ,在CO 2 浓度达到一定值时,⑥      光合速率达到最大值      。 光合作用的光合速率是由⑦      温度、二氧化碳浓度、光强度等      共同影响 的,其中任何一个因素都可能成为限制光合作用的因素。 知识3　叶绿体色素的提取与分离 一、叶绿体色素的提取和分离实验 1.原理 (1)叶绿体中的色素能溶解于①      有机溶剂(如丙酮)      。 (2)叶绿体中的色素在②      层析液      中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在 滤纸上扩散得③      快      ;反之则④      慢      。 2.结果: 色素在滤纸条上的分布自上而下:⑤      胡萝卜素      、⑥      叶黄素      、 ⑦      叶绿素a      、⑧      叶绿素b      。在层析液中溶解度最高的是⑨      胡萝卜 素      。 3.注意事项 (1)95%乙醇的用途是⑩      提取(溶解)叶绿体中的色素      ,层析液的用途是        分离叶绿体中的色素      。 (2)二氧化硅的作用是        为了研磨充分      ;碳酸钙的作用是        防止研磨 时叶绿体中的色素受到破坏      。 (3)分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是        滤液细线上的色素会 溶解到层析液中      。 二、色素的位置和功能 1.位置: 叶绿体中的色素存在于①      叶绿体类囊体薄膜      上。 2.功能: 叶绿素a和叶绿素b主要吸收②      红光      和③      蓝紫光      ;胡萝卜素和 叶黄素主要吸收④      蓝紫光      ;⑤      Mg      是构成叶绿素分子必需的元素。   1. (2019湖州期末)光合作用中水分子光解的产物是   (　 B 　) A.氧气和氢气　　B.氧气、H + 、e - C.氧原子、NADP + 、e - 　　D.氧气、NADPH、ATP 答案    B 　在光合作用的光反应中,水在叶绿体的类囊体膜上发生分解反应, 产物是氧气、H + 、e - 。其中氧气可以释放到外界环境或供线粒体进行需氧 呼吸,H + 、e - 可以与NADP + 反应生成NADPH。 2. 如图表示光合作用的碳反应过程。下列叙述错误的是   (　 C 　)   A.①是3-磷酸甘油酸 B.②和③在类囊体膜上产生 C.⑤是核酮糖二磷酸 D.⑥可在叶绿体内转变为氨基酸 答案    C 　题图表示光合作用过程中的卡尔文循环,①是3-磷酸甘油酸;②和 ③分别是ATP和NADPH,在类囊体膜上产生;⑤是不离开循环的三碳糖分子, 可再生为核酮糖二磷酸;⑥是离开循环的三碳糖分子,可在叶绿体内转变为氨 基酸,故选C。 3. 正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻 细胞的叶绿体内不可能发生的现象是   (　 B 　) A.O 2 的产生停止　　B.CO 2 的固定加快 C.ATP/ADP的值下降　　D.NADPH/NADP + 的值下降 答 案    B     用黑布迅速将培养瓶罩上,导致绿藻细胞叶绿体内的光反应停止, 不再产生O 2 、ATP和NADPH,使ATP/ADP、NADPH/NADP + 的值下 降,A、C、D正确;光反应停止,使碳反应中的三碳酸还原受阻,导致RuBP含量 减少,从而使CO 2 的固定减慢,B错误。 4. (2019绍兴3月选考模拟)如图是利用新鲜菠菜叶进行“光合色素的提取和 分离”活动时得到的结果,出现该实验结果的原因可能是   (　 C 　) A.用70%乙醇作为提取液 B.研磨时未加SiO 2 C.研磨时未加CaCO 3 D.分离时层析液液面高于滤液细线 答案    C　 距离点样处由远到近的色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 和叶绿素b,正常情况下,新鲜菠菜叶叶绿素的含量要大于类胡萝卜素,出现图 示结果可能是叶绿素被破坏,即在研磨时未加入CaCO 3 所导致的。 5. 下列关于叶绿体的叙述,正确的是   (　 A 　) A.叶绿体是进行光合作用的场所 B.没有叶绿体的细胞不能进行光合作用 C.叶绿体是具有单层膜结构的细胞器 D.叶绿体是进行细胞呼吸的主要场所 答案    A　 叶绿体是进行光合作用的场所;蓝细菌没有叶绿体,但是含有藻蓝 素、叶绿素,可以进行光合作用;叶绿体是具有双层膜结构的细胞器;细胞需 氧呼吸的主要场所是线粒体,不是叶绿体。 考点一　光合作用的基本过程 考点突破 光合作用的基本过程 1.光合作用的过程图解 2.光反应与碳反应的区别与联系 项目 光反应 碳反应 场所 叶绿体类囊体膜 叶绿体基质 条件 光合色素、光、酶、水 酶、ATP、NADPH、CO 2 时间 短促 较缓慢 物质变化 ①水在光下裂解为H + 、O 2 和电子 ②水中的氢(H + +e - )在光下将NADP + 还原为NADPH ①CO 2 的固定:CO 2 +RuBP→2三碳酸分子 ②三碳酸分子的还原:三碳酸+NADPH + ATP→三碳糖分子+NADP + +ADP ③RuBP的再生:三碳糖分子→RuBP 能量变化 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为碳反应提供NADPH和ATP;碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP + ,两者紧密联系,缺一不可 用综合分析法比较光合作用和细胞呼吸的异同 1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系 项目 光合作用 细胞呼吸 场所 叶绿体 细胞溶胶和线粒体或细胞溶胶 条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 物质变化 无机物   有机物 有机物   无机物 能量变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机 物中稳定的化学能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能+热能 实质 合成有机物,贮存能量 分解有机物,释放能量 代谢类型 同化作用(或合成作用) 异化作用(或分解作用) 范围 主要为绿色植物叶肉细胞 几乎所有活细胞 联系   2.光合作用与细胞呼吸中[H]与ATP来源、去路的比较 来源 去路 [H] 光合作用 光反应中水的光解 作为碳反应阶段的还原剂,用于还原三碳酸 需氧呼吸、 厌氧呼吸 需氧呼吸第一阶段、第二阶段及厌氧呼吸第一阶段产生 需氧呼吸用于第三阶段还原氧气产生水,同时释放大量能量;厌氧呼吸用于第二阶段还原丙酮酸生成相应产物 ATP 光合作用 在光反应阶段合成ATP,其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能 用于碳反应阶段三碳酸还原,其中活跃的化学能最终以稳定的化学能形式贮存在有机物中 需氧呼吸、 厌氧呼吸 需氧呼吸第一、二、三阶段均产生,其中第三阶段产生最多,其中的能量来自有机物的分解;厌氧呼吸第一阶段产生 分解释放的能量直接用于各项生命活动(绿色植物光合作用的碳反应等除外) 典例1 　如图所示为光合作用的部分代谢过程,图中A、B、M表示某种物 质。请回答下列问题。   (1)光合色素存在于图中的 　　　　     中,其中呈黄色、橙色、红色的色素合 称为 　　　　　     。ATP、RuBP、NADPH共有的组成元素是 　　　　          。 (2)图中水裂解产生 　　　　　　     。据图分析,膜蛋白具有 　　　　　　     　　     功能。 (3)图中M代表 　　　     ,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸的还原提供 了 　　　　　　　　　　　　     。   解题关键 　明确光反应的场所、过程及产物,仔细识图。 答案 　(1)类囊体膜　类胡萝卜素　C、H、O、P (2)O 2 、H + 、e - 　控制物质进出和催化 (3)NADP + 　氢、能量和磷酸基团、能量 解析　 (1)光合色素存在于图中的类囊体膜中,其中呈黄色、橙色、红色的色 素合称为类胡萝卜素。ATP和NADPH的元素组成为C、H、O、N、P,而 RuBP的组成元素是C、H、O、P。(2)图中水裂解产生O 2 、H + 、e - 。据图分 析,膜蛋白具有控制物质进出和催化功能。(3)图中M代表NADP + ,NADPH和 ATP分别为碳反应中三碳酸的还原提供了氢、能量和磷酸基团、能量。   (1)由图可知,PSⅠ和PSⅡ位于 　　　　　     ,具有 　　　　　　　　　     的 功能。 (2)从物质的变化角度分析,光反应为碳反应提供 　　　　　　　     和 　　     1-1     (2019金华期末)光合作用包括光反应与碳反应,光反应又包括许多个反 应。如图为光合作用的光反应示意图,请据图回答相关问题。 　　　　　     ;从能量变化的角度分析,光反应的能量变化是 　　　　　　     　　　　　　     。 (3)光反应涉及电子(e - )的一系列变化,电子(e - )的最初供体为 　　　　　          。 (4)从图中ATP的产生机制可以判断膜内H + 浓度 　　　     (填“大于”“等 于”或“小于”)膜外浓度。 答案 　(1)类囊体膜　吸收(转化)光能/传递电子 (2)ATP　NADPH　光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能 (3)H 2 O　(4)大于 解析 　(1)图中的色素PSⅠ和PSⅡ位于类囊体膜,具有吸收、转化光能和传 递电子的功能。(2)光合作用的光反应阶段可以为暗反应提供ATP和 NADPH;光反应中可以将光能转变为ATP、NADPH中活跃化学能。(3)图中 电子(e - )的最初供体为水。(4)图中H + 浓度在类囊体腔中的浓度大于膜外的, H + 通过离子通道运出类囊体后驱动ADP和Pi合成ATP。 考点二　影响光合作用的因素及在生产上的应用   一、表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率 1.表观光合速率与真正光合速率: 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O 2 增加量、CO 2 减少量或有机物的增加量,可表示表观光 合速率,而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 2.呼吸速率: 将植物置于黑暗环境中,实验容器中CO 2 增加量、O 2 减少量或有 机物减少量,可表示植物呼吸速率。   知能拓展 　 真正光合速率和表观光合速率的判断方法: (1)若为坐标曲线形式,当光强度为0时,CO 2 吸收值为0,则为真正(实际)光合速 率,若CO 2 吸收值是负值则为表观光合速率。 (2)若所给数值为有光条件下绿色植物CO 2 吸收量或O 2 释放量的测定值,则为 表观光合速率。 (3)有机物积累量为表观光合速率,有机物制造量为真正(实际)光合速率。 二、内部因素:叶龄与光合作用 1.规律: 叶片由小到大的过程中,叶面积逐渐增大,叶肉细胞中叶绿体逐渐增 多,光合效率逐渐增强。生长到一定程度,叶片面积和光合色素含量等达到稳 定状态,光合效率也基本稳定。随着叶片的衰老,部分色素遭到破坏,光合效 率下降。(如图1和图2)   　　图1　　　　　　　　　图2　　　     2.对农业生产的启示: 在农业生产中,通过合理密植、适当间苗、修剪以增加 有效光合作用面积,提高光能利用率。 三、环境因素 1.光强度对光合作用的影响 (1)光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 定范围内随着光强度的增加而增加,但当光强度达到一定程度时,光合速率不 再随着光强度的增加而增加。(此时限制光合速率的主要因素为CO 2 浓度,详 见图3)   图3 (2)对农业生产的启示 增加光合作用强度的措施: ①温室大棚适当提高光强度。 ②延长光合作用时间(延长光照时间)。 ③增加光合作用面积(合理密植)。 ④温室大棚采用无色透明玻璃。   知能拓展 　 光补偿点和光饱和点 ①概念 : 植物光合作用所吸收的 CO 2 与该温度条件下呼吸作用所释放的 CO 2 量 达到平衡时的光强度叫作光补偿点。当光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 , 这一光强度就称为光饱和点。 ②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,主要与该植物的呼吸作用强度有关,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。 2.CO 2 浓度对光合作用的影响 (1)CO 2 是光合作用的原料,通过影响碳反应来影响光合速率。植物的光合速 率在一定范围内随着CO 2 浓度的增加而增加,但当CO 2 达到一定浓度时,光合 速率不再增加。如果CO 2 浓度继续升高,光合速率不但不会增加,反而还会下 降,甚至引起植物CO 2 中毒而影响它正常的生长发育。 (2)对农业生产的启示:温室栽培植物时适当提高温室内CO 2 的浓度,如放一定 量的干冰或多施有机肥。   知能拓展 　 CO 2 补偿点和CO 2 饱和点 植物光合作用吸收的CO 2 与呼吸作用释放的CO 2 相等时的CO 2 浓度称为CO 2 补 偿点。CO 2 达到一定浓度后,光合作用强度就不再增加,这时的CO 2 浓度称为 CO 2 饱和点。(见图)   3.温度对光合作用的影响 (1)温度对光合作用的影响规律 温度直接影响光合作用所需酶的活性,对光合作用的影响很大。在低温条件 下,植物酶促反应速率下降,限制了光合作用的进行;在高温条件下,叶绿体的 结构会遭到破坏,叶绿体中的酶发生钝化甚至变性。低温会影响光合酶的活 性,植物表观光合速率较低;较高温度使呼吸作用加强,表观光合速率下降。 (详见图4)   图4 (2)对农业生产的启示 ①适时播种。 ②温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降低温度。   知能拓展　 一般植物在10 ℃~35 ℃时正常地进行光合作用,其中以25 ℃~30 ℃最适宜,在35 ℃以上时光合速率就开始下降,40 ℃~50 ℃时光合作用完全 停止。 4.多因子对光合速率影响的常见坐标曲线图   图5 (1)关键点的含义 P点:此点之前,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子,随着该因子的不 断加强,光合速率不断提高。 Q点:此时横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因子,影响因素为 坐标图中三条曲线所标示出的其他因子。 (2)对农业生产的启示:温室栽培时,在一定光强度下,白天适当提高温度,增加 光合酶的活性,可提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光强度或CO 2 浓 度以提高光合速率。总之,可根据具体情况,通过增加光强度、调节温度或增 加CO 2 浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目的。   知能拓展 　 (1) 影响光合作用的环境因素主要是光强度、 CO 2 浓度 , 其次是温 度、水分和必需的矿质元素。所以在光强度对光合速率的影响曲线中 , 当光 合速率不再随光强度增加而增加时 , 限制光合速率进一步增加的环境因素主 要是CO 2 浓度,而内因主要是色素含量。同理自变量为CO 2 浓度时,光合速率 达到最大时,限制其进一步增加的环境因素主要是光强度。 (2)如图为密闭环境中CO 2 浓度、夏季一昼夜植物光合速率随时间的变化。 图甲表示一昼夜密闭环境中CO 2 浓度随时间的变化规律,图乙表示夏季一昼夜植物光合速率随时间变化规律。图甲中的B、D与图乙中的b、f所示时间 点的净光合速率均为0。B与b时有机物积累量最少,D与f时有机物积累量最 多。图甲中24时CO 2 浓度较初始浓度低,说明植物有机物积累量为正值,表现 为生长。图乙中因午后光照过强导致叶片气孔关闭而出现cd段变化,cd段与 ef段光合速率降低的原因不同。   一、光合速率及其测定方法 1.光合速率 (1)光合速率的表示方法:通常以单位时间内CO 2 等原料的消耗量或O 2 等产物 的生成量表示。 (2)表观光合速率与真正光合速率的关系 真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如图:在不考虑光强度对呼吸速率 影响的情况下, O A段表示植物呼吸速率,曲线上某点对应的纵坐标为表观光 合速率,最大真正光合速率为 O A+ O D。   2.光合速率的测定方法 (1)以气体体积变化为测量指标 ①测定方法 光合作用速率可用如图所示装置进行测定,NaHCO 3 可以维持瓶内空间CO 2 浓 度稳定,小液滴的移动量表示植物放氧量(表观光合量)。 ②物理实验误差的校对 为了防止气压、温度等非光合作用因素所引起的误差,应设置对照实验,将所 测的生物材料灭活(如死的幼苗),其他条件均不变。 利用装置进行光合速率的测定,测出的结果是表现光合速率,要得到真正的光 合速率,还需要在黑暗环境中测出其呼吸速率,二者相加即真正光合速率。 (2)以有机物变化量为测量指标——半叶法   如图,可在同一片叶主叶脉两侧对称位置取等大的两部分A、B。若给B照光, A不照光,将A取下并放置在与B温度、湿度等条件相同,但无光的环境中保 存,一段时间后,与取下的B同时烘干、称重,重量差值与时间的比值表示真正 的光合速率。假设最初A、B初始重量为 X g,实验处理 t 时间后A、B称重分 别为 W A 、 W B ,则( X - W A )表示呼吸消耗量,( W B - X )表示表观光合量,真正光合量= ( W B - X )+( X - W A ),真正光合速率=( W B - W A )/ t 。若先将A取下烘干称重,B照光一段 时间后再取下烘干称重,则重量差值与时间比值表示表观光合速率(A、B初 始干重相等,故 W B - W A 表示有机物积累量)。 二、光照与CO 2 浓度变化对植物细胞内三碳酸、RuBP、NADPH、ATP、三 碳糖合成量的影响 由于各种因素的变化,如温度变化、光强度变化、CO 2 浓度变化会影响三碳 酸、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量,遵照化学平衡的原理 进行分析,可以获得它们之间变化的关系如下表: 项目 光照变强 CO 2 不变 光照变弱 CO 2 不变 光照不变 CO 2 增多 光照不变 CO 2 减少 三碳酸 ↓ ↑ ↑ ↓ RuBP ↑ ↓ ↓ ↑ ATP ↑ ↓ ↓ ↑ 三碳糖 ↑ ↓ ↑ ↓ NADPH ↑ ↓ ↓ ↑ 　　注:此表只是对变化后短时间内各物质的相对量的变化做讨论,而不是长 时间。其中的“↑”代表上升“↓”代表下降 典例2　 某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培试验,连续48 h 测定温室内CO 2 浓度及植物吸收CO 2 速率,得到图1所示曲线(整个过程呼吸作 用强度恒定),请回答下列相关问题:   图1 (1)实验开始阶段的0~3小时,叶肉细胞产生ATP的场所有 　　　     ,图中植物 呼吸速率与光合速率相等的时间点有 　　　     个。 (2)6时CO 2 在细胞内的移动方向是 　　　     ,12时到18时,叶绿体内三碳酸含 量变化是 　　　     。 (3)叶绿体利用CO 2 速率最大的时刻是 　　　     h时,前24小时比后24小时的平 均光照强度 　　　     。 (4)如果使用相同强度绿光进行实验,c点的位置将 　　     (填“上移”“下 移”或“不变”),原因是 　　　　　　　　　　　　     。 (5)若已知植物光合作用与呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,图2为 CO 2 浓度一定、环境温度为25 ℃时,不同光照条件下测得的植物的光合作用 强度。请据图在空白处绘出环境温度为30 ℃时,光合作用强度随光照强度变 化的曲线。(要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点 的位置) 图2   解题关键 　光合作用过程中光反应和碳反应是互为条件,相互联系的,光反 应为碳反应提供了ATP和NADPH,碳反应为光反应提供了ADP和NADP + 。 答案　 (1)细胞溶胶和线粒体　4 (2)线粒体移向叶绿体　增加 (3)36　弱 (4)上移　植物对绿光吸收很少,光合作用减弱,呼吸作用不变,吸收外界CO 2 量 将减少 (5)如图(曲线,标明a、b、c,c在C的左上方) 解析　 (1)0~3时,无光照,叶肉细胞仅通过细胞呼吸(场所为细胞溶胶和线粒 体)产生ATP。光合速率与呼吸速率相等时,CO 2 吸收速率为0。(2)6时光合速 率等于呼吸速率,线粒体产生的CO 2 移向叶绿体,被叶绿体消耗。12~18时因 光照减弱,NADPH、ATP产生速率降低而导致光合速率降低,细胞中三碳酸 含量增加。(3)叶绿体利用CO 2 速率最大时为CO 2 吸收速率曲线峰值对应的时 刻。前24小时光合速率低于后24小时,故前24小时的平均光照强度较弱。(4) 植物光合作用吸收绿光很少,故光照改为相同强度的绿光后,植物呼吸速率不 变,植物的总光合速率下降,48小时后密闭环境中CO 2 浓度将增大。(5)图示为 表观光合速率随光照强度变化曲线。30 ℃时,植物的呼吸速率增大,总光合 作用速率降低。 2-1　 为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用 的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生 长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO 2 浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验 处理及结果如表所示: 对照组 实验 组一 实验 组二 实验 组三 实验 组四 实验 处理 温度/℃ 36 36 36 31 25 相对湿度/% 17 27 52 52 52 实验结果 光合速率/mg CO 2 ·dm -2 ·h -1 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 回答下列问题: (1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是 　　     ,其依据是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     ;并可 推测, 　　     (填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合 作用“午休”的程度。 (2)在实验组中,若适当提高第 　　     组的环境温度能提高小麦的光合速率, 其原因是      。 (3)小麦叶片气孔开放时,CO 2 进入叶肉细胞的过程 　　     (填“需要”或“不 需要”)载体蛋白, 　　     (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。 答案 　(1)湿度(或答相对湿度)　在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速 率变化较大　增加　(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温 度　(3)不需要　不需要   图1 2-2　 在“探究环境因素对光合速率的影响”活动中,同学们得到了如图1所 示的实验结果。图2表示光合作用碳反应的过程。请分析回答: 　       图2 (1)图2过程在叶绿体的 　　　     中进行,物质①为       , 它在光合作用的 　　　　     阶段产生;物质④可运至叶绿体外,并且转变成      　　　     ,供植物体所有细胞利用。 (2)若实验中用 14 C标记的CO 2 作原料,则 14 C在碳反应中的转移途径是 　　　     　　　　　     。(用“→ ”、图2中的文字和序号回答)。 (3)图1中,限制A点光合速率的主要环境因素是 　　     。与A点相比,B点条件 下3-磷酸甘油酸的生成速率 　　　　     (填“增大”“减小”或“基本不 变”);与B点相比,C点条件下物质④的生成速率 　　　　　     (填“增大” “减小”或“基本不变”)。 (4)据图分析,适当提高光强度、 　　　　　     和       可提高 大棚蔬菜的产量。 答案 　(1)基质　NADPH　光反应　蔗糖　(2) 14 CO 2 →3-磷酸甘油酸→④、 ③　 (3)光强度　增大　基本不变　(4)CO 2 浓度　温度 解析 　(1)图2过程为光合作用碳反应过程,在叶绿体的基质中进行;物质①为 NADPH,它在光合作用的光反应阶段产生;物质④三碳糖分子可运至叶绿体 外,并且转变成蔗糖,供植物体所有细胞利用。(2)若实验中用 14 C标记的CO 2 做 原料, CO 2 被RuBP固定形成3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸进一步被还原成三碳 糖,一部分再生为RuBP,一部分离开卡尔文循环。(3)图1中,在A点之后,B点之 前,随着光强度增加,光合速率进一步增强,因此限制A点光合速率的主要环境 因素是光强度;与A点相比,B点条件下光合速率较大,3-磷酸甘油酸的生成速 率增大;与B点相比,C点条件下光合速率基本不变,物质④的生成速率基本不 变。(4)据图1分析,适当提高光强度、CO 2 浓度、温度可提高大棚蔬菜的产量。 考点三　叶绿素的提取与分离 一、叶绿体中的色素 色素种类 叶绿素(约3/4) 类胡萝卜素(约1/4) 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 分布 叶绿体的类囊体膜上 吸收光谱 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 化学特性 不溶于水,能溶于乙醇、丙酮等有机溶剂 分离方法 纸层析法 色素与叶片颜色 正常绿色 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1,且对绿光吸收最少,所以正常叶片总是呈现绿色 叶色变黄 寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄 叶色变红 秋天降温时,植物体为适应寒冷环境,体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红色的花青素,而 叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色   知能拓展      色素在光能转换中的作用 (1)吸收、传递光能:绝大多数的叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜 素。 (2)吸收、转换光能:少数处于特殊状态的叶绿素a。 (3)光是叶绿素合成的必要条件,植物在黑暗中不能合成叶绿素,因此呈现黄 色。 二、“光合色素的提取与分离”实验的分析 1.原理解读 (1)提取:叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇等有机溶 剂提取绿叶中的色素。 (2)分离:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩 散得快,反之则慢,从而使各种色素相互分离。 2.实验流程   知能拓展 　 (1)从滤纸条上色素带的宽度知,色素含量的多少,依次为:叶绿素 a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。 (2)从滤纸条上色素带的位置知,色素在层析液中溶解度的大小,依次为胡萝 卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。 (3)在滤纸条上距离最近的相邻两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的 相邻两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。 提高实验效果的方法或措施及目的 实验过程 方法或措施 目的 提取色素 ① 选取新鲜绿色的叶片放入40 ℃~50 ℃的烘箱中烘干 使滤液中色素含量高 ② 研磨时加入2 mL~3 mL 95%的乙醇 溶解叶片中的色素 ③ 研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙 研磨充分和保护叶绿素 ④ 迅速、充分研磨 防止溶剂挥发并充分溶解色素 ⑤ 盛放滤液的小试管口加棉塞 防止溶剂挥发和色素分子被氧化 分离色素 ① 滤纸条预先干燥处理 使层析液在滤纸条上的扩散速度快 ② 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快 ③ 滤液细线要直、细、齐 使分离的色素带平齐,不重叠 ④ 滤液细线干燥后再重复画2~3次 增加色素量,使分离的色素带清晰,便于观察 ⑤ 滤纸细线不能触及层析液 防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中 典例3　 图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图,其中Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ表示不同的部位;图乙是光合作用的碳反应过程示意图,其中①②表示物 质。请回答下列问题:   甲   乙 (1)利用新鲜菠菜叶片进行“光合色素的提取和分离”活动。在菠菜叶片研 磨过程中,加入95%乙醇的作用是       　　     ;分离色素的过程中,应注意滤纸上的滤液细线要高于 　　　     的液 面;分离后,在滤纸条上会呈现四条色素带,其中离滤液细线最远的色素是      　　     (填相应的色素名称)。 (2)光合色素存在于图甲的[　] 　　　     中,其中叶绿素主要吸收红光和 　     　     光。图乙过程发生在图甲的[　] 　　　     中。(在[　]内填写图中的相 应编号) (3)图乙中,物质①是 　　　     ,该物质在光反应产物      　　　     的作用下形成物质②。若3个CO 2 分子进入卡尔文循环可形成6个 物质②分子,其中有 　　　     个物质②分子经过一系列变化再生成RuBP,其 余的离开循环,可在叶绿体内作为合成 　　     、蛋白质和脂质等大分子物质 的原料。   解题关键　 区分提取液和层析液在“色素的提取和分离”实验中的作用; 熟记色素在叶绿体中的位置及相应的吸收光谱和碳反应中相关反应过程。 答案 　(1)溶解叶片中的色素　层析液　胡萝卜素　(2)Ⅲ　光合膜　蓝紫     Ⅱ　基质　(3)3-磷酸甘油酸　ATP和NADPH　5　淀粉 解析 　(1)在提取菠菜叶片色素过程中,加入95%乙醇的作用是溶解色素;分离 色素的过程中,应注意滤纸上的滤液细线要高于层析液的液面;分离后,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、 叶绿素b。(2)光合色素存在于图甲的光合膜中,其中叶绿素主要吸收红光和 蓝紫光;图乙过程是光合作用碳反应过程,发生在图甲的叶绿体基质中。(3) 图乙中,物质①是由RuBP和CO 2 形成的三碳酸(3-磷酸甘油酸),其在ATP和 NADPH作用下形成物质②三碳糖;6个三碳糖分子有5个经过一系列变化再 生成RuBP,1个离开循环,在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质等大分子 物质的原料。 3-1　 如图是新鲜菠菜叶中的光合色素纸层析的结果,下列描述中正确的是   (　 A 　) A.能够吸收红光和蓝紫光的色素位于色素带①② B.色素带③④是含镁的有机分子 C.纸层析的原理是光合色素易溶于95%乙醇 D.色素带是仅由碳氢链组成的分子 答案    A 解析 　色素带①②分别是叶绿素b和叶绿素a,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光, A正确;色素带①②是含镁的有机分子,B错误;纸层析的原理是光合色素在层 析液中的溶解度不同,导致其随层析液在滤纸上扩散速度不同,光合色素提取 的原理是光合色素不溶于水易溶于无水乙醇,C错误;①②色素带对应的色素 分子是叶绿素,是由C、H、O、N和Mg元素组成的,D错误。 3-2　 在下列四项中图A、图B为不同材料叶绿体中色素的层析结果(示意 图),图C、图D为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线,其中正确的是   (　 A 　) 答案    A 解析 　Mg是合成叶绿素的重要元素,没有Mg将影响叶绿素的合成而不影响 胡萝卜素和叶黄素的合成,故B中应该无叶绿素a、叶绿素b,只有胡萝卜素和 叶黄素。水稻为阳生植物,在CO 2 浓度相同时,光照强度大时光合作用强度就 大。水稻为C-3植物,在夏季的晴天具有“午休”现象。