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2014 届高考一轮生物复习课件:3.10 能量之源


2014 届高考一轮生物复习课件

第10讲 能量之源——光与 光合作用

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考纲要求
1.光合作用的基本过程(Ⅱ) 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ) 3.实验:叶绿体色素的提取和分离

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第10讲

能量之源——光与光合作



—— 知 识 梳 理 —— 一、捕获光能的色素与结构 1.叶绿体的结构和功能
光合作用 类囊体 光合作用 色素

光合作用 (2)功能:进行__________的主要场所。

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能量之源——光与光合作用

2.捕获光能的色素 (1)绿叶中色素提取使用的试剂是________,分离的方法 无水乙醇 是________。 纸层析法 (2)色素的种类和功能
叶绿素(3/4)
色 素 种 类 叶绿素a 叶绿素b

类胡萝卜素(1/4)
胡萝卜素 叶黄素

蓝绿 黄绿 ________色 ________色

橙黄色

黄 ________色

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能量之源——光与光合作用

吸收 光谱

A为叶绿素,主要吸收________和 红 ________光;B为类胡萝卜素,主 蓝紫 要吸收________光 蓝紫

叶绿体类囊体薄膜 (3)分布:___________________。 (4)功能:吸收、传递、转化光能。 导思:玉米白化苗能否长时间存活?原因是什么?(请翻 阅教材必修1 P97“捕获光能的色素”)

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能量之源——光与光合作用

二、光合作用 1.光合作用的探究历程
更新空气 光下

化学能 淀粉 水 有机物
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能量之源——光与光合作用

2.光合作用的原理及应用
(CH2O) 光 色素

叶绿体类囊体薄膜 O2

ATP

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能量之源——光与光合作用
ATP [H] 叶绿体基质

C3
(CH2O) ATP H2O

导思:光反应阶段和暗反应阶段在物质和能量方面是如何 联系的?(请翻阅教材必修1 P103“光合作用的过程”)

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能量之源——光与光合作用

三、化能合成作用 1.光合作用与化能合成作用的比较
项目 原料 产物 条件 光合作用 化能合成作用

CO2和H2O等无机物 糖类 ________等有机物 光、色素、酶 ________→有机物中 光能 的化学能 绿色植物,如杨树、 蓝藻 酶 无机物氧化时释放的能量 ______________________

能量来源
生物种类

→有机物中的化学能
细菌:如________、 硝化细菌 硫细菌、铁细菌

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能量之源——光与光合作用

2. 自养生物和异养生物 无机物 (1)自养生物:绿色植物和硝化细菌都能将________合成 ________,并且储存能量,因此属于自养生物。 有机物 (2)异养生物:人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用 有机物 环境中________来维持自身的生命活动,属于异养生物。 导思:硝化细菌在生态系统中为什么属于自养生物?(请 翻阅教材必修1 P105“化能合成作用”)

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能量之源——光与光合作用

—— 网 络 构 建 ——

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能量之源——光与光合作用

—— 基 础 自 测 —— 判断正误,对的打“√”,错的打“×”。 1.[2012·上海卷] 叶绿体色素提取分离实验的纸层析结 果中距点样处距离越远的色素带相对浓度越大。( ) × [解析] 实验中具点样处距离由近到远依次是叶绿素b、 叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,其中叶绿素a含量最多,相 对浓度最大。 2.[2012·北京卷] 叶绿体中进行光反应的膜结构不能合 成ATP。( ) × [解析] 叶绿体中光反应过程是在类囊体薄膜上进行 的,能合成ATP。
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能量之源——光与光合作用

3.[2012·浙江卷] 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。( ) √ [解析] 水是光反应的原料,叶绿体中光合作用产物 需溶解在水中,随着水的流动而运输。 4.[2012·重庆卷] 光照强度不变的情况下,若适当提高 CO2浓度,短时间内叶绿体中[H]的含量将增加。( ) × [解析] 光照强度不变的情况下,适当提高CO2浓度, 暗反应加快,消耗光反应产生的[H]和ATP,短时间内叶绿 体中[H]的含量将减少。

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能量之源——光与光合作用

5.[2011·浙江卷] 离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和 CO2后,可完成暗反应。( ) √ [解析] 暗反应的原料是ATP、[H]和CO2,离体的叶绿 体基质中有相应的酶,因此暗反应可以进行。 6.[2011·课标全国卷] 番茄幼苗在缺镁的培养液中培养 一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降。 ( ) √ [解析] 镁是合成叶绿素的原料,番茄幼苗在缺镁的 培养液中培养一段时间后,叶片缺乏叶绿素,因此光合作 用强度下降。

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能量之源——光与光合作用

? 考点一 光合作用的过程分析 1.光合作用过程图解

图3-101

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能量之源——光与光合作用

方法:光合作用过程中元素转移途径

(3)光合作用总反应式及各元素去向:

图3- 2 10-

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能量之源——光与光合作用

2.光反应与暗反应的比较
光反应 实质 条件 场所 物质 转化 暗反应

光能转换为化学能,水 同化CO2形成(CH2O),储存 光解产生[H]并放出O2 能量 需色素、光、酶 叶绿体类囊体薄膜 ①水光解 2H2O 4[H]+O2 ②ATP的合成 ADP+Pi+光能 ATP 不需色素和光,需要多种酶 叶绿体基质

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能量之源——光与光合作用
ATP中活跃的化学能 →(CH2O)中稳定的化学 能

能量 转换

光能→ATP中活跃的化 学能

光反应为暗反应提供还原剂[H]、ATP;暗反 应为光反应提供ADP和Pi(如图) 关系

提醒:光照强度和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化 的影响
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能量之源——光与光合作用

条件

C3

C5

[H]和 ATP

(CH2O) 合成量

模型分析

光照强度由 强到弱,CO2供 增加 减少 应不变 光照强度由 弱到强,CO2供 减少 增加 应不变

减少

减少

增加

增加

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能量之源——光与光合作用

条件

C3

C5

[H]和 ATP

(CH2O) 合成量

模型分析

光照不变, CO2量由充足 减少 到不足

增加

增加

减少

光照不变, CO2量由不足 增加 到充足

减少

减少

增加

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能量之源——光与光合作用

例1 图3?10?3是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解, 请据图完成下列问题:

图310-3

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能量之源——光与光合作用

(1)图中A表示的结构是由________堆叠而成的。若f为高 能化合物,则b、c代表的物质名称依次是:__________。 (2)h与i反应生成j的过程称为____________,j与f、e反 应称为________________。 (3)依据图分析,影响光合作用的外界条件有水分的供应、 环境中的二氧化碳的浓度、光照和________等。

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能量之源——光与光合作用

[答案](1)类囊体 O2、ADP (2)二氧化碳的固定 三碳 化合物的还原 (3)温度(或“矿质元素”) [解析] (1)图中A表示由类囊体堆叠而成的光反应的场所 叶绿体基粒,a、b、c、e、f、h、i、j分别是H2O、O2、 ADP、NADPH、ATP、C5、CO2、C3。(2)由h与i反应生成j的 过程称为CO2的固定。j与f、e反应称为三碳化合物的还原。 (3)影响光合作用的因素有光照强度、二氧化碳浓度、温 度、矿质元素、水等。 [点评] 掌握光反应、暗反应的场所、原料、产物及两者 的联系并能正确识别光合作用的图解是解答此类题目的关 键。
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能量之源——光与光合作用

变式题 [2012·郑州一模] 图3?10?4是有关棉花成熟绿 叶组织的相关图解,其中图1是叶肉细胞的光合作用过程 图解;图2表示某光照强度和适宜温度下,光合作用强度 增长率随CO2浓度变化的情况。请回答下列问题。

图3-104
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能量之源——光与光合作用

(1)由图1可知,甲、乙分别代表的物质是________、 ________;要想使叶绿体内C3的含量快速下降,可以改变 的环境条件是____________________,光反应中O2的生成 发生在类囊体膜内,产生的O2扩散到邻近的线粒体中被利 用至少要经过________层生物膜。 (2)图2中在________点光合作用速率达到最大,此时限制 光合作用速率的主要环境因素是________,C点和D点相比, 叶绿体中[H]的含量________(较低、相等、较高)。

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能量之源——光与光合作用

(3)从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的 若干圆叶片,抽取叶片细胞内的气体,平均分成若干份, 然后,置于不同浓度的NaHCO3溶液中,给予相同的一定强 度光照,测量圆叶片上浮至液面所需时间,其记录结果绘 成曲线如图3。请据此回答。 ①该实验的目的是:______________________________。 ②从图解分析,b点比a点细胞内的C5含量________,bc段 曲线平缓的限制因素可能是________,而c点以后曲线上 行,其原因应该是________________________________。

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能量之源——光与光合作用

[答案](1)CO2 [H]和ATP 不提供CO2或增强光照 5 (2)D 光照强度 较高 (3)①探究CO2浓度对光合作用速 率的影响 ②低 光照强度 NaHCO3浓度太大,导致细胞 失水,从而影响细胞代谢 [解析] (1)甲为外界给暗反应提供的原料,是二氧化碳; 乙为光反应为暗反应提供的中间产物,是[H]和ATP。抑制 C3的生成过程(CO2的供应),或加快C3的利用(增加光照), 都可以使叶绿体中C3的含量快速下降。产生的O2扩散到相 邻的线粒体中被利用至少经过类囊体薄膜、叶绿体内膜、 叶绿体外膜、线粒体内膜、线粒体外膜,共5层生物膜。

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能量之源——光与光合作用

(2)图2中,只要光合作用增长率为正值,植物的光合作用 速率都在不断增加,所以D点时光合作用速率达到最大, 因为该图表示的是二氧化碳浓度对光合作用增加率的影响, 此时限制光合作用速率的主要环境因素不再是二氧化碳, 应该是光照强度。A~D段,限制光合作用速率的主要环境 因素是二氧化碳浓度,环境的光照强度恒定且产物恒定, 增加环境中的二氧化碳浓度,暗反应加快,消耗较多的光 反应产物;C点和D点相比,叶绿体中[H]的含量较高。(3) 由题意可知,该实验的自变量为不同浓度的NaHCO3浓度, 即二氧化碳浓度,因变量为光合作用强度;该实验的目的 是探究CO2浓度对光合作用速率的影响。b点比a点的
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能量之源——光与光合作用

二氧化碳浓度升高,二氧化碳的固定加快,细胞内C5的利 用加快,C5的形成基本不受影响,含量降低。bc段,随着 二氧化碳浓度升高,光合作用强度不再增加,此时限制光 合作用强度的主要因素不再是二氧化碳浓度,可能是光照 强度。

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能量之源——光与光合作用

? 考点二 影响光合作用的环境因素及其在生产上的应 用 1.光合作用强度表示方法 (1)单位时间内光合作用产生有机物的量; (2)单位时间内光合作用吸收CO2的量; (3)单位时间内光合作用放出O2的量。

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能量之源——光与光合作用

2.单因子外界因素对光合作用强度的影响及应用
因素 机理 图示 图解 应用

影 响光 反应 光照 阶段 强度 ATP、 [H] 的产 生

A点:光照强度为0, 只进行细胞呼吸 AB段:光合作用强 度小于细胞呼吸强度 B点:光补偿点(光 合作用强度与细胞呼 吸强度相等时的光照 强度) BC段:光合作用强 度大于细胞呼吸强度 C点:光饱和点(光 照强度达到C点后,光 合作用强度不再随光 照强度增强而增强)

①大棚蔬菜 生产时,可在 夜间进行人工 光照以延长光 合作用时间 ②阴生植物 的光补偿点和 光饱和点都较 阳生植物低, 如图中虚线所 示。间作套种 农作物,可合 理利用光能
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能量之源——光与光合作用
A点:CO2补偿点 (表示光合作用速率 等于细胞呼吸速率时 的CO2浓度) A′点:表示进行光 合作用所需CO2的最 低浓度 B和B′点:CO2饱 和点(两组都表示在 一定范围内CO2强度 达到该点后,光合作 用强度不再随CO2浓 度增加而增加)

CO2 浓 度

影 响暗 反应 阶段 C3的 生成

图1

在农业 生产上可 以通过 “正其行, 通其风”、 增施农家 肥等增加 CO2浓度, 提高光合 作用速率

图2

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能量之源——光与光合作用

影响 光合作 温 用过程 度 中酶的 活性

①冬天,温室栽 B点:表 培可适当提高温度 示光合作 ②晚上可适当降 用的最适 低温度,以降低细 温度 胞呼吸消耗有机物

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能量之源——光与光合作用
在一定浓度范围 内,增大相关元素 在农业生产 的供应,可提高光 上,根据植物 合作用速率,但当 的需肥规律, 超过一定浓度后, 合理施肥,可 会因土壤溶液浓度 以提高作物的 过高影响植物吸水, 光合作用速率 反而使光合作用速 率下降

化 学 元 素 供 应

影 响酶、 叶绿 素、 [H]、 ATP等 的合 成



水是光合作用的原料,缺水既可直接影响 适时、合理 光合作用,又会导致叶片气孔关闭,限制 灌溉 CO2进入叶片,从而间接影响光合作用

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能量之源——光与光合作用

3. 多因子外界因素对光合作用强度的影响及应用

解读: P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随 其因子的不断加强,光合速率不断提高。 Q点:横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子, 要想提高光合速率,可采取适当提高图示的其他因子。

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能量之源——光与光合作用

例2 图3?10?5为某植物光合作用速率与环境因素之间的 关系,请据图回答:

(1)甲图表示在光照弱的情况下,光合作用随________的 增加而增加,这种情况下,可以认为此时影响光合作用过 程的是________阶段。
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图3- 5 10-

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能量之源——光与光合作用

(2)从图甲可见,光照强度超过某一强度时,光合作用速 率不再增加,且有稳定发展的趋势,这种变化主要决定于 ________,此时光合作用的________阶段受到限制。 (3)图乙中C点表示光照强度为B时,是植物光合作用的 ________,出现CD段的原因是________________________。 (4)请在图甲中绘制50 ℃时植物光合作用速率变化的曲线。 (5)根据甲图,在图乙中绘制光照强度为A时,不同温度下 光合作用速率变化曲线。

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能量之源——光与光合作用

[答案](1)光照强度 光反应 (2)温度 暗反应 (3)最适温度 酶活性降低,光合作用速率降低 (4)如图: (5)如图:

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能量之源——光与光合作用

[解析] 光合作用速率受光照强度、温度和CO2浓度等影响, 本题只研究了光照强度和温度对光合作用的影响,由图甲 可以看出,光照弱时,光合速率随光照强度的增加而上升, 此时影响的外界条件主要是光反应,而与温度无关。而当 光照强度超过某一值时,温度又成了限制因素。由图乙看 出,50 ℃时的光合速率大于20 ℃时而小于30 ℃时,可 在图甲中相应画出,由图甲看出,在光照强度为A时,光 合速率与温度变化无关,可在图乙中相应画出。 [点评] 各种环境因子对植物光合作用的影响是综合的, 但各种因子的作用并不相同,其中起主要作用的因子为关 键因子,如题图甲中,A点时,关键因子为光照强度,B点 时关键因子为温度。
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能量之源——光与光合作用

变式题 [2013·安徽联考] 图1为某种绿色植物叶片的气 孔结构示意图,中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞,它 可调节气孔的开闭。研究人员将该叶片放在内部温度为 15 ℃的密闭容器中,研究光照强度与光合作用速率的关 系,结果如图2所示。分析回答:

图310-6
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能量之源——光与光合作用

(1)在黑暗条件下,保卫细胞中合成ATP的场所有_______。 (2)从图1中可以看出两个细胞贴近部分细胞壁较厚,伸缩 性较小,外侧部分较薄。图1所示箭头为炎热夏季中午的 细胞中水分流动的总方向,这时气孔________(关闭/开 放)。此时,主要影响叶肉细胞中光合作用的________反 应,叶肉细胞内C3、C5的含量变化分别是________、 ________。 (3)据图2分析,在1 klx的光照条件下,该叶片在5小时内 光合作用产生O2的量为________mL;影响A点上下移动的 外界因素主要是____________。

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能量之源——光与光合作用

(4)其他条件不变,若以CO2吸收量为观测指标,请在图 3-10-7中画出该植物在密闭容器内 CO2的吸收量变化曲线。

图3-107

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能量之源——光与光合作用

[答案](1)细胞质基质和线粒体 (2)(部分)关闭 暗 下降 上升 (3)112 温度 (4)(要求起点和交叉点正确,曲线趋势正确)

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能量之源——光与光合作用

[解析] (1)黑暗条件下,保卫细胞只能进行呼吸作用,其 场所为细胞质基质、线粒体。 (2)据图显示内侧部分壁厚,伸缩性小,外侧部分壁薄, 伸缩性大,炎热夏季中午的细胞中水分流动的方向,可推 知保卫细胞失水,内侧壁由弯曲逐渐竖直,引起气孔关闭。 部分气孔关闭,CO2的供应减少,影响光合作用暗反应中 的CO2的固定。CO2的固定过程受阻,引起细胞中C3含量相 对减少,C5含量相对增多。 (3)据图可知,1 klx的光照条件下,净光合量为11.2 mL/h,呼吸消耗量11.2 mL/h,光合总量=净光合量+呼 吸消耗量=11.2 mL/h+11.2 mL/h=22.4 mL/h,因此5小
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能量之源——光与光合作用

时内,光合作用产生O2的量为22.4 mL/h×5 h=112 mL。 A点时,细胞只进行呼吸作用,影响细胞呼吸的主要外界 因素是温度。 (4)根据光合作用和有氧呼吸的反应式,可知在密闭的容 器内CO2的净吸收量等于O2的净释放量。

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能量之源——光与光合作用

? 考点三 1.区别
项目 物质变化 能量变化 实质 场所 条件

光合作用与细胞呼吸的关系

光合作用 无机物→有机物 光能→化学能(储能)

细胞呼吸 有机物→无机物 稳定的化学能→活跃的 化学能(放能)

分解有机物,释放能量, 合成有机物,储存能量 供细胞利用 叶绿体 只在光下进行 活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行

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能量之源——光与光合作用

2. 联系

图310-8

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能量之源——光与光合作用

3.光合作用速率与细胞呼吸速率 (1)光照状态下,绿色植物的叶肉细胞内外气体交换情况

图3- 9 10返回目录

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能量之源——光与光合作用

图1:黑暗中,只进行细胞呼吸; 图2:细胞呼吸速率>光合作用速率; 图3:细胞呼吸速率=光合作用速率; 图4:细胞呼吸速率<光合作用速率。

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能量之源——光与光合作用

(2)绿色植物在光照下光合作用速率与细胞呼吸速率的关 系

图3- 10 10-

真正光合速率、净光合速率、呼吸速率三者关系为:真正 光合速率=净光合速率+呼吸速率。
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能量之源——光与光合作用

拓展:三种速率的表示方式
项目 净光合速率(又称表观光 合速率) 真正光合速率(又称实际 光合速率) 表示方法 O2的释放量、CO2的吸收量、 有机物的积累量 O2的产生量、CO2的固定量、 有机物的制造量 CO2的释放量、O2的吸收量、 有机物的消耗量

呼吸速率(黑暗中测量)

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能量之源——光与光合作用

例3 [2012·淄博一模] 玉米是我省主要的农作物,常用 作农业科研的重要材料。图1表示玉米细胞的某一生理状 态,图2表示两个环境因素对光合速率的影响情况。请据 图回答:

图3-1011

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能量之源——光与光合作用

(1)图1所示生理状态________(能/不能)在图2曲线中找到 对应点,若玉米长期处于图1所示生理状态则不能正常生 长,原因是________________________________________。 (2)请在图1中用箭头标出此状态时氧气的移动方向。 (3)图2中M点限制光合速率的主要因素是__________,b点 以后的主要限制因素是__________。 (4)图2中两个环境因素影响的光合作用过程分别是 ____________________________________。请根据图2信 息,提出一项增加大田玉米产量的可行性建议: __________________________________________________ ____________________________________________。
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能量之源——光与光合作用

[答案](1)能 不能积累 (2)见下图

光合作用强度小于细胞呼吸强度,有机物

(3)光照强度 CO2浓度 (4)光照强度影响光反应,CO2浓度影响暗反应 肥(合理密植、正行通风等)

增施有机

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能量之源——光与光合作用

[解析] (1)图1中线粒体产生的CO2除了供叶绿体使用外, 还向外界排出一部分,说明此时细胞呼吸强度大于光合作 用强度。该生理状态能在图2曲线中找到对应点。因为此 状态下消耗大于合成,所以玉米长期处于图1所示生理状 态则不能正常生长。(2)细胞呼吸强度大于光合作用强度 时,叶绿体产生的氧气不能满足自身细胞呼吸需要,还必 须从外界再吸收一定量的氧气。(3)M点以前光合作用随光 照强度的增强而增强,而与CO2浓度关系不大,所以M点限 制光合速率的主要因素是光照强度,而b点以后光合作用 不再随光照强度的增强而增强,而是受CO2浓度的影响, 所以b点以后的主要限制因素是CO2浓度。(4)光照强度影 响
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能量之源——光与光合作用

光反应,CO2浓度影响暗反应,要提高大田玉米产量,应 从二氧化碳角度考虑,如:增施有机肥(合理密植、正行 通风等)。 [点评] 运用光合作用原理提高农作物产量的方法主要从 影响光合作用的因素入手,如提高光照强度、延长光照时 间;控制适宜温度;增加CO2浓度;增加N、Mg等无机盐供 应等。

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能量之源——光与光合作用

变式题 图3?10?12表示光合作用和呼吸作用过程中CO2和 [H]的变化。有关叙述正确的是( )

图3- 12 10-

A.过程①发生在叶绿体内的囊状结构薄膜上,过程②发 生在叶绿体基质中 B.过程③发生在细胞质基质中,过程④发生在线粒体中
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能量之源——光与光合作用

C.过程⑤⑥均需要[H]和ATP提供还原剂和能量 D.①③过程产生的[H]都将与氧结合产生水,过程⑧仅在 线粒体中进行 [答案]A [解析] ③为有氧呼吸的第一、二阶段,发生在细胞质基 质和线粒体中;④为有氧呼吸的第三阶段,发生在线粒体 中;⑤为CO2的固定,不需要ATP和[H]提供能量;⑦为呼 吸作用的第一阶段;⑧为有氧呼吸的第二阶段(发生在线 粒体中)或无氧呼吸的第二阶段(发生在细胞质基质中); ①过程中产生的[H]是作为还原剂参与暗反应的。
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能量之源——光与光合作用

实验 叶绿体色素的提取和分离 1.实验原理 (1)色素的提取原理:绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇 等有机溶剂中,可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素。 (2)色素分离的原理:绿叶中的色素不止一种,都能溶解 在层析液中,但它们在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快,反之则慢。因而,不同的 色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

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能量之源——光与光合作用

2.方法、步骤与结论

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能量之源——光与光合作用

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能量之源——光与光合作用

注意:(1)实验材料的选取:选取新鲜、颜色深绿的叶片, 如菠菜叶,目的是提取到较多的色素。 (2)分离绿叶中色素的关键:①滤液细线不仅要细、直, 而且要含有较多的色素,因此要在滤液干后,重复画2~3 次。②滤纸上的滤液细线不能触及(或没入)层析液,否则 会使滤液中的色素溶解于层析液中,滤纸条上得不到色素 带,使实验失败。 (3)实验中几种化学试剂的作用:①无水乙醇用于提取绿 叶中的色素。②层析液用于分离绿叶中的色素。③二氧化 硅使研磨充分。④碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。

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能量之源——光与光合作用

(4)色素提取液呈淡绿色的原因分析:①研磨不充分,色 素未能充分提取出来。②称取绿叶过少或加入无水乙醇过 多,色素溶液浓度小。③未加碳酸钙或加入过少,色素分 子部分被破坏。

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能量之源——光与光合作用

例4 [2013·皖南八校模拟] 提取光合色素,进行纸层析 分离,对该实验中各种现象的解释,正确的是( ) A.未见色素带,说明实验材料为黄化叶片 B.色素始终在滤纸上,是因为色素不溶于层析液 C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b D.胡萝卜素处于滤纸最上方,是因为其在提取液中的溶 解度最高

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能量之源——光与光合作用

[答案]C [解析] 未见色素带,很有可能是层析液触及滤液细线, 导致色素溶解在层析液中,A项错误;色素溶于层析液, 随着层析液的扩散而在滤纸上扩散,B项错误;提取液呈 绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b,C项正确;胡萝卜素 处于滤纸最上方,是因为其在层析液中的溶解度最高,D 项错误。

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第10讲

能量之源——光与光合作用

变式题1 [2013·安庆模拟] 用菠菜叶做“绿叶中色素的 提取与分离”实验,下列说法中错误的是( ) A.研磨时不加二氧化硅会使滤液中色素的含量比正确操 作的含量低 B.研钵中加碳酸钙的目的是防止色素被破坏 C.分离时离试管中层析液最近的色素带呈黄色 D.滤纸条上最宽的色素带呈蓝绿色

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能量之源——光与光合作用

[答案]C [解析] 研磨时加入二氧化硅有助于研磨充分,加入碳酸 钙可以防止研磨过程中色素被破坏;分离时,滤纸条上出 现自上而下的4条色素带依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄 素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色);叶绿素 a的含量最高,色素带最宽。

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能量之源——光与光合作用

变式题2 [2013·临沂月考] 在圆形滤纸的中央点上对叶 绿体的色素滤液进行色素分离,会得到近似同心环的四个 色素圈,排列在最外圈的色素所呈现的颜色及其吸收的光 分别是( ) A.蓝绿色,红光和蓝紫光 B.黄绿色,红光 C.橙黄色,蓝紫光 D.黄色,红光和蓝紫光

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能量之源——光与光合作用

[答案]C [解析] 绿叶中色素在层析液中的溶解度不同,随层析液 中滤纸上的扩散速度也不同,同心环的四个色素圈,由外 至内依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,最外 圈的胡萝卜素为橙黄色,主要吸收蓝紫光。

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能量之源——光与光合作用

[备选理由] “考纲”中明确提出“关注生物科学史上的 重要事件”,本题弥补例题中对该类型题目没有涉及的不 足。 1.20世纪40年代,美国科学家鲁宾和卡门利用氧的同位 素18O,分别标记水和二氧化碳,使它们分别成为H218O和 C18O2,然后进行如下图所示的两组光合作用实验(容器中 为一种低等绿色植物——小球藻悬液)。下列说法正确的 是( )

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能量之源——光与光合作用

A.两个装置,一个置于光下,一个置于暗处相同时间 B.若两管在光下相同时间,甲管释放的氧气有放射性 C.有同学认为将通入CO2改成溶解5%NaHCO3,会增加实验 的可靠性 D.该实验的目的是要证明光合作用需要CO2 [答案]C [解析]鲁宾和卡门的实验目的是为了研究光合作用释放氧 气的来源。要使甲、乙都进行光合作用必须给予一定光照。 实验过程中若通入C18O2速度快,导致排出的气体中会含有 C18O2而得出错误的结论。
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能量之源——光与光合作用

[备选理由] 通过柱形图形式考查细胞呼吸和光合作用的 关系是一种较好的考查方式,本题可作为考点三的例题补 充。 2.(多选)下图表示某绿色植物的叶肉细胞在其他条件不 变且比较适宜时,分别在光照强度为a、b、c、d时,单位 时间内CO2释放量和O2产生量的变化。下列叙述正确的是 ( )

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能量之源——光与光合作用

A.光照强度为a时,可能进行光合作用 B.光照强度为b时,光合作用速率等于呼吸作用速率 C.光照强度为c时,光合作用速率等于呼吸作用速率 D.光照强度为d时,细胞要从周围吸收2个单位的二氧化 碳 [答案]CD [解析]该题的关键词是图中O2的产生量,即真正的光合作 用产生的氧气量。CO2释放量是呼吸作用产生的CO2与光合 作用消耗的CO2的差值。据图可知,光照强度为a时O2产生 量为0,不进行光合作用,故A项错误。若光合作用速率等
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能量之源——光与光合作用

于呼吸作用速率,CO2释放量等于0,故B项错误。由于光 照强度为a只进行细胞呼吸,此时的CO2释放量(6个单位) 即代表呼吸强度,而且呼吸强度不受光照强度的变化的影 响。光照强度为c时,O2的产生量为6个单位,表明呼吸作 用速率等于光合作用速率,故C项正确。据图可知光照强 度为d时的光合作用强度为8个单位,因此此时净光合作用 强度为2个单位,即细胞从周围吸收2个单位的二氧化碳, 故D项正确。

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能量之源——光与光合作用

[备选理由] 外界因素影响光合作用中间产物是考查光合 作用知识的常见命题角度,本题可作为考点一例题的补充。 3.下图中甲、乙是改变光照和CO2浓度后,与光合作用有 关的C3和C5在细胞内变化曲线,丙图是实验前在溶液中加 入了破损外膜和内膜的叶绿体及一定量ATP和[H],然后分 连续的Ⅰ、Ⅱ两个阶段进行的实验,请回答有关问题:

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能量之源——光与光合作用

(1)甲图中曲线a表示的化合物是________,在无光照时, 其含量迅速上升的原因是:①______________________; ②________________________。 (2)乙图中曲线b表示的化合物是________,在二氧化碳浓 度降低时,其含量迅速上升的原因是:①____________; ②____________________。
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(3)在乙图中CO2浓度为1%时,C3和C5的含量相差较大,原 因是__________________________。 (4)在丙图中,除葡萄糖外,阶段Ⅰ积累的物质主要有 ________。 (5)请在丙图中绘出阶段Ⅱ合成糖的速率的可能曲线。

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[答案] (1)C3 ①光反应停止,不能形成还原C3所必需的 [H]和ATP ②CO2固定仍能进行,CO2与C5结合继续形成C3 (2)C5 ①已有的C3被不断还原成(CH2O)和C5 ②CO2浓度过 低,难与C5结合形成C3,因此C5被积累 (3)细胞中的C5能充分地与CO2结合,生成较多的C3 (4)C3、ADP和Pi (5)如图

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能量之源——光与光合作用

[解析] 由光照到黑暗时,光反应停止,不能产生还原C3 的[H]和ATP,C3的还原基本停止,而CO2的固定仍在进行, 这样C3的生成基本不变,而消耗基本停止,C3上升;而C5 的再生基本停止,C5的消耗基本不变,C5下降,所以,甲 图中a表示C3、b表示C5。CO2浓度降低时,CO2的固定减弱, C5消耗减少,但此时C3的还原继续进行,C5继续生成,因 此C5含量将增多,据此可判断乙图中,b物质为C5。在丙图 中,阶段Ⅰ处于黑暗状态,不再进行光反应,但是,溶液 中有外源加入的[H]和ATP,因此暗反应仍可进行,但是随 着暗反应的进行,溶液中[H]和ATP逐渐减少,因此糖的合 成速率先上升后又下降,当[H]和ATP耗尽时,
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能量之源——光与光合作用

反应基本停止,但此时叶绿体内积累了一定量C3、ADP和 Pi。在阶段Ⅱ,给予光照后,光反应启动,产生[H]和ATP, 进行暗反应合成糖,但因无CO2供应,随反应进行,C3和C5 逐渐减少,糖合成速率下降,最后整个反应基本停止。

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