搜索
第3节能量之源——光与光合作用1．叶绿体(1)结构示意图抓纲扣本·夯实基础一、捕获光能的色素和叶绿体的结构2．捕获光能的色素暗反应色素与光反应有关的酶光合作用叶绿体[判断正误](1)色素提取液是无水乙醇，分离液是丙酮。()(2)不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关。()(3)分离结束后，滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。()(4)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光，除此之外，叶绿素还主要吸收红光。()(5)叶绿体中的色素都不吸收绿光。()×××√√〈思考〉植物体内所含有的色素都参与光合作用吗？提示不一定。叶绿体中色素都参与光合作用，液泡中色素不参与光合作用。[连线]二、光合作用的探索历程1.三、光合作用的过程叶绿体类囊体薄膜［H］+O2ATP活跃化学能叶绿体C3（CH2O）稳定化学能2．光合作用的反应式[写一写]〈思考〉叶绿体内含磷酸较多的部位是什么？提示叶绿体基质。四、光合作用原理的应用1．光合作用强度(1)概念：植物在内通过光合作用制造的数量。(2)表示方法：用一定时间内或的数量来定量表示。单位时间糖类原料消耗产物生成2．影响因素(1)空气中。(2)土壤中。(3)光照的以及光的。(4)的高低。3．应用控制和温度的高低，适当增加作物环境中来提高光合作用强度。CO2浓度水分含量时间、强度成分温度光照的强弱CO2的浓度【典例1】光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正确的是A．光反应和暗反应互相提供物质和能量B．炎热的夏季中午，植物的“光合午休”现象是因为暗反应受阻，但光反应正常进行剖题探法·突破考点考点一光合作用过程分析C．在其他条件适宜的情况下，光照突然停止，暗反应中C3合成速率降低D．光反应和暗反应的条件不同，可单独进行【提示】①若停止CO2供应，光反应的条件再适宜，因不能消耗[H]、ATP，就会抑制光反应的正常进行。②“光合午休”现象不是由光照强度引起，而是由温度过高，减少蒸腾作用从而导致气孔关闭。【解析】光反应和暗反应可相互提供物质，但不能相互提供能量；光合作用的光反应和暗反应是一个统一整体，停止光照后，[H]和ATP不再产生，细胞中C3积累，C5合成减少，从而导致C3合成速率降低。【答案】C[考点突破]光反应与暗反应的比较过程光反应暗反应图解条件必须在光下有光、无光都可以场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质物质转化能量转化光能→电能→活跃化学能，并储存在ATP中ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能关系①光反应为暗反应提供[H]和(ATP)；暗反应为光反应提供ADP和Pi②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成[特别提醒]反应式及元素去向[变式训练]1.如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是A．该反应的场所是叶绿体的类囊体B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成D．无光条件有利于暗反应进行解析本题主要考查光合作用的基本过程。图示为光合作用的暗反应阶段，该反应进行的场所是叶绿体基质，故A错误。C3生成C6H12O6需在多种酶的催化下，利用ATP提供的能量，通过[H]的还原进行，故B正确。若在最适温度条件下，提高温度会降低酶活性，会使反应减弱，故C错误。在无光条件下，暗反应会因[H]和ATP的缺乏受到限制，故D错误。答案B考点二影响光合作用的环境因素及应用【典例2】冬季修建一些温室大棚可为居民提供新鲜蔬菜，下列有关说法正确的是A．一般情况下，大棚内的蔬菜进行光合作用利用的光都是自然光B．为提高产量，在阴雨天可适当提高大棚内的温度C．增施农家肥可提高大棚内的二氧化碳浓度，促进晚上暗反应的进行，有利于有机物的积累D．蔬菜中的叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关【提示】①温度会影响光合作用和细胞呼吸酶的活性。②农家肥富含有机物，依靠分解者的分解作用。【解析】阴雨天应增大昼夜温差，适当提高白天的温度，降低晚上的温度，B错；晚上没有光照，暗反应因缺乏ATP和[H]的供应而不能进行，C错；叶绿素a、叶绿素b主要吸收蓝紫光(波长450nm左右)和红橙光(波长650nm左右)，而对绿光(波长500nm左右)吸收的则很少，因此叶绿素对光的吸收效率与光的波长不呈正相关，D错误。【答案】A[考点突破]1．光照强度(1)光照强度与光合作用强度的关系曲线分析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。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。(2)应用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。2．CO2浓度(1)CO2浓度与光合作用强度的关系曲线曲线表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即CO2补偿点。B点表示CO2饱和点。限制B点的因素是酶的数量和最大活性及光照强度等环境因素。(2)应用在农业生产中通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用强度。3．温度对光合作用速率的影响(1)温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。[特别提醒]当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律如下：①若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。③阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。[变式训练]2．(2013·兰州一中月考)下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析错误的是A．甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量B．乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变解析甲图表示光照强度对光合速率的影响，当光合速率达到最大值时，限制其不再增加的外部因素有CO2浓度、温度等，内部因素有酶的数量、色素的种类和数量等；乙图中d点与c点相比，d点光照较强，生成的[H]、ATP较多，所以暗反应中C3还原过程加强，消耗的C3总量多；丙图中，温度对光合速率的影响是通过影响酶的活性来实现的，其曲线走势应为抛物线型，而不是稳定不变。答案D【典例3】(2012·海南)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考点三光合速率与呼吸速率大小的相关分析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【提示】①“适宜条件下光照培养”意味着光合速率较大。②光合速率＞呼吸速率时，植物表现为生长。【解析】本题考查植物光合作用与呼吸作用相互关系方面的知识。在适宜条件下光照培养，植物能进行光合作用且光合作用速率大于呼吸作用速率，这样会导致密闭的玻璃容器内的CO2逐渐减少，光合作用速率随密闭玻璃容器内CO2的减少而降低，直至光合作用速率降低到与呼吸作用速率相等，此时CO2浓度在一定水平保持相对稳定。【答案】C[考点突破]1．光合速率与呼吸速率的关系2．曲线分析(如图)[变式训练]3．夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行一天24小时的检测，结果如图1，图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：(1)图1中所测气体为________；该大棚内的蔬菜一天内是否积累有机物？________。原因是________。(2)EC段和DB段叶肉细胞的C3含量的变化趋势分别是________、________，图1中CD段变化的原因可能是________。(3)对应图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________，而对应图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。解析(1)密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点对应时刻光合速率等于呼吸速率，7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。由于F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。(2)EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的[H]和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故而C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的[H]和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故而C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。(3)B点对应时刻光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率；DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径均有A、C、D、E。答案(1)O2是F点的O2含量高于A点(一天内光合作用释放O2的量多于呼吸作用消耗的O2量)(2)减少增加光照过强，使温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行(3)A、C、D、EA、C、D、E【典例4】(2013·黄山七校联考)某同学在做叶绿体色素的提取和分离的实验中，观察到的色素带颜色较浅，其可能原因是①无水乙醇加入量太多②未加CaCO3③未加SiO2④使用放置了两天的菠菜叶⑤只画了一次滤液细线考点四叶绿体中色素的提取和分离A．2种B．3种C．4种D．5种【提示】若层析液没及了滤液细线则观察不到的色素带或观察到的色素带颜色很浅。【解析】无水乙醇加入量过多，造成乙醇中的叶绿素含量浓度小，导致色素带颜色浅；不加CaCO3，研磨时会使叶绿素遭到破坏，提取到的叶绿素少，导致色素带颜色浅；未加SiO2导致研磨得不充分，使色素带浅；菠菜叶失绿，导致色素带颜色浅；画滤液细线次数少，导致色素带浅。【答案】D[考点突破]1．实验原理(1)绿叶中的各种色素能溶于有机溶剂(无水乙醇或丙酮)中，而不溶于水，从而使色素从生物组织中脱离出来。(2)各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度也不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素分离开。2．实验程序3．实验成功的关键(1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。(2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。(3)滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画2～3次。(4)滤液细线不能触及层析液、否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。[变式训练]4．回答下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题：(1)某同学的操作程序如下：①将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨；②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画1～2次；③将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。结果实验失