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1•第3讲能量之源——光与光合作用2知识点一捕获光能的色素和叶绿体结构34•答案：①红光和蓝紫光②蓝紫光③暗反应所需的酶④色素和光反应所需的酶⑤叶绿体是光合作用的场所5•议一议：(1)海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？•(2)在温室内自然光照射基础上，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？•答案：(1)不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。•(2)红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光谱，因此可以补充这两种光达到增产的目的。6知识点二光合作用的探索历程[连线]7•答案：连一连：①－A－b②－C－a③－E－e④－D－c⑤－B－d8知识点三光合作用的过程及意义910•答案：⑥光、色素、酶、ADP、Pi、NADP＋⑦ATP⑧酶、[H](NADPH)、ATP⑨ATP11•想一想：什么叫光合速率？它分为几种类型，关系如何？•答案：光合速率或称光合强度是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行光合作用的量(如释放多少氧，消耗多少CO2)。•它分为表观光合速率和真正光合速率两种类型，在光照条件下，人们测得的CO2吸收量是植物从外界环境吸收的CO2总量，叫表观光合速率。真正光合速率是指植物在光照条件下，植物从外界环境中吸收的CO2的量加上呼吸作用释放的CO2的量，即植物实际同化的CO2的量。表观光合速率小于真正光合速率。12叶绿体的结构与功能13•1．叶绿素对红光(640～680nm)和蓝紫光(430～470nm)的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波长的光并非不吸收，只是吸收量少。•2．叶绿体类囊体膜上分布着光合色素及光反应的酶系统(光反应场所)；叶绿体基质中含有大量与暗反应相关的酶(暗反应场所)。•3．叶片呈绿色的原因：一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收绿光被反射回来。秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中花青素的颜色。14•闪记：①色素的功能：转换光能的色素只有少数处于特殊状态的叶绿素a，吸收、传递光能，四种色素都可以。•②光合作用过程一、二、三、四•一个场所(叶绿体)•两个阶段(光反应、暗反应)•三种能量(光能―→ATP中活跃化学能―→(CH2O)中稳定化学能)•四个物质变化：水光解、ATP形成、CO2固定、C3还原。15•学习笔记：16•1．1771年普里斯特利实验光合作用发现史中的经典实验分析17•2．1864年萨克斯实验•提前暗处理——消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰•3．1880年恩格尔曼实验18•4．20世纪30年代鲁宾、卡门实验•实验方法：同位素标记法19•提醒在光合作用的发现中，大多数科学家们利用了对照实验，使结果和结论更科学、准确。•(1)萨克斯：自身对照，自变量为光照(一半曝光与另一半遮光)，因变量为颜色变化。•(2)恩格尔曼：自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧菌的分布。•(3)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。•(4)普里斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。20•本考点单独命题概率低，往往是借鉴经典实验的方法手段在综合题或探究题中体现。21•【典例1】►(2012·南昌市一模)德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是•()。•①本实验未设对照组②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉•A．①～④全部B．只有②③④•C．只有①②③D．只有②③22•解析该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，④错误。•答案D•【思考与评价】恩格尔曼的实验设计巧妙之处在哪儿？23•提示主要表现在以下四个方面：•①选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体呈螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。•②将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实验正常进行。•③选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。•④进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。24•1．识图领悟光合作用过程光合作用过程分析25•结合上图，列表分析如下：•光反应与暗反应的比较过程光反应暗反应图解26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27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Pi；②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成28•2.动态分析：光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响•当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：2930•★★★本考点历年是高考命题的重要内容，试题侧重考查考生对光合作用过程图解的理解与分析，如光反应与暗反应的场所、条件、物质变化、能量变化、相互关系以及在某种环境因素突然发生变化的情况下，细胞中C3和C5的含量变化情况等。31•【典例2】►(2011·新课标全国卷)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题。32•(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。•(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是__________________________。•(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。•(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因是________________________________。33•解析本题考查光合作用过程及同学们从曲线中获取有效信息的能力。当环境中二氧化碳浓度降低时，C5(物质B)和CO2结合生成C3(物质A)的速率减慢，而C3(物质A)的还原生成C5(物质B)不受影响，C5(物质B)的含量升高，C3(物质A)的含量降低。当达到新的平衡后，由于一分子的C5(物质B)和CO2结合可以生成两分子的C3(物质A)，最终物质A的浓度比物质B高。34•答案(1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定。根据暗反应特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当环境中CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累(3)高•(4)低CO2浓度低时，暗反应强度减弱，所需要ATP和[H]少35•【训练1】►图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。据图回答下列问题。图1图236•(1)图1中A表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是____________。•(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是________。•(3)图2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：______________________。•(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是：_____________________________。•答案(1)[H]水在光下分解用于C3的还原(2)太阳光能(CH2O)(3)C3CO2与C5结合形成C3继续进行，而C3不能被还原(4)C5C5与CO2结合形成C3量不变，而C3不能被还原为C537•温馨提示：以下内容为难点，但高考时又为出题热点，望耐心复习，真正掌握。•一、内部因素对光合作用速率的影响•1．同一植物的不同生长发育阶段•曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。•应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用38•2．同一叶片的不同生长发育时期•曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。•应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。39•二、单因子变量对光合作用的影响(外界因素)•1．光照——光合作用的动力•①光照时间越长，产生的光合产物越多。•②光质，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。•③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。40•曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表示此时的呼吸强度。•AB段表明光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，B点对应的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点对应的光照强度称为光饱和点。41•应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。•提醒外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律：•①呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移；呼吸速率减小，CO2(光)补偿点应左移。•②呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降，CO2(光)补偿点右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点左移。42•2．光照面积•曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。•OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。43•应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。44•3．CO2浓度•曲线分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。•应用：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。45•4．必需矿质元素•曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。•应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作