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第三课生物的新陈代谢第二课时光合作用要点、疑点、考点1光合作用的发现1864年：德国科学家萨克斯把绿叶暗处理几小时，然后把这个叶片一半遮光，另一半曝光；一段时间后用碘蒸气处理叶片，发现只有曝光的一半呈现深蓝色。证明光合作用产生了淀粉。1880年：德国科学家恩吉尔曼用水绵进行有关实验，发现好氧菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位，从而证明光合作用放出氧气；光合作用的场所是叶绿体。要点、疑点、考点20世纪30年代：美国科学家鲁宾和卡卡门用氧的同位素18O分别标记参与光合作用的水和二氧化碳，证明光合作用放出的氧全部来自于水。2光合作用的场所光合作用场所叶绿体的中色素叶绿体要点、疑点、考点种类在绿色植物的叶片中，叶绿素的含量通常是类胡萝卜素的四倍，所以在正常情况下，叶片总是呈绿色。叶绿体中色素的作用是吸收可见的阳光。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。这些色素所吸收的光能都能用于光合作用。绝大部分的叶绿素a分子和全部叶绿素b分子具有吸收光能的作用，少数不同状态的叶绿素a分子具有将光能转化为电能的作用，这是光合作用的核心问题。叶绿素类胡萝卜素叶绿素a（呈蓝绿色）叶绿素b(呈黄绿色）胡萝卜素（呈橙黄色）叶黄素（呈黄色）含量功能要点、疑点、考点3光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段要点、疑点、考点总反应式6CO2+12H2O*光叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2*4光合作用的意义光合作用实质把CO2和H2O转化成有机物，同时把光能转变成化学能，储存在有机物中。要点、疑点、考点光合作用意义绿色植物的光合作用完成了自然界规模巨大的物资转变—“绿色工厂”绿色植物的光合作用同时有完成了自然界规模巨大的能量转变。绿色植物的光合作用从根本上改变了地面上的上生活环境—“自动的空气净化器”总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，它在整个生物界以至整个自然界重都具有及其重要的意义。要点、疑点、考点5C3植物与C4植物C3植物和C4植物叶片结构的特点采用放射性同位素标记技术，追踪物质的转移途径：对C3植物来说，CO2在叶肉细胞中被固定下来首先形成三碳化合物，再还原成葡萄糖等有机物，对C4植物来说，CO2在叶肉细胞中被固定下来首先形成四碳化合物，然后运输到维管束鞘细胞的叶绿体中，释放CO2参加与C3植物相同的反应C3植物维管束鞘薄壁细胞较小，不含叶绿体，周围的叶肉细胞排列较松散。C3途径C4途径C4植物叶片维管束鞘薄壁细胞中含有许多叶绿体，它比叶肉细胞叶绿体大，没有基粒或发育好的基粒；在维管束鞘外面有排列紧密的叶肉细胞（内有基粒）要点、疑点、考点6影响光合作用的因素光照强度光合作用时间和面积二氧化碳浓度温度以及水肥课前热身下图表示德国科学家恩吉尔曼用水绵进行光合作用的实验示意图。请据图回答：(1)恩吉尔曼选择水绵作为研究光合作用材料的优点是（叶绿体螺旋带状），便于观察，好氧细菌的作用是（指示氧气释放的部位）。(2)将水绵和好氧细菌制成临时装片，为排除外界环境的干扰，必需放在（黑暗、无光照）的环境里。(3)用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现到的现象是（好氧细菌聚集在光束照射到的部位）。课前热身(4)如果临时装片完全暴露在光下，好氧细菌的分布特征是（均匀分布在叶绿体周围）。(5)恩吉尔曼的实验可以证明：(叶绿体是光合作用的部位，氧气是由叶绿体释放的，光合作用需要光)。能力、思维、方法【例1】在光合作用中，不需要酶参与的过程是()ACO2的固定B叶绿素吸收光能C三碳化合物的还原DATP的形成B【解析】本题考核对光合作用过程的理解、掌握程度。虽然教材中没有明确指出光合作用过程中哪一个阶段不需要酶参与，但可以在牢固掌握光合作用过程的基础上，采取排除法，或运用相关的物理、化学知识，不难得出正确的结论。CO2固定是由一个分子的CO2和一个五碳化合物分子结合，形成两个三碳化合物分子。能力、思维、方法这和暗反应阶段的其他反应一样都是生物化学反应，需要酶的参与。所以选项A是错误的。选项C是三碳化合物还原，教材中也已指出，“三碳化合物在ATP和酶的作用下，接受光反应时水进行分解所产生的氢，被氢还原”，因此选项C也是错误的。ATP由ADP加Pi合成，个过程有酶参与，在光合作用的图解中已明确标明，所以选项D也不是正确项。在上述三者被排除之后，根据物理、化学中有关物质吸收光能的知识，可以肯定选项B是正确项。叶绿素吸收光能是光物理和光化学过程，不需要酶的参与。【例2】光合作用过程中，电能转换成化学能的一个反应方程式为：NADP++2e-+H+酶NADPH，该反应式中电子的最初供体是()A叶绿素aB特殊状态的叶绿素aC吸收和传递光能的色素分子D参与光反应的水分子D能力、思维、方法【解析】光合作用过程中，色素分子的主要作用是吸收、传递和转化光能，在转化光能过程中，处于特殊状态的叶绿素a分子接受其他色素吸收的光能，激发而失去电子，失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子。因此该反应中，电子直接来自于激发状态的叶绿素a，而电子的最初供体是参加反应的水。【例3】(2001年广东高考)为证实“二氧化碳是光合作用合成必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：(1)实验目的：(略)(2)实验材料和用具：(略)能力、思维、方法(3)实验方法和步骤：①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。③饥饿一段时间后，自暗室内取出，光照若干小时，使其充分进行光合作用。④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在培养皿中，用碘—碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显错误，请指出并改正。能力、思维、方法【解析】这位同学的实验方案有三处错误：在步骤②中，暗室用红色安全灯是错误的，因为植物能够吸收红光进行光合作用，从而使叶片内贮藏的有机物消耗掉的方案失败；葡萄糖与碘酒没有特异的颜色反应，步骤⑤中检测的应该是淀粉；而这一实验方案最大的缺陷是设计不严密，没有对照组，因此在步骤①中，应选择两株生长状况相同的植物，分别用玻璃罩(A、B)罩住，其中A内放置一杯NaOH溶液，B内放置一杯清水，其他实验步骤相同。能力、思维、方法【例4】将某种植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20℃的温度下，分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用，结果如图所示，问：能力、思维、方法(1)该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的（）倍。(2)该叶片在10℃、5000勒克斯的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是（）mg。(3)该叶片在20℃、20000勒克斯的光照下，如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为（）mg。【答案】(1)3(2)4(3)703能力、思维、方法【解析】在黑暗条件下，植物只进行呼吸作用，而在光照时，既进行光合作用，又要进行呼吸作用，因此，在光照时测得的氧气的释放量，是光合作用和呼吸作用两个生理过程累加的结果。温度能影响酶的活性，光合作用和呼吸作用的强度受温度影响，同时，光合作用的强度还与光照强度有关。从上图中可以直接看出，20℃时呼吸速率是10℃的3倍。10℃时，测得5000勒克斯光照下氧气释放量为1小时3.5mg，而呼吸作用在10℃时每小时消耗氧气05mg，所以此时光合作用产生的氧气量为3.5mg+05mg=4mg。在20℃时每小时呼吸作用消耗氧气1.5mg，20000勒克斯光照下测得氧气释放量6mg，实际光合作用产生氧气75mg，根据反应方式，生成1mol葡萄糖可释放6mol氧气，则每小时产生葡萄糖的质量为7.03mg。能力、思维、方法【例5】将生长状况相同的同一树种的幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温组合下生长(其他各种条件都相同)。一定时间后测定幼苗的高度，结果如下表：平均高度夜温日温11172330－33.219.9231730.716.824.910.915.8－能力、思维、方法请据表回答下列问题：(1)幼苗生长最快的温度组合是：日温，夜温。幼苗生长最慢的温度组合是：日温，夜温。(2)出现上述结果的原因是。【答案】(1)30℃17℃17℃17℃(2)白天温度高，有利于幼苗进行光合作用，合成有机物。幼苗在夜间只进行呼吸作用，温度高时呼吸作用强烈，有机物消耗多，对生长不利。昼夜温差大，有利积累有机物，幼苗生长快。能力、思维、方法【解析】此题首先要求学生看懂表格，在表中可以看出，幼苗生长最快的温度组合是日温30℃、夜温17℃；幼苗生长最慢的温度组合是日温17℃、夜温17℃。根据表中提供的这些数据，就可以分析其原因。这时就应当想到，白天温度高，有利于幼苗进行光合作用，合成有机物。幼苗在夜间只进行呼吸作用，温度高时呼吸作用强烈，有机物消耗多，对生长不利。昼夜温差大，有利于积累有机物，幼苗生长快。这道题既考查了考生对以表格形式表示实验数据的阅读和理解能力，也考查了考生掌握光合作用、呼吸作用、有机物积累和植物生长等有关知识的程度，以及运用这些知识分析实验结果的能力。