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专题６光合作用对应学生用书起始页码Ｐ５５考点１捕获光能的色素与结构 一、色素及色素的提取和分离１．方法及原理方法原理提取用无水乙醇或丙酮提取叶绿体中的色素不溶于水，溶于有机溶剂分离纸层析法叶绿体色素在层析液中的溶解度不同，色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同２．实验流程步骤操作要点说明提取色素研磨过滤研磨后并用单层尼龙布过滤（１）无水乙醇：作为提取液，可溶解绿叶中的色素（２）二氧化硅：有助于研磨得充分（３）碳酸钙：防止研磨中叶绿素被破坏制备滤纸条将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端１ｃｍ处用铅笔画一条细线剪去两角以保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐，否则会形成弧形色素带画滤液细线用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条滤液细线，待滤液干后再画一两次（１）滤液细线要细而直（２）干燥后重复画一两次，既能使滤液细线有较多的色素，又能使各色素扩散的起点相同色素分离（１）在层析时，不能让滤液细线触及层析液（２）滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带 ３．结果分析（１）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和叶绿素ｂ（记忆口诀：胡黄ａｂ），它们的颜色自上而下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。（２）四种色素中色素带最宽的色素呈现蓝绿色；在层析液中溶解度最大的色素是胡萝卜素。 （１）若实验现象中滤纸条色素带重叠，原因是什么？提示：滤液细线过粗。（２）若实验现象中滤纸条各色素带颜色均较浅，原因可能有哪些？若只是最下面两条色素带较浅呢？提示：若滤纸条各色素带颜色均较浅，是因为滤纸条上的色素含量较少，引起滤纸条上色素较少的原因有三：未加二氧化硅，研磨不充分；一次性加入无水乙醇的量过多，提取液浓度太低；划滤液细线时次数太少。若只是最下面两条色素带较浅，是因为叶绿素含量较少，引起原因有二：未加碳酸钙或加入过少，叶绿素被破坏；所选叶片叶绿素的含量较少，如采用泛黄的叶片。（３）植物叶片夏天呈绿色，秋天的变黄或变红是什么原因？提示：叶片颜色主要是由两类色素决定的，一是存在于叶绿体中的叶绿素和类胡萝卜素，二是存在于液泡内的花青素。夏天叶片呈绿色是因为叶绿素最多。秋天低温时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。低温情况下，叶片白天制造的淀粉在晚上不能完全转化成葡萄糖运出叶子，同时叶片中的水分减少，于是葡萄糖在叶片中的浓度越来越高，从而使细胞呈酸性。花青素是一种不稳定的有机物，当细胞液为碱性时，花青素呈蓝色，当细胞液呈酸性时，花青素呈红色，因而秋天有的植物叶片呈红色。 二、叶绿体１．结构：２．功能：进行光合作用的场所。３．与功能相适应的结构特点：吸收光能的色素分布于类囊体膜上；与光合作用有关的酶分布在类囊体膜和叶绿体基质中。考点２光合作用的原理及应用 一、光合作用的探究历程１．普利斯特利的实验（１）实验过程及现象：密闭玻璃罩＋绿色植物＋蜡烛→不易熄灭小鼠→不易窒息死亡{ （２）实验结论：植物可以更新空气。２．萨克斯的实验（１）实验过程及现象：黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光 碘蒸气→变蓝（对照组）一半遮光 碘蒸气→不变蓝（实验组）ìîíïïïï（２）结论：植物叶片在光合作用中产生了淀粉。３．恩格尔曼实验（１）实验过程及现象水绵好氧细菌}黑暗无空气→极细光束照射水绵→好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射到的部位临时装片完全曝光→好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位ìîíïïïïïï（２）结论：叶绿体是光合作用的主要场所。光合作用过程能产生氧气。４．鲁宾和卡门的实验（方法：同位素标记法）（１）实验过程及现象Ｈ２１８Ｏ＋ＣＯ２→植物→１８Ｏ２Ｈ２Ｏ＋Ｃ１８Ｏ２→植物→Ｏ２（２）结论：光合作用释放的氧气全部来自水。５．卡尔文的实验（１）实验方法：同位素标记法。（２）实验过程及结论：用１４Ｃ标记的１４ＣＯ２，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了ＣＯ２中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。二、光合作用过程１．过程２．反应式：ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ光能叶绿体→（ＣＨ２Ｏ）＋Ｏ２。３．光合作用反应式及元素去向分析①光合作用过程中Ｏ元素的转移途径Ｈ２１８Ｏ光反应 →１８Ｏ２Ｃ１８Ｏ２ＣＯ２的固定 →Ｃ３Ｃ３的还原 →（ＣＨ２１８Ｏ）＋Ｈ２１８Ｏ②光合作用过程中Ｃ元素的转移途径１４ＣＯ２ＣＯ２的固定 →１４Ｃ３Ｃ３的还原 →（１４ＣＨ２Ｏ）③光合作用过程中Ｈ元素的转移途径：Ｈ２Ｏ→［Ｈ］→（ＣＨ２Ｏ）＋Ｈ２Ｏ （１）用１４Ｃ标记１４ＣＯ２，１４Ｃ会出现在Ｃ５中吗？提示：不会。光合作用暗反应中Ｃ５的作用在于固定ＣＯ２形成Ｃ３，１４ＣＯ２中的１４Ｃ转移途径为１４ＣＯ２→１４Ｃ３→（１４ＣＨ２Ｏ），中间没有Ｃ５参与，Ｃ５的作用为Ｃ５＋ＣＯ２→２Ｃ３→（ＣＨ２Ｏ）＋Ｃ５，Ｃ５被用于再次固定ＣＯ２，不能理解为Ｃ５生成（ＣＨ２Ｏ）。（２）“光反应制约暗反应，暗反应不会制约光反应”的说法为什么错误？提示：光反应为暗反应提供［Ｈ］和ＡＴＰ，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供ＡＤＰ、Ｐｉ和ＮＡＤＰ＋等，故暗反应停止（如停止ＣＯ２供应）时，光反应也将受制约，从而导致Ｏ２产生速率下降。 三、影响光合作用的因素１．内部因素（１）与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。（２）植物叶片的叶龄、叶面积指数也会影响光合作用，如图所示。２．外部因素（１）三大单因子变量对光合速率的影响因素原理图像应用光照强度影响光反应阶段，制约ＡＴＰ及ＮＡＤＰＨ的产生，进而制约暗反应温室大棚内适当提高光照强度可以提高光合速率；欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点二氧化碳浓度影响暗反应阶段，制约Ｃ３的生成Ａ．大田中增加空气流动，以增加ＣＯ２浓度，如“正其行，通其风”；Ｂ．温室中可增施有机肥，以增大ＣＯ２浓度温度通过影响酶活性进而影响光合作用（主要制约暗反应）Ａ．大田中适时播种；Ｂ．温室中，增加昼夜温差，保证植物有机物的积累 （２）多因子变量对光合速率的影响图像续表含义Ｐ点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Ｑ点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充ＣＯ２，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和ＣＯ２浓度以提高光合作用速率 （１）光合作用中ＣＯ２浓度越高越好吗？提示：ＣＯ２浓度并不是越高越好，这是因为ＣＯ２浓度过高时会抑制植物的细胞呼吸，进而会影响光合作用。（２）北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？提示：光合作用将减弱。光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞ＣＯ２供应不足，光合作用减弱。（３）大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。提示：有机肥在被微生物分解的时候会释放ＣＯ２，增加了大棚中的ＣＯ２浓度，促进光合作用。考点３光合作用和细胞呼吸的综合 细胞呼吸与光合作用过程图解综合１．物质名称ｂ：Ｏ２ ｃ：ＡＴＰ ｄ：ＡＤＰ ｅ：ＮＡＤＰＨ（［Ｈ］） ｆ：Ｃ５ ｇ：ＣＯ２ ｈ：Ｃ３。２．生理过程及场所ＡＢＣＤＥ生理过程光反应暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜对应学生用书起始页码Ｐ５７一 环境条件骤变对光合作用过程中各物质量变化的分析（科学思维）１．分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。２．示例分析当外界条件改变时，光合作用中Ｃ３、Ｃ５及ＡＴＰ和ＡＤＰ含量变化可以采用如图分析：（１）停止光照时，短时间内：光停，ＡＴＰ↓，ＡＤＰ↑，Ｃ３↑，Ｃ５↓，分析如下：过程①停止→ ↓过程②停止 ↓过程③停止→ ↓过程④停止ａ．ＡＴＰ不再产生ｂ．原有ＡＴＰ仍继续分解，直至全部消耗→ＡＤＰ积累，含量增加；ＡＴＰ减少ａ．Ｃ３不再还原成Ｃ５和（ＣＨ２Ｏ）ｂ．原有Ｃ５仍继续参与ＣＯ２的固定，直至全部消耗→Ｃ３积累，含量增加；Ｃ５减少（２）ＣＯ２供应停止时，短时间内：ＣＯ２停，Ｃ５↑，Ｃ３↓，ＡＴＰ↑，ＡＤＰ↓，分析如下：过程④停止→ ↓过程③停止 ↓过程②停止→ ↓过程①停止ａ．Ｃ３不再生成ｂ．原有Ｃ３继续还原生成Ｃ５和（ＣＨ２Ｏ）直至全部消耗→Ｃ５积累，含量增加；Ｃ３减少ａ．ＡＴＰ不再分解ｂ．原有ＡＤＰ继续合成ＡＴＰ，直至全部消耗→ＡＴＰ积累，含量增加；ＡＤＰ减少３．模型法表示Ｃ３和Ｃ５含量的变化 ４．连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析（１）光反应为暗反应提供的［Ｈ］和ＡＴＰ在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。（２）一直光照条件下，会造成［Ｈ］、ＡＴＰ的过度积累，利用不充分；光照和黑暗间隔条件下，［Ｈ］、ＡＴＰ基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照１０分钟，黑暗处理１０分钟；乙光照５秒，黑暗处理５秒，持续２０分钟，则光合作用制造的有机物：甲＜乙。（２０１９江西五市八校一模，５）在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化错误的是（ ）Ａ．ＡＴＰ含量下降Ｂ．Ｃ３的含量上升Ｃ．合成Ｃ５的速率加快Ｄ．ＮＡＤＰＨ的含量下降类题通法 光合作用过程中，突然改变条件，相关物质的变化，应从其来源和去向两方面考虑。如：突然中断ＣＯ２供应，短时间内，ＣＯ２的固定速率降低，Ｃ３的合成减少，而Ｃ３的还原仍在进行，导致Ｃ３含量减少，Ｃ５含量增加。解析 叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光，若由自然光突然改用光照强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ减少，Ａ、Ｄ正确；由于ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ含量下降，导致Ｃ３被还原为Ｃ５的速率减慢，而短时间内暗反应中ＣＯ２的固定仍在消耗Ｃ５，生成Ｃ３，故短时间内Ｃ３的含量会上升，合成Ｃ５的速率减慢，Ｂ正确，Ｃ错误。答案 Ｃ错因分析 以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。在各物质变化中，Ｃ３和Ｃ５含量的变化是相反的，ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ含量变化是一致的。１－１ （２０１９福建厦门湖滨中学第一次阶段检测，３５）光合作用通过密切关联的两大阶段———光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是（ ）Ａ．突然中断ＣＯ２供应，会暂时引起叶绿体基质中Ｃ５／Ｃ３的值减小Ｂ．突然中断ＣＯ２供应，会暂时引起叶绿体基质中ＡＴＰ／ＡＤＰ的值增大Ｃ．突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中Ｃ３／Ｃ５的值减小Ｄ．突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ＡＴＰ／ＡＤＰ的值减小１－１答案 Ｂ 突然中断ＣＯ２供应，导致ＣＯ２的固定速率降低，叶绿体中Ｃ５含量增加、Ｃ３含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中Ｃ５／Ｃ３的值增大，Ａ错误；突然中断ＣＯ２供应，导致Ｃ３含量减少，进而使ＡＴＰ和［Ｈ］含量增多，所以暂时引起叶绿体基质中ＡＴＰ／ＡＤＰ的值增大，Ｂ正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率降低，ＡＴＰ