2018版高中生物总复习第5章细胞的能量供应和利用第4讲能量之源__光与光合作用讲义新人教版必修12.doc
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1、第 4 讲 能量之源光与光合作用一、捕获光能的色素和结构 1.绿叶中色素的提取和分离实验原理:绿叶中色素溶于有机溶剂而不溶于水,因此可用等有机溶剂“提 取”绿叶中的色素。不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度 的随层析液在滤纸上扩 散得快,反之则慢,从而使不同色素“分离”。实验流程思考 1:有哪些实验因素可能造成色素提取液颜色过浅?思考 2:为什么层析液面不能淹没滤纸条上的滤液细线?2 种叶绿素主要吸收光,2 种类胡萝卜素主要吸收光。 思考 3:叶片为什么呈现绿色?秋天为什么又会变成黄色?思考 4:温室栽培为什么不选红色薄膜覆盖而常选择无色?例 1.关于叶绿体色素的叙述,错误的是() A. 叶
2、绿素 a 和 b 主要吸收红光和蓝紫光B. 绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 C. 利用纸层析法可分离 4 种叶绿体色素 D. 乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能2.叶绿体的结构例 2.下列关于叶绿体的描述,错误的是() A基粒由类囊体堆叠而成B叶绿体被膜由双层膜组成 C暗反应发生在类囊体膜上D类囊体膜上具有叶绿素和酶6二、光合作用的探究历程思考 5:人类是怎样认识到光合作用原理的?例 3.某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置 48 h 后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。 在日光下照光一段时间,去除锡箔纸,用 碘染色法处理叶片,观察到叶片有的部位 出现蓝色,有的没有出现蓝色。其中
3、,没 有出现蓝色的部位是()Aa、b 和 dBa、c 和 eCc、d 和 eDb、c 和 e例 4.为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片 进行实验,装片需要给予一定的条件,这些条件是() A光照、有空气、临时装片中无 NaHCO3 稀溶液B光照、无空气、临时装片中有 NaHCO3 稀溶液 C黑暗、有空气、临时装片中无 NaHCO3 稀溶液 D黑暗、无空气、临时装片中有 NaHCO3 稀溶液三、光合作用的基本过程例 5.科学家研究 CO2 浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影 响,得到实验结果如右图。请据图判断下列叙述不正确的是()A. 光照强度为 a 时,造成曲
4、线和光合 作用强度差异的原因是 CO2 浓度不同B. 光照强度为 b 时,造成曲线和光合 作用强度差异的原因是温度的不同C. 光照强度为 ab,曲线、光合作用强 度随光照强度升高而升高D. 光照强度为 ac,曲线 、光合作用 强度随光照强度升高而升高正是上题中这个实验才让科学家认识到光合作用分为依赖光的反应(光反应)和不依赖 光的反应(暗反应)。比较光反应和暗反应光反应叶绿体类囊体薄膜 光、色素、酶 H2O H+O2ADP+PiATP+H2O光能转换为 ATP 中化学能暗反应叶绿体基质 酶CO2 + C5 2C3 C3+H+ATP(CH2O)+C5+ADP+PiATP 中化学能转换为(CH2O
5、)中化学能场所条件 物质 变化能量变化光反应为暗反应提供H(NADPH)和 ATP;暗反应为光反应提供 NADP+ 以及 ADP 和 Pi。思考 6:光合作用的实质是什么?光、水、叶绿体分别起什么作用?在利用 CO2 合成有机物的过程中,它们可被替代吗?例 6.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的 叙述,正确的是()A. 叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内B. H2O 在光下分解为H和 O2 的过程发生在基质中 C. CO2 的固定过程发生在类囊体薄膜上D. 光合作用的产物淀粉是在基质中合成的例 7.右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的 示意图。下列叙述正确的是()A. C
6、O2 的固定实质上是将 ATP 中的化学能转变为 C3 中的 化学能B. CO2 可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类 C. 被还原的 C3 在相关酶的催化作用下,可再形成 C5D. 光照强度由强变弱时,短时间内 C5 含量会升高例 8.下列有关叶绿体及光合作用的叙述,正确的是() A破坏叶绿体外膜后,O2 不能产生 B植物生长过程中,叶绿体内各种色素的比例保持不变 C与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 D离体的叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2 后,可完成碳(暗)反应例9.正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩 上,此后绿藻细胞的叶
7、绿体内不可能发生的现象是()A. O2的产生停止B. CO2的固定加快C. ATP/ADP 比值下降D. NADPH/NADP+比值下降 四、光合作用的影响因素思考 7:哪些外界和内部因素会影响到植物光合速率的大小?解释其影响。例 10.(16 天津第 2 题)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突 然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质, 组合正确的是( )A红光,ATP 下降B红光,未被还原的 C3 上升C绿光,H下降D绿光,C5 上升例 11下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意 图。下列有关叙述,正确的是() A
8、t1t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2 释放增多 Bt2t3,暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2 时刻增加光照,光合速率将再提高 Ct3t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果Dt4 后短暂时间内,叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高, C3 化合物还原后的直接产物含量降低例 12.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() 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例 13
9、.某研究性学习小组采用盆栽实验,探究土壤干旱对某种植物叶片 光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分 条件保持适宜,实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有(多选)( )A叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势 B叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降C实验 24 天,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的 D实验 24 天,光合速率下降可能是由叶片内 CO2 浓度下降引起的例 14 .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,原因是()A光反应强度升高,暗反应强度降低 B光反应强度降低,暗反应强度降低 C光反应强度不变
10、,暗反应强度降低 D光反应强度降低,暗反应强度不变思考 8:怎样测定一定温度、光照强度和 CO2 浓度等条件下植物光合作用进行的快慢(即 光合作用强度或速率)?测得的结果是真正或实际的光合速率吗?为什么?例 15以测定的 CO2 吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光 合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。下列分析正确的是()A 光照相同时间,35时光合作用制造的 有机物的量与 30相等B光照相同时间,在 20条件下植物积累 的有机物的量最多C温度高于 25时,光合作用制造的有机 物的量开始减少D两曲线的交点表示光合作用制造的与呼 吸作用消耗的有机物的量相等例 16.将如图所示细胞置于密
11、闭容器 中培养。在不同光照强度下,细胞内外的 CO2 和 O2 浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的 是()A. 黑暗条件下增大、减小B. 光强低于光补偿点时,、增大C. 光强等于光补偿点时,、保持不变 D. 光强等于光饱和点时,减小、增大例 17.科研人员获得一种叶绿素 b 完全缺失的水稻突变体,该突变体 对强光照环境的适应能力更强。请回答:(l)提取水稻突变体的光合色素,应在研磨叶片时加入,以防止色素被破坏。 用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素,缺失的色素带应位于滤纸条的。(2)该突变体和野生型水稻的 O2 释放速率与光照强度 的关系如右图所示。当光照强度为 n 时,与野生型相比
12、, 突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率。当 光照强度为 m 时,测得突变体叶片气孔开放程度比野生型 更大,据此推侧,突变体固定 CO2 形成的速率更 快,对光反应产生的消耗也更快,进而提 高了光合放氧速率。(3)如果水稻出现叶绿素 a 完全缺失的突变,将无法进行光合作用,其原因是。 例 18.我省某经济植物光合作用的研究结果如图。(1)图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片中叶绿素含量的影响。叶绿素存在于 叶绿体中的上。需先用(填溶剂名称)提取叶片中的色素,再测定 叶绿素含量。用纸层析法进一步分离色素时,叶绿素 a 和叶绿素 b 在层析液中溶解度较大的 是。据图分析,该植物可通过以增强
13、对弱光的适应能力。(2)图乙表示初夏某天在遮光 50%条件下,温度、光照强度、该植物净光合速率和气 孔导度(气孔张开的程度)的日变化趋势。8:00 到 12:00 光照强度增强而净光合速率降 低,主要原因是。18:00 时叶肉细胞内 产生 ATP 的细胞器有。( 3) 实验过程中, 若去除遮光物, 短时间内叶肉细胞的叶绿体中 C3 化合物含量 。例 19.观测不同光照条件下生长的柑橘,结果见下表。请回答下列问题:平均叶面积(cm2) 13.6(100%)20.3(149%)28.4(209%)气孔密度(个mm-2) 826(100%)768(93%)752(91%)净光合速率光照强度叶色(mo
14、l CO m-2s-1)2强中 弱浅绿绿 深绿4.33(100%)4.17(96%)3.87(89%)注:括号内的百分数以强光照的数据作为参照(1)CO2 以方式进入叶绿体后,与结合而被固定,固定产物的还原需要光反应提供的。(2)在弱光下,柑橘通过和来吸收更多的光能,以适应弱光 环境。(3)与弱光相比,强光下柑橘平均每片叶的气孔总数,单位时间内平均每片叶 CO2 吸收量。对强光下生长的柑橘适度遮阴,持续观察叶色、叶面积和净光合速率, 这三个指标中,最先发生改变的是,最后发生改变的是。例 20.为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响,研究者选取 至少具有 10 个棉铃的植株,去除不同比例
15、棉铃,3 天后测定叶片的 CO2 固定速率以及蔗糖和 淀粉含量。结果如图。(1)光合作用碳(暗)反应利用光反应产生的 ATP 和,在中 将 CO2 转化为三碳糖,进而形成淀粉和蔗糖。(2)由图 1 可知,随着去除棉铃百分率的提高,叶片光合速率。本实验中对照 组(空白对照组)植株 CO2 固定速率相对值是。(3)由图 2 可知,去除棉铃后,植株叶片中增加。已知叶片光合产 物会被运到棉铃等器官并被利用,因此去除棉铃后,叶片光合产物利用量减少, 降低,进而在叶片中积累。(4)综合上述结果可推测,叶片光合产物的积累会光合作用。(5)一种验证上述推测的方法为:去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理,使遮光
16、叶 片成为需要光合产物输入的器官,检测叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除 棉铃植株的叶片相比,若检测结果是, 则支持上述推测。例 21.某课题小组研究红光和蓝光对花生幼苗光合作用的影响,实验 结果如图所示。(注:气孔导度越大,气孔开放程度越高)(1)与 15d 幼苗相比,30d 幼苗的叶片净光合速率。与对照组相比,光 处理组的叶肉细胞对 CO2 的利用率高,据图分析,其原因是 。(2)叶肉细胞间隙 CO2 至少需要跨层磷脂双分子层才能到达 CO2 固定的部位。(3)某同学测定 30d 幼苗的叶片叶绿素含量,获得红光处理组的 3 个重复实验数据分 别为 2.1mgg-1、3.9 mgg-1、
17、4.1 mgg-1。为提高该组数据的可信度,合理的处理方法 是。 例22.为研究浮游藻类的光合作用,将一种绿藻培养至指数生长期,并以 此为材料,测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示 意图;图2是不同NaHCO3浓度(pH8.5,25)条件下测得的Pn 曲线图。请回答下列问题:(1)通过变换图1中光源,可研究、对光合作用的影响。(2)在测定不同光照对Pn的影响时,如不精确控制温度,则测得的光照与Pn的关系 (填“呈正相关”、“呈负相关”或“难以确定”)。(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶323(CA)分解水中的HCO
18、 -获得CO 。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO 浓度为;在 更高NaHCO3浓度下,Pn不再增加的主要原因有、 。-2-(4)培养基中的HCO3 与CO32-2-之间的离子平衡与pH有关,碱性条件下pH越高,HCO3 越少,CO3越多,而CO3几乎不能被该藻利用。在测定不同pH(7.010.0)对光合作用的影响时,导致Pn发生变化的因素有、。例 23. BTB 是一种酸碱指示剂。 BTB 的弱碱性溶液颜色可随其中 CO2 浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下 实验:用少量的 NaHCO3 和 BTB 加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的
19、CO2 使溶液变 成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到 7 支试管中。其中 6 支加入生长状况一致的 等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光*1008060402050min 后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色* 遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯 100 cm 的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:(1)本实验中,50 min 后 1 号试管的溶液是浅绿色,则说明 2 至 7 号试管的实验结果是由引起的;若 1 号试管的溶液是蓝色,则
20、说明 2 至 7 号试管的实验结果是(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中 X 代表的颜色应为(填“浅绿色”、 “黄色”或“蓝色”),判断依据是。(3)5 号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草 。 例 24(15 年全国卷第 29 题) 为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以 生长状态相同的某种植物为材料设计了 A、B、C、D 四组实验。各组实验的温度、光照强度 和 CO2 浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为 135s。处理结束时测定各组材 料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下:A 组:先光照后黑暗,时间各为 67.5s;光合作用产物
21、的相对含量为 50%。B 组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为 7.5s;光合作用 产物的相对含量为 70%。C 组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为 3.75ms(毫秒); 光合作用产物的相对含量为 94%。D 组(对照组):光照时间为 135s;光合作用产物的相对含量为 100%。 回答下列问题:(1)单位光照时间内,C 组植物合成有机物的量(填“高于”、“等于”或“低 于”)D 组植物合成有机物的量,依据是; C 组和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要,这些反应发生的部位 是叶绿体的。(2)A、B、C 三组处理相比,随着的增加
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