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.wps
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1、第4 4 讲 能量之源光与光合作用 一、捕获光能的色素和结构 1.1.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
2、述,的是( ) A. 叶绿素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 2.2.叶绿体的结构 例2.下列关于叶绿体的描述,的是( ) A基粒由类囊体堆叠而成 1 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 2 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48h 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
3、的部位 出现蓝色,有的没有出现蓝色。 其中,没 有出现蓝色的部位是( ) Aa、b 和d Ba、c和e Cc、d 和e Db、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的是(
4、 ) A. 光照强度为a时,造成曲线 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)。 3 4 比较光反应和暗反应 光反应 暗反应 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶 H2O 酶 物质 H+O 2 CO2 + C5 2C3 C3+H+ATP 变化 ADP+PiATP+H2
5、O (CH2O)+C5+ADP+Pi 光能转换为ATP中化学能 ATP中化学能转换为(CH2O) 中化学能 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
6、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. CO2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C5 D.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
7、,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩 上,此后绿藻细胞的叶绿体内 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。 5 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 6 例11下
8、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( ) At1t2,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 CO2CO2 浓度可出现的变化趋势是( ) A一直降低
9、,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.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
10、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,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
11、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
12、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, 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
13、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: 光照强度
14、 叶色 平均叶面积 (cm2) 13.6 气孔密度 (个mm-2) 净光合速率 (mol COm-2s-1) 2 强 浅绿 (100%) 826(100%) 4.33(100%) 中 绿 20.3(149%) 768(93%) 4.17(96%) 弱 深绿 28.4(209%) 752(91%) 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
15、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
16、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C
17、O2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 -1 -1 -1 别为2.1mgg 、3.9 mgg 、4.1 mgg 。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: (
18、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 - (CA)分解水中的 HCO 获得 CO。图 2 中达到最大 Pn 值的最低 NaHCO浓度为 ; 3 2 3 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 CO3 之间的离子平衡与 pH 有关,碱性条件下 pH 越高,HCO3 越 2
19、- 2- 少, CO 3 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 1 2 3 4 5
20、 6 7 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光灯的距离(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20 50min 后 试 管 中 溶 液 的 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”)
21、, 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%。
22、 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, 使光下产生的 能够及时 利用与及时再生,从而提高了光合作用中 CO2 的同化量。 第4 4 讲 能量之源光与光合作用 思考 1
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