2013届一轮复习光与光合作用.ppt

第12讲 能量之源 光与光合作用,一、捕获光能的色素和结构,(1)光合色素的种类,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,（橙黄色）,（黄色）,（蓝绿色）,（黄绿色）,(2)功能：,(3)色素与吸收光谱,吸收光能,1、捕获光能的色素,红光,蓝紫光,蓝紫光,红光,蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收,叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ,类胡萝卜素,叶绿素b,叶绿素a,吸收光能的百分比,吸收光能的四种色素就分布在_上,基粒,基质,类囊体,类囊体薄膜,2叶绿体的结构 (1)叶绿体的结构：由_、_、_和_组成，与光合作用有关的酶分布于_及_中。光合作用色素分布于类囊体薄膜上，因此光反应的场所是_。,基粒的类囊体,基质,类囊体薄膜,外膜,内膜,叶绿体基质,基粒(由类囊体构成),(2)叶绿体扩大反应面积的方式：,类囊体薄膜叠加形成基粒。,(3)功能：,叶绿体是进行光合作用的场所。,(4)分布：,叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和幼嫩的皮层细胞。,色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。 各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。,二、“绿叶中色素的提取和分离”实验,1实验原理,色素提取原理：,色素分离原理：,2、方法步骤,（1）提取色素,（2）制备滤纸条,（4）分离绿叶中的色素,（5）观察纪录,（3）画滤液细线,加入少许SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇,称取绿叶 剪碎 研磨： 过滤： 收集滤液,（1）提取色素,请思考:研磨过程中加入二氧化硅和碳酸钙的目的是什么？,为什么要及时用棉塞将试管口塞严？,答：二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。,答：为了防止溶剂挥发。,(2)制备滤纸条,剪取滤纸条，长度约等于烧杯高度,宽约1 cm,请思考：为什么要将滤纸的一端剪去两角？,答：为了使色素在滤纸条上的扩散速度一致。,在一端约1cm处剪去两角,用铅笔画上平直的细线,（3）画滤液细线,用毛细管取少量提取液沿铅笔线画一条细线,请思考：为什么在画滤液细线时画多一两次呢？,答：为了增加色素的含量。,（4）分离色素,1,1、虑液细线,2、层析液液面,2,请思考：将滤纸条插入层析液时，应注意什么问题？为什么？,答：应注意不能让滤液细线触及层析液。因为滤纸上的滤液细线如果触到层析液,滤纸上叶绿体中的色素就会溶解到层析液中,实验就会失败。,(5)观察结果：滤纸条上色素带有四条，如图：,3实验中几种化学试剂的作用 (1)无水乙醇 (2)层析液 (3)二氧化硅 (4)碳酸钙,用于提取绿叶中的色素。,用于分离绿叶中的色素。,可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。,防止研磨过程中色素被破坏。,思考？,如果未加入这些试剂会出现会出现什么现象？,创新设计P53：训练2,色素提取液呈淡绿色的原因分析 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。,4实验中的注意事项 (1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 (2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 (3)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。 (4)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。,1.在“绿叶中色素的提取与分离”实验中得到的色素带颜色较浅,分析其原因可能是( ) 加入的丙酮太多 用无水乙醇代替丙酮 层析液没及滤液细线 研磨时没有加入CaCO3 研磨时没有加入SiO2 取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少 画滤液细线的次数少 使用放置数天的波菜叶 A. B. C. D.,C,2(2010上海高考)右图中代表新鲜菠菜叶 的光合色素纸层析结果，则右图所示结 果最有可能来自 () A水培的洋葱叶 B生长的柳树幼叶 C培养的衣藻 D秋冬的银杏落叶,D,3.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，正确的是() A用质量分数为15%的盐酸、体积分数为95%的酒精溶液的混合液(11)进行解离，使细胞分散开来 B可以用93号汽油做层析液 C研磨时要加入碳酸钙，以防止叶绿体被破坏 D研磨液用滤纸过滤后，盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧,B,4.下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题，分析回答： (1)剪碎5 g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中，加入SiO2后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是没有加入_，使得_。,碳酸钙和无水乙醇,叶绿素分子受到破坏、色素没有被提取出来,(2)甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显。甲同学实验失败的原因可能是_。 (3)若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是 _。,层析液触及滤液细线,缺Mg植物不能合成叶绿素,【例2】(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体中色素的提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为_。 (2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的_来判断条带的色素种类。,叶绿素b,吸收光谱,(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为是由某些色素含量增加所造成的。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两位同学的观点是否正确？,从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行色素的提取和分离实验，测定和记录结果，比较这两种叶片各种色素的组成及含量后，得出结论,二 光合作用的原理和应用,1、光合作用的概念,指绿色植物通过_，利用_，把_转化成储存着能量的_，并且释放出_的过程,2、光合作用探索历程,经典实验,叶绿体,光能,二氧化碳和水,有机物,氧气,1771年普利斯特利实验,普利斯特利实验,植物可以更新空气。,结论：,1光合作用的探究历程中几个重要实验分析 (1)普利斯特利的实验 密闭玻璃罩绿色植物,三、光合作用的探究历程,缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。,没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长,限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。,缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。,没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长,限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。,缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。,没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长,限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。,缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。,没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长,限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。,缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。,1779年，荷兰的英格豪斯,只有在光下植物才能更新空气。,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,结论1：,1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成_储存起来。,光合作用吸收CO2 和H2O ，释放O2 ，那么最终的产物应该是什么呢？,1785年，明确绿叶在光的条件下，放出的是_ ，吸收的是_,O2,CO2,化学能,问题1：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？,问题2：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？,1864年,德国植物学家萨克斯实验,绿色叶片,黑暗处理,曝光 遮光,碘蒸汽,结论：,光合作用的产物是淀粉,(2)萨克斯的实验 黑暗中饥饿处理的绿叶 设置了自身对照，自变量为曝光和遮光，因变量是颜色变化(有无淀粉生成)。 实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行脱绿处理。 本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。,【例3】(双选)萨克斯将天竺葵的绿叶在暗处放置几小时后，让叶片一半曝光、另一半遮光。过一段时间后，用酒精脱色，再用碘蒸气处理叶片，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。下列叙述正确的是() A实验的自变量是有无光照，因变量是是否产生淀粉 B此实验为对比实验 C实验证明光合作用的必要条件是需要光 D此实验中酒精的作用与观察根尖分生组织细胞有丝分裂中酒精的作用相同,AC,【解析】叶片一半曝光、一半遮光，自变量是光的有无，淀粉遇碘变蓝， 叶片一半呈蓝色 、一半无颜色变化，说明一半产生淀粉、一半无淀粉，因变量是有无淀粉产生。此实验为对照实验，不是对比实验。无光没有淀粉产生，说明光是光合作用的必要条件。此实验中酒精的作用是溶解色素，有丝分裂中酒精的作用是解离时固定细胞。,结论：,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,1880年 德国科学家 恩吉尔曼,现象：,分析：,在没有空气的黑暗环境中,好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是CO2呢？ 同位素标记法研究,1939年 美国 鲁宾 卡门,光合作用释放的氧气来于水,C18O2,O2,CO2,18O2,H2O,H218O,光照下的 球藻悬液,证实:,(3)鲁宾和卡门的实验 设置了对照实验，自变量是标记物质(HO和C18O2)，因变量是O2的放射性。 鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。,20世纪0年代,美国科学家卡尔文 (M.Calvin),CO2,( CH2 O)+O2,14,CO2+ H2O,14,光合作用产生的有机物中的碳 ，是否来自CO2呢？ 同位素标记法研究,光合作用探索历程,CO2 + H2O* （CH2O)+O2*,光能,叶绿体,3、光合作用化学反应式：,4、光合作用过程,光合作用的过程,光反应阶段,暗反应阶段,co2,2c3,水在光下分解,C5,ATP,ADP+Pi,酶,供能,H,供氢,O2,固 定,还 原,多种酶 参加催化,(CH2O),氨基酸,脂肪,酶,光反应阶段与暗反应阶段的比较,类囊体的薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,不需光、色素;需多种酶,光能转变为ATP中活泼的化学能,ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,能量上把光能转变成有机物中的化学能,5、光合作用的实质,【例4】将单细胞绿藻置于25 、适宜光照和充足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于() 光反应仍在进行，形成H和ATP光反应停止，不能形成H和ATP暗反应仍进行，CO2和五碳化合物结合，继续形成三碳化合物光反应停止，由于没有H和ATP供应，三碳化合物不能形成葡萄糖，积累了许多的三碳化合物 A B C D,B,【解析】本题主要考查光照强度对C3含量的影响。若突然停止光照，光反应停止，ATP和H的合成停止，C3的消耗减少，积累增加。而与此同时，暗反应仍然在进行，C3的积累进一步增加。凡是涉及光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP及(CH2O)合成量的影响的题目，一定要既考虑来源，又考虑去路。,五、影响光合作用的因素及光合作用原理在农业生产上的应用,1光照强度 (1)曲线分析(如右图)A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。,AB段； B点： BC段：,随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。,细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强 度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物 才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。,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点所示光照强度称为光饱和点。,(2)应用：阴生植物的B点 ，C点 ，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。,前移,较低,2CO2浓度 (1)曲线分析(如下图)：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加,图1中A点； 图2中的A点 图1和图2中的B和B,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,表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。,点都表示CO2饱和点。,在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率,应用,3温度 (1)曲线分析(如下图)：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。 (2)应用：,冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,4必需元素供应对光合速率的影响 (1)曲线分析(如下图)：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，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渗透失水而萎蔫。 (2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。,5水分的供应对光合作用速率的影响 (1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 (2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。,【例5】如图所示的14四种实验条件下，测定了不同光照强度对光合作用速率的影响。从以下实验可知，限制实验2、实验3和P点光合作用速率的因素分别是(),A光照强度；CO2浓度；温度 B温度；CO2浓度；光照强度 CCO2浓度；温度；光照强度 D温度；光照强度；CO2浓度,B,【解析】本题主要考查环境因素对光合作用强度的影响。由图可知，P点以前，光照增强，光合速率增加，因此P点时的限制因子是光照强度；比较实验1和实验2，在横坐标上任取一点，实验1的光合速率之所以比实验2高在于温度高，因而限制实验2的因素是温度；比较实验1和实验3，在横坐标上任取一点，实验1的光合速率之所以比实验3高在于CO2浓度高，因而限制实验3的因素是CO2浓度。,六、光合作用与有氧呼吸的比较 1区别与联系,合成作用(或同化作用),分解作用(或异化作用),有机物转变为无机物,光能化学能(储能),化学能ATP、热能(放能),合成有机物，储存能量,分解有机物、释放能量,叶绿体,活细胞(主要在线粒体),只在光下进行,有光、无光都能进行,光反应中水的光解,第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二阶段丙酮酸和H2O分解产生,无机物转变为有机物,续表,作为还原剂用于暗反应阶段中还原 C3形成(CH2O)和C5,用于第三阶段还原O2产生H2O，同时释放大量能量,光反应阶段ATP合成所需能量来自色素吸收的太阳光能,第一、二、三阶段均产生，第三阶段产生最多，能量来自有机物氧化分解,用于暗反应阶段C3的还原，以稳定化学能形式储存于有机物中,作为能量通货用于各项生命活动,2.光合作用与细胞呼吸的计算 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。 (2)呼吸速率表示方法：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。 (3)如下图，叶绿体内光合作用产物O2和有机物首先满足同一细胞内线粒体进行细胞呼吸的需要，若有多余再排出细胞外，即deg；或不够再从细胞外,获得，即gdf。而线粒体细胞呼吸的产物CO2也首先满足同一细胞内叶绿体进行光合作用的需要，若有多余再排出细胞外，即hca；或不够再从细胞外获得，即cbh。,因此，光照下有机物的净积累量可用下式来表示：净积累量总合成量呼吸量。 一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)可用下式表示：积累量白天从外界吸收的CO2总量晚上呼吸释放的CO2量。 应用指南：将离体叶片培养在NaHCO3溶液中，分别测定黑暗和光照下溶液pH的变化或借助酸碱指示剂的颜色变化，可以验证光合作用吸收CO2和细胞呼吸释放CO2。,【例6】采用黑白瓶(不透光可透光瓶)法测定池塘群落各深度日代谢的平均氧浓度变化，结果如下表。请据表分析，该池塘一昼夜生产氧气量和消耗氧气量各为多少(单位：gm2)(),A. 9、7 B8、7 C8、11 D5、11,B,【解析】本题主要考查光合作用与细胞呼吸的计算。遇到光合作用与细胞呼吸的计算题，首先判断题中的已知量指的是总生成量还是净积累量，这是解题的关键，若判断不清，结果必然错误。然后再根据总量与净积累量的关系式就很快得到结果。表中白瓶的量即为净积累量，黑瓶的量为呼吸消耗量，题中所问池塘中的氧气生产量和消耗量是指整个池塘，包括各个深度，因此，计算结果应是各深度之和。另外，这里很明显氧气生产量指的是总生成量，而不是净积累量。表中各深度黑瓶中的呼吸消耗量为7，白瓶中的净积累量为1，因此总生成量为8。,七、化能合成作用,1概念：某些细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 2实例：硝化细菌能利用NH3氧化成HNO2和HNO3时所释放的化学能，将CO2和H2O合成为糖类。,3自养生物和异养生物 (1)自养生物：绿色植物和硝化细菌都能将无机物合成为有机物，因此属于自养生物。 (2)异养生物：人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动，属于异养生物。,【例7】(双选)下图为生物体部分代谢过程，下列有关分析正确的是() A过程只能在植物细胞的叶绿体中进行 B过程需要的酶只存在于线粒体的内膜和线粒体基质中 C能进行过程的生物无核膜但属于生产者 D和过程可发生于同一个细胞中,CD,【解析】本题主要考查光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等知识点，具有较强的综合性。过程表示将CO2和H2O合成有机物，可以在植物细胞的叶绿体中进行也可以在含光合色素的原核生物中进行；过程是将(CH2O)彻底分解，属于有氧呼吸全过程，场所有细胞质基质，也有线粒体内膜和基质；过程是硝化细菌利用氧化NH3获得的化学能合成有机物的过程，属于化能合成作用；过程是无氧呼吸产生酒精的过程。有氧呼吸和无氧呼吸可发生于同一细胞中。,1叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量较大，对黄绿光的吸收量较少，并非不吸收；而类胡萝卜素吸收蓝紫光也仅表示对蓝紫光的吸收量较大，对其他光吸收量较少。 2并非所有的植物细胞都具有叶绿体，如植物的根尖细胞、表皮细胞没有叶绿体；并非能进行光合作用的生物都具有叶绿体，如蓝藻。,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,4.绿色植物和硝化细菌在代谢方面的异同点 (1)相同点：都能将无机物合成为有机物，都属于自养生物。 (2)不同点：绿色植物是利用光能合成有机物，硝化细菌则是利用化学能合成有机物。,一、理论归纳,(一)同位素标记法的实验应用 1概述 用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以弄清化学反应的详细过程的方法。 2方法应用 用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。,3应用分析 (1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记 ，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2；证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自CO2。 (2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。,(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。,(二)探究影响光合作用的环境因素 1实验设计思路分析,2.实验设计示例探究光照强度对光合作用的影响 (1)实验流程,(2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。,二、演练,1.光合作用是地球上最重要的化学反应。同位素标记法的引入，为探寻和建立光合作用的化学反应过程，作出了巨大的贡献。 (1)1939年，鲁宾和卡门用同位素标记法追踪光合作用中O2的来源。,鲁宾和卡门用 和普通的CO2进行小球藻光合作用实验(见图A)，结果放出的O2具有放射性。若用C18O2和普通的H2O进行光合作用实验(见图B)，结果产生的O2不具有放射性。综合实验、，可获得的结论是 。,光合作用释放的O2来源于H2O，而不是CO2,(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。 卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间(从1秒到数分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合物。,想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是 。,缩短光照时间，当检测到的带放射性的有机化,合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物,实验发现，在光照下物质 A和物质B的浓度很快达到饱 和并保持稳定。此时突然中断 CO2的供应，A、B物质的变化 如图C所示。以上实验说明， 固定二氧化碳的化合物是 ， 二氧化碳转化的第一个 产物 是 。,B,A,【解析】鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的O2来源于H2O，而不是CO2。突然中断CO2的供应，增加的B物质是C5，而减少的A物质是C3。,2.以下是某生物兴趣小组进行的光合作用实验：利用打孔器对爬山虎和石榴的幼嫩叶片打孔，获取一批直径为0.8 cm的叶圆片。设法使叶圆片细胞间隙中的气体排出、叶圆片沉到蒸馏水底部，置于黑暗处待用。取4支试管，按下表中的“处理”步骤操作，之后将4支试管同时置于60 W的白炽灯下，各试管与白炽灯的距离均为20 cm，观察叶圆片上浮的情况。实验结果见下表中的“结果”。,续表,请分析回答下列问题： (1)试解释2号和4号试管中的叶圆片上浮的原因： 。 (2)试解释1号和3号试管中的叶圆片到实验结束时仍沉没水底的原因： 。,在适宜条件下叶圆片进行光合作用，释放的O2多于,有氧呼吸消耗的O2，叶细胞间隙中的O2增加，使,叶圆片浮力增大,蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶圆片不能,进行光合作用和有氧呼吸，其浮力基本不变,(3)为什么不同植物的叶圆片在相同条件下上浮所需的时间不同？有的同学认为是由于不同植物的叶圆片质量不同，有的同学认为是由于不同植物的光合作用速率不同，有的同学认为是由于不同植物的叶细胞间,隙大小不同(细胞间隙越大积聚气体的速度越快)。同学们利用电子天平测量相同数量的爬山虎和石榴的叶圆片质量，发现两者等重。那么，应如何针对上述问题展开进一步的探究呢？如果你是小组成员，请你简要说明实验思路。, ； 。,取相同质量、相同生长状况的爬山虎和石榴的新鲜,叶片，置于密闭的透明玻璃容器中，在相同适宜的,光照、温度等条件下测定其各自的CO2吸收速率(或者,O2的释放速率)，并进行比较,取两种植物的叶片做成切片，在显微镜下观察其,各自叶横切面，比较两者叶细胞间隙的大小,【解析】当叶圆片进行光合作用，释放的O2多于有氧呼吸消耗的O2，叶细胞间隙中的O2增加，使叶圆片浮力增大，叶圆片上浮。1号和3号试管中的叶圆片在蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶圆片不能进行光合作用和有氧呼吸，其浮力基本不变，仍会沉没水底。可通过测定两种植物叶片的光合作用速率和用显微镜观察两植物的叶片细胞间隙大小予以验证。,1.(2011江苏)某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是( ) A光吸收差异显著，色素带缺第2条 B光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C光吸收差异显著，色素带缺第3条 D光吸收差异不显著，色素带缺第3条,B,【解析】叶绿体中主要含有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，而叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光；四种色素在进行色素分离时，在滤纸条上从上至下的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。,2.(2010海南)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 D类囊体膜上具有叶绿素和酶,C,【解析】许多类囊体像圆盘一样叠在一起，称为基粒，组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体，构成内膜系统的基粒片层。叶绿体被膜为双层膜组成，A、B对。在暗反应中，叶绿体利用光反应产生的ATP和H这两个高能化合物分别作为能源和还原的动力将C3还原，使之转变成葡萄糖，由于这一过程不需要光所以称为暗反应。CO2固定反应开始于叶绿体基质，结束于细胞质基质。所以C错。,3.(2011新课标)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： (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)。,C3化合物,暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化,合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的,含量是C5化合物的2倍,当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,高,【解析】 (1)一个CO2和一个C5结合生成两个C3，细胞中C3化合物的含量是C5化合物的2倍，A的相对浓度高于B，所以A是C3化合物。当外界CO2浓度下降时，A的含量迅速下降，也可判断出A是C3化合物。(2)一个CO2和一个C5结合生成两个C3，细胞中C3化合物的含量是C5化合物的2倍。外界CO2浓度下降，C3化合物的还原正常进行，C5化合物的合成速率不变，但是CO2的固定减慢，所以C5化合物积累。(3)虽然外界CO2浓度低，但暗反应达到稳定时，各种化合物的比例不变，细胞中C3化合物的含量是C5化合物的2倍。(4)外界CO2浓度低，通过固定生成的C3化合物少，相应的C3化合物还原需要的光反应产物即ATP和H也少。,(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 。,低,CO2浓度低，暗反应的强度低，所需ATP和H少,4.下图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出叶片内的气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(如图)，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是( ),C,A在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小 B在bc段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间 C在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降 D因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用,【解析】本题考查影响光合作用的因素。图中纵坐标是上浮至液面的时间，时间越短，说明单位时间内产生氧气越多，说明光合作用强度越大。结合曲线分析，ab段随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用增强，产生氧气越多，叶圆片上浮时间越短，故A错误；从图中分析，bc段CO2浓度已不再是制约光合作用的因素，因此单独增加NaHCO3溶液浓度，不会提高光合作用速率，叶圆片上浮时间不变，故B错误；由于NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致整体代谢水平下降，叶圆片上浮时间长，故C正确。,5.(双选)将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其余的实验条件都是理想的)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：,下列对该表数据分析不正确的是( ) A昼夜不停地光照，温度在35 时该植物能生长 B每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在20 的条件下，该植物积累的有机物最多 C昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30 D每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度在30 时，该植物积累的有机物是温度在10 时的2倍,CD,【解析】本题以图表的形式考查光合作用和细胞呼吸的相关计算，明确黑暗条件下只进行细胞呼吸，光照条件下的CO2吸收量为净光合作用。光照下CO2的吸收量代表的是有机物的积累量，黑暗中CO2的释放量代表的是有机物的消耗量；35 时该植物的有机物积累量为3 mg/h，能正常生长；昼夜不停地光照，植物生长最快时的温度为25 ；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20 时该植物积累的有机物为：3.25121.51221 mg；同理可算出其他温度条件下有机物的积累量，在所有的温度中20 时有机物积累量最多；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在10 时该植物积累的有机物量为：1.75120.751212 mg；在30 时该植物积累的有机物量为：3.5123.0126 mg；在10 时该植物积累的有机物是30 时的2倍。,6. (双选)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细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( ),6. (双选)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细胞呼吸的影响，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 时相等 B光照相同时间，在25 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有机物与细胞呼吸消耗的有机物的量相等,AB,【解析】该题的纵坐标表示光照下二氧化碳的吸收量与释放量，也就是植物积累的有机物量和黑暗中二氧化碳的释放量(细胞呼吸)，因此，光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值之和。所以，光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量为(33.5) mg/h,30 时光合作用制造的有机物的量为(33.5) mg/h，故光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量与30 时相等；光照相同时间，植物积累有机物最多的点是25 ；光合作用制造的有机物与细胞呼吸消耗的有机物的量相等的点应该是光照下植物不吸收二氧化碳的点，而不是图中二者曲线的交点。,7.将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如图的曲线，下列有关说法正确的是( ),D,ABC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为植物开始进行光合作用消耗CO2 BCO2浓度下降从DE段开始，说明植物进行光合作用是从D点开始的 CH点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收速率最大 DD点表明植物光合作用强度和呼吸作用强度相等,【解析】本题考查一天中的光照和温度对光合作用的影响。2到4时温度较低，细胞呼吸受抑制，产生的CO2量减少，CO2浓度增加减慢。从4时开始已经有微弱的光，植物开始进行光合作用，只是光合作用强度小于细胞呼吸强度。到6时，光合作用强度和细胞呼吸强度相等，超过6时，光合作用强度大于细胞呼吸强度，所以CO2浓度降低。10到14时，由于气温不断增高，光照增强，植物为减少水分的散失，关闭部分气孔，光合作用减弱，二氧化碳的消耗速率减少。到18时，光照强度进一步降低，光合作用强度也降低，从而与细胞呼吸强度再次相等，之后细胞呼吸强度大于光合作用强度，CO2浓度增加。,【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是(),A若细胞处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间放出的CO2量即为呼吸速率 B细胞没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此时光合作用速率等于呼吸作用速率 C细胞处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和 D对细胞的分析可以得出，此时光合作用强于细胞呼吸,【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是(),D,【解析】本题考查了光合作用和细胞呼吸的相关知识：由图可知，细胞处于黑暗环境中，只有呼吸作用，该细胞单位时间放出的CO2量为呼吸速率，A正确；当光合作用速率等于呼吸作用速率时，没有与外界发生O2和CO2交换，B正确；细胞处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为环境中吸收的CO2(N1)与呼吸作用释放的CO2(N2)的和，C正确；对细胞，从环境中吸收O2并释放CO2，故呼吸作用大于光合作用，故D错误。,