捕获光能的色素和结构.ppt

一、捕获光能的色素和结构,1结构 (1)该图表示的结构名称是 。 (2)图中表示的结构是 。 (3)结构是由 组成的。 (4)该图结构具有的功能是进行 的场所。,叶绿体,叶绿体基质,类囊体,光合作用,2色素 (1)叶绿体中的色素分布部位是 。 (2)叶绿体中的色素有哪些种类？ 。 (3)叶绿体中色素有何功能？ 叶绿体中色素具有 的作用。,类囊体薄膜上,叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,吸收、传递和转化光能,二、光合作用的原理和应用 1光合作用的过程,2光合作用原理的应用 (1)光合作用强度表示方法是 。 (2)影响光合作用强度的环境因素有哪些？,单位时间内原料消耗或产物,生成的数量,空气中CO2的浓度、土壤中水分和矿质元素的多少、光照的强弱和成分，以及温度的高低等。,例1 (2011新课标全国卷)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化合物和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。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化合物和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_(低、高)。 (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_。,解析 本题主要考查CO2浓度对光合作用的影响以及C3化合物、C5化合物含量的变化，意在考查应用分析能力。(1)CO2浓度降低时，C3化合物的产生减少而消耗不变，故C3化合物的含量降低，与物质A的变化趋势一致；而C5化合物的产生不变却消耗减少，故C5化合物的含量增加，与物质B的变化趋势一致。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3，即C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。CO2浓度迅速下降后，C5化合物的产生,不变却消耗减少，故C5化合物的浓度升高。(3)在达到相对稳定时，C3化合物的含量是C5化合物含量的2倍。(4)CO2 浓度较低时，暗反应强度低，需要的H和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。,答案 (1)C3化合物 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3化合物和C5化合物的含量稳定根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是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 (3)高 (4)低 CO2 浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和H少,2光反应与暗反应的联系 (1)光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提 供ADP和Pi，如图：,(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机 物无法合成。 总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。,关键一点 (1)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。 (2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的， H和ATP含量变化是一致的。,通一类 1(2012杭州检测)下图为高等绿色植物光合作用图解，以 下说法正确的是 ( ),A是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中 B是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段 C是三碳化合物，能被氧化为(CH2O) D是ATP，在叶绿体基质中生成,解析：根据光合作用图解可知，图中是光合色素，分布在叶绿体类囊体薄膜(基粒)上；是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段，与有氧呼吸第一、二阶段产生的H结合生成水，释放大量的能量；是三碳化合物，在由光反应阶段提供的H和ATP的作用下还原为(CH2O)；是ATP，在叶绿体类囊体薄膜(基粒)上生成。 答案： B,2.(2011池州模拟)把离体叶绿体加入 到含ADP、磷酸、NADP等物质 的溶液中，用图所示的条件进行光 合作用，实验后绘成曲线，该曲线表示 ( ) A有机物合成量 BO2释放量 CATP、NADPH的数量 DCO2吸收量,解析：据图中所示条件和曲线走势可知，该物质的生成必须有光，因此应该是光反应的产物；而且加入二氧化碳后该物质被消耗，因此应为NADPH、ATP的数量。 答案： C,做一题 例2 (2011全国卷)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。,回答问题： (1)光照条件下，组5叶片通过_作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自_的光解。 (2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是_。 (3)组2叶片中合成淀粉的原料是_，直接能源物质是 _，后者是通过_产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是_。 (4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中 _(有、无)淀粉。,解析 本题主要考查影响植物光合作用的因素，意在考查实验探究与分析能力。(1)组5中有光照，空气中有CO2，因此能进行光合作用产生淀粉；在光合作用的光反应阶段，水的光解产生氧气。(2)只要有氧气，叶片就能进行有氧呼吸，因此组2和组6能进行有氧呼吸。(3)组2中没有光照，不能进行光合作用，合成淀粉的原料为溶液中的葡萄糖，直接能源物质是ATP，ATP是通过有氧呼吸产生的；组4与组2相比，培养液中没有O2，叶片不能进行有氧呼吸，不能产生ATP，故不能合成淀粉。(4)组7如果只通入N2，则无淀粉产生，因为缺乏进行光合作用的原料CO2。,答案 (1)光合 H2O (2)组2和组6 (3)葡萄糖 ATP 有氧呼吸 组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP (4)无,链一串 1影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑 暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 (2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而 影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶片变黄。,(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg 将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶片变黄。 2光合作用的影响因素及其在生产实践中的应用,(1)光对光合作用的影响： 光的波长：叶绿体中色素的吸收光波主要在红光区和蓝紫光区。 光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加(如上图)。 光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。,(2)温度：影响酶的活性。温度低，光 合速率低。随着温度升高，光合速 率加快，温度过高时会降低酶的活 性，光合速率降低(如右图)。 生产上白天适当升温，增强光合作用，晚上适当降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。,(3)CO2浓度：在一定范围内，植物光 合作用强度随着CO2浓度的增加而 增加，但达到一定浓度后，光合作 用强度不再增加(如右图)。 生产上施用有机肥，有机肥可在微生物作用下产生CO2；提高温室CO2浓度；使田间通风良好，供应充足的CO2等。,(4)水分：水既是光合作用的原料，又是体内 各种化学 反应的介质。另外，缺水时使气孔关闭，影响CO2进入植物体，使光合作用速率下降，所以水对光合作用影响很大。 生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。,通一类 3(2011新课标全国卷)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，暗反应强度降低 D光反应强度降低，暗反应强度不变,解析：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁导致番茄幼苗不能合成叶绿素。叶绿素含量降低使光合作用的光反应强度降低；因光反应为暗反应提供H和ATP，故光反应强度降低，其为暗反应提供的H和ATP减少，暗反应的强度也降低。 答案： B,4(2012菏泽检测)在冬季的人工大棚中种植蔬菜，需要 确定适宜的光照强度，因为光照不充分会降低产量，而提供多余的光照会浪费资源。某生物小组利用黑藻和台灯进行实验，初步探究适宜的光照强度，实验结果如下图所示，下列表述正确的是 ( ),A该实验中要控制的无关变量为光照强度、CO2浓 度、温度、黑藻数量等 B实验记录的氧气量是光合作用实际产生的氧气量 C结果表明，随着光照强度的不断增强，光合作用产 生的氧气量也在增加 D为确定适宜的光照强度，应在100500 W光照强度 范围内设置多组梯度进行实验,解析：本实验的自变量是光照强度的大小，因变量是氧气释放量，其他变量都属于无关变量，在实验中要严格控制无关变量。黑藻自身的呼吸作用会消耗氧气，测得的氧气量是光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量之差，即净生成量。根据图示可知，在20200 W光照强度范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用产生的氧气量增加，但光照强度达到500 W时光合作用产生的氧气量反而降低，说明氧气产生量并不总是与光照强度呈正相关。 答案： D,做一题 例3 (2011福建高考)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是 ( ),A在9301100之间，花生净光合速率下降的原因是 暗反应过程减缓 B在11001230之间，花生的单位叶面积有机物积累 量比玉米的多 C在1700时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同 D在1830时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应,解析 本题考查光合作用的相关知识，意在考查识图和进行图形转换的能力。在930130之间，随光照的增强，花生的蒸腾作用也在加强，而为了减少水分的散失，植物的气孔关闭，因此进入花生细胞内的CO2的量减少，所以暗反应过程减缓，A正确。从图中可以看出，在11001230之间 ，花生的单位叶面积的净光合速率呈上升趋势，而玉米的单位叶面积的净光合速率呈下降趋势，但又从图中可以看出玉米的单位叶面积的净光合速率比花生的大，而净光合速率对应的有机物的量就是单位时,间单位叶面积里有机物的积累量，B错误。在1700时，玉米和花生的净光合速率相等，而这时的O2的释放量是净释放量，所以在1700时玉米和花生单位叶面积释放O2的速率相同，C正确。在1830时，玉米的净光合速率是零，说明此时光合作用和呼吸作用的速率相等，因此这时玉米既能进行光反应，也能进行暗反应，D正确。 答案 B,2光合作用速率与呼吸作用速率 (1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验 容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。 (2)净光合速率和真正光合速率： 净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示； 真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。,(3)光合速率与呼吸速率的关系：,绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织在光下测得的数值为呼吸速率(A点)。 绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。 真正光合速率净光合速率呼吸速率。 关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：,a光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量 b光合作用固定CO2量CO2吸收量细胞呼吸释放CO2量 c光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量,关键一点 植物所有的生命过程都 受温度的影响。在一定的温度范围 内，提高温度可以提高酶的活性， 加快反应速率。但是温度对光合作用和呼吸作用的影响不同(如图所示)，所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内参与光合作用酶的最适温度。,通一类 5(2011广东高考)观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2 吸 收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收 CO2并贮存在细胞中。,(1)依图 a 分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在 04 时_(填“有”或“无”)ATP和H的合成，原因是_；此时段_(填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生，原因是_；1016 时无明显 CO2 吸收的直接原因是_。,(2)从图 b 可知，栽培蝴蝶兰应避免_，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当_。 (3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的_，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是_。,解析：(1)04时，无光照，光合作用不能进行，但可以进行呼吸作用，合成ATP和H；此时段叶绿体内不能合成ATP和H，暗反应无法进行；1016时，在长期干旱条件下，植物为了减少水分的蒸发，关闭气孔，导致CO2吸收受阻。(2)从图b中可以看出，正常情况下比长期干旱时有机物的积累量大，所以为了利于蝴蝶兰的生长应避免长期干旱，又因蝴蝶兰属阴生植物，所以栽培还需适当遮光。(3)植物细胞具有全能性，可利用植株组织培养技术进行快速繁育，在快速繁育过程中，一般经历脱分化和再分化过程，而分化的根本原因是基因的选择性表达。,答案：(1)有 呼吸作用合成 无 叶绿体在无光时不能合成ATP和H 气孔关闭 (2)长期干旱(长期缺水) 遮阴 (3)全能性 基因的选择性表达, 做一题 例4 (2011广东高考)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 .提取叶绿素,.探究 pH 对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25)下进行实验，方法和结果如下表。,注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。 根据所学知识和实验结果，请回答： (1)提取食用叶绿素的 X 应该为_，原因是 _。 (2)表中 Y 应该为_，原因是_。 (3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_ 食品，否则_。 (4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你 提供检测方法并写出主要步骤。,解析 本题考查色素的提取和分离实验、pH对叶绿素稳定性的影响等知识，意在考查考生的综合运用能力及实验探究能力。(1)色素不溶水，只溶于有机溶剂。但是有机溶剂大多有毒，所以应选择对人体无害的有机溶剂。(2)分析题中表格不难得出Y等于8.0，原因是pH是该实验的自变量，到pH逐渐增大且相邻两组的pH相差1，所以组的pH应该为8.0。(3)从表中信息可知，酸性条件下天然叶绿素色素容易被破坏造成食品失绿而影响品质。(4)该叶绿素粗产品来自植物，检测其中是否含有其他色素可用纸层析法。,答案 (1)对人体无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响 (2)8.0 实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿体稳定性的影响 (3)酸性 由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质 (4)纸层析法，其主要步骤：制备滤纸条，画色素液细线，用层析液分离色素，观察色素带。,学一技 1原理解读 (1)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。 (2)各种色素在层析液中的溶解度不同， 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。,2实验流程,3实验成功的关键 (1)选材：选取新鲜、颜色深绿的叶片，如菠菜叶，目的是 提取到较多的色素。 (2)提取绿叶中的色素： 叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分以保证提取较多的色素。 滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以防止滤液挥发。 称取绿叶的质量和加入无水乙醇的体积要适当，以保证提取液的浓度。,(3)分离绿叶中的色素： 滤液细线不仅要细、直，而且要含有较多的色素，因此要在滤液干后，重复画23次。 滤纸上的滤液细线不能触及(或没入)层析液，否则会使滤液中的色素溶解于层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败。,4实验中几种化学物质的作用 无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素。 层析液用于分离色素。 二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。 碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。,做一题 例5 (2010江苏高考)不同生态环境对 植物光合速率会产生影响。某课题组测 定生长于A地(平原)和B地(山区)银杏叶 片不同时间的光合速率，结果如图。 (1)植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某些环境因素影响下，部分结合型叶绿素与蛋白质分离，成为游离型叶绿素。A、B两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表。,请画出总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。 从表中数据分析，导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是_。 (2)为提取银杏叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入_。经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞；将试管置于适当的光照下23 min后，试管内的氧含量_。,(3)a、b是7月1日和10月1日B地银杏叶绿体亚显微结构典型照片，推测_(填字母)是10月1日的叶绿体照片，理由是_ _。,解析 在711月，随时间的推移叶绿素的总量下降，主要与结合型叶绿素含量下降有关；在提取叶绿体中的色素时，要加入无水乙醇(丙酮)、碳酸钙和少量的二氧化硅；研磨后，叶绿体的结构被破坏，所以功能丧失；在10月份，游离型叶绿素增多，所以叶绿体的部分结构被破坏。,答案 (1)如下图：,结合型叶绿素含量降低 (2)无水酒精(丙酮)、碳酸钙、石英