能量之源——光与光合作用-2.ppt

1 第4节 能量之源 光与光合作用 1 捕获光能的色素和结构 1 捕获光能的色素1 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中 提取的色素在层析液中的溶解度不同 在滤纸上 不同 从而 可以将色素分离开来 扩散速度 2 在这个实验中 可以看到滤纸条上出现4条色素带 它们的颜色从上到下依次是橙黄色 蓝绿色和 从上到下依次叫做胡萝卜素 叶绿素a和 无水乙醇 黄色 黄绿色 叶黄素 叶绿素b 2 3 叶绿体中的色素能够吸收不同波长的光 其中叶绿素主要吸收 和 类胡萝卜素主要吸收 2 叶绿体 1 植物进行光合作用的场所 叶绿体 2 结构 是一个 层膜的细胞器 含许多与光合作用有关的 内部有许多由圆饼状的囊状结构堆叠而成的 在类囊体的薄膜上分布四种色素 其中 含量较多 因此正常 情况下 植物的叶片为绿色 双 基粒 叶绿素 2 光合作用的概念 叶绿体 光能 有机物 氧气 绿色植物通过 利用 把二氧化碳和水转化成储存着能量的 并且释放出 的过程 蓝紫光 红光 蓝紫光 酶 3 3 光合作用的探索历程 植物 植物绿叶 光 照 4 变蓝 不变蓝 淀粉 集中 所有 光 5 同位素标记法 18O2 O2 水 6 中进行的 物质变化有 CO2的固定 C3被还原成糖 水分子分解的反应式 ATP的形成 3 暗反应 有没有光都能进行 其化学反应是在 4 光合作用的过程 光反应 暗反应 1 总化学反应式 2 光反应 必须有 才能进行 其化学反应是在 上进行的 物质变化有 光照 体的薄膜 类囊 7 5 光合作用的应用通过调控光照强度 光质 光照时间 温度 二氧化碳浓度 生物的遗传特性对光合作用的影响 提高光合作用的强度 6 自养生物 化能分成作用和异养生物 1 自养生物 主要是绿色植物 它们以 为能源 利用 作为原料 将光能转化为 能储存在 中 2 化能合成作用 自然界有少数细菌 能利用环境中的 氧化时所释放出来的 制造有机物 并储存能量 3 异养生物只能利用环境中现成的 来维持自身的 生命活动 例如 绝大多数动物 有机物 CO2 H2O 化学 有机物 无 机物 能量 光 8 配对练习1 下列不属于 绿叶中色素的提取和分离实验 目的的 是 A 提取色素C 分离色素 B 探究色素种类及颜色D 测定色素的溶解度 解析 绿叶中色素的提取和分离 实验中没有测定色素的溶解度 实验原理只是利用色素的溶解度不同进行分离 答案 D 9 2 下列关于光合作用探究历程中有关实验过程 现象 结论的描述正确的是 A 恩格尔曼的实验证明了光合作用的产物有O2B 萨克斯的实验未设置实验组和对照组C 鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的O2来自于CO2D 卡尔文的实验未用到放射性同位素示踪法 解析 萨克斯的实验中 遮光和未遮光即形成对照 鲁宾和卡门的实验证明了光合作用释放的氧气来自于水 卡尔文的实验使用了放射性同位素示踪法 答案 A 10 3 下列有关光合作用的叙述中 不正确的是 A 光合作用的整个过程都发生在叶绿体类囊体薄膜上B 光合作用发生的能量转换是 光能 ATP中的化学能 CH2O 中的化学能C 光合作用释放的氧气全部来自水D 适当增加温室中CO2的浓度有利于提高农作物的产量 解析 光合作用释放的氧气来自光反应过程中水的光解 CO2是光合作用的原料 因此适当增加温室中CO2的浓度有利于提高光合作用 可以提高农作物的产量 光合作用的光反应发生于叶绿体类囊体薄膜上 暗反应发生在叶绿体基质中 答案 A 11 4 图5 4 1的曲线显示温度与光合作用速率的关系 当 温度超过45 时 光合速率急剧下降 其原因是 图5 4 1A 温度上升使水大量散失 导致光合作用的原料缺乏B 叶绿素分子因热分解 C 气孔关闭影响二氧化碳吸收 D 温度上升迫使二氧化碳从叶内溢出 C 12 5 将一棵重约0 2kg的柳树 栽培于肥沃的土壤中 两年后连根挖出 称其干重达11kg 增加的这10余千克 主要来源于 B 土壤中的水D 大气中的CO2 A 土壤中的矿质元素C 大气中的O2 答案 D 13 6 在大棚种植农作物时 下列哪种措施对提高光合作用强度没有好处 A 用绿色胶纸搭建大棚C 适当延长光照时间 B 白天适当提高温度D 适当提高CO2浓度 解析 用绿色胶纸搭建大棚 会阻隔了蓝紫光和红光 降低了光合效率 答案 A 14 1 叶绿体中色素的提取与分离实验 1 提取色素的原理 色素能溶于有机溶剂中 因此可以用无水乙醇等提取 2 提取色素时的注意事项 要选取颜色较深的叶片 因为含色素较多 研磨前去掉 色素较少的叶柄等部分 15 色素存在于叶绿体基粒的类囊体薄膜上 要提取色素就必须将细胞破坏 通常加入少量二氧化硅帮助研磨 使研磨迅速 充分 叶绿素分子结构中含有一个镁原子 当细胞破裂时 细胞液内有机酸的氢将取代镁而生成褐色的去镁叶绿素 故应加入碳酸钙以中和有机酸 防止叶绿素的破坏 收集到试管中的滤液 要及时用棉塞将试管口塞紧 以 免试剂挥发 色素破坏 16 3 色素分离的原理 绿叶中的色素都能溶解在层析液中 但溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢 4 分离色素时要注意 制备的滤纸条要干燥 并要将滤纸条的下端 划滤液的一 端 剪去两角 以使色素在滤纸上扩散平直 画滤液细线时 要细 齐 直 并重复2 3次 增加色 素分子的数量 17 分离色素时 一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液 这是因为色素易溶解于层析液中 导致实验结果不明显 小烧杯上要盖好盖 以免层析液挥发 实验室要通风 实验完毕后层析液等试剂要回收 实验 完毕后要洗手 5 实验结果分析 由于胡萝卜素溶解度最高 其随层析液在滤纸上扩散得快 后面依次是 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 绿叶中叶绿素a的含量最多 所以色素带的宽度最大 次宽的是叶绿素b 最窄的是胡萝卜素 它在绿叶细胞中的含量最少 18 例1 下列选项为某同学对植物叶绿体中色素分离的结 果 其中所标记的色素名称或颜色正确的是 名师点拨 叶绿体中色素在作层析实验时 滤纸上由上而下依次为胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 答案 C 19 变式训练1 某同学在做叶绿体中色素的提取和分离实验的过程中 在研磨叶片时 忘记了加入少许碳酸钙 那么 滤 纸条上色素分离的情况 解析 叶绿素分子结构中含有一个镁原子 当细胞破裂时 细胞液内有机酸中的氢可以取代镁原子而成为褐色的去镁叶绿素 碳酸钙可中和有机酸以防止去镁反应的发生 从而保护叶绿素 忘记加入碳酸钙 会导致叶绿素a与叶绿素b含量减少 A 四条色素带与正确操作的无差异B 上面两条色素带正常 下面两条色素带颜色变浅C 下面两条色素带比正常操作的更宽D 上面两条色素带颜色变浅 下面两条色素带正常 答案 B 20 2 德国科学家萨克斯的实验 1 实验目的 证明光合作用的产物除了氧气以外 是否还 有其他产物 2 实验设计的要点 先将植物放置于黑暗处24小时 以消耗掉叶片中原有的 有机物 以免影响实验结果 实验组与对照组在同一片叶上 保证了除有 无光照这 个单一变量外 其余一切条件都完全相同 实验前已经预测到光合作用的产物有淀粉 因此用碘蒸 汽来检测淀粉的存在 以此证明光合作用的产物 21 例2 德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时 然后把此叶片一半遮光 一半曝光 经过一段时间后 用碘蒸汽处理叶片 成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 上 述实验的设计具有很强的逻辑上的严密性 具体体现在 A 没有对照实验 B 本实验不需要设对照实验 名师点拨 要证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 变量是光的有无 曝光处理作为实验组 遮光处理作为对照组 C 曝光处理作为对照实验D 遮光处理作为对照实验 答案 D 22 变式训练2 如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反 应 最好的检测因素是 A 葡萄糖的形成C 氧气的释放 B 淀粉的形成D 二氧化碳的吸收量 解析 葡萄糖 淀粉的形成和二氧化碳的吸收是在暗反应阶段进行的 氧气的释放是在光反应进行的 答案 C 23 3 1880年恩吉尔曼的实验 1 证明了光照是光合作用的必要条件 2 实验在设计上的精妙之处 选用水绵做为实验材料 水绵具有细长的带状叶绿体 螺旋状地分布在细胞内 一般不发生流动 便于观察 分析研究 将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 排除了光 线和氧气的影响 从而确保实验正常进行 选用了极细光束照射 并且选用好氧细菌检测 从而能 够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位 进行黑暗和曝光对比实验 从而明确实验结果完全是光 照引起的 24 例3 把载有新鲜水绵和细菌的临时装片 置于显微镜载物台上观察 如果在反光镜上方放置一个三棱镜 当光线从反光镜反射上来后 七种不同颜色的光束就会照射水绵的不同部位 这时可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动且聚集成明显的两堆 如图5 4 2所示 下列有关说法中 错误的是 图5 4 2 25 A 细菌聚集的部位有机物含量多B 水绵光合作用放出氧气 C 叶绿体被红光和蓝紫光照射部位光合作用较强 放出的氧气多 D 叶绿体中的色素具有选择吸收光谱的特性 名师点拨 这个实验是恩吉尔曼实验的修改 所用细菌是好氧菌 在这个装片中它们将向有氧的地方聚集 利用这点 可以判断水绵发生光合作用的部位 叶绿体吸收的光主要是红光和蓝紫光 所以在这两种光谱下水绵的光合作用强度较大 答案 A 下列有关说法中 错误的是 26 变式训练3 将定量的黑藻放在盛有清水的玻璃瓶中 距离玻璃瓶30厘米处给予一定的光照 黑藻就会排出氧气泡 下 列哪项不会影响单位时间里黑藻放出的气泡数量 A 玻璃瓶的容积C 黑藻的叶片数 B 光照强度D 溶于水中的CO2量 解析 黑藻放出氧气 说明在进行光合作用 影响光合作用的因素有温度 光照强度 CO2浓度 叶片中叶绿体数等 与所处位置大小无关 答案 A 27 4 掌握光合作用过程 应从光反应 暗反应的条件 参与物和生成物入手 梳理清楚后 比较容易掌握光合作用过程 3 光反应与暗反应互为基础 光反应为暗反应提供了还原剂 H 和ATP 暗反应为光反应提供ADP Pi和辅酶 暗反应和光反应可以同时进行 也可以在黑暗中进行 28 例4 下列关于光合作用的叙述中 正确的是 名师点拨 光合作用在光反应阶段进行水的光解 其中的氧以氧气的形式释放 有机物中的氧来自于二氧化碳 酶的活性只是在一定范围内才与温度正相关 暗反应阶段要消耗ATP 用于合成有机物 光反应为暗反应提供的物质有ATP和 H A 光合作用制造的有机物中的氧全部来自于水B 光合作用中各种酶的活性与温度呈正相关C 光反应阶段和暗反应阶段均有ATP的合成D 光反应阶段为暗反应阶段提供了还原 H 答案 D 29 变式训练4 光反应为暗反应提供的物质是 A H 和H2OC H 和ATP B ATP和CO2D H2O和CO2 解析 光反应为暗反应提供的物质有 H 和ATP 答案 C 30 5 光反应与暗反应的比较 31 例5 图5 4 3为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱 色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱 作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率 植物进行光合作用时 下列物质 的变化趋势与作用光谱基本一致的是 图5 4 3 O2的释放量 有机物的生成量 C3的总量 C5的总量 A B C D A 32 名师点拨 植物光合色素吸收的光谱主要是红光 440nm左右 和蓝紫光 660nm左右 吸收值高时 植物的光合作用强度大 因此 光谱在440nm和660nm左右时 植物的光合作用强度是最高的 此时光合作用产物O2和有机物的生成量增加 但是C3和C5的量则是在相互变换的 在此时两者维持着基本的平衡 答案 A 33 变式训练5 正常条件下进行光合作用的某植物 当突然改变条件后 即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量瞬时上升 则这种改变最可能是 A 停止光照C 升高CO2浓度 B 停止光照并降低CO2浓度D 降低CO2浓度 解析 根据暗反应过程图解可以推知 五碳化合物含量瞬时上升是由于C5生成为C3的过程受阻 而此时C3生成C5的过程仍然继续 造成这种情况的原因可能是CO2供应不足 答案 D 34 6 光合作用与有氧呼吸的比较 光能 酶 叶绿体 35 36 例6 图5 4 4是光合作用和呼吸作用的关系简图 其中发生在绿色植物体内 可发生在各种细胞内 为生命活动提 供能量最多的过程依次是 图5 4 4 A 1 2 3C 2 4 5 B 1 2 4D 2 3 5 D 37 名师点拨 图示依次为光反应 暗反应 有氧呼吸第一阶段 第二阶段和第三阶段 发生在绿色植物体内的是光合作用 可发生在各种细胞内的不可能是光合作用和有氧呼吸的第2 3阶段 因为有些生物是异养型的 不能进行光合作用 厌氧型的生物细胞 呼吸过程不需要氧 因此可发生在各种细胞内的是呼吸作用的第一阶段 为生命活动提供能量最多的是有氧呼吸的第三阶段 答案 D 38 变式训练6 图5 4 5为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图 A B C分别表示不同代谢过程 其中表 达正确的是 图5 4 5 A X代表的物质是ADP PiB B在线粒体的基质中进行 C A过程产生的O2用于C过程的第一阶段 D B过程实现ATP中的化学能转变为有机物中的化学能 D 39 解析 由于A过程吸收水分 并能产生O2 H 故应该是光反应过程 B过程的原料是CO2 H 并且产生葡萄糖 因此是光合作用的暗反应 C过程是有氧呼吸过程 据此可以推断得知X是ATP 光合作用的暗反应是在叶绿体基质中进行的 A过程产生的氧用于C过程的第三阶段 与 H 结合生成水 答案 D 40 7 光合作用原理的应用 主要体现在农业生产上 目的是提高光合作用强度 具体做法是 控制光照 控制温度 增加环境中二氧化碳浓度 适当调节各种元素的比例等 1 控制光照 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 其余光谱对植 物影响较小 在一定范围内 随着光照强度的增加 光合作用的强度增加 此时限制光合作用强度的主要因素是光照强度 当光照 41 强度达到一定值时 随着光照强度增加 光合作用的强度不再增加 此时限制光合作用强度的主要外界因素是CO2 延长光照时间 可以使光合作用加强 2 温度 温度对光合作用的影响的原因 影响了酶的活性 当光照强度适宜的情况下 适当提高温度 有利于光合作用的进行 但是温度的提高 同样使有关呼吸作用的酶的活性提高 使呼吸作用消耗的有机物增加 温度对光合作用的影响 主要是暗反应 对光反应的影 响较小 42 3 CO2浓度 CO2是光合作用的原料 当环境中CO2浓度过低时植物 不能进行光合作用 影响植物吸收CO2的因素 植物叶片的气孔 当环境温度过高时 如夏季中午 为了防止体内水分过度散失 叶片的气孔将关闭 这时外界环境的CO2不能进入 引起光合作用强度下降 当环境中CO2浓度过高时 将引起植物中毒而影响其生 长 43 ATP NADP 中也含氮 磷 如果缺乏这些元素 光合 4 矿质元素 某些矿质元素是色素的组成成分 如叶绿素中就有镁 氮等 铁也参与色素的合成 钾 磷则影响糖类的运输过程 作用中间产物的转变和能量传递就会受影响 44 例7 如图5 4 6表示植物生理作用与环境因素之间的 关系 下列叙述正确的是 B 光照强度为a时 不同温度情况下CO2吸收量不同 其主要原因是不同温度条件下光反应强度不同C 乙图中B点表示光合作用消耗的CO2与呼吸作用释放的CO2相等 A 甲图中曲线CD段说明在一定范围内 随着CO2浓度的升高 光合作用逐渐加强 D点之后 影响光合作用强度的因素只有光照强度和温度 D 要提高农作物的产量 只需注意提供上述环境因素即可 C 45 名师点拨 植物的光合作用受光照 温度 二氧化碳浓度 各种元素含量等诸多因素影响 B点表示该植物光合作用强度等于呼吸作用强度 所以CO2的消耗量等于CO2的释放量 温度对光合作用的影响主要在于暗反应 对光反应的影响较小 甲图D点以后影响光合作用强度的因素 除了光照强度和温度以外 还可能有水分 矿质元素 酸碱度等 答案 C 46 变式训练7 在可以调节温度的温室里栽培番茄 以研究昼夜温差对番茄生长的影响 实验结果如图5 4 7所示 曲线A是根据番茄植株在日温为26 夜温如横坐标所示的温度范围内测定的数据绘制的 曲线B是根据番茄植株在昼夜恒温的情况下 如横坐标所示的温度范围内测定的数据绘制的 则 下列说法正确的是 图5 4 7 47 A 从图中可以看到 昼夜恒温要比保持昼夜温差有利于番 茄生长 B 曲线A中 茎在夜间温度为20 时的生长速度比在10 时要快 可以说明呼吸作用对植物正常生命活动的重要性C 从图中可以看到 昼夜温差越大 对番茄的生长就越有 利 D 若此温室为红色罩膜的大棚 则番茄的光合作用会增强 图5 4 7 下列说法正确的是 B 48 解析 当夜间温度过低时 呼吸作用不旺盛 植物的生长将受到一定影响 当温度过高又将消耗过多的有机物 从甲 乙两图比较得知 昼夜有一定温差时 茎可能达到最大生长速度 而当昼夜温差过大时 由于夜间消耗的有机物太多 将影响植物的生长 用红色做成的温室大棚 只能透过红光 将蓝紫光阻隔 光合效率较低 答案 B 49 8 光合作用和化能合成作用的比较 50 例8 给含氨 NH3 较多的土壤中耕松土 有利于提高土 壤肥力 其原因是 名师点拨 土壤中的硝化细菌是好氧生物 给土壤中耕松土 能使土壤中氧增加 有利于硝化细菌将NH3逐步氧化为NO 2和NO 3 增加土壤肥力 NO 3可被植物根系吸收用于合成蛋白质等物质 A 改善土壤通气 根细胞呼吸加强B 可增加土壤中N2的含量C 改善土壤通气 硝化细菌繁殖快 有利于土壤中硝酸盐增加D 可促进氨的扩散 答案 C 51 变式训练8 下列关于化能合成作用和光合作用的描述 中 正确的是 A 硝化细菌通过光合作用把H2O和CO2合成糖类B CO2被固定为C3化合物必须在黑暗中进行C 光合作用产生的C6H12O6 其C和O都来自CO2D 进行化能合成作用的是异养生物 解析 硝化细菌是通过化能合成作用把H2O和CO2合成糖类 CO2被固定为C3在有没有光线下都可进行 进行化能合成作用的是自养生物 答案 C