2019版高考生物第12讲能量之源__光与光合作用优盐件.pptx

细胞的能量供应和利用 第3章 第12讲能量之源 光与光合作用 栏目导航 1 课本P99与社会的联系 温室或大棚在种植蔬菜时补充 光 2 色素提取和分离实验 1 实验原理 绿叶中的色素溶于 不溶于水 各种色素在 中的 不同 的随 在滤纸上扩散得快 反之则慢 考点一绿叶中色素的提取和分离 白 无水乙醇 层析液 溶解度 溶解度大 层析液 2 步骤 提取 制备 画 分离 观察结果 3 结果 从上至下色素带的颜色及色素名称依次是 3 色素的功能 叶绿素 类胡萝卜素主要吸收 色素 滤纸条 滤液细线 色素 胡萝卜素 橙 叶黄素 黄 叶绿素a 蓝绿 叶绿素b 黄绿 主要吸收红光和蓝紫光 蓝紫光 外膜 内膜 基质 基粒 色素 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 叶绿体色素在层析液中的溶解度越高 在滤纸上扩散就越慢 2 叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 都主要吸收红光和蓝紫光 3 利用纸层析法可分离4种叶绿体色素 4 光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中 5 叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 6 植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 7 叶片黄化 叶绿体对红光的吸收增多 2 经典高考题 关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作 正确的是 A 使用定性滤纸过滤研磨液B 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C 在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2 3次D 研磨叶片时 用体积分数为70 的乙醇溶解色素解析过滤研磨液使用的是单层尼龙布 层析时使用的是干燥处理过的定性滤纸条 在画出一条滤液细线后 待滤液干燥后再重复画线1 2次 研磨叶片时 用无水乙醇或体积分数为95 的乙醇 加适量无水碳酸钠除去水分 溶解色素 B 3 如图所示为某同学做 叶绿体中色素的提取和分离 实验的改进装置 下列叙述错误的是 A 应向培养皿中倒入层析液B 应将滤液滴在a处 而不能滴在b处C 实验结果应得到四个不同颜色的同心圆 近似圆形 D 实验得到的若干个同心圆中 最小的一个圆呈橙黄色解析实验得到的若干个同心圆中 最小的一个圆呈黄绿色 然后向外依次是蓝绿色 黄色 橙黄色 D 一考查实验选材 试剂的作用和实验操作 例1 某班同学完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时 由于各组操作不同 出现了以下四种不同的层析结果 下列分析不合理的是 C A 甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液B 乙可能是因为研磨时未加入SiO2C 丙是正确操作得到的理想结果D 丁可能是因为研磨时未加入CaCO3解析叶绿体中色素能溶解在有机溶剂中 几乎不溶于蒸馏水中 A项正确 SiO2可使研磨充分 未加入SiO2导致研磨不充分 获得的色素少 B项正确 在滤纸条上距离点样处近的叶绿素b含量比胡萝卜素多 C项错误 CaCO3可防止叶绿素被破坏 未加入CaCO3可导致叶绿素提取量减少 D项正确 绿叶中色素的提取和分离实验中异常实验现象原因分析 1 滤纸条上色素带颜色均较浅 未加二氧化硅 研磨不充分 加入无水乙醇的量过多 实验材料中色素含量较少 2 滤纸条下面两条色素带较浅 未加碳酸钙或加入量过少 叶绿素被破坏 实验材料 如泛黄的叶片 中叶绿素的含量较少 3 滤纸条上色素带重叠 滤液细线不直 滤液细线过粗 4 滤纸条上看不见色素带 忘记画滤液细线 滤液细线接触到层析液 色素溶解到层析液中 二色素与叶片颜色 例2 下列对提取光合色素进行纸层析分离实验中各种现象的解释 正确的是 A 未见色素带 说明材料可能为黄化叶片B 色素始终在滤纸上 是因为色素不溶于层析液C 提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多D 叶黄素排在滤纸最前方 是因为其在提取液中的溶解度最大解析未见色素带 其原因是操作失误 叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇 层析液中 由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色 所以 提取液呈绿色 胡萝卜素在层析液 而不是提取液 中扩散得最快 排在滤纸最前方 C 1 提取 绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水 可用无水乙醇提取色素 2 分离 各种色素在层析液中溶解度不同 溶解度大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 三考查色素提取与分离原理的应用 例3 下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况 以下说法正确的是 A 水稻在收获时节 叶片中色素含量是 甲 乙 丙 丁 B 提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发C 四种色素都能溶解在层析液中 乙色素的溶解度最大D 四种色素中 丙和丁主要吸收红光 A 解析依柱状图中扩散距离可推知 甲为叶绿素b 乙为叶绿素a 丙为叶黄素 丁为胡萝卜素 在水稻收获时节 叶片变黄 类胡萝卜素的含量大于叶绿素的含量 在提取色素时 加入碳酸钙的目的是防止研磨过程中叶绿素遭到破坏 丁色素在层析液中的溶解度最大 故扩散的距离最远 乙色素的含量最多 叶绿素 甲 乙 主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素 丙 丁 主要吸收蓝紫光 影响叶绿素合成的3种因素 1 温度 叶绿素合成需要酶的催化作用 低温抑制叶绿素的合成 2 光照 光是叶绿素合成的必要条件 黑暗中不能合成 3 矿质元素 镁是合成叶绿素的必需元素 铁 锰等是叶绿素形成过程中某些酶的辅助成分 例1 回答下列关于 绿叶中色素的提取和分离 实验中的问题 1 某同学的操作程序如下 将5g新鲜完整的菠菜叶放入研钵中 加入无水乙醇 石英砂 CaCO3以后 迅速研磨 用毛细吸管吸取少量滤液 沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线 并连续迅速地重复画1 2次 将画好细线的滤纸条插入层析液中 并不断摇晃 以求加快色素在滤纸条上的扩散 结果实验失败 请指出其错误所在 2 某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别 选择了新鲜菠菜的 绿叶 嫩黄叶 做 绿叶中色素的提取和分离 实验 色素层析结果如图 请根据实验结果填写表格 3 秋天 北方树叶大都由绿变黄 其原因是占四种色素总量80 的 和 分解 从而显示出 和 的颜色 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 1 将菠菜叶含大量叶肉细胞的部分取下 剪掉叶柄 从而保证含更多的色素 画滤液细线时要细 齐 直 画下一次时要待上一次的滤液细线干燥 滤液细线一定不能没及层析液 2 A层析结果中各色素位置和带宽符合 绿叶 提取的实验结果 而B层析结果与A相比 靠下的两条带宽明显变窄 表明叶绿素含量较少 故为 嫩黄叶 3 秋天 北方叶片变黄是因为叶绿素降解 叶片更多表现出类胡萝卜素的颜色 规范答题 每空1分 1 不应用完整叶片 而应去掉叶柄后剪碎 不应迅速重复画线 而应待干燥后再重复画线 不应摇晃以免层析液没及滤液细线 2 A 叶绿素a带和叶绿素b带较宽 B 叶绿素a带和叶绿素b带较窄 3 叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素 1 为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响 某同学用乙醇提取叶绿体色素 用石油醚进行纸层析 右图为滤纸层析的结果 为色素条带 下列叙述不正确的是 D A 强光照导致了该植物叶绿素含量降低B 类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C 色素 吸收光谱的吸收峰波长不同D 画滤液线时 滤液在点样线上只能画一次解析在分离色素的实验中 画滤液细线时需要重复画线增加色素量 但操作应在前一次画线晾干后再进行 一 光合作用的探究历程 考点二光合作用的探究历程和过程 淀粉 叶绿体 叶绿体 光 光反应 暗反应 有光 暗反应 暗反应 2 暗反应阶段 都可以进行 1 CO2的固定 有没有光 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 H2O在光下分解为 H 和O2的过程发生在叶绿体基质中 2 光反应产生的ATP可用于核糖体合成蛋白质 3 光合作用光反应阶段产生的 H 可在叶绿体基质中作为还原剂 4 离体的叶绿体基质中添加ATP H 和CO2后 可完成暗反应 5 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的原因是光反应强度和暗反应强度都降低 6 在其他条件适宜情况下 在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照 并在黑暗中立即开始连续取样分析 在短时间内 叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加 2 银边天竺葵叶片边缘细胞因不含叶绿体而显白色 如图中b所示 将整株银边天竺葵放在黑暗中两天后 再做如图所示处理 两小时后取该叶片经酒精脱色处理 滴加碘液显色后进行观察 根据实验结果分析不正确的是 D A 实验中a处和b处两部分对照说明光合作用发生于叶绿体中B 实验中a处和c处两部分对照说明光合作用需要CO2C 实验中a处和遮光纸遮挡部分对照说明光合作用需要光D 实验中光照的时间越长 效果越明显解析细胞中进行光合作用合成的有机物可运输到植物的其它部分 光照的时间越长 效果不一定越明显 3 2015 安徽卷 下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 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C5D 光照强度由强变弱时 短时间内C5含量会升高 C 解析C3的还原实质上是将ATP中的化学能转变为 CH2O 中的化学能 C3可直接被 H 和ATP还原 再经过一系列的变化形成糖类 光照减弱时 ATP和 H 合成减少 C3还原受阻 C5生成减少 短时间内C5去路不变 最终导致C5含量降低 1 在光合作用的探究历程中 科学家们利用了对照实验 使结果和结论更加科学 准确 1 普利斯特利 缺少空白对照 实验结果说服力不强 2 鲁宾和卡门 相互对照 自变量为标记物质 HO与C18O2 因变量为O2的是否带有放射性 3 萨克斯 自身对照 自变量为光照 一半曝光 另一半遮光 因变量为叶片的颜色变化 一探究光合作用历程的实验分析 2 萨克斯在做实验前 把绿叶放在黑暗中处理一段时间 目的是消耗掉叶片中的营养物质 如果不进行该步操作 结果可能会变为遮光处也出现蓝色 因为其中的营养物质没有被充分消耗掉 3 应用普利斯特利的实验装置和萨克斯的实验处理方法可以验证CO2是光合作用必需的原料 在实验时应注意对植物做饥饿处理 例1 海南卷 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 A a b和dB a c和eC c d和eD b c和e B 解析c e部位被锡箔纸遮盖 且e部位无叶绿素 所以不能进行光合作用 而a部位为黄白色 没有叶绿素 不能进行光合作用产生淀粉 所以加碘液也不会变蓝 1 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 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 二分析光合作用的过程 例2 2015 福建卷 在光合作用中 RuBP羧化酶能催化CO2 C5 即RuBP 2C3 为测定RuBP羧化酶的活性 某学习小组从菠菜叶中提取该酶 用其催化C5与14CO2的反应 并检测产物14C3的放射性强度 下列分析错误的是 A 菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质B RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行C 测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D 单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高解析暗反应在有光或无光条件下均能进行 B 三条件骤变对光合作用物质含量变化的影响 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 例3 下图1表示光合作用部分过程的图解 图2表示改变光照后 与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线 请椐图回答问题 1 图1中A表示的物质是 它是由 产生的 其作用主要是 2 图1中ATP形成所需的能量最终来自于 若用放射性同位素标记14CO2 则14C最终进入的物质是 3 图2中曲线a表示的化合物是 在无光照时 其含量迅速上升的原因是 4 曲线b表示的化合物是 在无光照时 其含量下降的原因是 H 水在光下分解 用于C3的还原 太阳光能 CH2O C3 CO2与C5结合形成C3 而C3不能被还原 C5 C5与CO2结合形成C3 而C3不能被还原为C5 解析 1 光反应为暗反应提供的物质是 H 和ATP 由此可确定A是 H H 是由水光解后经一系列过程产生的 其作用主要是用于C3的还原 2 光反应中 光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中 14CO2的同化途径为14CO2 14C3 14CH2O 3 4 题干中已说明曲线a b表示C3和C5的含量变化 光照停止后 光反应停止 H 和ATP含量下降 C3的还原减弱直至停止 而CO2的固定仍将进行 因此C3含量相对升高 C5含量相对下降 即a表示C3 b表示C5 例1 如图为绿色植物光合作用过程示意图 图中a g为物质 为反应过程 物质转换用实线表示 能量传递用虚线表示 请回答以下问题 1 图中a物质主要吸收 绿色植物能利用它将光能转换成 2 图中 表示水分的吸收 表示 c为 该物质只能用于暗反应 不能用于其他生命活动 3 和 进行的场所分别是 通过 H 和ATP将光反应和暗反应联系起来 4 当g突然停止供应 则细胞内e的含量会 当光照突然增强 细胞内e的含量会 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 图中 表示水分的吸收 a为色素 吸收的光能用于 过程 为水的光解产生b O2 e为 H f为NADP 表示部分光能用于d即ADP转化成c ATP 为CO2固定过程 g为CO2 为C3还原 其中一部分C3变为C5 另一部分C3通过 得到 CH2O 1 a 色素 主要吸收红光和蓝紫光 绿色植物能利用它将光能转换成ATP中活跃的化学能 2 表示水的光解 c为ATP 3 在类囊体薄膜上进行 在细胞质基质中进行 4 当g突然停止供应 CO2固定停止 C3合成减少 C3还原变慢 消耗e减少 但光反应产生e不变 故e含量上升 当光照突然增强 产生e增加 而消耗e的速率不变 故e含量上升 规范答题 除注明外 每空1分 1 红光和蓝紫光ATP中活跃的化学能 2分 2 水的光解ATP 3 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 2分 4 上升上升 1 下图为光合作用过程示意图 在适宜条件下栽培小麦 如果突然将c降低至极低水平 其他条件不变 则a b在叶绿体中含量的变化将会是 A a上升 b下降B a b都上升C a b都下降D a下降 b上升解析由图解分析知 c是CO2 a和b分别是 H ATP 若在其他条件不变的情况下 将c降低至极低水平 CO2的固定减弱 C3还原减慢 消耗 H 和ATP减少 则a b在叶绿体中含量将会都上升 B 光合作用过程中物质含量变化的分析技巧当光照强度发生变化时 从光反应入手分析 当CO2浓度发生变化时 从暗反应入手分析 以 H ATP为连接 落到所问物质的量的变化 考点三影响光合作用的因素 单位时间内 消耗量 生成量 2 影响光合作用强度的因素 1 空气中 2 土壤中水分的多少 温度的高低 3 光照的 与 光的成分 3 光合作用与化能合成作用的比较 时间长短 强弱 无机物 光能 无机物 硝化细菌 影响光合作用因素的实验分析在光合作用的实验中 可能会涉及多个影响因素 在分析实验的过程中 要善于找到单一变量 结果的不同就是由单一变量引起的 另外在解题中我们经常会遇到用NaOH溶液或NaHCO3溶液 有NaOH溶液存在的封闭环境中不存在CO2 有NaHCO3溶液的封闭环境中会维持一定的CO2浓度 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 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 2 生长于较弱光照条件下的植物 当提高CO2浓度时 其光合速率未随之增加 主要限制因素是光反应 3 延长光照时间能提高光合作用强度 4 植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用 5 光合作用与化能合成作用的本质区别是前者主要是绿色植物 而后者主要是硝化细菌等 2 如图是水生植物黑藻在光照 CO2等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 t1 t2 叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加 叶绿体基质中水光解加快 O2释放增多B t2 t3 暗反应限制光合作用 若在t2时刻增加光照 光合速率将再提高C t3 t4 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D t4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 D 解析水的光解发生在叶绿体类囊体膜上 而不是叶绿体基质中 A项错误 t2 t3 限制光合作用的是暗反应 要想提高光合速率 应提高CO2浓度 B项错误 t3 t4 光合速率提高是因为暗反应增强 同时也促进了光反应的进行 光反应和暗反应是相互联系 相互依存的整体 C项错误 t4后短暂时间内 细胞原有的ATP被消耗生成ADP和Pi 但是因无光 不能合成ATP 所以ADP和Pi含量升高 且C3化合物还原后的直接产物也因不断消耗而减少 D项正确 3 如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率影响的结果 下列有关叙述中不正确的是 A 曲线由a点转向b点时 叶绿体中C3浓度升高B 曲线由b点转向d点时 叶绿体中C5浓度升高 A 关于环境因素影响光合作用强度的2点提醒 1 温度改变对光合作用强度的影响 当温度改变时 不管是光反应还是暗反应都会受影响 但主要是影响暗反应 因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多 2 CO2浓度对光合作用强度的影响 CO2浓度很低时 光合作用不能进行 但CO2浓度过高时 会抑制植物的细胞呼吸 进而影响光合作用强度 1 光照强度 如下图 一单一因素对光合作用速率影响的分析与探究 2 CO2浓度 1 曲线分析 图1中A点表示CO2补偿点 即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度 图2中A 点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度 B和B 点都表示CO2饱和点 2 应用 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 提高光合作用速率 3 温度 1 曲线分析 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合作用速率 2 应用 冬季 温室栽培可适当提高温度 晚上可适当降低温度 以降低细胞呼吸消耗有机物的量 例1 下图为桑叶光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图 图中曲线 分别为降雨后第2 8 15天测得的数据 若光照强度的日变化相同 则据图判断不正确的是 A 在水分充足时桑叶没有出现 午休 现象B 曲线 双峰形成与光照强度的变化有关 C 解析图中曲线 为降雨第2天的桑叶光合速率日变化 此曲线表示在水分充足时桑叶没有出现 午休 现象 A项正确 图中曲线 双峰形成是由于中午日照过强 导致气孔关闭 CO2进入减少 光合速率下降 B项正确 导致曲线 日变化的主要因素应是光照强度 C项错误 桑叶的 午休 是由于中午光照过强 保卫细胞失水 气孔关闭引起的 由曲线 可知 适时进行灌溉可以缓解桑叶 午休 程度 D项正确 二多因子变量对光合作用速率的影响 1 曲线分析P点 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随着因子的不断加强 光合速率不断提高 Q点 横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子 影响因素主要为各曲线所表示的因子 2 应用 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加光合酶的活性 提高光合速率 也可同时适当增加CO2浓度 进一步提高光合速率 当温度适宜时 可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率 例2 2014 全国卷 某植物净光合速率的变化趋势如图所示 据图回答下列问题 1 当CO2浓度为a时 高光强下该植物的净光合速率为 CO2浓度在a b之间时 曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高 2 CO2浓度大于c时 曲线B和C所表示的净光合速率不再增加 限制其增加的环境因素是 3 当环境中CO2浓度小于a时 在图示的3种光强下 该植物呼吸作用产生的CO2量 填 大于 等于 或 小于 光合作用吸收的CO2量 4 据图可推测 在温室中 若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量 还应该同时考虑 这一因素的影响 并采取相应措施 0 A B和C 光强 大于 光强 解析 1 由图可知 当CO2浓度为a时 高光强下该植物的净光合速率为0 CO2浓度在a b之间时 曲线A B和C都表示净光合速率随CO2浓度的增高而增高 2 对比A B C3条曲线可知 当CO2浓度大于c时 限制B C净光合速率增加的环境因素为光强 3 当环境中CO2浓度小于a时 在图示的3种光强下 该植物净光合速率都小于0 说明该植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量 4 由图可以看出 光强和CO2浓度都会影响植物的光合作用 所以在温室栽培植物时 可通过控制光强和CO2浓度等措施来提高产量 1 曲线解读 1 图甲中AB段 FG段 图乙中AB段 HI段表示只进行呼吸作用 B点开始进行光合作用 BC段细胞呼吸速率 光合作用速率 图甲C E点 图乙C G点细胞呼吸速率 光合作用速率 是光补偿点 CD段细胞呼吸速率光合作用速率 图甲中F点 图乙中H点表示光合作用停止 三光合作用昼夜变化曲线分析 2 图乙中DE段 夏季正午温度很高 蒸腾作用很强 大量失水使气孔关闭 CO2供应量减少 影响暗反应 导致光合作用强度明显减弱 FG段表示光照减弱 影响光反应 导致光合作用强度明显减弱 例3 如图所示 图甲为叶绿体结构与功能示意图 图乙表示一株小麦叶片细胞内C3 三碳化合物 相对含量在一天内的变化 请据图分析 1 图甲中A B C D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质 则A B C D依次是 2 在 中发生的过程称为 在 中含有的参与此过程的物质是 H2O CO2 C3 C5 光反应 色素和酶 3 中发生的反应与 中发生反应的物质联系是 4 图乙中 从 点开始合成有机物 至 点有机物合成终止 5 AB段C3含量较高 其主要原因是 6 G点C3含量极少 其原因是 7 G点与F点相比 叶绿体中 H 含量较 填 高 或 低 光反应为暗反应提供 H 和 ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi等 B I 无光不进行光反应 C3不能被还原 气孔关闭 叶肉细胞内CO2含量低 CO2的固 定减弱 高 解析 1 根据光合作用的过程可知 图甲中A B C D依次是H2O CO2 C3和C5 2 是基粒 由许多类囊体组成 在其上发生光反应 其上含有参与光反应的色素和酶 3 是叶绿体基质 发生暗反应 光反应为暗反应提供 H 和ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi等 4 图乙中从B点开始C3含量下降 至I点C3含量不再变化 说明光合作用从B点开始 到I点结束 5 在B点前无光照 不能进行光反应 不能进行C3的还原 因此在AB段C3含量较高 B点之后 开始进行光合作用 C3含量相对下降 I点无光照 光合作用停止 6 G点C3含量少的原因是植物气孔关闭 CO2供应不足 C3合成减少 7 G点与F点相比C3少 H 消耗少 因此G点 H 含量高于F点 解答光合作用相关曲线的基本步骤 例1 2014 山东卷 我省某经济植物光合作用的研究结果如下图 1 图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片叶绿素含量的影响 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 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 1 叶绿体中的叶绿素主要分布在类囊体薄膜上 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中 因此可以利用无水乙醇 或丙酮 作为提取液提取绿叶中的色素 叶绿素a比叶绿素b在层析液的溶解度大 由图甲可知 叶绿素含量随着遮光程度的增加而升高 说明植物可以通过增加叶绿素含量来增加对弱光的适应能力 2 结合图乙可知 在8 00到12 00时气温和光照强度升高 气孔导度相对稳定 由于光照强度升高会促进光合作用 气孔导度稳定对光合速率的影响较小 因此只能考虑温度的升高对细胞呼吸的促进比对光合作用的促进作用更强 使光合速率与呼吸速率的差值减小 净光合速率降低 由图乙可知 18 00时净光合速率为0 可以判断此时光合速率等于呼吸速率 故叶肉细胞中的ATP可来自线粒体和叶绿体两种细胞器 3 若突然去除遮光物 则对植物来说 光照增强 进而促进光反应 光反应产生的ATP和 H 增多 从而促进暗反应中的C3的还原过程 消耗的C3增多 而CO2的固定正常 因此短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3化合物含量会减少 规范答题 除注明外 每空1分 1 类囊体膜无水乙醇叶绿素a增加叶绿素含量 2分 2 呼吸作用增强 光合速率与呼吸速率的差值减小 2分 线粒体 叶绿体 2分 3 减少 2分 1 下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系 请据图回答下列问题 1 图甲表示在光照弱的情况下 光合作用速率随 的增加成正比增加 这种情况下 可以认为此时主要影响光合作用的 阶段 光照强度 光反应 2 从图甲可见 光照强度超过一定值后 光合作用速率不再增加 且有稳定发展的趋势 这种变化主要决定于 此时光合作用的 阶段受到限制 3 图乙中C点表示光照强度为B时 植物生长的 出现CD段的原因是 4 请在图甲中绘制50 时植物光合作用速率变化的曲线 5 根据图甲 在图乙绘制光照强度为A时 不同温度下光合作用速率变化曲线 温度 暗反应 最适温度 酶活性降低 光合作用速率降低 答案 4 如图1 5 如图2解析 4 由图乙可以看出 在50 时的光合速率大于20 而小于30 可在图甲中相应画出 5 由图甲可以看出 在光照强度为A时 光合速率与温度变化无关 可在图乙中相应画出 1 光合作用与有氧呼吸的区别 考点四光合作用与细胞呼吸 有机物 无机物 稳定的化学能 热能 ATP中活跃的化学能 合成有机物 储存能量 细胞质基质和线粒体 只在光下进行 2 光合作用与有氧呼吸的联系 ATP中活跃的化学能 热能 3 在不同的光照条件下 光合速率与呼吸速率的计算 1 绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示 2 绿色植物组织在有光的条件下 光合作用与细胞呼吸同时进行 测得的数值表示 3 真光合速率 净光合速率 呼吸速率 用O2 CO2或葡萄糖的量表示如下 光合作用产生的O2量 实测的O2 细胞呼吸消耗的O2量 光合作用固定的CO2量 实测的CO2 细胞呼吸释放的CO2量 光合作用产生的葡萄糖量 葡萄糖的 细胞呼吸消耗的葡萄糖量 呼吸速率 净光合速率 释放量 吸收量 积累量 增重部分 净光合速率和总光合速率的判定方法 1 若为坐标曲线形式 当光照强度为0时 CO2吸收值为0 则该曲线表示总 真 光合速率 若CO2吸收值为负值 则该曲线表示净光合速率 2 若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值 则为净光合速率 3 有机物积累量为净光合速率 制造量为总 真 光合速率 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 在叶肉细胞中 CO2的固定和产生场所分别是类囊体薄膜和线粒体内膜 2 CO2的固定过程发生在叶绿体中 C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中 3 光合作用过程中光能转变成化学能 细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP 4 净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长 5 适宜光照下 植物吸收CO2的总量等于固定的CO2的总量 2 某校生物兴趣小组以玉米为实验材料 研究不同条件下细胞光合作用速率和细胞呼吸速率的关系 并绘制了A B C D四幅图 其中图中a点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是 解析A图中a点的含义是CO2的吸收量等于释放量 表示净光合作用速率等于细胞呼吸速率 此时光合作用速率大于细胞呼吸速率 A 3 将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1h 测其重量变化 立即光照1h 再测其重量变化 结果如下表 分析表中数据可判定 A 光照的1h时间内 第4组合成葡萄糖总量为2mgB 光照的1h时间内 第1 2 3组释放的氧气量相等C 光照的1h时间内 四组光合作用强度均大于呼吸作用强度D 呼吸作用酶的最适温度是29 解析根据题意 植物在整个过程中进行了2h的呼吸作用 而光合作用则进行了1h 因此 1 4组光合作用合成的有机物分别为5mg 7mg 9mg 3mg C 1 半叶法 测光合作用有机物的生产量例如 某研究小组采用 半叶法 对番茄叶片的光合作用强度进行测定 如图所示 半叶法 的原理是将对称叶片的一部分 A 遮光 另一部分 B 不做处理 并采用适当的方法 可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理 阻止两部分的物质和能量转移 在适宜光照下照射6h后 在A B的对应部位截取同等面积的叶片 烘干称重 分别记为MA MB 获得相应数据 则可计算出该叶片的光合作用强度M M MB MA 单位是mg dm2 h M表示B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量 一光合作用和细胞呼吸的相关计算 2 黑白瓶 中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法 黑白瓶 问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题 其中 黑瓶 不透光 测定的是有氧呼吸量 白瓶 给予光照 测定的是净光合作用量 可分为有初始值与没有初始值两种情况 规律如下 规律1 有初始值的情况下 黑瓶中氧气的减少量 或二氧化碳的增加量 为有氧呼吸量 白瓶中氧气的增加量 或二氧化碳的减少量 为净光合作用量 二者之和为总光合作用量 规律2 没有初始值的情况下 白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量 例1 某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样 分装于6对黑白瓶中 剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg L 白瓶为透明玻璃瓶 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶 将它们分别置于六种不同的光照条件下 24h后 实测获得6对黑白瓶中溶解氧的含量 记录数据如下 以下说法正确的是 B 若只考虑光照强度 该深度湖水中所有生物在晚上8h内呼吸消耗O2的量为7 3mg 光照强度为aklx时 该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡 当该水层中的溶氧量达到30mg L时 光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素 若将eklx光照下的白瓶置于bklx光照下 瓶中光合生物细胞的C3含量会增加 C5含量会减少A B C D 解析黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg L的原因是黑瓶没有光照 植物不能进行光合作用产生氧 其中的生物呼吸消耗氧气 该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为原初溶氧量 24小时后氧含量 即10 3 7mg L 24h 故该深度湖水中生物在晚上8h内呼吸消耗O2的量为7 3mg L 而所有生物氧气消耗量需乘以体积 错误 光照强度为aklx时 白瓶中溶氧量不变 说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗 当光照强度为aklx时 该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡 正确 由表中数据可知 当该水层中的溶氧量达到30mg L时 白瓶中含氧量不再增加 所以此时光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素 正确 若将eklx光照下的白瓶置于bklx光照下 光照减弱 光反应产生的 H 和ATP减少 C3的还原减慢 二氧化碳的固定继续进行 所以瓶中光合生物细胞的C3含量会增加 C5含量会减少 正确 CO2 或光 补偿点和饱和点的移动方向 如下图 一般有左移 右移之分 其中CO2 或光 补偿点B是曲线与横轴的交点 CO2 或光 饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度 或光照强度 位于横轴上 二光合作用 细胞呼吸曲线中关键点的移动 1 呼吸速率增加 其他条件不变时 CO2 或光 补偿点B应右移 反之左移 2 呼吸速率基本不变 相关条件的改变使光合速率下降时 CO2 或光 补偿点B应右移 反之左移 3 阴生植物与阳生植物相比 CO2 或光 补偿点和饱和点都应向左移动 4 曲线上其他点 补偿点之外的点 的移动方向 1 呼吸速率增加 其他条件不变时 曲线上的A点下移 其他点向左下方移动 反之A点上移 其他点向右上方移动 2 呼吸速率不变 相关条件的改变使光合速率下降时 曲线上的A点不动 其他点向左下方移动 反之向右上方移动 例2 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 如图表示30 时光合作用与光照强度的关系 若温度降到25 原光照强度和二氧化碳浓度不变 理论上图中相应点a b c的移动方向分别是 A 下移 右移 上移B 下移 左移 下移C 上移 左移 上移D 上移 右移 上移 C 解析图中a b c三点分别表示细胞呼吸强度 光补偿点和光饱和点 由题干 光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 可知 当温度从30 降到25 时 细胞呼吸强度降低 a点上移 光合作用强度增强 所以光饱和点 d点 时吸收的CO2增多 c点上移 b点表示光合作用强度 细胞呼吸强度 在25 时细胞呼吸作用强度降低 光合作用强度增强 在除光照强度外其他条件不变的情况下要使两者仍然相等 需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等 即b点左移 1 利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率 1 装置中溶液的作用 在测细胞呼吸速率时 NaOH溶液可吸收容器中的CO2 在测净光合速率时 NaHCO3溶液可提供CO2 保证了容器内CO2浓度的恒定 三光合速率与呼吸速率的常用测定方法 2 测定原理 甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸 由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2 所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率 可代表呼吸速率 乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸 由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定 所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率 可代表净光合速率 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 3 测定方法 将植物 甲装置 置于黑暗中一定时间 记录红色液滴移动的距离 计算呼吸速率 将同一植物 乙装置 置于光下相同时间 记录红色液滴移动的距离 计算净光合速率 根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率 4 物理误差的校正 为防止气压 湿度等物理因素所引起的误差 应设置对照实验 即用死亡的绿色植物进行上述实验 根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正 例3 利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用 假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖 且不能进行产生乳酸的无氧呼吸 回答下列问题 1 实验前 应 填 打开 或 关闭 活塞 记录有色液滴的位置 2 忽略装置内其他微生物的干扰 可利用装置 来探究该植物的呼吸作用类型 此时应对实验装置进行 处理 若 则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸 该植物的根尖细胞内能产生CO2 但不伴随ATP合成的生理过程是 3 忽略装置内其他微生物的干扰 最好选择装置 来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料 在暗反应阶段中 CO2需要转化成 才能被 H 还原 关闭 甲和乙 完全遮光 装置甲中的有色液滴左 移 装置乙中的有色液滴右移 无氧呼吸的第二阶段 甲和丙 C3 解析 1 可通过装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用 故需记录有色液滴的位置 或所在的刻度 另外 装置必须密闭 即要关闭活塞 2 可利用装置甲和乙来探究该植株的呼吸作用类型 实验时一定要对装置进行完全遮光处理 装置甲内含有氢氧化钠溶液 可吸收植株呼吸作用产生的CO2 若呼吸作用消耗氧气 则有色液滴向左移 装置乙内无吸收CO2的溶液 根据有氧呼吸和无氧呼吸的特点可知 若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸 则装置乙中的有色液滴会向右