《光合作用》重点知识联系与剖析.doc

光合作用重点知识拓展剖析及典例分析曾小军 （江西省泰和县第二中学 343700） 拓展一、光合色素分类及其物理性质、化学形成与功能叶绿体是进行光合作用的细胞器。叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。叶绿素a的分子式为 C55H72O5N4Mg，呈蓝绿色；叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg，呈黄绿色。叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为640nm660nm 的红光部分，另一个在波长为430nm450nm的蓝紫光部分。对其他光吸收较少，其中对绿光吸收最少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。叶绿体中的类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙黄色和黄色，功能是吸收蓝紫光。除此之外还具有保护叶绿素，防止强烈光照伤害叶绿素的功能。植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。秋天，因低温、紫外线强烈等外界因素和叶片衰老等内部因素，叶绿素的合成速度低于分解的速度，叶绿素含量相对减少，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易破坏。所以叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色黄色。所以许多条件影响叶绿素的生物合成。光是影响叶绿素形成的主要条件。除了680nm以上波长以外，可见光中各波长的光照都能促进叶绿素的合成。但离体叶绿素在强光下易分解。温度通过影响酶的活性来影响叶绿素的合成。一般来说，叶绿素合成的最低温度24，最适温度30，最高温度40。矿质元素对叶绿素的合成也有很大的影响。如“N、Mg”是组成叶绿素的元素，当然不可缺少；Fe、Mn、Cu、Zn等是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂，在叶绿素形成中起间接作用。叶绿素形成和水有密切的关系。叶子缺乏水不但影响叶绿素的合成，而且促进已合成叶绿素加速分解，造成叶子发黄。拓展二、光合作用的过程光反应： 在光反应阶段主要进行2个反应：一是叶绿素吸收光能后受激发而失去电子后，从水中夺取电子，使水分解，经一系列过程后，生成还原态的氢H和O2，这个过程称为水的光解，方程式可简写为：2H2O4H + O2；二是电子传递的过程中，利用另一部分电能将ADP和Pi合成ATP，这个过程称为光合磷酸化过程，方程式可简单表示为：ADP+Pi ATP。这2个过程都是在基粒片层结构薄膜上进行的。光反应的产物共有3种：H、ATP和O2。其中H和ATP是供给暗反应的原料，O2则释放到大气中，或被呼吸作用所利用。光反应的进行必须依赖于色素吸收的光能，所以必须在光下才能进行。暗反应：是在叶绿体的基质中进行的。进行暗反应必须具备4个基本条件：CO2、酶、H和ATP。其中H和ATP来自光反应，CO2主要来自大气中，酶是叶绿体本身所固有的。暗反应与光没有直接的关系，只要具备上述4个基本条件，不论有光和无光都能进行。在暗反应过程中，首先要用五碳化合物(简写为C5，其化学名称为1，5-二磷酸核酮糖，其中有高能磷酸键)固定CO2，并迅速生成2分子三碳化合物(简写为C3，化学名称为3-磷酸甘油酸)，然后在 (H)还原和ATP提供能量下被还原成糖类(CH2O)，在此过程中还将再生出五碳化合物，所以暗反应是一个循环过程。 因此生成1个葡萄糖分子实际需要6个CO2 分子，6个五碳化合物参加固定。光反应和暗反应联系：光反应为暗反应提供了还原剂H和ATP；暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料拓展三、影响光合作用的因素光合作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件的适当配合下进行的。因此内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。影响光合作用强度的外部因素主要有光照强度、 CO2浓度、温度和无机盐（矿质营养）。图1图2（1）光：光照强弱直接影响光反应。植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加， 但当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强，这时就称为植物光合作用的光饱和点。（如图1）（2）温度：温度高低会影响酶的活性，主要影响暗反应（由于暗反应酶比光反应多得多）。在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。（如图2）（3）CO2浓度：CO2是光合作用的原料，直接影响暗反应。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。（如图1）（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，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体。（5）矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质。如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。光照、CO2浓度、温度与光合速率基本关系见下图：拓展四、 提高作物产量的途径途径措施或方法延长光光合作用时间补充光照增大光合作用面积间作、合理密植提高光合作用效率控制适宜光强、提高CO2浓度（如通风）、合理施肥（供应适量必需矿质元素）提高净光合作用速率维持适当昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温）典型例题分析例1 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是（ ）A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降解析：在光合作用过程中，CO2参与暗反应，CO2与C5化合物结合生成两个C3化合物，当CO2突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C3化合物的减少，又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。答案为C。例2 图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：（1）由乙图知，40时，植物体_（能/不能）显示生长现象；而5时状态可用甲图中_（填“A/B/C”）点表示（2）用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为_（填“A/B/C”）、温度为_（填一个具体数值），及_颜色_（填透明或不透明）的玻璃。解析：甲图为净光合速率（光合速率呼吸速率），乙图为实际光合速率和呼吸速率，丙图反应了叶绿素吸收光谱。第（3）题要求从甲、乙、丙图获取知识进行应用创新。答案：（1） 不能；B （2）C；25；无；透明【模拟试题】（答题时间：50分钟）1. 生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图及图注），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（ ）2. 下图曲线表示农田中昼夜温度变化；光照强度；植物吸收CO2的变化，请判断下列说法中不正确的是（ ）A. 在曲线与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等。B. a点的形成是由夜间的低温造成的C. 在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止。D. 增大曲线与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CO2浓度和充足的水分供应3. 光合作用光反应产生的物质有（ ）A. C