第11讲-能量之源---光与光合作用.ppt

第11讲能量之源光与光合作用,走进高考第一关:教材关,一捕获光能的色素和结构实验:绿叶中色素的提取和分离(纸层析法)色素的种类和功能叶绿素()叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)主要吸收_和_光类胡萝卜素()胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)主要吸收_光分布于叶绿体,红光,蓝紫,蓝紫,结构外表:双层膜内部基质:含暗反应所需酶基粒:由类囊体重叠而成,增大膜面积,分布着_和光反应所需_决定功能:光合作用的场所证明恩格尔曼的实验,色素,酶,二光合作用的原理和应用概念:探究历程:1771年普利斯特利(英)1779年英格豪斯(荷)1845年梅耶(德)1864年萨克斯(德)1880年恩格尔曼(美)1939年鲁宾卡门(美),ATPNADPH(【H】),叶绿体基质,固定,还原,10ATPNADPH,意义制造有机物将光能转化为化学能,储存在有机物中光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢维持大气中O2与CO2相对稳定,促进生物进化:无氧呼吸生物有氧呼吸生物;水生生物陆地生物应用:提高农作物产量措施(如控制光照强弱和温度的高低,提高CO2浓度),三化能合成作用同化作用类型自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量异养型:利用环境中现成的有机物化能合成作用:利用体外环境中某些_所释放的能量合成有机物,无机物氧化,解读高考第二关:考点关,考点1“绿叶中色素的提取和分离”实验分析1.原理解读(1)各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇等)中形成溶液,使色素从生物组织中脱离出来(2)各种色素都能溶解在层析液中,但是在层析液中的溶解度不同溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开,各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带,2.实验流程图示,3.实验疑难点拨(1)实验中几种化学试剂的作用无水乙醇可溶解叶绿体中的色素二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏,(2)实验成功的关键叶片要新鲜颜色要深绿,含有较多色素研磨要迅速充分叶绿素不稳定,易被活细胞内的有机酸破坏充分研磨使叶绿体完全破裂,提取较多的色素滤液细线要画得细齐直,这样可以防止色素带重叠且要重复23次,以增加色素量,使色素带更加清晰滤液细线不能触及层析液,否则色素溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带,知识拓展,植物叶中色素的化学性质与叶色的关系,例析1下图表示叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具据图回答:,(1)图中步骤加入研钵内的物质:A_10mL,作用是_;B_少许,作用是研磨得充分;C_少许,作用是_(2)图中步骤将糨糊状的研磨液倒入漏斗中,漏斗底部放有_(3)图中步骤剪去两角的作用是_,画滤液细线的要求是_(4)图中步骤中关键应注意_;加盖的目的是_;色素带最宽的是_,扩散速度最快的是_,无水乙醇,溶解色素,二氧化硅,碳酸钙,防止色素被破坏,单层尼龙布,防止色素带不整齐,细齐直,层析液不要没及滤液细线,防止层析液挥发,叶绿素a,胡萝卜素,解析:(1)研磨时需要加入3种物质:10mL无水乙醇,作用是溶解色素;二氧化硅可以增大摩擦力,使细胞和叶绿体破碎;细胞研磨破碎后,会溢出有机酸,为防止叶绿素中的镁被氢取代,破坏叶绿素,研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸(2)过滤研磨液时,漏斗基部不能用滤纸,因为色素可吸附在滤纸上一般用一层尼龙布过滤(3)剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快画滤液细线的要求是细齐直,(4)层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线,否则,滤液细线会被层析液溶解,不能分离4种色素溶于层析液中,因溶解度的差异,造成在滤纸条上扩散速度不同,从而达到分离的目的由于有的层析液有毒,而且可以挥发,所以要加盖色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的,含量越多,色素带越宽,一般植物叶片中叶绿素a含量最多,所以叶绿素a色素带最宽扩散速度最快的是胡萝卜素,在色素带的最上一层,方法技巧:从色素带的宽度知色素含量的多少依次为:叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素从色素带的位置知在层析液中溶解度大小依次为:胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素,互动探究1:(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素提取和分离”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于叶片中某些色素降解所造成的,丙同学则认为某些色素含量增加造成的根据所学知识,你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确?,从预留的叶片中挑选出足量的份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,再次进行叶绿体色素的提取分离实验测定和记录实验结果,比较这两种叶片各种色素的组成及含量后,得出结论,解析:叶绿体的四种色素中,叶绿素b呈黄绿色,黄色色素带含有叶黄素胡萝卜素,绿色部分含有叶绿素a叶绿素b,它们的吸收光谱不同,因此可用吸收光谱来判断要判断叶片变黄是由于某些色素分解还是某些色素增加造成的,可通过变黄叶和未变黄叶色素提取分离的结果作对照,比较两组色素的组成及含量即可,考点2叶绿素及吸收光谱1.影响叶绿素形成的外因(1)光是影响叶绿素形成的主要条件:一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素,叶片发黄例如根不见光,质体为无色素的白色体,故根为无色然而,藻类蕨类和松柏科植物在黑暗中可合成叶绿素,但比在光照下合成少(2)温度:叶绿素的生物合成过程,绝大部分都有酶的参与一般来说,叶绿素形成的最低温度是-4,秋天叶片变黄和早春寒潮过后水稻秧苗变白等现象,都与低温抑制叶绿素形成有关,(3)矿质元素:植物缺NMgFeMnCu或Zn等元素时,就不能形成叶绿素,呈缺绿病NMg都是组成叶绿素的元素,不可缺少FeMnCuZn等可能是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂,在叶绿素形成过程中起间接作用,2.荧光现象叶绿素溶液在透射光下呈绿色,但在反射光下呈红色(叶绿素a为血红色,叶绿素b为棕红色),此为荧光现象因为叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上,辐射出的能量就小,根据波长与光子能量成反比的规律,反射光的波长比入射光的波长要长一些,3.叶绿素a与叶绿素b的比较(1)含量:叶绿素a大约是叶绿素b的3倍(2)颜色:叶绿素a为蓝绿色,叶绿素b为黄绿色(3)功能:叶绿素a可以吸收和传递光能,少数处于特殊状态的叶绿素a还可将光能转换成电能;叶绿素b只能吸收和传递光能,(4)吸收光谱:叶绿素a的吸收光谱在长波光区(640660nm的红橙光)强于叶绿素b,但在短波光区(430450nm的蓝紫光)弱于叶绿素b如图:,知识拓展,1.连续光谱:可见光三棱镜赤橙黄绿青蓝紫吸收光谱:可见光色素溶液三棱镜红光蓝光紫光区出现强暗带,绿光区几乎无变化(说明绿光吸收非常少)应用:(1)不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不同的影响(2)不同的植物对不同波长的光有不同的反应所以根据植物不同的品种,选择不同的色膜,就能改善作物的光合品质,2.关于影响叶绿素合成的条件及吸收光谱问题,均可作为探究素材考查探究和实验能力,例析2有甲乙丙丁4盆长势均匀的植物置于阳光下(如图所示),甲添加品红色光,乙添加绿色光,丙添加品红色滤光片A,丁添加绿色滤光片B,经过一段时间,各盆中长势最旺和长势最差的依次是下列的哪一组()A.甲和乙B.乙和丙C.甲和丁D.丙和丁,解析:植物长势取决于其自身光合作用的强度植物进行光合作用时主要吸收红橙光和蓝紫光,图甲不仅有正常阳光,还补加了品红色光,因而光合作用最强,长势最旺丁因阳光透过绿色滤光片B后只有绿色光,而植物光合作用几乎不吸收绿光,因而丁长势最差,答案:C,互动探究2-1:将4支盛有等量衣藻溶液的密闭试管,在暗室中放置一定时间后,放在图中abcd所示位置,经照射1h后,取出衣藻加热脱色,滴加碘液,则呈现蓝色较浅的应是哪支试管中的衣藻()A.aB.bC.cD.d,解析:光合作用在白光下效率最高,其次是红光和蓝紫光,叶绿素对绿光吸收量最少,图中太阳光经三棱镜折射后照射到b试管的是红光,照射到d试管的是蓝紫光,c试管上的光是绿光,答案:C,互动探究2-2:下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深浅分别表示吸收量多少)甲乙两图分别是()A.胡萝卜素叶绿素的吸收光谱B.叶绿素胡萝卜素的吸收光谱C.叶黄素叶绿素的吸收光谱D.叶黄素胡萝卜素的吸收光谱,解析:(见本知识点内容),答案:B,特别提醒:在光合作用的发现中,科学家们利用了对照实验,使结果和结论更科学准确(1)萨克斯:自身对照,自变量为光照(一半曝光与另一半遮光),因变量为颜色变化(2)恩格尔曼:自身对照,自变量为光照(照光处与不照光处;黑暗与完全曝光),因变量为好氧菌的分布(3)鲁宾和卡门:相互对照,自变量为标记物质(H218O与C18O2),因变量为O2的放射性(4)普利斯特利:缺少空白对照,实验结果说服力不强,例析3-1下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下,小球藻进行光合作用的实验示意图一段时间后,以下相关比较不正确的是(),A.Y2的质量大于Y3的质量B.中小球藻的质量大于中小球藻的质量C.中水的质量大于中水的质量D.试管的质量大于试管的质量,解析:Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的质量大于Y3;中小球藻中含有(CH218O)的有机物,而中小球藻含有(CH2O)的有机物,故中小球藻质量大于;和中的水都为H218O,且含量相同,因此质量相等;在试管和原有质量相等的情况下,中释放出的是18O2,而中释放出的是O2,故剩余重量大于,答案:C,例析3-21883年德国生物学家C.Engelman设计了一个实验研究光合作用的光谱他将棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上,并在水绵的悬液中放入好氧细菌,观察细菌的聚集情况(如图),他得出光合作用的红光区和蓝光区最强这个实验的思路是(),A.细菌对不同的光反应不一,细菌聚集多的地方,细菌光合作用强B.好氧细菌聚集多的地方,O2浓度高,水绵光合作用强,则在该种光照射下植物光合作用强C.好氧细菌聚集多的地方,水绵光合作用产生的有机物多,则在该种光照射下植物光合作用强D.聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物O2,使水绵的光合作用速度加快,则该种光有利于光合作用,解析:好氧细菌的生活中是需要氧气的,因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方,也就是水绵光合作用强的地方,答案:B,互动探究3-1:为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验,装片需要给予一定的条件,这些条件是()A.光照有空气临时装片中无NaHCO3稀溶液B.光照无空气临时装片中有NaHCO3稀溶液C.黑暗有空气临时装片中无NaHCO3稀溶液D.黑暗无空气临时装片中有NaHCO3稀溶液,解析:叶绿体必须在有光照的条件下,由NaHCO3稀溶液提供CO2和H2O作为原料,通过光合作用才能产生氧气;要通过观察好氧细菌在叶绿体周围分布集中,在其他部位分布稀少而证明水绵光合作用产生了氧气,临时装片必须隔绝空气,才能排除无关变量的干扰,形成对照,答案:B,互动探究3-2:(2009长沙质检)普里斯特利把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个玻璃罩内,结果小白鼠和植物都能存活很长时间但后来有人重复这个实验,却有的能成功,有的不能成功以下关于这一现象的说法,不正确的是()A.该实验并不科学,没有可重复性B.该实验的成功与否,要看是否将装置置于阳光下C.该实验说明光合作用释放的氧气与小白鼠需要的氧达到了平衡D.该实验说明光合作用需要的CO2与小白鼠呼出的CO2达到了平衡,解析:普里斯特利的实验成功与否的关键,是要把装置置于阳光下普里斯特利的实验虽然把实验装置置于阳光下,取得了成功,但他却忽视了一点,即没有明确地说明将实验装置置于阳光下是取得实验成功的必要条件所以后来的科学工作者在重复该实验时,置于阳光下的取得了成功,不置于阳光下的则遭到失败,答案:A,考点4光能转换1.色素在光能转换中的作用(1)吸收传递光能:绝大多数的叶绿素a,全部叶绿素b叶黄素和胡萝卜素(2)吸收转换光能:少数处于特殊状态的叶绿素a2.光能在叶绿体中的转换过程,3.光能转换中的重要物质(1)最初电子供体是少数处于特殊状态的叶绿素a;最终电子和氢供体H2O;最终电子和氢受体NADP+(2)NADPH既是能量(活跃化学能)的载体,也是还原剂(3)NADPHATP和NADP+ADP+Pi将光暗反应连接在一起(4)有关物质的转移:NADPHATP由基粒类囊体膜基质;NADP+ADP+Pi由基质基粒类囊体膜(5)光反应不仅需要有关酶,还需要色素,暗反应只需要酶,例析4下图所示为叶绿体中色素蛋白质成分在膜上的分布在图示结构上()A.生物膜为叶绿体内膜B.可完成光合作用的全过程C.发生的能量转换是:光能电能化学能D.产生的ATP可用于植物体的各项生理活动,解析:由图可知,该膜结构上可完成光能的吸收和转化过程,即该膜结构为叶绿体基粒囊状结构(类囊体)的薄膜,在这里可以完成光反应过程,能完成光能电能化学能的能量转化,该过程所产生的ATP全部用于光合作用的暗反应,答案:C,互动探究4:光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,下列参与暗反应必需的物质是()A.H2OCO2ADPB.CO2NADPHATPC.H2OCO2ATPD.NADPHH2OADP,解析:光合作用暗反应包括CO2的固定和C3的还原两个阶段,CO2的固定可用CO2+C52C3来表示,C3在ATP供能NADPH供能及作还原剂的条件下形成C5和糖类搞清这两个过程,答案就不难得出了,答案:B,考点5光合作用的过程分析1.光合作用过程图解2.反应方程式及元素去向,3.光照与CO2浓度变化对植物细胞的C3C5ATP(CH2O)合成量的影响当外界因素中光照强度弱CO2浓度骤然变化时,短时间内将直接影响光合作用过程中C3C5HATP及C6H12O6生成量,进而影响叶肉细胞中这些物质的含量,它们的关系归纳如下:,特别提醒:(1)判断某物质的含量变化时,一定要从外界条件改变时短时间内对该物质来源和去路的影响来考虑,且是相对含量的变化(2)暗反应有光无光都能进行若光反应停止,暗反应可持续进行一段时间,但时间不长,故晚上一般认为只进行呼吸作用,暗反应不进行(3)相同时间内,若光照和黑暗间隔处理就比一直光照的有机物积累多,因为HATP基本不积累,利用充分;但一直光照会造成HATP的积累,利用不充分,例析5图1表示光合作用部分过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线根据图回答:(1)图1中A表示的物质是_,它由_产生,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_,用于C3的还原,太阳光能,(CH2O),水在光下分解,H,(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:_,C3,CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原,C5,C5与CO2结合形成C3,且C3不能被还原为C5,解析:(1)光反应为暗反应提供的物质是和ATP,由此可确定A是,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14CO214C3(14CH2O)(3)(4)题干中已说明曲线ab表示C3和C5的含量变化,光照停止后,光反应停止,H和ATP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,互动探究5-1:进行正常光合作用的叶片,如果在叶绿体的NADPH与NADP+含量相等的情况下,突然停止供给CO2,请在图中绘出叶绿体中NADPH含量的变化曲线,解析:在光合作用暗反应阶段中,发生CO2的固定和C3还原,其中C3还原过程需要消耗光反应提供的NADPH和ATP,当CO2供应不足时,固定产生的C3减少,C3还原利用的NADPH和ATP减少,NADPH积累;由于光合作用过程中发生着NADP+与NADPH的相互转化,并且两者总量稳定(曲线表明最初两者含量均为1),因此,随着叶绿体中NADP+的逐渐消耗,NADPH的生成减慢,最终NADPH的总量接近叶绿体中最初NADP+与NADPH的总和,答案:,互动探究5-2:有人设计了一个光合作用实验实验前在溶液中加入破损了外膜和内膜的叶绿体及一定量的ATP和H,然后分连续的两个阶段,按图所示的条件进行实验试分析回答:,(1)除糖类外,阶段积累的物质主要有_(2)请在上图中绘出阶段合成糖的速率的可能曲线,C3ADPPi,答案:,考点6影响光合作用的因素及其在农业生产上的应用,1.单因子影响,2.多因子影响,深化拓展:1.补偿点和饱和点的移动(1)补偿点含义:光合作用等于呼吸作用,若改变某一因素(如光照CO2浓度),使光合作用增大(减小),而呼吸作用不受影响,因此为使光合作用=呼吸作用,则补偿点应左移(右移);若改变某一因素(如温度),使呼吸作用增大(减小),为使二者相等,则补偿点应右移(左移),(2)饱和点含义:当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时,若改变某一因素使光合作用增大(减小),则饱和点应右(左)移(3)阴生植物的光补偿点前移,光饱和点较低2.注意晴天阴天对光合作用坐标曲线的影响,例析6-1(2009江苏,25)某研究性学习小组采用盆栽实验,探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如下图所示下列有关分析正确的是(多选)(),A.叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势B.叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降C.实验24天,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D.实验24天,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的,解析:由图可知叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势,A项正确;由图甲和图乙对比可知:光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降,B项正确;实验24天,光合速率下降可能是由水分减少或CO2减少引起的,而叶绿素含量在这一时间内没有改变,所以C项错,D项正确,答案:ABD,例析6-2将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图下列相关叙述,正确的是()A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移C.如果光照强度适当增强,a点右移,b点右移D.如果光照强度适当增强,a点左移,b点右移,解析:分析图像可知:在a点的CO2浓度下,CO2吸收速率为0,说明光合作用与呼吸作用速率相等,在b点的CO2浓度下光合作用达最高速率若光照强度降低,则光合作用减弱,而呼吸作用不变,只有适当提高CO2浓度以增强光合作用,才能与呼吸作用达平衡,所以a点应右移,光照减弱导致光合作用减弱,所以达最高光合作用强度时所需的CO2浓度要减小,所以b点要左移如果光照强度适当增强,则与上述分析相反,a点应左移,b点应右移,答案:D,互动探究6: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:,(1)甲图表示在光照弱的情况下,光合作用随_的增强成正比增强,这种情况下,可以认为此时影响光合作用的过程是_阶段(2)从图甲可见,光照强度超过某一强度时,光合作用速度不再增加,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_,光照强度,光反应,温度,暗反应,最适温度,酶活性降低,光合作用速率降低,(4)请在图甲中绘制50时植物光合作用速度变化的曲线(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,解析:光合作用速率受光照强度温度和CO2浓度等影响,本题只研究了光照强度和温度对植物光合作用的影响,由甲图可以看出,光照弱时,光合速率随光照强度的增加而上升,此时外界条件主要影响光反应,而与温度无关而当光照强度超过某一值时,温度又成了限制因素由图乙可以看出,在50时光合速率大于20而小于30,可在图甲中相应画出,由图甲看出,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,考点7同一植物不同条件下气体代谢的特点及相对强度的表示方法1.黑暗状况时植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用(1)气体代谢特点此状态下,植物从外界吸收O2,并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外(图甲表示),(2)细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示:用CO2释放量(或实验容器内CO2增加量)表示;用O2吸收量(或实验容器内O2减少量)表示;用植物重量(有机物)的减少量表示,2.较强光照时植物同时进行细胞呼吸和光合作用,且光合作用强度大于呼吸强度(1)气体代谢特点植物光合作用产生的氧气(用m表示)除用于植物的呼吸作用消耗(用m1表示)之外,其余的氧气释放到周围的环境中(用m2表示),植物光合作用所利用的CO2(用N表示)除来自植物自身细胞呼吸(用N1表示)外,不足的部分从外界吸收(用N2表示)(图乙所示)分析乙图可知,图乙中有如下数量关系:m=m1+m2,N=N1+N2,(2)光合作用相对强度的三种表示方法:用O2释放量(或实验容器内O2增加量)表示;用CO2吸收量(或实验容器内CO2减少量)表示;用植物重量(有机物)的增加量来表示,3.真光合速率=表现(净)光合速率+呼吸速率在光照下光合作用与呼吸作用同时进行:光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量;光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗量,+呼吸作用二氧化碳释放量;光合作用葡萄糖净产量=光合作用实际葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量,例析7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呼吸作用的影响,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20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与呼吸作用消耗的有机物的量相等,解析:本题以坐标曲线为载体,考查温度对绿色植物光合作用和呼吸作用的影响图中虚线表示的是CO2的吸收量,即光合作用净合成量,在光照时间相同的情况下,30C时光合作用的总量为3.50(净合成量)+3.00(呼吸消耗量)=6.5mg/h,35C时光合作用的总量为3.00(净合成量)+3.50(呼吸消耗量)=6.5mg/h,二者相同;在25C时,CO2吸收量最大,即光合作用净合成量最大;两曲线的交点表示光合作用的净合成量等于呼吸作用消耗量,答案:A,互动探究7:将某水生绿色植物放在特定的实验装置内,研究温度对其有机物积累量的影响,实验以CO2的吸收量与释放量为指标实验结果如下表所示:,根据该表数据分析,如果每天交替进行12小时光照12小时黑暗,那么在哪种恒温条件下,该植物积累的有机物最多()A.10B.15C.20D.25,解析:植物积累的有机物量=光合作用制造有机物量-呼吸作用消耗有机物量表格中两者数值差值越大,越有利于植物体内有机物的积累,答案:B,考点8化能合成作用化能合成作用:某些微生物能够利用体外环境中的某些无机物的氧化时所释放的能量将二氧化碳转化为有机物的过程,这类微生物称做化能自养型微生物这类微生物通过氧化如氢气硫化氢二价铁离子或亚硝酸盐等无机物,夺取无机物中的电子,通过电子传递链合成ATP和NADPH,再利用ATP和NADPH完成二氧化碳的还原和固定广泛地分布在土壤和水域环境中的硫化细菌硝化细菌氢细菌与铁细菌等都属于这类微生物例如,氢细菌通过将氢气氧化为,水,硫细菌通过将硫化氢氧化为硫酸盐,硝化细菌通过将氨氧化为亚硝酸盐,或将亚硝酸盐氧化为硝酸盐,来驱动二氧化碳的固定,完成有机物的合成图为硝化细菌的化能合成作用,进行光合作用和化能合成作用的生物都是自养型生物;而只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物是异养型生物,例析8关于化能合成作用的叙述,正确的是(多选)()A.进行化能合成的生物为细菌真菌B.化能合成的生物利用无机物氧化时释放的能量C.硝化细菌能将二氧化碳和水合成糖类D.进行化能合成作用的生物属于异养生物,解析:进行化能合成作用的生物能利用无机物氧化时释放的能量把CO2和H2O合成糖类来营养自己,属于自养生物只有某些细菌属于此类型,答案:BC,互动探究8:三种单细胞生物均具有细胞壁没有核膜没有成形的细胞核,它们生活所需条件如下表(“”表示需要),下列说法错误的是(),A.甲能用叶绿体将CO2和H2O转化成有机物B.乙在生态系统的成分中可能是分解者C.丙能进行化能合成作用,能量来源是氨的氧化D.甲丙是需氧型生物,解析:甲为光能自养,但甲无叶绿体丙为化能自养,乙是异养生物,答案:A,笑对高考第三关:技巧关,光合作用和呼吸作用的综合考查在近几年的高考中,光合作用和呼吸作用相结合的题目是考查的重点,而且考查多是通过图表信息等方式,并与生产生活相结合,分析解决一些实际问题因此在复习中,要把光合作用的过程与呼吸作用的过程结合在一起,以应对高考对光合作用和呼吸作用考查的要求,典例请回答下列有关光合作用的问题(1)光合速度受到温度二氧化碳和光照强度的影响其中,光照强度直接影响光合作用的_过程;二氧化碳浓度直接影响光合作用的_过程,光反应,暗反应,(2)甲图表示二氧化碳充足的条件下,某植物光合速度与光照强度和温度的关系在温度为10光照强度大于_千勒克斯时,光合速度不再增加当温度为30光照强度小于L3千勒克斯时,光合速度的限制因素是_根据甲图,在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克斯,温度分别为1020和30时的光合速度,L1,光照强度,(3)丙图表示AB两种植物的光合速度与光照强度的关系当在_千勒克斯光照强度条件下,AB两种植物的光合速度相同A植物在光照强度为9千勒克斯时,2小时单位叶面积可积累葡萄糖_mg(计算结果保留一位小数相对原子质量C12,H1,O16),6,10.9,A植物在1天内(12小时白天,12小时黑夜),要使有机物积累量为正值,白天平均光照强度必须大于_千勒克斯,6,思维导析:光是光反应的必要条件,光照强度直接影响光合作用的光反应过程,CO2的固定发生在暗反应,CO2浓度直接影响光合作用的暗反应阶段据甲图可知,温度为10,光强大于L1千勒克斯时,光合速度不再增加,光强小于L3千勒克斯时,不同温度条件下,光合速度相等,限制光合速度的因素是光照强度而不是温度据甲图知光强为L2千勒克斯,温度分别为1020和30的光合速度分别为244,在乙图中标出丙图中的AB两植物的光合作用与呼吸作用强度不同,0点以下是其,呼吸作用强度的体现,由图可知,A植物的呼吸强度为4,B植物的呼吸强度为2,两者的光合作用强度应是0点以上的数值加上0点以下的数值在光照强度为6时,A植物的二氧化碳吸收速度为4+4=8,B植物的二氧化碳吸收速度为6+2=8,所以此时两者的光合作用强度相等A植物在光强为9千勒克斯,2小时单位叶面积可积累葡萄糖为(82)/441/6180=10.9mg由图丙可知A植物每小时产生4mgCO2,当光强为4千勒克斯时,每小时吸收4mgCO2,净积累量等于呼吸作用消耗量,当植物白天12小时,黑夜12小时时,要使有机物积累量为正值,白天平均光照强度必须大于6千勒克斯,应用拓展,将一绿色植物放入一个三角瓶中,如图1所示在瓶中安放一个测定瓶中CO2浓度的传感器,将瓶口用橡胶塞塞上传感器的另一端与计算机连接,以监测一段时间内瓶中CO2浓度的变化,如果用此装置进行植物光合作用速率的测定,请写出实验步骤及注意事项:(1)在适宜条件下,首先将该装置置于_条件下,此时测得的数值是_(2)再将该装置置于_下,此时测得的数值是_,光照,光合速率与呼吸速率的差值(即净光合作用速率),黑暗,该条件下植物呼吸作用速率,(3)如果图2为该植物在实验中测得的数据,根据图中数据,该植物在单位时间(分)内,光合作用速率为_ppm/min(精确到0.1)(4)为使此研究结果更为科学,可采取的措施为_,82.5,要重复测量多次,取平均值,解析:本题以测定绿色植物光合速率为核心命题点,考查光合作用呼吸作用等知识点,综合考查学生设计实验能力和实验数据的处理能力要遵循实验设计的单一变量原则,测量光合作用时,必须排除呼吸作用的干扰,同理,测量呼吸作用时,需排除光合作用的干扰后者较易实现,即在无光的条件下而前者则不同,任何活细胞都要进行呼吸作用,因此,一般采取先在无光条件下,测定呼吸作用的强度,再在光下测定净光合产量,用呼吸作用的值去校对,换算成真正光合产量(也可以先测净光合作用速率,后测呼吸作用速率)因此,这里有这样一个,前提:即光下和暗处呼吸作用强度是相同的呼吸作用速率=(550-150)37=10.8,净光合作用速率=(1800-150)23=71.7,所以光合作用速率为10.8+71.7=82.5(ppm/min),高考真题备选,1.(2009安徽理综,1)叶绿体是植物进行光合作用的场所下列关于叶绿体结构与功能的叙述,正确的是()A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内B.H2O在光下分解为H和O2的过程发生在基质中C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D.光合作用的产物淀粉是在基质中合成的,解析:叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上,A选项错误H2O在光下分解为和O2的过程发生在类囊体的薄膜上,B选项错误CO2的固定过程发生在基质中,C选项错误光合作用的产物淀粉是在基质中合成的,D正确,答案:D,2.(2009广东理基,40)在晴天中午,密闭的玻璃温室中栽培的玉米,即使温度及水分条件适宜,光合速率仍然较低,其主要原因是()A.O2浓度过低B.O2浓度过高C.CO2浓度过低D.CO2浓度过高,解析:虽然阳光充足,温度和水分条件适宜,但玻璃温室是密闭的,温室中的CO2浓度随着玉米光合作用的进行逐渐降低,光合速率仍然较低,答案:C,3.(2009上海,24)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中,正确的是()A.适宜光照下,叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2B.只要提供O2,线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATPC.无光条件下,线粒体和叶绿体都产生ATPD.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶,都能发生氧化还原反应,解析:叶绿体合成ATP需光照而不需氧气有O2时线粒体有氧呼吸能为叶绿体光合作用提供CO2,但线粒体产生的ATP不能用于光合作用无光条件下叶绿体不能进行光合作用,故不能产生ATP叶绿体线粒体能合成ATP说明含有催化ATP合成的酶,而光合作用与呼吸作用实质上是一系列的氧化还原反应,答案:D,4.(2009广东,30)在充满N2与CO2的密闭容器中,用水培法栽培几株番茄,CO2充足测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图,请回答问题(1)68h间,光合速率_(大于小于)呼吸速率,容器内的O2含量_,CO2含量_,植株干重_,大于,上升,下降,增加,(2)910h间,光合速率迅速下降,推测最可能发生变化的环境因素是_;10h时不再产生ATP的细胞器是_;若此环境因素维持不变,容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽,此时另一细胞器即_停止ATP的合成,_成为ATP合成的唯一场所(3)若在8h时,将容器置于冰浴中,请推测呼吸速率会出现的变化及其原因_,光照强度,叶绿体,线粒体,细胞质基质,呼吸速率下降,相关酶的活性因降温而下降,解析:(1)由图可知:在68h间光合速率大于呼吸速率,容器内O2含量上升,CO2含量下降,植物干重增加(2)910h间,光合速率下降的最可能原因是CO2减少;10h时光合速率为0,不再产生ATP的细胞器是叶绿体;O2消耗尽线粒体也不能合成ATP,只有细胞质基质合成ATP(3)若在8h时,将容器置于冰浴中,酶活性降低,呼吸速率会下降,课后活页作业,1.(2009广东理基,43)将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块,置于不同的试管中,按下表进行实验,着色最浅叶片所在的试管是()A.B.C.D.,解析:叶片在黑暗中放置一段时间后通过呼吸作用消耗掉了自身细胞中贮存的淀粉;然后均分4块,放在4支试管中,给予不同光质的照射,其他条件相同,由于叶片细胞中的叶绿素吸收绿光最少,光合作用最弱,产生的淀粉最少,所以经碘液处理着色最浅,答案:D,2.(2009浙江理综,4)下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述,正确的是()A.无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜B.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C.光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATPD.夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降低温度,可提高作物产量,解析:适当低氧和适当低温环境有利于水果的保鲜,若真正无氧,细胞进行无氧呼吸,不利于保鲜,若零下低温,水果可能被冻坏,也不利于保鲜C6H12O6分解成CO2的过程发生在植物细胞线粒体或细胞质基质中;细胞呼吸过程中化学能可以转变为热能,机械能甚至是电能等夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照可以提高光合作用,夜晚适当降低温度可以适当降低呼吸作用,从而提高作物产量,答案:D,3.如图是不同材料的色素提取物进行层析后的结果,其中不正确的是(),解析:Mg是合成叶绿素所必需的一种矿质元素,缺乏时植物不能合成叶绿素,用纸层析法提取时只能含有胡萝卜素和叶黄素,答案:B,4.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,下图表示25时光合作用与光照强度关系若温度升到30(原光照强度和二氧化碳浓度不变),理论上图中相应点abd点移动分别为()A.下移右移下移B.下移左移下移C.上移左移上移D.上移右移上移,解析:由25升高到30过程中,促进了呼吸作用抑制了光合作用,所以光补偿点和光饱和点均发生变化,抵偿呼吸消耗需增加光照,使光合量上升,所以b点右移,而光合能力的下降,将使饱和点降低,答案:A,5.下列有关矿质元素与光合作用关系的叙述,不正确的是()A.Mg是叶绿素的成分,缺Mg不能合成叶绿素,也就不能进行光合作用B.N是构成叶绿素蛋白质核酸等的成分,N素供应不足会使光合作用下降C.K+Fe2+对光合作用没有影响,但能影响到植物的其它代谢D.P对光合作用的影响是非常广泛的,如影响到能量转移过程,解析:K+与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有关;Fe2+也与光合作用有关,Fe2+是合成叶绿素过程所不可缺少的催化剂,答案:C,6.植物细胞内由C3还原生成有机物(如葡萄糖)所需的物质条件是()A.酶CO2B.酶CO2ATPC.酶HATPD.酶CO2HATP,解析:C3的还原属于光合作用的暗反应阶段,需要多种酶的参与,同时还需要光反应提供的ATP,答案:C,7.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,用碘蒸气处理叶片,成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉若观察时,遮光处也呈现出蓝色,原因可能是(),叶片在暗处放置时间过短,有机物未被耗尽曝光时间过长,有机物发生了转移叶片未用酒精脱色处理,绿色对蓝色造成的干扰曝光时间过短,有机物生成的数量过少A.B.C.D.,解析:实验中黑暗处理的目的是耗尽原有的淀粉等有机物,若暗处理时间过短,叶片内原有的淀粉就会对实验结果造成干扰有机物在植物体内能够转移,若曝光时间过长,曝光处的淀粉可运输到遮光处,从而使遮光处也含有淀粉等物质绿色对蓝色虽然能造成干扰,但仅是实验现象不明显而已,而不会出现蓝色,答案:A,8.利用小球藻培养液进行光合作用实验时,发现在其中加入抑制暗反应的药物后,在同样的光照条件下释放氧气的速率下降原因主要是()A.叶绿素吸收光能的效率下降B.的积累,水的光解减慢C.ATP合成所需的酶的活性受到抑制D.暗反应中生成的水减少,使得光反应的原料不足,解析:光照条件相同,光反应速率基本不变,故叶绿素分子吸收光能的速率不变,ATP合成酶的活性不变;加入抑制暗反应的药物后,暗反应减弱,消耗的三碳化合物ATP减少,剩余的ATP三碳化合物增多,故积累,水的光解减慢,答案:B,9.如图表示绿色植物体内某些代谢过程中物质的变化,abc分别表示不同的代谢过程以下表述正确的是()A.水参与c中第二阶段的反应B.b在叶绿体类囊体薄膜上进行C.a中产生的O2参与c的第二阶段D.X代表的物质从叶绿体的基质移向叶绿体的类囊体薄膜,解析:由图中关系可知,a是光反应,b是暗反应,c是有氧呼吸,暗反应在叶绿体基质中进行;水参与有氧呼吸的第二阶段,O2参与有氧呼吸的第三阶段;X代表ATP,ATP应从叶绿体的类囊体薄膜移向叶绿体基质,答案:A,10.光照强度和CO2浓度是影响光合作用强度的两个主要外界因素下面是北方夏季的一天中,棉花叶片光合作用强度的变化曲线请指出正确的图解是(),解析:在北方夏季一天中,上午10时左右,光照充足,气温适宜,此时叶片的气孔张开,吸收CO2充足,因此光合作用的效率高强度大,达到了一个高峰;中午12时左右,光照强度大,气温高,叶片气孔关,闭,CO2的吸收量下降,因缺乏原料致使有机物合成量下降,光合作用强度降低;下午15时左右,光照充足,气温下降,叶片气孔张开,吸收的CO2充足,合成的有机物增加,光合作用强度再次达到一个高峰,答案:C,11.某人研究温度对某蔬菜新品种产量的影响,将实验结果绘制成如图曲线据此推论合理的是()A.光合作用酶的最适温度高于细胞呼吸酶的最适温度B.阴影部分表示535时蔬菜的净光合速率小于零C.光照越强,该蔬菜新品种的产量越高D.温室栽培该蔬菜时温度最好控制在2530,解析:由图可知,光合作用酶的最适温度小于细胞呼吸酶的最适温度;阴影部分表示在535时光合作用净积累有机物的量,净光合速率大于零;光照过强会导致植物死亡;在2530之间,蔬菜净光合速率相对最大,因此温室栽培蔬菜温度应控制在2530,答案:D,12.图一是八月份某一晴天,一昼夜中棉花植株CO2的吸收和释放曲线;图二表示棉花叶肉细胞两种细胞的四种生理活动状态请分别指出图一中表示时间的字母与图二中(1)(2)(3)(4)所发生的生理活动相对应的选项是()A.defgB.dcbaC.egahD.fcbd,解析:分析图二中(1)图可知此时植株光合作用强度大于细胞呼吸强度;分析图二中(2)图可知此时植株光合作用强度等于细胞呼吸强度;分析图二中(3)图可知此时植株细胞呼吸强度大于光合作用强度;分析图二中(4)图可知此时植株无光合作用,只进行细胞呼吸bc段gh段植株既进行细胞呼吸又进行光合作用,但细