第11讲光合作用(学生版)2

1、第11讲 能量之源一光与光合作用一、色素的提取与别离1、实验原理：提取：叶绿体中的色素溶解于有机溶剂如无水乙醇，形成色素溶液，所以可以提取叶绿体中的色素。别离：四种色素在层析液中的溶解度不同，因而随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上的扩散速度快，溶解度小的那么 扩散速度慢，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。2、 实验流程_称取5g绿色叶片剪碎* f 研钵 参加少量的二氧化硅、碳酸钙，和10ml的无水乙醇 J研磨 漏斗过滤收集到试管内并塞紧管口 将枯燥的滤纸剪成 6cm长，1cm宽的纸条，剪去一段两角 在距剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线用细吸管吸少量的

2、滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线 枯燥后再重复划2 3次色素别离倒入烧杯适量层析液*将滤纸条下端插入层析液中.用培养皿盖盖上烧杯4、实验中几种化学试剂的作用： 无水乙醇：提取绿叶中的色素 层析液：别离绿叶中的色素 二氧化硅：使研磨充分 碳酸钙：防止研磨过程中叶绿素被破坏5、实验中的考前须知： 选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 提取色素：研磨要迅速、充分。 画滤液细线：用力在均匀，快慢要适中，要细、直、齐，且枯燥后重复画一两次，使滤液细线含有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。 色素别离：滤液细线不要触及层析液，否那么滤液细线中的色素分子溶解到层析液中,实验现象不

3、明显。F图是叶绿体色素的提取和别离实验的局部材料和用具。据图答复:；B少许,例1、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 ，划滤液细线的要求是 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6、四种色素的分子式、化学性质、与叶色的关系比拟:色素种 类叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素分子式C55H72N4MgC55H70O6N 4MgC40H56C40H56O2化学性 质四种色素都不溶于水，而溶于酒精？丙酮？石油醚等有机 溶剂中叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定，叶绿素 的合成易受光照

4、？温度和Mg的影响，这些条件对类胡萝卜 素影响小？植物叶 色正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为3:1所以正 常叶片总是呈现绿色？寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝 卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄？秋天降温 时植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于 形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红2 色？7、吸收光谱叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，其中叶绿素a在长波光区(640 660nm)强于叶绿素 b，但在短波光区(430 450nm)弱于叶绿素 b 。 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。例2、2022新课标全国卷H 关于叶绿素的表达，错误的选项是(

5、)A 叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B .被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D 植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光、叶绿体的结构：例3、以下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图答复:(1) 上图应为 下观察到的结构图。(2) 在A中发生的反响称 ，参与反响的特有物质有 <(3) CO2进入叶绿体后，在基质中经 后形成甲物质。用14C标记CO2进行光合作用，可在 结构中测到放射性。光合作用产生的甲物质遇 呈砖红色。(4) 能溶解于无水乙醇中的是存在于 A结构的，其中决定叶片绿色的是。三、光合作用的探索历程：1 . 1771年普利斯特利实验本实验缺

6、点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。2. 1864年萨克斯实验本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰。2本实验为自身对照，自变量为是否照光一半曝光与另一半遮光，因变量为叶片是否制造出淀粉，表观因变量为是否出现颜色变化出现深蓝色。3. 1880年恩格尔曼实验(1) 本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝 光的叶绿体。(2) 本实验中为自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处：黑暗与完全曝光)，因变量为好氧细菌分布。易错警示恩格尔曼实验方法的巧妙之处(1) 实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分

7、布在细胞中，便于观察和分析研究。(2) 排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。(3) 观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。(4) 实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的比照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。4. 1941年鲁宾、卡门实验1本实验方法为同位素标记法。2本实验为相互对照，自变量为标记物质H28O 与 C18O2，因变量为 Q2的放射性。例4、德国科学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时

8、进行“饥饿处理消耗掉叶片中的淀粉，再把叶片的一局部遮光，其余局部曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光局部不变蓝，曝光局部变蓝。以下有关本实验 的分析及结论合理的是本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均到达无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉A .全部B.只有C.只有D 只有例5、1880年美国生物学家恩格尔曼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水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况如图。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是 A .细菌对不同

9、的光反响不一样，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，02浓度高，水绵光合作用强C.好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强D .好氧细菌大量消耗 02,使水绵光合作用速度快，那么该种光有利于光合作用四、光合作用的过程光合作用过程可根据是否需要光，分为光反响和暗反响两个阶段。比拟如下表:比拟工程光反响暗反响区别场所:叶绿体囊状结构的薄膜上叶绿体内的基质中条件色素、光、酶、水多种酶、CO2、ATP、NADPH反响时间短促，以微秒计较缓慢反响产物NADPH、02、ATP有机物、C6H12O6、ADP、Pi 氨 基酸脂肪反响性质光化学反响酶促反响与光的关系必须在光下

10、进行与光无直接关系，在光下和暗处都可 进行与温度的关系温度影响酶活性温度影响酶活性，关系密切物质变化2H2O4H+0 2 f光能： C02 固定：CO2+C52C3 C3复原：ADP+Pi酶ATPNADPE、ATPADP+?卜 NADP+能量变化光能t电能t活泼化学能ATP中活泼化学能t糖类等有机物 中稳定的化学能实质光能转变为化学能，并放出02同化CO2形成CH2O联系 光反响为暗反响提供H和能量ATP 暗反响产生的 ADP、Pi、NADP+为光反响合成 ATP、NADPH提 供原料例6、以下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放情况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是

11、在盛夏的某一晴天， 请据图答复以下问题：02席<量1甲图曲线中C点和E点处，植株处于何种生理活动状态 2 根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点。3 乙图中F-G段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反响产生的 和逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了 CO2的固定。4乙图曲线中间 E处光合作用强度暂时降低，可能的原因 总结：某一条件骤变时其它物质的量的变化：当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内直接影响光合作用过程中C3、C5、H、ATP及CH20生成量，从而影响叶肉细胞中这些物质的含量，

12、它们的关系归纳 如下：条件C3C5H和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供给不变增加减少减少或没有光照由弱到强，C02供给不变减少增加增加光照不变，C02由充足到缺乏减少增加增加光照不变，C02由缺乏到充足增加减少减少例7、图1表示光合作用局部过程的图解，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。根据图答复：2 3 4 了 &时间分)物质的量(1) 图1中A表示的物质是,它来自于(2) 图1中ATP形成所需的能量最终来自于14CO2,贝U 14C最终进入的物质是 (3) 图2中曲线a表示的化合物是 是：,其作用是。假设用放射性同位素标记，在无光照时，

13、其含量迅速上升的原因(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:五、同位素示踪法研究绿色植物体内物质转化过程:C: CO2暗UUUr CH2O呼吸uU丙酮酸呼吸口CO2O: h2o光反响02呼吸皿h2oH : H2O光反响暗反响CH2O呼吸I、nH20例8以下图所示装置中的NaHCO溶液可为植物提供CO ,那么以下有关表达错误的是 (厢扳一主全培养展_ >at;A. 假设将这个装置用来探究CO是光合作用的原料，那么增加的对照应将NaHCO溶液替换成等量的NaOH溶液B. 假设将这个装置用来探究元素X是否为植物的必需矿质元素，那么增加的对照组应将水槽中的完全培养液替换

14、成只缺少矿质元素X的培养液C. 假设将这个装置培养苋菜，给苋菜植物提供14C标记的CQ, 14C的转移途径是：COPC4 (CH2O)D. 假设突然停止光照，发现植物细胞内C3含量会下降六、影响光合作用的外部因素1、光照强度 图象如图J&光舍作用 诫浄光舍惟厲 关键点含义光照强度：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，但当光照强度到达一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增 强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用：当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的 CO2量到达平衡时，这一

15、光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度 主要是受光反响产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反响系统中酶的活性和CO2浓度的限制。如下图：光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率， 增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如

16、人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培 于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。2、叶面积指数: 图象如图图像分析：0A段说明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶 遮挡，光照缺乏。0B段说明干物质量随光合作用增加而增加，而由于 A点以后光合作用强度不再增 加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量 0C段不断增加，所以干物质积累量不断 降低BC段。应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，防止徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。3、C02浓度和矿质元素 图象如图AE監

17、 N 八ti s A 川二 关键点含义C02是光合作用的原料，矿质元素直接或间接的影响光合作用，在一定范围内，随C02和矿质元素的增多，光合作用速度逐渐提高，但到A点，即C02和矿质元素到达饱和，光合作用不再随 C02和矿质元素浓度的提高而增加。但当C02浓度升高到浓度很高时影响了植物的呼吸作用，而导致光合作用下降。矿质元素浓度在很高时，也会影响光合作用速度。 如氮肥过多，会造成农作物徒长倒伏。矿质元素过高还会造成细胞质壁别离，影响细胞的生命活动。 应用“正其行，通其风，温室内充C02,即为提高CO2浓度、增加产量。合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，增加光合作用速率。4、温度 图象如

18、图W嘅收或號虽 关键点含义植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反响速度。光合作用也不例外， 在一定的温度范围内， 在正常的光照强度下， 提高温度会促进光合 作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如上图所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。对于同一种植物来说，光合作用酶的最适温度总是低于呼吸作用酶的最适温度。 应用白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室的温度，以降低呼吸作用，保证植物有机物的积累。5、多种因素的影响图像如图 关键点含义P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不

19、断加强，光合速 率不断提高。当到 Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子。要想提高 光合速率，可采取适当提高图示的其他因子。 应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用中酶(特别是光反 应酶)的活性，提高光合速率，同时适当充加CO2，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。总之，可根据具体情况。通过增加光 照强度、调节温度或增加 CO2浓度来充分提高光合速率，以到达增产的目的。例9、表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图二表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合速率受光照强度影响的变化曲

20、线。CO 2吸收量/小时CO2吸收量/小时图一图二请分析答复：(1 )在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是。(2) 图一中的“ a点表示 。如果以缺镁的全营养液培养A植物幼苗，那么 b点的移动方向是 。(3) 在c点时，叶绿体中 ADP的移动方向是从向方向(提示：填“叶绿体基质或“囊状结构薄膜 )移动。以下图与c点相符的是 。ABCD(4) e点与d点相比拟，e点时叶肉细胞中 C3的含量； e点与f点相比拟，e点时叶肉细胞中C3的含量。(填“高、“低或“根本一致)(5) 当光照强度为g时，比拟植物 A、B的有机物积累速率 M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小，结果应

21、分别为 M1 M2、N1N2。 总结：四图中光合作用强度与呼吸作用强度的情况是:測量值光飾用葡萄舷舉量浄产量Al光合作用0痒放量禅BlClA2光合柞用g收收tff光合作用实陥辿弓裁总B2光合蚀实际妣痛耗量总-呼辭恥輝量C2-呼吸作用产生量A3B3C3相关计算:光合作用：6CO2+12H2O 叶餐体了冷厲+"°?+ 6H2呼吸作用：6H12Os+ 60+ 6H：0k 6CO3 + 12H2O + 能量实际値牌量光合作用实际的葡舗制谴量总-呼卿用議翩馱其中A1、A2、A3这三项可以按 1 : 6: 6的摩尔比计算；B1、B2、B3; C1、C2、C3也可以按1 : 6： 6的摩

22、尔比计算。七、化能合成作用1、化能合成作用概念:2、实例：硝化细菌2NHO 2+ 202 42NH 3+ 302 f 2HNO2+ 2H2O + 能量能匕量2HNO3+能量6CO2 + 6H2O能量6H12O6+ 6O2例10、以下图曲线表示农田中I昼夜温度变化；n光照强度；川植物吸收cq的变化，请判断A. 在川曲线与时间轴交点 c和e时，光合作用吸收的 CQ和呼吸作用释放的 CQ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. 增大曲线川与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CQ浓度和充足的水分供给例11、取一植物形态、大小

23、、生长发育状况相同的四张叶片按如下图的装置进行实验，烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供给，气体的移动可以通过观察油滴的运动判断。不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响(1) 适宜的光照下，装置A中油滴的移动情况是 ，原因是(2) 适宜的光照下短时间内装置B中油滴的移动情况是。放置一段时间后，装置中的 02消耗完，这时油滴的移动情况是 ，写出此时的反响方程式：分析装置 C中的油滴移动情况与光合作用和呼吸作用的关系：(4) 能否直接用C、D装置证明光合作用需要 CO,为什么？ 。如果用B、C装置证明光合作用需要 CQ，应该将叶片进行怎样的处理？ 。(5) 要测定叶片

24、细胞呼吸的强度最好选择装置 。例12、图甲是采用黑白瓶法测定某池塘夏季各深度24小时内的平均氧浓度变化曲线，纵轴表示水池深度， 横轴表示瓶中 Q的变化量(g/m2)；图乙是某同学“探究影响植物光合速 率的因素的实验装置图。请答复以下问题：(1) 光照适宜时，水深 2 m处每平方米的生产者一小时制造的Q约为g。(2) 水深3 m时，产生 ATP的结构有。假设将植物从 2 m处移到3 m处时，C3的含量将 。(3) 图乙装置中，假设实验中每隔 5 min改变一次试管与灯泡之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因：。(4) 图乙中假设将水用180标记，一段时间后，产生了C18

25、C2,请用文字说明该过程：(5) 为了探究光照强度对光合速率的影响，利用图乙装置进行实验的另一设计思路是例13、2022山东卷大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如下图:(1) 阶段I和川大豆种子的鲜重增加明显。阶段I中，水进入种子胚细胞的穿(跨)膜运输方式为。阶段川中，种子胚细胞内水的主要存在形式是 。(2) 阶段n期间，大豆种子胚细胞合成的 解除种子休眠，促进种子萌发。阶段川中根向地生长的原因是 分布不均，使根的近地侧生长受到 。假设测得阶段n种子吸收 02与释放CO2的体积比为1 : 3,那么此时种子胚细胞的无氧呼 吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为 。(4)大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，假设突然停止CO2供给，短时间内叶绿体中C5和ATP含量的变化分别为 、。大田种植大豆时，“正其行，通其风的主要目的是通过 提高光合作用强度，以增加产量。例14、2022北京卷为研究棉花去棉铃 保实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至 少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的 C