1、,第3讲 光合作用, 考情分析 , 课前自测 1. 判断下列说法正确或错误(用“”、“”回答)。 (1) (2014江苏卷4B)范海尔蒙特基于柳枝扦插实验，认为植物生长的养料来自土壤、水和空气。( ) 解析 范海尔蒙特基于柳枝扦插实验，认为植物生长的养料来自水。 (2) (2016新课标卷4C)通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。( ) 解析 叶绿体色素主要吸收可见光的红光和蓝紫光。,(3) (2016海南卷3B)植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同。( ) (4) (2016海南卷3C)光合作用中，催化ATP合成的酶分布在类囊体膜上。( ) (5) (2016北京
2、卷5A)14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物。( ) (6) (2015安徽卷2D)光照强度由强变弱时，短时间内C5 含量会升高。( ) 解析 光照减弱时，光反应提供的H、ATP减少，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降。,(7) (2014重庆卷1C)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。( ) 解析 扩散速度与溶解度呈正相关。,2. 下列分离叶绿体中色素的装置正确的是( ),B,3. (2016海南卷)下列叙述错误的是 ( ) A. 温度和光照会影响CO2的同化速率 B. 光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
3、 C. 光反应产生的ATP和H(NADPH)不参与暗反应 D. 土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖 解析 光合作用的光反应阶段，需要光照，将H2O光解产生O2、H和ATP；在暗反应阶段，CO2的固定和C3的还原都需要相关的酶参与，而酶活性受温度的影响，同时H和ATP可用于C3的还原，则温度和光照会影响CO2的同化速率，A、B正确，C错误；土壤中的硝化细菌可利用氨氧化分解产生的能量将CO2和H2O合成糖，并储存能量，D正确。,C,4. 雾霾天气会导致农作物的光合作用速率下降，其主要原因是( ) A. 光照强度减弱 B. 土壤肥力下降 C. 吸收 CO2 过多 D. 吸收水分过多 解析 雾
4、霾天气时，大气透光能力下降，到达农作物表面的光照强度减弱，导致农作物的光合作用速率下降。,A,5. (2017如东调研)将一绿色植物放在密闭装置内，在恒定且适宜温度下，依次经过如下处理： 黑暗中放置一段时间； 给予一定强度的光照； 维持光照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化如图所示，下列分析错误的是( )A. AB段植物呼吸作用的速率是恒定的 B. B点开始进行光照处理 C. BD段光合作用速率大于呼吸作用速率 D. CD段光合作用的限制因素是CO2浓度,C,解析 温度恒定，呼吸作用速度不变，因此AB段植物呼吸作用的速率是恒定的，A正确；从B点开始，O2开始增加，说明进行了光合
5、作用，产生了O2，B正确；CD段O2不再增加，说明呼吸作用速率与光合作用速率相等，C错误；由于绿色植物放在密闭装置内，随着光合作用的进行，CO2浓度降低，光合作用速度下降，故CD段限制因素为CO2浓度，D正确。,考点一 捕获光能的色素与叶绿体的结构和功能 考点击破 1. 捕获光能的色素,(1) 图中序号依次是 、 、_、 _、_。 (2) 吸收光能的色素分布于_上，与光合作用有关的酶分布在_。 (3) 功能：叶绿体是进行_的场所。,外膜,内膜,类囊体,基粒,叶绿体基质,类囊体薄膜,叶绿体基质和类囊体薄膜上,光合作用,色素与叶片颜色的关系,考题展示 (2016淮安调研)下图分别为两种细胞器的部分
6、结构示意图，相关分析错误的是( )A. 图1表示线粒体，与有氧呼吸有关的酶存在于内膜上和基质中 B. 图2表示叶绿体，光合色素位于类囊体薄膜上 C. 两种细胞器所含DNA不同，但酶的种类相同 D. 两种细胞器都与能量转换有关，并可共存于同一个细胞内,考查叶绿体与光合色素,C,解题思路 在植物的叶肉细胞中同时含有叶绿体和线粒体。图1为线粒体的结构示意图，线粒体是有氧呼吸的主要场所，其内膜和基质中含有氧呼吸所需的酶；图2为叶绿体的结构示意图，光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体的基质中。,解析 图1中内膜向内腔折叠形成嵴，为线粒体，图2中类囊体堆叠形成基粒，为叶绿体
7、。有氧呼吸的第二、三阶段分别在线粒体基质和线粒体内膜上完成，A正确；叶绿体的类囊体薄膜上有光合色素和酶，是光反应的场所，B正确；线粒体和叶绿体中都含有少量DNA，但DNA的种类不同，所含有的酶的种类也不同，C错误；植物叶肉细胞中既有叶绿体也有线粒体，叶绿体能够将光能转变成有机物中化学能，线粒体能够将有机物中的化学能转变成热能和ATP中活跃的化学能，D正确。,叶绿体中的色素及色素的吸收光谱,由图可以看出： (1) 叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 (2) 叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。,变式训练 (
8、2016苏锡常镇二模)下列有关绿叶中色素的叙述，错误的是( ) A. 试管中的叶绿素溶液在透射光下呈红色 B. 胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱主要在蓝紫光区域 C. 无土栽培青菜幼苗时，营养液中缺少Mg将导致叶片变黄 D. 色素分离实验中，滤纸条上不同色素带的宽度一般可以表示色素的含量,A,解析 试管中的叶绿素溶液在透射光下呈绿色，反射光下呈红色；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；Mg是叶绿素的必需元素，缺少Mg将导致叶片变黄；色素分离实验中，色素的含量越多，滤纸条上的色素带一般越宽。,考点二 光合作用及其认识过程 考点击破 1. 光合作用的探究历程(连线),2. 光合作用的过
9、程(1) 总反应式： _。, A、B、C、D、E代表的生理过程依次是 _、_、_、_、_。 a、b、c、d、e代表的物质名称依次是 _、_、_、_、_。,水在光下分解,CO2固定,C3还原,光反应,暗反应,叶绿体中的色素,H,ATP,CO2,(CH2O),(3) 光反应与暗反应的比较,类囊体薄膜,叶绿体基质,ATP中活跃的化学能,糖类等有机物中稳定的化学能,H和ATP,(2) 模型法分析物质的量的变化, 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。 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。,考题展示 (2016江苏卷)为了选择适宜栽种的
10、作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了 3 个品种 S1、S2、S3 的光补偿点和光饱和点，结果如下图 1 和图 2。请回答以下问题：,光合作用的过程, 考法演示 ,图1,图2,(1) 最适宜在果树林下套种的品种是_，最适应较高光强的品种是_。 (2) 增加环境中 CO2 浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是：在超过原光饱和点的光强下，S2 的光反应产生了过剩的_，而S3在光饱和点时可能_ (填序号)。 光反应已基本饱和 暗反应已基本饱和 光、暗反应都已基本饱和,S2,S3,ATP和H,(3) 叶绿体中光反应产生的能量既用于固定 CO2，也参与叶绿
11、体中生物大分子_的合成。 (4) 在光合作用过程中，CO2 与 RuBP(五碳化合物) 结合的直接产物是磷酸丙糖(TP)，TP 的去向主要有三个。下图3为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。,图3,核酸、蛋白质,淀粉是暂时存储的光合作用产物，其合成场所应该在叶绿体的_。淀粉运出叶绿体时先水解成 TP 或_，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，合成由_构成的蔗糖，运出叶肉细胞。,基质中,葡萄糖,葡萄糖和果糖,解析 本题考查光合作用的相关知识及其在农业生产上的应用。(1) 适宜在果树林下套种的应该是光补偿点和光饱和点都较低的品种，对照图1和图2，应是S2。最适应较高光强的品种应是光饱和点较高的品种，
12、S2的光饱和点显著提高，可能是在超过原光饱和点的光强下，S2的光反应产生了较多过剩的ATP和H，增加环境中CO2浓度后光合作用有所增强。若增加环境中CO2的浓度后，S3的光饱和点没有显著改变，可能是S3在原光饱和点的光强时，光反应和暗反应都已经基本饱和。(3) 叶绿体中光反应产生的能量既用于叶绿体中暗反应阶段固定CO2，也用于叶绿体中由光合产物糖类进一步生成其他大分子有机物如蛋白质和核酸等物质。,(4) 淀粉是光合作用暗反应阶段的产物，其合成场所为叶绿体基质。由图3可知，淀粉运用叶绿体时先水解成TP或六碳糖(即葡萄糖)，合成由葡萄糖和果糖构成的蔗糖，再运出细胞。,B,解析 因为水在的作用下发生
13、了光解，所以为光合色素，分布在叶绿体类囊体的薄膜上；水光解生成O2和H，所以是O2，可参与有氧呼吸的第三阶段，与有氧呼吸前两个阶段产生的H结合生成水，并释放出大量的能量；一个CO2分子被一个C5分子固定后，形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被H还原；为ATP，是在光反应阶段产生的，光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。,考点三 影响光合作用的因素及应用 考点击破 1. 光照强度 (1) 曲线分析(如下图所示),(2) 应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。,提高作物产量的途径,考题展示1 (2016新课
14、标卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(t)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如下图所示。请回答下列问题：,单因子对光合作用的影响与应用, 考法演示 ,(1) 据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是_。 (2) b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高_(选填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 (3) 播种乙组植株产生的种子，得到
15、的盆栽苗按照甲组的条件培养t时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是 _。,光照强度,CO2浓度,乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素即低光照引起 的，而非遗传物质的改变造成的,解题思路 本题主要考查影响光合作用的因素与对照实验的分析方法。曲线显示，在一定范围内，甲、乙组光合作用强度随光照强度的增加而增强，达到光饱和点后保持稳定。解题需明确实验中两种变量，自变量即光照强度，因变量即光合作用强度。,解析 (1) 分析甲组曲线可知，在光照强度小于a时，随光照强度的增强，光合作用强度逐渐升高，此时影响光合作用强度的主要因素是光照
16、强度。 (2) 光照强度达到b后，光合作用强度不再增加，说明光照强度不再是影响光合作用的限制因素，CO2浓度和温度成为影响光合作用的外界因素，故提高CO2浓度可以使甲组的光合作用强度升高。(3) 乙组与甲组相比，乙组处于低光照的环境中，受光反应的制约，乙组光合作用强度偏低；这一差异的出现是环境不同造成的，这种变异是不可遗传的。因为乙组中遗传物质未发生改变，所以将乙组的后代植株置于与甲组相同的环境中时，光合作用强度与甲组相同。,光照强度、温度、CO2浓度对光合速率应用的影响 (1) 光照强度：间作套种时农作物的种类搭配；林间带树种的配置；冬季温室栽培等。 (2) 温度：温室栽培植物时，白天调到光
17、合作用最适温度，以提高光合速率；夜间适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 (3) CO2浓度：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。,变式训练1 如下表是关于影响光合作用的因素，以及各因素直接影响的阶段和结果。在其他因素保持适宜情况下，正确的是( ),B,考题展示2 研究者探究不同光照条件下，两种不同浓度CO2对某种蓝藻生长的影响，结果如下图所示。下列关于实验的叙述，不正确的是( )A. “”和“”分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结果 B. 若相同条件下测量O2的释放量，可得到相似的实验结果 C. 低光
18、强时，不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著 D. 高浓度CO2时，不同的光强对干重增加的影响不显著,多因子对光合作用的影响,D,解题思路 本题的知识点是光照强度和CO2浓度对光合作用的综合影响，分析题图曲线获取信息是解题的突破口，对于光照强度和CO2浓度对光合作用强度的影响的理解并把握知识点间的内在联系是解题的关键。解析 光照条件和CO2浓度是光合作用的两个影响因素，在低光强的条件下，光强是主要的影响因素，所以不同CO2浓度中蓝藻光合作用差异不大；在高光强的条件下，光照处于饱和状态，CO2浓度是主要的影响因素，高浓度CO2更有利于光合作用，所以“”和“”分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结
19、果。,光合作用的产物包括有机物和O2，所以相同条件下测量O2的释放量与有机物的增加量，均能表现其光合作用的强弱即生长的状况，可以得到相似的实验结果。由图可知，低光强下，不同的CO2浓度中蓝藻干重增加趋势和幅度均相近，对其影响不显著。高浓度CO2时，由“”表示的曲线可知，高光强下蓝藻干重增加量明显大于低光强下蓝藻干重增加量。,多因子对光合作用的影响,变式训练2 (2014江苏卷)为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。 图 1 为光合放氧测定装置的示意图，图 2 是不同 NaHCO3 浓度(pH 8.5,25 )条件下测得
20、的 Pn 曲线图。 请回答下列问题：,图1,图2,(1) 通过变换图1 中光源，可研究_、_对光合作用的影响。 (2) 在测定不同光照对 Pn 的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与 Pn 的关系_ (选填“呈正相关”、“呈负相关”或“难以确定”)。 (3) 由于弱碱性的藻培养液中游离 CO2 浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO 获得 CO2。 图2中达到最大 Pn 值的最低NaHCO3 浓度为_；在更高 NaHCO3 浓度下，Pn 不再增加的主要原因有_、_。,光强,光质,难以确定,120 mgL1,达到了CO2饱和点,CA量有限,考点四 (实验)叶绿体色素
21、的提取和分离 实验回归 1. 实验原理 (1) 提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_中，所以可以用其提取绿叶中的色素。 (2) 分离原理：绿叶中的不同种类色素在_中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散速度_。,无水乙醇,层析液,快,2. 实验步骤,无水乙醇,研磨得充分,色素被破坏,细、直、齐,干燥,触及层析液,纸层析,层析液挥发,3. 实验结果与分析,提取的色素液颜色过浅的原因分析 (1) 取材： 叶片颜色太浅； 叶片放置时间太久； 称取绿叶过少等。 (2) 研磨： 研磨不充分； 未加CaCO3； 加入提取液(无水乙醇)量太多； 研磨时间太长等。,(1) 实验时应该将滤液滴在a处
22、。 (2) 在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈含有胡萝卜素，呈现橙黄色；最小的圆圈含有叶绿素b，呈现黄绿色。,2. 食用色素的提取 (1) 提取食用叶绿素的提取液应该为对人体无害的有机溶剂(食用酒精) ，因为叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响。 (2) 若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于酸性食品，否则叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质。 (3) 若想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，可通过纸层析法来检测：制备滤纸条画滤液细线用层析液分离色素观察色素带。, 题组训练 1. (2016江苏卷)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是( ) A. 应该在研磨叶
23、片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素 B. 即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素 C. 为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D. 层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失,B,B,B,4. (2016宿迁三校联考)甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下4种不同的层析结果。,下列分析错误的是 ( ) A. 甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B. 乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C. 丙可能是正确操作得到的理想结果 D. 丁可能是因为研磨
24、时未加入CaCO3,C,解析 叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以不能用蒸馏水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B正确. 丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不应该是正确操作得到的理想结果，C错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D正确。,(1) 提取色素时为了研磨充分应加入_，纸层析法分离色素的原理是_。 (2) 纸层析法分离色素的“结果”如右图所示，其中共有的色素带的颜色是_，据
25、此能得出的结论是_。,二氧化硅(SiO2),色素在层析液里的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤 纸条上扩散快,橙黄色、黄色,叶绿素的形成需要光,(3) 将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果”吸收光谱最明显的差异出现在_光区域。将制得的韭菜滤液在强光下曝光12 h，再重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是_。,红,叶绿素不稳定，在强光下易分解,(4) 每分子叶绿素含有一个Mg2，可被H、Cu2等置换。韭菜滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加_的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本
26、的绿色，其原因是_。,碳酸钙(CaCO3),铜代叶绿素比叶绿素稳定,解析 (1) SiO2的作用为使研磨充分。(2) 由图可知，纸层析法分离色素的结果共有的色素带为第一条和第二条，即胡萝卜素和叶黄素，胡萝卜素为橙黄色，叶黄素为黄色。由于导致两组结果不同的原因是有无光照，故可得出结论：叶绿素的形成需要光。(3) 两者滤液的区别为有无叶绿素，叶绿素能吸收红光，而类胡萝卜素不能吸收红光，故两者吸收光谱最明显的差异出现在红光区域。韭菜滤液暴晒后与韭黄滤液实验结果一致，说明叶绿素被破坏，故可推断出叶绿素不稳定，在强光下易分解。(4) 处理后滤液呈现黄褐色，说明叶绿素被破坏，而碳酸钙有防止色素被破坏的作用，故与研磨时未加碳酸钙的颜色相似。铜代叶绿素比叶绿素保存时间长，可推断出铜代叶绿素比叶绿素更稳定。,放映结束，谢谢观看！,
