1、第3讲 光合作用的探究历程 与基本过程,-2-,1.光合作用的基本过程()。 2.实验:绿叶中色素的提取和分离。,-3-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考点1 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 1.叶绿体中色素的种类和颜色,-4-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.叶绿体中色素的吸收光谱(1)色素的功能: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 。 (2)色素吸收光的范围:可见光的波长范围是390760 nm,叶绿体中的色素只吸收 可见光 ,对红外光和紫外光等不吸收。,-5-,考点1,考点2,考点3,
2、核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖无色透明大棚中植物的光合效率为何最高? 提示：无色透明大棚能透过可见光中的各种色光,有色大棚主要透过可见光中的同色光,其他可见光被其吸收,所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。,-6-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.叶绿体的结构图中中含有与 暗 反应有关的酶;由类囊体堆叠而成,分布有 色素 和与光反应有关的酶。,-7-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.光合作用的探究历程,-8-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)被叶绿素吸收的光可用于光
3、合作用。( ) (2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。 ( ) (3)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效吸收绿光。 ( ) (4)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 ( ) (5)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。( ) (6)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。( ),-9-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,开启高考长句应答模式! 1.英格豪斯认为普利斯特利的实验只有在光下才能成功,即只要有光照,植物就一定能更新空气,对吗? 提示：不对,植物更新空气的前提是光合速率大于呼吸速率,即净光合速率0,若光照不够强(在光补偿点以下),植物不但不能更新空气,
4、反而会使空气变得更污浊。,-10-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48 h后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如下图所示。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。请思考并回答下列问题。,-11-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)本实验设置了哪些对照?其自变量和因变量分别是什么?实验结论分别是什么?,提示：图中b(d)与e对照,其单一变量为有无光照,结果b(d)部位经碘液检测显示蓝色,e部位不显示蓝色,表明光合作用制造淀粉
5、必须有“光”。 图中a与b(d)对照,其单一变量为叶绿体的有无,结果b(d)部位经碘液检测显示蓝色,a部位不显示蓝色,表明光合作用制造淀粉必须有“叶绿体”。,(2)实验中对植株进行暗处理,其目的是什么?,提示：该实验需要对植株进行饥饿处理,其目的是使叶片中的营养物质消耗掉,避免了原有淀粉对实验的干扰。,-12-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 捕获光能的色素和结构 1.(2015四川卷)下列在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是( ) A.Mg2+吸收 B.O2扩散 C.光能转换 D.DNA复制,答案,解析,-13-,考点1,考点2,考点3,核心
6、梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.(2017全国卷)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( ) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,答案,解析,-14-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2 光合作用的探究历程 3.下列关于光合作用探究历程的叙述,错误的是 ( ) A.普
7、利斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉 C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D.鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2,答案,解析,-15-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.右上图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,下列有关叙述正确的是( ),A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉 B.两实验均需要光的照射 C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照 D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气,答案,解析,
8、-16-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,恩格尔曼实验方法的巧妙之处 (1)巧选实验材料:选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可以确定释放氧气的部位。 (2)巧妙排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和除极细光束外其他光的干扰。 (3)巧妙设计对照实验:用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照部位和黑暗部位,相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。,-17-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考点2 光合作用的基本过程 1.光合作用的过程,-18-,考点1,考点2,考点3,核心梳
9、理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖依据下列物质和能量,利用箭头构建光反应和暗反应的关系模型 光能、H、ATP、ADP+Pi、H2O、O2、CO2、(CH2O)。,提示：,-19-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.光反应与暗反应的比较,-20-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)类囊体上产生的ATP可用于暗反应。( ) (2)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ATP。( ) (3)H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中。( ) (4)在适宜光照条件下,叶肉细胞中CO2的固定和
10、产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。( ) (5)破坏叶绿体外膜后,O2不能产生。( ) (6)光反应为暗反应提供H和H2O。( ) (7)离体叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后,可完成暗反应。( ) (8)进入叶绿体的CO2不能被H直接还原。 ( ),-21-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(9)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,原因是光反应强度升高,暗反应强度降低。( ) (10)在其他条件适宜的情况下,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含量
11、都迅速增加。( ) (11)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段,不能用于其他生命活动,其他生命活动所需要的ATP来自细胞呼吸。( ),-22-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,下图为环境因素骤变时光合作用中C3、C5、H、ATP等物质含量变化模型图 (1)当光照由强弱时,光反应减弱, H和ATP 减少,C3还原减弱,C3消耗减少,C5产生减少,结果使C3含量 增加 ,C5含量 减少 。当光照由弱强时情况与之 相反 。,-23-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)当CO2供应充足不充足时, CO2固定 减弱,C3产生减少
12、,C5消耗减少,结果使C3含量 减少 ,C5含量 增加 。当CO2供应不足充足时情况与之 相反 。,-24-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 考查光合作用的过程 1.(2015安徽卷,2)右上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在有关酶的催化作用下,可再形成C5 D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高,答案,解析,-25-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2
13、.(2017全国卷)右上图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题。,(1)图中代表的物质依次是 、 、 、 ,H代表的物质主要是 。 (2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在 (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。 (3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是 。,答案,解析,-26-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2 考查环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响 3.(2016天津卷)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同
14、的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是( ) A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,H下降 D.绿光,C5上升,答案,解析,-27-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.(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
15、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,答案,解析,C3、C5等物质含量变化的分析方法 叶绿体内相关物质含量变化可根据其来源和去路是否平衡来进行分析。 (1)来源 去路,则物质含量相对稳定。 (2)来源不变,去路增加,或来源减少,去路不变,则物质含量减少。 (3)来源不变,去路减少,或来源增加,去路不变,则物质含量增加。,-28-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,-29-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,考点3(实验) 绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 (1)提取:绿叶中的
16、色素溶于 有机溶剂 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, 溶解度高 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。 2.实验步骤 提取色素:称取5 g绿叶,剪碎,放入研钵中,加入SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇研磨过滤收集到试管内并塞严试管口,-30-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,制备滤纸条:将干燥的定性滤纸剪成略小于试管 长和直径 的滤纸条,将滤纸条一端剪去 两角 ,在距离剪角一端1 cm 处用 铅笔 画一条细的横线 画滤液细线:用 毛细吸管 吸取少量的滤液,沿铅笔线均匀地 画出一条细线 ,待滤液干后,
17、再画 一两 次。,-31-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,分离色素:将适量的 层析液 倒入试管中,将滤纸条轻轻插入 层析液 中用 棉塞 塞紧试管口,装置如右图所示 观察结果:滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带,-32-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,典例某班学生以新鲜菠菜叶为材料进行叶绿体中色素的提取和分离的实验时,由于各组操作不同,出现了如下图所示的四种不同的层析结果,下列分析最不合理的是( ),-33-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,A.甲可能是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SiO2 C.丙是正确操作得到的理想结果 D
18、.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3,答案,解析,-34-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,强化训练在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时,甲、乙、丙、丁四名同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实验结果依次应为( ),-35-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,A. B. C. D.,答案,解析,-36-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,叶绿体中色素的提取和分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加入二氧化硅,研磨不充分。 使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)含量太少。
19、一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。 未加入碳酸钙或加入过少,色素被破坏。 (2)滤纸条上色素带重叠 在滤纸条上画的滤液细线较粗。 (3)滤纸条上看不到色素带 忘记画滤液细线。 滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。,-37-,考点1,考点2,考点3,核心梳理,归纳总结,(4)滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带。 所用叶片为“黄叶”等。,-38-,通关记,通关辨,通关练,1.叶绿体中的色素有四种,即叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。 2.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 3.吸收光能的
20、四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。 4.叶绿体是进行光合作用的场所。其内部的膜上不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶。 5.光合作用释放的O2来自于H2O。 6.光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能,将H2O分解形成H和O2,同时形成ATP的过程。 7.暗反应过程是在叶绿体基质中,在多种酶的催化下完成的,包括CO2的固定和C3的还原等过程。,-39-,通关记,通关辨,通关练,1.与光合作用有关的物质的来源或去向 (1)光合作用中产生的H为NADPH,呼吸作用中产生的H为NADH,两种H不是同一种物质。 (2)光合作用光反应中产生的ATP只能被暗反应所利用,呼吸作用
21、产生的ATP可被除暗反应外的各项生命活动所利用。 (3)CO2中C进入C3,但不进入C5,最后进入(CH2O),C5中C不进入(CH2O),可用放射性同位素标记法证明。,-40-,通关记,通关辨,通关练,2.光合作用中物质的变化 判断光反应和暗反应中C3、C5、ATP、NADPH和CO2的变化时,可结合光合作用的过程绘制示意图。以停止光照时物质变化为例:停止光照光反应停止ATP和NADPH不再产生ATP和NADPH的含量减少且ADP和NADP+的含量增加;ATP和NADPH的含量减少C3还原减弱,而CO2固定过程仍在进行C3含量相对增加,C5含量相对减少。,-41-,通关记,通关辨,通关练,1
22、.下列关于光合作用的叙述,错误的是( ) A.光反应阶段不需要酶的参与 B.暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗 C.光合作用过程中既有H的产生又有H的消耗 D.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能,答案,解析,2.下图表示某植物叶肉细胞内光合作用的生理过程,下列相关叙述正确的是 ( )A.若给予红光照射,则叶黄素缺失突变体与正常植株光吸收差异显著 B.过程为暗反应,在类囊体薄膜上产生的2和3只能用于暗反应还原C3 C.若降低周围环境中的CO2浓度,则释放O2的速率不变 D.若该细胞净光合速率大于0,推测该植物体能积累有机物从而使植株干重增加,-42-,通关记,通关辨,通关练,答案,解析,-43-,通关记,通关辨,通关练,3.某生物小组以状态相同的某种植物为材料设计了甲、乙、丙、丁四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,具体处理方法和实验结果如下表所示。下列相关叙述,错误的是( ),-44-,通关记,通关辨,通关练,A.光照相同的时间,甲组光合作用产物的相对含量少于丙组 B.实验表明,光合作用的某些过程不需要光照,该过程发生于叶绿体基质 C.该实验表明光合作用的暗反应与光反应无关 D.实验中叶绿体产生的ATP和H没有被光照时的暗反应全部消耗,答案,解析,
