1、一、捕获光能的色素和结构 1.捕获光能的色素 (1)绿叶中色素的提取和分离可以利用 提取绿叶中的色素，在研磨时还 应加入少许 和碳酸钙，其中前者有助于，后者可防止在研磨中 被破坏。分离的原理是利用色素在层析液中的 不同，的在滤纸上扩散的快，反之则慢。,无水乙醇,二氧化硅,研磨充分,色素,溶解度,溶解度大,(2)色素的种类和吸收光谱,蓝绿色,黄绿色,红光和蓝紫,光,最下层,最上层,蓝紫光,橙黄色,黄色,2.叶绿体的结构和功能 (1)结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外部有双层膜，内 部的基粒是由 堆叠而成的。 (2)色素和酶的分布：吸收光能的色素分布于 ， 与光合作用有关的酶分布在 和 。 (3)
2、功能：进行 的场所。,类囊体,类囊体薄膜上,类囊体薄膜,基质,光合作用,二、光合作用的原理和应用 1.光合作用的探索历程,更新空气,阳光照射下,淀粉,水,2.光合作用的过程 (1)光反应场所：叶绿体的 上。条件： 、色素、酶、水等。物质变化：将水分解为 和 ，将ADP和Pi合成 。能量变化：光能转变为活跃的 。,类囊体薄膜,光能,O2,H,ATP,化学能,(2)暗反应场所：叶绿体的 中。条件： 、H、ATP、CO2等。物质变化CO2的固定：C5CO2 。C3的还原：2C3H 。能量变化：ATP中活跃的化学能转变为。,基质,酶,2C3,(CH2O)C5,有机物中稳定化学能,3.光合作用原理的应用
3、 (1)光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造的数量。 (2)影响光合作用强度的因素包括空气中 的浓度、土壤中 和矿质元素的多少、光的 以及温度的高低等。,糖类,CO2,水分,强弱,4.化能合成作用 (1)概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些 氧化 时所释放的能量来制造 的合成作用。 (2)实例：硝化细菌能利用 氧化成 和 时所 释放的化学能，将 和 合成 。,无机物,有机物,氨,亚硝酸,硝酸,CO2,H2O,糖类,1.绿叶中色素种类及其吸收光谱,2.色素的分布、功能及特性 (1)分布：叶绿体类囊体的薄膜上。 (2)功能：吸收光能、传递光能(四种色素)、转化光能(只有 少数处于特殊
4、状态的叶绿素a)。,3.不同颜色温室大棚的光合效率 (1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透 过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。 (2)叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。,例1 (2010西安调研)下图表示叶绿体色素吸收光能的情况，根据此图并结合所学知识，判断以下说法中正确的是( ),少数特殊状态下的叶绿素a对420 nm、670 nm光的转换 率较高 在晚间用大约550 nm波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度 据图可知，用白光中450 nm左右波长的光比白光更有利于提高光合作用强度,土壤中缺乏镁时，
5、420 nm470 nm左右波长的光的利用 量显著减少 由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量减少 A. B. C. D.,课堂笔记 选 由图可知，叶绿素a的吸收高峰为420 nm和670 nm，叶绿素b的吸收高峰为470 nm和650 nm左右，少数特殊状态的叶绿素a能转换光能，在420 nm和670 nm转换效率较高。叶绿体色素不吸收绿光；白光中各种波长的光都有，其光合作用效率高于某一单色光。叶绿素中含Mg，缺Mg导致叶绿素不能合成，相应波段的光的吸收值下降。在550 nm的波长，光吸收值少，而在670 nm光吸收值高，叶绿素a转换的光能多，生成的ATP多，还原
6、的C3增多，故叶绿体中C3含量减少。,A,1.下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是 ( )A.叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体 的比例最小B.叶绿体的类囊体薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素C.光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的D.在日光下，叶片中的叶绿素等量吸收不同波长的光,解析：叶绿素对绿光的吸收量最少，因此日光中透过叶绿体的光中绿光比例最大，选项A错误；光照下叶绿体中的ATP是利用光合色素吸收的光能，在有关酶的催化作用下由叶绿体自身合成的，选项C错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而不是等量吸收各种光，选项D错误；与光合作用有关的色素都分布
7、于叶绿体的类囊体薄膜上，选项B正确。,答案：B,1.过程图解,2.反应式及元素去向CO2H2O (CH2O)O2 (1)氧元素 H2OO2CO2(CH2O) (2)碳元素：CO2C3(CH2O)。 (3)氢元素：H2OH(CH2O)。,3.光照和CO2浓度变化对光合作用的影响 (1) 光照强弱CO2供应不变,H减少 ATP减少 O2产生量减少,C3还原减弱 CO2固定仍 正常进行,C3含量上升 C5含量下降,(CH2O)合成量减少,(2) 光照不变减少CO2供应,CO2固定减弱 C3还原仍正常进行,C3含量下降 C5含量上升,H相对增加 ATP相对增加 上述两种物质 转化速度变慢， O2产生量
8、减少, (CH2O)合成量相对减少,例2 (2009海南高考)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化合物含量的变化是 ( ) A.C3和C5都迅速减少 B.C3和C5都迅速增加 C.C3迅速增加，C5迅速减少 D.C3迅速减少，C5迅速增加,课堂笔记 选 在植物进行光合作用的过程中突然停止光照，使光反应产生的ATP、H减少，C3不能被还原，因而C3化合物的量增加，同时CO2与C5化合物的结合不受影响，导致C5量迅速减少。,C,1.区别,2.联系 (1)过程图解,(2)物质和能量转化关系 物质方面,能量方面
9、,3.光合速率与呼吸速率的关系 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料 的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。,(2)在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实 验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为表观光合速率，而植物真正光合速率表观光合速率呼吸速率。如下图所示：,(3)呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加 量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。 (4)一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)可用下式表示：积 累量白天从外界吸收的CO2量晚上呼吸释放的C
10、O2量。,(1)表观光合速率常用有机物的积累量、O2释放量或CO2吸 收量表示。 (2)真正光合速率常用有机物的产生量、O2的产生量或CO2 的固定量表示。,例3 (2009广东高考)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)68 h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 。 (2)910 h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是 ；10 h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
11、止 ATP的合成， 成为ATP合成的唯一场所。 (3)若在8 h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。,课堂笔记 分析曲线图可知，68 h间，光合速率大于呼吸速率，则容器内的O2含量增加，CO2含量下降，植株干重增加。910 h间，光合速率迅速下降，因CO2充足，只能是光照突然减弱，如晴转阴。10 h时光合速率为零，叶绿体不再产生ATP和O2，呼吸继续消耗O2，导致容器内的O2耗尽，有氧呼吸无法进行，只能在细胞质基质中进行无氧呼吸，此时线粒体无法产生ATP，只有细胞质基质可合成ATP。若8 h时，将容器置于冰浴中，由于温度降低，导致酶活性下降，而致使呼吸速率下降。,答案
12、(1)大于 上升 下降 增加 (2)光照强度 叶绿体 线粒体 细胞质基质 (3)呼吸速率下降，相关酶的活性因降温而下降。,2.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿 色植物光合作用与细胞呼吸的影响，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细胞呼吸消耗的有机物的量相等,解析：A项正确：光下CO2的消耗量应为CO2吸收量与呼吸CO2释放量之和，35时消耗量为3.003.506.5
13、0，30时为3.503.006.50。B项错误：图中可见光下25时CO2吸收量最大，故25时植物积累的有机物的量最多。C项错误：25时，光合作用CO2的消耗量应为3.752.256.00，而30、35时都为6.50。D项错误：图中两曲线的交点应表 示光合作用积累的与呼吸作用消耗的有机物的量相等。,答案：A,1.光照强度 (1)光照强度影响光合作用强度的实验 实验流程 打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径1 cm)抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶 片内气体(O2等)小圆形叶片沉水底：将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全
14、部沉到水底,对照实验及结果：,实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。,(2)光照强度与光合作用速率的关系曲线分析应用曲线分析(如图)：,A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。,BC
15、段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示的光照强度称为光饱和点。 应用：阴生植物的光补偿点前移，光饱和点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。,2.CO2浓度,(1)曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速 率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B点都表示CO2饱和点。 (2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。,3.矿质元素,(1)曲线的含义：在一定浓度范围内
16、，增大必需矿质元素的 供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降。 (2)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。,4.水分的供应对光合作用速率的影响 (1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可影响光合作用， 又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 (2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。,例4 (2009江苏高考)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
17、结果如下图所示。下列有关分析正确的有(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,课堂笔记 选 由图示曲线信息可知，实验条件下，随干旱时间的延长叶片的光合速率呈下降趋势；对比甲、乙图示可知，叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降；由于24天光合速率下降早于叶绿素含量下降，因此，光合速率的下降不是叶绿素含量下降引起的；实验条件下，随时间推移，植物缺水严重、叶片失水、气孔关闭，导致CO2吸收减少，使光合速率下降。,A
18、BD,下图1表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程，其中a、b为光合作用的原料，表示相关过程。图2、图3表示外界相关条件对植物光合作用和呼吸作用的影响。请据图回答：,命题设计,(1)图1中过程进行的场所分别是 、。(2)过程中产生的H用于过程 。(3)若将该植物从CO2浓度为0.03%环境转移到CO2浓度为0.5%的环境中，其他环境条件不变，叶绿体中C5含量将 。如果在图2的乙点突然停止光照，叶绿体内C3的含量将 。,(4)图3中，真光合作用速率净光合作用速率呼吸作用速率。40时植物体 (填“能”或“不能”)显示生长现象；而5时的状态可用图2中 点表示。(5)用大棚种植蔬菜时，白
19、天最好控制光照强度为图2中的 点对应的光照强度，温度为图3中的 最佳。,【解题指导】 (1)图1中a、b分别表示水和二氧化碳，、分别表示光反应和暗反应，两者合称光合作用。、合称呼吸作用。、的场所分别是叶绿体类囊体薄膜和线粒体内膜。(2)过程产生的H用于过程的C3的还原。(3)当CO2由不足变为充足时C5的含量下降，图2中的乙点属于光补偿点，该点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，如果在该点上突然停止光照，则C3的还原过程减慢，但CO2的固定过程不变，即C3的利用减慢，而生成不变，所以其含量升高。,(4)图3中，由于在40时的真光合作用速率小于呼吸作用速率，所以不能显示生长现象。在5时，真光合作用
20、速率等于呼吸作用速率，即处于光补偿点上，与图2中的乙点相对应。(5)图2中的丁点达到光的饱和点，图3中25时真光合作用速率最高，在适宜条件下能积累更多的有机物。,【答案】 (1)叶绿体(类囊体薄膜) 线粒体(内膜) (2)C3的还原(二氧化碳的还原) (3)下降 升高 (4)不能 乙 (5)丁 25,1.实验原理 (1)绿叶中的各种色素能溶于有机溶剂(无水乙醇或丙酮)中， 而不溶于水，从而使色素从生物组织中脱离出来。 (2)各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度也不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素分离开。,叶绿体色素的提取与分离,理论指
21、导,2.实验程序,提取色素：称量5 g菠菜干粉加入少量SiO2、CaCO3和23 ml 95%乙醇过滤收集到试管内并塞紧管口制滤纸条,将干燥的滤纸剪成长10 cm，宽1 cm的纸条，剪去一端两个角 在距离剪角一端2 cm处用铅笔画线,画滤液线,用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处均匀地画一条直的滤液细线 干燥后，重复画23次,色素分离 (纸层析),倒入烧杯3 ml层析液（层析液高度不超过滤液细线） 将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁，轻轻插入层析液 用培养皿盖上烧杯,观察结果,滤纸条上出现四条宽度、 颜色不同的色素带,整理、洗手,3.实验成功的关键 (1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。 (2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶 绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。 (3)滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素， 所以要求待滤液干后再画23次。 (4)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。,请回答下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的问题：(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行实验，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 。,命题设计,
