资源描述
第九讲 能量之源光与光合作用,第三单元 细胞的能量供应和利用,1用无水乙醇提取绿叶中的色素；用层析液将绿叶中的色素分离。色素在层析液中溶解度越高，在滤纸条上随层析液扩散的越快。 2叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，包括叶绿素和类胡萝卜素；叶绿素主要吸收波长较短的蓝紫光和波长较长的红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 3暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的。包括CO2的固定和C3的还原等过程。 4提高光合作用强度的措施有：控制光照强弱、适当降低夜晚的温度、适当增加环境中CO2浓度等。,5生物体中的能量转化：光能电能ATP中的活跃化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能(被组织细胞利用)。 6化能合成作用：某些生物能够利用环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。,基础回扣 一、捕获光能的色素和结构 1叶绿体 (1)模式图,(2)结构 是叶绿体膜：双层膜。 是 ：含有与暗反应有关的酶。 是 ：由类囊体堆叠而成，分布有 和与 有关的酶。 (3)功能：进行 的场所。 (4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于_被光束照射的部位。,基质,基粒,色素,光反应,光合作用,叶绿体,2色素的种类和功能,叶绿素a,叶绿素b,黄,橙黄,3.影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。 (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 (3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的成分，缺镁叶片变黄。 解惑 能进行光合作用的生物不一定含有叶绿体，如光合细菌、蓝藻等不含叶绿体，但能进行光合作用。,二、光合作用的探究历程,三、光合作用的过程 1反应式：CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O2。 2过程 (1)区别,(2)联系：光反应为暗反应提供 和 ；暗反应为光反应提供 、 。,H,ATP,ADP,Pi,四、影响光合作用的因素及光合效率 1光合作用强度 指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。可以用一定时间内原料的消耗量或产物的生成量来表示。 2影响光合作用的因素 空气中 、光照强度、 、土壤中 的 等。,CO2浓度,温度,水分、矿质元素,3不同颜色温室大棚的光合效率 (1) 光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用所吸收的光能的比值。农作物的光合作用效率与二氧化碳浓度、光质、温度、矿质元素等有密切关系。 (2)叶绿素对蓝紫光和红光吸收最多，对绿光吸收最少，因此蓝紫光和红光的光合作用效率较高，绿光光合作用效率较低。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。,解惑 绿色植物等进行光合作用的生物和硝化细菌等进行化能合成作用的生物代谢类型都是自养型，在生态系统的成分中都是生产者。,优化落实 考查一 捕获光能的色素和结构 1判一判 (1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素( ) (2)被叶绿素吸收的光可用于光合作用( ) (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)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值相同( ),(6)利用纸层析法可分离4种叶绿体色素( ) (7)液泡中色素吸收的光能用于光合作用( ) (8)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内( ) 提示 分布在类囊体的薄膜上。 (9)光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中( ) 提示 类囊体的薄膜上和叶绿体基质中都有。,考查二 光合作用的探究历程 2请按时间先后顺序排列下列事件( ) 德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 美国科学家鲁宾和门采用同位素标记法证明，光合作用释放的氧气全部来自参加反应的水 英国科学家普里斯特利指出植物可以更新空气 德国科学家恩格尔曼用水绵做实验证明，氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 A B C D ,解析 为1864年；为1941年；为1771年；为1880年。 答案 C,31864年，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。该实验在设计上具有很强的严密性，具体体现在( ) A本实验不需要设对照实验 B曝光处作为对照实验 C本实验为空白对照实验 D遮光处作为对照实验,解析 萨克斯做该实验的目的是为了“证明植物在光下能产生淀粉”， 为了证明这一点，达到这个实验目的，只需进行直接的实验证明即可，也就是直接把饥饿处理后无淀粉的叶片置于光下，观察有无淀粉产生即可证明，所以曝光处作为实验组。而通过遮光组作为对照组，用以确定淀粉不是来自于其它来源，而是来自光合作用。 答案 D,考查三 光合作用的过程 4判一判 (1)叶绿体是光合作用的主要场所( ) 提示 是全部场所。 (2)H2O在光下分解为H和O2的过程发生在基质中( ) (3)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质( ) (4)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 ( ),(5)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生( ) (6)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( ) (7)离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳(暗)反应( ) (8)CO2的固定发生在类囊体薄膜上( ),考查四 影响光合作用的因素及光合效率 5判一判 (1)叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用( ) (2)暗反应必须在无光条件下进行( ) (3)温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率( ) (4)冬季温室栽培可适当提高温度，来提高光合作用效率 ( ),(5)晚上适当降低温度，可以降低细胞呼吸消耗有机物，来增加有机物的积累( ) (6)无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率高( ),考点一 光合作用发现过程中的经典实验分析 关键点击 11771年普里斯特利实验 缺点：缺乏对照组(记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件，后来英格豪斯为其纠正)。,易错清零 易错点1 恩格尔曼实验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布在细胞中，便于观察和分析研究。 易错点2 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。,演练提升 1德国科学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时进行“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列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达到无淀粉状态 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,解析 该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，错误。 答案 D,2将经过饥饿处理的一片绿叶(在黑暗中放置一天)从中部的叶脉切断，给予光照2h经镜检验发现，叶片下部产生了淀粉，而叶片上部无淀粉生成，其原因是( ) A切断叶脉阻断了水分运输 B切断叶脉阻断了二氧化碳运输 C切断叶脉阻断了有机物的运输 D切断叶脉影响了上部细胞的呼吸作用,解析 水是光合作用的原料，没有水光合作用将不能进行。 答案 A,【解题技巧】 在光合作用的发现中，大多数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(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。 (4)普里斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。,考点二 色素与光合作用过程 关键点击 1色素 (1)色素的吸收光谱,(2)色素与叶片颜色 正常绿色 正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的比例为31，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。 叶色变黄 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。,叶色变红 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，叶子呈现红色。 (3)色素的功能 吸收、传递光能，少数特殊状态的叶绿素a将光能转化为电能。,2光合作用过程图解,5条件骤变时，C3、C5、H、ATP的含量变化 (1)图示过程：,(2)变化分析：,易错清零 易错点1 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用。甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲乙(暗反应时间长)。 易错点2 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。 易错点3 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ATP只能来自细胞呼吸。,演练提升 3如图表示叶绿体结构与功能示意图。下列说法错误的是( ),A结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能 B供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2C3甲 C结构A释放的O2可进入线粒体中 D结构A释放的O2可能来自CO2,解析 光合作用过程中，光能转化为ATP中活跃的化学能的场所是叶绿体基粒的类囊体薄膜上；CO2被固定后首先进入C3中，随后进入有机物中；叶绿体基粒类囊体薄膜产生的O2全部来自于水的光解，O2的去向有两个：一是进入线粒体内参与有氧呼吸过程，二是释放到细胞外。 答案 D,4. 进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中H的含量相对稳定，在a点时突然停止供给CO2，能表示叶绿体中H含量变化的曲线是( ),解析 突然停止供给CO2，暗反应受到抑制，消耗光反应产生的H的量减少，H积累增多，一段时间后处于稳定状态。 答案 B,【解题技巧】 (1)条件骤变时，C3、C5、H、ATP的含量变化，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。 (2)达到相对稳定时，C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。,考点三 影响光合作用的环境因素 关键点击 1. 光照强度 (1)光合作用强度随光照强度变化的曲线：,(2)曲线分析,(3)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； 欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度；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。,(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。,易错清零 易错点1 温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。 易错点2 光照不但影响光反应，而且光是叶绿素合成的必要条件，因此植物在暗处呈黄色。 易错点3 温度不但影响光合作用过程中酶的活性，而且低温会抑制叶绿素的合成，甚至破坏原有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。,演练提升 5. (2013重庆卷，6)图中是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( ),At1t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多 Bt2t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高 Ct3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果 Dt4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低,解析 水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质，A项错误；t2t3，限制光合速率的因素为CO2浓度此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。 答案 D,6. 甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是 ( ),A甲图中，在a点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在b点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度 B从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低 C温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的 D若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加,解析 甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响，乙图表示温度对光合作用速率的影响。分析甲图中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如a点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如b点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度或CO2浓度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的H和ATP，短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变，故C3的含量会减少。 答案 D,【解题技巧】 1. CO2浓度对光合作用的影响。CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。,2. 不同的植物的光补偿点和光饱和点不同： 不同的植物的光补偿点不同，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。 不同的植物的光饱和点不同。阳生植物的光饱和点高于阴生植物。,3光合作用限制因素分析 (1)达到饱和点以前的限制因素，为横坐标表示的因素。 (2)达到饱和点以后的限制因素，为横坐标表示的因素以外的因素。,2实验程序,二、表观(净)光合速率的测定方法 (1)装置,易错清零,演练提升 7. (2013江苏卷)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是( ) A. 使用定性滤纸过滤研磨液 B. 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C在画出一条滤液细线后紧接着重复划线23 次 D. 研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素,解析 过滤主要是将滤渣和滤液分开，要用吸水性差的纱布而不能用吸水性强的滤纸过滤研磨液，A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快的上升，使色素更好地分离，B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，C错误；叶绿体中色素为脂溶性的，要用无水乙醇溶解，D错误。 答案 B,8. (2013海南卷，8)关于叶绿素提取的叙述，错误的是( ) A菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏 C用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分,解析 菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A项正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B项正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C项错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D项正确。 答案 C,【解题技巧】 叶绿体色素提取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 未加二氧化硅，研磨不充分。 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 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)。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。,(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线画得不直、细、匀。 (3)滤纸条看不见色素带 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。,考向一 色素与光合作用过程(5年17考) 典例1 (2014海南卷， 7)关于小麦光合作用的叙述，错误的是( ) A类囊体上产生的ATP可用于暗反应 B夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高 C进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原 D净光合速率为长期零时会导致幼苗停止生长,思路点拨 光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上进行，主要影响因素为光照，该过程中产生的ATP只能用于暗反应，暗反应在叶绿体基质中进行，主要影响因素为温度，暗反应包括二氧化碳的固定和C3的还原。,解析 类囊体上进行光反应产生ATP可用于暗反应，A正确；夏季晴天光照最强时，由于高温导致气孔关闭，CO2吸收减少，小麦光合速率下降，B错；进入叶绿体中的CO2必须先经过固定，形成C3后被NADPH还原，C正确；净光合速率为长期零时，积累量为零，因缺乏营养物质，导致幼苗停止生长，D正确。 答案 B,易错辨析 叶绿体有双层膜包裹，外膜主要是与外界环境隔开，内膜上有与光合作用有关的酶，光反应在类囊体薄膜上进行，类囊体薄膜不是内膜。冬季影响光合作用的主要因素为温度。,考向二 影响光合作用的环境因素 (5年26考) 典例2 (2014课标卷， 29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。,据图回答下列问题： (1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2浓度在ab之间时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。 (2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。,(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。,思路点拨 根据曲线本题考查的是净光合速率随CO2浓度变化的相关知识。在一定浓度范围内，光合速率随CO2浓度增大而增大，达到一定浓度将不再改变，此时受生物体内酶的数量和光照强度的限制。,解析 (1)据图可知CO2浓度为a时，高光强(曲线A)下的纵坐标为0，即净光合速率为0；CO2浓度在ab之间时，曲线A、B、C均表现为上升，即净光合速率均随CO2浓度增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，高光强条件下(曲线A)的净光合速率仍然能够随着CO2浓度的增加而增加，由此可知限制B、C净光合速率增加的环境因素是光强。(3)CO2浓度小于a时，3种光强下，净光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是说呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可知CO2浓度和光强会影响净光合速率从而影响植物的产量，故为提高植物的产量，应综合考虑CO2浓度和光强对植物的影响。,答案 (1)0 A、B、C (2)光强 (3)大于 (4)光强 易错辨析 光合作用过程中，二氧化碳浓度变化时， C3、C5、有机物和H都会瞬时发生变化，一段时间后又会维持稳定。生物体生命活动能够利用的能量只能是细胞呼吸转变为ATP中的活跃化学能。,典例3 (2015温州检测)下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：,(1)甲图曲线中C点和E点(外界环境中CO2浓度变为零)时，植株处于何种生理活动状态_。 (2)根据甲图推测该植物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FG段CO2吸收量逐渐减少是因为_，以致光反应产生的_和_逐渐减少，从而影响了暗反应强度。 (4)乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为_。,思路点拨 C与E点植物不吸收也不释放CO2，D点时单位时间内二氧化碳的量最大，E点时吸收二氧化碳最多。 解析 甲图中C与E点植物不吸收也不释放CO2，表明植物的光合强度等于呼吸强度；光合作用强度最高点应是CO2吸收速率最高点(D)，有机物积累最多点应是光合作用减弱到等于细胞呼吸时的点(E)。 答案 (1)呼吸释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量 (2)D E (3)光照强度逐渐减弱 ATP H (4)温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2的供应,易错辨析 乙图中DE短下降的原因为温度过高，导致气孔关闭；光合作用速率最高的点为二氧化碳吸收速率最大的点，积累有机物最多的点为吸收二氧化碳最多的点。,考向三 光合作用有关的实验(5年12考) 典例4 中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 .提取叶绿素,.探究pH对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 )下进行实验，方法和结果如下表。,根据所学知识和实验结果，请回答： (1)提取叶绿素的X应该为_，原因是_。 (2)表中Y应该为_，原因是_。 (3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_食品，否则_。 (4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。,思路点拨 本实验为叶绿体中色素的提取与分离实验变化而来，仍然是考查叶绿体中色素提取与分离的有关知识。 解析 (1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。(2)该实验探究pH对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为pH的大小，所以我们要设置一系列pH梯度，即pH为8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在pH为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。(4)由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。,答案 (1)无水乙醇 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 (2)8.0 pH梯度差为1.0，所以Y为8.0 (3)酸性 叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色,(4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。 主要步骤：制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1 cm处画一铅笔细线。 画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。 纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。 观察实验结果。,易错辨析 实验中提取色素用的是无水乙醇，分离色素用的是层析液；色素分离的原因是色素在层析液中溶解度不同，溶解度越大，色素在滤纸条上扩散速度越快。,考情一 光合作用发现过程中的经典实验分析 1. 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细菌对不同的光反应不一样，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，O2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O2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用,解析 根据好氧型细菌的代谢特点可知，该实验的设计思路是好氧型细菌聚集多的地方，O2浓度高，O2浓度高的原因是该种光照射下的水绵光合作用强，释放的O2多。 答案 B,2一位科学家做了如下实验：将水绵(丝状绿藻)放在暗处，一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上，这时好氧性细菌将明显聚集在( ) A. 红光的投影区域内 B. 红光和绿光的投影区域内 C. 红光和蓝紫光的投影区域内 D. 黄光和橙光的投影区域内,解析 红光和蓝紫光的投影区域内，光合作用强度比较大，产生氧气多，水绵多聚集在此。 答案 C,考情二 色素与光合作用过程 3. (2015宁波联考)下图表示某高等植物光合作用与细胞呼吸过程中物质变化的关系，下列说法正确的是( ),A2过程消耗的ATP来自1、3、4、5过程产生的ATP B1、2过程在叶绿体中，3、4、5过程在线粒体中进行 C1过程产生的NADPH参与2过程，3和4过程产生的H与氧结合产生水 D高等植物所有的细胞都可以进行1、2、3、4、5过程,解析 2过程消耗的ATP来自1，不能来自细胞呼吸。3过程在细胞质基质中进行，4、5过程在线粒体中进行。高等植物没有叶绿体的细胞不能进行光合作用。 答案 C,4. 在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：,(1)图中物质A是_(C3化合物、C5化合物)。 (2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_，将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_。 (3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_(低、高)。 (4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_(高、低)，其原因是_。,解析 (1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，故C3化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物H和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的H和ATP引起暗反应中C5化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的H和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。,答案 (1)C3化合物 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累 (3)高 (4)低 CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和H少,考情三 影响光合作用的环境因素 5. (2012山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示。下列说法正确的是( ),A甲植株在a点开始进行光合作用 B乙植株在e点有机物积累量最多 C曲线bc段和de段下降的原因相同 D两曲线bd段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭,解析 由图可知，a点是光合速率和呼吸速率相等的点，在a点之前就进行光合作用，A项错误；CO2的吸收速率(净光合速率)大于零，说明植物在积累有机物，618时，植物一直在积累有机物，所以有机物积累量最多是在18时，B项错误；bc段的变化是由于温度高，蒸腾作用旺盛，植物为了减少水分的散失而关闭气孔，致使植物吸收CO2量减少，de段的变化由光照强度减弱引起，C项错误；在bd段，甲植株没有出现CO2吸收速率下降，有可能是某种原因导致其叶片的气孔无法关闭，D项正确。 答案 D,6(2015郑州模拟)对农作物光合作用和细胞呼吸的研究，可以指导我们的农业生产。下面是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果，请回答相关问题。,(1)由甲图可推知，与P点相比，Q点限制单株光合强度的外界因素是_(写出两种)，甲实验给我们的启示是，在栽培农作物时要注意_。 (2)种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示。CF段，叶绿体内ADP含量最高的地方是_，叶绿体内O2的含量将_，一昼夜内植株是否显示生长现象？并说明理由_。 乙图给我们的启示是，在密闭大棚种植作物时要注意_。,(3)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图丙)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：g)。则ba所代表的是_。 (4)装置丁(如图)可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置，可以确定该实验的因变量应该是_，而自变量可以是_；无关变量有_(写出两种)。,解析 (1)随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P点比，限制Q点光合作用强度的外界因素是光强、CO2浓度。(2)植物进行光合作用过程中，ATP在叶绿体基质中被消耗，故在叶绿体内基质中ADP含量最高。因大棚密闭，总碳量不变，经过一昼夜，棚内CO2含量降低，则有机物含量增加。(3)照光与不照光部分的生理过程中差别是光合作用是否进行，故右(总光合作用与细胞呼吸)左(细胞呼吸)总光合作用。(4)该实验的自变量是光强，因变量应该是反映光合作用强度的指标叶片上浮速率。而影响光合作用强度的其他因素都是无关变量。,答案 (1)光照强度、CO2浓度 合理密植 (2)叶绿体基质 逐渐升高 生长。因为一昼夜内大棚内的CO2浓度有所下降，说明光合作用产生的有机物有积累 经常补充CO2 (3)12小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量 (4)单位时间上浮叶片的数量 光照强度(台灯与烧杯的距离) 温度、清水的量、CO2的含量等,7. (2013四川卷，8)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高),(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是_，捕获光能的色素中含量最多的是_。 (2)CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与_结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供_。 (3)光照强度低于8102molm2s1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是_；光照强度为1014102molm2s1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是_。 (4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是_；转基因水稻更适宜栽种在_的环境中。,解析 因为叶绿素a含量最多，所以捕获光能的色素中含量最多的是叶绿素a。因为光照强度增加，气孔导度下降但是光合速率没有改变，则说明暗反应速率没有改变，所以实际利用CO2的量没有改变。图1直接可以看出PEPC酶可以提高气孔导度，图2可以看出PEPC酶能够提高CO2的固定能力，由于和原种水稻相比转基因水稻的光合速率随着光照强度的增加，说明转基因水稻适合光照强度较强的环境,答案 (1)叶绿体 叶绿素a (2)C5 H和ATP (3)光照强度 实际利用CO2的量没有改变 (4) 提高气孔导度和提高水稻在强光下的光合速率 光照强度较强,考情四 光合作用有关的实验 8. 某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是( ) A光吸收差异显著，色素带缺第2条 B光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C光吸收差异显著，色素带缺第3条 D光吸收差异不显著，色素带缺第3条,解析 叶绿体中的叶绿素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，所以当水稻叶黄素缺失突变体进行红光照射时，光吸收差异不显著；对正常叶片叶绿体中的色素提取后，层析的结果自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，故B正确。 答案 B,9(2013海南卷)某同学将生长一致的小麦幼苗平均分为甲、乙两组，甲组置于阳光下培养。乙组置于黑暗中培养，其他条件适宜。一段时间后，测定麦苗的干重，发现两组存在明显差异。,回答下列问题： (1)两组麦苗中，干重较大的组是_组，原因是_。 (2)观察叶片颜色，出现黄化现象的是_组，其主要原因是_。 (3)该实验探究了环境因子中_对小麦_的影响。 (4)若将甲组置于红光下，乙组置于绿光下，培养一段时间后，两组麦苗中干重较大的是甲组，原因是_。,解析 (1)甲乙比较，因在光下能制造有机物，植物生长长大，故甲将增重。(2)叶绿素的合成必须有光照，乙因放置于无光下，故会出现叶片黄化现象。(3)本实验考查对考生对实验设置的理解，这里强调单因子变量以及光照有无植物能否进行光合作用。(4)植物叶绿体内含量最多的光合色素是叶绿素a，而叶绿素a主要吸收红橙、蓝紫光，植物在红橙、蓝紫光下光合作用也较强，从而积累有机物较多。故甲乙对照，甲组增重较大。,答案 (1) 甲 甲组能进行光合作用，积累有机物，乙组不能进行光合作用，同时呼吸作用消耗有机物 (2)乙 在黑暗条件下，叶片中叶绿素降解，且无叶绿素合成 (3)光照 光合作用 (4)甲组吸收的光能多，光合作用强；乙组吸收的光能少，光合作用弱,
展开阅读全文