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1、第4节能量之源光与光合作用,一、捕获光能的色素1“绿叶中色素的提取和分离”实验(1)色素提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)色素提取液：_。,无水乙醇,(3)色素分离原理：四种色素在层析液中_不同，溶解度高的扩散速度_。(4)色素分离方法：_法。(5)分离结果：滤纸条上呈现_条色素带。,溶解度,快,纸层析,四,(6)该实验中化学物质的作用：二氧化硅的作用是使研磨充分；碳酸钙的作用是_。2叶绿体中色素的种类、含量及功能(1)色素的种类、含量,防止色素被破坏,类胡萝,卜素,胡萝卜素,蓝紫光,(2)功能：吸收、_和转换光能。,叶绿素a,黄绿色,传递,思考感悟1正常植物的叶片为什
2、么呈绿色？秋天有些植物的叶片变黄的原因是什么？【提示】叶绿体中叶绿素的含量多，且对绿光吸收最少，故呈绿色。秋天气温低，叶绿素分解，而类胡萝卜素稳定，使叶片呈现黄色。,二、叶绿体的结构和功能,椭球形,双,暗反应,类囊体,色素,酶,光合作用,叶绿体,三、光合作用的过程及原理的应用1过程,类囊体膜,叶绿体基质,五碳化合物,2原理的应用(1)光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造_的数量。可通过测定一定时间内原料消耗或_生成的数量来定量表示。(2)影响光合作用强度的环境因素光照_以及光的成分；空气中CO2的浓度；,糖类,产物,强弱,_的高低等；土壤中H2O的多少。四、化能合成作用1概念：某些
3、细菌能够利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。,温度,2举例：如硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时释放的_将CO2和H2O合成为糖。硝化细菌属_生物。,化学能,自养,思考感悟2化能合成作用与光合作用有何异同点？【提示】(1)相同点：都能将无机物合成有机物。(2)不同点：合成有机物时利用的能量不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化时所释放的能量。,考点一光合作用过程分析1光合作用过程图解,3光反应与暗反应的比较,4.光合作用条件骤变时物质量的变化分析当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、H、ATP及ADP的
4、生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：,易误警示以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。,即时应用1光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正确的是(多选)()A光反应和暗反应互相提供物质和能量B炎热的夏季中午，植物的“光合午休”现象是因为暗反应受阻，但光反应正常进行,C在其他条件适宜的情况下，光照突然停止，暗反应中C3合成速率降低D光反应和暗反应的条件不同，可单独进行,解析：选BC。光反应和暗反应可相互提供物质，但不能相互提供能量；光合作用的光反应和暗反应是一个统一整体；停止光照后，H和ATP不再产生，细胞中C3积累，C5合成
5、减少，从而导致C3合成速率降低。,考点二光照强度与光合作用速率的关系曲线分析(如图)：,即时应用2下图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法错误的是(),A过程需多种酶参与且需ATP供能B适宜条件下，过程在活细胞中都能进行C过程产生的能量最多D过程产生的H都能与氧结合产生水,解析：选D。据图可知，分别是光反应、暗反应、有氧呼吸第一、第二、第三阶段。过程需多种酶参与且需光反应产生的ATP供能，A正确。活细胞都能进行呼吸作用，有氧呼吸和无氧呼吸都有过程进行，B正确。,5个过程中，都能合成ATP，但过程合成的ATP在暗反应阶段被消耗了；有氧呼吸合成的ATP供给各种生命活动所需，其中以过
6、程产生的量最多，C正确。过程都有H的产生，其中过程产生的H在暗反应阶段被用于还原C3，过程产生的H在过程中与氧结合产生水，D错误。,考点三影响光合作用的外界因素及其在生产中的应用1光照强度(1)原理：影响光反应阶段ATP、H的产生。,(2)曲线：,大棚蔬菜生产时，可在夜间进行人工光照以延长光合作用时间；大田作物可采用轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间。2CO2浓度(1)原理：影响暗反应阶段C3的生成。,(2)曲线：,(4)应用：种植大棚蔬菜时，多施有机肥、人工增施CO2；大田作物应多施有机肥和实施秸秆还田，或南北向种植以保证空气顺畅流通。3温度(1)原理：通过影响酶的活性
7、来影响光合速率。,(2)曲线：,4矿质元素(1)原理：N、Mg是构成叶绿素的成分，P是H载体NADPH的成分，K有助于光合产物的运输。(2)曲线：,(3)分析：PQ的形成原因：施肥过多，植物吸水困难甚至失水、进而影响光合作用。(4)应用：合理、适量施肥。,即时应用3(2012南京市高三质检)如图曲线表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线的变化。下列分析合理的是(),A与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低B在y点时，适当升高温度可导致曲线由变为C制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量D制约z点时光合作
8、用的因素可能是二氧化碳浓度,解析：选D。x点时，光照强度较弱，光反应提供的H和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高，A项不正确；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B项不正确；制约x点的光合作用因素是光照强度，C项不正确；,在适宜温度下和同等光照强度条件下，提高CO2浓度可大幅度提高光合作用速率，D项正确。,叶绿体色素的提取与分离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，
9、从而使各种色素分离开。,2实验程序,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。,易误警示(1)层析液中的丙酮、苯等易挥发，且有毒，因此分离色素时，应用棉塞塞紧试管口。(2)在滤纸条上，相邻两条色素带间距最宽的是胡萝卜素和叶黄素；相邻两条色素带间距最窄的是叶绿素a和叶绿素b。,实战演练(专项提能，小试牛刀)回答下
10、列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题：(1)某同学的操作程序如下：将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨；,用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画12次；将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。结果实验失败，请指出其错误所在：,_。_。_。,(2)某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”、“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。色素层析结果如图，请根据实验结果填写下表：,(3)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总
11、量80%的_和_分解，从而显示出_和_的颜色。,答案：(1)不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎不应连续迅速重复画线，而应待干燥后重复画线不应摇晃以免层析液没及滤液细线,(2),(3)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素,纵观近几年高考试题，其命题特点是：(1)光合作用是历年来各地高考的重点和热点，试题常考常新，题量多、分值高、区分度大、综合性、灵活性强。,(2)试题利用实验数据、图表、曲线等形式创设新情景，考查光合作用的过程、影响因素以及与细胞呼吸的关系、相关实验设计以及在农作物增产上的应用。,光反应和暗反应(1)光反应和暗反应实际上互相为对方反应提供条件，如当光反应停止时，暗反应会因无ATP和H而
12、无法长期进行。(2)暗反应由一系列复杂的化学反应组成，为便于理解，可将暗反应化学式变形为,(2011新课标全国理综)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、
13、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，1molCO2与1molC5化合物结合形成2molC3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
14、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ATP和H少,光合速率与呼吸速率的计算方法真正光合速率净光合速率呼吸速率。由关系式用O
15、2、CO2或葡萄糖的量表示如下：(1)光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量。,(2)光合作用固定CO2量CO2吸收量细胞呼吸释放CO2量。(3)光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量。,将某绿色植物的叶片放在特定的装置中，用红外线测量仪进行测量，测定的条件和结果见下表：,若将该叶片先置于20、6000勒克斯光照条件下10小时，然后置于10黑暗条件下，则该叶片一昼夜葡萄糖积累的量为()A2.91B11.25C22.5D33.75,【答案】C,变式训练在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表，以下有关说法错误的是()
16、,(光饱和：当光照强度增加到某一点后，再增加光照强度，光合强度也不增加的现象)A与B植物相比，A植物是在弱光照条件下生长的植物B当光照强度超过9klx时，B植物光合速率不再增加，造成这种现象的原因是暗反应跟不上光反应,C当光照强度为9klx时，B植物的总光合速率是45mgCO2/100cm叶小时D当光照强度为3klx时，A植物与B植物固定的CO2量的差值为4mgCO2/100cm叶小时解析：选D。D项中A植物与B植物固定的CO2量的差值为1.5mg/100cm叶小时。,光合作用过程中的一些易错点(1)细胞中H、ATP、C3、C5等物质含量的改变是在外界条件改变(如停止光照，停止CO2供应)的短
17、时间内发生的，且是相对含量的变化。,分析时应结合暗反应CO2的固定和C3的还原过程图解，从来源和去路两个角度分析，方能得出正确结论。(2)当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律如下：若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。,若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。,自我挑战1.如图为光合作用过程示意图，如果在适宜条件下栽培的小麦，突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中的含量变化将会是(),Aa上升、b下降Ba、b都上升Ca、b都下降Da下降、b
18、上升,【解析】根据图示信息可推出，c是CO2，a、b分别是ATP和H。光照不变，光反应顺利进行，H和ATP合成正常，CO2供应不足，CO2固定减弱，C3相对含量减少，导致C3还原消耗的H和ATP也减少，故a、b在叶绿体中相对含量上升。【答案】B,2.已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25C、30C，如图所示曲线表示该植物在30C时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25C的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，从理论上讲，图中相应点的移动分别是(),Aa点上移，b点左移，m值增大Ba点不移，b点左移，m值不变,Ca点上移，b点右移，m值减小Da点下移，b点不移，m值增大【解析】分析b点时，应从光合作用速率等于细胞呼吸速率的角度分析。【答案】A,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,