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1、第第8 8讲讲光合作用知识1 光合作用的概述和过程知识2 影响光合速率的环境因素知知识识梳梳理理知识3 叶绿体色素的提取与分离考点一 光合作用的基本过程及影响因素考点二 影响光合作用的因素及在生产上的应用考考点点突突破破考点三 叶绿素的提取与分离知识知识1 1光合作用的概述和过程光合作用的概述和过程一、光合作用概述一、光合作用概述教材研读1.概念概念:光合作用指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。2.总反应式总反应式:6CO2+12H2O6O2+6H2O+C6H12O6。3.光合作用的场所光合作用的场所叶绿体叶绿体观察下面的叶绿体结构示意
2、图,完成下列问题:(1)a、b分别为外膜和内膜。(2)c为基粒,是由许多类囊体堆叠而成的,其膜可称为光合膜。d为液态的叶绿体基质,含有许多酶。4.光合作用的研究光合作用的研究氧气的产生氧气的产生利用同位素示踪的方法,证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。5.阶段阶段:光合作用分为光反应和碳反应两个阶段。前一阶段在类囊体膜中进行,后一阶段在叶绿体基质中进行。二、光合作用的过程二、光合作用的过程1.光反应阶段光反应阶段:叶绿素分子中的电子被光能激发的反应。(1)光系统:是位于类囊体膜中的两种叶绿素蛋白质复合体,分别称为光系统和光系统。(2)过程:光系统中:光能被吸收并转化为ATP中的化学能;同时
3、水被裂解成H+、氧气、电子。光系统中:由光系统产生的H+、电子以及自身吸收光能后被激发出的电子将NADP+还原成NADPH。2.碳反应阶段碳反应阶段:CO2通过卡尔文循环被还原成糖的过程,包括以下过程。(1)CO2的固定:一个CO2被一个五碳分子固定,形成一个六碳分子,随即又分解成两个三碳酸分子。(2)三碳酸分子的还原:三碳酸分子接受NADPH中的氢和ATP中的磷酸基团及能量,被还原成三碳糖,这是碳反应形成的产物。(3)RuBP再生:每三个CO2进入循环,可以形成6分子三碳糖,其中5个三碳糖分子在循环中再生为五碳糖,另一个三碳糖分子则离开循环,或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质,或运出叶绿体,
4、转变成蔗糖。知识知识2 2影响光合速率的环境因素影响光合速率的环境因素一、光合速率的概念一、光合速率的概念1.光合速率指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。2.表观光合速率是指植物从外界环境吸收的二氧化碳总量。3.真正光合速率是指在光照条件下,植物从外界环境中吸收的CO2的量,加上细胞呼吸释放的CO2的量,即植物实际所同化的CO2的量。二、影响光合作用的外界因素二、影响光合作用的外界因素1.光强度光强度:在一定的范围内,光合速率随光强度的增大而增大,在光强度达到一定值时,光合速率达到最大值,此时的光强度称为光饱和点。2.温度温度:通过
5、影响光合作用的有关酶的活性而影响光合速率。3.CO2浓度:在一定的范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,在CO2浓度达到一定值时,光合速率达到最大值。光合作用的光合速率是由温度、二氧化碳浓度、光强度等共同影响的,其中任何一个因素都可能成为限制光合作用的因素。知识知识3 3叶绿体色素的提取与分离叶绿体色素的提取与分离一、叶绿体色素的提取和分离实验一、叶绿体色素的提取和分离实验1.原理原理(1)叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮)。(2)叶绿体中的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上扩散得快;反之则慢。2.结果结果:色素在滤纸条上的分布自上而下:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a
6、、叶绿素b。在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素。3.注意事项注意事项(1)95%乙醇的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,层析液的用途是分离叶绿体中的色素。(2)石英砂的作用是为了研磨充分;碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏。(3)分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中。二、色素的位置和功能二、色素的位置和功能1.位置位置:叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。2.功能功能:叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光;Mg是构成叶绿素分子必需的元素。1.如图表示光合作用的碳反应过程。下列叙述错误的是(C)A.是3-磷酸甘
7、油酸B.和在类囊体膜上产生C.是核酮糖二磷酸D.可在叶绿体内转变为氨基酸解析解析题图表示光合作用过程中的卡尔文循环,是3-磷酸甘油酸;和分别是ATP和NADPH,在类囊体膜上产生;是三碳糖分子,可再生为核酮糖二磷酸;是离开循环的三碳糖分子,可在叶绿体内转变为氨基酸,故选C。2.科学家们通过大量实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。在下列几个著名实验中,相关叙述正确的是(D)A.普利斯特利的实验证明了植物可以吸收CO2气体B.萨克斯的实验可证明只有在光照条件下叶绿体中才能产生淀粉C.恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量D.鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的氧气来自H2O
8、解析解析普利斯特利通过实验证明植物能净化空气,未证明更新何种成分,A错误;萨克斯的实验的单一变量为光照,因此可证明光是光合作用的必要条件,但没有证明光合作用的场所是叶绿体,B错误;恩吉尔曼的实验发现光合作用的产物之一是氧气,但并没有定量分析生成的氧气量,C错误;鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的氧气来自H2O,D正确。3.正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(B)A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP的值下降D.NADPH/NADP+的值下降解析解析用黑布迅速将培养瓶罩上,导致绿藻细胞叶绿体内的
9、光反应停止,不再产生O2、ATP和NADPH,使ATP/ADP、NADPH/NADP+的值下降,A、C、D正确;光反应停止,使碳反应中的C3还原受阻,导致C5含量减少,从而使CO2的固定减慢,B错误。4.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法不正确的是(D)A.叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜上B.衰老叶片中甲、乙色素的含量显著减少C.甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂D.丙、丁两种色素主要吸收红光和蓝紫光解析解析甲、乙、丙、丁依次为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。考点一光合作用的基本过程及影响因素考点一光合作用的基本
10、过程及影响因素光合作用的基本过程光合作用的基本过程考点突破1.光合作用的过程图解光合作用的过程图解2.两个阶段的比较两个阶段的比较项目光反应碳反应条件需要叶绿体色素、光、酶、水需要酶、ATP、NADPH、CO2场所叶绿体基粒(光合膜)叶绿体基质产物ATP、NADPH、O2(CH2O)反应过程能量转化光能电能ATP和NADPH中活跃的化学能活跃的化学能有机物中稳定的化学能实质光能转变为活跃的化学能,并放出O2活跃的化学能转变为稳定的化学能,并同化CO2形成有机物3.光反应和碳反应的联系光反应和碳反应的联系光反应为碳反应提供NADPH和ATP;碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。在叶绿体中
11、,NADPH、ATP由类囊体膜向基质移动,ADP和Pi由基质向类囊体膜移动。用综合分析法比较光合作用和呼吸作用的异同用综合分析法比较光合作用和呼吸作用的异同1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系光合作用与细胞呼吸的区别与联系项目光合作用细胞呼吸场所叶绿体细胞溶胶和线粒体或细胞溶胶条件只在光下进行有光、无光都能进行物质变化无机物 有机物有机物 无机物能量变化光能ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能+热能实质合成有机物,贮存能量分解有机物,释放能量代谢类型同化作用(或合成作用)异化作用(或分解作用)范围主要为绿色植物叶肉细胞几乎所有活细胞联系2.
12、H与与ATP来源、去路的比较来源、去路的比较来源去路H光合作用光反应中水的光解作为碳反应阶段的还原剂,用于还原三碳酸需氧呼吸、厌氧呼吸需氧呼吸第一阶段、第二阶段及厌氧呼吸第一阶段产生需氧呼吸用于第三阶段还原氧气产生水,同时释放大量能量;厌氧呼吸用于第二阶段还原丙酮酸生成相应产物ATP光合作用在光反应阶段合成ATP,其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能用于碳反应阶段三碳酸还原,其中活跃的化学能最终以稳定的化学能形式贮存在有机物中需氧呼吸、厌氧呼吸需氧呼吸第一、二、三阶段均产生,其中第三阶段产生最多,其中的能量来自有机物的分解;厌氧呼吸第一阶段产生分解释放的能量直接用于各项生命活动(绿色植物光合
13、作用的碳反应等除外)3.表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别(1)表观光合速率与真正光合速率: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,可表示表观光合速率,而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。(2)呼吸速率:将植物置于黑暗环境中,实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量,可表示植物呼吸速率。知能拓展真正光合速率和表观光合速率的判断方法:(1)若为坐标曲线形式,当光强度为0时,CO2吸收值为0,则为真正(实际)光合速率,若CO2吸收值是负值则为表观光合速率。(2)若所给数值为有
14、光条件下绿色植物CO2吸收量或O2释放量的测定值,则为表观光合速率。(3)有机物积累量为表观光合速率,有机物制造量为真正(实际)光合速率。典例典例1如图所示为光合作用的部分代谢过程,图中A、B、M表示某种物质。请回答下列问题。(1)光合色素存在于图中的中,其中呈黄色、橙色、红色的色素合称为。ATP、RuBP、NADPH共有的组成元素是。(2)图中水裂解产生。据图分析,膜蛋白具有功能。(3)图中M代表,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸的还原提供了。答案答案(1)类囊体膜类胡萝卜素C、H、O、P(2)O2、H+、e-控制物质进出和催化(3)NADP+氢、能量和磷酸基团、能量解题关键解题关键明
15、确光反应的场所、过程及产物,仔细识图。解析解析(1)光合色素存在于图中的类囊体膜中,其中呈黄色、橙色、红色的色素合称为类胡萝卜素。ATP和NADPH的元素组成为C、H、O、N、P,而RuBP的组成元素是C、H、O、P。(2)图中水裂解产生O2、H+、e-。据图分析,膜蛋白具有控制物质进出和催化功能。(3)图中M代表NADP+,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸的还原提供了氢、能量和磷酸基团、能量。1-1为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光
16、照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:对照组实验组一 实验组二实验组三实验组四实验处理温度/3636363125相对湿度/%1727525252实验结果 光合速率/mgCO2dm-2h-111.115.122.123.720.7回答下列问题:(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是,其依据是;并可推测,(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)在实验组中,若适当提高第组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是。(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程(
17、填“需要”或“不需要”)载体蛋白,(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。答案答案(1)湿度(或答相对湿度)在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3)不需要不需要解析解析(1)由表可知,对照组、实验组一和实验组二的温度条件相同,相对湿度不同,且随着相对湿度增大,光合速率明显增大;而实验组二、三、四的相对湿度相同,温度依次降低,但光合速率变化不明显,故中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度。增加麦田环境的相对湿度可提高光合速率,推测其能降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)实验组二、三、四在相对湿度相同的情况下,环境温度为
18、31时光合速率最大,说明环境温度为25时没有达到光合作用的最适温度,依据温度对酶活性的影响规律可知适当提高实验组四的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)二氧化碳进入叶肉细胞的方式是扩散,不需要载体蛋白和能量。考点二影响光合作用的因素及在生产上的应用考点二影响光合作用的因素及在生产上的应用一、内部因素一、内部因素:叶龄与光合作用叶龄与光合作用1.规律规律:叶片由小到大的过程中,叶面积逐渐增大,叶肉细胞中叶绿体逐渐增多,光合效率逐渐增强。生长到一定程度,叶片面积和光合色素含量等达到稳定状态,光合效率也基本稳定。随着叶片的衰老,部分色素遭到破坏,光合效率下降。(如图1和图2)图1图22.对农业生产的
19、启示对农业生产的启示:在农业生产中,通过合理密植、适当间苗、修剪以增加有效光合作用面积,提高光能利用率。二、环境因素二、环境因素1.光强度对光合作用的影响光强度对光合作用的影响(1)光强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着光强度的增加而增加,但当光强度达到一定程度时,光合速率不再随着光强度的增加而增加。(此时限制光合速率的主要因素为CO2浓度,详见图3)图3(2)对农业生产的启示增加光合作用强度的措施:温室大棚适当提高光强度。延长光合作用时间(延长光照)。增加光合作用面积(合理密植)。温室大棚采用无色透明玻璃。2.CO2浓度对光合作用的影响浓度对光合作用的影响
20、(1)CO2是光合作用的原料,通过影响碳反应来影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着CO2浓度的增加而增加,但当CO2达到一定浓度时,光合速率不再增加。如果CO2浓度继续升高,光合速率不但不会增加,反而要下降,甚至引起植物CO2中毒而影响它正常的生长发育。(2)对农业生产的启示:温室栽培植物时适当提高温室内CO2的浓度,如放一定量的干冰或多施有机肥。3.温度对光合作用的影响温度对光合作用的影响(1)温度对光合作用的影响规律温度直接影响光合作用所需酶的活性,对光合作用的影响很大。在低温条件下,植物酶促反应速率下降,限制了光合作用的进行;在高温条件下,叶绿体的结构会遭到破坏,叶绿体中的酶发生
21、钝化甚至变性。低温会影响光合酶的活性,植物表观光合速率较低;较高温度使呼吸作用加强,表观光合速率下降。(详见图4)图4(2)对农业生产的启示适时播种。温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降低温度。4.多因子对光合速率影响的常见坐标曲线图多因子对光合速率影响的常见坐标曲线图图5(1)关键点的含义P点:此点之前,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。Q点:此时横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因子,影响因素为坐标图中三条曲线所标示出的其他因子。(2)对农业生产的启示:温室栽培时,在一定光强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,可提高光合速
22、率。当温度适宜时,可适当增加光强度或CO2浓度以提高光合速率。总之,可根据具体情况,通过增加光强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目的。一、光合速率及其测定方法一、光合速率及其测定方法1.光合速率光合速率(1)光合速率的表示方法:通常以单位时间内CO2等原料的消耗量或O2等产物的生成量表示。(2)表观光合速率与真正光合速率的关系真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如图:在不考虑光强度对呼吸速率影响的情况下,OA段表示植物呼吸速率,曲线上某点对应的纵坐标为表观光合速率,最大真正光合速率为OA+OD。2.光合速率的测定方法光合速率的测定方法(1)以气体体积变化为测量指标
23、测定方法光合作用速率可用如图所示装置进行测定,NaHCO3可以维持瓶内空间CO2浓度稳定,小液滴的移动量表示植物放氧量(表观光合量)。物理实验误差的校对为了防止气压、温度等非光合作用因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材料灭活(如死的幼苗),其他条件均不变。利用装置进行光合速率的测定,测出的结果是净光合速率,要得到真正的光合速率,还需要在黑暗环境中测出其呼吸速率,二者相加即为真正光合速率。(2)以有机物变化量为测量指标半叶法如图,可在同一片叶主叶脉两侧对称位置取等大的两部分A、B。若给B照光,A不照光,将A取下并放置在与B温度、湿度等条件相同,但无光的环境中保存,一段时间后,与取下的
24、B同时烘干、称重,重量差值与时间的比值表示真正的光合速率。假设最初A、B初始重量为Xg,实验处理t时间后A、B称重分别为WA、WB,则(X-WA)表示呼吸消耗量,(WB-X)表示净光合量,真正光合量=(WB-X)+(X-WA),真正光合速率=(WB-WA)/t。若先将A取下烘干称重,B照光一段时间后再取下烘干称重,则重量差值与时间比值表示净光合速率(A、B初始干重相等,故WB-WA表示有机物积累量)。二、光照与二、光照与CO2浓度变化对植物细胞内三碳酸、浓度变化对植物细胞内三碳酸、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖合成量的影响、三碳糖合成量的影响由于各种因素的变化,如温度变化、光强度变化、C
25、O2浓度变化会影响三碳酸、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量,遵照化学平衡的原理进行分析,可以获得它们之间变化的关系如下表:项目光照变强CO2不变光照变弱CO2不变光照不变CO2增多光照不变CO2减少三碳酸RuBPATP三碳糖NADPH此表只是对变化后短时间内各物质的相对量的变化做讨论,而不是长时间。其中的“”代表上升“”代表下降典例典例2在“探究环境因素对光合速率的影响”活动中,同学们得到了如图1所示的实验结果。图2表示光合作用碳反应的过程。请分析回答:图1图2(1)图2过程在叶绿体的中进行,物质为,它在光合作用的阶段产生;物质可运至叶绿体外,并且转变成,供植物体所有细胞利用
26、。(2)若实验中用14C标记的CO2作原料,则14C在碳反应中的转移途径是。(用“”、图2中的文字和序号回答)。(3)图1中,限制A点光合速率的主要环境因素是。与A点相比,B点条件下3-磷酸甘油酸的生成速率(填“增大”“减小”或“基本不变”);与B点相比,C点条件下物质的生成速率(填“增大”“减小”或“基本不变”)。(4)据图分析,适当提高光强度、和可提高大棚蔬菜的产量。答案答案(1)基质NADPH光反应蔗糖(2)14CO23-磷酸甘油酸、(3)光强度增大基本不变(4)CO2浓度温度解析解析(1)图2过程为光合作用碳反应过程,在叶绿体的基质中进行;物质为NADPH,它在光合作用的光反应阶段产生
27、;物质三碳糖分子可运至叶绿体外,并且转变成蔗糖,供植物体所有细胞利用。(2)若实验中用14C标记的CO2作原料,CO2被RuBP固定形成3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸进一步被还原成三碳糖,一部分再生为RuBP,一部分离开卡尔文循环。(3)图1中,在A点之后,B点之前,随着光强度增加,光合速率进一步增强,因此限制A点光合速率的主要环境因素是光强度;与A点相比,B点条件下光合速率较大,3-磷酸甘油酸的生成速率增大;与B点相比,C点条件下光合速率基本不变,物质的生成速率基本不变。(4)据图1分析,适当提高光强度、CO2浓度、温度可提高大棚蔬菜的产量。2-1(2018浙江11月选考,26,2分)实验中
28、常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP被还原,颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应,实验结果如图所示。下列叙述正确的是()A.相同浓度除草剂处理下,单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著B.与品种乙相比,除草剂抑制品种甲类囊体膜的功能较强C.除草剂浓度为K时,品种乙的叶绿体能产生三碳糖D.不用除草剂处理时,品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲答案D解析解析希尔反
29、应基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP被还原,颜色由蓝色变成无色。依据题意可知,该溶液中未加入CO2或碳酸氢根离子,该过程仅进行光反应,不进行碳反应;测试的溶液中仅加入叶绿体,放氧速率即真正的光反应速率。相同浓度除草剂处理下,单位时间内溶液颜色变化快,说明水的裂解速度快,即光反应速率快,说明除草剂的抑制效果不明显,A错误;同一浓度除草剂处理,甲品种放氧速率明显低于乙品种,说明除草剂对甲有更强的抑制作用,推知最可能是抑制品种甲类囊体膜的功能较强,B正确;该过程中无碳反应,甲乙的叶绿体
30、中均不产生三碳糖,C错误;当除草剂为零时,品种甲乙的放氧速率相同,D错误。2-2(2018浙江11月选考,30,7分)(7分)光合作用是整个生物圈的物质基础和能量基础。回答下列问题:(1)为研究光合作用中碳的同化与去向,用的CO2供给小球藻,每隔一定时间取样,并将样品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以杀死小球藻标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析,使标记化合物。根据标记化合物出现的时间,最先检测到的是三碳化合物。猜测此三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的,但当后,发现RuBP的含量快速升高,由此推知固定CO2的物质不是二碳分子。(2)在“探究环境因素对光合作用的影响的活动中,选用某植物
31、幼苗,用含有100mmol/LNaCl的完全营养液进行培养,测定其光合作用速率和气孔导度,结果如图所示。本实验可推出的实验结论是。实验中设置了前后自身对照,还可设置作为空白对照。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外,还可采用(答出两点即可)。答案答案(7分)(1)同位素14C标记提取分离突然降低CO2浓度(2)NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降,且随处理时间的延长,抑制作用越明显不加NaCl的完全营养液单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量解析解析(1)为研究光合作用中碳的同化与去向,可以用14C标记CO2,作为小球藻光合作用的原料。然后,每隔一定时间取样
32、,用煮沸的甲醇以杀死小球藻并提取被标记代谢产物。并采用双向纸层析分离被标记的代谢产物。为了判断固定CO2的物质是否为二碳分子,可突然降低CO2浓度,观测哪些化合物的含量升高。发现RuBP的含量快速升高,由此推知固定CO2的物质不是二碳分子,而是RuBP。(2)由题图可知,在100mmol/LNaCl的完全营养液中,光合作用速率及气孔导度均下降,且随处理时间的延长,抑制作用越明显。本实验中设置了前后自身对照,还可设置不加NaCl的完全营养液作为空白对照。测量光合作用速率的指标可采用单位时间单位叶面积的O2释放量或CO2吸收量、单位时间单位叶面积的干物质积累量等。考点三叶绿素的提取与分离考点三叶绿
33、素的提取与分离一、叶绿体中的色素一、叶绿体中的色素色素种类叶绿素(约3/4)类胡萝卜素(约1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色分布叶绿体的类囊体薄膜上吸收光谱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化学特性不溶于水,能溶于乙醇、丙酮等有机溶剂分离方法纸层析法色素与叶片颜色正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为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,植物体为适应寒冷环境,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
34、渐降解,叶子呈现红色知能拓展知能拓展色素在光能转换中的作用(1)吸收、传递光能:绝大多数的叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。(2)吸收、转换光能:少数处于特殊状态的叶绿素a。(3)光是叶绿素合成的必要条件,植物在黑暗中不能合成叶绿素,因此呈现黄色。二、二、“光合色素的提取与分离光合色素的提取与分离”实验的分析实验的分析1.原理解读原理解读(1)提取:叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。(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.实验流程实验流程知能拓展知能拓展(1)从滤
35、纸条上色素带的宽度知,色素含量的多少,依次为:叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。(2)从滤纸条上色素带的位置知,色素在层析液中溶解度的大小,依次为胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(3)在滤纸条上距离最近的相邻两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的相邻两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。提高实验效果的方法或措施及目的提高实验效果的方法或措施及目的实验过程方法或措施目的提取色素选取新鲜绿色的叶片放入4050的烘箱中烘干使滤液中色素含量高研磨时加入2mL3mL95%的乙醇溶解叶片中的色素研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙 研磨充分和保护叶绿素迅速、充分研磨防止溶剂挥发并充分溶解色素盛放滤液的小试管口加棉塞
36、防止溶剂挥发和色素分子被氧化分离色素滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线要直、细、齐使分离的色素带平齐,不重叠滤液细线干燥后重复画23次增加色素量,使分离的色素带清晰,便于观察滤纸细线不能触及层析液防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中典例典例3图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图,其中、表示不同的部位;图乙是光合作用的碳反应过程示意图,其中表示物质。请回答下列问题:甲乙(1)利用新鲜菠菜叶片进行“光合色素的提取和分离”活动。在菠菜叶片研磨过程中,加入95%乙醇的作用是;分离色素的过程中,应注意滤纸上的滤液细线要高于
37、的液面;分离后,在滤纸条上会呈现四条色素带,其中离滤液细线最远的色素是(填相应的色素名称)。(2)光合色素存在于图甲的中,其中叶绿素主要吸收红光和光。图乙过程发生在图甲的中。(在内填写图中的相应编号)(3)图乙中,物质是,该物质在光反应产物的作用下形成物质。若3个CO2分子进入卡尔文循环可形成6个物质分子,其中有个物质分子经过一系列变化再生成RuBP,其余的离开循环,可在叶绿体内作为合成、蛋白质和脂质等大分子物质的原料。解题关键解题关键区分提取液和层析液在“色素的提取和分离”实验中的作用;熟记色素在叶绿体中的位置及相应的吸收光谱和碳反应中相关反应过程。答案答案(1)作为提取色素的溶剂层析液胡萝
38、卜素(2)光合膜蓝紫基质(3)3-磷酸甘油酸ATP和NADPH5淀粉解析解析(1)在提取菠菜叶片色素过程中,加入95%乙醇的作用是溶解色素;分离色素的过程中,应注意滤纸上的滤液细线要高于层析液的液面;分离后,在滤纸条上会呈现四条色素带,从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。(2)光合色素存在于图甲的光合膜中,其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;图乙过程是光合作用碳反应过程,发生在图甲的叶绿体基质中。(3)图乙中,物质是由RuBP和CO2形成的三碳酸(3-磷酸甘油酸),其在ATP和NADPH作用下形成物质三碳糖;6个三碳糖分子有5个经过一系列变化再生成RuBP,1个离开循环,在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质等大分子物质的原料。3-1在下列四项中图A、图B为不同材料叶绿体中色素的层析结果(示意图),图C、图D为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线,其中正确的是(A)解析解析Mg是合成叶绿素的重要元素,没有Mg将影响叶绿素的合成而不影响胡萝卜素和叶黄素的合成,故B中应该无叶绿素a、叶绿素b,只有胡萝卜素和叶黄素。水稻为阳生植物,在CO2浓度相同时,光照强度大时光合作用强度就大。水稻为C3植物,在夏季的晴天具有“午休”现象。第四单元细胞的增殖及分化