第三單元生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境保護,第3講能量之源光與光合作用,最新考綱1.光合作用的基本過程()2.實驗：綠葉中色素的提取和分離3.影響光合作用速率的環(huán)境因素(),1光合作用探究歷程中的2種同位素(1)18O：魯賓和卡門利用HO和C18O2證明光合作用釋放的氧氣來自水。(2)14C：卡爾文利用14CO2探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑。2光合作用的2個場所(1)光反應：葉綠體類囊體薄膜。(2)暗反應：葉綠體基質。3光合作用過程中的3種能量變化光能活躍的化學能(ATP)穩(wěn)定的化學能(糖類),5提高光合作用強度的2種措施(1)控制光照強弱和溫度的高低。(2)適當增加環(huán)境中的CO2濃度。,知識點一捕獲光能的色素和結構,課前導學,1下列關于葉綠素的敘述，錯誤的是()A葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素B被葉綠素吸收的光可用于光合作用C葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同D植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光【答案】D【解析】Mg是合成葉綠素a和葉綠素b的必需元素；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，用于光合作用的光反應過程；葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同；葉綠素不能有效地吸收綠光，綠光被反射出去，使植物呈現(xiàn)綠色。,小題通關,2(2017年河北廊坊質檢)葉綠體是植物進行光合作用的場所，下列關于葉綠體結構和功能的敘述，正確的是()A葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內BH2O在光下分解為H和O2的過程發(fā)生在基質中CCO2的固定過程發(fā)生在類囊體薄膜上D光合作用的產物淀粉是在基質中合成的【答案】D,【解析】本題考查葉綠體結構與功能的相關知識，旨在考查考生的理解分析能力，難度較小。葉綠體中的色素分布在類囊體薄膜上，A錯誤；H2O的光解發(fā)生在類囊體薄膜上，而不是基質中，B錯誤；CO2的固定發(fā)生在葉綠體基質中，C錯誤；光合作用的產物淀粉是在暗反應階段產生的，場所是葉綠體基質，D正確。,連一連,知識點二光合作用的探索歷程,課前導學,下列關于光合作用探究歷程的敘述，不正確的是()A普利斯特利的實驗證明了植物可以更新空氣B薩克斯的實驗證明了光合作用的產物除氧氣外還有淀粉C恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D魯賓和卡門的實驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明了光合作用產生的氧氣來自H2O而不是CO2【答案】C【解析】恩格爾曼的實驗能夠證明氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是進行光合作用的場所，但不能定量分析光合作用生成的氧氣量。,小題通關,1反應式：_。,知識點三光合作用的過程,課前導學,2過程(1)區(qū)別,光、色素、酶,類囊體薄膜上,HO2,ATP,ATP中活躍的化學能,多種酶,葉綠體基質,C3,C5(CH2O),有機物中穩(wěn)定,的化學能,(2)聯(lián)系：光反應為暗反應提供_；暗反應為光反應提供_。,H和ATP,ADP、Pi,光合作用過程的“一、二、三、四”,光合作用過程的“一、二、三、四”,1思考判斷：(1)光合作用光反應階段產生的H可在葉綠體基質中作為還原劑。()(2)H2O在光下分解為H和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質中。()(3)離體的葉綠體基質中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反應。()(4)在其他條件適宜情況下，在供試植物正常進行光合作用時突然停止光照，并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析，在短時間內，葉綠體中C3和C5化合物含量都迅速增加。()(5)光合作用光反應產生的ATP只用于暗反應階段，不能用于其他生命活動，其他生命活動所需ATP來自細胞呼吸。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5),小題通關,2下圖為高等綠色植物光合作用圖解，以下說法正確的是()A是光合色素，分布在葉綠體和細胞質基質中B是氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段C是C3，能被氧化為(CH2O)D是ATP，在葉綠體基質中生成【答案】B,【解析】根據(jù)光合作用圖解可知，圖中是光合色素，分布在葉綠體類囊體薄膜上；是氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段，與有氧呼吸第一、二階段產生的H結合生成水，釋放大量的能量；是C3，在H和ATP的作用下還原為(CH2O)；是ATP，在葉綠體類囊體薄膜上生成。,1光合作用強度,知識點四光合作用原理的應用,課前導學,糖類,消耗,生成,2影響光合作用強度的因素,水分,溫度,CO2濃度,長短、強弱,如圖曲線表示在適宜溫度、水分和一定的光照強度下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關系。下列分析正確的是()ACO2濃度大于a時，甲才能進行光合作用B適當增加光照強度，a點將左移,小題通關,CCO2濃度為b時，甲、乙總光合作用強度相等D甲、乙光合作用強度隨CO2濃度的增大而不斷增強【答案】B,【解析】圖中a點時甲葉片的CO2凈吸收速率為0，此時光合速率等于呼吸速率，說明a點之前就已經進行了光合作用，A錯誤；適當增加光照強度，光合速率會加快，a點將向左移動，B正確；CO2濃度為b時，甲、乙凈光合作用強度相等但呼吸速率不一定相等，所以總光合速率不一定相等，C錯誤；CO2濃度達到飽和點后，光合作用強度不再增加，D錯誤。,1光反應與暗反應的比較,光合作用的過程,3光照和CO2濃度變化對植物細胞內C3、C5、H、ATP和O2及(CH2O)含量的影響,(1)以上分析只表示條件改變后短時間內各物質相對含量的變化，而非長時間。(2)以上各物質變化中，C3和C5含量的變化是相反的，H和ATP含量的變化是一致的。,光反應類囊體薄膜上產生的O2進入同一細胞的線粒體內被利用經過了幾層生物膜？提示：四層。,1(2017年陜西西安調研)在光合作用的探究歷程中，德國科學家梅耶根據(jù)能量轉化和守恒定律，曾提出了植物在進行光合作用時能量轉化的假說。以下哪項科學實驗能證明這一假說()A英格豪斯證明植物在光照條件下可以改變空氣成分的實驗B恩格爾曼證明光合作用的有效光是紅橙光和藍紫光的實驗C薩克斯證明綠葉在光下進行光合作用可以產生淀粉的實驗D魯賓和卡門證明光合作用產生的氧氣來自于水的實驗【答案】C,光合作用的探究歷程的有關實驗,【解析】英格豪斯的實驗結論是只有在光下植物才能更新空氣，植物體只有綠葉才能更新空氣；恩格爾曼的實驗是對光合作用條件的證明，并無能量變化；薩克斯的實驗證明了光合作用的產物除氧氣外還有淀粉，即光合作用能將光能轉化為穩(wěn)定的化學能；魯賓和卡門證明了光合作用釋放的氧氣來自水。,(1)普利斯特利實驗：缺乏對照實驗，實驗結果說服力不強。應將點燃的蠟燭和小鼠分別單獨置于含同一種但已死亡的植物的玻璃罩內，作為空白對照。普利斯特利沒有認識到光在植物更新空氣中的作用。(2)薩克斯實驗對照類型為自身對照，自變量為光的有無，因變量為顏色變化(有無淀粉生成)，實驗組是遮光處理組，對照組為曝光處理組。該實驗的關鍵是要進行饑餓處理，使葉片中的營養(yǎng)物質被消耗掉，以增強實驗說服力。,(3)恩格爾曼實驗將臨時裝片放在黑暗和無空氣的環(huán)境中是為了排除環(huán)境中O2的影響。設置細光和好氧菌的好處：能夠準確判斷出水綿細胞中產生氧氣的部位。(4)魯賓和卡門實驗應用同位素標記法追蹤CO2和H2O中O元素在光合作用中的轉移途徑。此實驗設置了對照，自變量是標記物質H218O和C18O2，因變量是釋放的O2有無放射性。,2(2017年安徽合肥月考)如圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。據(jù)圖判斷，以下說法不正確的是(),考查綠葉中色素的種類和功能,A由圖可知，類胡蘿卜素主要吸收400500nm波長的光B用450nm波長的光比600nm波長的光更有利于提高光合作用強度C由550nm波長的光轉為670nm波長的光后，葉綠體中C3的量增加D土壤中缺乏鎂時，植物對420470nm波長的光的利用量顯著減少【答案】C【解析】由圖可知，類胡蘿卜素吸收峰在400500nm，A正確；葉綠體中的色素吸收450nm波長的光比吸收600nm波長的光要多，B正確；由550nm波長的光轉為670nm波長的光后，葉綠體中色素吸收的光變多，光反應產生的ATP和H增多，暗反應中C3的還原量增多，則葉綠體中C3的量減少，C錯誤；葉綠素吸收420470nm波長的光較多，當缺鎂時，葉綠素的合成受到影響，葉綠素吸收420470nm波長的光變少，D正確。,3(2017年陜西西安測試)如圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是()ACO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變?yōu)镃3中的化學能BCO2可直接被H還原，再經過一系列的變化形成糖類C被還原的C3在有關酶的催化作用下，可再形成C5D光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會升高【答案】C,考查光合作用的過程,【解析】ATP為C3的還原提供能量，并將能量轉移到(CH2O)等有機物中，CO2的固定不需要能量，A錯誤；暗反應中，必須經過CO2的固定和C3的還原才能形成有機物，B錯誤；在暗反應中，一部分C3經過一系列變化形成C5，一部分C3還原成(CH2O)等有機物，C正確；在CO2供應不變的情況下，光照強度由強變弱時，光反應提供的H、ATP減少，導致C3還原過程減弱，但此時CO2的固定仍在進行，故短時間內C3含量上升，C5含量下降，D錯誤。,【答案】B,【解析】突然中斷CO2供應會導致CO2的固定速率降低，葉綠體中C5含量增加、C3含量減少，A錯誤；突然中斷CO2供應使C3含量減少，進而使ATP和H含量增多，所以ATP/ADP比值增加，B正確；突然將紅光改變?yōu)榫G光后光能利用率降低，ATP和H含量減少，進而使C3含量增多、C5含量減少，C錯誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光后光能利用率提高，ATP和H含量增加，ATP/ADP比值增加，D錯誤。,借助圖解突破物質變化分析借助光合作用過程圖解，有助于弄清影響光合作用的因素有哪些？是如何影響的？這些問題可以借助簡化了的光合作用過程圖解來分析：,環(huán)境條件變化后，短時間內物質量的即時變化分析(把光反應和暗反應比作咬合在一起的齒輪，二者在處聯(lián)動，故的即時變化一致)：光照增強時加快ATP和H的量增加加快C3消耗量增加、C5生成量增加(即時變化分析至此，速率暫時不變，一小段時間后將加快)。規(guī)律：反應速率變化情況分析：光照變化從左端入手，按分析，暫時不變；CO2濃度變化從右端入手，按分析，暫時不變。這是很短時間內的變化，快則均快，慢則均慢；最終四個反應速率的變化保持一致。規(guī)律：物質量變化分析：ATP、H和C5量的變化一致，C3量的變化與C5量的變化相反。光照強度變化從ATP、H量的變化切入，CO2濃度變化從C3量的變化切入。例如：光照強度不變，停止CO2供應C3的量減少ATP、H的量增加C5的量增加。,1探究單因子對光合作用速率的影響(1)據(jù)圖解讀光照強度對光合作用強度的影響A點：光照強度為0，只進行細胞呼吸。AB段：光合作用強度小于細胞呼吸強度。B點：光補償點(光合作用強度與細胞呼吸強度相等時的光照強度)。BC段：光合作用強度大于細胞呼吸強度。C點：光飽和點(光照強度達到C點后，光合作用強度不再隨光照強度增強而增強)。,環(huán)境因素對光合作用的影響及在農業(yè)生產上的應用,(2)據(jù)圖解讀CO2濃度對光合作用強度的影響A點：CO2補償點(表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度)。A點：表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B點：CO2飽和點(兩組都表示在一定范圍內CO2濃度達到該點后，光合作用強度不再隨CO2濃度的增加而增加)。,(3)據(jù)圖解讀溫度對光合作用強度的影響光合作用是在酶催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在1035下正常進行光合作用，其中AB段(1035)隨溫度的升高而逐漸加強，B點(35)以上由于光合酶活性下降，光合速率開始下降，50左右光合作用停止。,2探究多種因子對光合作用的影響P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當?shù)絈點時，橫坐標所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當提高圖示中的其他因子。,3光合作用坐標圖中關鍵點移動分析如圖是光照強度對某一植物光合作用強度的影響，適當改變CO2濃度，則會引起關鍵點的移動：適當提高CO2濃度，呼吸作用不變，光合作用增強，對光合作用有利，A點的光合作用強度等于呼吸作用強度，此點為光的補償點，要維持兩者相等，則不需要那么高的光照強度，故A點左移；B點是光合作用強度達到最大值所需的,圖1,最低的光照強度，此點為光的飽和點，此時該植物需要更大的光照才能達到飽和，故B點右移；C點為光合作用最強的點，同時該植物需要更大的光照強度才能達到飽和，故C點右上移；反之，當適當降低CO2濃度時，則情況相反。,(1)模型構建通過觀察發(fā)現(xiàn)在圖1中存在著這樣的變化：適當提高CO2濃度時，A點左移、B點右移和C點右上移，A、B、C三點圍成的三角形膨脹變大；適當降低CO2濃度時，A點右移、B點左移和C點左下移，A、B、C三點圍成的三角形變小如圖2。,若圖1所示內容為CO2濃度對某一植物光合作用強度的影響，當改變光照強度時，關鍵點的移動同上，即適當提高光照強度時，A點左移、B點右移和C點右上移，A、B、C三點圍成的三角形膨脹變大；適當降低光照強度時，A點右移、B點左移和C點左下移，A、B、C三點圍成的三角形皺縮變小。該規(guī)律在此類型題中普遍存在。,(2)觀點呈現(xiàn)在有關光合作用的坐標圖中，若某條件的改變使光合作用強度與呼吸作用強度的差值增大，即條件的改變有利于光合作用，則A、B、C三點圍成的三角形表現(xiàn)出膨脹變大的趨勢，即A點左移、B點右移和C點右上移，如適當提高CO2濃度、適當提高光照強度。若某條件的改變使光合作用強度與呼吸作用強度的差值減小，即條件的改變不利于光合作用，則A、B、C三點圍成的三角形表現(xiàn)出皺縮變小的趨勢，即A點右移、B點左移和C點左下移。如適當降低CO2濃度、適當降低光照強度。,【答案】C,影響光合作用的單一環(huán)境因素,【解析】圖中BC段固定CO2酶活性越強，固定的CO2越多，光合速率越大，A正確；CO2含量在Os時，隨著CO2濃度的升高，植物光合速率逐漸增大，所以溫室效應能有效提高植物光合速率，B正確；當CO2濃度低于b時植物能進行光合作用，但其強度小于呼吸作用，C錯誤；當CO2濃度高于s時，CO2達到飽和狀態(tài)，此時H和ATP不能滿足暗反應的需要，Pm值主要受光反應速率的限制，D正確。,2下列為有關環(huán)境因素對植物光合作用影響的關系圖，有關描述錯誤的是(),多因子變量對光合作用的影響,A圖1中，若光照強度適當增強，A點左移，B點右移B圖2中，若CO2濃度適當增大，A點左移，B點右移C圖3中，A點與B點相比，A點時葉綠體中C3含量相對較多D圖4中，當溫度高于25時，光合作用制造的有機物的量開始減少【答案】D【解析】圖4中“光照下CO2的吸收量”為植物凈光合量(植物有機物積累量)，“黑暗中CO2的釋放量”為植物呼吸量，因此當溫度高于25時，植物的凈光合速率開始減少，而不是植物光合作用制造的有機物的量(植物總光合量)開始減少。,關于環(huán)境因素影響光合速率的兩點提醒(1)溫度改變對光合作用的影響：當溫度改變時，不管是光反應還是暗反應都會受影響，但主要是影響暗反應，因為參與暗反應的酶的種類和數(shù)量均比參與光反應的多。(2)CO2濃度對光合作用的影響：CO2濃度很低時，光合作用不能進行，但CO2濃度過高時，會抑制植物的細胞呼吸，使有機物堆積，進而影響光合作用。,實驗：綠葉中色素的提取和分離,實驗理論,1綠葉中色素的提取和分離的實驗操作分析,方法透析,2.綠葉中色素提取分離異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊：濾液細線不直；濾液細線過粗。(3)濾紙條看不見色素帶：忘記畫濾液細線；濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。,如圖表示某同學做“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進裝置。應將濾液滴在a處還是b處？實驗結果應會出現(xiàn)四個不同顏色的同心圓，最外層應是什么顏色？提示：a處。橙黃色。,1(2017年河北三市聯(lián)考)下列有關綠葉中色素的提取和分離實驗的敘述中，正確的是()A葉綠素的提取需要加入層析液作為提取液B過濾時應使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口C分離色素時應將濾液細線置于層析液中D選材不同，四條色素帶在濾紙條上的排列順序不同【答案】B,診斷小練,【解析】提取葉綠素使用無水乙醇，層析液用于分離色素；過濾時使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口，以防止揮發(fā)性強的無水乙醇揮發(fā)；分離色素時不能將濾液細線置于層析液中，否則色素會溶入層析液中；不同材料中四種色素在層析液中的溶解度相同，來自不同材料葉綠體中的四種色素含量可能不同，經過紙層析后，在濾紙上的排列順序相同，色素帶粗細可能不同。,2某同學在進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，進行了以下操作：將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后直接進行研磨；將預先準備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫一條橫線；為增強實驗效果，將濾液細線畫粗些；將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細線浸入層析液中。該同學的操作有誤的是()ABCD【答案】D,【解析】提取綠葉中的色素時，在將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中后，應加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無水乙醇，進行迅速、充分地研磨；制備濾紙條時，應將預先準備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鉛筆畫一條橫線，而不能用鋼筆；畫濾液細線時，為確保色素帶分離整齊、不重疊，應保證濾液細線細、直、齊，為增強實驗效果，應重復畫線使濾液細線處積累較多色素；分離色素時，應將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，隨后蓋上培養(yǎng)皿蓋，為了防止濾液細線中的色素溶于層析液中，不能讓濾液細線觸及層析液。,