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第5講 光合作用,[考試標(biāo)準(zhǔn)],(1)光合作用的概念、階段、場(chǎng)所和產(chǎn)物(b)；(2)色素的種類、顏色和吸收光譜(a)；(3)光反應(yīng)發(fā)生的變化和碳反應(yīng)的過(guò)程(b)； (4)活動(dòng)：光合色素的提取與分離(b)；(5)活動(dòng)：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響(c)；(6)環(huán)境因素對(duì)光合速率的影響；(7)光合作用與細(xì)胞呼吸的異同。,考點(diǎn)一 光合作用的概念及過(guò)程(b/b),[知識(shí)梳理],一、光合作用概述 1.概念 2.總反應(yīng)式,指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把 轉(zhuǎn)化成貯存著能量的有機(jī)物，并且 的過(guò)程。 。,CO2和H2O,釋放出氧氣,3.光合作用的場(chǎng)所——葉綠體,觀察上面的葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，完成下列問(wèn)題： (1)①為 ，②為 。 (2)③為基粒，是由許多 疊連而成的，其膜可稱為光合膜。④為液態(tài)的 ，含有許多酶。,外膜,內(nèi)膜,類囊體,葉綠體基質(zhì),4.光合作用的研究——O2的產(chǎn)生 5.階段劃分,利用 的方法，證實(shí)光合作用釋放的氧氣來(lái)自于 中的O。 光合作用分為光反應(yīng)和 兩個(gè)階段。前一階段在 膜上進(jìn)行， (需，不需)光；后一階段在 中進(jìn)行，不需要光直接參加。,同位素示蹤,H2O,碳反應(yīng),類囊體,需,葉綠體基質(zhì),光合作用過(guò)程“一二三四”,二、光合作用的過(guò)程 1.光反應(yīng)階段,(1)條件： 。 (2)場(chǎng)所： 。 (3)產(chǎn)物： 。 (4)物質(zhì)轉(zhuǎn)變 ①水在光下裂解為 。 ②水中的氫在光下將 。 (5)能量轉(zhuǎn)變： 被吸收并轉(zhuǎn)化為 。,葉綠體色素、酶、光和水,葉綠體類囊體膜,NADPH、ATP、O2,H＋、O2和電子,NADP＋還原為NADPH,光能,ATP和NADPH,中的化學(xué)能,2.碳反應(yīng),(1)條件： 。 (2)場(chǎng)所： 。 (3)產(chǎn)物： 。 (4)主要變化 ①CO2＋RuBP―→2 。 ②三碳分子的還原：三碳分子接受 中的氫和ATP中的 ，被還原成 ，這是碳反應(yīng)形成的產(chǎn)物。,多種酶、ATP、NADPH,葉綠體基質(zhì),三碳糖,三碳分子,NADPH,磷酸基團(tuán)及能量,三碳糖,3.RuBP的再生,每 個(gè)CO2分子進(jìn)入卡爾文循環(huán)就形成 分子的 分子，后者都被還原為 ，其中 個(gè)三碳糖分子在循環(huán)中再生為 ，另一個(gè)三碳糖分子則離開(kāi)循環(huán)，或在葉綠體內(nèi)合成淀粉、蛋白質(zhì)或脂質(zhì)，或運(yùn)出葉綠體，轉(zhuǎn)變成 。,3,6,三碳酸,三碳糖,5,RuBP,蔗糖,4.光合作用過(guò)程圖解,ATP,三碳酸,RUBP,(1)色素分子吸收光能不需要酶的參與，但其他光反應(yīng)和碳反應(yīng)過(guò)程都需要酶的催化。 (2)進(jìn)行光合作用的生物不一定都有葉綠體，但必須都有相關(guān)的色素和酶，如藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌。 (3)CO2中C進(jìn)入三碳酸但不進(jìn)入RuBP，最后進(jìn)入三碳糖，RuBP中C不進(jìn)入三碳糖，可用放射性同位素標(biāo)記法證明。 (4)光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于碳反應(yīng)階段，不能用于其他生命活動(dòng)，其他生命活動(dòng)所需ATP只能來(lái)自細(xì)胞呼吸。,1.(2015嘉興期中)沒(méi)有在光合作用碳反應(yīng)中被消耗的物質(zhì)是( ),A.NADPH和ATP B.CO2 C.RuBP和酶 D.三碳酸分子 解析 RuBP、酶均可被循環(huán)利用，不曾被消耗。 答案 C,[對(duì)點(diǎn)小練],2.光合作用過(guò)程中，ATP形成和三碳糖形成的場(chǎng)所分別是( ),A.都在葉綠體的類囊體膜上 B.都在葉綠體基質(zhì)中 C.前者在葉綠體的類囊體膜上，后者在葉綠體基質(zhì)中 D.前者在葉綠體基質(zhì)中，后者在葉綠體的類囊體膜上 解析 光合作用過(guò)程中，ATP形成于光反應(yīng)過(guò)程，其場(chǎng)所為葉綠體類囊體膜上，三碳糖形成于碳反應(yīng)過(guò)程，其場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì)。 答案 C,3.(2016寧波模擬)用14C標(biāo)記參加光合作用的二氧化碳，可以了解光合作用的哪一過(guò)程( ),A.光反應(yīng)必須在有光條件下進(jìn)行 B.碳反應(yīng)不需要光 C.二氧化碳被還原為糖的過(guò)程 D.光合作用中能量的傳遞過(guò)程 解析 證明光反應(yīng)必須在有光條件下進(jìn)行，只需要設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)就可以，變量是有無(wú)光照，A錯(cuò)誤；碳反應(yīng)需要不需要光照的證明，提供[H]和ATP，設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，變量也是是否有光照，B錯(cuò)誤；卡爾文采用同位素標(biāo)記法探明了CO2的固定過(guò)程中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑，C正確；梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定律明確指出植物進(jìn)行光合作用時(shí)光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，D錯(cuò)誤。 答案 C,4.下圖表示光合作用的碳反應(yīng)過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是( ),A.①是3磷酸甘油酸 B.②和③在類囊體膜上產(chǎn)生 C.⑤是核酮糖二磷酸 D.⑥可在葉綠體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?解析 圖中①為3磷酸甘油酸，②為ATP，③為NADPH，④為NADP＋，⑤為三碳糖磷酸。 答案 C,5.把一株?duì)颗；ㄔ诤诎抵蟹胖靡粫円?，然后利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)不能用于驗(yàn)證( ),A.光合作用需要CO2 B.光合作用能產(chǎn)生O2 C.光合作用需要光 D.光合作用需要葉綠體,解析 裝置信息顯示，鋁箔可遮光，NaOH可吸收CO2，“白色”與“綠色”部分的單一變量為有無(wú)葉綠體，故該裝置可用于驗(yàn)證光合作用是否需要CO2，是否需光，是否需葉綠體，但不能用于驗(yàn)證是否能產(chǎn)生O2。 答案 B,6.(2016寧波模擬)離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時(shí)，如果突然中斷CO2氣體的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3化合物(3磷酸甘油酸)、C5化合物(RuBP)及ATP相對(duì)含量的變化是( ),A.上升、下降、 上升 B.上升、下降、下降 C.下降、上升、下降 D.下降、上升、上升,解析 二氧化碳含量的改變直接影響的是碳反應(yīng)中二氧化碳的固定這個(gè)反應(yīng)，二氧化碳含量由高到低時(shí)，二氧化碳的固定這個(gè)反應(yīng)變?nèi)?，則這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物C5化合物消耗減少，剩余的C5相對(duì)增多；生成物C3生成量減少，由于C3化合物的生成量減少，則又影響了C3化合物的還原，使得C3化合物的還原反應(yīng)減弱，則消耗的和ATP量減少，所以和ATP剩余的量增多，所以突然中斷CO2氣體的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3的含量減少、C5的含量增多、ATP的含量增多。 答案 D,考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)：光合色素的提取與分離(b/b),[知識(shí)梳理],1.實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程,有機(jī)溶劑（如95%的乙醇）能溶解色素,因溶解度不同而擴(kuò)散速度不同,二氧化硅、碳酸鈣,收集濾液,重復(fù)3~4次,層析液,胡蘿卜素,橙黃色,葉黃素,黃色,葉綠素,藍(lán)綠色,葉綠素,黃綠色,2.實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)及操作目的,綠葉中的色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象分析 (1)收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因分析 ①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。 ②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液中色素(葉綠素)太少。 ③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞。 (2)濾紙條色素帶重疊：濾紙條上的濾液細(xì)線未畫成一條細(xì)線。 (3)濾紙條上得不到色素帶的原因分析 濾液細(xì)線接觸到層析液,且時(shí)間較長(zhǎng),色素全部溶解到層析液中。,1.關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的操作，正確的是( ),A.使用定性濾紙過(guò)濾研磨液 B.將干燥處理過(guò)的定性濾紙條用于層析 C.在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線2～3次 D.研磨葉片時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素 解析 色素易被濾紙吸附，故用紗布過(guò)濾，A錯(cuò)誤；每次重復(fù)畫色素濾液細(xì)線時(shí)，需等干燥后再進(jìn)行，C錯(cuò)誤；由于葉綠體中的色素不溶于水，因此研磨葉片時(shí)需用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇或丙酮，D錯(cuò)誤。 答案 B,[對(duì)點(diǎn)小練],2.圖示葉綠體色素提取分離實(shí)驗(yàn)中紙層析的結(jié)果， 據(jù)圖判斷用作實(shí)驗(yàn)材料的葉片顏色最可能為A～D中的哪一種( ),A.紅色 B.黃色 C.綠色 D.紫色 解析 在葉綠體色素提取和分離實(shí)驗(yàn)中，濾紙條上的四條色素帶距點(diǎn)樣處的距離由近及遠(yuǎn)分別是：葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，由圖可知，葉綠素含量比類胡蘿卜素含量少，用作實(shí)驗(yàn)材料的葉片應(yīng)呈黃色，故選B。 答案 B,3.(2016杭州七校聯(lián)考)關(guān)于如圖所示光合色素分離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，敘述正確的是( ),A.距濾液細(xì)線最近的色素帶中不含鎂元素 B.距濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的色素帶，主要吸收紅光和藍(lán)紫光 C.若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未添加碳酸鈣，則離濾液細(xì)線較遠(yuǎn)的兩條色素帶會(huì)變窄 D.顏色為橙黃色的色素帶中的色素在層析液中的溶解度最大,解析 距濾液細(xì)線最近的色素帶為葉綠素b，它與葉綠素a均含Mg2＋；距濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的色素帶為胡蘿卜素，它主要吸收藍(lán)紫光；碳酸鈣主要保護(hù)的是葉綠素，故研磨時(shí)未加碳酸鈣時(shí)可導(dǎo)致葉綠素含量變小，其相應(yīng)色素帶距濾液細(xì)線較近。 答案 D,4.在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對(duì)相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為( ),A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④,解析 解答本題首先要知道表格中各種試劑的作用，然后再分析每位同學(xué)所加的試劑。其中乙同學(xué)操作完全正確，其他同學(xué)與該同學(xué)進(jìn)行對(duì)比，分析缺少的試劑并根據(jù)該試劑的作用分析可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。無(wú)水乙醇為提取劑，色素提取過(guò)程不需要水，若加入水會(huì)使色素提取液顏色變淺；SiO2的作用是使研磨更充分；CaCO3能保護(hù)葉綠素分子。甲同學(xué)由于沒(méi)有加入提取劑無(wú)水乙醇，所以提取液中不會(huì)出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是②；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到四條正常的色素帶，與④情況相符；丙同學(xué)由于未加CaCO3，所以葉綠素含量減少，所得到的色素帶中兩條葉綠素帶比正常的色素帶要窄，對(duì)應(yīng)①；丁同學(xué)由于未加SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少，對(duì)應(yīng)③。 答案 B,1.光合作用是植物綠色細(xì)胞中最重要的吸能反應(yīng)，其反應(yīng)物含能較少，而產(chǎn)物(糖)則含能較多，此吸能反應(yīng)所需的能量來(lái)自太陽(yáng)光。 2.進(jìn)行光合作用的生物包括植物、藻類和某些細(xì)菌，它們以CO2和H2O為原料，利用光能合成糖類等有機(jī)物質(zhì)，此類生物稱自養(yǎng)生物。 3.光合作用的第一階段直接需要光，稱為光反應(yīng)，第二階段不需光直接參加，是將CO2轉(zhuǎn)變成糖的過(guò)程稱為碳反應(yīng)，兩階段依次在葉綠體類囊體膜和葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。,4.光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH是碳反應(yīng)中將CO2還原為糖的能源物質(zhì)。 5.葉綠體中含有的主要色素有葉綠素a和葉綠素b(主要吸收紅光、藍(lán)紫光，它們都是含鎂的有機(jī)分子)其次還含有胡蘿卜素、葉黃素等(主要吸收藍(lán)紫光)。 6.提取葉綠體中的色素可使用95%的乙醇作為提取劑，用層析液通過(guò)紙層析法分離色素。 7.光反應(yīng)中發(fā)生的變化主要有3個(gè)：光能被吸收并轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能；水在光下裂解為H＋、O2和電子；水中的氫在光下將NADP＋還原為NADPH。,8.卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵步驟是每個(gè)三碳分子接受來(lái)自NADPH的氫和來(lái)自ATP的磷酸基團(tuán)形成1分子三碳糖，此三碳糖是碳反應(yīng)的產(chǎn)物。 9.光合作用中碳反應(yīng)的產(chǎn)物三碳糖，在葉綠體內(nèi)能作為合成淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的原料而被利用，但大部分是被運(yùn)至葉綠體外，并且轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽?，供植物體所有細(xì)胞利用。 10.葉綠體中，ATP、NADPH由類囊體膜向葉綠體基質(zhì)移動(dòng)；ADP、磷酸基團(tuán)由葉綠體基質(zhì)向類囊體膜移動(dòng)。 11.NADPH既是能量(活躍化學(xué)能)的載體，也是還原劑。每個(gè)三碳酸分子接受來(lái)自NADPH的氫和來(lái)自ATP的磷酸基團(tuán)，形成三碳糖(即三碳糖磷酸)。,