能量之源光与光合作用一轮复习精品学案.docx

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能量之源光与光合作用一轮复习精品学案

能量之源——光与光合作用一轮复习系列精品学案

[学习目标]

1、叶绿体中色素的提取和分离

2、光合作用的基本过程

3、影响光合作用速率的环境因素

[学习重点]

1.如何提取色素

2.光合作用的发现及研究历史、光合作用的光反应和暗反应过程及相互关系

3..影响光合作用强度的因素

[学习难点]

1.如何提取色素

2.光合作用的光反应和暗反应过程及相互关系

3.探究影响光合作用强度的环境因素

[学法提示]本节学习应结合现代农业问题思考，借助教材图解和科学探究实验理解光合作用的原理，利用已有知识解释生产现象通过思维的推理和提炼明确光合作用的过程和原理。

[自主学习]

学案一

一、捕获光能的色素和结构

1.叶绿素和其他色素

色素种类

叶绿素约占（）

类胡萝卜素约占（）

叶绿素a

叶绿素b

胡萝卜素

叶黄素

黄色

分布

叶绿体基粒的上

吸收光谱

叶绿素主要吸收和；类胡萝卜素主要吸收

化学特性

不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂

分离方法

纸层析法

在滤纸条上的分布

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，且对吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色

叶色变黄

寒冷时，分子易被破坏，较稳定，显示出的颜色，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，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因逐渐降解，叶子呈现红色

功能

吸收、传递光能（种色素）、光能（只有少数特殊状态的叶绿素a）

巩固知识点：

1.绿叶中色素的提取和分离

①可以利用提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许和，其中前者有助于研磨充分，后者可防止研磨中色素别破坏。

②分离的原理是利用色素在层析

液中的不同，溶解度大的再滤纸上扩散的，反之则。

③叶片要、颜色要。

④滤液收集后，要及时用将试管口塞紧，以免挥发。

装置如右图：

⑤滤液细线不仅要、，而且要含有比较多的色素。

⑥滤纸上的滤液细线浸入层析液中。

⑦研磨要迅速、充分。

A.因为容易挥发；B.为了使叶绿体完全破裂，从而能提取较多的色素；C.叶绿素极不稳定，能被中的叶绿素酶水解而破坏。

2.影响叶绿素合成的因素

①光照：

是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中合成叶绿素，因而叶片发黄。

②温度：

温度可影响与叶绿素合成的活性，进而影响叶绿素的合成低温时，叶绿素分子易被破坏，因而叶子变黄。

③矿质元素：

叶绿素中含等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成。

另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻。

3.对叶绿体色素吸收光谱的理解

①不同颜色的光线会对植物的生长发育产生的影响。

②叶绿体中的色素只吸收，而对和等不吸收。

③叶绿素对和的吸收量大，类胡萝卜素对的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。

4.色素吸收光谱的应用——不同颜色温室大棚的光合效率

①无色透明大棚日光中各色光，有色大棚主要透过，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最。

②叶绿素对吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最。

③实验室中黑暗处理有机物时需要有光条件下操作时最好选用。

5.实验中几种化学试剂的作

用：

①用于提取绿叶中的色素。

②用于分离绿叶中的色素。

③可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。

④可防止研磨过程中色素被破坏。

二、叶绿体的结构和功能

（1）结构：

一般呈扁平的椭球形或球形，如下图

（2）功能：

进行的场所

问题探究：

1.能进行光合作用的生物一定含有叶绿体吗？

2.叶绿素一定存在于叶绿体中吗？

例1（2011·海南·T12）红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色，下列关于该植物的叙述，正确的是（）

A.红枫叶片不含叶绿素B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光

C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用D.液泡中的色素吸收的光能用于光合作用

例2（2010·海南·T2·2分）下列关于叶绿体的描述，错误的是（）

A．基粒由类囊体堆叠而成B．叶绿体被膜由双层膜组成

C．暗反应发生在类囊体膜上D．类囊体膜上具有叶绿素和酶

巩固练习：

1.判断题：

⑴不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关（）

⑵叶绿体中的色素都能吸收、传递和转换光能（）

⑶叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光，因此，红色或蓝紫色大棚膜，棚内光合速率最高（）

⑷正常叶的色素层析条带有四条，从上到下依次是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b，叶黄素吸收蓝紫光，基本不吸收红光（）

⑸滤纸条上出现四条宽窄相同，颜色不同的色素带（）

2.（2009·安徽·T1·6分）叶绿体是植物进行光合作用的场所。

下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（）

A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内  

B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中

C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上     

D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的

3.（2011·江苏·T23·3分）某种铁丝连的根茎可作中药，有重要的经济价值。

下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（）

A．适当的遮光处理，可提高其干重

B.叶绿素含量与净光合速率呈正相关

C.叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标

D.遮光90%时，铁线莲不进行光合作用

4.叶绿体是植物进行光合作用的场所。

下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（）。

A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内  

B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中

C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上     

D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的

5．从叶绿体中提取色素，选取下列哪一种叶片效果最好（　　）

A．厚硬似革质的绿色叶片B．衰老、黄绿色的叶片

C．新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片D．多浆汁或有特殊气味的绿色叶片

6．叶绿体色素的纸层析结果显示，叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是（　　）

A．在层析液中的溶解度最小B．在层析液中的溶解度最大

C．分子量最小D．分子量最大

7.通过纸层析法分离叶绿体中的色素时，在滤纸条上会出现四条色素带，这四条色素带从上而下依次为（）

A.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB.胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素

C.叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素D.叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素

8.用新鲜的菠菜叶进行“叶绿体中色素提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是（　　）

9．下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（　　）

A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发

B.水稻在收获时节，叶片中色素量变为（甲＋乙）<（丙＋丁）

C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大

D.四种色素中，丙和丁主要吸收红光

10.在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（　　）

A．红橙光灯B．绿光灯C．白炽灯D．蓝光灯

11.叶绿素不溶于（）

A．水B.石油醚C.丙酮D.苯

12．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，结果滤纸条上的色素带颜色很浅，效果不明显，他认为有可能是下列原因引起的，你觉得他的观点有误的是（　　）

A．绿叶不新鲜B．研磨时未加CaCO3

C．画滤液细线时重复次数少D．滤液细线浸没到层析液中

13.下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图回答：

（1）上图应为__________下观察到的结构图。

（2）在A中发生的反应称__________，参与此反应的特有物质有__________。

（3）CO2进入叶绿体后，在基质中经__________后形成甲物质。

用14C标记CO2进行光合作用，可在__________中测到放射性。

光合作用产生的甲物质遇__________呈砖红色。

（4）能溶解于丙酮中的是存在于A结构的__________，其中决定叶片为绿色的是____________________________。

学案二

二、光合作用的探究历程

1、直到18世纪中期，人们一起以为只有土壤中的是植物建造自身的原料。

2、1771年，英国的普利斯特利的实验证实：

植物可以因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的。

3、1779年，荷兰的英格豪斯证明了植物体的绿叶在更新空气中。

4、1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是，吸收的是。

5、1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物除外还有。

6、1939年，美国的鲁宾和卡门利用法证明了光合作用释放的来自。

7、20世纪40年代，美国的卡尔文，利用技术最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成中碳的途径。

三、光合作用的过程

1、过程图解

2.光合作用中光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系：

（1）区别

光反应阶段

暗反应阶段

所需条件

必须有

均可

进行场所

类囊体的上

叶绿体内的中

物质变化

H2O分解成；形成

二氧化碳被；C3被还原，最终形成；ATP转化成

能量转换

光能转变为化学能，储存在中

ATP中的化学能转化为糖类中储存的

（2）联系：

物质：

光反应阶段产生的，在暗反应阶段用于还原；

能量：

光反应阶段生成的，在暗反应阶段中将其储存的化学能出来，帮助形成，ATP中的化学能则转化为储存在中的化学能。

3.反应式及元素去向

方程式：

CO2＋H218O（CH2O）＋18O2。

（1）O元素：

H218O→。

（2）C元素：

14CO2→→（14CH2O）。

（3）H元素：

H

218O→→。

4.当外界条件骤变时，光反应和暗反应中物质变化情况

条件

首先变化物质

随后变化物质

（CH2O）合成量

CO2供应不变突然光照

[H]、ATP

C3减少，C5增加

CO2供应不变停止光照

[H]、ATP

C3增加，C5减少

光照不变CO2供应增加

C3增加，C5减少

[H]、ATP

光照不变CO2供应停止

C3减少，C5增加

[H]、ATP

光照不变，CO2供应不变，（CH2O）运输受阻

C3，C5

[H]、ATP

例3：

其他条件适宜的情况下，在供试

植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是

A.C3和C5都迅速减少B.C3和C5都迅速增加

C.C3迅速增加，C5迅速减少　　D.C3迅速减少，C5迅速增加

四、光合作用原理的应用

1、光合作用强度：

是指植物在内通过光合作用制造。

2、增加光合作用强度的措施：

控制光照的和，适当增加作物环境中浓度等。

五、环境因素对光合作用强度的影响

1、光照强度对光合作用强度的影响

A点：

光照强度为，此时只进行，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。

AB段：

随光照强度，光合作用强度也，CO2释放量逐渐，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于，此时细胞呼吸强度光合作用强度。

B点：

细胞呼吸释放的CO2用于光合作用，即光合作用强度细胞呼吸强度（光照强度只有在B点时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿

点。

BC段：

表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断，到C点以上了，C点所示光照强度称为。

2、CO2浓度对光合作用强度的影响

图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率。

图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即；

图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的。

图1和图2中的B和B′点都表示。

3、温度对光合作用速率的影响

温度主要是通过影响与光合作用有关

而影响光合作用速率。

4、必需元素供应对光合速率的影响

在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度而导致植物。

5、水分的供应对光合作用速率的影响

水是光合作用的，缺水既可影响光合作用，又会导致叶片气孔，限制CO2进入叶片，从而影响光合作用。

五、化能合成作用

1、概念：

某些细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所来制造有机物的合成作用。

2、实例：

硝化细菌能利用氧化成和时所释放的，将二氧化碳和水合成为。

3、自养生物和异养生物

（1）自养生物：

和都能将无机物转化为自身组成物质，因此属于自养生物。

（2）异养生物：

人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用有机物来维持自身的生命活动，属于异养生物。

六、光合作用与细胞呼吸

1、光合作用与有氧呼吸的比较

光合作用

有氧呼吸

代谢类型

（或同化作用）

（或异化作用）

物质变化

无机物有机物

有机物无机物

能量变化

光能→化学能（储能）

化学能→ATP、热能（放能）

实质

，供细胞利用

场所

活细胞（主要在）

条件

只在进行

都能进行

联系

2、光合作用与细胞呼吸的计算：

（1）光合作用速率表示方法：

通常以一定时间内CO2等原料的或O2、（CH2O）等产物的数量来表示。

但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为和。

（2）在有光条件下，植物同时进行和，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为表观光合速率，而植物真正光合速率＝表观光合速率（+或—）呼吸速率。

如图所示：

（3）呼吸速率：

将植物置于黑暗中，实验容器中CO2、O2或有机物减少量，即表示呼吸速率。

（4）一昼夜有机物的积累（用CO2量表示）可用下式表示：

积累量＝白天从外界吸收的CO2量（+或—）晚上呼吸释放的CO2量。

例4下图表示三种植物叶片光合作

用速度的日变化。

请据图回答。

（1）光合作用速度与呼吸作用速度相等的时刻，

a植物叶片出现在_________，c植物叶片出现在

_________。

（2）在6：

00—8：

00时之间，单位时间内吸收

CO2最多的是_________植物叶片。

（3）b植物叶片在晴天中午光照强烈时，光合作

用速度出现了低谷，这一现象被称为光合作用的“午休现象”。

产生这一现象的主要原因有________

___________________。

（4）c植物叶片一天内光合作用速度变化的特点是_________________________。

（5）从图中结果推测，三种植物一天内有机物积累量多少的顺序是_________>__________>____________。

（6）在一定的CO2浓度和适宜温度下，把某植物叶片置于5千勒克司（光合作用速度44mgCO2/100cm2叶·小时）光照下14小时，其余时间置于黑暗中（呼吸作用速度6．6ngCO2/100cm2叶·小时），则一天内该植物每25cm2叶片葡萄糖积累量为__________。

巩固练习：

1.（2009·四川·T3·6分）大气中

浓度升高引起的温室效应，可能改变土壤水分状况和矿质元素含量。

为探究有关生态因子的变化对植物的影响，有人用同一环境中生长的两种植物，在温度、光照和水分等适宜条件下做了模拟试验，测得数据如表。

下列相关分析，不正确的是（）

项目

物种

355

mol·mol-1的

539

mol·mol-1的

不施磷肥

施磷肥

/20kg·hm-2·a-1

不施磷肥

施磷肥

/20kg·hm-2·a-1

净光合速度

/

mol·m-2·s-1

欧州蕨

2.18

3.74

3.62

5.81

石楠

1.37

6.76

5.43

15.62

蒸腾比率

/

mol·mol-1

欧洲蕨

1.40

2.37

2.22

3.86

石楠

0.25

0.66

0.71

2.10

*蒸腾比率：

植物消耗1摩尔水，通过光合作用固定的

微摩尔数。

浓度升高和施磷肥都能促进两种植物的光合作用，施磷肥的效果更明显

两种

浓度下，施磷肥对石楠光合作用的促进作用都大于欧洲蕨

由试验结果可推测，干旱对欧洲蕨光合作用的影响大于石楠

D、两种植物光合作用的最适

浓度都高于355

mol·mol-1

2.（2009·海南·T13·2分）取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。

照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述错误的是

（）

装置内增加的氧气来自于水

光照强度为a时，光合作用停止

丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低

D.该图反映了光合作用强度与光照强度的关系

3.（2009·海南·T15·2分）在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿中C3和C5化合物含量的变化是（）

A.C3和C5都迅速减少B.C3和C5都迅速增加

C.C3迅速增加，C5迅速减少D.C3迅速减少，C5迅速增加

4.（2009·江苏·T25·3分）某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。

实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。

下列有关分析正确的有（）

A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势

B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降

C．实验2-4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的

D．实验2-4天，光合速率下降可能是由叶片内

浓度下降引起的

5.（2010·海南·T4·2分）光反应为暗反应提供的物质是（）

A．［H］和H2OB．［H］和ATPC．ATP和CO2D．H2O和CO2

6.（2010·北京·T2·6分）下列对生物细胞代谢活动的描述，不正确的是（）

Ａ．大肠杆菌在拟核区转录信使ＲＮＡ研究Ｂ．乳酸杆菌在细胞质基质中产乳酸

Ｃ．衣藻进行光合作用的场所是叶绿体Ｄ．酵母菌的高尔基体负责合成蛋白质

能力提高：

1.（2009·上海·T24·2分）下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中,正确的是（）

A.适宜光照下,叶绿体和线粒体合成ATP都需要

B.只要提供

线粒体就能为叶绿体提供

和ATP

C.无光条件下,线粒体和叶绿体都产生ATP

D.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶,都能发生氧化还原反应

2.（2009·上海·T16·2分）在光照下，将等细胞数量的衣藻和大肠杆菌分别接种到只含无机盐的培养液中培养，结果是（虚线和实线分别表示大肠杆菌和衣藻的生长曲线）（）

3.（2009·北京·T4·6分）小麦和玉米的CO2固定量随外界CO2浓度的变化而变化（如右图）。

下列相关叙述不正确的是（）

A.小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关

B．CO2浓度在100mg·L-1时小麦几乎不固定CO2

C．CO2浓度大于360mg·L-1后玉米不再固定CO2

D．C4植物比C3植物更能有效地利用低浓度CO2

4.（2009·浙江卷·4）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（）

A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜

B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中

C．光合作用过程中光能转变成化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP

D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量

5.（2009·广东理基·40）在晴天中午，密闭的玻璃温室中栽培的玉米，即使温度及水分条件适宜，光合速率仍然较低，其主要原因是（）

 A．O2浓度过低  B．O2浓度过高      C．CO2浓度过低     D．CO2浓度过高

6.（2010·全国Ⅰ·T3·6分）下列四种现象中，可以用右图表示的是（）

A.在适宜条件下光合作用强度随CO2含量的变化

B.条件适宜、底物充足时反应速率随酶量的变化

C.一个细胞周期中DNA含量随时间的变化

D.理想条件下种群数量随时间的变化

7.（2010·四川·T3·6分）有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表（净光合速率以

的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定）。

下列相关分析，不正确的是（）

光强（mmol光子/

）

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

龙眼

光能得用率（%）

-

2.30

2.20

2.00

1.80

1.60

1.50

1.40

1.30

1.20

净光合速率（umol

/

）

-0.60

2.50

5.10

6.55

7.45

7.90

8.20

8.50

8.50

8.50

茫果

光能得用率（%）

-

1.20

1.05

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

净光合速率（umol

/

）

-2.10

1.10

3.70

5.40

6.50

7.25

7.60

7.60

7.60

7.60

A．光强大于0.1mmol光子/

，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少

B．光强小于0.5mmol光子/

，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量

C．光强大于0.7mmol光子/

，限制净光合速率的主要生态因素是

浓度

D．龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果。

8.（2010·重庆·T2·6分）题2图为光能在叶绿体中转换的示意图，U、V、W、X、Y代表参与光能转换的物质下列选项，错误的是（）

U在光合作用里的作用是吸收和传递光能

V吸收光能后被激发，使

分解，产生电子流

W为

的还原剂，其能量是稳定化学能来源之一

U至Y的能量转换在叶绿体囊状结构薄膜上进行

9.（2010·天津·T1·6分）在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是（）

①叶绿体基质②类囊体薄膜③线粒体基质④线粒体内膜

A.①③B.②③C.①④D.②④

10.（10全国卷1）2.光照条件下，给C3植物和C4植物叶片提供14CO2，然后检测叶片中的14C。

下列有关检测结果的叙述，错误的是（）

A.从C3植物的淀粉和C4植物的葡萄糖中可检测到14C

B.在C3植物和C4植物呼吸过程产生的中间产物中可检测到14C

C.随光照强度增加，从C4植物叶片中可检测到含14C的C4大量积累

D.在C3植物叶肉组织和C4植物维管束鞘的C3中可检测到14C

11.（2011·全国课标·T3·6分）番茄幼苗在缺