54 光合作用.docx

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54光合作用

学案175.4能量之源——光与光合作用第1课时

一、学习目标

①说出绿叶中色素的种类和作用②说出叶绿体的结构和功能

③正确使用实验器材，完成“绿叶中色素的提取和分离”的实验操作

二、导学过程

“导”--自主预习

1．捕获光能的色素

（1）实验：

绿叶中色素的提取和分离（纸层析法）

①可以利用______提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许______和碳酸钙，其中前者有助于______，后者可防止在研磨中______被破坏。

②分离的原理是利用色素在层析液中的________不同，_____的在滤纸上扩散的快，反之则慢。

（2）色素的种类和吸收光谱

色素种类

颜色

吸收光谱

滤纸条上位置

叶绿素

（约占3/4）

叶绿素a

____

主要吸收________

中下层

叶绿素b

____

______

类胡萝卜素

（约占1/4）

胡萝卜素

____

主要吸收______

______

叶黄素

____

中上层

2.叶绿体的结构和功能

（1）结构：

一般呈扁平的椭球形或球形，外部有双层膜，内部的基粒是由________堆叠而成的。

（2）色素和酶的分布：

吸收光能的色素分布于________，

与光合作用有关的酶分布在__________和________。

（3）功能：

进行________的场所。

“学”—互动探究

探究一叶绿体中色素的提取和分离

1．原理

（1）提取色素：

利用色素溶于而不溶于水的性质。

（2）分离方法：

法。

的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。

2．实验流程、操作事项及目的

绿叶中色素的提取和分离

步骤

方法

原因

提取绿

叶中的

色素

（1）加入二氧化硅：

有助于；

（2）加入碳酸钙：

；

（3）加入乙醇：

为了溶解、提取色素

将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中进行过滤。

将滤液收集到试管中，并用棉塞塞紧试管口

（1）单层尼龙布：

过滤叶脉及二氧化硅等；

（2）试管口塞紧：

防止乙醇挥发

制备滤

纸条

（1）干燥滤纸：

透性好、吸收滤液多；

（2）剪去两角：

画滤液

细线

用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔细线画出一条细而直的滤液细线，吹干后再重复画一两次

（1）画得细而直：

为防止色素带重叠而影响分离效果；

（2）画一两次：

是为积累更多的色素，使分离后的色素带明

显

分离绿

叶中的

色素

（1）层析液用于分离绿叶中的色素；

（2）层析液不能没及滤液细线，以防止而无法分离；

（3）覆盖烧杯是为了防止层析液中的成分挥发

观察与

分析

名称含量溶解度扩散速度颜色

思考：

如何判断色素的含量多少，色素的溶解度大小？

相邻两条色素带之间距离最远和最近的分别是？

3．色素提取液呈淡绿色的原因分析

（1）研磨不充分，色素未能充分提取出来。

（2）称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。

（3）未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

【经典回眸】在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是（）

①未加石英砂，研磨不充分　②一次加入大量的无水乙醇提取　③分次加入少量无水乙醇提取　④使用放置数天的菠菜叶

A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④

【变式训练】1.提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是

A.未见色素带，说明材料可能为黄化叶片

B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液

C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多

D.胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高

探究二绿叶中色素的种类和作用

小组讨论回答下列问题：

叶绿体中的色素种类和作用是什么？

叶绿体中的色素具有的作用。

列表如下

项目

色素颜色

吸收光谱

定性滤纸上显现的色素层析图谱

对光的作用

叶绿素

蓝绿色

第三带呈蓝绿色

吸收传递转化

黄绿色

第四带呈黄绿色

吸收传递

类胡萝卜素

橙黄色

第一带呈橙黄色

吸收传递

黄色

第二带呈黄色

吸收传递

思考：

从色素吸收的角度考虑为什么叶片呈现绿色？

三、达标检测

1.如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。

下列相关叙述正确的是

A.甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大B.乙图所示的结构来自甲图中的③

C.③中的所有色素分子都可以吸收、传递和转化光能D.ATP的合成场所是④，分解场所是③

2．叶绿体

是进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述中正确的是（）

A．叶绿体中的色素都分布在囊状结构的薄膜上B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上

C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上3.（2014·菏泽统考）将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是（　　）

A.随机、均匀分布在混合液中B.集中分布在上下两侧

C.集中分布在中央位置D.集中分布在溶液的下层

4.从高等植物叶片中分离出4种光合色素，其中呈橙黄色的是

A.叶绿素aB.叶绿素bC.胡萝卜素D.叶黄素

5.提取和分离绿叶中色素的正确

顺序是

A.进行纸层析→制取滤液→在滤纸上划线→将实验材料剪碎后研磨

B.制取滤液→进行纸层析→在滤纸上划线→将实验材料剪碎后研磨

C.将实验材料剪碎后研磨→在滤纸上划线→制取滤液→进行纸层析

D.将实验

材料剪碎后研磨→制取滤液→在滤纸上划线→进行纸层析

6.在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是

A.橙黄色的胡萝卜素B.黄色的叶黄素C.蓝绿素的叶绿素aD.黄绿色的叶绿素b

7.刚光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。

如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱就会出现一些黑色带，这些条带应位于（）

A.绿光区B.红光区和绿光区C.蓝紫光和绿光区D.红光区和蓝紫光区

8.某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。

将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（　　）

A.光吸收差异显著，色素带缺第2条B.光吸收差异不显著，色素带缺第2条

C.光吸收差异显著，色素带缺第3条D.光吸收差异不显著，色素带缺第3条

9.下列对有关实验的描述中，错误的是

A.分离叶绿体中的色素时，不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同

B.用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程

C.观察叶片细胞的叶绿体时，先在低倍镜下找到叶片细胞再换高倍镜观察

D.甲基绿染色可使人口腔上皮细胞的细胞核呈绿色

二、非选择题

10.下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题，分析回答下列问题。

（1）剪碎5g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中，加入SiO2后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是没有加入________________，使得________________。

（2）甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条（已重复几次画线）插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显。

甲同学实验失败的原因可能是____________________________。

（3）若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是___________________________________________________。

四、自主构建知识网络

学案175.4能量之源——光与光合作用第2课时

一、学习目标

①知道光合作用被发现的基本过程②简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所

二、导学过程

“导”—自主预习

光合作用的过程和应用

2．光合作用的过程

（1）光反应：

①场所：

叶绿体的____________上。

②条件：

____、色素、酶、水等。

③物质变化：

将水分解为________和________，将ADP和Pi合成________。

④能量变化：

光能转变为活跃的________。

（2）暗反应：

①场所：

叶绿体的__________________中。

②条件：

________、[H]、ATP、CO2等。

③物质变化

CO2的固定：

C5＋CO2\s\up7（酶（酶）

________。

C3的还原：

2C3＋[H]酶ATP

________。

④能量变化：

ATP中活跃的化学能转变为__________。

“学”—互动探究

探究一、光合作用的探究历程

发现者

实验

结论

普里斯特利

小鼠与绿色植物放在同一个玻璃罩内，小鼠没有窒息而死

植物可以________________

英格豪斯

500多次植物更新空气实验

植物体只有绿叶在__________，下才能更新空气

梅耶

根据能量转化和守恒定律

光合作用把光能转换成________________储存起来

萨克斯

绿色叶片→___________→叶片一半曝光一半遮光→碘蒸气处理→颜色变化（深蓝色出现）

植物叶片在光合作用中产生了___________

恩格尔曼

利用水绵在不同的光照条件下对___________分布的影响

氧气是___________释放出来的，___________是光合作用的场所

鲁宾、卡门

H2O＋C18O2→O2

H218O＋CO2→18O2

光合作用释放的氧气全部来自于___________

卡尔文

用14C标记CO2

探明了CO2转化成有机物的途径即_____________________

探究二光合作用的过程

小组讨论回答下列问题：

如何理解光反应阶段和暗反应阶段的关系？

提示：

光合作用的过程，按其是否需要光，将其划分为光反应和暗反应两个阶段。

在光下二者同时进行，暗处只能进行暗反应。

二者既有区别又有相互联系，（如下表所示）。

实质

光能转换为化学能，并放出O2

同化CO2形成有机物

时间

短促，以微秒计

较缓慢

条件

需、、

不需叶绿素和光．需要

场所

光能

物质转化

光能

酶

2H2O——→4[H]+O2

ADP+Pi——→ATP

CO2固定：

CO2+C5——→2C3

ATP[H]酶

CO2还原：

2C3——→（CH2O）+C5

能量转换

关系

光反应为暗反应提供；暗反应为光反应提供；

没有光反应，暗反应无法进行．没有暗反应，有机物无法合成。

（光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。

二者是光合作用过程中相辅相成的两个阶段。

）

思考：

光合作用的总反应式（两种形式）：

思考：

光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响（具体分析见同步导学P77）

【经典回眸】下图甲表示A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。

图乙表示A植物在不同光照强度环境条件下，光合速率受CO2浓度影响的变化曲线。

a点与c点相比较，c点时叶肉细胞中C3的含量；b点与c点相比较，b点时叶肉细胞中C5的含量依次是（）

A．高、高B．低、基本一致

C．低、高D．高、基本一致

三、达标检测

1、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

2、在下列有关光合作用的叙述中，正确的是（）

A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶B．光反应储存能量，暗反应释放能量

C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2D．光反应消耗水，暗反应消耗ATP

3、在下列关于光和作用过程的叙述中，正确的是（）

A．光反应离不开色素的作用B．暗反应必须在黑暗的条件下进行

C．光反应

为暗反应提供[H]、ATP和CO2D．暗反应的产物是氧气和有机物

4、关于光合作用的叙述，下列正确的一项是（）

A．光合作用的两个阶段均有［H］和ATP产生B．光合作用中产生的O2来自于CO2中的氧

C．光合作用固定CO2的是一种C5化合物D．光合作用的暗反应必须在暗处进行

5、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是

A．H2O、CO2、ADPB．CO2、[H]、ATPC．H2O、CO2、ATPD．[H]、H2O、ADP

6、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是（　　）

A.葡萄糖→丙酮酸→水B.葡萄糖→丙酮酸→氧C.葡萄糖→氧→水D.葡萄糖→丙酮酸→CO2

7、如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦，如果突然将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（　　）

A.a上升、b下降B.a、b都上升C.a、b都下降D.a下降、b上升

8、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为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和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

9.下图表示德国科学家萨克斯的实验，叶片光照24h后，经脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部位不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。

本实验证明（　　）

①光合作用需要二氧化碳　②光合作用需要光　③光合作用需要叶绿素　④光合作用放出氧气　

⑤光合作用产生淀粉

A.①②B.③⑤C.②⑤D.①③

10.下图是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中a、b表示物质，①～④表示生理过程。

据图回答：

（1）图中物质a是___，①过程中与a物质产生有关的色素分布在__________上。

（2）②过程中发生的能量变化是________，图中生理过程的能量最终来源于_____。

（3）当b供应量突然减少时，C3、C5的含量变化分别是____________，④过程中a利用的具体部位是____，若无a供应，则此植物细胞呼吸的产物一般是_______。

（4）图中有氧呼吸相关酶的分布场所是______________，请写出③和④所示生理活动的总反应式_________________________________________________。

四、自主构建知识网络

学案175.4能量之源——光与光合作用第3课时

一、学习目标

①尝试探究影响光合作用强度的环境因素②说出光合作用原理的应用

二、导学过程

“导”—自主预习

1．光合作用的应用：

（1）光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造________的数量。

（2）影响光合作用强度的因素包括空气中________的浓度、土壤中________和矿质元素的多少、光的________以及温度的高低等。

2．化能合成作用：

（1）概念：

某些细菌能够利用体外环境中的某些________氧化时所释放的能量来制造________的合成作用。

（2）实例：

硝化细菌能利用__________氧化成__________和________时所释放的化学能，将________和________合成________。

“学”—互动探究

探究一影响光合作用的因素

小组讨论回答下列问题：

影响光合作用的因素有哪些？

1、

光照强度：

一般情况下，光合作用于光照强度呈正相关，光照强度达到一定程度（光饱和点），光合作用速率不再增加，称光饱和现象。

（1）曲线分析

A点:

光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。

AB段:

随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。

B点:

细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时,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,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了,C点所示光照强度称为光饱和点。

C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性,外部因素是除光照强度之外的其他环境因素。

（2）应用:

阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如上图中虚线所示。

间作套种农作物、合理密植,可有效地利用光能。

2、温度：

温度通过影响光合作用相关酶的活性进而影响光合作用速率

（1）曲线分析

温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。

（2）应用:

冬季,温室栽培可适当提高温度;晚上可适当降低温度,以降低细胞呼吸消耗有机物。

3、二氧化碳浓度：

二氧化碳是光合作用的原理，在一定范围内，二氧化碳浓度越高，光合速率越快，当二氧化碳浓度达到一定值，光合速率不再增加，此时达到二氧化碳饱和点。

（1）曲线分析

在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合作用速率不再增加。

图中的A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度,即CO2补偿点。

B点表示CO2饱和点,限制此点后光合速率的内部因素是酶的数量和最大活性,外部因素是温度及光照强度等其他环境因素。

（2）应用:

在农业生产中大田作物可通过“正其行,通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度,大棚作物可通过通风换气、增施农家肥、与鸡舍鸭舍猪舍相通、使用CO2发生器等措施增大CO2浓度,提高光合作用强度。

4、光质：

通常情况下，在红光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差，白光最理想

5、水分：

水分既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质；另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内

6、矿质元素：

矿质元素直接或间接影响光合作用。

N是构成叶绿素、酶、ATP等的元素；P是构成ATP等的元素，参与叶绿体膜的构成；Mg是构成叶绿素的元素；

探究二：

总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系

（1）绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为

速率。

（2）绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为速率。

（3）真正光合速率＝

①表现（净）光合速率通常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。

②真正（实际）光合速率通常用O2产生量、CO2固定量或有机物制造量来表示。

③呼吸速率通常用黑暗中CO2释放量、O2吸收量或有机物消耗量来表示。

三、达标检测

1．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有（）

A．水、二氧化碳、ATPB．氧气、水、ATPC．水、ADP、PiD．ADP、C3、水

2、生长于弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要原因在于（）

A．蒸腾作用过慢B．光反应速率不高C．暗反应速率过快D．呼吸作用过快

3．如图中所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，然后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。

然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。

以下分析正确的是（）

A．改变温度，不影响叶片开始上浮所需的时间

B．改变光照强度，不影响叶片开始上浮所需的时间

C．改变NaHCO3溶液的浓度，不影响叶片开始上浮所需的时间

D．若将装置置于黑暗中，上浮的叶片又会下沉

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为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和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.下图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是（　　）。

A.A点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体

B.B点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等

C.已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃，如图表示该植物处于25℃环境中，则将温度提高到30℃时，A点上移，B点左移，D点下移D.当植物缺镁时，B点将向右移

6、将状况相同的某种绿叶分成四等组，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h（光强相同），测其重量变化。

得到如下表的数据。

可以得出的结论是（　　）

组别

一

二

三

四

温度/℃

27

28

29

30

暗处理后重量变化/mg

－1

－2

－3

－1

光照后与暗处理前重量变化/mg

＋3

＋3

＋3

＋1

A.该植物光合作用的最适温度约是27℃B.该植物呼吸作用的最适温度约是29℃

C.27～29℃下的净光合速率相等D.30℃下的真正光合速率为2mg/h

7、请回答下列有关光合作用的问题：

（1）光合作用受到温度、二氧化碳浓度和光照强度的影响。

其中，光照强度直接影响光合作用的______过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的________过程。

（2）甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。

①在温度为10℃、光照强度大于_______千勒克司时，光合速度不再增加。

当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克司时，光合速度的限制因素是___________。

②根据甲图，在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克司，温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速度。

8．右图示绿色植物光合作用的强度与环境因素的关系。

从图示可知

（1）影响光合作用强度的环境因素，主要是＿＿＿＿＿＿＿＿、

＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）在一定范围内，随着温度的提高，光合作用强度＿＿＿＿＿。

温度是通过＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来影响光合作用强度的。

9、在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请回答：

（1）在图二乙点所处的状态时，叶绿体内ATP移动的方向是_______________________。

（2）在图二甲状态时，可以发生图一中的哪些过程?

（用图中字母表示）______。

图二中乙～丙段时，限制光合作用的主要因素是_________________________。

（3）图一中的物质A是_____________，物质A进入线粒体的条件是___________________。

（4）如果在图二的乙点突然停止光照，叶绿体内C3化合物的含量______________________。