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1、整理能量之源光与光合作用第4节 能量之源光与光合作用一 捕获光能的色素和结构认知探索问题导思1为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素又分为两类：叶绿素a，呈蓝绿色；叶绿素b，呈黄绿色。类胡萝卜素也分为两类：胡萝卜素，呈橙黄色；叶黄素，呈黄色。由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。

2、2请在完成“绿叶中色素的提取和分离”实验过程中思考以下问题：（1）想一想，下列试剂的作用是什么？无水乙醇提取色素 二氧化硅研磨得充分层析液分离色素 碳酸钙防止叶绿素被破坏（2）过滤研磨液时，能否用滤纸过滤？为什么？ 不能。因为滤纸会将部分滤液吸收掉，得不到足够的滤液。（3）收集到试管中的滤液，为什么要用棉塞将试管口塞严？防止溶解色素的无水乙醇挥发。（4）为什么要将定性滤纸减去两角？ 剪去两角，目的是防止两边色素在滤纸条上扩散过快，不均匀，便于观察实验结果。（5）分离绿叶中的色素时，为什么不能让滤液细线触及层析液？因为色素会溶解于层析液中，而不会沿层析液向上扩散、分离，这会使实验效果极差，甚至不

3、发生分离，导致实验无效，影响实验效果。3滤纸条上的滤液细线经层析后，形成四条色素带，在滤纸条上的相对位置如下图所示：产生这种现象的原因是什么？四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散快，反之则慢。四种色素带的宽窄不同，是因为色素含量不同的缘故。4为什么说叶绿体的结构是与它进行光合作用这一功能相适应？（1）叶绿体具有双层膜，可以控制物质进出。（2）叶绿体基质中分布有几个到几十个由类囊体垛叠而成的基粒，增大了叶绿体内的膜面积，利于化学反应的进行。（3）叶绿体基粒分布有进行光合作用必需的色素和酶，为光合作用的进行做好了物质上的准备。知识拓展1黄栌、枫树“霜叶红于二月花”的原

4、因，不是叶片中叶绿体的色素造成的，是由于叶绿素分解时，叶中的糖分大量转变成红色的花青素造成的。因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花青素储存于液泡中。而花青素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，具体而言是，pH=78 时呈淡紫色；pH11则呈蓝色。由于秋天时液泡中花青素增多，且细胞液pH值又偏酸性，因此叶子就变红了。2我们平常吃的韭黄和蒜黄是怎么培育出来的吗？叶绿素是光合色素中最重要的一类色素。绿色植物的叶绿体中有四种色素，绿色植物只在光下才能合成叶绿素。韭黄、蒜黄是在黑暗条件下培育出来的，因为植物此时不能合成叶绿素，只能长成黄

5、化苗，而黄化苗的薄壁细胞比较多，所以吃起来比较嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物不能长期处于无光条件下，这个道理应该明白。3要做好绿叶中色素的提取和分离实验，应注意哪些问题？实验材料应选颜色深的植物叶片 , 如菠菜叶、棉花叶等。叶片颜色深，色素含量高，实验效果也好。如选用大白菜的叶片作实验材料，几乎得不到实验结果。 画滤液细线时，一定滤液细线要齐、细、颜色深，这样可以防止色素带之间的重叠。画线时一般要重复多次，使滤液细线上的色素多一些，分离后的色素带更加清晰。但一次画完后，必须待其干后再画第二次，以确保滤液细线较细。在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨得充分，有利于色素的提取；加少

6、许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，由于pH值的改变，使色素遭到破坏。 层析液是石油醚、丙酮、苯等有机溶剂的混合液，具有挥发性且有毒，要注意密闭。实验应在通风条件下进行，实验结束时及时用肥皂洗手。4线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体，这两种细胞器，各具有特定的结构和功能。结构是功能的基础，功能和结构协调统一。线粒体和叶绿体虽有相同的结构名称，两者都与能量的转换密切相关，但两者又是两种完全不同的能量转换器。线粒体是化能转换器（有机物中稳定的化学能活泼可转移的化学能），叶绿体是光能转换器（光能有机物中稳定的化学能）线粒体和叶绿体还都含有少量的遗传物质DNA和RNA，这是其它许多细胞器所没有的。例题演示例

7、1 在做植物实验的暗室中，为了尽可地降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）。A、红光灯 B、紫光灯 C、白炽灯 D、绿光灯解析 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，因此在红光和蓝紫光的照射下，光合作用最强。白炽灯各种波段的光都有，其光合作用强度比单色光进行的光合作用的强度高。答案 C 例2 叶绿素不溶于( )。A 水 B 石油醚 C 无水乙醇 D 苯解析 本题考核叶绿素的理化性质的知识。课文中细胞部分和光合作用部分均没有提到叶绿素能溶解于哪些溶剂中。但是在“叶绿体中色素的提取和分离”实验的方法步骤中指出，用无水乙醇提取包括叶绿素在内的光合色素，这就说明了叶绿素能溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水；

8、进行色素分离所用的层析液由石油醚、丙酮和苯配成，四种光合色素随着层析液在滤纸上扩散，由于扩散速度不同而可达到使四种色素分离的目的。只有溶于该溶剂中的物质才能随着溶剂的扩散而扩散。这说明叶绿素可溶解于石油醚、无水乙醇和苯中。 根据上述分析，可以得出结论，叶绿素溶解于石油醚、无水乙醇和苯，而不溶于水。答案 A 例3 分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。试回答：（1）A处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。（2）B处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。（3）C处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。

9、(4) 如果将 C处理得到的溶液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中 光区域就会出现一些黑色条带。处理ABC SiO2（少量）+CaCO3（少量）+95%乙醇（10毫升）+蒸馏水（10毫升）+注：“+”表示加；“”表示不加。解析 本题主要考查叶绿体中色素提取过程中研磨这一步骤及色素均不溶于水，但易溶于无水乙醇、丙酮、石油醚等有机溶剂中这一知识点。研磨时，加入SiO2 的目的是使菠菜叶研磨充分，因A、B、C三个研钵都加入SiO2 ，故不影响此题解答。加入CaCO3 是为了避免了叶绿素受到破坏。题中A研钵未加入CaCO3 ，叶绿素被破坏，因此滤液的颜色为较浅。B研钵加入的提取液不是乙醇、丙酮、石油醚等

10、有机溶剂而是水，因叶绿体中色素均不溶于水，所以滤液的颜色几乎无色。只有C研钵加入SiO2 少量 ，CaCO3 少量 ，提取液95%乙醇 10毫升（符合色素提取的实验要求，因此C研钵中的滤液颜色是深绿色。色素主要吸收红光和蓝紫光，所以在连续光谱中这两区域会呈黑色。答案 （1）A 黄绿色，部分叶绿素受到破坏 （2）B 几乎无色，叶绿素不溶于水 （3）C 深绿色，大量叶绿素溶于乙醇中 （4）红橙光区和蓝紫光区演练评估1把新鲜的叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中最强的吸收区在（ ）。A绿光部分 B红光和蓝紫光部分 C蓝紫光部分 D黄橙光部分2叶绿体的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是（ ）。

11、A色素提取液中的不同色素已经分层 B阳光的照射使各种色素彼此分开C滤纸对各种色素的吸附力不同 D层析液使色素溶解并彼此分离的扩散速度不同3有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B（如图），经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列中的（ ）。A. 甲、乙 B. 乙、丙 C. 甲、丁 D. 丙、丁4阳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，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（ ）。 A绿光区 B红光区和绿光区C蓝紫光区和绿光区 D红光区和蓝紫光区5叶绿体是植

12、物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（ ）。 A叶绿体中的色素都分布在类囊体膜上 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上D光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上6.下列关于叶绿素合成与功能的叙述，错误的是（ ）。A. 光是叶绿素合成的必要条件 B.低温抑制叶绿素的合成C.提取叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和二氧化碳，可进行光合作用 D.矿质元素影响叶绿素的合成7下列关于“叶绿体中色素的提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（ ）。A提取高等植物叶绿体中的色素 B用纸层析法分离色素C了解多种色素的吸收光谱 D验证叶绿体所含色素的种类8用纸层析

13、法将色素进行分离，在滤纸条上出现最宽的一条色素带的颜色是（ ）。A橙黄色 B黄色 C蓝绿色 D黄绿色9在圆形滤纸的中央点上，对叶绿体的色素进行色素分析，会得到近似，同心的四个色素环，排列在最里圈的色素是（ ）。A橙黄色 B蓝绿色 C黄色 D黄绿色10下图表示叶绿体色素提取和分离实验的部分材料和用具，据图作答：图加入研钵内的物质：A 10 mL；作用是 ；B 少许，作用是研磨得充分；C 少许，作用是 。将糨糊状研磨液倒入中，漏斗内基部放 剪去两角的作用是 ，划滤液细线的要求是 。层析操作过程应注意 ；层析原理是 ；加盖的目的是 ；色素带最宽的是 ；扩散最快的是 。（5）左图为分离叶绿体中色素的装

14、置，请指出其中的三处错误：*111880年美国科学家恩格尔曼(C.Engelmann)用水绵进行了光合作用的实验：他把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后再用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验巧妙之处 （1）用水绵作为实验材料。因为 。 （2）将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 （3）选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测 。（4）进行黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确 。他的实验证明了： 。二 光合作用的原理和应用问

15、题导思1如果我们将绿叶比喻为绿色工厂，其中的厂房、动力、原料和产物各是什么？厂房是叶绿体，动力是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧。2你能简要说说光合作用吗？（1）光合作用的概念绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O合成为储存能量的有机物，并释放氧气的过程。（2）光合作用的总反应式： CO2+H2O* （CH2O）+O2*（3）光合作用的两个阶段，物质和能量各发生了什么变化？ 光反应 暗反应2H2O4H+O2 CO2的固定：CO2+C52C3ADP+PI 酶 光能 ATP CO2的还原：2C3 、 （ CH2O）能量变化：光能电能ATP中活跃化能 ATP中活跃化能有机物中稳定化

16、能 3硝化细菌也能将二氧化碳和水合成糖类，它利用的能量从何而来？ 硝化细菌能够利用体外土壤环境中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸时所释放的化学能来制造有机物。知识拓展1光反应与暗反应的区别与联系光反应暗反应区别反应性质光化学反应酶促反应与光的关系必须在光下进行与光无直接关系，在光下和暗处都能进行与温度的关系与温度无直接关系与温度关系密切场所叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中必要条件光、叶绿体光合色素、酶多种酶物质变化水光解为还原性氢和氧气；由ADP合成ATP二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生能量变化光能转变ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳

17、定的化学能联系准备阶段：为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP完成阶段：在多种酶的作用下，接受光反应提供的还原性氢和ATP，最终将二氧化碳还原为葡萄糖。2“当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎样变化？”光合作用的光反应与暗反应是相互联系的，而它们之间的联系纽带是ATP和还原性氢。当光反应停止时（如植物在黑暗条件下），暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断，暗反应会停止；而反过来，当暗反应停止时（如植物在气孔完全关闭，或无CO2），光反应也会随之停止，因为光反应产生的ATP和还原性氢没有被暗反应消耗，根据化学平衡的原理，相当

18、于光反应的产物浓度升高，化学平衡会向反向进行，从而光反应就停止了。3光合作用各影响因素在农业生产中提高作物产量的具体措施影响因素对光合作用的影响在生产上的应用光光合作用随着光照强度的变化而变化。光照弱，光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波长也影响光合作用速度。延长光合作用时间；通过轮作。增加光合作用面积，合理密植温度温度低，光合作用慢，光合速率降低，随着温度提高，光合作用加快；温度过高时会影响酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最适温度在25-30之间。适时播种：温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。CO2浓度CO

19、2是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加，如果浓度提高到一定程度后，产量不再提高。施用有机肥：温室栽培植物时，可以适当提高室内的 CO2浓度。4硝化细菌是比较典型的以能进行化能合成作用的细菌，它主要分两类：一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者释放的能量都能把无机物合成有机物，具体反应如下： 上面的前两个反应式是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程；最后一个反应式是说明硝化细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量，把从外界摄取的CO2和水合成为葡萄糖的过程。硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌。时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以

20、说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。除硝化细菌外，能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌、铁细菌等。例题演示例1 科学家研究发现，用“汽水”浇灌植物能促进植物的生长，原因是“汽水”能（ ）。A加强呼吸作用B加强光合作用 C改良碱性土壤，调节pH D加强植物蒸腾作用解析 “汽水”实际上是充入二氧化碳气的弱酸性溶液，它可缓慢释放出二氧化碳气体，而二氧化碳是光合作用暗反应的原料，在一定范围内增加二氧化碳浓度可起到增强光合作用，从而促进植物有机物的积累。答案 B 例2 下图是在一定的 CO2 浓度和温度条件下某阳生植物和阴生植物的受光强度和光合作用合成量（用 CO2 吸收量表示）的关系图，请据

21、图回答：（1）曲线 B 所表示的是_植物的受光强度和光合作用合成量的关系。 （2） a、b 点表示 _。 （3）叶面积为 25 cm2 的阳生植物叶片在光强度为 Y 时每小时的光合作用合成量为_mg 。 （4）将该阳生植物叶片先在光照强度为 X 的条件下放置若干时间，然后放于暗处（光照强度为 Q ） 12 小时，要使此时叶的干物质与照射前一样，则需要光照 _小时。 （5）在同等条件下，阳生植物呼吸作用的强度比阴生植物 _。 解析 图中曲线表示光照强度由弱到强的变化中，光合作用合成量的变化情况 。弱光时， B 的光合作用合成量较 A 高；强光时， A 的光合作用合成量比 B 高。说明 B 曲线表

22、示的植物与弱光环境相适应，是阴生植物； A 曲线表示的植物与强光环境相适应，是阳生植物。 光合速率随光照强度的增加，在一定范围内几乎呈正相关，当达到某一光照强度后，光合速率不再增加，这种现象称为光饱和现象，即曲线中的“平台期”。一般来说，各种植物的光饱和点不同，阳生植物高于阴生植物。 根据所学知识可知，图中所示某一刻的 CO2 吸收量实际上是此刻植物光合作用吸收的 CO2 和呼吸作用释放的 CO2 的差值，差值为 0 即表示此刻植物光合作用吸收的 CO2 量等于呼吸作用释放 CO2 的量。 依题意，在光强度为Y 时， CO2 每小时吸收量为 12mg/100 cm2 。则面积为 25 cm2

23、的叶片每小时光合作用合成量为 12 =3 mg 。 依题意，在暗处放置 12 小时有机物合成量为-（ 12 4 ） = -48 mg/100 cm2 ，则需要在光照强度为 X 的条件下放置 48/8=6 h。 比较图中Q点CO2吸收量，不难发现阳生植物呼吸作用的强度比阴生植物大。 答案 （1）阴生 （2）在此光照强度下阳生植物的阴生植物光合作用合成量与呼吸作用所消耗的有机物量相等 （3）3 （4）6 （5）大 例3 硝化细菌进行化能合成作用时，其获能的方式是（ ）。A还原氨 B氧化氨 C还原亚硝酸 D还原硝酸解析 硝化细菌在化能合成作用时，是将氨氧化为亚硝酸、硝酸，利用释放的能量来进行合成有机

24、物的。答案 B演练评估1齐民要术中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（ ）。A确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率B通风透光，可以增强农作物的呼吸作用C可以增强农作物的抗性D增强农作物的蒸腾作用2要测定绿色植物是否进行了光反应，最好是检查（ ）。A葡萄糖的生成 BATP的合成 C氧的释放 D二氧化碳的吸收3现有甲乙两试管中培养着小球藻（单细胞绿藻），为甲提供C18O2和H20。为乙提供CO2和H2180在适宜的光照条件下，两试管最初释放的O2分别为（ ）。A甲为18O2，乙为O2B甲乙均为18O2 C甲为O2，乙为18O2D甲乙均为O24参与光合作用暗反应，但不是光反应产物的是

25、（ ）。 五碳化合物5大棚栽培中，在适宜的光照、土壤、肥料、温度等条件下，为增加粮食的产量，应适当增加（ ）。 A空气中含氧量B空气中含氮量 C空气中含CO2量 D土壤中矿质元素含量61864德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。在此实验中，萨克斯看到的现象是（）。A叶片全变蓝 B遮光一半变蓝 C曝光一半变蓝 D叶片全不变蓝7在光合作用过程中，光能转化成化学能发生在（）。A暗反应中B光反应中 C光反应和暗反应中 D光反应或暗反应中8暗反应的含义是（）。A不需要光的反应B在黑暗中的反

26、应 C释放氧的反应D吸收氧的反应9下列关于光合作用的叙述，错误的是（ ）。 A光合作用包括一系列氧化还原反应B光合作用必须在有水的条件下进行C光合作用的全部反应都必须在光下才能进行D光合作用是能量转化过程10.金鱼在长满绿藻的水族箱比养在有田螺的水族箱生存的时间会更长。这是因为（ ）。1）规划实施对环境可能造成影响的分析、预测和评估。主要包括资源环境承载能力分析、不良环境影响的分析和预测以及与相关规划的环境协调性分析。A.绿藻能产生CO2 B.田螺繁殖能力强 C.绿藻能进行光合作用 D.田螺能产生有机物11下列各项中，不是光合作用提供的是（ ）。A空气中的氧气 B食物中的养料 C维持人类生存的

27、水 D煤燃烧时放出的能量（二）规划环境影响评价的技术依据和基本内容*12将两个枝条分别置于营养液中。其中一枝仅保留一张叶片(甲)，另一枝保留两张叶片(乙、丙)，叶片置玻璃盒中密封(玻璃盒大小足以保证实验顺利进行)，在甲叶和乙叶的盒中注入14 CO2，装置如图。光照一段时间后,可以检测到放射性的叶片是( ) 。 A甲 B甲和乙 C甲和丙 D甲、乙和丙 13如果自然界中的森林面积大量减少，那么，大气中的_ _ _ 就会不断增多，_ _就会不断减少。14把金鱼藻（活的）放在盛满清水的杯子里，用短颈漏斗扣住金鱼藻，漏斗颈上再套一个充满清水的试管，把上述装置移到光下，不久，试管内可见_，这是金鱼藻进行_

28、放出的。15下图是光合作用过程的图解，请依据图说明:在可行性研究时应进行安全预评价的建设项目有：（1）图中A代表_，其功能是_。（2）图中B是_。（4）跟踪评价的结论。（3）图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ _，最终形成_。一、环境影响评价的基础（4）图中D是在有关酶的催化下，利用_将_与_结合形成的。（5）图中E是（写中文）_，它是由一分子_和_ 分子_结合后又分解而成，含_个高能磷酸键。分类 具体内容 应编写的环境影响评价文件（6）图中F叫_，它是由CO2和_结合后又分解而成，从而使化学性质_的CO2能够直接参与化学反应。（7）H是_，此阶段是在叶绿体的_进行的；I是_，此阶段

29、是在叶绿体的_中进行的。（三）安全评价的内容和分类（8）C进入I称为_；由D到E，对I的作用是_；由F到G叫_；由G到F叫_。（9）确切地说，J代表_。*16下图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。（1）曲线a表示 ，在无光照时其含量下降的原因是 ； 曲线b表示 ，在CO2浓度降低时含量下降的原因是 （1）规划和建设项目环境影响评价。 。（2）由（1）得出光照强度和CO2浓度与光合作用的关系是：前者主要影响 ；后者主要影响 （1）报送审批综合性规划草案和专项规划中的指导性规划草案时，将环境影响篇章或者说明一并报送。 。1）规划实施可能对相关区域、流域、海域生态系统产生的整体影响。单元梳理 作用：催化剂。降低化学反应活化能 酶的作用和本质 降低化学反应活化能的酶 本质：大多数是蛋白质，少量是RNA 高效性 酶的特性 专一性 作用条件较温和 三磷