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1、能量之源光与光合作用第三单元 细胞的能量供应和利用第三讲能量之源光与光合作用第1课时绿叶中色素的提取和分离(实验课)1注意事项及原因分析过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇溶解色素(3)加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素(4)迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中2绿叶

2、中色素提取分离异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析：未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线不直。滤液细线过粗。(3)滤纸条看不见色素带：忘记画滤液细线。滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。考向一考查色素提取和分离实验的过程和结果1关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C在画出一条滤液细线后紧接着重复

3、画线23次D研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素解析：选B实验过程中用单层尼龙布过滤研磨液；在滤纸条上画出一条滤液细线后，待干燥后再重复画线23次；研磨叶片时，用无水乙醇或95%的乙醇溶解色素。2.右图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为()A红色 B黄色C绿色 D紫色解析：选B在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。考向二考查叶绿体中色素的种类和功能3关于叶绿素的叙述，错误的是()A叶绿素a和叶绿素b都

4、含有镁元素B被叶绿素吸收的光可用于光合作用C叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析：选D镁是合成叶绿素a和叶绿素b的必需元素；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用的光反应过程；叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同；叶绿素不能有效地吸收绿光，绿光被反射出去，使植物呈现绿色。4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条解析：

5、选B叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以对水稻叶黄素缺失突变体进行红光照射时，与正常叶片相比，光吸收差异不显著；对正常叶片叶绿体中的色素提取后，层析的结果自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，即色素带缺失第2条。不同色素对光的吸收及应用(1)不同色素的吸收光谱：叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。(2)不同颜色温室大棚的光合效率：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无

6、色透明的大棚中植物的光合效率最高。叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚中植物的光合效率最低。不同颜色的温室大棚光合效率不同，单色光中，红光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差。考向三借助实验原理，探究叶片颜色与色素的关系5植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。实验假设：_。实验步骤：

7、第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、_的黄瓜幼苗。第二步：A烧杯中加入_，B烧杯中加入等量_，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜苗叶片出现颜色差异为止。第三步：分别从A、B两组中选取_，用_提取叶片色素，用_法分离色素，观察比较_。实验结果预测：(1)A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。(2)_。答案：实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿实验步骤：第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同第二步：完全培养液仅缺磷的完全培养液第三步：等量叶片无水乙醇纸层析A、B两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅实验结果

8、预测：(2)A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或B组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致第2课时光合作用的过程及影响因素知识点一捕获光能的色素和叶绿体的结构知识点二光合作用的探索历程知识点三光合作用的过程2连线科学家和相关实验结论考点一 光合作用的过程分析必备知能1光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。(3)反应式及元素去向分析：反应式：以生成C6H12O6为例。6CO212H2OC6H12O66O26H2O元素去向2环境因素骤变对物质含量

9、动态变化的判断当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、H、ATP的含量变化可以采用下图分析：(1)图示：(2)分析：条件过程变化C3C5H和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供应不变过程减弱过程减弱过程正常进行增加减少减少或没有光照由弱到强，CO2供应不变过程增强过程增强过程正常进行减少增加增加光照不变，CO2由充足到不足过程减弱过程正常进行，随C3减少减弱，过程正常减少增加增加光照不变， CO2由不足到充足过程增强正常进行，随C3增加增强，过程正常增加减少减少易误提醒C3、C5含量变化的两点注意(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C

10、3和C5含量的变化是相反的，H和ATP的含量变化是一致的。必明考向考向一考查光合作用的物质转化和能量转化1关于小麦光合作用的叙述，错误的是()A类囊体上产生的ATP可用于暗反应B夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高C进入叶绿体的CO2不能被NADPHH直接还原D净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长解析：选B类囊体上进行光反应产生的ATP可用于暗反应；夏季晴天光照最强时，由于高温导致气孔关闭，CO2吸收减少，小麦光合速率下降；进入叶绿体中的CO2必须先经过固定，形成C3后才能被NADPHH还原；净光合速率长期为零时，说明有机物的积累量为零，幼苗会因缺乏营养物质而停止生长。2下图为甘蔗叶肉细胞内

11、的一系列反应过程，有关说法正确的是()A过程中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光B过程只发生在叶绿体基质中，过程只发生在线粒体中C过程产生H，过程消耗H，过程既产生也消耗HD若过程的速率大于过程的速率，则甘蔗的干重就会增加解析：选C叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；图示过程为呼吸作用，发生在线粒体和细胞质基质中；图示过程(光合作用光反应)产生H，图示过程(光合作用暗反应)消耗H，图示过程(细胞呼吸)既产生H，也消耗H；甘蔗干重增加的条件是整个植株的有机物合成量大于消耗量，而图示仅为一个细胞中能量代谢过程。考向二光照、CO2浓度变化与C3、C5、H(NADP

12、H)和ATP变化的关系3正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()AO2的产生停止 BCO2的固定加快CATP/ADP比值下降 DNADPH/NADP比值下降解析：选B用黑布迅速将培养瓶罩上，导致绿藻细胞叶绿体内的光反应停止，不再产生O2、ATP和NADPH，使ATP/ADP、NADPH/NADP比值下降；光反应停止，使暗反应中的C3还原受阻，导致C5含量减少，从而使CO2的固定减慢。4离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于一段时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是()解析：选

13、B离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，突然中断CO2的供应使C3合成减少，一段时间内暗反应逐渐减弱，暗反应消耗的ATP也逐渐减少，故ATP相对含量逐渐增加；随着暗反应的减弱，光反应也逐渐减弱，所以叶绿体内氧气含量逐渐减少。物质含量变化的分析方法叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡的分析来进行：(1)来路去路，则物质含量相对稳定。(2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变，则物质含量减少。(3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变，则物质含量增加。考点二 影响光合作用的环境因素分析及应用1单因子变量对光合作用速率影响(1)光照强度(如下图)：曲线分析： 应用：阴生植

14、物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。(2)CO2浓度：曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B点都表示CO2饱和点。应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。(3)温度：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。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。2多因子变量对光合作用速率的影响(1)曲线分析：P点：限制光合速率的因素应为横坐标

15、所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。必明考向考向一以图表形式考查影响光合作用的因素1观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题：光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度 (个mm2)净光合速率(mol CO2m2s1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20

16、.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87(89%)注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照。(1)CO2以_方式进入叶绿体后，与_结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的_。(2)在弱光下，柑橘通过_和_来吸收更多的光能，以适应弱光环境。(3)与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数_，单位时间内平均每片叶CO2吸收量_。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是_，最后发生改变的是_。解析：(1)气体通过自由扩散进出叶绿体；CO2进入叶绿体后与叶绿体基质中的C5相结合形成C3

17、；C3的还原需要光反应提供的ATP和H。(2)据表可知，弱光下柑橘通过增加叶绿素的含量和增大叶面积来吸收更多的光能，以适应弱光环境。(3)通过分析表中数据，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数比弱光下的多，单位时间内平均每片叶CO2吸收量比弱光下的大。对强光下生长的柑橘适度遮阴，最先发生改变的是净光合速率，因为光照强度减小，光反应减弱，实际光合速率减弱；最后发生改变的是叶面积，因为叶面积适应环境的变化是长期进化的结果。答案：(1)自由扩散C5H和ATP(2)增加叶面积提高叶绿素含量(3)较少较多净光合速率叶面积考向二以曲线为载体考查影响光合作用的因素2某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。据图回答下

18、列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2浓度在ab之间时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。解析：(1)由图可知，当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为0；CO2浓度在ab之间时，曲线A、

19、B和C都表示净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)对比A、B、C 3条曲线可知，当CO2浓度大于c时，限制B、C净光合速率增加的环境因素为光强。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物净光合速率都小于0，说明该植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)由图可以看出光强和CO2浓度都会影响植物的光合作用，所以在温室栽培植物时，可通过控制光强和CO2浓度等措施来提高产量。答案：(1)0A、B和C(2)光强(3)大于(4)光强解读密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线典型图示图1夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线图2密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线信息解

20、读(1)图1中各点含义及形成原因分析：a点：凌晨2时4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。bc段：光合作用小于呼吸作用。c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。ce段：光合作用大于呼吸作用。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用。fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。(2)图2中各点含义及形成原因分析：AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。BC段：温度降低，呼吸作用减弱。CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度呼吸作用强度。D点：随光照增强

21、，光合作用强度呼吸作用强度。DH段：光照继续增强，光合作用强度呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度呼吸作用强度。HI段：光照继续减弱，光合作用强度呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。(3)图2中植物生长与否的判断：点低于A点，说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用呼吸作用，植物生长。若点高于A点，说明光合作用呼吸作用，植物体内有机物总量减少，植物不能生长。若点等于A点，说明光合作用呼吸作用，植物体内有机物总量不变，植物不生长。第3课时光合作用与细胞呼吸的关系考点一 光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化1过程图解2物质转化关系3能

22、量转化关系例下面是绿色植物体内几项生理活动关系示意图，有关描述正确的是()A能量a是光能，能量b、c和d中有一部分形成ATPB过程是光反应，过程是暗反应，过程都是无氧呼吸C过程是光合作用，、过程都是有氧呼吸D、过程只能发生在植物细胞内，、过程只能发生在动物细胞内解析选A图中过程是光合作用，过程是有氧呼吸，、过程都是无氧呼吸。过程可发生在植物细胞或蓝藻、硝化细菌等自养型生物细胞内，过程能发生在需氧型生物细胞内，过程可发生在动物细胞中，也能发生在一些植物细胞中(如马铃薯的块茎)，过程不能发生在动物细胞内，可发生在植物细胞或酵母菌等细胞内。H和ATP的来源，去向分析项目光合作用有氧呼吸无氧呼吸H来源

23、H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段无氧呼吸第一阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2用于第二阶段还原丙酮酸ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生只在第一阶段产生去向用于C3还原用于各项生命活动(植物的光合作用C3的还原除外)考点二 真正光合作用速率、净光合作用速率与呼吸速率的关系1净光合作用速率与真正光合作用速率的关系(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。(2)绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。(3)真正光合速率净光合速率呼吸速率。2光合速率与呼吸速率的常用表示方法真正光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率有机物产生(制造、

24、生成)速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率3光合速率与植物生长(1)当净光合速率0时，植物因积累有机物而生长。(2)当净光合速率0时，植物不能生长。(3)当净光合速率0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。例以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示。相关分析正确的是()A光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量与30 时相等B光照相同时间，在20 条件下植物积累的有机物的量最多C温度高于25 时，光合作用制造的有机物的量开始减少D两曲线的交点表

25、示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等解析选A光下CO2的消耗量应为CO2吸收量与呼吸CO2释放量之和，35 时消耗量为3.003.506.50，30 时为3.503.006.50。图中可见光下25 时CO2吸收量最大，故25 时植物积累的有机物的量最多。25 时，光合作用CO2的消耗量应为3.752.256.00，而30 、35 时都为6.50。图中两曲线的交点应表示光合作用积累的与呼吸作用消耗的有机物的量相等。对于此类问题，要明确以下几点抓住问题的本质条件题目中常见的关键语句所指的含义光照条件下植物“产生”的O2量或植物“合成”的有机物的量实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量

26、或真光合作用量植物“释放”的O2量或植物“积累”的有机物的量实质上是净光合作用量，即光合作用总量呼吸作用消耗量植物“吸收”的CO2量实质上是净光合作用量黑暗条件下植物“释放”的CO2量实质上是呼吸作用释放量植物“吸收”的O2量实质上是呼吸作用吸收量关系式光合作用实际产O2量实测的O2释放量呼吸作用消耗的O2量；光合作用实际CO2消耗量实测的CO2吸收量呼吸作用释放的CO2量光合作用葡萄糖积累量光合作用产生葡萄糖量呼吸作用消耗葡萄糖量考点三 植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法1气体体积变化法测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时 NaOH溶液可吸

27、收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理：甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。真光合速率净光合速率呼吸速率。(3)测定方法：将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率。(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所