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1、一、光合作用的场所叶绿体1结构：结构：观察右边的叶绿体结构示意图，完成下列问题：(1)、分别为外膜、内膜，主要成分是磷脂和蛋白质。(2)为基粒，是由许多类囊体叠连而成的，其膜可称为光合膜。为液态的叶绿体基质，含有许多酶。色素种类化学组成颜色主要吸收的光谱叶绿素叶绿素a含镁的有机物蓝绿色蓝紫光、红光叶绿素b含镁的有机物黄绿色蓝紫光、红光类胡萝卜素胡萝卜素碳氢链组成橙黄色蓝紫光叶黄素碳氢链组成黄色蓝紫光2光合色素：光合色素：二、光合作用的研究 (一一)氧气的产生：氧气的产生：利用同位素示踪研究方法，证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。 (二二)总反应式：总反应式： (三三)阶段：阶段：光合作用
2、分为光反应和碳反应两个阶段。前一阶段在类囊体上进行，后一阶段在叶绿体基质中进行。1光反应阶段：叶绿素分子中电子被光能激发的反应。过程：过程： 光系统中：光能被吸收并转化为ATP中的化学能；同时水被裂解成H、O2、电子 H、电子将NADP还原成NADPH。2碳反应阶段：碳反应阶段：CO2通过卡尔文循环被还原成糖的过程，包括以下过程 (1)CO2的固定：的固定：一个CO2被一个五碳分子固定，形成一个六碳分子，随即又分解成两个三碳分子。 (2)CO2的还原：的还原：三碳分子接受NADPH中的H和ATP中的磷酸基团及能量，被还原成三碳糖，这是碳反应形成的产物。每三个CO2进入循环，可以形成6分子的产物
3、，其中5个三碳糖分子在循环中再生为五碳糖，另一个三碳糖分子则离开循环，或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质，或运出叶绿体，转变成蔗糖。三、影响光合速率的因素1光合速率：光合速率：指一定量的植物在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。 2影响光合作用的外界因素影响光合作用的外界因素 (1)光强度：在一定的范围内，光合速率随光强度的增加而增加，在光强度达到一定值时，光合速率达到最大值，此时的光强度称为光饱和点。 (2)温度：通过影响光合作用的有关酶的活性而影响光合速率。 (3)外界CO2浓度：在一定的范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增加，在CO2浓度达到一定值时，光合速
4、率达到最大值。3影响光合作用的综合性因素影响光合作用的综合性因素 光合作用的光合速率是由温度、二氧化碳、光强度共同影响的，其中任何一个因素都可能成为限制光合作用的因素。1.将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4部分，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是( ) 注：“”表示具有该条件。A B C DD2.关于光合作用的叙述，错误的是( )A碳反应在有光时不能进行B光反应必须要有酶参与C光反应能促使ATP生成D碳反应不仅生成三碳糖，而且还有五碳分子等物质生成A3.在可控制温度和空气成分的温室中栽培蔬菜，当阴雨连绵、光照严重不足时，应该适当( )A补充O2，以增强蔬菜的需氧呼吸B补
5、充CO2，以增强蔬菜的光合作用C降低室温，以降低蔬菜的细胞呼吸D提高室温，以增强蔬菜的新陈代谢C考点考点1 光合作用的过程光合作用的过程(简图如下简图如下)1两个阶段的比较光反应阶段碳反应阶段所需条件必须有光、色素、酶ATP、NADPH、酶、CO2进行场所类囊体的薄膜叶绿体内的基质中物质变化H2O分解成NADPH和O2；形成ATPCO2被固定和还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi能量变化光能转变为化学能，储存在ATP和NADPH中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能关系光反应为碳反应提供ATP和NADPH，碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP2.反应方程式及元素去向【例1】(2
6、010杭州二中)右图是植物细胞内的部分物质代谢简图，由b过程生成物质A所需的物质条件是()A酶、CO2B酶、CO2、ATPC酶、NADPH、ATPD酶、CO2、NADPH、ATP【解析】b过程生成物质A代表三碳酸还原为三碳糖的过程，所以需要的条件有：酶、NADPH、ATP。【答案】 C考点考点2 光照和光照和CO2浓度变化对植物细胞内浓度变化对植物细胞内3磷磷酸甘油酸（酸甘油酸（C3）、五碳糖、）、五碳糖、NADPH、ATP和和O2对对(CH2O)合成量的影响合成量的影响【例2】将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的二氧化碳条件下，如果突然停止光照，此时叶肉细胞中的3磷酸甘油酸、ATP、NADP
7、的含量变化是()A升、降、降 B升、降、升C降、升、升 D降、降、升 【解析】本题考查学生对环境条件对光合作用过程影响的理解。光照作为光合作用的必要条件，其主要作用是作为光反应过程的能量，使光反应过程能够进行并为碳反应过程提供ATP和NADPH。当光照突然停止后，由于光反应不能进行，也就是不能形成ATP和NADPH，使得碳反应过程中的3磷酸甘油酸不能被还原，而二氧化碳的固定还能继续进行，结果导致3磷酸甘油酸含量升高。由于NADPH的形成需要NADP，光反应受阻，使得NADP消耗减少，含量增加。【答案】 D 考点考点3 影响光合作用速率的环境因素影响光合作用速率的环境因素1.光强度与光合作用速率
8、的关系曲线分析应用(1)曲线分析： A点：点：光强度为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：段：随光强度增强，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：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(光强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光强度称为光补偿点。 BC段：段：表明随着光强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光强度称为光饱和点。 (2)应用：阴生植物的B点前移，C点降低，如图中虚线所示，
9、间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光强度可增加大棚作物产量 2.CO2浓度对光合作用强度的影响 (1)曲线分析 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CO2补偿点；图2中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。 (2)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，提高光能利用率。3.温度对光合作用速率的影响 (1)曲线分析：温度主要是通过影响与光
10、合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。 (2) 应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。4.必需元素供应对光合速率的影响 (1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。 (2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。5.水分的供应对光合作用速率的影响 (1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 (2)应用：根据作物的需
11、水规律合理灌溉。【例3】初夏在密闭透明薄膜大棚内，一天中的光照强度与棚内植物制造有机物量分别如图中曲线、曲线所示。在采取某项措施后，棚内植物制造有机物量如图中曲线所示。采取的这项措施是() A降低温度 B提高温度 C增加CO2浓度 D增加O2浓度【解析】在密闭透明薄膜大棚内，由曲线可知，在12时前光照强度不断增加，而随着光照强度的增加，光合作用也会逐渐增强，此时CO2含量不断地被消耗，最终CO2含量将成为限制因素。若要维持较强的光合作用，则必须补充CO2含量。【答案】 C考点考点4 光合作用与需氧呼吸的比较光合作用与需氧呼吸的比较光合作用需氧呼吸代谢类型 合成作用(或同化作用)分解作用(或异化
12、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中的能量、热能(放能)实质合成有机物，储存能量分解有机物、释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行合成分解光合作用需氧呼吸 联系续表【例4】光合作用产生的NADPH与需氧呼吸产生的H分别用于( )A都用于还原三碳分子B都用于还原O2C前者还原O2，后者还原三碳分子D前者还原三碳分子，后者还原O2【解析】光合作用的光反应阶段产生的NADPH和需氧呼吸的第一、二阶段产生的H都属于还原剂，前者在碳反应阶段还原三碳分子，而后者在需氧呼吸的第三阶段还原O2。【答案】 D真正光合速
13、率、表观光合速率和呼吸速率的关系真正光合速率、表观光合速率和呼吸速率的关系 1.光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。 2.在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，单位时间内实验容器中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呼吸速率。如图所示：【例5】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呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是()A光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的
14、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两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等【解析】在有关光合作用的计算中，首先应明确题目所给出的信息或要求计算的结果是净光合量，还是实际光合量。本题中所给的信息中，虚线表示二氧化碳的吸收量，反映的是净光合量，而选项A中所要求的是光合作用制造的有机物量，即实际光合量。根据实际光合量净光合量呼吸量，可以推算出35 时光合作用制造的有机物的量为(33.56.5)，30 时光合作用制造的有机物的量为(33.56.5)。【答案】 A色素的提取及分离色素的提取及分离 一、
15、理论归纳1绿叶中色素的提取和分离 (1)实验流程图示实验流程图示(2)分离装置及结果分离装置及结果2光合色素及其分离 (1)色素的吸收光谱：色素的吸收光谱：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。(2)影响叶绿素合成的因素：影响叶绿素合成的因素： 光照：光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 温度：温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。 必需元素：必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成
16、过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。 (3)光合色素的提取与分离实验中几种化学试剂光合色素的提取与分离实验中几种化学试剂的作用：的作用：无水乙醇用于提取绿叶中的色素。层析液用于分离绿叶中的色素。二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。碳酸钙可防止研磨过程中叶绿素被破坏。(4)光合色素的提取与分离实验中的注意事项：光合色素的提取与分离实验中的注意事项： 选材：选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 提取色素：提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 画滤液细线：画滤液细线：用力要均
17、匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一至两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。 色素分离：色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。(5)色素提取液呈淡黄绿色的原因分析：色素提取液呈淡黄绿色的原因分析： 研磨不充分，色素未能充分提取出来。 称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。二、演练1.(2010全国卷)请回答下列问题：(1)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是_；碳酸钙的作用_；丙酮的作用是_。
18、(2)光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的_。有助于磨碎植物细胞防止研磨过程中叶绿体色素被破坏色素的提取溶剂(或其他合理答案)叶绿素a【解析】(1)在提取叶绿体色素时，为了研磨更充分，常加入少量二氧化硅；为防止叶绿素被细胞中的叶酸破坏，常加入碳酸钙。丙酮为有机溶剂，可以将色素萃取出来。(2)大多数叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素具有吸收、传递光能的作用，只有少数叶绿素a具有吸收光能、转换光能的作用。2.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，叶片中色素量的变化是(甲乙)(丙丁)C
19、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【解析】首先需要知道，在色素提取过程中，各种试剂和物质的作用，例如碳酸钙是防止叶绿素被叶酸溶解破坏。色素在滤纸条上分离后由上到下依次排列的色素带为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，由此可以判断甲、乙、丙、丁对应的具体色素。色素的扩散距离是与其在层析液中的溶解度成正相关的，因此丁色素(胡萝卜素)溶解度最大。 【答案】 B1.(2011浙江卷)下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是( )A破坏叶绿体外膜后，O2不能产生B植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光
20、照时间缩短D离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应 【解析】光合作用中O2在叶绿体的基粒中释放，破坏外膜，内膜和叶绿体的内部结构完整，O2仍能产生，选项A错。植物生长过程中，各种色素的比例会发生变化，例如秋季叶片中叶绿素含量下降，叶片发黄，选项B错。与夏季相比，冬季气温下降，叶片脱落，光合速率受到较大影响，选项C错。在提供了光反应的产物后，离体的叶绿体基质可以进行碳反应，选项D正确。 【答案】 D2.(2011江苏卷)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，
21、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】叶绿体中主要含有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，而叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光；四种色素在进行色素分离时，在滤纸条上从上至下的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 【答案】 B3.(2009浙江卷)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BCO2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
22、化学能转变为热能和ATPD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 【解析】无氧时细胞会进行厌氧呼吸，产生的酒精对细胞有毒害作用，零下低温环境会使细胞中的水结冰，破坏水果的细胞结构，达不到保鲜的目的。CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解发生在细胞溶胶中，CO2的生成在线粒体中。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ATP中的化学能和热能。夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照(提高光合作用的强度)，夜晚适当降低温度(降低酶的活性，从而降低呼吸消耗)，有利于作物产量的提高。 【答案】 D4.(2011金华一中模拟卷)在一定浓度的CO2
23、和适宜温度条件下，测定不同光照条件下放有某双子叶植物叶片的密闭装置中CO2的变化量，结果如下表。分析表中数据，正确的推论是(“”表示增加，“”表示减少)( )光强度(klx)1.02.03.04.05.06.0CO2变化量mg/(100cm2h)2.00.02.04.06.06.0A.光强度为1 klx时，该植物光合作用速率大于呼吸速率B光强度为2 klx时，该植物光合作用速率和呼吸速率均为0C光强度由3 klx增强到4 klx时，叶肉细胞中C3合成速率保持不变D光强度为6 klx时，叶绿体色素含量是该植物光合作用速率不再增加的内因之一 【解析】光强度为1 klx时，该植物的光合作用速率小于呼
24、吸速率，因此密闭装置中的CO2浓度变大。光强度为2 klx时，该植物的光合作用速率等于呼吸速率，因此密闭装置中的CO2浓度不变。光强度由3 klx增强到4 klx时，植物的光反应速率加快，合成NADPH和ATP的速率加快，C3被还原的速率也加快，最终导致C3合成的速率也加快。【答案】 D5.(2011台州模拟卷)在一定实验条件下，测得某植物在光下CO2吸收速率与光强度之间的关系如右图，下列有关叙述正确的是( )Aa点时产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体B图中c点与b点比较，c点叶绿体中ATP的含量较少，3磷酸甘油酸的含量较高Cb点为光补偿点，影响b点左右移动的外界因素有温度和二氧化碳浓
25、度等Dd点为光饱和点，影响d点上下移动的因素有温度、二氧化碳浓度等 【解析】a点光强度为0，植物只进行细胞呼吸，因此产生ATP的场所只有细胞溶胶和线粒体；c点与b点相比，光强度较强，光反应产生的NADPH和ATP较多，因此3磷酸甘油酸(C3)的还原较快，含量较低；d点并不是光饱和点，它对应x轴上的点才是光饱和点。 【答案】 C6.(2011杭七中模拟卷)分析下面有关光合作用和呼吸作用的三张曲线图，下列说法正确的是( ) A甲图中c点时的温度如果对应是乙图的t1，则当温度变成t2时，c点要向左上方移动B从乙图可以看出，温度接近t4时，总光合作用强度等于呼吸作用强度，因而是该植物能正常生存的极限温
26、度C如果乙图的光强度位于光饱和点，那么白天环境温度为t2时，植物能获得最佳的生长收益D从丙图可知，用于地膜覆盖、大棚种植等的塑料薄膜的颜色最好为红色或蓝紫色，这样有助于促进作物的光合作用 【解析】当温度从t1升高到t2时，植物的总光合速率和净光合速率都增大，此时c点(光饱和点)应该向右移动。当温度接近t4时，植物在白天的总光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0，而植物在晚上还需要进行细胞呼吸，因此在该温度下植物不能正常生存。当白天光强度位于光饱和点，环境温度为t2时，植物的净光合速率(总光合速率呼吸速率)达到最大值，最有利于植物生长。用于地膜覆盖、大棚种植等的塑料薄膜最好为无色透明，这样最有利
27、于光线透过，促进作物的光合作用。 【答案】 C7.(改编题)下图表示甲、乙两种植物在一定温度和CO2浓度条件下的光合速率与光强度的关系。请据图回答有关问题： (1)限制e点和f点乙植物光合速率的主要外界因素分别是_和_。(2)若甲、乙两种植物是水稻(阳生植物)或人参(阴生植物)，据图可知甲植物是_。如果其他条件不变，CO2浓度增大，则g点往_(方向)移动。若将甲植物置于阴湿环境下，h点是否变化？_。(3)在d点所示的条件下，乙植物叶肉细胞内能够产生ATP的场所有_。g点时，甲植物叶肉细胞的细胞溶胶和叶绿体基质相比，细胞溶胶中CO2浓度_ (较高、较低或相同)。 光强度CO2浓度水稻左不变细胞溶
28、胶和线粒体较高(4)当光强度为2 klx时，乙植物单位叶面积光合作用消耗CO2的量为_mg/h。若光合作用的产物和呼吸作用分解的有机物均为葡萄糖，则当光强度为2 klx时，乙植物单位叶面积光合作用制造的葡萄糖为_mg/h，可积累的葡萄糖为_mg/h。(5)甲植物叶片在1天内(假设昼夜平分)要使有机物积累量为正值，白天平均光强度必须大于_klx。 32.051.366【解析】阴生植物与阳生植物相比，光补偿点和光饱和点都较低。如果其他条件不变，增大CO2的浓度，光补偿点将往左移动。将甲植物置于阴湿环境下，由于光强度太弱，其CO2吸收速率无法达到h点，但h点的位置并没有发生变化，只要光强度增大，CO
29、2吸收速率就可以达到h点。d点时光强度为0，此时植物只进行细胞呼吸，因此产生ATP的场所只有细胞溶胶和线粒体。g点为甲植物的光补偿点，此时植物的光合速率与呼吸速率相等，叶绿体是消耗CO2的场所，因此该处CO2浓度低于细胞溶胶，故线粒体通过需氧呼吸产生的CO2进入细胞溶胶，再进入叶绿体进行光合作用。 图中纵坐标所示的植物单位叶面积的CO2吸收速率应该是指净光合速率，它等于光合速率减去呼吸速率，所以当光强度为2 klx时，乙植物单位叶面积光合作用消耗CO2的量应该为净光合速率加上呼吸速率，即213 mg/h，再根据光合作用和需氧呼吸的总化学反应式，便可以算出乙植物单位叶面积光合作用制造的葡萄糖和积累的葡萄糖。
高考生物一轮复习 第3章第5节 光合作用课件 新人教版必修1（浙江专版）
