教育专题：一轮复习光与光合作用.ppt

能量之源能量之源 光与光合作用光与光合作用一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构(1)光光合合色色素素的的种种类类类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）(2)功能：功能：(3)色素与吸收光谱色素与吸收光谱 吸收光能吸收光能1 1、捕获光能的色素、捕获光能的色素绿绿叶中的色素主要吸收叶中的色素主要吸收 红红光光 蓝蓝紫光紫光三三棱棱镜镜蓝紫光蓝紫光红光红光蓝紫光蓝紫光类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收 类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a吸收光能的百分比吸收光能的百分比吸收光能的吸收光能的四种色素就四种色素就分布在分布在_上上基粒基粒基质基质类囊体类囊体类囊体薄膜类囊体薄膜2 2叶绿体的结构叶绿体的结构 (1)叶叶绿绿体体的的结结构构：由由_、_、_和和_组组成成，与与光光合合作作用用有有关关的的酶酶分分布布于于_及及_中中。光光合合作作用用色色素素分分 布布 于于 类类 囊囊 体体 薄薄 膜膜 上上，因因 此此 光光 反反 应应 的的 场场 所所 是是_。基粒的类囊体基粒的类囊体基质基质类囊体薄膜类囊体薄膜外膜外膜内膜内膜叶绿体基质叶绿体基质基粒基粒(由类囊体构成由类囊体构成)(2)(2)叶绿体扩大反应面积的方式叶绿体扩大反应面积的方式：类囊体薄膜叠加形成基粒。类囊体薄膜叠加形成基粒。(3)(3)功能：功能：叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体是进行光合作用的场所。(4)(4)分布：分布：叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和幼嫩的皮层细胞。和幼嫩的皮层细胞。色色素素溶溶于于有有机机溶溶剂剂而而不不溶溶于于水水，可可用无水乙醇等有机溶用无水乙醇等有机溶剂剂提取提取绿绿叶中的色素。叶中的色素。各各种种色色素素在在层层析析液液中中溶溶解解度度不不同同，溶溶解解度度高高的的随随层层析析液液在在滤滤纸纸上上扩扩散散得得快快，反反之之则则慢慢，从而使各种色素相互从而使各种色素相互分离分离。二、二、“绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离”实验实验1 1实验原理实验原理色素提取原理：色素提取原理：色素分离原理：色素分离原理：2、方法步骤、方法步骤 （1）提取色素）提取色素（2）制备滤纸条）制备滤纸条（4）分离绿叶中的色素）分离绿叶中的色素（5）观察纪录）观察纪录（3）画滤液细线）画滤液细线加加入入少少许许SiO2、CaCO3和和10 mL无水乙醇无水乙醇称取绿叶称取绿叶剪碎剪碎研磨：研磨：过滤：过滤：收集滤液收集滤液（1）提取色素）提取色素请思考请思考:研磨过程中加入二研磨过程中加入二氧化硅和碳酸钙的目的是什氧化硅和碳酸钙的目的是什么？么？为什么要及时用棉塞将试管为什么要及时用棉塞将试管口塞严？口塞严？答：二氧化硅有助于研磨得答：二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。色素被破坏。答：为了防止溶剂挥发。答：为了防止溶剂挥发。(2)制备滤纸条制备滤纸条剪取滤纸条，长度约等于烧杯高度剪取滤纸条，长度约等于烧杯高度,宽约宽约1 1 cm请思考：为什么要将滤纸的一端剪去两角？请思考：为什么要将滤纸的一端剪去两角？答：为了使色素在滤纸条上的扩散速度一致。答：为了使色素在滤纸条上的扩散速度一致。在一端约在一端约1cm处剪去处剪去两角两角用铅笔画上平直的细用铅笔画上平直的细线线（3）画滤液细线）画滤液细线 用毛细管取少量提取液沿用毛细管取少量提取液沿铅笔线画一条细线铅笔线画一条细线请思考：为什么在画滤液细线时画多一请思考：为什么在画滤液细线时画多一两次呢？两次呢？答：为了增加色素的含量。答：为了增加色素的含量。（4）分离色素）分离色素11、虑液细线、虑液细线2、层析液液面、层析液液面2请思考：将滤纸条插入层析液时，应注意什么问题？请思考：将滤纸条插入层析液时，应注意什么问题？为什么？为什么？答：应注意不能让滤液细线触及层析液。因为滤答：应注意不能让滤液细线触及层析液。因为滤纸上的滤液细线如果触到层析液纸上的滤液细线如果触到层析液,滤纸上叶绿体滤纸上叶绿体中的色素就会溶解到层析液中中的色素就会溶解到层析液中,实验就会失败。实验就会失败。(5)观观察察结结果：果：滤纸滤纸条上色素条上色素带带有四条，如有四条，如图图：3实验实验中几种化学中几种化学试剂试剂的作用的作用 (1)无水乙醇无水乙醇 (2)层层析液析液 (3)二氧化硅二氧化硅 (4)碳酸碳酸钙钙用于提取绿叶中的色素。用于提取绿叶中的色素。用于分离绿叶中的色素。用于分离绿叶中的色素。可可增增加加杵杵棒棒与与研研钵钵间间的的摩摩擦擦力力，破破坏坏细细胞胞结结构构，使研磨充分。使研磨充分。防止研磨过程中色素被破坏。防止研磨过程中色素被破坏。思考？思考？如果未加入这些试剂会出现会出现什如果未加入这些试剂会出现会出现什么现象？么现象？创新设计创新设计P53：训练：训练2色素提取液呈淡绿色的原因分析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。研磨不充分，色素未能充分提取出来。(2)称称取取绿绿叶叶过过少少或或加加入入无无水水乙乙醇醇过过多多，色色素素溶溶液液浓浓度小。度小。(3)未加碳酸未加碳酸钙钙或加入或加入过过少，色素分子部分被破坏。少，色素分子部分被破坏。4实验实验中的注意事中的注意事项项 (1)选选材材：应应选选取取鲜鲜嫩嫩、颜颜色色深深绿绿的的叶叶片片，以以保保证证含含有有较较多的色素。多的色素。(2)提提取取色色素素：研研磨磨要要迅迅速速、充充分分，且且加加入入各各物物质质的的量要成比例，以保量要成比例，以保证证提取提取较较多的色素和色素多的色素和色素浓浓度适宜。度适宜。(3)画画滤滤液液细细线线：用用力力要要均均匀匀，快快慢慢要要适适中中。滤滤液液细细线线要要细细、直直，且且干干燥燥后后重重复复画画一一两两次次，使使滤滤液液细细线线既既有有较较多的色素，又使各色素多的色素，又使各色素扩扩散的起点相同。散的起点相同。(4)色色素素分分离离：滤滤液液细细线线不不要要触触及及层层析析液液，否否则则滤滤液液细细线线中中的的色色素素分分子子将将溶溶解解到到层层析析液液中中，滤滤纸纸条条上上得得不不到到色素色素带带。1.1.在在“绿叶中色素的提取与分离绿叶中色素的提取与分离”实验中得到的色素带实验中得到的色素带颜色较浅颜色较浅,分析其原因可能是分析其原因可能是()()加入的丙酮太多加入的丙酮太多 用无水乙醇代替丙酮用无水乙醇代替丙酮 层析层析液没及滤液细线液没及滤液细线 研磨时没有加入研磨时没有加入CaCOCaCO3 3 研磨时没研磨时没有加入有加入SiOSiO2 2 取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少 画滤液细线的次数少画滤液细线的次数少 使用放置数天的波菜叶使用放置数天的波菜叶 A.B.A.B.C.D.C.D.C2(2010上海高考上海高考)右图中右图中代表新鲜菠菜叶代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则右图的光合色素纸层析结果，则右图所示结所示结果最有可能来自果最有可能来自 ()A水培的洋葱叶水培的洋葱叶B生长的柳树幼叶生长的柳树幼叶C培养的衣藻培养的衣藻D秋冬的银杏落叶秋冬的银杏落叶D3.3.在在“绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离”实验中，正确的是实验中，正确的是()A A用质量分数为用质量分数为15%15%的盐酸、体积分数为的盐酸、体积分数为95%95%的酒精的酒精溶液的混合液溶液的混合液(11)(11)进行解离，使细胞分散开来进行解离，使细胞分散开来B B可以用可以用9393号汽油做层析液号汽油做层析液C C研磨时要加入碳酸钙，以防止叶绿体被破坏研磨时要加入碳酸钙，以防止叶绿体被破坏D D研磨液用滤纸过滤后，盛放滤液的小试管要及时研磨液用滤纸过滤后，盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧用棉塞塞紧B B4.下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和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：分离实验时所遇到的有关问题，分析回答：(1)剪碎剪碎5 g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中，加新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中，加入入SiO2后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是没有加入液呈现浅绿色，其原因是没有加入_，使得，使得_。碳酸钙和无水乙醇碳酸钙和无水乙醇叶绿素分子受到破坏、色素没有被提取出来叶绿素分子受到破坏、色素没有被提取出来(2)甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已已重复几次画线重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发插入层析液，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失败的原因可能是_。(3)若选用在缺若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作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，实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是其原因是_。层析液触及滤液细线层析液触及滤液细线缺缺Mg植物不能合成叶绿素植物不能合成叶绿素二二 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用1 1、光合作用的概念、光合作用的概念指绿色植物通过指绿色植物通过_，利用，利用_，把，把_转化成储存着能量的转化成储存着能量的_，并且释放出，并且释放出_的过程的过程2 2、光合作用探索历程、光合作用探索历程经典实验经典实验叶绿体叶绿体光能光能二氧化碳和水二氧化碳和水有机物有机物氧气氧气一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验年普利斯特利实验普普利利斯斯特特利利实实验验植物可以更新空气。植物可以更新空气。结论：结论：1 1光合作用的探究光合作用的探究历历程中几个重要程中几个重要实验实验分析分析 (1)(1)普利斯特利的普利斯特利的实验实验 密密闭闭玻璃罩玻璃罩绿绿色植物色植物 三、光合作用的探究历程三、光合作用的探究历程缺缺少少空空白白对对照照，实实验验结结果果说说服服力力不不强强，应应将将点点燃燃的的蜡蜡烛烛和和小小鼠鼠分分别别单单独独置置于于密密闭闭玻玻璃璃罩罩内内，作为空白对照。作为空白对照。没有认识到光在植物更新空气中的作用，没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长而将空气的更新归因于植物的生长 限于当时科学发展水平的限制，没有明确植限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。物更新气体的成分。缺缺少少空空白白对对照照，实实验验结结果果说说服服力力不不强强，应应将将点点燃燃的的蜡蜡烛烛和和小小鼠鼠分分别别单单独独置置于于密密闭闭玻玻璃璃罩罩内内，作为空白对照。作为空白对照。没有认识到光在植物更新空气中的作用，没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长而将空气的更新归因于植物的生长 限于当时科学发展水平的限制，没有明确植限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。物更新气体的成分。缺缺少少空空白白对对照照，实实验验结结果果说说服服力力不不强强，应应将将点点燃燃的的蜡蜡烛烛和和小小鼠鼠分分别别单单独独置置于于密密闭闭玻玻璃璃罩罩内内，作为空白对照。作为空白对照。没有认识到光在植物更新空气中的作用，没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长而将空气的更新归因于植物的生长 限于当时科学发展水平的限制，没有明确植限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。物更新气体的成分。缺缺少少空空白白对对照照，实实验验结结果果说说服服力力不不强强，应应将将点点燃燃的的蜡蜡烛烛和和小小鼠鼠分分别别单单独独置置于于密密闭闭玻玻璃璃罩罩内内，作为空白对照。作为空白对照。没有认识到光在植物更新空气中的作用，没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长而将空气的更新归因于植物的生长 限于当时科学发展水平的限制，没有明确植限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。物更新气体的成分。缺缺少少空空白白对对照照，实实验验结结果果说说服服力力不不强强，应应将将点点燃燃的的蜡蜡烛烛和和小小鼠鼠分分别别单单独独置置于于密密闭闭玻玻璃璃罩罩内内，作为空白对照。作为空白对照。17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 只有在只有在光下植物才能更新空气。光下植物才能更新空气。普利斯特利的实验只有在普利斯特利的实验只有在阳光照射阳光照射下才能成功下才能成功结论结论1：1845年，德国科学家梅耶指出：年，德国科学家梅耶指出：植物在进行光合作用时，把植物在进行光合作用时，把光能光能转换成转换成_储存起来。储存起来。光合作用吸收光合作用吸收CO2 和和H2O，释放，释放O2，那么，那么最终的产物应该是什么呢？最终的产物应该是什么呢？1785年，明确绿叶在光的条件下，放年，明确绿叶在光的条件下，放出的是出的是_，吸收的是，吸收的是_O2CO2化学能化学能问题问题1 1：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？问题问题2 2：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？18641864年年,德国植物学家萨克斯实验德国植物学家萨克斯实验绿色绿色叶片叶片黑暗处黑暗处理理曝光曝光遮光遮光碘蒸汽碘蒸汽 48小时小时2小时小时不变蓝不变蓝变蓝变蓝结论：结论：光合作用的产物是淀粉光合作用的产物是淀粉【例例3】(双双选选)萨萨克克斯斯将将天天竺竺葵葵的的绿绿叶叶在在暗暗处处放放置置几几小小时时后后，让让叶叶片片一一半半曝曝光光、另另一一半半遮遮光光。过过一一段段时时间间后后，用用酒酒精精脱脱色色，再再用用碘碘蒸蒸气气处处理理叶叶片片，发发现现曝曝光光的的一一半半呈呈深深蓝蓝色色，遮遮光光的的一一半半则则没没有有颜颜色色变变化化。下下列列叙叙述正确的是述正确的是()A实实验验的的自自变变量量是是有有无无光光照照，因因变变量量是是是是否否产产生生淀粉淀粉 B此此实验为对实验为对比比实验实验 C实验证实验证明光合作用的必要条件是需要光明光合作用的必要条件是需要光 D此此实实验验中中酒酒精精的的作作用用与与观观察察根根尖尖分分生生组组织织细细胞胞有有丝丝分裂中酒精的作用相同分裂中酒精的作用相同AC结论：结论：叶绿体叶绿体是绿色植物进行是绿色植物进行光合作用的场所光合作用的场所。18801880年年 德国科学家德国科学家 恩吉尔曼恩吉尔曼现象：现象：分析分析：在没有空气的黑暗环境中在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在被光好氧细菌只集中在被光线照射的线照射的叶绿体叶绿体附近。附近。光线照射部位进行光合作光线照射部位进行光合作用产生了氧气。用产生了氧气。光合作用释放的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O，还是还是CO2呢？呢？同位素标记法研究同位素标记法研究1939年年 美国美国 鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧气氧气来于来于水水C18O2O2 CO218O2H2OH218O光照下的光照下的球藻悬液球藻悬液证实证实:2020世纪世纪0 0年代年代,美国科学家卡尔文美国科学家卡尔文 (M.Calvin)(M.Calvin)CO2碳的同位素碳的同位素 C14CO214(CH2 O)+O214CO2+H2O14光能光能叶绿体叶绿体光合作用产生的有机物中的碳光合作用产生的有机物中的碳，是否来自是否来自CO2呢？呢？同位素标记法研究同位素标记法研究年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来，由叶绿体释放出来，叶绿体叶绿体是是光合作用的场所光合作用的场所19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2光合作用探索历程光合作用探索历程CO2 2 +H2 2O*（CH2 2O)+O2 2*光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体3 3、光合作用化学反应式：、光合作用化学反应式：4 4、光合作用过程、光合作用过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段叶绿体叶绿体中的色中的色素素光合作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光能光能co22c3H2O水在光下分解水在光下分解C5ATPADP+Pi酶酶供能供能H供氢供氢O2 固固 定定还还 原原多种酶多种酶参加催化参加催化(CH2O)氨基酸氨基酸,脂肪脂肪酶酶光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量转化转化类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中需需光、色素和酶光、色素和酶不需不需光、色素光、色素;需需多种酶多种酶光能光能转变为转变为ATP中中活泼活泼的化学能的化学能ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖转化为糖类等有机物中类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能水的光解：水的光解：2H2O 光光 4H+O2光光ADP+Pi ATP酶酶CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3C3的还原：的还原：2C3 （CH2O）H，ATP酶ATP ADP+Pi酶酶联联 系系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供H和和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成合成ATP的原料的原料ADP和和Pi3、两者、两者相互独立又同时进行相互独立又同时进行，相互制约又密切联系相互制约又密切联系物质物质上把上把CO2和和H2O转变成转变成以糖类为主的有机物以糖类为主的有机物能量能量上把光能转变成有机物上把光能转变成有机物中的化学能中的化学能最基本的物质代谢和能量代谢最基本的物质代谢和能量代谢5、光合作用的实质光合作用的实质 【例4】将单细胞绿藻置于25、适宜光照和充足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于()光反应仍在进行，形成H和ATP光反应停止，不能形成H和ATP暗反应仍进行，CO2和五碳化合物结合，继续形成三碳化合物光反应停止，由于没有H和ATP供应，三碳化合物不能形成葡萄糖，积累了许多的三碳化合物 A B C DB 【解析】本题主要考查光照强度对C3含量的影响。若突然停止光照，光反应停止，ATP和H的合成停止，C3的消耗减少，积累增加。而与此同时，暗反应仍然在进行，C3的积累进一步增加。凡是涉及光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP及(CH2O)合成量的影响的题目，一定要既考虑来源，又考虑去路。五、影响光合作用的因素及光合作用原理在农业生产上的应用 1光照强度(1)曲线分析(如右图)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段段；B点：点：BC段：段：随随光光照照强强度度增增强强，光光合合作作用用强强度度也也逐逐渐渐增增强强，CO2释释放放量量逐逐渐渐减减少少，这这是是因因为为细细胞胞呼呼吸吸释释放放的的CO2有有一一部部分分用用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。细胞呼吸释放的细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在光照强度只有在B点以上时，植物点以上时，植物才能正常生长才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。点所示光照强度称为光补偿点。表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到到C点以上不再加强了，点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。点所示光照强度称为光饱和点。(2)应用：阴生植物的B点 ，C点 ，如图中虚线所示，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；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。前移前移较低较低 2CO2浓度 (1)曲线分析(如下图)：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图1中中A点点；图图2中的中的A点点图图1和和图图2中的中的B和和B表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即浓度，即CO2补偿点补偿点表示进行光合作用所需表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。的最低浓度。点都表示点都表示CO2饱和点。饱和点。在在农农业业生生产产上上可可以以通通过过“正正其其行行，通通其其风风”，增增施施农农家家肥肥等等增增大大CO2浓浓度度，提提高高光光能能利利用用率率应用应用 3温度 (1)曲线分析(如下图)：温度主要是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：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，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(如下图)：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：根据作物的需水规律合理灌溉。【例5】如图所示的14四种实验条件下，测定了不同光照强度对光合作用速率的影响。从以下实验可知，限制实验2、实验3和P点光合作用速率的因素分别是()A光照强度；CO2浓度；温度B温度；CO2浓度；光照强度 CCO2浓度；温度；光照强度D温度；光照强度；CO2浓度B【解析】本题主要考查环境因素对光合作用强度的影响。由图可知，P点以前，光照增强，光合速率增加，因此P点时的限制因子是光照强度；比较实验1和实验2，在横坐标上任取一点，实验1的光合速率之所以比实验2高在于温度高，因而限制实验2的因素是温度；比较实验1和实验3，在横坐标上任取一点，实验1的光合速率之所以比实验3高在于CO2浓度高，因而限制实验3的因素是CO2浓度。六、光合作用与有氧呼吸的比较 1区别与联系光合作用有氧呼吸代谢类型物质变化能量变化实质场所条件H的来源合成作用(或同化作用)分解作用(或异化作用)有机物转变为无机物光能化学能(储能)化学能ATP、热能(放能)合成有机物，储存能量分解有机物、释放能量叶绿体活细胞(主要在线粒体)只在光下进行有光、无光都能进行光反应中水的光解第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二阶段丙酮酸和H2O分解产生无机物转变为有机物续表光合作用有氧呼吸H的去路ATP的来源ATP的去路联系作为还原剂用于暗反应阶段中还原C3形成(CH2O)和C5用于第三阶段还原O2产生H2O，同时释放大量能量光反应阶段ATP合成所需能量来自色素吸收的太阳光能第一、二、三阶段均产生，第三阶段产生最多，能量来自有机物氧化分解用于暗反应阶段C3的还原，以稳定化学能形式储存于有机物中作为能量通货用于各项生命活动 2.光合作用与光合作用与细细胞呼吸的胞呼吸的计计算算 (1)光光合合作作用用速速率率表表示示方方法法：通通常常以以一一定定时时间间内内CO2等等原原料料的的消消耗耗或或O2、(CH2O)等等产产物物的的生生成成数数量量来来表示。表示。(2)呼呼吸吸速速率率表表示示方方法法：将将植植物物置置于于黑黑暗暗中中，实实验验容容器器中中CO2增增加加量量、O2减减少少量量或或有有机机物物减减少少量量，即即表表示呼吸速率。示呼吸速率。(3)如如下下图图，叶叶绿绿体体内内光光合合作作用用产产物物O2和和有有机机物物首首先先满满足足同同一一细细胞胞内内线线粒粒体体进进行行细细胞胞呼呼吸吸的的需需要要，若若有有多余再排出多余再排出细细胞外，即胞外，即deg；或不；或不够够再从再从细细胞胞外外获获得得，即即gdf。而而线线粒粒体体细细胞胞呼呼吸吸的的产产物物CO2也也首首先先满满足足同同一一细细胞胞内内叶叶绿绿体体进进行行光光合合作作用用的的需需要要，若若有有多多余余再再排排出出细细胞胞外外，即即hca；或或不不够够再再从从细细胞胞外外获获得，即得，即cbh。因因此此，光光照照下下有有机机物物的的净净积积累累量量可可用用下下式式来来表表示示：净积净积累量累量总总合成量呼吸量。合成量呼吸量。一一昼昼夜夜有有机机物物的的积积累累量量(用用CO2量量表表示示)可可用用下下式式表表示示：积积累累量量白白天天从从外外界界吸吸收收的的CO2总总量量晚晚上上呼呼吸吸释释放的放的CO2量。量。应应用用指指南南：将将离离体体叶叶片片培培养养在在NaHCO3溶溶液液中中，分分别别测测定定黑黑暗暗和和光光照照下下溶溶液液pH的的变变化化或或借借助助酸酸碱碱指指示示剂剂的的颜颜色色变变化化，可可以以验验证证光光合合作作用用吸吸收收CO2和和细细胞胞呼吸呼吸释释放放CO2。【例6】采用黑白瓶(不透光可透光瓶)法测定池塘群落各深度日代谢的平均氧浓度变化，结果如下表。请据表分析，该池塘一昼夜生产氧气量和消耗氧气量各为多少(单位：gm2)()A.9、7 B8、7 C8、11 D5、11B 【解析】本题主要考查光合作用与细胞呼吸的计算。遇到光合作用与细胞呼吸的计算题，首先判断题中的已知量指的是总生成量还是净积累量，这是解题的关键，若判断不清，结果必然错误。然后再根据总量与净积累量的关系式就很快得到结果。表中白瓶的量即为净积累量，黑瓶的量为呼吸消耗量，题中所问池塘中的氧气生产量和消耗量是指整个池塘，包括各个深度，因此，计算结果应是各深度之和。另外，这里很明显氧气生产量指的是总生成量，而不是净积累量。表中各深度黑瓶中的呼吸消耗量为7，白瓶中的净积累量为1，因此总生成量为8。七、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释放的能量来制造有机物的合成作用。2实例：硝化细菌能利用NH3氧化成HNO2和HNO3时所释放的化学能，将CO2和H2O合成为糖类。3自养生物和异养生物 (1)自养生物：绿色植物和硝化细菌都能将无机物合成为有机物，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环境中现成的有机物来维持自身的生命活动，属于异养生物。【例7】(双选)下图为生物体部分代谢过程，下列有关分析正确的是()A过程只能在植物细胞的叶绿体中进行 B过程需要的酶只存在于线粒体的内膜和线粒体基质中 C能进行过程的生物无核膜但属于生产者 D和过程可发生于同一个细胞中CD 【解析】本题主要考查光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等知识点，具有较强的综合性。过程表示将CO2和H2O合成有机物，可以在植物细胞的叶绿体中进行也可以在含光合色素的原核生物中进行；过程是将(CH2O)彻底分解，属于有氧呼吸全过程，场所有细胞质基质，也有线粒体内膜和基质；过程是硝化细菌利用氧化NH3获得的化学能合成有机物的过程，属于化能合成作用；过程是无氧呼吸产生酒精的过程。有氧呼吸和无氧呼吸可发生于同一细胞中。1叶叶绿绿素素对对红红光光和和蓝蓝紫紫光光的的吸吸收收量量较较大大，对对黄黄绿绿光光的的吸吸收收量量较较少少，并并非非不不吸吸收收；而而类类胡胡萝萝卜卜素素吸吸收收蓝蓝紫紫光光也也仅仅表表示示对对蓝蓝紫紫光光的的吸吸收收量量较较大大，对对其其他他光吸收量光吸收量较较少。少。2并非所有的植物并非所有的植物细细胞都具有叶胞都具有叶绿绿体，如植物体，如植物的根尖的根尖细细胞、表皮胞、表皮细细胞没有叶胞没有叶绿绿体；并非能体；并非能进进行光行光合作用的生物都具有叶合作用的生物都具有叶绿绿体，如体，如蓝蓝藻。藻。请分析光下的植物突然停止光照后，请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的其体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量化合物的含量如何变化？如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止请分析光下的植物突然停止请分析光下的植物突然停止CO2的供的供应后，其体内的应后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如何变化？的含量如何变化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 4.绿色植物和硝化细菌在代谢方面的异同点(1)相同点：都能将无机物合成为有机物，都属于自养生物。(2)不同点：绿色植物是利用光能合成有机物，硝化细菌则是利用化学能合成有机物。一、理论归纳(一一)同位素同位素标记标记法的法的实验应实验应用用1概述概述用用同同位位素素标标记记化化合合物物，让让它它们们一一起起运运动动、迁迁移移，再再用用探探测测仪仪器器进进行行追追踪踪，可可以以弄弄清清化化学学反反应应的的详详细过细过程的方法。程的方法。2方法方法应应用用用用来来研研究究细细胞胞内内的的元元素素或或化化合合物物的的来来源源、组组成成、分分布布和和去去向向等等，进进而而了了解解细细胞胞的的结结构构和和功功能能、化化学物学物质质的的变变化、反化、反应应机理等。机理等。3应应用分析用分析(1)标记标记某元素，追踪其某元素，追踪其转转移途径。如用移途径。如用18O标记标记 ，光光合合作作用用只只产产生生18O2；再再用用18O标标记记C18O2，光光合合作作用用只只产产生生O2；证证明明光光合合作作用用产产生生的的氧氧气气中中的氧原子全部来自于的氧原子全部来自于H2O，而不是来自，而不是来自CO2。(2)标标记记特特征征元元素素，探探究究化化合合物物的的作作用用。如如T2噬噬菌菌体体侵侵染染细细菌菌的的实实验验中中，用用32P标标记记噬噬菌菌体体的的DNA，大大肠肠杆杆菌菌内内发发现现放放射射性性物物质质；35S标标记记蛋蛋白白质质，大大肠肠杆杆菌菌内内未未发发现现放放射射性性物物质质；证证明明了了DNA是是噬噬菌菌体体的的遗遗传传物物质质。(3)标标记记特特征征化化合合物物，探探究究详详细细生生理理过过程程，研研究究生生物物学学原原理理。如如用用3H标标记记亮亮氨氨酸酸，探探究究分分泌泌蛋蛋白白的的分分泌泌过过程程；用用3H标标记记胸胸腺腺嘧嘧啶啶脱脱氧氧核核苷苷酸酸，研研究究有有丝丝分分裂裂过过程程中中染染色色体体的的变变化化规规律律；用用15N标标记记DNA，证证明明了了DNA复制的特点是半保留复制。复制的特点是半保留复制。(二)探究影响光合作用的环境因素1实验设计思路分析2.实验设计示例探究光照强度对光合作用的影响(1)实验流程(2)实实验验结结论论：在在一一定定范范围围内内，随随着着光光照照强强度度不不断断增增强强，光光合合作作用用强强度度也也不不断断增增强强(小小圆圆形形叶叶片片中中产产生生的的O2多多，浮浮起的多起的多)。二、演练二、演练1.光合作用是地球上最重要的化学反应。同位素标记法的引入，为探寻和建立光合作用的化学反应过程，作出了巨大的贡献。(1)1939年，鲁宾和卡门用同位素标记法追踪光合作用中O2的来源。鲁宾和卡门用 和普通的CO2进行小球藻光合作用实验(见图A)，结果放出的O2具有放射性。若用C18O2和普通的H2O进行光合作用实验(见图B)，结果产生的O2不具有放射性。综合实验、，可获得的结论是 。光合作用释放的O2来源于H2O，而不是CO2(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间(从1秒到数分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合物。想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是 。缩短光照时间，当检测到的带放射性的有机化合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物 实验发现，在光照下物质A和物质B的浓度很快达到饱和并保持稳定。此时突然中断CO2的供应，A、B物质的变化如图C所示。以上实验说明，固定二氧化碳的化合物是 ，二氧化碳转化的第一个 产物是 。BA【解析】鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的O2来源于H2O，而不是CO2。突然中断CO2的供应，增加的B物质是C5，而减少的A物质是C3。2.以下是某生物兴趣小组进行的光合作用实验：利用打孔器对爬山虎和石榴的幼嫩叶片打孔，获取一批直径为0.8 cm的叶圆片。设法使叶圆片细胞间隙中的气体排出、叶圆片沉到蒸馏水底部，置于黑暗处待用。取4支试管，按下表中的“处理”步骤操作，之后将4支试管同时置于60 W的白炽灯下，各试管与白炽灯的距离均为20 cm，观察叶圆片上浮的情况。实验结果见下表中的“结果”。续表请分析回答下列问题：(1)试解释2号和4号试管中的叶圆片上浮的原因：。(2)试解释1号和3号试管中的叶圆片到实验结束时仍沉没水底的原因：。在适宜条件下叶圆片进行光合作用，释放的O2多于有氧呼吸消耗的O2，叶细胞间隙中的O2增加，使叶圆片浮力增大蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶圆片不能进行光合作用和有氧呼吸，其浮力基本不变(3)为什么不同植物的叶圆片在相同条件下上浮所需的时间不同？有的同学认为是由于不同植物的叶圆片质量不同，有的同学认为是由于不同植物的光合作用速率不同，有的同学认为是由于不同植物的叶细胞间隙大小不同(细胞间隙越大积聚气体的速度越快)。同学们利用电子天平测量相同数量的爬山虎和石榴的叶圆片质量，发现两者等重。那么，应如何针对上述问题展开进一步的探究呢？如果你是小组成员，请你简要说明实验思路。；。取相同质量、相同生长状况的爬山虎和石榴的新鲜叶片，置于密闭的透明玻璃容器中，在相同适宜的光照、温度等条件下测定其各自的CO2吸收速率(或者O2的释放速率)，并进行比较取两种植物的叶片做成切片，在显微镜下观察其各自叶横切面，比较两者叶细胞间隙的大小【解析】当叶圆片进行光合作用，释放的O2多于有氧呼吸消耗的O2，叶细胞间隙中的O2增加，使叶圆片浮力增大，叶圆片上浮。1号和3号试管中的叶圆片在蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶圆片不能进行光合作用和有氧呼吸，其浮力基本不变，仍会沉没水底。可通过测定两种植物叶片的光合作用速率和用显微镜观察两植物的叶片细胞间隙大小予以验证。1.(2011江苏)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B【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。2.(2010海南)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 D类囊体膜上具有叶绿素和酶C 【解析】许多类囊体像圆盘一样叠在一起，称为基粒，组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体，构成内膜系统的基粒片层。叶绿体被膜为双层膜组成，A、B对。在暗反应中，叶绿体利用光反应产生的ATP和H这两个高能化