2022年高三生物一轮复习精品教案光合作用与呼吸作用 .pdf
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1、第 3 节能量之源光与光合作用一、绿叶中色素的提取和分离的实验1、原理解读:(1)色素的提取:可以用无水乙醇(或丙酮)作溶剂提取绿叶中的色素,而不能用水,因为叶绿体中的色素不能溶于水。(2)色素的分离:利用色素在层析液中的溶解度不同进行分离,溶解度大的在滤纸上扩散得快,反之则慢。2、实验流程图示:(1)提取色素:加入少许SiO2、CaCO3和 10mL无水乙醇研磨;(2)制备滤纸条:长与宽略小于试管,在一端剪去两角;在距剪去两角的一端1cm处画铅笔线。(3)画滤液细线:用毛细吸管吸取色素绿叶沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线;(4)色素分离:将滤液条插入有3mL层析液的试管中,有滤液细线的一端朝
2、下。(5)观察结果:滤纸条上色素带有四条,如图。3、实验中几种化学试剂的作用:(1)无水乙醇用于提取绿叶中的色素。(2)层析液用于分离绿叶中的色素。(3)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。(4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。4、实验中的注意事项:(1)选材:应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片,以保证含有较多的色素。(2)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。(3)画滤液细线:用力要均匀,快慢要适中。滤液细线要细、直,且干燥后重复画一两次,使滤液细线既有较多的色素,又使各色素扩散的起点相同。(4)色素分离:滤液细线不要
3、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、色素的种类和吸收光谱色素种类颜色吸收光谱滤纸条位置叶绿素(约占 3/4 )叶绿素 a 蓝绿色主要吸收蓝紫光和红光中下层叶绿素 b 黄绿色最下层类胡萝卜素(约占 1/4 )胡萝卜素橙黄色主要吸收蓝紫光最上层叶黄色黄色中上层【例 1】下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述正确的是A加入碳酸钙防止滤液挥发 B用 NaCl 溶液提取叶片中的色素C用无水酒精或丙酮分离滤液中的色素 D加入二氧化硅 (石英砂)有利于充分研磨【解析】色素提取与分离中所用化学试剂或物质的作用:A中碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏,B中应该用无
4、水乙醇提取绿叶中的色素,C中层析液用于分离绿叶中的色素而不是无水酒精或丙酮,D正确【答案】D 【例 2】叶绿体色素的纸层析结果显示,叶绿素b 位于层析滤纸的最下端,原因是() 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - A在层析液中的溶解度最小B在层析液中的溶解度最大C分子量最小D分子量最大【解析】 色素在滤纸条上的扩散速率与其在层析液中的溶解度有关,溶解度越小, 扩散的越慢,反之则快。 【答案】 A 【例 3】用新鲜的菠
5、菜叶进行“ 叶绿体中色素提取和分离” 的实验,滤液经层析后,色素带在滤纸条上的分布顺序是() 【解析】 由于四种色素在层析液中溶解度的不同,造成其扩散速率不同。溶解度最大的是胡萝卜素,它扩散的距离最远,其次是叶黄素,而叶绿素的溶解度小,所以叶绿素a 和叶绿素b 分别扩散在第三和第四条色素带上。【答案】 B 二、叶绿体中的色素1、叶绿体的结构和功能(1)结构:一般呈扁平的椭球形或球形,外表有双层膜,内部的许多基粒是由囊状结构堆叠而成的。(2)色素和酶的分布: 吸收光能的色素分布于类囊体的薄膜上,与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中。(3)功能:进行光合作用的场所。2、色素的分布与作用(
6、1)分布:分布于类囊体的薄膜上(2)作用:色素可吸收、传递光能,少数处于特殊状态的叶绿素 a 可实现光合作用中光能电能的转换。3、色素与吸收光谱4、不同颜色温室大棚的光合速率:(1)无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。(2)叶绿素对绿光吸收量少,因此绿色塑料大棚光合速率最低。【例 1】将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4 块,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实验处理试管编号CO2溶液+ + + + 光照白光蓝光红光绿光碘液+ + + + 注: “+”表示具有该条件A BCD【解析】 将叶片在黑暗中放
7、置一段时间的是进行饥饿处理,消耗掉有机物, 然后用不同的光照射, 进行光合作用, 用碘液处理看有机物产生的多少,因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光,所以着色最浅叶片所在的试管是号管。【答案】 D 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 12 页 - - - - - - - - - 【例 2】下列有关叶绿体的说法正确的是()A、叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同B、叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上,酶都分布在基质中C、叶绿体产生的O2除供自身利用外,还可被线粒体利用
8、D、线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需穿过4 层磷脂双分子层【解析】 叶绿体通过囊状结构堆叠而成的基粒来增大膜面积的,而线粒体通过向内凹陷的增加膜面积。叶绿体中的酶分布在类囊体薄膜上和基质中。叶绿体自身不利用O2【答案】 D 【例 3】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BH2O 在光下分解为 H 和 O2的过程发生在基质中CCO2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【解析】叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上,水光解在类囊体膜上进行,CO2的固定和淀粉的合成发生在暗反应中,部位在叶绿体基质。【答案】 D 【例 4】在做植
9、物实验的暗室内,为了尽可能地降低植物光合作用的强度,最好安装() A红橙光灯B绿光灯C白炽灯D蓝光灯【解析】 本题考查学生运用光合作用知识分析实验设计的能力,叶绿素主要吸收红橙光蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。这些色素所吸收的光能,都能用于光合作用。光合作用不吸收或很少吸收绿光,绿光下植物光合作用强度最低,题目中要求“ 尽可能地降低植物光合作用的强度 ” ,当然就不能使用发红橙光和蓝紫光的灯,安装绿光灯是安全的。至于白炽灯,物理常识告诉我们,白光是由七色光组成的。【答案】 B 三、光合作用的过程光合作用过程包括光反应和暗反应两个连续的过程。1、光反应(1)场所:叶绿体的类囊体薄膜上(2)条件
10、:光,色素,酶等(3)物质变化:将水分解为H和 O2,将 ADP和 Pi 合成 ATP (4)能量变化:光能转化为活跃的化学能2、暗反应(1)场所:叶绿体的基质中(2)条件:酶,ATP ,H (3)物质变化:CO2的固定: CO2+C5 2C3 C3的还原: 2C3+H CH2O+C5 (4)能量变化:ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能3、过程图解4、反应式及元素去向方程式: CO2H218O(CH2O )18O2。(1)O元素: H218O 18O2。(2)C元素:14CO214C3(14CH2O) 。(3)H元素: H218O H ( CH2O ) 。【例 1】某研究性学习小组
11、采用盆栽实验,探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如下图所示。下列有关分析不正确的有()酶酶名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 12 页 - - - - - - - - - A叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势B叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降C实验 2-4 天,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D实验 2-4 天,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起
12、的【解析】分析甲、乙两图中的曲线:实验组光合速率随干旱时间延长而下降,A 正确;实验组光合速率从第2 天开始下降, 叶绿素含量第4 天开始才下降, B 正确; 实验组光合速率的下降早于叶绿素含量的下降,C 错误;实验组光合速率下降的可能原因,由于干旱导致叶片气孔关闭,使叶片内CO2 浓度的下降引起,D 正确。【答案】 C 【例 2】光反应为暗反应提供的物质是()A H和 H2O B H和 ATP CATP 和 CO2 DH2O 和 CO2 【解析】光反应是植物体将光能转化为活跃的化学能贮存在ATP 和 NADPH 中,用于暗反应中 CO2 的同化和还原, ATP 和 NADPH 合称同化力,
13、H 是暗反应中CO2 的还原剂, ATP为暗反应提供能量,因此ATP 和 NADPH 是将光暗反应联系起来的关键物质【答案】B 四、光合作用原理的应用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糖类的数量。2、增加光合作用强度的措施:控制光照的强弱和温度高低,适当增加作物环境中二氧化碳浓度等。3、光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H 、ATP和 O2用( CH2O )合成量的影响C6H12O6合成量减少暗反应C3还原减弱光反应减弱CO2供应不变光照强弱O2产生减少ATP 减少H减少CO2固定仍正常进行C3含量上升C5含量下降C6H12O6合成量增加暗反应C3还原增强光反应增
14、强CO2供应不变光照弱强O2产生增多ATP 增多H增多CO2固定仍正常进行C3含量下降C5含量上升C6H12O6合成量减少H 相对增加ATP 相对增加上述两种物质转化速度变慢,O2产生减少暗反应减少 CO2供应光照不变CO2固定减弱C3还原仍正常进行C3含量下降C5含量C6H12O6合成量增加H 相对减少ATP 相对减少上述两种物质转化速度变快,O2产生增加暗反应增加 CO2供应光照不变CO2固定增强C3还原仍正常进行C3含量上升C5含量下降名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
15、 第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - 4、光照强度对光合作用强度的影响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。5
16、、CO2浓度对光合作用强度的影响图 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。6、温度对光合作用速率的影响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。7、必需元素供应对光合速率的影响在一定浓度范围内,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。
17、8、水分的供应对光合作用速率的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。【例 1】在其他条件适宜的情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照,并在黑暗中立即开始连续取样分析,在短时间内叶绿体中C3和 C5化合物含量的变化是A.C3和 C5都迅速减少 B.C3和 C5都迅速增加C.C3迅速增加, C5迅速减少 D.C3迅速减少, C5迅速增加【解析】本题考查光合作用过程。停止光照,H 和 ATP减少,所以对C3的还原减少,使C3积累增加, C5与二氧化碳的反应因生成物积累也迅速减少。【答案】 C。【例 2】以测定的CO
18、2 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】这里有几个关键的生物量要搞清楚:总光合作用=净光合作用 +呼吸作用; ( 光名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 12 页
19、 - - - - - - - - - 合作用 ) 制造的有机物 =合成的有机物 =积累的有机物 +消耗的有机物(呼吸作用 ) ; 叶绿体固定的 CO2=光合作用所需要的CO2=从外界吸收的CO2+呼吸释放的CO2;所以,图示的虚线表示光合作用净积累有机物的量,实线表示呼吸作用消耗有机物的量,总光作用 =制造的有机物=虚线量 +实线量。 图中纵坐标的生物学意义是CO2的吸收量 (植物从外界吸收的CO2量)和 CO2的释放量 (植物有氧呼吸释放的CO2量) ,由于在光合作用和有氧呼吸过程中CO2和有机物的量存在一定的比例,可以用CO2的量来反映有机物的变化量。根据公式:植物光合作用利用CO2的量
20、=植物从外界吸收的CO2量+ 植物有氧呼吸释放的CO2量,可逐一计算出20、25、30、 35 条件下,光合作用制造的有机物的量。并可得到推论:植物积累有机物的量与植物从外界吸收的CO2量成正比。 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,都是6.5 ,A 正确;光照相同时间,在25条件下植物积累的有机物的量最多,B错误; 25时、 30、 35 光合作用制造的有机物的量分别为6、6.5 、6.5 ,C错误;两曲线的交点表示光合作用积累的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等,D错误【答案】 A。【例 3】在晴天中午,密闭的玻璃温室中栽培的玉米,即使温度及水分条件适宜,光合速率
21、仍然较低,其主要原因是() A O2 浓度过低BO2 浓度过高CCO2 浓度过低DCO2 浓度过高【解析】光合作用的主要原料是光照、水分和CO2。一晴天在密闭条件下,温度适宜,温室内作物不断进行的光合作用消耗了CO2,空气不与外界流通,CO2 不能得到及时的补给,导致浓度下降;二晴天中午气孔关闭,环境中少量的CO2 也无法进入叶肉细胞中,导致光合速率降低。【答案】 C 【例 4】下列四种现象中,可以用右图表示的是()A.在适宜条件下光合作用强度随CO2 含量的变化B.条件适宜、底物充足时反应速率随酶量的变化C.一个细胞周期中DNA 含量随时间的变化D.理想条件下种群数量随时间的变化【解析】如图
22、曲线的走势为先增加后稳定,曲线有两个关键点:即起点(m,0) (m0)和饱和点。符合这一曲线的为A 选项; B 项对应的曲线起点不正确,曲线的走势一直为增函数, 不会出现饱和效应;C 项对应的曲线就更不正确了,起点纵坐标等于终点,且大于 0;D 项曲线为种群的“J”型增长曲线。 【答案】 A 【例 5】有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究,结果如下表(净光合速率以CO2的吸收速率表示,其他条件适宜且相对恒定)。下列相关分析,不正确的是()光强( mmol 光子 /2ms)0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 龙眼光能得用率( %)- 2.30 2
23、.20 2.00 1.80 1.60 1.50 1.40 1.30 1.20 净 光 合 速 率( umol 2CO/2ms)-0.60 2.50 5.10 6.55 7.45 7.90 8.20 8.50 8.50 8.50 茫果光能得用率( %)- 1.20 1.05 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 净 光 合 速 率( umol 2CO/2ms)-2.10 1.10 3.70 5.40 6.50 7.25 7.60 7.60 7.60 7.60 A光强大于0.1mmol 光子 / m2s,随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少B光强小于0.5mmol
24、 光子 / m2s,限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 12 页 - - - - - - - - - C光强大于0.7mmol 光子 /m2s,限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度D龙眼的最大光能利用率大于芒果,但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果。【解析】从表中可以看出,光强大于0.1mmol 光子 / m2s ,随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少,A 正确。光强小于0.5mmol 光子 / m2s,随光照增强,净光
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