专题33光合作用的原理及其应用（知识精讲）（解析版）.docx

《专题33光合作用的原理及其应用（知识精讲）（解析版）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题33光合作用的原理及其应用（知识精讲）（解析版）.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三单元 生命系统的代谢基础专题3. 3光合作用的原理及其应用知识脑图目标导航1 . 了解叶绿体中色素的提取与分离实验；.理解光合作用的原理及其应用；2 .探究影响光合作用的影响因素。知识点贯通一、绿叶中色素的提取和分离1 .实验原理(1)提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之 则慢，从而使各种色素相互分离。2 .实验步骤(1)提取色素：称取5 g的绿叶，剪碎，放入研钵中一加入少量SiCh、CaCCh和10 mL无 水乙醇- 研磨一过滤一将滤液收集到试管内并塞严试管口(2)

2、制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长和直径的滤纸条，将滤纸条一端剪去两角，在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线(3)画滤液细线：用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后, 再画一两次(4)分离色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中一用棉塞塞紧试管 口，装置如图所小。3 .实验结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带。二、光合作用的基本过程.叶绿体的结构与功能(1)结构：外表双层膜；基质：含有与暗反应有关的酶；基粒：由类囊体堆叠而成, 分布有色素和与光反应有关的酶。(2)功能：进行光合作用的场所。(2)光合作用消耗大量C02,使得温室内

3、C02浓度降低，导致净光合速率下降光照逐渐减弱导致净光合速率下降(3)升高因为在7时19时的时间内净光合速率始终大于零，说明有有机物积累【解析】(1)在B点时，草莓同时进行光合作用和呼吸作用，在线粒体中可通过有氧呼吸第 二、三阶段产生ATP,在叶绿体中可通过光反应产生ATP。(2)C点以前温室内封闭，由于草莓光合作用吸收二氧化碳，导致温室内二氧化碳浓度降低, 使BC段净光合速率下降，EF段光照强度逐渐下降，导致净光合速率下降。(3) 7时19时的净光合速率始终大于0,说明有机物的合成大于分解，草莓有机物的积累 量升高。1 .叶绿体中的色素及色素的吸收光谱(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红

4、外光和紫外光等不吸收。(2)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 .光合作用的过程(1)反应式：(2)过程：三、影响光合作用的环境因素.光合作用强度(1)含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)两种表示方法一定时间内原料的消耗量。一定时间内产物的生成量。1 .影响光合作用强度的因素(1)光照强度A点：光照强度为0,此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的细胞呼吸强度；AB段：光照强度加强，光合速率逐渐增强，但细胞呼吸强度大于光合作用强度；B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度，细胞呼吸释放的CO2全

5、部用于光合作 用；BC段：随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，光合作用强度大于细胞呼吸强 度。(2) CO2的浓度A点：光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；A点：进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B点：CO2饱和点，即继续增加CO2的浓度，光合速率不再增加；AB段和A B段：在一定范围内，光合速率随CO2浓度增加而增大(3)温度AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大；B点：酶的最适温度，光合速率最大；BC段：随着温度升高，酶的活性下降,光合速率减小,50左右光合速率几乎为零。重难点突破（一）光反应和暗反应之间的联系.要点精析（1）光反应为暗反应提供两种重

6、要物质：H （NADPH）和ATP, H既可作还原剂，又 可提供能量；暗反应为光反应也提供三种物质：ADP、Pi以及NADP+,注意产生位置和移 动方向。（2）暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长, 故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。（3）相同光照时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累得多，因为H、ATP 基本不积累，利用充分；但一直光照会造成H、ATP的积累，利用不充分。例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照10分钟，黑暗处理10分 钟；乙光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲乙（暗反应时间

7、长）。1 .考场突破下列关于光合作用的叙述中，正确的是OA.酶的专性决定了暗反应在叶绿体类囊体薄膜上进行B.在暗反应过程中酶和C3的数量不会因消耗而减少C.在较强光照下，光合作用强度随着CO2浓度的提高而增强D.水在光下的分解速率和CO2的固定速率基本不受温度影响答案：B解析：光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行，A错误； 酶是生物催化剂，在反应前后数量不变；在暗反应中CO2被C5固定形成C3, C3又被还原生 成C5,该过程处于动态平衡状态，故在暗反应过程中醮和C3的数量不会因消耗而减少，B 正确；在一定范围内，光合作用强度随着CO2浓度的提高而增强，当CO2浓度增加

8、到一定值, 光合作用强度不再增加，c错误；CO2的固定为暗反应过程，暗反应需要多种酶的参与，酶 的效率受温度影响，D错误。笔记：（-）光合作用中物质的量的变化模型分析1 .要点精析(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。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，H和ATP含量变化是一致的。(3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于C02的固定，消耗于C3 的还原；C5产生于C3的还原，消耗于C02的固定)，才能避开试题陷阱。2 .考场突破下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化示意图。下列有关叙述正确 的是()A.tI-t2叶

9、绿体类囊体展上的色素吸收光能增加，叶绿体基质中水光解加快、。2释放增 多B.t2-t3,暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C.13ft4,光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D. t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原速率下降答案：D解析：光照强度主要影响光合作用的光反应阶段(发生类囊体薄膜上)，在ti时刻给予 充足恒定光照，此阶段中叶绿体类囊体膜上色素吸收光能增加，基粒上水光解加快，氧气释 放增多，A错误；图中t2时刻光照充足，若在t2时刻增加光照，光合速率不再提高，此时光 照不是限制因素，主要限制因素为二氧化碳浓

10、度，因此是暗反应限制光合作用，B错误；t3 一t4二氧化碳增加，暗反应增强，暗反应需要消耗光反应产生的H和ATP, 一定程度上 加快ATP和ADP的转化，H和ATP不再积累，导致光反应速率加快，所以当暗反应增强 时反过来也会促使光反应增加，C错误；口时撤去光照，突然停止光照，光反应减弱甚至停 止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物 减少，C5含量降低，D正确。笔记：(三)光合作用与细胞呼吸的综合应用及分析1 .要点精析(1)物质名称：b：。2, C： ATP, d： ADP, e： NADPH (H), f： C5, g： CCh，h： C3。

11、(2)生理过程及场所序号生理过 程光反应暗反应有氧呼吸第一阶 段有氧呼吸第二阶 段有氧呼吸第三阶 段场所叶绿体类囊体薄 膜叶绿体基 质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜2 .考场突破下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是()A.光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料B.有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料C.两者产生气体的阶段都有水参与D.两者产生气体的阶段都与生物膜有关答案：D解析：光合作用水光解后产生氧气发生在类囊体薄膜上，有氧呼吸第二阶段产生二氧化 碳气体发生在线粒体基质中，与生物膜无关，D错误。笔记：易错辨析(-)植物“三率”间的内在关系1.易混点辨析

12、(1)呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值一一 单位时间内一定量组织的C02释放量或。2吸收量。(2)净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值一一单位时间内一定量叶面积所吸收 的C02量或释放的。2量。(3)真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。(4)光合速率与植物生长当净光合速率0时，植物因积累有机物而生长。当净光合速率=0时，植物不能生长。当净光合速率V0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。2.考场突破以测定植物在黑暗中CO2的释放量和光照下CO2的吸收量为指标，研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果记录如表所示。下列有关分析中

13、正确的是（A.该植物在25条件下，单位时间内光合作用制造的有机物最多组别*四五温度（）1520253035黑暗中CO2的释放量（mg/h）1. 01. 51. 83. 03. 2光照下CO2的吸收量（mg/h）2. 53. 33. 83. 43. 2B.在35c条件下，光照12h,黑暗12h,经过一昼夜植物能生长C.在15c条件下，该植物的净光合作用速率为1.5mg/hD.光照相同时间，35c时光合作用制造的有机物总量与30时相等答案：B解析：当温度为25时净光合作用速率为3.8mg/h,呼吸作用消耗速率为1. 8mg/h, 所以实际光合作用速率为3.8+1. 8=5. 6mg/h,而在30时

14、依据公式可得实际光合作用速 率为3. 4+3. 0=6. 4mg/h, A错误；在35c条件下，该植物实际光合作用速率为 3. 2+3. 2=6. 4mg/h,而呼吸作用速率为3.2mg/h,所以经过光照12h,黑暗12h后有机物 的积累量为。，植物不能生长，B错误；在15条件下，该植物的净光合作用速率等于光照 下C02的吸收量，为2.5mg/h, C错误；、光照相同时间，35时光合作用制造的有机物总 量与30时分别为（3.4+3. 0）和（3.2+3. 2）,都是6.4mg/h, D正确。笔记：（二）光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动1.易混点辨析（1）曲线中补偿点和饱和点的移动规律CO2

15、（或光）补偿点和饱和点的移动方向：一般有左移、右移之分，其中co2 （或光）补偿 点B是曲线与横轴的交点，CO2 （或光）饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度（或光 照强度），位于横轴上。呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2 （或光）补偿点B应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2 （或光）补偿点B应右移， 反之左移。阴生植物与阳生植物相比，C02 （或光）补偿点和饱和点都应向左移动。（2）曲线上其他点（补偿点之外的点）的移动方向在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横 坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标

16、上移或下移，最后得到该点的移动方向。 2.考场突破下面a图表示番茄叶肉细胞内两个重要生理过程中C、H、0的变化；b图表示一个种植 有番茄植株的密闭容器内氧气含量的变化曲线。请据图回答：（1 ）a图中甲、乙生理过程所发生的场所分别是、。物质A为 o（2）b图中番茄植株光合作用产生的02量和呼吸作用消耗的。2量相等的点是; 该番茄植株经过一昼夜后，是否积累了有机物？，你的依据是 o（3）图c曲线表示某植物在恒温30 C时光合速率与光照强度的关系。b点对应的光照 强度被称为 o已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25c和30,在其他条件不变的情况下，将温度调节到25,图c中a点将向 移动，b

17、点将向移动。答案：（1）叶绿体细胞质基质和线粒体。2（2） B、C 否装置中的氧气含量比实验前低，说明番茄植株细胞呼吸消耗的有机物总量多于光合作用合成的有机物总量，因此没有积累有机物（3）光补偿点上 左解析：（1）分析题图可知，甲表示光合作用，场所为叶绿体；乙表示呼吸作用，场所为 细胞质和线粒体；物质A为光合作用光反应的产物02。（2）根据题图可知，光合作用产生的02量和呼吸作用消耗的。2量相等的点是B、C两 点；因为D点低于A点，一昼夜后容器内的氧气含量降低，即番茄自身光合作用产生的氧气 和有机物不足以提供自身呼吸作用对氧气和有机物的消耗，故该番茄植株经历一昼夜后没有 有机物的积累。（3）由

18、题图可得，b点对应的光照强度为光补偿点；温度调节到25C, a点表示的呼吸 速率下降，将向上移动；b点表示光补偿点，指光合速率和呼吸速率相同时的光照强度，光 合作用速率上升，与呼吸速率相同的光合速率所需的光照强度降低，故b点向左移动。笔记：巩固练习1 .下列关于菠菜中光合色素的叙述，正确的是()A.该植物所有细胞中都含有光合色素B.可用无水乙醇将光合色素分离出来C.分离光合色素时，滤液细线画的越粗，层析效果越明显D.光合色素中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光【答案】D【解析】植物体内光合色素都位于叶绿体中，故有的细胞不含光合色素，A错误；由于光合 色素只溶解于有机溶剂，所以可用无水乙醇将色素提取出来

19、，B错误；分离色素时画滤液细 线时，重复画线操作应在前一次画线晾干后再进行重复操作，滤液细线越齐越细层析效果越 明显，C错误；光合色素中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，D正确。2.下表是在适宜条件下测得某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关分析不正确的是()波长/nm400450500550600670700吸收光能百分比()叶绿素a4068515164016全部色素75935035457535A. 02的释放速率变化与色素吸收光能百分比变化趋势基本一致B.由550nm波长的光转为670nm波长的光时，叶绿体中C3的量会增加C.该植物缺乏Mg时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大D.环境温度降低

20、，该植物对光能的利用能力降低【答案】B【解析】植物进行光合作用时，光反应阶段能吸收光能并产生H和ATP,释放出氧气， 因此在一定范围内，色素吸收利用光能越多，氧气释放量越大，A正确；当光波长由550nm 波长的光转为670nm波长的光时，植物吸收光能的百分比增加，光反应阶段加快，造成H 和ATP增多，C3的还原加快，因此C3的含量会减少，B错误；当植物缺乏Mg时，叶绿素a 不能合成，因此叶绿素a吸收光能的减少幅度更大，C正确；当环境温度降低时，酶的活性 降低，植物对光能的利用能力降低，D正确。3.下图的纵坐标表示某种植物气体吸收量或释放量的变化。下列说法正确的是()A.若A代表02吸收量，E点

21、时光合作用积累的有机物量是12B.若A代表O2吸收量，可以判断D点开始进行光合作用C.若A代表CO2释放量，C点时植物根部释放的CO2 一定来自线粒体D.若A代衰C02释放置，提高大气中的C02浓度，E点向右下移动【答案】D【解析】若A代表02吸收量，E点时光合作用积累的有机物量是8, A错误；若A代表Ch 吸收量，D点表示光补偿点，光合作用从D点以前已经开始，B错误；若A代表C02释放量, C点时植物根部释放的C02来自细胞质基质和线粒体，C错误；若A代表C02释放量，提高 大气中的CO2浓度，光饱和点（E点）增大，向右下移动，D正确。4.科研工作者为研究光照和C02对植物细胞代谢的影响，将

22、某绿藻细胞悬浮液放入密闭容 器中，保持适宜的pH和温度，测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度，结果如下图所示。下列有 关该实验装置中溶解氧变化原因的解释不正确的是（ ）A.第4分钟前溶解氧的量下降是呼吸作用消耗所致B.第5至6分钟植物细胞光合作用强度大于呼吸作用C.第6至7分钟水中C02浓度限制了光合作用速率D.第9分钟后溶解氧的量不再增加的原因是温度较低【答案】D【解析】由题图可知，前4分钟处于黑暗环境中，细胞只进行呼吸作用，4分钟开始进行光 照，4分钟之后，开始进行光合作用，第4分钟前溶解氧的量下降是呼吸作用消耗所致，A 正确；第5至6分钟，细胞悬浮液中溶解氧的浓度升高，植物细胞光合作用强度大于呼吸作 用，B正确；第6至7分钟细胞悬浮液中溶解氧的浓度不变，由曲线可知，第7分钟添加二 氧化碳，细胞悬浮液中溶解氧的浓度又上升，第6至7分钟水中C02浓度限制了光合作用速 率，C正确；据题干“保持适宜的pH和温度”，可知第9分钟后溶解氧的量不再增加的原因 与温度无关，D错误。5.下图表示温室栽培的草莓净光合作用速率日变化曲线示意图（在C点打开通风口，一小 时后关闭）请据图分析以下问题。（1）在B点，草莓产生ATP的细胞器有 o（2） BC段速率下降的原因是, EF段速率下降的主要原因是 o（3）在7时19时的时间内，草莓有机物的积累量 （升高/降低/不变），原因是【答案】（1）叶绿体和线粒体