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1、細(xì)胞的新陳代謝細(xì)胞的新陳代謝第第 講講 1.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) (1)色素的種類、作用及層析后的位置色素種類吸收光譜 濾紙條上的位置葉綠素(3/4) .(藍(lán)綠色)吸收紅光和藍(lán)紫光 .(黃綠色)葉綠素葉綠素a葉綠素葉綠素b色素種類吸收光譜濾紙條上的位置 .(橙黃色)吸收藍(lán)紫光 .(黃色)類胡蘿類胡蘿卜素卜素(1/4)胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素 (2)色素的分布、功能、特性及分離方法 分布：葉綠體基粒的 上。 功能：吸收光能、傳遞光能(四種色素)，轉(zhuǎn)化光能(只有少量葉綠素a)。 特性：不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有機(jī)溶劑。 分離方法： 法。類囊體薄膜類囊體薄膜紙層析紙層析 (3)影響葉

2、綠素合成的因素 光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中不能合成葉綠素，因此呈現(xiàn)黃色。 溫度：葉綠素合成需要 的催化。 礦質(zhì)元素： 是構(gòu)成葉綠素的成分之一，此外缺乏鐵、銅等礦質(zhì)元素，也不能合成葉綠素。鎂鎂酶酶 (4)進(jìn)行葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)進(jìn)行葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn) 提取原理：葉綠體中的色素能夠溶解在提取原理：葉綠體中的色素能夠溶解在_中，如無水乙醇，所以可以在葉片中，如無水乙醇，所以可以在葉片被磨碎以后用被磨碎以后用_提取葉綠體中的色素。提取葉綠體中的色素。 二氧化硅的作用是二氧化硅的作用是_；碳酸鈣的作用是碳酸鈣的作用是_；_用來溶解提取葉綠體中的色素。用來溶解提取葉綠體中的

3、色素。有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑 無水乙醇無水乙醇 使研磨更加充分、迅速使研磨更加充分、迅速 保護(hù)葉綠素不被分解保護(hù)葉綠素不被分解 無水乙醇無水乙醇 分離原理：葉綠體中的色素在層析液中分離原理：葉綠體中的色素在層析液中的的_不同。不同。_的隨層析液在濾紙的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；上擴(kuò)散得快；_的隨層析液在濾紙上的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得慢。根據(jù)這個(gè)原理就可以將葉綠體中不擴(kuò)散得慢。根據(jù)這個(gè)原理就可以將葉綠體中不同的色素分離開來。同的色素分離開來。 觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果：最后濾紙條上將分離出觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果：最后濾紙條上將分離出四 條 色 素 帶 ， 顏 色 從 上 往 下 分 別 是四 條 色 素 帶 ， 顏 色 從

4、 上 往 下 分 別 是_，四種色素分別，四種色素分別是是_。溶解度溶解度溶解度高溶解度高溶解度底溶解度底橙黃色、黃色、藍(lán)綠色和黃綠色橙黃色、黃色、藍(lán)綠色和黃綠色 胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素和葉綠素b 2.光合作用的原理和應(yīng)用 (1)光合作用的探究歷程內(nèi)容過程結(jié)論普利斯特利實(shí)驗(yàn)(1)點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起，裝置密閉(2)小鼠與綠色植物一起，裝置密閉(1)蠟燭不熄滅(2)小鼠不易窒息植物更新空氣 薩克斯實(shí)驗(yàn) 過程： 結(jié)論： 綠葉光合作用產(chǎn)生 。 一半曝光一半曝光 脫去綠色后加碘液脫去綠色后加碘液 深藍(lán)色深藍(lán)色 一半遮光一半遮光脫去綠色后加碘液脫去綠色后加碘液無顏

5、色變化無顏色變化12 h綠葉綠葉黑暗黑暗淀粉淀粉 恩格爾曼 過程： 結(jié)論： O2是水綿的釋放的 ，光合作用的場所是 。黑暗黑暗無空氣無空氣極細(xì)光束極細(xì)光束好氧細(xì)菌只分好氧細(xì)菌只分布在光束照射部位的周圍布在光束照射部位的周圍水綿水綿好氧細(xì)菌好氧細(xì)菌空氣中曝光空氣中曝光好氧細(xì)菌分好氧細(xì)菌分布在所有受光部位布在所有受光部位葉綠體葉綠體葉綠體葉綠體 魯賓和卡門實(shí)驗(yàn) 過程： 結(jié)論： 光合作用釋放的O2全部來自 .H218O、CO2釋放釋放18OH2O、C18O2釋放釋放O2向植物提供向植物提供水水 (2)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)需要條件 .有光無光都能進(jìn)行 反應(yīng)場所葉綠體類囊體的薄

6、膜 .物質(zhì)變化2H2O4 H+O2ADP+Pi+能量 ATPCO2+C5 2C32C3 (CH2O)+C5ATP ADP+Pi+能量光、色素、酶光、色素、酶葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)能量變化光能活躍的 能活躍的 能穩(wěn)定的 能完成標(biāo)志O2釋放、ATP和H的生成葡萄糖等有機(jī)物的生成兩者關(guān)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供 . ；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供 .能量能量(ATP)化學(xué)化學(xué)化學(xué)化學(xué)ADP和和Pi還原劑還原劑H化學(xué)化學(xué) (3)光合作用原理的應(yīng)用 光合作用強(qiáng)度的概念：指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的量。 調(diào)控環(huán)境因素來增加光合作用強(qiáng)度。因素對光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)用光a.光照弱時(shí)光合作用

7、減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)，光合作用_，但光照增強(qiáng)到一定程度時(shí)，光合作用速度不再增加；b光強(qiáng)相同時(shí)，單色光中，_對光合作用效果最好，紅光次之，_最差a.適當(dāng)提高光照強(qiáng)度；b對溫室大棚用_玻璃效果最好；c若要降低光合作用，用綠色玻璃最好隨之加快隨之加快 藍(lán)紫光藍(lán)紫光 綠光綠光 無色無色 溫度溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫度過高時(shí)，植物葉片的氣孔關(guān)閉，CO2的供應(yīng)停止，進(jìn)而影響光合作用中的_反應(yīng)溫室栽培植物時(shí)，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫CO2濃度在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而_，但到達(dá)一定程度時(shí)再增加CO2濃度，光合速率不再增加溫室栽培時(shí)適當(dāng)提高CO2濃度暗暗增加增加

8、3.化能合成作用 (1)概念：利用體外環(huán)境中某些無機(jī)物氧化過程中釋放的能量，將CO2等無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物。 (2)實(shí)例： .的化能合成作用。硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 1.實(shí)驗(yàn)原理： 葉綠體中色素的提取葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑如丙酮中，因此可以用酒精、丙酮等來提取葉綠體中的色素。 色素的分離紙層析法。根據(jù)葉綠體中色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，從而將色素分離開來。 2.與光合作用有關(guān)的曲線圖 用紙層析法能夠?qū)⑷~綠體的四種色素分開的原因是( ) A.四種色素隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散速度不同 B.四種色素隨濾液在濾紙條上擴(kuò)散速度不同 C.四種色素隨濾液在濾紙上滲透速度不

9、同 D.四種色素隨層析液在濾紙上滲透速度不同 由于色素在層析液中溶解度不同，造成其擴(kuò)散速度不同。溶解度最大的是胡蘿卜素，它擴(kuò)散的距離最遠(yuǎn)，其次是葉黃素，而葉綠素的溶解度最小。A 某同學(xué)提取得到葉綠體色素溶液后，某同學(xué)提取得到葉綠體色素溶液后，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴幾滴層析液，色素隨層析液擴(kuò)散得到右下圖結(jié)果，滴幾滴層析液，色素隨層析液擴(kuò)散得到右下圖結(jié)果，則則1、2、3、4四條色素帶依次表示四條色素帶依次表示( ) A.胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素、葉綠素b B.葉黃素、胡蘿卜葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素

10、素、葉綠素a、葉綠素、葉綠素b C.葉綠素葉綠素a、葉綠素、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素、胡蘿卜素、葉黃素 D.葉綠素葉綠素b、葉綠素、葉綠素a、胡蘿卜素、葉黃素、胡蘿卜素、葉黃素 色素在層析液中由于溶解度不同，故在濾紙上的擴(kuò)散速度不同，溶解度最大的胡蘿卜素的擴(kuò)散速度最快，故應(yīng)該在圓形濾紙的最外側(cè)。由外至里依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。A 在正常條件下進(jìn)行光合作用的某植物，當(dāng)突然改變某條件后，即可發(fā)現(xiàn)其葉肉細(xì)胞內(nèi)五碳化合物含量突然上升，則改變的條件是( ) A.停止光照 B.停止光照并降低二氧化碳濃度 C.升高二氧化碳濃度 D.降低二氧化碳濃度 二氧化碳是暗反應(yīng)的條件之一，如果二氧

11、化碳減少，就不能順利地形成C3，已有的C3會(huì)通過C3的還原途徑而生成C5。這樣C3減少，C5形成后卻不能進(jìn)一步順利地轉(zhuǎn)變，于是就積累起來。D 對某植物作如下處理:(甲)持續(xù)光照20 min；(乙)先光照5 s后再黑暗處理5 s，連續(xù)交替40 min。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下植物光合作用所制造的O2和合成的有機(jī)物總量符合下列哪項(xiàng)( ) A.O2:甲乙，有機(jī)物：甲=乙 B.O2：甲=乙，有機(jī)物：甲=乙 C.O2：甲=乙，有機(jī)物：甲乙 D.O2：甲乙，有機(jī)物：甲乙 甲、乙的光反應(yīng)均進(jìn)行20 min，因此制造的O2相同；乙的暗反應(yīng)時(shí)間長于甲，因此乙合成的有機(jī)物多于甲。C 森林中，陽光可能會(huì)

12、穿過森林中的空隙，在地上投下“光斑”，它們隨著太陽的運(yùn)動(dòng)和枝葉的擺動(dòng)而移動(dòng)。下圖顯示了在“光斑”照耀前后一株生長旺盛的植物光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的情況。請據(jù)圖分析回答： (1)“光斑”照耀開始時(shí)，CO2吸收速率和O2的釋放速率分別發(fā)生了什么變化? 。 . 此時(shí)限制光合作用產(chǎn)物(糖類)合成的主要因素是 .“光斑光斑”照耀開始時(shí)氧氣釋放速度急劇上升，照耀開始時(shí)氧氣釋放速度急劇上升，二氧化碳的吸收速率二氧化碳的吸收速率二氧化碳吸收速率上升相對緩慢二氧化碳吸收速率上升相對緩慢 (2)當(dāng)“光斑”移開時(shí)，O2的釋放速率立刻恢復(fù)原水平的原因是 . ； 而CO2吸收速率延續(xù)了一段時(shí)間后才下降，原因

13、是 . 。 “光斑”照耀期間積累的ATP和H隨著隨著“光斑光斑”的移開，的移開，光照強(qiáng)度降低，光反應(yīng)速率下降光照強(qiáng)度降低，光反應(yīng)速率下降還可以使暗反應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間還可以使暗反應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間 本題考查影響光合作用的因素(光照)，以及光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系。 (1)依圖示可知，“光斑”照耀開始時(shí)O2的釋放速率迅速上升，CO2吸收速率緩慢上升。這是由于植物一旦接受到光照，便可迅速進(jìn)行光反應(yīng)，釋放出O2；而暗反應(yīng)的進(jìn)行需要光反應(yīng)提供的ATP和NADPH（H），故暗反應(yīng)時(shí)間上較光反應(yīng)稍晚，故CO2的吸收速率較緩慢，從而限制了光合作用產(chǎn)物(糖類)的合成。 (2)當(dāng)“光斑”移開時(shí)，光照強(qiáng)度降低，光反應(yīng)速率下降

14、，故O2的釋放速率迅速下降；由于葉綠體基質(zhì)中還有之前光反應(yīng)積累的ATP和H，還可以使暗反應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間，故CO2的吸收速率緩慢下降。 將長勢相同、數(shù)量相等的甲、乙兩個(gè)品種的大豆幼苗分別置于兩個(gè)相同的密閉透明玻璃罩內(nèi)，在光照、溫度等相同且適宜的條件下培養(yǎng)，定時(shí)測定玻璃罩內(nèi)的CO2含量，結(jié)果如圖。據(jù)圖回答： (1)025 min期間，影響甲品種大豆幼苗光合作用強(qiáng)度的主要因素是 含量。 (2)乙植株比甲植株固定CO2的能 力 （填“強(qiáng)”或“弱”）。 (3)015 min期間植株釋放O2速率的變化趨勢是 。 (4)3045 min期間兩個(gè)玻璃罩內(nèi)CO2含量相對穩(wěn)定的原因是_ _CO2強(qiáng)強(qiáng)減慢減慢植物呼

15、吸作用釋放植物呼吸作用釋放CO2的量與其光合作用消耗的量與其光合作用消耗CO2的量相等的量相等 本題考查外界因素對光合作用的影響以及與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度之間的關(guān)系。 (1)025 min期間，甲品種的玻璃鐘罩內(nèi)的CO2含量減少的幅度漸漸變小，25 min后玻璃鐘罩內(nèi)的CO2含量不再變化，說明在光照、溫度等相同且適宜的條件下，甲品種大豆幼苗的光合作用速率在025 min期間因原料CO2含量不斷減少而逐漸減小，25 min后甲品種大豆幼苗的光合作用速率與呼吸速率相等。 (2)當(dāng)玻璃鐘罩內(nèi)CO2含量很低時(shí)，乙植株仍能從鐘罩內(nèi)吸收CO2，說明乙品種大豆幼苗固定CO2的能力強(qiáng)，能利用低濃度的CO2。 (3)0

16、15 min期間因玻璃鐘罩內(nèi)CO2含量減少的幅度變小，即凈光合作用速率逐漸降低，因此對應(yīng)的植株釋放O2的速率也會(huì)逐漸減慢。 (4)玻璃鐘罩內(nèi)CO2含量相對穩(wěn)定，并不是說植株不進(jìn)行光合作用，而是光合作用速率等于呼吸作用速率。 【真題真題1】10全國卷全國卷)請回答下列問題：請回答下列問題： (1)氮、磷、鎂氮、磷、鎂3種元素中，構(gòu)成生命活動(dòng)種元素中，構(gòu)成生命活動(dòng)所需直接能源物質(zhì)的元素是所需直接能源物質(zhì)的元素是_，構(gòu)成細(xì)胞，構(gòu)成細(xì)胞膜的元素是膜的元素是_。 (2)缺鎂時(shí)植物葉片發(fā)黃，其 原 因 是缺鎂時(shí)植物葉片發(fā)黃，其 原 因 是_。氮、磷氮、磷氮、磷氮、磷鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂導(dǎo)致葉綠素的鎂

17、是葉綠素的組成成分，缺鎂導(dǎo)致葉綠素的合成受阻合成受阻 (3)在提取葉綠體色素的過程中，研磨葉片在提取葉綠體色素的過程中，研磨葉片時(shí)通常需加少量二氧化硅、碳酸鈣及適量丙酮。時(shí)通常需加少量二氧化硅、碳酸鈣及適量丙酮。二氧化硅的作用是二氧化硅的作用是_，碳酸鈣的作用是碳酸鈣的作用是_，丙酮的作用是丙酮的作用是_。光反應(yīng)中。光反應(yīng)中能把光能轉(zhuǎn)換成電能的葉綠素是少數(shù)處于特殊能把光能轉(zhuǎn)換成電能的葉綠素是少數(shù)處于特殊狀態(tài)的狀態(tài)的_。有助于磨碎植物細(xì)胞有助于磨碎植物細(xì)胞防止研磨過程中葉綠體色素被破壞防止研磨過程中葉綠體色素被破壞色素的提取溶劑色素的提取溶劑葉綠素葉綠素a 【解析解析】(1)生命活動(dòng)的直接能源物

18、質(zhì)是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是ATP，其組成元素是，其組成元素是C、H、O、N、P。細(xì)胞膜。細(xì)胞膜由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其組成元素是由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其組成元素是C、H、O、N、P。 (2)鎂是葉綠素的組成元素，缺鎂時(shí)植物合鎂是葉綠素的組成元素，缺鎂時(shí)植物合成葉綠素受阻，從而葉片呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏成葉綠素受阻，從而葉片呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色。色。 (3)在提取葉綠體色素的過程中，加入在提取葉綠體色素的過程中，加入SiO2是為了加速研磨，加入是為了加速研磨，加入CaCO3是為了防是為了防止在研磨過程中葉綠素被破壞，加入丙酮是止在研磨過程中葉綠素被破壞，加入丙酮是為了將葉綠體色素溶解在丙酮中，以便提取

19、為了將葉綠體色素溶解在丙酮中，以便提取色素。色素。 (4)光反應(yīng)過程中將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿氖枪夥磻?yīng)過程中將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿氖巧贁?shù)特殊狀態(tài)的葉綠素少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a。 【真題2】(08山東)下圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。在圖示結(jié)構(gòu)上( ) A.生物膜為葉綠體內(nèi)膜 B.可完成光合作用的全過程 C.發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是：光能電能化學(xué)能 D.產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項(xiàng)生理活動(dòng) 圖圖 【解析】本題綜合考查了光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和過程方面的知識。從圖中所含有的色素以及發(fā)生的過程可以判斷，該膜是類囊體膜，是光反應(yīng)的場所。發(fā)生的物質(zhì)變化過程是水的光解和ATP的合成；發(fā)生的能量變化過程是：光能電

20、能化學(xué)能；該過程產(chǎn)生的ATP只用于還原C3，而不能用于其他生理活動(dòng)。C 【真題3】(08江蘇)下列關(guān)于葉綠體和光合作用的描述中正確的是( ) A.葉片反射綠光故呈綠色，因此日光中綠光透過葉綠體的比例最小 B.葉綠體的類囊體膜上含有自身光合作用所需的各種色素 C.光照下葉綠體中的ATP主要是由光合作用合成的糖經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的 D.光合作用強(qiáng)烈時(shí)，暗反應(yīng)過程直接將3個(gè)CO2分子合成一個(gè)三碳化合物 【解析】本題考查光合作用的相關(guān)知識。葉綠體中的各種色素分布在類囊體膜上，B選項(xiàng)正確；光照下葉綠體中的ATP是由光反應(yīng)產(chǎn)生的，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；光合作用暗反應(yīng)中CO2的固定是由1分子CO2和1分子C5形成2分子C

21、3，而不能直接將3個(gè)CO2合成一個(gè)三碳化合物，D錯(cuò)誤。B 【真題4】（09安徽）葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場所。下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是( ) A.葉綠體中的色素主要分布在類囊 體 腔內(nèi) B.H2O在光下分解為H和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)中 C.CO2的固定過程發(fā)生在類囊體薄膜上 D.光合作用的產(chǎn)物淀粉是在基質(zhì)中合成的 【解析】葉綠體中的色素主要分布在類囊體膜上；H2O在光下分解的過程也是在類囊體膜上進(jìn)行的；CO2的固定和淀粉的合成發(fā)生在暗反應(yīng)中，在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行。所以D正確。D 【真題5】(09浙江）下列關(guān)于植物光合作用和細(xì)胞呼吸的敘述，正確的是（ ） A.無氧和零下低溫環(huán)境

22、有利于水果的保鮮 B.CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6分解成CO2的過程發(fā)生在線粒體中 C.光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP D.夏季連續(xù)陰天，大棚中白天適當(dāng)增加光照，夜晚適當(dāng)降低溫度，可提高作物產(chǎn)量 【解析】水果保鮮的原理是降低細(xì)胞呼吸作用，低氧和低溫都可減弱細(xì)胞呼吸，但如果完全無氧時(shí)細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)物酒精對細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，會(huì)使水果腐爛；零下溫度會(huì)使細(xì)胞結(jié)冰而死亡，這樣達(dá)不到保鮮目的。有氧呼吸過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，無氧呼吸發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，兩種呼吸方式都能產(chǎn)生CO2。白天既進(jìn)行光合作用，也進(jìn)行呼吸作用，前者大于后者，有機(jī)物積累；夜間只進(jìn)行呼吸作用。因此，白天適當(dāng)升溫，夜間適當(dāng)降溫，可增加有機(jī)物積累，提高作物產(chǎn)量。D