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專題六光合作用 葉綠體色素的提取 分離與功能 1 完善色素提取 分離的實驗過程 有機溶劑 如無水乙醇 能溶解色素 因溶解度不同而擴散速度不同 過濾 二氧化硅 碳酸鈣 無水乙醇 收集濾液 兩角 用鉛筆畫一條細(xì) 濾液細(xì)線 重復(fù)一兩次 層析液 培養(yǎng)皿 橙黃色 黃色 藍(lán)綠色 黃綠色 2 色素的種類和功能 葉綠素a 葉綠素b 黃 橙黃 藍(lán)紫光和紅光 藍(lán)紫光 光合作用的過程 1 連線光合作用的探索歷程 2 光合作用的反應(yīng)式及過程 1 反應(yīng)式 2 過程 區(qū)別 CO2 H2O CH2O O2 光能 葉綠體 聯(lián)系 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供 暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供 H 和ATP ADP Pi 光 色素 酶 類囊體的薄膜上 ATP ATP中活躍 的化學(xué)能 酶 葉綠體基質(zhì) C3 CH2O 有機物中穩(wěn) 定的化學(xué)能 H O2 影響光合作用的環(huán)境因素 1 影響因素 1 空氣中 2 土壤中 3 光照的以及光的成分 4 等 CO2的濃度 水分的多少 長短與強弱 溫度的高低 2 探究光照強弱對光合作用強度的影響 1 實驗流程 對照實驗及結(jié)果 多 中 少 2 實驗結(jié)論 小圓形葉片中產(chǎn)生的O2多 浮起的多 在一定范圍內(nèi) 隨著光照強度不斷增強 光合作 用強度也不斷增強 1 光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系 光照和CO2濃度變化時 C3 C5等物質(zhì)相對含量的變化分析 2 C3 C5 H 和ATP相對含量變化分析當(dāng)外界條件改變時 光合作用中C3 C5 H ATP的含量變化可以采用如圖分析 1 圖示 2 分析 典例1 離體葉綠體在光下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時 如果突然中斷CO2的供應(yīng) 下列關(guān)于短時間內(nèi)葉綠體中ATP與O2的相對含量變化的示意圖中 正確的是 解析光合作用穩(wěn)定時 ATP與ADP的轉(zhuǎn)化也相對穩(wěn)定 突然中斷CO2的供給使C3驟減 ATP因失去作用對象而終止水解 此時的光反應(yīng)繼續(xù)利用ADP合成ATP 當(dāng)ADP和NADP 耗盡后 光反應(yīng)也停止 不再產(chǎn)生O2 答案B 以題說法 1 光照強度與光合作用速率的關(guān)系曲線 1 曲線分析 如圖 影響光合作用類曲線解讀 2 應(yīng)用 陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低 如圖中虛線所示 間作套種農(nóng)作物 可合理利用光能 2 CO2濃度與光合作用速率的關(guān)系曲線 1 曲線分析 圖1中A點表示CO2補償點 即光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO2濃度 圖2中A 點表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度 B和B 點都表示CO2飽和點 2 應(yīng)用 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過 正其行 通其風(fēng) 增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度 提高光合作用速率 3 溫度影響光合作用的曲線 1 曲線分析 溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率 2 應(yīng)用 冬季 溫室栽培可適當(dāng)提高溫度 晚上可適當(dāng)降低溫度 以降低細(xì)胞呼吸消耗有機物 4 密閉容器及自然環(huán)境中植物光合作用曲線 1 圖1中各點含義及形成原因分析 A點 凌晨2時 4時 溫度降低 呼吸作用減弱 CO2釋放減少 B點 有微弱光照 植物開始進(jìn)行光合作用 BC段 光合作用小于呼吸作用 C點 上午7時左右 光合作用等于呼吸作用 CE段 光合作用大于呼吸作用 D點 溫度過高 部分氣孔關(guān)閉 出現(xiàn) 午休 現(xiàn)象 E點 下午6時左右 光合作用等于呼吸作用 EF段 光合作用小于呼吸作用 FG段 沒有光照 停止光合作用 只進(jìn)行呼吸作用 綠色植物24h內(nèi)有機物的 制造 消耗 與積累 典型圖示 曲線解讀a 積累有機物時間段 CE段 b 制造有機物時間段 BF段 c 消耗有機物時間段 OG段 d 一天中有機物積累最多的時間點 E點 e 一晝夜有機物的積累量 SP SM SN SP SM SN分別表示P M N的面積 2 圖2中各點含義及形成原因分析 AB段 無光照 植物只進(jìn)行呼吸作用 BC段 溫度降低 呼吸作用減弱 CD段 4時后 微弱光照 開始進(jìn)行光合作用 但光合作用強度 呼吸作用強度 D點 隨光照增強 光合作用強度 呼吸作用強度 DH段 光照繼續(xù)增強 光合作用強度 呼吸作用強度 其中FG段表示 光合午休 現(xiàn)象 H點 隨光照減弱 光合作用強度下降 光合作用強度 呼吸作用強度 HI段 光照繼續(xù)減弱 光合作用強度 呼吸作用強度 甚至光合作用完全停止 典例2 2015 河南許昌中學(xué)聯(lián)考 將一植物放在密閉的玻璃罩內(nèi) 置于室外進(jìn)行培養(yǎng) 假定玻璃罩內(nèi)植物的生理狀態(tài)與自然環(huán)境中相同 獲得實驗結(jié)果如下圖 下列有關(guān)說法不正確的是 A 圖乙中的c點對應(yīng)圖甲中的C點 此時細(xì)胞內(nèi)的氣體交換狀態(tài)對應(yīng)圖丙中的 B 圖甲中的F點對應(yīng)圖乙中的h點 此時細(xì)胞內(nèi)的氣體交換狀態(tài)對應(yīng)圖丙中的 C 到達(dá)圖乙中的d點時 玻璃罩內(nèi)CO2濃度最高 此時細(xì)胞內(nèi)氣體交換狀態(tài)對應(yīng)圖丙中的 D 經(jīng)過這一晝夜之后 植物體的有機物含量會增加 丙 解析圖甲B點表示剛進(jìn)行光合作用 C F點表示光合速率等于呼吸速率 而圖乙c點表示開始進(jìn)行光合作用 d h點表示光合速率等于呼吸速率 到達(dá)圖乙中的d點之前 只進(jìn)行呼吸作用或呼吸作用大于光合作用 玻璃罩內(nèi)CO2濃度不斷升高 d點之后 光合作用大于呼吸作用 玻璃罩內(nèi)CO2濃度開始下降 經(jīng)過一晝夜 玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降 說明總的光合作用大于呼吸作用 植物體的有機物含量會增加 答案A 以題說法 解答坐標(biāo)曲線題的基本步驟 1 過程聯(lián)系圖解 光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系 2 物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化 1 物質(zhì)轉(zhuǎn)化 2 能量轉(zhuǎn)化 3 光合速率與呼吸速率的關(guān)系 圖1 1 綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織只進(jìn)行呼吸作用 測得的數(shù)據(jù)為呼吸速率 A點 2 綠色組織在有光條件下 光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行 測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率 3 總 真正 光合速率 凈光合速率 呼吸速率 4 相關(guān)曲線分析 以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo) 典例3 2014 合肥模擬 圖1表示光合作用過程概要的模式圖 其中 表示化學(xué)反應(yīng) A H代表物質(zhì) 圖2表示將某綠藻細(xì)胞懸浮液放入密閉的容器中 在保持一定的pH和溫度時 給予不同條件時細(xì)胞懸浮液中溶解氧濃度變化的模式圖 據(jù)圖回答問題 1 寫出物質(zhì)F的名稱 據(jù)圖2分析 該綠藻細(xì)胞的呼吸速率為 mol min 2 在圖2中乙處光照開始后 溶解氧濃度稍有增加 但第6min后不再增加而穩(wěn)定 原因是光照后容器中 減少 光合作用速率下降 第6min后光合作用速率 填 小于 大于 或 等于 呼吸作用速率 3 在圖2中丙處若添加的是14CO2 發(fā)現(xiàn)7s后有多達(dá)12種產(chǎn)物含有放射性 而5s內(nèi)的代謝產(chǎn)物中含有放射性的基本只有一種物質(zhì) 該物質(zhì)最可能是 填圖1中字母 若在圖2中丁處加入使光反應(yīng)停止的試劑 則正確表示溶氧變化的曲線是a g中的 4 若在圖2中丁處給予一定的條件 使溶解氧的變化如圖中的b 預(yù)計1h后 綠藻細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的氧氣量為 mol 若綠藻在特定條件下的光合速率為圖2中的c 且呼吸速率與圖2所示一致 則在該條件下每天光照至少 h綠藻才能正常生長 解析本題考查光合作用的過程 光合作用和呼吸作用過程中氧氣含量的變化 1 分析圖1可知 物質(zhì)A是水 B是氧氣 D是 H F是ATP 由圖2可知 0 4min內(nèi)綠藻細(xì)胞處于黑暗條件下 只進(jìn)行呼吸作用 呼吸速率 10 4 2 5 mol min 2 影響光合作用的環(huán)境因素有光照 CO2濃度等 因此可以判斷6min后溶解氧不再增加而穩(wěn)定的原因是CO2減少 此時氧氣的產(chǎn)生和消耗處于平衡狀態(tài) 即光合速率等于呼吸速率 3 14CO2進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)首先經(jīng)過固定過程形成E C3 因此最先出現(xiàn)放射性的物質(zhì)是E 若丁處加入使光反應(yīng)停止的試劑 則綠藻細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用 根據(jù)綠藻的呼吸速率可知 溶氧變化的曲線可用曲線e表示 4 圖2中曲線b說明綠藻細(xì)胞的凈光合速率為10 mol min 即實際光合速率 10 2 5 12 5 min min 因此1h后 綠藻細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的氧氣量 12 5 60 750 mol 圖2中的曲線c說明綠藻細(xì)胞的凈光合速率為5 mol min 實際光合速率為7 5 mol min 光合作用1h產(chǎn)生的氧氣量為450 mol 而呼吸作用一天 24h 消耗的氧氣量為3600 mol 因此每天光照至少要8h綠藻才能正常生長 答案 1 ATP2 5 2 CO2等于 3 Ee 4 7508 以題說法 表示凈光合速率和真正光合速率的關(guān)鍵語句 坐標(biāo)曲線的解題技巧 技能歸納 1 坐標(biāo)曲線題析題的四個步驟 1 識標(biāo) 看清縱 橫坐標(biāo)的含義 找出二者之間的聯(lián)系是解答此類試題的基礎(chǔ) 坐標(biāo)曲線實際上就是橫坐標(biāo)對縱坐標(biāo)的影響 縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的關(guān)系 有的比較明顯 有的比較隱晦 需利用所學(xué)的生物學(xué)知識聯(lián)想 推理 找出縱 橫坐標(biāo)聯(lián)系的 橋梁 從而找出縱橫坐標(biāo)表達(dá)的真正變量 2 明點 坐標(biāo)圖上的曲線是滿足一定條件的點的集合 在這些點的集合中 有些特殊點 如曲線的起點 轉(zhuǎn)折點 終點 曲線與縱橫坐標(biāo)以及其他曲線的交叉點等 它們隱含著某些限制條件或某些特殊的生物學(xué)含義 明確這些特殊點的含義是解答此類試題的關(guān)鍵 3 析線 準(zhǔn)確描述曲線的增減變化以及找準(zhǔn)引起這種變化的主要原因是正確解答此類習(xí)題的根本所在 根據(jù)縱橫坐標(biāo)的含義可以得出 在一定范圍內(nèi) 隨 橫坐標(biāo)量 的增加 縱坐標(biāo)量 逐漸增加或減小 超過一定范圍后 隨 橫坐標(biāo)量 的增加 縱坐標(biāo)量 減少或增加 或者達(dá)到某種平衡狀態(tài) 從而揭示出各段曲線的變化趨勢及其含義 4 若為多重曲線坐標(biāo)圖 則可先分析每一條曲線隨橫坐標(biāo)變量的變化規(guī)律 再分析不同曲線變化的因果關(guān)系 先后關(guān)系 分別揭示其變化趨勢 然后對比分析找出符合題意的曲線 結(jié)論或者是教材中的結(jié)論性語言 進(jìn)而掌握兩個或多個變量變化快慢相應(yīng)生物學(xué)意義 2 坐標(biāo)曲線題分類例析 典例剖析 植物的光合作用受多種內(nèi) 外因素的影響 在相同條件下 不同植物光合速率不同 這是由植物本身的遺傳特性決定的 同一品種的光合速率主要受光照 CO2濃度 溫度 水分 礦質(zhì)營養(yǎng)等環(huán)境因素的影響 下面的甲圖是在乙圖M點的條件下測得的曲線 乙圖是在甲圖C點的條件下測得的曲線 請依圖回答下列問題 1 限制甲圖C點后光合作用速度增加的主要環(huán)境因素是 至少兩點 2 甲圖兩曲線的差異是由植物本身的 決定的 3 乙圖中兩曲線后段呈下降趨勢的原因是 4 如在乙圖的N點條件下測得陽生植物光照強度與光合CO2同化速率關(guān)系曲線 則該曲線與甲圖的陽生植物曲線比較B C點的移動情況是 解析 1 甲圖C點是該陽生植物的光飽和點 限制光合速率的環(huán)境因素已經(jīng)不是光照強度 而是其他的一些因素 可以通過對題目信息的理解獲得答案 如CO2濃度 溫度等因素 2 從題干敘述直接提取信息回答 3 乙圖中兩曲線反映在兩種不同CO2濃度下 隨溫度升高光合速率的變化情況 光合作用的暗反應(yīng)是由酶催化的化學(xué)反應(yīng) 溫度是影響酶活性的重要因素 高于或低于最適溫度 酶的活性都會降低 4 分析乙圖可知 同一溫度下 在飽和CO2濃度條件下光合速率比在大氣CO2濃度下要高 由此推知 陰生植物達(dá)到同等的光合速度 在飽和CO2濃度條件下需要的光照強度要小一些 故B點向左移 甲圖的C點是光飽和點 光合速率開始達(dá)到最大值時的光強度 實質(zhì)是強光下暗反應(yīng)跟不上光反應(yīng)從而限制了光合速率隨光強度的增加而提高 因此 在飽和CO2濃度條件下 CO2供應(yīng)充足 其光飽和點會增大 即右移 而且飽和光強下的光合速率也較高 即上移 綜上所述 C點向右上移 答案 1 CO2濃度 溫度 無機鹽 水分 至少兩點 2 遺傳物質(zhì) 遺傳特性 DNA 基因 3 溫度過高 酶活性降低 光合作用速率因而降低 4 B點左移 C點右上移