资源简介

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第4节 光合作用
课标要求
1、能力要求
1、 绿叶中色素的提取和分离的实验操作，掌握实验方法（课标：绿叶中色素的提取和分离）
2、 剖析科学家的探索光合作用经典试验，获得了实验设计的感性认识
3、 探究影响光合作用强度的环境因素（课标：探究光照强度对光合作用的影响）
4、联系光合作用的原理来分析、解释一些生产现象
5、正确解读各种数据图表
2、内容要求
1、说出绿叶中色素的种类和作用 2、说出叶绿体的结构和功能
3、理解光合作用过程和原理以及对它的认识过程 4、影响光合作用强度的环境因素
5、说出光合作用原理的应用 6、简述化能合成作用
知识网络体系
颜色 主要吸收光谱 定性滤纸上出现的色素层析图谱
叶绿素 叶绿素 a 21世纪教育网[来源:21世纪教育网]21世纪教育网 蓝绿色 [来源:21世纪教育网] 红光、蓝紫光 [来源:21世纪教育网] 位于中下层
叶绿素 b 黄绿色 位于最下层
类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 蓝紫光 位于最上层
叶黄素 黄色 位于中上层
（1） 部位：叶绿体的类囊体薄膜上
（2） 条件：需光、色素分子和酶
（3） 物质变化：水的光解：2H2O → 4[H] + O2
ATP的形成：ADP + Pi + 能量 → ATP
（4） 能量转换：光能→ATP中的活泼的化学能
（1） 部位：叶绿体基质中
（2） 条件：需多种酶和CO2
（3） 物质变化：CO2的固定：CO2 + C5 → 2C3
C3的还原:2C3 + 12[H] + ATP → C6H12O6 + H2O
（4） 能量转换：ATP中的活泼的化学能→有机物中的稳定的化学能
重难热点归纳
1、作用的环境因素有哪些？
（1）光照强度：在一定范围内，光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度也随着加强；但光照增强到一定程度时，光合作用强度就不再增加。
（2）、温度：温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用；在一定范围内随温度的提高，光合作用加强；温度过高时也会影响酶的活性，使光合作用强度减弱。
（3）、O2浓度：二氧化碳是光合作用的原料。在一定浓度范围内，适当提高二氧化碳的浓度，光合作用加强。但浓度提高到一定程度，光合作用不再增强。
（4）水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
（5）矿质元素：如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分等等 。
2. 为什么光合作用与呼吸作用不是简单的逆转？
（1）从生物角度看：所有生物都能进行呼吸作用，而只有绿色植物才能进行光合作用。
（2）从细胞角度看：所有活细胞都能进行呼吸作用，而光合作用一般在叶肉细胞或绿茎皮层细胞中进行。
（3）从反应的场所看；呼吸作用的场所是细胞质和线粒体，而光合作用的场所在叶绿体。
（4）从能量变化来看：呼吸作用是将有机物中的化学能转变为热能和ATP，而光合作用则是将光能转变为化学能。
结论：光合作用与呼吸作用虽然有本质上的区别，但不是简单的逆转。
3.为什么说细胞膜是选择透过性膜？
水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。
结论：细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜
4．光合作用中光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系：
（1）区别 光反应阶段 暗反应阶段
所需条件 必须有光 有光无光均可
进行场所 类囊体的薄膜上 叶绿体内的基质中
物质变化 H2O分解成O2和［H］；形成ATP 二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi
能量转换 光能转变为化学能，储存在ATP中 ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能
（2）.联系：物质：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；
能量：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。
5．光合作用和细胞呼吸的区别和联系：
区别 比较 光合作用 细胞呼吸
场所 植物细胞内的叶绿体 细胞内的线粒体和细胞质基质
原料 CO2和H2O C6H12O6 （或和O2）； C6H12O6是光合作用的产物，其中所含的能量最终来自光能
条件 光能、酶 酶
联系 （CH2O）和O2；（CH2O）中的能量由光能转化而来，（CH2O）可以为细胞呼吸提供原料 CO2和H2O，或C3H6O3，或C2H5OH和CO2；C3H6O3和C2H5OH中含有的能量最终也来自光能
经典例题剖析
1、华南植物园中有一个用透明玻璃围成的热带植物馆。该馆内除了生长着一些热带植物外，还有少量的以这些植物为食的小动物。若在馆内释放一定量的用18O标记的氧气，若干天后含有18O的有机物的存在情况是（ ）
A.只在植物体内 B.动植物体内均有
C.只在动物体内 D.动植物体内均无
[解析]植物吸收馆内的18O2，进行呼吸作用，使18O2转变为H218O，然后热带植物以H218O为原料再进行呼吸作用，生成含有18O的C18O2，最后热带植物以C18O2为原料再进行光合作用合成含有18O的有机物储存在体内，随着小动物的取食，植物体内的一部分含18O的有机物便储存在小动物体内。
[答案]B
2、光照强度和CO2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，下图是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，请指出正确的图解是：
C D
[解析] 一天中，由于光照条件发生变化，光合作用的速度发生相应的变化。早晨，随着光强的增强，光合速度增强；中午，强光和度温使蒸腾作用加强，因而植物气孔关闭，二氧化碳供应量减少，光合速率降低；下午光强逐渐降低，光合速度增强。本题要求能看懂生物学图解。
[答案] C
3. [2004 全国卷]离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是 （ ）
A.上升、下降、上升 B.下降、上升、下降
C.下降、上升、上升 D.上升、下降、下降
[解析]当CO2突然减少时，CO2与C5化合物结合生成两个C3化合物的过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物的含量下降，C3化合物还原成葡萄糖的过程减缓，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP的含量上升。
[答案] C
4、[2004 全国卷]下列关于光合作用强度的叙述，正确的是 （ ）
A． 叶片从幼到老光合作用强度不变
B． 森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异
C．光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的
D．在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同
【解析】对于植物来说，影响其光合作用强度的因素很多：首先，由于遗传特性的不同，各种植物即使在相同的条件下，光合作用强度有差异。其次，植物在不同的生长阶段，其代谢功能存在很大的差异，就光合作用来说，光合作用能力最高的是植物成熟叶片。除了这些内在因素的影响外，外界环境也时刻影响着植物的光合作用强度，如不同的光照、温度条件以及矿质元素和水分的供应状况，都直接或间接的影响着植物的光合作用强度，且影响非常大。
【答案】B
5．硝化细菌进行化能合成作用时，其或能的方式是（ ）
A．还原氨 B．氧化氨 C．还原亚硝酸 D．还原硝酸
[解析]：硝化细菌在化能合成作用时，是将氨氧化为亚硝酸、硝酸，利用释放的能量来进行合成有机物的。 [答案]B
基础试题训练
一、选择题
1．【2004·江苏】胡萝卜素和叶黄素在光合作用中的作用是： ( )
A．传递光能、传送电子 B．传递光能、转变光能
C．吸收光能、转变光能 D．吸收光能、传递光能
2．下面关于叶绿体的叙述，错误的是 （ ）
A．是植物细胞中最重要的一种质体
B．是植物进行光合作用的细胞器
C．内含的叶绿素等色素分布在基质中
D．光合作用所需的酶分布在类囊体薄膜上和基质中
3．下列哪条曲线反映了绿色植物叶片光合作用与空气中二氧化碳浓度的关系？ ( )
4.某科学家用含碳同位素14C的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移，最可能的途径是( )
A.二氧化碳→叶绿素→ADP B.二氧化碳→叶绿素→ATP
C.二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖 D.二氧化碳→酒精→葡萄糖
5．对绿色植物光合作用最有效的一组光是( )
A.红光和黄绿色 B.黄光和蓝紫光 C.红光和橙光 D.红橙光和蓝紫光
6.见右图，在光合作用的暗反应中①和②化学过程是( )
A.①氧化，②固定 B.①固定，②还原
C.①分解，②氧化 D.①还原，②氧化
7．绿色植物光合作用的产物有 （ ）
①水 ②氧气 ③氢气 ④ATP ⑤葡萄糖 ⑥CO2
A．①②③④⑤ B．②④⑤ C．①②④⑤ D．②③④⑤⑥
8．光合作用中，光能转变成稳定化学能发生在 ( )
A．水的光解 B．ATP的水解 C．CO2的固定 D．三碳化合物还原
9．生长在较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要限制因素是 ( )
A．呼吸作用和暗反应 B．光反应 C．暗反应 D．呼吸作用
10．一株绿色植物在单位时间内，使光合作用产物最多的光照是 ( )
A．红光 B．蓝紫光 C．绿光 D．白光
11．光合作用中，ATP转变成ADP的地方，是在叶绿体的 ( )
A．外膜上 B．基质中 C．色素中 D．基粒中
12．用含同位素18O的水来浇灌植物，经光照后，18O可发现于 ( )
A．生成的葡萄糖中 B．生成的淀粉中 C．合成的蛋白质中 D．周围的空气中
13．叶绿素能将光能转变为化学能储存在 ( )
A．二磷酸腺苷 B．三磷酸腺苷 C．核糖核酸 D．脱氧核糖核酸
14．光合作用过程中，光能首先被用于 ( )
A．叶绿素的形成 B．CO2的固定 C．水的分解 D．ATP的合成
15．光合作用暗反应中，与CO2固定有关的物质是 ( )
A．水 B．[H] C．ATP D．五碳化合物
16．光合作用所释放的氧气来源于 ( )
A．叶绿素 B．CO2 C．葡萄糖 D．水
17．将一棵重约0.2kg的柳树，栽培于肥沃的土壤中，两年后连根挖出；称其干重达11kg，增加的这10余千克，主要来源于 ( )
A．土壤中的矿质元素 B．土壤中的水
C．大气中的O2 D．大气中的CO2
18．小麦在适宜的条件下，如果改变下列哪一项，小麦的有机物含量将增加 ( )
A．空气中的O2 B．空气中的N2 C．空气中的水 D．空气中的CO2
19．光照强度和CO2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，下列图像是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，请指出正确的图解 （ ）
20．光合作用的光反应过程是在下列什么结构中完成的 ( )
A．叶肉细胞 B．叶绿素 C．叶绿体囊状结构薄膜 D．叶绿体基质
21．【1999．广东】在做实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装( )
A.红光灯 B.绿光灯 C.白炽灯 D.蓝光灯
22．【2000．广东】在光合作用中，不需要酶参与的过程是( )
A.C02的固定 B.叶绿素吸收光能 C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成
23．【2000．广东】右图为四种植物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)在不同光照强度下光合作用速率的曲线，其中最 适于在荫蔽条件下生长的植物是( )
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
24．对某植株作如下处理：(甲)持续光照10min；(乙)光照5s后再黑暗处理5s，连续交替进行20min。若其它条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量是( )
A.甲多于乙 B.甲少于乙 C. 甲和乙相等 D.无法确定
25．.我国政府为把2008年的北京奥运会办成绿色奥运，正在北京地区实施大规模的绿化工程。绿化北京的根本目的是为了调节（ ）
A.北京地区的气温 B.北京地区的湿度
C.北京地区氧气和二氧化碳的浓度 D.北京地区氧气和二氧化硫的浓度
26 (多选).国家多次强调在西部大开发的过程中，一定要加强植树造林，同时实施退耕还林、还草等积极措施。其根本目的是（ ）
A.为后代保留更多的木材、草原和能源 B.调节西部地区大气中氧气和二氧化碳的平衡
C.减少西部地区的水土流失和减轻土壤荒漠化 D.调节西部气候，解决内地干旱问题
27.(多选)．如图所示，4支试管中盛有等量的指示剂（中性呈红色，酸性呈蓝色），在弱光照射下哪支试管中的指示剂由红转蓝速度最快（ ）
28（多选）在下列有关光合作用的叙述中，正确的是( )。
A.水的分解发生在叶绿体囊状结构的薄膜上
B.温度降到了0℃时，仍有植物能进行光合作用
C. 光反应和暗反应都有许多酶参与
D.ATP在暗反应中起还原作用，并将能量转移到糖类分子中
29（多选）、下面关于叶绿体的叙述，正确的是 （ ）
A．是植物细胞中最重要的一种质体
B．是植物进行光合作用的细胞器
C．内含的叶绿素等色素分布在基质中
D．光合作用所需的酶分布在类囊体薄膜上和基质中
30（多选）．在光合作用过程中，属于暗反应的是：
A．CO2与五碳化合物结合 B．三碳化合物接受ATP释放的能量
C．H2O的分解 D．还原性氢传递给三碳化合物
31（多选题）下列措施不影响光合作用速率的是
A.延长光照时间 B．增强光照强度
C.增加光合作用面积 D．改变光照频率
二、非选择题
1．【2000．广东】把载有新鲜水绵和细菌的临时装片，置于显微镜载物台上观察。光线从反光镜反射上来后，可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动，水绵附近细菌的密度增加。如果在反光镜上方放置一个三棱镜，七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆(如图所示)。请回答：
(1)根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是 ，作出这一判断的依据是 。
(2)放置三棱镜后，细菌聚集成两堆的原因是 。
2．【2000．上海】实验测得小麦在不同波长光照下光合速率的变化和小麦植株中叶绿素a对不同波长光线的相对吸收量，根据实验数据制成右边的曲线图。请据图回答：
(1)从图中可看出叶绿素a主要吸收 光和 光。
(2)在波长450nm光照下的产糖速率比在波长700nm光照下
的 ；在波长425nm光照下的氧释放速
率比在波长650nm光照下的 。
(3)在波长750nm到800nm光照下的光合速率为零，其最可
能的原因是 。
(4)色素吸收光能后光能转换成储存在ATP中的 。
3．【2001．全国】植物的新陈代谢受外部环境因子(如光、温度)和内部因子(如激素)的影响，研究内、外因子对植物生命活动的影响具有重要意义。右图表示野外松树(阳生植物)光合作用强度与光照强度的关系。其中的纵坐标表示松树整体表现出的吸收C02和释放C02量的状况。
请分析回答(12分)：
(1)当光照强度为b时，光合作用强度
(2)光照强度为a时，光合作用吸收C02的量等于呼吸作用放出C02的量。
如果白天光照强度较长时期为a，植物能不能正常生长 为什么
。
(3)如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系
的曲线，b点的位置应如何移动，为什么 。
4．下图是未完成的实验装置，请利用A、B、C 3支试管、新鲜叶片和必要的辅助材料设计一个证明光合作用吸收C02与呼吸作用释放CO2的实验，并预计实验结果。(7分)
(1)当A管用于证明光合作用吸收C02实验时，
需 指示剂呈 色。
(2)当B管用于证明呼吸作用释放C02实验时，
需 指示剂呈 色。
(3)C管在实验中起 作用，指示剂呈
色。
(4)用几层纱布包上照光的D管，实验结果表明指示剂颜色没有发生化，试分析其原因 。
5．5.根据光合作用原理，在下面的坐标系中绘出广东甘蔗在7月下旬某天某段时间内，在天气晴朗条件下的光合作用效率曲线（能体现大意即可）。
创新应用训练
1、下图是验证光合作用某过程的实验装置，请据图分析回答下列问题：
（1）当用氧的同位素18O分别标记通入乙装置的CO2(C18O2)和甲装置的H2O（H218O）时，可以证明 。
(2)在甲乙两装置刚置备完毕的一段时间内，若温度不变，而逐渐增大光照强度，两装置的O2的生成量会_________；若温度和光照条件均不变，而逐渐增大CO2的通入量，那么，两装置的O2的生成量则会_________，这说明两装置内的光合作用_________，其可能原因是___________________。
（3）当其他条件不变，而光照强度从通常的10千勒克司增加到60千勒克司时，光合作用主要产物的变化情况是___________________。
2、下图示一株着生7片叶的植物。将第3和第6片叶用透明小袋包住，并分别向内充入具放射性的14CO2，经光照一段时间。请回答：


（1）第1片叶中出现带放射性的糖，主要来自第_________片叶。
（2）根系中出现带放射性的精，主要来自第________片叶。
（3）在地上部分，除第3、6片叶外，含放射性糖最多的部位是_______。
（4）在第3、6片叶中合成的带有放射性的糖是通过茎部______输送出去的。
3将一个小绿色植物放入一个三角瓶中，如下图所示。在瓶中安放一个测定瓶中CO2浓度的传感器，将瓶口用橡胶塞塞上。传感器的另一端与计算机连接，以监测一段时间内瓶中CO2浓度的变化。
如果用此装置进行植物光合作用速率的测定，请写出实验步骤及注意事项：
①在适宜条件下，首先将该装置置于 条件下，此时测得的数值是 。
②再将该装置置于 下，此时测得的数值是 。
③如果上图2为该植物在步骤①②中测得的实验数据，根据图中数据，该植物在单位时间（分）内，光合作用速率为 。
④为使此研究结果更为科学，可采取的措施为
第4节 光合作用
一、选择题
1．D 2．C 3．C 4．C 5．D 6．B 7．C 8．C 9．B 10．D 11.B 12.D 13.B 14.C 15.D 16.D 17.D 18.D 19.C 20.C 21．B 22．B 23．D ..24.B 25.C 26.CD 27. A BC 28.ABC 29ABD 30ABD 31.AC
二、非选择题
1．(1)需氧型(有氧呼吸型)， 水绵光合作用放出氧气 (2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿体被 红光和蓝紫光照射部位光合作用较强，放出的氧气多
2．.(1)红橙，蓝紫； (2)快，慢；(3)叶绿体中没有吸收该段波长光线的色素；(4)活跃化学能。
3．(1)①最高，光照强度再增强，光合作用强度不再增加。②不能。光照强度为a时，光合作用形成的有机物和呼吸作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此，从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。③左移，与松树比较，人参光合作用强度达到最高点时，所需要的光照强度比松树低。
4．①放入叶片 蓝 ②放入叶片并遮光 黄 ③对照 绿 ④光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等。
5．在我国北方7月下旬的一天之内，上午10点左右，光照充足，气温适宜，此时叶片气孔几乎全部张开，吸收CO2，因此，光合作用效率高，强度大，达到最高点，并保持相对稳定的状态；到了中午12时左右，光照过强，气温过高，蒸腾作用过盛，则部分气孔关闭，CO2的吸收量逐渐减少，故有机物的合成效率逐渐降低，光合作用陷入低谷；到了下午15点左右，光照逐渐减弱，气温开始缓慢下降，刚才闭合的叶片气孔又逐渐张开，吸收CO2，植物合成的有机物又逐渐增多，光合作用强度再次达到一个新的高峰；此后光照强度逐渐减弱，光反应效率降低，有机物的合成效率也逐渐降低。
答案：
三、应用创新
1．（1）光合作用产生的氧气来自反应物中的水。
（2）较明显地增加 慢慢增加 效率在不断增强 甲乙两装置的小球藻的数量随着小球藻的不断繁殖而不断增加
（3）先是随着光照强度的增大，其生成速率不断增大，当光照强度增大到一定程度时，其生成速率将保持基本稳定的状态。
2、．(1)3 (2)6 (3)顶芽 (4)筛管
3、①黑暗 该条件下植物呼吸作用速率；
②适宜光照 光合速率与呼吸速率的差值（即净光合作用速率）；
③82.55ppmCO2/min
④要重复测量多次，取平均值。（说明：先在光下实验，后在暗处实验也可。）
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色素 素
光 反 应
光 合 作 用 过 程
暗 反 应
A
B
C
D
图1 图2
加水试管
绿色植物
传感器
连接微机
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