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一轮复习光合作用


光与光合作用

一、光合作用概述:
1、概念:

绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 CO2和H2O转化成储存能量的有机物,并 释放出O2的过程。
2、总反应式:

光能 CO2+H2O (CH2O)+6O2 叶绿体

二、捕获光能的色素和结构
绿叶中色素的提取和分离<

br />1、提取的色素原理? 色素能溶解在有机溶剂无水乙醇 2、分离色素的原理? 各种色素在层析液中的溶解度不同, 溶解度大的则在滤纸上扩散的快。

3、方法步骤—— 纸层析法
1)、提取色素: 称取 剪碎 研磨(碳酸钙 二氧化硅 无水乙醇) 过滤(单层尼龙布) 2)、制备滤纸条:剪去两角(防止两边滤液 扩散速度太快),画铅笔线 3)、画滤液细线:细、直、齐,重复几次 4)、分离:用层析液,液面不能淹没滤液细线

4、捕获光能的色素种类和含量
捕 获 光 能 的 色 素
胡萝卜素 类胡萝 (橙黄色) 卜素 叶黄素 (占1/4) (黄色) 叶绿素a 叶绿素 (蓝绿色) 叶绿素b (占3/4) (黄绿色)

滤纸上色带的排列顺序如何?宽窄如何?说明什么?

种类

类 胡 萝 卜 素

胡萝卜素

叶黄素
叶绿素a

光 合 色 素
特性

叶 绿 素

叶绿素b

功能 吸收、传递和转化光能 不溶于水,只溶解于有机溶剂

光合色素是不是只有类胡萝卜素和叶绿素?

5、四种色素对光的吸收

叶绿体中的 色素提取液

1、树叶为什么是绿色? 2、P100拓展题2?

蓝紫光、红光 叶绿素主要吸收___________ 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收________

绿藻

褐藻

红藻

不同颜色的藻类吸收不同波长的光。吸收红光 和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收 蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方

6、光合色素的分布场所:主要是叶绿体

恩格尔曼的实验
水绵和好氧 细菌的装片 隔绝空气 黑暗,用极细光束照射 完全暴露在光下 结论: 氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是光合 作用的场所,光合作用需要光照

光合作用的场所只能是叶绿体吗? 蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行 光合作用。

三、光合作用的探究历程(P101-102)

光合作用的具体过 程是如何被人们认 识和发现的哪?

光合作用的探究历程
1、1648年海尔蒙特(比利时)实验

干燥土壤90.8kg 只用雨水浇灌 小柳树2.25kg

五年后柳树长大 土壤烘干后称重

实验前 土壤干重 柳 树 90.800kg 2.25kg

实验后 90.743kg 76.70kg

变化

-0.057kg
+74.75kg

结论:建造植物体的原料是水分

2、

结论:植物可以更新空气
有人重复了普利斯特利的实验,得到相反的结 果,所以有人认为植物也能使空气变污浊?

3、1779年,荷兰的英格豪斯
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功;植物 体只有绿叶才能更新空气。 4、到1785年,发现了空气的组成,人们

才明确绿叶在光下放出的是O2,吸收的是 CO2。
光 能
德国 梅耶

化 学 能

储存在什 么物质中?

5、1864年德国萨克斯实验 (证明绿叶在光下制造淀粉)
黑暗处理 一昼夜 让一张叶片一半 曝光一半遮光 除去叶绿素
酒精 水

滴 加 碘 酒 后 或者用碘蒸气处理这片叶,发 现曝光的一半呈深蓝色,遮光 的一半则没有颜色变化。

6、恩格尔曼的实验
水绵和好氧 细菌的装片 隔绝空气 黑暗,用极细光束照射 完全暴露在光下 结论: 氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是光合 作用的场所。 光合作用需要光照

7、1939年鲁宾和卡门的实验(同位素示踪法)

结论:光合作用释放的氧全部来自水。

8、美国卡尔文
用14C标记14CO2,供 小球藻进行光合作用, 探明了CO2中的C在光 合作用转化成有机物 中的碳的途径,这一 途径称为卡尔文循环。

年代
1771 1779 1845 1864 1880

科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼

结论
植物可以更新空气 只有在光照下植物可以更新空 气 植物在光合作用时把光能转变 成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉 氧由叶绿体释放出来。叶绿体 是光合作用的场所

1939
20世纪40代

鲁宾

卡门

光合作用释放的氧来自水。
光合产物中有机物的碳来自CO2

卡尔文

CO2+H2O

光能 叶绿体

(CH2O)+O2
糖类

(1) 绿色植物是怎样俘获阳光的?
(2) 植物如何利用俘获的太阳能?

(3) 释放出来的氧来自什么地方,怎么来的?

(4)在光合作用过程中,植物如何精确的一步一步制 造碳水化合物?

四、光合作用的意义
①把无机物合成有机物,生物界中有机物的来 源。 ②将光能转换成化学能,贮存在有机物中,生 物生命活动所需能量的最终来源。 ③调节大气中氧气和二氧化碳的含量,维持了 大气成分的基本稳定。 ④生物进化史上,促进臭氧层形成,水生生物 得以登陆。

总之,光合作用是生物界最基 本的物质代谢和能量代谢。

对应训练
1. 下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波 长光波的曲线图,请判定A和B分别为何种色素( )

A

A.叶绿素、类胡萝卜素 B.类胡萝卜素、叶绿素 C.叶黄素、叶绿素a D.叶绿素a、叶绿素b

对应训练
2、在植物实验室的暗室内,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

对应训练
3.在叶绿体色素的提取和分离实验中,收集到的滤液绿 色过浅,其原因不可能是 ( )

C

A.未加石英砂,研磨不充分 B.一次加入大量的无水乙醇提取 C.分次加入少量无水乙醇提取 D.使用放置数天的菠菜叶

五、光合作用的过程:
CO2+H2O
光能 叶绿体

(CH2O)+O2
糖类

五、光合作用的过程:
H2O
水的光解

O2 2C3 [H]
多种酶 参加催化

CO2 C5

叶绿体 中的色素 ATP

(CH2O) ADP + Pi

1、光反应总结:
? 场所:叶绿体的囊状结构(类囊体)薄膜
? 条件: 光、色素、酶 ? 过程:

水的光解: 2H2O



色素

O2+4[H]
(活跃化学能)

ATP的形成: ADP+Pi + 能量



ATP

2、暗反应总结:
场所: 叶绿体的基质中

条件:

多种酶、 [H ]、ATP
CO2的固定: CO2+C5 酶 2C3

物质变化:

C3的还原: 2C3
能量变化:



[H]、

ATP ADP+Pi

(CH2O)+C5

ATP和NADPH中活跃的化学能转变 为糖类等有机物中稳定的化学能

3.条件骤变时物质含量的变化



ADP+ Pi
形成ATP

2C3
多种酶

CO2
CO2的固定

ATP

水的光解
积累、 增加 消耗、 减少

[H]

C3的还原

C5

H 2O

(CH2O) H 2O

CO2浓度不变 光反应 [H]
光照减弱 光照增强

O2

ATP C3

C5

(CH2O)

3.条件骤变时物质含量的变化
ADP+ Pi
形成ATP



2C3
多种酶

CO2
CO2的固定

ATP

积累、 增加 消耗、 减少 光照不变

H2O

水的光解

[H]

C3的还原

C5

(CH2O) H 2O O2
C5 [H] ATP (CH2O)

暗反应 C3

CO2浓度减少

CO2浓度增加

对应训练
1.(2009海南卷)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

C

对应训练
2.下图是改变CO2浓度后与 光合作用有关的 C5和C3在 细胞内的变化曲线,请回 答: (1)曲线a表示的化合物是 C3 ,曲线b表示的化合物 是 C5 ; (2)在CO2浓度降低时,曲线a表示的化合物的含量迅 速下降的原是: CO2固定过程减慢, C3形成量减少; 而C3的还原过程仍在进行。 (3)光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的速度, 但前者主要影响光合作用的 光反应 ,后者主要影响光合 作用的 暗反应 。

六、光合作用强度的测定、影响因素及应用: (一)、光合作用强度及测定: 指植物在单位时间内通过光合作用制造 糖类的数量。

观测指标: ① O2的产生量 ② CO2的固定量 ③有机物的合成(产生)量
如何测定实际光合速率?

黑暗

CO2缓冲液

CO2缓冲液

实际光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率
呼吸速率的测定 将植物置于黑暗中,测定容器中CO2增加量,O2减 少量 (或描述为:植物黑暗条件下CO2的释放量, O2的吸收量)或植物有机物减少(消耗)量。 表观光合速率的测定 将植物置于光下,测定容器中CO2减少量,O2增 加量(或描述为:光下植物对CO2的吸收量,O2的 释放量)或有机物增加(积累)量。

(二)、影响光合作用强度的因素:
植物种类不同 1.内部因素 同一植物在不同的生长发育阶段 同一植物在不同部位的叶片(叶龄)
CO2 吸收

阳生植物 阴生植物
光照强度 CO2 放出

植物种类不同 1.内部因素 同一植物在不同的生长发育阶段 同一植物在不同部位的叶片(叶龄)
光 合 速 率

开花期
营养生长期 幼苗期 光照强度

根据植物在不同生长发育阶段光合作用强度不同,适 时适量的提供水肥条件,以使植物茁壮成长。

植物种类不同 1.内部因素 同一植物在不同的生长发育阶段 同一植物在不同部位的叶片(叶龄)
OA段: 幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增大,叶绿体
不断增多,叶绿素含量不断增加,光合速率不断提高 壮叶,叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态, 光合速率也基本稳定。

AB段:

老叶,随着叶龄的增加,叶 BC段: 片内叶绿素被破坏,光合速 率也随之下降。 应用:栽培作物培养时适当摘除老叶 和发黄的叶,可降低有机物消耗。

2.外部因素
光(光强、光质)、温度、CO2浓度、矿质元素、水等

强度 波长

浇水

Mg2+ 施肥

施肥

温度 pH

空气 中的 浓度

①光照
O2 的 产 生 量

温度、CO2 光照 强度
B

真光合作用
O A

光照强度

光合作用随着光照强度的变化而变化。一定范围内,随着 光照逐步增强光合作用也随着加快;但是光照增强到一定 程度,光合作用速度不再增加。

CO2 吸收

8

C

B
光照强度 CO2 释放6

(1)描述曲线: (2)起点: (若温度不变,则呼吸速率不变) (3)比较大小:(光合作用速率与呼 吸作用速率)A、B、C点,AB、 BC段 (4)光补偿点,光饱合点 (5)移动

A

若图示为阳生植物,则阴生植物,A、B、C 点如何移动? 若呼吸速率增加,光补偿点如何移动? 缺Mg时B点如何移动?

(6)改变:若将纵坐标改为O2的吸收量,则曲线如何变化? (7)应用:

(8)计算:

CO2

3


收 量

光补偿点

C

·
D

O

B

CO2 光饱和点 A 释 放 量 在黑暗中呼吸所放出的CO2(呼吸速率)

·

·

净 光 合 速 率

阳生植物 实际光合速率 (真光合速率)

光照强度

16.将一新鲜叶片放在特殊的装置内,给予不同强度的光照(其他 条件保持不变),测得氧气释放速率如下表所示。下列对该数据 的分析,错误(
光照强度 (klx) O2(μL/cm2 叶面· min)


C
8

0 -0.2

2 0

4 0.2

6 0.4

10 1.2

12 1.2

14 1.2

0.8

A.该叶片呼吸作用吸收O2的速率是0.2 μL/cm2叶面· min

B.当光照强度为2 klx时,光合作用释放O2与呼吸作用
吸收O2的速率基本相等 C.当光照强度为8 klx时,光合作用产生O2的速率为0.8 μL/cm2叶面· min D.当光照强度超过10 klx,光合作用速率不再提高
44

15、将某绿色植物放在特定的实验装置中,研究温度对光合作 用与呼吸作用的影响(其余的实验条件都是理想的),实验以C02 的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示:

C
下列对该表数据分析正确的是 A.昼夜不停地光照,温度在35℃时该植物不能生长 B.昼夜不停地光照,该植物生长的最适宜温度是30℃ C. 每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,温度均保持在20℃的 条件下,该植物积累的有机物最多 D. 每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,温度在30℃时,该植 物积累的有机物是温度在10℃时的2倍

17、将状况相同的某种绿叶等分成四组,在不同温度下分 别暗处理1小时,再光照1小时(光强相同),测其重量变 化,得到如下表的数据。由下表可以得出的结论是 组别 一 二 三 温度/℃ 27 28 29 暗处理后重量变化/㎎ ﹣1 ﹣2 ﹣3 光照后与暗处理前重量变 +3 +3 +3 化 /㎎ A.该植物光合作用的最适温度约是27℃ B.该植物呼吸作用的最适温度约是29℃ C.27~29℃下的净光合速率相等 D.30℃下的真正光合速率为2㎎/h 四 30 ﹣1 +1

B

②CO2浓度

光 合 作 用 速 率

1、点:c与a、n与b是否相同?
2、应用:正其行,通其风,增施农家肥等增大浓度

3、移动:

②CO2浓度 光照强度改变时, CO2补偿点和CO2饱和点的变化

光反应增强,单位时间产生更多的 ATP和【H】 , 单位时间还原C3量 增大 ,对CO2利用率 增大 ,光合 速率 增大,因此光合速率可以在更 低 的CO2浓度下 与细胞呼吸速率相等,即CO2补偿点 降低 。

②CO2浓度

光照强度、温度 ,而增强光照, b点之后的限制因素是 光反应 增强 ,植物暗反应固定的CO2 增多,因此 CO2饱和点 右移 。

18 、将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室, 调节小室 CO2 浓度,在适宜光照强度下测定叶片 光合作用的强度(以 CO2吸收速率表示) ,测定结 果如图。下列相关叙述,正确的是 (D )

小结:一般来说,改 A.如果光照强度适当降低,a点左移, b点左移 变条件,利于光合作 B.如果光照强度适当降低,a点左移, b点右移 用的进行时,光补偿 点和CO2 补偿点要左 C.如果光照强度适当增加,a点右移, b 点右移 移,光饱和点和 D.如果光照强度适当增加,a点左移, b点右移CO2 饱和点要右移

③温度
1)温度→酶活性 →光合作用强度 应用:农作物增产措施
a 适时播种: b 温室栽培: Ⅰ晴天:白天适当升温,晚上适当降温以保持 较高的昼夜温差 Ⅱ连续阴雨天:白天和晚上均降温

2)温度是影响气孔开闭的因素之一
“午休”现象

盛夏的中午,温度高,气 孔大多关闭,植物因为缺 少CO2而光合作用强度下降。
11

4、必需元素的影响:
1、描述曲线: 2、分析下降原因: 3、应用:

5、水分的影响:
1、影响 2、应用

6、多因子对光合作用速率的影响

P点:限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子,
随该因子的不断加强,光合速率不断提高
横坐标所表示的因素,不再是影响光合速率的 Q点: 因子,若要提高光合速率,可采取适当提高图 示中的其他因子的方法

对应训练

19、

D

高考调研

48面3、4

7、光合作用的日变化
e

·· ·· · ·

·

·
·

7、光合作用的日变化

3

19、下图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变
化。甲图为盛夏某一晴天,乙图是在春季的某一晴天。对 两图的相关原因分析不正确的是 A.甲图中有机物积累最多的是G点,两图中B点植物干重 均低于A点时的干重 B.植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面 积表示,适当提高温度可增加OA的绝对值 C .两图中DE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少 C D.甲图中E点与G点相比,叶绿体中的ATP含量较多

变式:

12、请你预期一天内大棚中CO2浓度变化的最
可能情况是图中哪条曲线所示

A

时间

时间

20、下列有关说法不正确的是 A.H点CO2浓度最低,说明此时植物积累有机物最多? B.BC段较AB段CO2浓度增加减慢,是因为低温使植物 呼吸作用减弱 C.FG段CO2浓度下降不明显,是因为气孔关闭,叶片 对CO2的吸收减少 D.CO2浓度下降从DE段开始,说明植物进行光合作用 D 是从D点开始的

七、农业生产中如何提高农作物光合作用强度?

1、适当提高光照强度、延长光照时间 2、增加昼夜温差 3、适当提高CO2浓度
4、合理密植 5、合理灌溉

6、合理施肥

八、化能合成作用
自然界中的某些细菌,能够利用环境中的 某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有 机物,这种合成作用称化能合成作用。
硝化 2NH3 + 3O2 细菌 硝化 2HNO2 + O2 细菌

2HNO2 + 2H2O + 能量 2HNO3 + 能量 (CH2O )+ O2

CO2 + H2O



1 .影响光合作用的因素有原料 ( 包括 和土壤中的水 分),光照条件(包括光照 、光照时间和光的成分),影 响酶活性的 等。 2.光合作用和化能合成作用的比较 光合作用 化能合成作用 都能将 CO2 和 H2O 等无机物合成有机 本质 物 能 氧化无机物放 光能 量 的 化学能 区 代 表 硝化细菌等微 绿色植物 别 生 生物 物


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