2014专题三光合作用

2014届高三第一轮教学案张家港市沙洲中学1光合作用【课标扫描】光合作用以及对它的认识（C级）；影响光合作用速率的环境因素（C级）【知识网络】【重点难点】1．绿叶中色素的提取和分离实验：2014届高三第一轮教学案张家港市沙洲中学2①②③④⑴实验原理：色素提取原理——叶绿体中色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。色素分离原理——色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸上扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。⑵实验步骤：①提取色素：称取5克绿色叶片并剪碎，加入少量SiO2、CaCO3、和10mL无水乙醇迅速充分研磨→过滤（单层尼龙布）→滤液收集到试管内并塞紧瓶口（色素的提取实验中：研磨时加CaCO3的目的是：防止研磨中色素被破坏；加SiO2的目的是：研磨得充分）②制滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角。并在距这一端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滤液，沿铅笔线均匀的画出一条细线，待滤液干后，再画一两次（这样可以增大滤液细线中色素的量，使色素带更加清晰）④分离叶绿体中色素：（用纸层析法：分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶于层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。）⑤观察实验结果：滤纸条上从上到下四条色素带依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。⑥实验注意：为避免过多的吸入层析液中的挥发性物质，本实验应在通风条件下进行，实验结束时及时用肥皂洗手例1(2013苏北四市二模)下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验流程，请分析回答：（1）提取色素时为了研磨充分应加入二氧化硅（SiO2），纸层析法分离色素的原理是色素在层析液里的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸条上扩散快。（2）纸层析法分离色素的“结果①”如右图所示，其中共有的色素带的颜色是橙黄色、黄色，据此能得出的结论是叶绿素的形成需要光。（3）将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在红光区域。将制得的韭菜滤液在强光下曝光1～2h，再重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是叶绿素不稳定，在强光下易分解。（4）每分子叶绿素含有一个Mg2+，可被H+、Cu2+等置换。韭菜滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加碳酸钙（CaCO3）的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2+的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是铜代叶绿素比叶绿素稳定2．光合作用的探究历程：⑴1648年海尔蒙特实验：（略）⑵1771年普利斯特利实验（略）⑶1779年荷兰英格豪斯实验（略）⑷直到1785年：明确绿叶在光下放出的气体是O2；吸收的是CO2。⑸1845年，德国科学家梅耶指出：植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能2014届高三第一轮教学案张家港市沙洲中学3储存起来。⑹1864年，德国的植物学家萨克斯实验：把绿色植物放在暗处24小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，选择一片较大的叶片，用不透光的锡箔遮住该叶片的一半，然后把植物移到光下，(叶片一半曝光，另一半遮光)过几个小时，取下该叶片放入酒精中隔水加热脱色叶片，用碘液染色，发现曝光的那一半叶片呈紫蓝色，遮光的一半不变蓝。证明绿色叶片在光合作用中产生淀粉。（重点：饥饿处理、脱色处理、对照处理）例21864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。请据此实验回答相关问题：(1)在该实验中，萨克斯看到的现象是A．叶片全变蓝B．遮光一半变蓝C．曝光一半变蓝D．叶片全不变蓝(2)萨克斯将绿色叶片先放在暗处几小时的目的是A．将叶片中的水分消耗掉B．将叶片中原有的淀粉消耗掉C．增加叶片的呼吸强度D．提高叶片对光的敏感度(3)萨克斯对这个实验的设计，在逻辑上有很强的严密性，具体体现在A．没有对照实验B．本实验不需要设置对照实验C．曝光处作为对照实验D．遮光处作为对照实验(4)该实验中若曝光时间过长，遮光处经碘蒸气处理后也呈现蓝色，其原因是曝光处合成的淀粉运输到遮光处。(5)该实验中叶片内含有的叶绿素等色素，会对碘蒸气处理后表现出的蓝色造成干扰，影响实验现象的观察，为增强实验效果，对叶片应做怎样的处理?将叶片放入酒精中隔水加热进行脱色处理。(6)该实验除了证明“光合作用产生了淀粉”外，还成功地证明了光合作用需要光。⑺1880年恩吉尔曼实验：①实验所用的材料中的叶绿体有何特点？②利用什么方法证明氧气放出的部位？③这一实验可以得出什么结论？④如何利用本实验方法证明叶绿体主要吸收红光和蓝紫光？⑻1939年美国科学家鲁宾和卡门实验：①鲁宾和卡门的实验探究什么问题？②用了什么方法进行这一探究？③这一实验可以得出什么结论？⑼20世纪40年代，美国卡尔文实验：实验方法和结论：同位素标记法CO2碳元素的途径：CO2→C3→（CH2O）。3．光合作用的过程：光反应（必需光）暗反应（不需要光）物质转变：H2O→2[H]＋O2CO2的固定：CO2＋C5→C3ADP＋Pi＋能量→ATPC3还原：C3→（CH2O）＋C5能量转变：光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→（CH2O）中稳定化学能产物：O2ATP[H]（CH2O）H2O条件：光色素酶ADPPi酶CO2ATP[H]场所：类嚢体叶绿体基质4．影响光合作用速率的主要因素有：（1）光照：光质、光照强度的高低都可以影响光合作用速率。①光质，由于色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同颜色的光对光合作用的影响不一样，建温室时，应选用无色透明的玻璃（或塑料膜）做顶棚，能提高光能利用率；②在一定光强度范围内，增加光强度可提高光合作用速率，如下图所示：光补偿点：指同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的二氧化碳和呼吸过程放出二2014届高三第一轮教学案张家港市沙洲中学4氧化碳等量时的光照强度。光饱和点：指当达到某一光照强度时，光合速率就不再增加，这时的光照强度为光饱和点。以光饱和点来说，阳生植物的光饱和点是全光照的100％，而阴生植物的则是全光照的10%～50％。限制光的饱和点后光合作用速率增加的主要内部因素是植物细胞中叶绿体的数量（或植物细胞叶绿体中色素、酶等的含量）。外部因素：温度、CO2浓度等。（2）二氧化碳浓度：适当增加空气中二氧化碳的浓度，则会使植物对二氧化碳的吸收大大增加，促进光合作用的进行。如果空气中二氧化碳浓度低于0.033％（即0.65mg／L），则光合作用速率会急剧降低。夏季晴朗的中午植物光合作用速率下降是因为：气孔的关闭，导致CO2供应不足。大田作物间的CO2浓度虽然目前还难以人为控制(主要靠自然通风来提供)，然而，通过增施有机肥，实行秸秆还田，促进微生物分解有机物释放CO2以及深施碳酸氢铵(含有50%CO2)等措施，也能提高冠层内的CO2浓度。在大棚和玻璃温室内，可通过CO2发生器，或石灰石加废酸的化学反应，或直接施放CO2气体进行CO2施肥。（3）温度：温度是通过影响光合作用的酶来影响光合作用速率的。一般植物可在10～35℃下正常进行光合作用，其中以25～30℃最为适宜，35℃以上时开始下降，40～50℃即完全停止。35℃以上时光合作用开始下降：一方面高温破坏叶绿体和细胞质的结构，并使叶绿体酶钝化；另一方面，呼吸速率大于光合速率，即不同生理过程中不同的酶最适温度不同。低温时，酶促反应下降，限制了光合作用的进行。⑷必需矿质元素的供应：N是催化光合作用过程中各种酶以及ATP重要组成成分；P是ATP的重要组成成分，磷在维持叶绿膜的结构和功能上起着重要作用；K促进绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官；Mg是叶绿素的重要组成成分。（5）水分既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用影响很大。5、有关光合作用的计算注意以下几条基本原理：（1）有光和无光条件下，植物都进行呼吸作用，一般情况下光不影响呼吸作用的速度。（2）光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量（3）光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗量+呼吸作用二氧化碳释放量（4）光合作用葡萄糖净生产量=实际光合作用葡萄糖生产量—呼吸作用葡萄糖消耗量。（5）计算时，应该先列出光合作用和呼吸作用的反应，然后列出方程予以计算。例3下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：①该植物的呼吸速率为每小时释放CO25mg/dm2。②b点表示光合作用与呼吸作用速率相等。③若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用中叶绿体实际吸收CO2250mg。④若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生2014届高三第一轮教学案张家港市沙洲中学5长？为什么？不能，白天光合作用等于呼吸作用，晚上只有呼吸作用，所以一昼夜内植物合成的有机物小于消耗的有机物。⑤若该植物为阴生植物，则b点应向左移动。【例题解析】考点一光合作用（过程分析、影响因素）例4下图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况，请回答下列问题（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是__CO2__、_[H]和ATP，要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是不提供CO2或增强光照_。（2）图2中在__D_点光合作用速率达到最大，此时限制光合作用速率的主要环境因素是光照强度，C点与D点相比，C点叶绿体中[H]的含量较高（较低、相等、较高）。（3）从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线如图3。请据此回答。①该实验的目的是：___探究CO2浓度对光合作用速率的影响___②bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因应该是NaHCO3浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢。（4）下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是DA．甲图中，a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量B．乙图中，d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较少C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变D．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度考点二光合作用与呼吸作用的关系（线图结合、表格数据解读）例5观察下面曲线和图像,回答有关问题:①影响图中曲线A点上下移动的主要外界因素是温度，在图A点所示条件下，该植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质与线粒体。2014届高三第一轮教学案张家港市沙洲中学6②分别在曲线图上找出图1、图2、图3、图4生理状态的对应部分：图1：A；图2：AB；图3：B；图4BC及C点以后。例6以下是关于光合作用和细胞呼吸所进行的实验及测得的数据.Ⅰ.将状况相同的某种绿叶分成四等组，在不同温度下分别暗处理1h，再用适当的相同的光照射1h,测其重量变化（假设在光下和黑暗条件下，细胞呼吸消耗有机物量相同），得到如下表的数据。分析并回答问题：表一：(1)该探究实验中，属于自变量的是温度，属于因变量的有绿叶每小时细胞呼吸消耗有机物的量或绿叶光照1小时积累有机物的量(2)根据本实验所测数据，该绿叶细胞呼吸的最适温度是29℃(3)光照下第一组增重4mg/hⅡ.将一片新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照，测到氧气释放量如表二所示：表二：光强度02468101214