“光合作用”专题复习一、要点梳理(一叶绿体中的色素1.分布:叶绿体基粒的囊状结构。
2.功能:吸收光能,传递光能,转化光能(只有较少数处于特殊状态的叶绿素a分子。
3.特性:不溶于水,能溶于酒精、丙酮和石油醚等。
4.分类及层析后位置(1实验中几种化学物质的作用:丙酮作为提取液,可溶解叶绿体中的色素;层析液用于分离色素;二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分;碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
(2实验的关键之处:研磨要迅速、充分,叶绿素不稳定,易被破坏,充分研磨是为了提取较多的色素;滤液收集后,要及时用棉塞将试管口塞紧,以防止滤液挥发;滤液细线不仅要细、直,而且要含有较多的色素,因此要在滤液干后,重复画2~3次;滤纸上的滤液细线不能触到层析液,否则会使滤液中的色素溶解于层析液中,滤纸条上得不到色素带。
(3色素提取液颜色淡的原因分析:研磨不充分,色素未能充分提取出来;未加CaC03,叶绿素分子被破坏;剪取叶片太少或加入丙酮太多,色素提取液浓度过低。
(二光合作用的过程根据反应过程是否需要光能,将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。
对于这两个阶段,可以采用“列表”比较的方法,加强对知识的理解与掌握。
1.区别物质: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。
(三影响光合作用的因素及在生产上的应用影响当光照强度、CO2浓度突然发生改变时,短时间内会直接影响C3、C5、[H]、ATP及(CH2O生成量,进而影响叶肉细胞中这些物质的含量。
具体可参照下表:34C3植物和C4植物是按照固定CO2的途径为依据来划分的。
C3植物只有C3途径,而C4植物有C3和C4两条途径。
C3植物的维管束鞘细胞内无叶绿体,C4植物的维管束鞘细胞内含有无基粒的叶绿体且细胞比较大。
此外,C4植物有典型的“花环型”结构,即围绕着维管束鞘细胞的是一部分叶肉细胞,而C3植物无此特点。
可列表如下:1.关于“光补偿点”和“光饱和点”的移动问题(1相关概念所谓光补偿点是指植物在一定的光照下,光合作用吸收CO2的呼吸作用数量达到平衡状态的光照强度。
光饱和点是指在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照强度。
如果植物长期处于光补偿点以下,植物将不能正常生长。
右图:a点为光补偿点,b点则为光饱和点。
(2相关移动问题①上图代表是阴生植物,如果改为阳生植物,a、b两点则如何移动?阳生植物的光补偿点和光饱和点都高于阴生植物,故a、b点均应向右移。
②当温度或CO2浓度改变时,植物的光补偿点在坐标轴上的位置将怎样移动 ?植物的光补偿点和光饱和点不是固定数值,它们会随外界条件的变化而变动。
例如,当CO2浓度增高或温度降低时,呼吸作用减弱,因此光补偿点降低,a点向左移。
在封闭的温室中,温度较高,CO2较少,这会使光补偿点提高而对光合积累不利。
在这种情况下应适当降低室温,通风换气,或增施CO2才能保证光合作用的顺利进行。
③当土壤或培养液中缺乏Mg时,a点如何移动?因为Mg中植物生长必须的矿质元素,与叶绿素的合成密切相关,缺Mg时植物对光能的利用率下降,因此a点必须向右移才能使得此时:光合作用强度=呼吸作用强度。
2.关于“CO2补偿点”和“CO2饱和点”移动问题(1相关概念CO2补偿点是指植物光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用放出的CO2量时外界的CO2浓度。
CO2饱和点是指在一定CO2浓度范围内,植物的光合速率随CO2浓度增加而增加,但达到一定程度时再增加CO2浓度,光合速率不再增加时的外界CO2浓度。
如果植物长期处于CO2补偿点以下,植物将不能正常生长。
一般说来,C4植物的CO2补偿点和饱和点都低于C3植物。
如右图:a点为CO2补偿点,b点则为CO2饱和点。
(2相关移动问题①上图代表C3植物,如果改为C4植物,图像如何?与C3植物相比,C4植物由于“CO2泵”的存在,CO2补偿点和CO2均低于C3植物,这是判断C4植物的标准之一,因此a、b两点均左移。
如右图中,植物B是C4植物,因它在较低CO2浓度下有较高的CO2交换速度。
②如果光照强度增加,a、b两点如何移动?因为a点的含义是“光合作用强度等于呼吸作用强度”,如果光照强度适当增强,光合作用增强(呼吸作用不变,则合成的有机物大于呼吸作用,须通过降低CO2浓度来达到补偿点植物光合作用的CO2补偿点降低,a点左移;光照增强,光反应增大,产生更多的[H]和ATP,促进了暗反应的进行,所以吸收的CO2量增多,b 点右移。
二、典例精析例1.(2007年北京理综卷科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响,得到实验结果如下图。
请据图判断下列叙述不正确的是(A.光照强度为a时,造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B.光照强度为b时,造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同C.光照强度为a~b,曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高D.光照强度为a~c,曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高解析:由题目可获得的信息有:①曲线图中表示出了影响光合作用强度的CO2浓度、温度和光照强度三个因素。
②曲线Ⅰ与ⅡCO2浓度、光照强度相同,温度不同;曲线Ⅱ与Ⅲ温度、光照强度相同,CO2浓度不同。
解答本题时,可先根据图示给予的信息,分析每一因素对光合作用影响的规律,再针对每一选项的内容具体分析作出正确判断。
参考答案:D例2.下图为植物新陈代谢示意图,请根据图示回答下列问题。
(1发生在叶绿体上,其中光能向电能的转换由分子完成。
光照该分子转变成,夺取水分子中的。
(2在②过程中,NADPH的作用是。
(3③过程表示呼吸,它发生在中。
(4④过程中的能量由ATP中的水解释放。
解析:首先判断①过程是光合作用的光反应,少数特殊状态的叶绿素a不仅能吸收和传递光能,而且在失去电子成为强氧化剂后能最终从水中夺取电子,从而把光能转化成贮存在ATP和NADPH中的化学能。
在暗反应还原三碳化合物时,NADPH不仅供氢,而且供能。
ATP 则通过高能磷酸键的断裂供能。
③过程需要氧气,生成CO2和H2O,应为有氧呼吸。
参考答案:(1囊状结构薄膜特殊状态的叶绿素a 强氧化剂电子(2作为供能物质和还原剂(3有氧细胞质基质和线粒体(4高能磷酸键例3.(2007年山东理综卷以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响.结果如图所示。
下列分析正确的是(A.光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等B.光照相同时间,在20℃条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等解析:由题目获得的信息有:①光照下CO2的吸收量曲线在25℃时达到最高点;②黑暗下CO2的释放量曲线随着温度的升高而呈上升趋势。
选项A:从图中获取的信息是两种温度下制造的有机物都是5.5,注意审题“制造”。
选项B:在20℃时植物的积累量不是最高的,而是在20~25℃之间。
选项C:此时CO2的吸收量减少了,但制造的有机物并没有减少,因随温度升高,呼吸作用加强,CO2的吸收量减少。
选项D:此时只能表示CO2的吸收量和呼吸作用的是放量相等,但光合作用仍高于呼吸作用。
参考答案:A例4.(2008年上海生物卷请回答下列有关光合作用的问题。
(1光合作用受到温度、二氧化碳和光照强度的影响。
其中,光照强度直接影响光合作用的过程;二氧化碳浓度直接影响光合作用的过程。
(2甲图表示在二氧化碳充足的条件下,某植物光合速度与光照强度和温度的关系。
1在温度为10℃、光照强度大于千勒克司时,光合速度不再增加。
当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克司时,光合速度的限制因素是。
2根据甲图,在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克司,温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速度。
(3丙图表示A、B两种植物的光合速度与光照强度的关系。
1当在千勒克司光照强度条件下,A、B两种植物的光合速度相同。
2A植物在光照强度为9千勒克司时,2小时单位叶面积可积累葡萄糖 mg。
(计算结果保留一位小数。
相对原子质量C-12,H-1,O-163A植物在1天内(12小时白天,12小时黑夜,要使有机物积累量为正值,白天平均光照强度必须大于千勒克司。
解析:光合作用包括光反应过程和暗反应过程,植物吸收固定光能发生在光反应阶段,固定二氧化碳发生在暗反应阶段。
从甲图可以看出,当在温度为10℃、光照强度大于L1千勒克司时,光合速度不再增加;当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克司时,光合速度随光照强度的增大而增大,所以限制因素是光照强度。
甲图中,当光照强度为L2时,温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速度分别为2、4、4。
丙图中的A和B分别表示阳生植物和阴生植物的光合作用速率与光照强度的关系,从图中可以看出,阳生植物的呼吸速度为4,阴生植物的呼吸速率为2,图中表示的是净光合作用速率,其真光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率,所以当光照强度为6千勒克司时,阳生植物的光合作用速率=4+4=8,阴生植物的真光合作用速率=2+6=8。
A植物(阳生植物在光照强度为9千勒克司时,净光合作用速率为8,则2小时单位叶面积吸收二氧化碳量为16mg,折算葡萄糖合成量=16*180/6*44=10.9。
欲使A植物一昼夜内有机物积累量为正值,最少应使白天12小时光合作用净量大于夜晚12小时的呼吸作用量,由于昼夜时间相等,如果两者刚好相等,则一昼夜中有机物的净积累量为0,此时白天的净光合作用每小时净量应与夜晚呼吸作用量相等,即纵座标值为4时,也就是当光照强度大于6千勒克司时才能满足上述条件。
参考答案:(1光反应暗反应(21L1光照强度 2见下图(316 210.9 36例5.(2006年江苏生物卷为了调查太湖某一水层是否有自养生物存在,及其产氧量能否维持本层水体生物呼吸耗氧所需,可用黑自瓶法测定该水层生物昼夜平均代谢率来判定。
白瓶为透明玻璃瓶,其水体溶解O2的昼夜变化值为水中生物光合作用产生的O2与呼吸消耗的O2的差值(以W DO表示;黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶,瓶中水体溶解O2的昼夜变化值为水中生物呼吸消耗的O2(以B DO表示。
请完成下列实验。
(1实验步骤:①用采水器取该层水样,分别注满500ml黑、白瓶并密封,剩余水样用于测;②将黑、白瓶;③。
(2设计记录所测数据的表格。
(3预测实验结果并分析。
解析:太湖不同水层中光照、溶解氧等生态因素不同,因此生活着不同的生物。