光合作用的探究歷程與基本過程.ppt

第10講 光合作用的探究歷程與基本過程,2017備考最新考綱,1.光合作用的基本過程()。2.實驗：葉綠體中色素的提取和分離。,考點一 捕獲光能的色素和結構及光合作 用的探究歷程(5年3考),自主梳理,1.葉綠素和其他色素,轉換,酒精,紙層析,類胡蘿卜素,葉綠素b,葉綠素a,紅光和藍紫光,2.葉綠體的結構與功能,(1)結構模式圖,雙層膜,暗反應,基粒,色素,光反應,光合反應,葉綠體,3.光合作用的探究歷程(連一連),答案 Ab Ca Ee Dc Bd,深度思考,1.英格豪斯認為普利斯特利的實驗只有在光下才能成功，則 只要有光照，植物一定能更新空氣，對嗎？,提示 不對，植物更新空氣的前提是光合速率大于呼吸速率，即凈光合速率0，若光照強度不夠充分(在光補償點以下)，則植物不但不能更新空氣，反而會使空氣變得更混濁。,2.某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48 h 后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下照光一段時 間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀察到葉片有的部位 出現(xiàn)藍色，有的沒有出現(xiàn)藍色。請思考：,(1)本實驗設置了哪些對照？其自變量和因變量分別是什么？實驗結論分別是什么？ (2)實驗中對植株進行暗處理，其目的是什么？ 提示 (1)圖中d與e對照，其單一變量為有無光照，結果d部位經碘液檢測顯示藍色，e部位不顯示藍色，表明光合作用制造淀粉必須有“光”。 圖中a與b、d對照，其單一變量為葉綠體有無，結果b、d部位經碘液檢測顯示藍色，a部位不顯示藍色，表明光合作用制造淀粉，必須有“葉綠體”。 (2)該實驗的關鍵是饑餓處理，其目的是使葉片中的營養(yǎng)物質消耗掉，增強了實驗的說服力。,影響葉綠素合成的三大因素,跟進題組,題組一 捕獲光能的色素和結構,1.(2015四川卷，1)下列在葉綠體中發(fā)生的生理過程，不需要蛋 白質參與的是( ),A.Mg2吸收 B.O2擴散 C.光能轉換 D.DNA復制 解析 葉綠體對Mg2的吸收，需要細胞膜上載體蛋白的協(xié)助，也需要消耗ATP供能，A不符合題意；O2的擴散是單純擴散，既不需要載體協(xié)助，也不需要消耗能量，也就不需要蛋白質的參與，B符合題意；光能轉換為化學能的過程中需要酶(蛋白質)作催化劑，C不符合題意；DNA復制需要DNA聚合酶、解旋酶等，也需要消耗ATP供能，D不符合題意。,B,2.關于葉綠素的敘述，錯誤的是( ),A.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素 B.被葉綠素吸收的光可用于光合作用 C.葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同 D.植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光 解析 Mg是合成葉綠素a和葉綠素b的必需元素；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，用于光合作用的光反應過程；葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同；葉綠素不能有效地吸收綠光，綠光被反射出去，使植物呈現(xiàn)綠色。 答案 D,題組二 光合作用的探究歷程,3.下列關于光合作用探究歷程的敘述，不正確的是( ),A.普利斯特利的實驗證明了植物可以更新空氣 B.薩克斯的實驗證明了光合作用的產物除氧氣外還有淀粉 C.恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量 D.魯賓和卡門的實驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明了光合作用產生的氧氣來自H2O而不是CO2 解析 恩格爾曼的實驗能夠證明氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是進行光合作用的場所，但不能定量分析光合作用生成的氧氣量。 答案 C,4.下圖是光合作用探索歷程中恩格爾曼和薩克斯的實驗示意圖,下 列有關敘述正確的是( ),A.兩實驗均需進行“黑暗”處理，以消耗細胞中原有的淀粉 B.兩實驗均需要光的照射 C.兩實驗中只有恩格爾曼的實驗設置了對照 D.兩實驗均可證明光合作用的產物有氧氣,解析 本題主要考查光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。圖示的兩實驗中，只有薩克斯的實驗需進行“黑暗”處理，目的是消耗掉細胞中原有的淀粉。恩格爾曼實驗的目的是探究光合作用進行的場所，薩克斯實驗的目的是探究光合作用產物，所以兩實驗均需要光的照射。恩格爾曼的實驗中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對照；薩克斯的實驗中，暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對照。恩格爾曼的實驗可證明氧氣是光合作用的產物，薩克斯的實驗可證明淀粉是光合作用的產物。 答案 B,恩格爾曼實驗方法的巧妙之處 (1)巧選實驗材料：選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。 (2)妙法排除干擾因素：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。 (3)巧妙設計對照實驗：用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對照實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。,考點二 光合作用的過程（5年9考）,自主梳理,1.完善光合作用的過程,ATP,光、色素、酶,類囊體的薄膜上,H+O2,ATP,ATP中活躍的 化學能,酶,葉綠體基質,有機物中穩(wěn)定的化學能,ATP,C3,CH2O,2C3,CO2,2.寫出光合作用的總反應式并標出各種元素的來源和去向,3.光反應與暗反應的比較,酶,ATP,類囊體薄膜,葉綠體基質,水的光解,C3的還原,ATP中活躍的化,學能,有機,物中穩(wěn)定的化學能,H和ATP,ADP和Pi,巧記光合作用過程的“一、二、三、四”,如圖為某細胞內生物膜結構的一部分，據(jù)圖分析,(1)圖示結構中產生的ATP (填“能”或“不能”)運出所在的細胞器，用于其他生命活動 (2)圖示膜結構為葉綠體 (填“外膜”或“內膜”、“類囊體膜”) (3)圖中發(fā)生的能量轉換是： (4)圖中“色素”是指,不能,類囊體膜,光能活躍的化學能,葉綠素(a、b)、類胡蘿卜素,跟進題組,題組一 光合作用過程分析,1.(2015安徽卷，2)右圖為大豆葉片光合作用暗 反應階段的示意圖。下列敘述正確的是( ),A.CO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變 為C3中的化學能 B.CO2可直接被H還原，再經過一系列的變化形成糖類 C.被還原的C3在相關酶的催化作用下，可再形成C5 D.光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會升高,解析 由圖解可知，光反應產生的ATP和H參與C3的還原，而不參與CO2的固定，A、B錯誤；被還原的C3在有關酶的催化作用下一部分合成了(CH2O)，另一部分又形成了C5，C正確；光照強度變弱時，光反應產生的ATP和H減少，故短時間內C5含量會降低，D錯誤。 答案 C,2.根據(jù)下面光合作用圖解，判斷下列說法正確的是( ),A.過程發(fā)生于葉綠體基質中 B.過程發(fā)生于葉綠體類囊體薄膜上 C.圖示依次為H、ATP、CO2、(CH2O) D.不僅用于還原C3化合物，還可促進與C5的結合,解析 根據(jù)光合作用的過程判斷分別表示H、ATP、CO2、(CH2O)、光反應和暗反應。光反應發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，暗反應發(fā)生在葉綠體的基質中。C3化合物還原過程中需要ATP，CO2固定過程中不需要ATP。 答案 C,題組二 環(huán)境因素驟變對光合作用物質含量變化的影響,3.(2015福建卷，3)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2 C5(即RuBP)2C3。為測定RuBP羧化酶的活性，某學習小組 從菠菜葉中提取該酶，用其催化C5與14CO2的反應，并檢測產 物14C3的放射性強度。下列分析錯誤的是( ),A.菠菜葉肉細胞內RuBP羧化酶催化上述反應的場所是葉綠體基質 B.RuBP羧化酶催化的上述反應需要在無光條件下進行 C.測定RuBP羧化酶活性的過程中運用了同位素標記法 D.單位時間內14C3生成量越多說明RuBP羧化酶活性越高,解析 RuBP羧化酶催化上述反應即為二氧化碳的固定，屬于暗反應，其場所是葉綠體基質，A正確；暗反應不需要光，有光和無光條件下都可進行，B錯誤；實驗中利用14C標記CO2并檢測產物放射性強度，即采用同位素標記法，C正確；單位時間內產物生成量可代表化學反應的催化效率，酶對化學反應的催化效率即可反映酶活性，D正確。 答案 B,4.卡爾文及其同事因在光合作用方面的研究成果獲得了1961年的諾貝爾化學獎?？栁膶⑿∏蛟逖b在一個密閉容器中，通過一個通氣管向玻璃容器中通入CO2，通氣管上有一個開關，可控制CO2的供應，容器周圍有光源，通過控制電源開關可控制光照的有無。請回答下列問題：,(1)實驗材料小球藻屬于_(填“原核”或“真核”)生物。 (2)卡爾文通過停止_來探究光反應和暗反應的聯(lián)系，他得到的實驗結果是下圖中的_。,(3)卡爾文通過停止_來探究光合作用過程中固定CO2的化合物，這時他發(fā)現(xiàn)C5的含量快速升高，由此得出固定CO2的物質是C5。,(4)卡爾文向密閉容器中通入14CO2，當反應進行到第5 s時，14C出現(xiàn)在一種C5和一種C6中；將反應時間縮短到0.5 s時，14C出現(xiàn)在一種C3中。上述實驗中卡爾文是通過控制_來探究CO2中碳原子的轉移路徑的，采用的技術方法有_等。 (5)卡爾文將不同反應條件下的小球藻放入70 的蒸餾水中，這樣做是為了使細胞中的_失活，此時，細胞中的化合物就保持在熱處理之前的狀態(tài)。,解析 (1)小球藻屬于真核生物。(2)在光照下，光反應進行，其產生的ATP和H參與暗反應中C3的還原，因此，通過停止光照可以探究光反應和暗反應的聯(lián)系。當停止光照后.光反應停止，ATP和H的合成停止，則C3的還原減少，C3濃度增大，C5濃度減小，停止光照一段時間后，C3和C5濃度基本保持不變。(3)在暗反應中，CO2與C5結合形成C3，當停止CO2的供應后，CO2的固定受到影響，故會導致C5含量升高。(4)由題中敘述可知，實驗中卡爾文是通過控制反應時間來探究CO2中碳原子的轉移路徑的，該實驗中他采用了放射性同位素標記法。(5)酶是生物體內催化化學反應的催化劑，大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質，在高溫下酶的結構被破壞，導致細胞中的化學反應不能進行，化合物的含量不再發(fā)生變化。 答案 (1)真核 (2)光照 A (3)CO2的供應 (4)反應時間 同位素標記法 (5)酶,巧用模型法分析物質量的變化,(1)以上分析只表示條件改變后短時間內各物質相對含量的變化。 (2)以上各物質變化中，C3和C5含量的變化是相反的，H和ATP含量變化是一致的。 (3)具體分析時只有理清C3、C5的“來源”與“去路”(C3產生于CO2的固定，消耗于C3的還原；C5產生于C3的還原，消耗于CO2的固定)，才能避開試題陷阱。,考點三 （實驗）葉綠體中色素的提取和分離 （5年3考）,自主梳理,1.實驗原理,有機溶劑無水乙醇,無水乙醇,溶解度,溶解度高,層析液,2.實驗流程,葉綠,素,提取液,均勻、整齊,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,黃色,藍綠色,黃綠色,最多,最高,最低,(1)從色素帶的寬度可推知色素含量的多少； (2)從色素帶的位置可推知色素在層析液中溶解度的大小； (3)在濾紙上距離最近的兩條色素帶是葉綠素a與葉綠素b，距離最遠的兩條色素帶是胡蘿卜素與葉黃素。,提醒,深度思考,(1)為什么濾液細線要重復畫，且線要細、直？ 提示 重復畫線是為了增加色素的濃度，使分離出的色素帶清晰分明。濾液細線要細、直是為了防止色素帶之間出現(xiàn)重疊。 (2)層析時，為什么不能讓濾液細線觸及層析液？ 提示 濾紙條上的濾液細線觸及(或沒入)層析液，會使濾液中的色素溶解于層析液中，濾紙條上得不到色素帶，使實驗失敗。,跟進題組,題組 葉綠體中色素提取和分離過程與結果,1.(2015江蘇卷，21改編)為研究高光強對移栽幼苗光合色素的影 響，某同學用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進行紙層析，下 圖為濾紙層析的結果(、為色素條帶)。下列敘述 不正確的是( ),A.強光照導致了該植物葉綠素含量降低 B.類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照 C.色素、吸收光譜的吸收峰波長不同 D.畫濾液線時，濾液在點樣線上只能畫一次 解析 由圖示可知，強光下，、表示的葉綠素色素帶變窄，說明葉綠素含量降低，A正確；強光照條件下，類胡蘿卜素含量增加，說明類胡蘿卜素含量增加有利于植物抵御強光照，B正確；是葉綠素a，是葉綠素b，都是主要吸收藍紫光和紅光，但吸收光譜的吸收峰波長不同，C正確；畫濾液線時，濾液在點樣線上畫23次，D錯誤。 答案 D,2.如圖表示某生物興趣小組利用韭菜宿根進行相關實驗流程，請 分析回答：,(1)紙 層析法分離色素的“結果、”如下圖所示，其中共有的色素帶的顏色是_，據(jù)此能得出的結論是_。,(2)蒜黃和韭黃都是在避光條件下培育出來的蔬菜，對這種現(xiàn)象的最好解釋是_。 (3)若由于各組操作不同，出現(xiàn)了以下四種不同的層析結果。下列分析最不合理的是( ),A.甲組可能誤用蒸餾水作提取液和層析液 B.乙組可能是因為研磨時未加入SiO2 C.丙組是正確操作得到的理想結果 D.丁組可能是因為研磨時未加入CaCO3 (4)將等量剛制備的韭菜和韭黃色素濾液放在陽光與三棱鏡之間，“結果”吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在_光區(qū)域。將制得的韭菜濾液在強光下曝光12 h，再重復上述實驗，其結果與韭黃濾液的實驗結果基本一致，其原因是_。 答案 (1)橙黃色、黃色 葉綠素的形成需要光 (2)環(huán)境因素影響了基因的表達 (3)C (4)紅 葉綠素不穩(wěn)定，在強光下易分解,葉綠體中色素的提取和分離實驗異?，F(xiàn)象分析 (1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。 一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。 未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。 (2)濾紙條色素帶重疊 濾紙條上的濾液細線接觸到層析液。 (3)濾紙條看不到色素帶 忘記畫濾液細線。 濾液細線接觸到層析液,且時間較長,色素全部溶解到層析液中。 (4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶。 忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。,易錯易混 防范清零,易錯清零,易錯點1 混淆塑料大棚中“塑料顏色”與“補光類型”的選擇,點撥 為提高光能利用率，塑料大棚栽培時常選擇“無色塑料”以便透過各色光，這是因為太陽的全色光透過時各種色的光均可被作物吸收(盡管黃綠色吸收量較小，但總不會起負作用)，而陰天或夜間給溫室大棚“人工補光”時，則宜選擇植物吸收利用效率最高的“紅光或藍紫光”燈泡。因為若利用白熾燈，則其發(fā)出的光中“黃、綠光”利用率極低，從節(jié)省能源(節(jié)電、節(jié)省成本)角度講，用紅燈泡、紫燈泡效率最高。,易錯點2 誤認為溫室生產中晝夜溫差越大，作物產量越高,點撥 白天適當提高溫度或增加CO2濃度，可有利于提高光合產量，夜晚不進行光合作用，適當降低溫度可降低呼吸速率從而減少有機物消耗，故適當提高晝夜溫差可提高作物有機物積累量，從而提高作物產量。然而，晝夜溫差并非越大越好，因為夜晚溫度過低時，呼吸酶活性過小，當呼吸作用被過度抑制時，必將減弱礦質離子的吸收等代謝過程，從而制約次日的光合作用，這對作物生長顯然不利。,易錯點3 誤認為光合作用暗反應中C5可參與(CH2O)生成,點撥 光合作用暗反應中C5的作用在于固定CO2形成C3，14CO2中的14C轉移途徑為14CO214C3(14CH2O)，中間沒有C5參與，C5的作用為C5CO22C3(CH2O)、C5，C5被用于再次固定CO2，不能理解為C5生成(CH2O)。,易錯點4 不明確化能合成作用的實質及其與光合作用的本質區(qū)別,點撥 光合作用與化能