5.4光合作用課本問題答案-高一上學(xué)期生物人教版必修一

5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第一小節(jié)問題探討1.用人工光源生產(chǎn)蔬菜，可以避免由于自然環(huán)境中光照強(qiáng)度不足導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度低而造成的減產(chǎn)。同時(shí)，人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達(dá)到最大。2.影響光合作用的因素很多，既有植物白身?xiàng)l件，也有外界環(huán)境條件。二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液和溫度是影響植物生長(zhǎng)的重要外部條件，因此要進(jìn)行控制，以便讓植物達(dá)到最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)。(一)探究·實(shí)踐1.濾紙條上有4條不同顏色的色素帶，從上到下依次為：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)和葉綠素b(黃綠色)。2.濾紙條上的色素帶說明了綠葉中的色素有4種，它們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的快慢也不同；同時(shí)由于4種色素的顏色不同，也說明不同色素吸收了不同波長(zhǎng)的光。(二)旁欄思考題綠色光源發(fā)出綠色的光，這種波長(zhǎng)的光線不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中制造有機(jī)物。(三)思考·討論1.恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。2.提示：實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)；臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等等。3.這是因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長(zhǎng)光的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。4.葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并且能夠吸收特定波長(zhǎng)的光。(四)練習(xí)與應(yīng)用概念檢測(cè)1.(1)×；(2)V；(3)×。2.A。拓展應(yīng)用1.有關(guān)。不同顏色的藻類吸收不同波長(zhǎng)的光。藻類本身的顏色是反射出來的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水對(duì)紅、橙光的吸收比對(duì)藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是短波長(zhǎng)的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。2.提示：與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，植物工廠生產(chǎn)蔬菜可以精確控制植物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)環(huán)境、上市時(shí)間等，但同時(shí)面臨技術(shù)難度大、操控要求高、需要掌握各種不同蔬菜的生理特性等問題。綜述性短文要求資料新穎、證據(jù)確鑿、邏輯清晰、言之有理。第二小節(jié)(一）思考·討論11.不能說明。希爾反應(yīng)僅說明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。亥實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.能夠說明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種必需原料——CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。3.光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2。4.合理即可。例如：光照H2OO2+NADPH+能量葉綠體ADP+Pi+→ATP（二）思考·討論21.本問題可以用列表的形式解決。光反應(yīng)暗反應(yīng)所需條件必須有光有光或無光均可進(jìn)行場(chǎng)所類囊體膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化水光解為O2，和H+；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的還原；ATP和NADPH的分解能量轉(zhuǎn)化光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2.物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)生成的ATP和NADPH供暗反應(yīng)C3的還原，而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+。能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。(三)旁欄思考題用這種方法觀察到的O2的產(chǎn)生量，實(shí)際是光合作用的O2釋放量，與植物光合作用實(shí)際產(chǎn)生的O2量不同，沒有考慮到植物自身呼吸作用對(duì)O2的消耗。(四)練習(xí)與應(yīng)用概念檢測(cè)1.(1)V;(2)×；(3)×2.D3.提示：按照教材第103頁(yè)圖514解答。拓展應(yīng)用1.(1)光照強(qiáng)度逐漸增大(2)此時(shí)溫度很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2無法進(jìn)入葉片組織，致使光合作用暗反應(yīng)受至限制（3）光照強(qiáng)度不斷減弱(4)光照強(qiáng)度、溫度(5)根據(jù)本題信息，可以利用溫室大棚控制光照強(qiáng)度、溫度的方式，如補(bǔ)光、遮陰、生子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強(qiáng)度。2.提示：植物的生活需要水、無機(jī)鹽、陽(yáng)光、適宜的濕度、空氣(含有二氧化碳)。從給出的信息可以看出，植物生長(zhǎng)的基本條件都是滿足的，因此，只要沒有病蟲害等不利因素，這株物(幼苗)就能夠生存一段時(shí)間。但究竟能夠生存多長(zhǎng)時(shí)間，涉及的問題很多。潮濕的土壤含有水分，植物根系吸收水分后，大部分可通過蒸騰作用散失到空氣中。由于瓶是密閉的，散失到空氣中的水分能夠凝結(jié)，回歸土壤供植物體循環(huán)利用。但是，隨著植株的生長(zhǎng)，越來越多的水分過光合作用成為有機(jī)物的組成部分，盡管有機(jī)物能夠通過呼吸作用釋放出二氧化碳和水(這些水既可以散失到空氣中回歸土壤，也可以在葉片細(xì)胞中直接用于光合作用)，畢竟有機(jī)物是不斷積累的，這意味著回歸到土壤的水分會(huì)越來越少，有可能成為影響植物生存的限制因素。因此，要預(yù)測(cè)植物生存的時(shí)間，需要知道土壤含水量和植物體內(nèi)有機(jī)物積累速率等信息。土壤中的無機(jī)益被植物根系吸收以后，絕大部分成為植物體的組成成分(少量可能隨落葉歸還土壤)，因此難以循環(huán)利用。但植物對(duì)無機(jī)鹽的需要量是很少的，土壤中無機(jī)鹽到底能滿足植物體生長(zhǎng)多長(zhǎng)時(shí)間的需要，與上壤的多少、土壤中各種無機(jī)鹽的含量、植株的大小等有關(guān)，這些信息是任務(wù)提示中沒有給出的，因此不能從這方面作出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。從給出信息可知，在陽(yáng)光和溫度方面不存在制約中植物生存的問題。二氧化碳是植物進(jìn)行光合作用必需的原料之一。瓶中的二氧化碳通過植物的光合作用被植物體利用，轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。有機(jī)物通過植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水?？梢姸趸荚谥参矬w和瓶中空氣之間是可以循環(huán)的。但是，隨著植株的生長(zhǎng)，有機(jī)物會(huì)不斷和累，這意味著瓶中空氣所含的二氧化碳會(huì)逐漸減少。要預(yù)測(cè)瓶中二氧化碳能維持植物體生存多長(zhǎng)時(shí)間，還需要知道瓶中二氧化碳總量、植物體光合速率、呼吸速率或有機(jī)物積累速率等信息。上述推理大多是建立在植物體不斷生長(zhǎng)基礎(chǔ)上的，這是因?yàn)椴Ａ咳莘e小，植物幼苗正在處于生長(zhǎng)期。此外，瓶中植物生存時(shí)間的長(zhǎng)短，還與植物的種類有關(guān)。如果是壽命很短的某種草本植物即使瓶中各種條件長(zhǎng)久適宜，植物生存的時(shí)間也不會(huì)長(zhǎng)。同組進(jìn)行不同環(huán)境因素如溫度、CO2濃度、光質(zhì)對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，給出實(shí)驗(yàn)材料及用具，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師予以指導(dǎo)和評(píng)價(jià)，學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改后探究分析，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)進(jìn)行多種因素的探究過程，充分提高課堂實(shí)效性和可操作性，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)影響光合作用的外界因素及影響結(jié)果的全面認(rèn)識(shí)。1.教學(xué)中易出現(xiàn)的問題及注意事項(xiàng)(1)取生長(zhǎng)旺盛的綠色嫩葉，用打孔器打出圓形小葉片。注意打孔時(shí)要避開大的葉脈。(2)在對(duì)葉片抽氣時(shí)，學(xué)生在操作時(shí)不易成功。教師可以示范演示，且在演示中要求學(xué)生注意操作細(xì)節(jié)。將圓葉片置于注射器內(nèi)，注射器吸入清水10mL，推動(dòng)注射器排出殘留的空氣。用手指堵住注射器前端的小孔并向后拉動(dòng)推桿至20mL刻度，保持約5s，使葉圓片內(nèi)的氣體逸出。(3)實(shí)驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉教室的照明燈并拉上窗簾，盡量減少自然光的干擾。2.擴(kuò)展方案(1)探究“CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”可通過限定吹氣時(shí)間控制自變量，制成不同濃度的CO2水溶液。并通過將3個(gè)小燒杯同時(shí)置于30℃的水浴中（可用塑料盆代替大燒杯）。用1盞12W的LED燈置于水浴盆上方，通過調(diào)節(jié)臺(tái)燈與燒杯之間的距離，使每個(gè)燒杯接受相同的光照強(qiáng)度來達(dá)到對(duì)溫度以及光照強(qiáng)度等無關(guān)變量的控制。也可分別配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaHCO3溶液作為CO2來源。(2)探究“溫度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”菠菜進(jìn)行光合作用的適宜溫度為30℃左右，根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料的適宜溫度分別設(shè)定相應(yīng)的溫度梯度和溫度范圍，可將實(shí)驗(yàn)