(共37张PPT)
×
√
×
×
×
×
×
√
实验用品
作用
①无水乙醇
a.过滤
②SiO2
b.溶解色素、提取色素
③CaCO3
C.有助于研磨充分
④单层尼龙布
d.防止研磨中色素被破坏
取材
称取5g绿色叶片,剪碎
研蘑
研钵中加少许SiO2和CaCO3,再加入
无水乙醇,迅速研磨
过滤漏斗基部放一块
尼龙布,将研磨
速倒入玻璃漏斗中进行过滤
集:试管收集色素滤液,及时用棉塞将试管
塞
剪滤纸条: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
并在一端剪去两角
铅笔画线:在距去角一端底部
用铅笔
画一条细的横线
吸取滤液:用毛细吸管吸取少量滤液
线:沿铅笔线均匀地画出一条细线
线
重复画线:待滤液
重复画细线
离绿//将适量层析液倒入试管中将滤纸条(有滤
细线的一端朝下)轻轻插入层析液
能让滤液细线触及层析液),随后用棉塞塞
素」竖试管
纸条上色素带有四条,如下图所
胡萝卜素:橙黄色
观察
黄素:黄色
素a:蓝绿色
外膜
内膜
构成:由囊状结构的类囊体堆叠而成
基粒
重要成分:与光合作用有关的色素和酶
基质:含有与光合作用有关的酶、少量的
NA和RNA
①极细
荣需氧细菌只集中分布在
绿体被光束照射到
照射水绵
部
绵
黑暗
需氧
无空气②完全曝光需氧细菌分布在叶绿体
有受光的部
③用透过
大量的需氧细菌聚集在
棱镜的
光和蓝紫光区域
射水绵
2
③
④第1课时 捕获光能的色素和结构
新课程标准 核心素养
1.阐明“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法。2.说出植物捕获光能的色素的种类和作用。3.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 1.生命观念——认同叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应。2.科学探究——通过对“绿叶中色素的提取和分离”实验的操作，提升实验探究能力。
知识点(一)绿叶中色素的提取和分离
1．原理
(1)提取原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)分离原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
2．实验用品及作用(连线)
3．实验步骤
(1)色素的提取
(2)色素的分离
4．叶绿体色素的吸收光谱
色素 主要吸收的光 光谱出现峰值的波长
叶绿素 叶绿素a 蓝紫光、红光 红光区：663 nm蓝紫光区：429 nm
叶绿素b 红光区：645 nm蓝紫光区：453 nm
类胡萝卜素 胡萝卜素 蓝紫光 450 nm左右有两个相邻的峰值
叶黄素
(1)分离色素时，在层析液中溶解度越高，则在滤纸条上扩散的速度越慢。(×)
(2)研磨绿叶时，要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇。(√)
(3)色素分离后，在滤纸条上从上至下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b。(×)
(4)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光。(×)
1．(科学探究)实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学忘记加入无水乙醇，丙同学加的无水乙醇过多。请分析他们可能出现的实验结果。
提示：甲同学研磨不充分，部分色素被破坏，过滤收集的滤液颜色浅。乙同学不能提取到色素。丙同学的滤液颜色浅，提取的滤液色素的浓度低。
2．(科学思维)实验结束后，某同学的滤纸条上没有出现色素带，请分析其实验失败的可能原因。
提示：(1)忘记画滤液细线。(2)层析时滤液细线触及层析液。
1．绿叶中色素提取实验注意事项
(1)分离色素时，一般选择新鲜的绿色叶片，因为新鲜绿叶中叶绿素的含量较高。
(2)研磨过程中加入无水乙醇的作用是溶解色素。
(3)研磨过程要迅速、充分，目的是防止乙醇挥发，并使色素充分溶解。
(4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，且主要保护的是叶绿素。
(5)二氧化硅的作用是使叶片研磨充分。
(6)盛放滤液的试管口(烧杯)要塞严，目的是防止乙醇挥发和色素氧化。
2．绿叶中色素分离实验注意事项
(1)制备滤纸条时：一要保证滤纸干燥，目的是使层析液能够在滤纸上快速扩散；二要剪去一端两角，目的是防止色素沿边缘扩散太快。
(2)画滤液细线的要求是细、齐、直，目的是使分离出来的色素带平整不重叠。
(3)画滤液细线时，要在首次画完干燥后再画1～2次，目的是使分离出的色素带清晰分明。
(4)滤液细线一定不能触及层析液，以防止色素溶解在层析液中，在滤纸上观察不到色素带。
(5)试管(小烧杯)一定要盖严，防止层析液中的成分挥发。
3．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
(1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析
①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
1.小明分别对紫藤的绿叶和黄叶进行了叶绿体中色素的提取和分离实验，结果如图。对该实验结果说明合理的是( )
A．②是紫藤绿叶的色素分离结果
B．结果②表明叶片研磨不充分
C．紫藤黄叶中缺少叶绿素
D．紫藤黄叶中缺少类胡萝卜素
解析：选C 紫藤的绿叶中含有4种色素，经提取、分离后可出现4条色素带，应为图①，A错误；如果叶片研磨不充分，则提取到的色素量少，经分离仍有4条色素带，B错误；图②缺少叶绿素a和叶绿素b两条色素带，说明紫藤黄叶中缺少叶绿素，C正确，D错误。
2．下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述中，错误的是( )
A．研磨时加入CaCO3可防止叶绿素在酸性条件下分解
B．滤纸条的一端剪去两角的目的是使色素带均匀且比较直
C．画滤液细线时需迅速重复多画几次以增加色素的含量
D．滤纸条上相邻且距离滤液细线最远的两条色素带呈橙黄色和黄色
解析：选C 将剪碎的绿叶放入研钵后应该依次加入二氧化硅(充分研磨)、碳酸钙(防止色素被破坏)和无水乙醇(提取色素)，A正确；滤纸条的一端剪去两角的目的是使色素带均匀且比较直，防止色素带不整齐，B正确；画滤液细线的要求是细、齐、直，待滤液干后，还要重复画几次，C错误；实验成功后应该可以清晰地看到滤纸条上有四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，色素带的宽窄与色素含量相关，D正确。
[方法点拨]
此类考查课本基础实验的原理，要求学生掌握提取和分离叶绿体中色素的方法，理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用，并对实验现象和结果进行解释、分析、处理。
知识点(二)叶绿体的结构和功能
1．形态：一般呈扁平的椭球形或球形。
2．结构
3．功能：是进行光合作用的场所。
4．叶绿体功能的实验验证
(1)实验者：德国科学家恩格尔曼。
(2)实验过程及现象
(3)实验结论：O2是由叶绿体在光照条件下释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
(1)没有叶绿体的细胞一定不能进行光合作用。(×)
(2)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。(×)
(3)光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。(×)
(4)叶绿体中色素吸收光能不需要酶的催化。(√)
1．(社会责任)一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。出现这一现象的原因是什么？
提示：在春、夏季节，叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素含量，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好，叶子呈现出类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。
2．(科学思维、科学探究)下图是恩格尔曼实验装置改装示意图。
光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围需氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。
提示：光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此需氧细菌分布无显著变化。
(1)叶绿体是进行光合作用的场所。它内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
(2)恩格尔曼实验分析
①选材巧妙：水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于实验现象的观察；需氧细菌的分布可以显示氧气的释放部位。
②实验处理得当：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，排除了外界氧气和光照的影响，使实验更具说服力。
③实验对照设置合理：用极细的光束照射，叶绿体分为受光部位和不受光部位，形成一组对照；局部光照和完全光照也形成一组对照。
1．下图为叶绿体结构模式图。叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体结构和功能的叙述错误的是( )
A．①④分别为外膜和内膜，具有选择透过性的功能特点
B．②为基粒，类囊体的薄膜上含有与光合作用有关的色素和酶
C．③为叶绿体基质，与光合作用无关
D．光合作用的酶分布在②③
解析：选C ①是叶绿体外膜，②是基粒，③是基质，④是内膜，光反应在基粒的类囊体薄膜上进行，暗反应在基质中进行，所以C选项错误。
2．把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射的部位。该实验证明了( )
A．叶绿体能产生营养物质 B．光合作用产生淀粉
C光合作用释放的O2来自水 D．叶绿体是光合作用的场所
解析：选D 好氧细菌集中在被光束照射的叶绿体上，说明叶绿体产生O2，即进行了光合作用，所以叶绿体是进行光合作用的场所。
[要语必背·网络构建]
一、要语必背
1．光合色素
(1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，但是都有光合色素。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
(3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
(4)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
2．叶绿体：进行光合作用的场所。它内部的类囊体薄膜上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
二、网络构建
1．关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是( )
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线1～2次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
解析：选B 在提取绿叶中色素时，漏斗基部放一块单层尼龙布进行过滤；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸；画出一条滤液细线后需等滤液干后再画1～2次；研磨叶片时应用无水乙醇溶解色素。
2．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂、药品的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得到的实验结果依次应为图中的( )
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
水 ＋ － － －
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A．①②③④ B．②④①③
C．④②③① D．③②①④
解析：选B 无水乙醇用于溶解绿叶中的色素，甲同学未加无水乙醇，其滤纸条上应无色素带，对应②；CaCO3能够防止研磨时叶绿素被破坏，丙同学未加CaCO3，其滤纸条上叶绿素a、叶绿素b对应的色素带应较窄，对应①；SiO2能够使研磨更充分，丁同学未加SiO2，其滤纸条上的四种色素带均应较窄，对应③；乙同学操作正确，其滤纸条上的色素带应为正常的分布，对应④。
3．如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
解析：选D 研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，但会影响色素提取液的纯度，A错误；光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液应选用有机溶剂，而生理盐水和磷酸盐缓冲液为无机溶剂，B错误；层析液易挥发，故进行层析时要用培养皿盖住烧杯，C错误；比较题图所示分离结果可知，该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b，D正确。
4．植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析：选A 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示；叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放O2。
5．下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析，以下说法中正确的是( )
①在晚间用大约550 nm波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度 ②在通过纸层析法分离出来的色素带上，胡萝卜素的条带在最上面 ③土壤中缺乏镁时，对420～470 nm波长的光的利用率显著减少
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
解析：选C 由于叶片中各种色素对绿光吸收很少，所以夜间用绿光照射行道树，很难提高夜间氧气的浓度；四种色素中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸上扩散的速率最快；土壤中缺乏镁会使叶绿素的含量降低，从而明显降低了对420～470 nm波长的光的吸收。
6．德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)，研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一块载有需氧细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示。请回答下列问题：
(1)描述B情况下细菌的分布情况如何？______________________。如此分布是因为光合作用释放______________________________________________________________________。
(2)该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素分布在_______________，催化反应的酶分布在_____________________________________________________。
(3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是________________________________________
________________，在____________区域的细菌特别多。
解析：(1)白光的光质较为均匀，需氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过螺旋状的叶绿体与需氧细菌的关系可以看出进行光合作用的场所是叶绿体，吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体簿膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。(3)在C实验中，自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光区域的需氧细菌远远多于绿光区域。
答案：(1)细菌集中在叶绿体周围 O2 (2)叶绿体
类囊体的薄膜上 类囊体上和叶绿体基质中
(3)探究不同颜色的光对光合作用的影响 红光和蓝光
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√
√
√
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√
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空气中
响因素
壤中水分的多
度的高低
材:注射
原因:细胞间隙
组:取
清水
圆形小叶
照:分别将这
强、中、弱三种光照下
观察并
内各实验装置中圆形
浮起的数
CO
2
O
CO2
LO2
cO
2
O
C
O
CO
O2(第2课时 光合作用的原理和应用
新课程标准 核心素养
1.说明光合作用以及对它的认识过程。2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。3.理解影响光合作用的环境因素。4.简述化能合成作用。 1.科学思维——构建光反应和暗反应的过程模型，理解二者之间的关系，培养科学建模的能力。2.社会责任——通过观察、搜集，用所学知识分析光合作用原理在农业生产中的应用。
知识点(一)光合作用的原理
1．光合作用的概念和反应式
(1)概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
(2)反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．光合作用的探究历程
(1)19世纪末，科学界普遍认为：C与H2O结合成甲醛。
(2)1928年：甲醛不能通过光合作用转化成。
(3)1937年，英国希尔：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气。
(4)1941年，鲁宾和卡门：研究了光合作用中氧气的来源(氧气来源于H2O)。
(5)1954年，美国阿尔农：光照下，叶绿体可合成ATP；1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
3．光合作用的过程
(1)光反应阶段
①场所：叶绿体的类囊体薄膜。
②条件：、色素和有关的。
③物质变化
Ⅰ.水的光解：H2OO2＋2NADPH
Ⅱ.ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP。
④能量变化：将光能转变为活跃的化学能。
(2)暗反应阶段
①场所：叶绿体基质中。
②条件：的催化。
③物质变化
Ⅰ.CO2的固定：CO2＋C52C3
Ⅱ.C3的还原：C3(CH2O)
C3C5
④能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。
(1)光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和NADPH都用于暗反应。(×)
(2)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行。(√)
(3)整个光合作用过程中，能量的转化是光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。(√)
(4)光合作用释放的O2都来自水。(√)
1．(科学探究)希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
提示：希尔的实验只能说明水的光解产生氧气，但没有说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水，具有实验的局限性。
2．(科学思维)暗反应是CO2形成(CH2O)的过程，那么，我们可以利用什么方法来探究一下这个过程呢？你能尝试运用示意图表示出暗反应的过程吗？
提示：同位素示踪法。
1．光反应与暗反应的比较
(1)区别
项 目 光反应 暗反应(碳反应)
实质 光能转化为化学能，并释放O2 同化CO2，合成有机物
需要条件 外界条件：光照内部条件：色素、酶 外界条件：无需光照内部条件：酶
反应场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中
物质变化 ①水的光解：水分解成NADPH和O2②ATP的合成：在相关酶的作用下，ADP和Pi形成ATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5
能量变化 光能→活跃的化学能 活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
相应产物 O2、ATP和NADPH 糖类等有机物
(2)联系
①光反应为暗反应提供两种重要物质：NADPH和ATP，NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋。
②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
2．光合作用过程中的物质变化
(1)光合作用过程中C、O元素转移途径
①
②
(2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向
1．下图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列相关叙述正确的是( )
A．阶段Ⅰ表示暗反应 B．阶段Ⅱ表示光反应
C．物质a表示NADPH D．物质b表示C3
解析：选C Ⅰ、Ⅱ分别表示光反应和暗反应，A、B错误；光反应为暗反应提供ATP和NADPH，所以图中的a表示的是NADPH，b表示的是ATP，C正确，D错误。
2．如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是( )
A．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
B．被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5
C．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
D．CO2可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类
解析：选B 光照强度由强变弱时，ATP和NADPH合成减少，C3还原减慢，C5生成量减少，而C5的消耗暂时不变，所以短时间内C5含量会减少，A错误；C3在有关酶的催化作用下，能形成糖类、水和C5，B正确；CO2的固定实质上是CO2与C5反应生成C3，ATP不参与CO2的固定，ATP用于C3的还原，C错误；CO2不能直接被NADPH还原，需要形成C3后才能被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类，D错误。
知识点(二)光合作用的应用
1．光合作用的强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)表示方法
单位时间内光合作用
(3)影响光合作用的因素
2．探究光照强度对光合作用强度的影响
3．在生产实践中的应用
实例 原理
间作套种 不同植物对光照的需求不同
冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低 白天提高温度，促进光合作用；夜间降温，抑制呼吸作用
“正其行、通其风” 增大CO2浓度，有利于光合作用的进行
合理灌溉 缺少水导致气孔关闭，CO2供应不足
4．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
(2)实例：硝化细菌能利用土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而氧化成硝酸(HNO3)的过程中所释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。
(1)光照强度影响光合作用但光质不影响。(×)
(2)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化。(×)
(3)CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的。(√)
(4)探究实验中，圆形小叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2。(×)
(5)绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。(×)
1．(科学思维)夏季中午，光照强、温度高，但植物的光合作用强度反而减弱，原因是什么？
提示：光照过强、温度高→气孔关闭→CO2供应不足→光合作用强度减弱。
2．(社会责任)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示：有机肥被微生物分解产生无机盐和CO2，无机盐被植物吸收利用，CO2能增大棚内的CO2浓度，提高作物的光合速率。
3．(科学探究)探究实验中，叶片上浮的原因是什么？影响叶片上浮的外界因素主要是什么？
提示：光合作用产生的O2，导致叶片上浮。影响叶片上浮的主要外界因素是光照强度，即光照强度影响光合作用强度，进而影响叶片上浮。
探究光照强度对光合作用强度的影响实验分析
(1)本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净产值，即光合作用与细胞呼吸的差值。
(2)用注射器使叶片中的气体溢出后，放在黑暗环境中待用的目的是防止在有光的条件下产生O2，使叶片浮上来。
(3)也可将水溶液换成NaHCO3溶液(或者CO2缓冲液)，以持续提供CO2。
(4)本实验的自变量是光照强度，可以通过更换灯泡大小或改变灯和试管之间的距离来改变光照强度。
(5)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
1．如何使作物最大限度地利用太阳光能进行光合作用，是现代化农业生产中提高作物产量的根本问题。下列措施不能有效提高光能利用效率的是( )
A．阴雨天气提高温室中的CO2浓度
B．将玉米与大豆混合种植
C．为农作物补充镁元素，保证叶绿素的含量
D．合理灌溉，使植株保持挺拔
解析：选A 阴雨天气，光照强度减弱，这种情况下补充CO2达不到提高光能利用率的目的；玉米与大豆套种可以充分利用光能，进而达到提高光能利用率的目的；充足的叶绿素可以保证对光的最大吸收；植株挺拔，叶片充分展开，有利于对光的吸收。
2．下图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙)，以研究光合速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是( )
A．在a～b段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合速率逐渐减小
B．在b～c段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间
C．在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降
D．因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用
解析：选C 在a～b段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的平均时间变短，表明光合速率逐渐增大；在b～c段，单独增加光照或温度可以缩短叶圆片上浮至液面所用的时间，但单独增加NaHCO3溶液浓度不能缩短叶圆片上浮至液面所用的时间；在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降；凡是活细胞都能进行呼吸作用。
[方法点拨]
小圆形叶片上浮实验中的三个关注点
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。
[要语必背·网络构建]
一、要语必背
1．关于NADPH的解释
(1)氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)与电子、H＋结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。
(2)呼吸作用中的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，由氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化而来，与光合作用中的NADPH不同。
2．自养生物与异养生物
(1)自养生物
特点：能够利用光能或无机物氧化释放的化学能作为能源，将CO2等无机物合成有机物，储存能量，维持自身的生命活动。
代表生物
(2)异养生物
特点：利用环境中现有的有机物来维持自身的生命活动。
代表生物：寄生性植物、动物、真菌以及大多数细菌。
二、网络构建
1．下列有关探究光合作用探索实验的叙述，正确的是( )
A．希尔反应表明植物光合作用产生的氧气中的氧元素来自水
B．含水绵和好氧细菌的临时装片，用透过三棱镜的光照射，绿光区域聚集的好氧细菌最多
C．阿尔农通过实验证实了叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随
D．向小球藻提供14CO2，光照一段时间，14C5化合物先于14C3化合物出现
解析：选C 由于缺少加入CO2的另一组对照实验，故不清楚植物光合作用产生的氧气中的氧元素是否能来自于CO2，A错误；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，该实验中恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，绿光区域聚集好氧细菌最少，B错误；阿尔农通过实验证实了叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随，C正确；向小球藻提供14CO2，光照一段时间，14C3化合物先于14C5化合物出现，D错误。
2．德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)数小时后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是( )
①本实验未设对照组
②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因
③实验初始时，遮光和曝光区域均应达到无淀粉状态
④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．②③ B．①②③
C．②③④ D．①②③④
解析：选A 本实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉，遮光部分不变蓝是因为没有产生淀粉，因此本实验的自变量为是否进行光照，充分说明光照下能产生淀粉；而CO2对本实验结果的影响未做研究。
3．在叶绿体中，ATP和ADP的运动方向是( )
A．ADP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ATP则向相反方向运动
B．ATP与ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动
C．ATP与ADP同时由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动
D．ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP的运动方向则正好相反
解析：选D 叶绿体是进行光合作用的场所，光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行，此过程中消耗来自叶绿体基质的ADP，产生ATP，供暗反应阶段C3的还原，所以叶绿体中ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP则由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动。
4.如图表示在一定范围内，不同环境因素与水稻叶片光合作用强度的关系，对其描述错误的是( )
A．如果横坐标是CO2含量，则a为红光，b为白光
B．如果横坐标是CO2含量，则a为强光，b为弱光
C．如果横坐标是光照强度，则a的CO2含量较高，b的CO2含量较低
D．如果横坐标是光照强度，则a的温度较适宜，b的温度较低
解析：选A 如果横坐标是CO2含量，则相同的CO2含量时，植物对白光的吸收值大于红光，因此光合作用强度较大，即a为白光，b为红光。
5．光合作用与化能合成作用的根本不同点是( )
A．这两类作用的生物种类不同
B．合成有机物的无机原料不同
C．由无机物合成有机物的过程中所需的酶不同
D．所需能量的来源不同
解析：选D 光合作用和化能合成作用都是将无机物合成为有机物，但能量来源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。
6．如图为植物光合作用的过程模式图，其中字母表示物质或结构，数字表示生理过程。回答下列问题：
(1)图中X表示的结构是________，负责吸收光能的色素有两类：____________________。
(2)物质a在细胞中的主要存在形式为__________________________________________。
d表示____________，c、d参与了Ⅱ过程中的______________________________。
(3)北方夏季中午，光照充足而光合作用强度明显减弱，原因是图中________(填数字)过程受到限制，此时可以采取________________的措施以提高光合作用强度。
(4)研究发现，黄光照射时植物光合速率减慢，科学家推测黄光可能导致叶绿素含量发生了改变。现以番茄试管苗为实验材料，探究番茄试管苗在黄光照射下叶绿素含量是否发生改变。写出简要的实验思路：________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)据题图分析可知，X为光合作用光反应的场所类囊体，叶绿体中的色素有叶绿素和类胡萝卜素两大类，都能够吸收光能。(2)a为H2O，在细胞内有自由水与结合水两类，其中自由水是细胞中水的主要存在形式。d代表NADPH，c代表ATP，二者共同参与暗反应中的C3的还原。(3)北方夏季中午，由于光照过强，温度过高，植物气孔关闭，导致植物从外界吸收的CO2减少，光合作用的Ⅱ(暗反应)过程受到限制而使光合作用速率减慢，此时可以适当遮光以提高光合作用强度。(4)探究番茄试管苗在黄光照射下叶绿素含量是否发生改变的实验思路：在自然光和黄光条件下分别培养番茄试管苗(甲和乙)，一段时间后取甲和乙的叶片，提取其中的色素并分离，通过比较两组滤纸条上叶绿素a、叶绿素b色素带的宽窄来判断叶绿素含量是否发生改变。
答案：(1)类囊体 叶绿素、类胡萝卜素 (2)自由水 NADPH C3的还原 (3)Ⅱ 适当遮光 (4)在自然光和黄光条件下分别培养番茄试管苗(甲和乙)，一段时间后取甲和乙的叶片，提取其中的色素并分离，通过比较两组滤纸条上叶绿素a、叶绿素b色素带的宽窄来判断叶绿素含量是否发生改变
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