第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构
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1．吸收光能的色素分布在( )
A．叶绿体的外膜上 B．类囊体的薄膜上
C．叶绿体的内膜上 D．叶绿体的基质中
解析：叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上。
答案：B
2．(易错题)关于高等植物细胞内的色素的叙述中，错误的是( )
A．绿叶中叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍，所以叶呈绿色
B．所有植物细胞内都含有四种色素
C．细胞内的叶绿体中的色素吸收光能用于光合作用
D．有的植物细胞的液泡内也含有一定量的色素
解析：绿叶中的叶绿素含量占3/4，类胡萝卜素含量占1/4，二者之比为3∶1，即前者是后者的3倍；植物细胞内的色素按功能可分为光合色素和非光合色素，光合色素主要分布在叶绿体内，非光合色素(如花青素)分布在液泡的细胞液中，光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，它们能吸收光能用于光合作用。
答案：B
3．在绿叶中色素的提取和分离实验中，实验结果表明，在滤纸条上相邻色素带之间距离最大的是( )
A．叶绿素a和叶绿素b B．叶绿素a和叶黄素
C．叶黄素和胡萝卜素 D．无法判断
解析：胡萝卜素在层析液中溶解度最大，随层析液在滤纸条上扩散速度最快，叶黄素在层析液中的溶解度相对较小，随层析液在滤纸上的扩散速度较慢，二者之间的距离最大。
答案：C
4．
(2014·深外高一检测)如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离情况。下列说法不正确的是( )
A．叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上
B．四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中
C．四种色素在层析液中溶解度最大的是甲
D．发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙
解析：据图可知，甲、乙、丙、丁分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，层析液中溶解度最大的是丁。叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上。四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中，故可用无水乙醇提取色素。发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是叶绿素。
答案：C
5．叶绿体色素的纸层析结果显示，叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是( )
A．相对分子质量最小
B．相对分子质量最大
C．在层析液中的溶解度最小
D．在层析液中的溶解度最大
解析：色素分离的原理是根据不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液扩散得快，溶解度小的随层析液扩散得慢，层析时随层析液在滤纸上的扩散而分离开。
答案：C
6．用菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是( )
解析：由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，而叶绿素的溶解度小，所以叶绿素a和叶绿素b分别扩散在第三和第四条色素带上。
答案：A
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7．(多选)某同学在做提取绿叶中色素的实验时，收集到的色素提取液为淡绿色。分析产生该结果的可能原因是( )
A．研磨不充分，色素未能充分提取出来
B．乙醇加入量太多，稀释了色素提取液
C．乙醇加入量太少，色素未提取出来
D．未加碳酸钙粉末，叶绿素分子已被破坏
解析：提取液呈淡绿色的原因可能有：一是选取的叶片含色素少；二是研磨不充分，色素未能充分提取出来；三是提取液太多，使色素提取液浓度降低；四是未加碳酸钙，造成研磨过程中叶绿素分子被破坏。
答案：ABD
8．
(多选)右图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”的实验改进装置，下列与之有关的叙述中，正确的是( )
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将色素滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
解析：培养皿中倒入层析液，色素滤液滴在a处，实验结果是得到四个不同颜色的同心圆，由内到外依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，故最小的一个圆呈现黄绿色。
答案：ABC解析：培养皿中倒入层析液，色素滤液滴在a处，实验结果是得到四个不同颜色的同心圆，由内到外依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，故最小的一个圆呈现黄绿色。
答案：ABC
9．早在一百多年前(1883年)，美国科学家恩格尔曼用巧妙的实验，研究了光合作用的作用光谱。他用一种丝状绿藻，将棱镜产生的光谱投射到丝状绿藻上，并在丝状绿藻的悬液中放入一些细菌，然后在显微镜下观察细菌在丝状绿藻不同波长的光照下，各部分的聚集情况(如图)。请分析：
(1)细菌聚集多的部分表示____________的浓度高，即这些部位丝状绿藻的________________________强度高。
(2)从细菌大量聚集的区域可以看出，主要的作用光谱为________区和________区。
(3)如果将该丝状绿藻长期放在500纳米～550纳米的波长下照射，丝状绿藻将________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如何使丝状绿藻周围的细菌呈均匀分布？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：细菌大多为好氧性的，因此在氧气浓度高的地方细菌聚集得多，而氧气是丝状绿藻进行光合作用释放出来的。光合色素主要吸收红光和蓝紫光来进行光合作用合成有机物以维持丝状绿藻的生命活动，丝状绿藻几乎不吸收绿光，因此在绿光区绿藻不能进行光合作用，难以维持生命活动而逐渐死亡。去掉棱镜分光后，阳光均匀照射丝状绿藻，光合作用产生的O2和有机物也较均匀地分布，因此需要氧气和有机物的细菌也将均匀分布。
答案：(1)氧气 光合作用
(2)红光 蓝紫光
(3)逐渐死亡 丝状绿藻几乎不吸收绿光进行光合作用
(4)去掉棱镜的分光
课件34张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构 栏目链接1.绿叶中色素的提取和分离实验。(难点)?
2.说出绿叶中色素的种类和作用。?
3.说出叶绿体的结构和功能。(重点)
栏目链接 栏目链接自主
学习一、实验：绿叶中色素的提取和分离
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂________中。
(2)过程：无水乙醇 栏目链接剪碎二氧化硅和碳酸钙无水乙醇尼龙布棉塞 栏目链接2.分离绿叶中的色素
(1)原理：各种色素在层析液中的________不同，________的随层析液扩散得快，反之则慢。因而色素就会随着________在滤纸上的扩散而分离开来。
(2)步骤：
溶解度溶解度高层析液剪去两角 去角的一端1 cm 栏目链接 毛细吸管滤液干一两滤液细线 栏目链接滤液细线 二、绿叶中色素种类、分布及吸收光谱
蓝绿色黄绿色 蓝紫光和红光橙黄色 黄色 蓝紫光 栏目链接三、叶绿体的结构与功能
(1)形态：一般呈扁平的______形或______形。
(2)结构：
(3)功能：是进行__________的场所。椭球球外膜 内膜基粒 类囊体色素和酶 基质光合作用 栏目链接要点
探究一、“绿叶中色素的提取和分离”实验操作方法及目的
栏目链接 栏目链接(续表) 栏目链接 栏目链接 栏目链接1．提取和分离的原理不同：(1)提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)分离原理：叶绿体中的色素不止一种，都能溶解在层析液中。它们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。色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2．含量最多的色素为叶绿素a，含量最少的为胡萝卜素，相邻二者之间相距最远的色素带为胡萝卜素和叶黄素。
特别
提醒 栏目链接二、叶绿体中色素的作用、应用及影响因素
1．色素的吸收光谱 栏目链接2．应用
(1)无色大棚膜：日光中各种色光均能透过，光合效率高。
(2)有色大棚膜：主要透过同色光，吸收其他色光，光能有损失，只在为得到特殊品质的产物时才使用。其中绿色薄膜大棚中植物的光合作用效率最低。
3．影响叶绿素合成的因素
(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，因而叶片变黄。 栏目链接(3)矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，使叶片变黄。
栏目链接1．叶绿体色素主要吸收蓝紫光和红光，对绿光吸收最少，绿光被反射出来，叶片呈现绿色，所以最无效的光是绿光。
2．叶片呈绿色的原因是叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍；秋天叶片变黄表现出类胡萝卜素颜色，叶片变红的原因是液泡中有花青素。
3．叶绿体基粒是由许多囊状结构堆叠而成，增大了膜面积，为色素和酶提供了存在场所，使得许多必须发生在膜上的生化反应可以顺利进行。
特别
提醒 栏目链接 栏目链接
题型1 色素的提取与分离实验例1 对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是( )
A．将5 g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨
B．用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次
C．把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散
D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入丙酮是为了溶解色素 栏目链接名师点睛：实验成功的关键及注意事项：①叶片要新鲜，颜色要深绿；②研磨要迅速、充分；③滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤液挥发；④滤液细线不仅要细直，而且要含有比较多的色素；⑤滤纸上的滤液细线不能浸入层析液。 栏目链接解析：对新鲜绿叶应除去粗的叶脉后再行称重，以增加单位重量叶片所含的叶绿素，此外，还需将叶片尽量剪碎，提高研磨效果；画滤液线时，须待所画的滤液线干燥后再重复画线，否则会造成画线过粗和色素浓度低的情况；滤纸条插入层析液后，由于摇晃，使层析液接触滤液线而将色素溶解，嵫现赜响实验效果。
答案：D 栏目链接变式
训练1．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，他们所得的实验结果依次应为( )
栏目链接A．①②③④ B．②④①③
C．④②③① D．③②①④
答案：B
栏目链接题型2 叶绿体的结构及色素 例2下列关于高等植物体内叶绿体的说法，错误的是( )
A．具有双层膜
B．其内含有能吸收光能的色素
C．色素分布在类囊体薄膜和基质中
D．基质中含有与光合作用有关的酶 栏目链接名师点睛：(1)光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中，但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。
(2)叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积，而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。 栏目链接解析：色素只分布在类囊体薄膜上而不分布在基质中。
答案：C 栏目链接变式
训练2．下图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是( )
A．①和②具有选择透过性功能
B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶
C．③和④中都有与光合作用有关的酶
D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用
栏目链接解析：①②表示叶绿体的双层膜，它们是具有选择透过性的，③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶，④中基质也是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶，所以色素和光合作用的酶是进行光合作用的需要条件。具有上述条件而不具有叶绿体的蓝藻也能进行光合作用。
答案：D 栏目链接本课总结
一、知识归纳 栏目链接 栏目链接二、要点回顾
1．叶绿体中色素的种类和作用。
2．叶绿体的功能。 栏目链接第2课时 光合作用的探索历程和过程
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1．(2014·广雅高一检测)德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)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、漂洗再用碘蒸气处理，结果遮光部分不变色，曝光部分变深蓝。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惟一原因 ③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 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：本实验采用的是相互对照的方法证明光合作用的产物。但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉。
答案：A
2．(2014·云浮高一检测)如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是( )
A．a上升、b下降 B．a、b都上升
C．a、b都下降 D．a下降、b上升
解析：据图分析，c是CO2，a、b分别是[H]和ATP。光照不变，光反应顺利进行，[H]和ATP合成正常；CO2供应不足，CO2固定减弱，C3相对含量减少，导致C3还原消耗的[H]和ATP也减少，故a、b在叶绿体中相对含量上升。
答案：B
3．在光合作用过程中，水的光解和葡萄糖的形成所需要的能量分别来自( )
A．呼吸作用产生的ATP和光能
B．都是呼吸作用产生的ATP
C．光能和光反应所产生的ATP
D．都是光反应产生的ATP
解析：水在光下分解利用的是太阳光能，产生的ATP用于合成葡萄糖。
答案：C
4．
如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，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，然后用白光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了( )
A．氧气是由水分解来的
B．叶绿体是光合作用的场所
C．光合作用能产生淀粉
D．光合作用需以二氧化碳作原料
解析：好氧细菌分布在氧气较多的地方，叶绿体在光下进行光合作用放出氧气。因此好氧细菌的分布位置与光所照射的叶绿体位置一致。
答案：B
5．(2014·华附高一检测)某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是( )
解析：植物叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，400 nm～500 nm为蓝紫光区，600 nm～700 nm为红光区，因为叶绿素b是叶绿素的一种，所以答案选A。
答案：A
6．把叶绿素提取液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是( )
A．红光和蓝紫光区域
B．黄光和蓝紫光区域
C．绿光和红光
D．黄光和绿光区
解析：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。
答案：A
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7．(多选)对光合作用图解分析正确的是( )
A．图示为真核生物的光合作用过程
B．若突然停止CO2供应，则短时间内三碳化合物的含量将上升
C．图中①为O2，②为ATP
D．若用3H标记的H2O进行示踪，可发现H元素的转移途径为H2O→[H]→糖类
解析：由于有叶绿体的存在，所以应为真核生物的光合作用；若突然停止CO2的供应，则短时间内三碳化合物的形成减少，消耗不变，含量降低；图中①为水的分解产物O2，②为光反应为暗反应提供的ATP。光反应中水分解产生[H]，为暗反应提供还原剂，并进入到有机物中。
答案：ACD
8．(多选)下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较正确的是( )
A．Y2的质量大于Y3的质量
B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量
D．试管①的质量大于试管②的质量
解析：根据题意及图中实验处理可知，②④试管利用HO2，③④试管利用C18O2，①试管没有标记，作为空白对照组，光合作用释放出的氧气全部来自于水，因此图中Y1＝Y3＜Y2＝Y4，各试管中水的质量①＝③＞②＝④，各试管中小球藻的质量①＝②＜③＝④。
答案：ABD
9．如图是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解，请据图完成下列问题。
(1)图中A表示的结构是由________堆叠而成的。若f为高能化合物，则b、c代表的物质名称依次是________________。
解析：基粒是由类囊体堆叠而成的，f若表示的是ATP，则参与暗反应后就形成Pi和ADP；光反应生成ATP的同时还释放了氧气。
答案：类囊体 O2、ADP
(2)h与i反应生成j的过程称为________， j与f、e反应称为______________________________。
解析：i表示的是从外界吸收的二氧化碳，与C5(h)结合形成C3，称为CO2的固定；C3被还原形成C5和(CH2O)。
答案：二氧化碳的固定
三碳化合物的还原(或C3的还原)
(3)图中能量变化过程是__________________________________再到有机物中稳定的化学能。
解析：光合作用过程中能量变化规律是光能转化成ATP中活跃的化学能再到有机物中稳定的化学能。
答案：光能转化成ATP中活跃的化学能
(4)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中暗反应为光反应提供________________________________________________________________________。
解析：光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。
答案：ADP和Pi
课件31张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第2课时 光合作用的探索历程和过程 栏目链接1.概述光合作用发现史。
2.理解光反应和暗反应之间的物质和能量的变化。(重、难点)
栏目链接 栏目链接自主
学习一、光合作用的概念及其探究过程1．对光合作用概念的理解
(1)场所：绿色植物的________。
(2)能量来源：________。
(3)反应物：________。
(4)产物：__________等有机物。
(5)反应式：__________________________________________________。
2．光合作用的探索历程
叶绿体光能CO2、H2OO2、糖类 栏目链接更新空气有光 化学能 栏目链接淀粉水有机物 栏目链接二、光合作用的过程
1．光合作用过程图解
光反应 暗反应 光合作用 栏目链接2．光反应和暗反应过程的比较类囊体薄膜基质 栏目链接4[H]＋O2(CH2O)ATP中活跃的化学能 栏目链接还原剂 栏目链接要点
探究光合作用的过程1．光合作用的总反应式及各元素去向 栏目链接2．光合作用过程中光反应与暗反应的比较 栏目链接 栏目链接 栏目链接(续表) 栏目链接1．注意叶绿体处于不同的条件下，C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化，见下表。
特别
提醒 栏目链接2.光反应和暗反应的关系，见下图。
栏目链接 栏目链接
题型1 光合作用的发现例1 1864年，德国科学家萨克斯把绿叶放在暗处几小时，然后将其一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现只有曝光的那一半叶片呈深蓝色，这个实验证明( )
A．光合作用能释放氧气
B．光合作用释放的氧来自水
C．光合作用能产生淀粉
D．光合作用需要二氧化碳
名师点睛：关于光合作用的发现过程，要对每一位科学家的实验成功之处和缺陷有清楚的认识。 栏目链接解析：光合作用进行的条件是需要光，光合作用的产物是淀粉，通过有光和无光的对照，及利用碘蒸气处理后与淀粉的颜色反应，证明了光合作用能产生淀粉。
答案：C 栏目链接变式
训练1．普利斯特利把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个玻璃罩内，结果小白鼠和植物都能存活很长时间。但后来有人重复这个实验，却有的能成功，有的不能成功。以下关于这一现象的说法，不正确的是( )
A．该实验并不科学，没有重复性
B．该实验的成败与否，要看是否将装置置于阳光下
C．该实验说明光合作用释放的氧与小白鼠需要的氧达到了平衡
D．该实验说明光合作用需要的CO2与小白鼠呼出的CO2达到了平衡
答案：A
栏目链接题型2 光合作用的过程 例2 夏季，在晴天、阴天、多云、高温干旱四种天气条件下，猕猴桃的净光合作用强度(实际光合速率与呼吸速率之差)变化曲线不同，下列表示晴天的曲线图是( ) 栏目链接 栏目链接 栏目链接名师点睛：(1)晴天的曲线图；(2)时间范围从6时至18时，均有光照；(3)净光合作用强度，实际光合速率与呼吸速率之差。
栏目链接解析：夏季晴天，8～10时，光合作用很强，其净光合作用强度最大；中午由于光照太强，温度太高，导致气孔关闭，光合速度反而下降；14时以后，光照强度变弱，气孔又开放，光合作用再次上升；16时以后，由于光照继续减弱，导致光合作用下降。所以B项正确。
答案：B 栏目链接变式
训练2．下图是光合作用和细胞呼吸过程简图，请根据图分析回答：
栏目链接(1)写出图中①、②所示生理过程的名称：
①____________；②____________。
(2)图中①、②生理过程在细胞内进行的场所是：
①____________；②____________。
(3)图中③和④所示的生理过程都是______________________________。如果消耗等量的葡萄糖，则③或④过程所释放的能量与②过程相比数量________。
(4)如果用(CH2O)表示糖类，则图中①过程的化学反应式可以概括为____________________________________________________________ 栏目链接答案：(1)光合作用 有氧呼吸
(2)叶绿体 细胞质基质、线粒体
(3)无氧呼吸 少 栏目链接第3课时 光合作用原理应用和化能合成作用
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1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速率并未随之增加，主要限制因素是 ( )
A．呼吸作用和暗反应 B．光反应
C．暗反应 D．呼吸作用
解析：生长于较弱光照条件下的植物光反应弱，生成的ATP和[H]少，即使提高CO2浓度，暗反应的速率也不会提高，光合作用速率并未随之增加。
答案：B
2．下图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。下列能正确表示e点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比(体积比)的是( )
解析：e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合作用速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。
答案：B
3．硝化细菌将二氧化碳和水合成为糖类，其能量来自于( )
A．光能 B．电能
C．化学能 D．生物能
解析：硝化细菌利用将NH3氧化成亚硝酸(HNO2)、硝酸(HNO3)所释放的能量，用于将CO2和H2O合成为糖类。
答案：C
4．光合作用和化能合成作用的相同之处是( )
A．都以太阳能作为能源
B．都需要环境中的物质氧化释放的能量
C．都可以将无机物转变为有机物
D．都是高等生物的代谢类型
解析：光合作用是绿色植物利用光能把CO2和H2O转化为有机物的过程；化能合成作用是某些微生物利用环境中的物质氧化释放的化学能，把CO2和H2O转变成有机物的过程。两者的不同点是，前者利用的能量是光能，后者利用的能量是化学能，两者的相同点：都是把无机物转变为有机物，从生物类型来看，前者是所有绿色植物都能进行的，而后者只有低等生物——硝化细菌等微生物才能进行。
答案：C
5．(2014·长春高一检测)将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是( )
试管编号
①
②
③
④
实验处理
CO2溶液
＋
＋
＋
＋
光照
白光
蓝光
红光
绿光
碘液
＋
＋
＋
＋
注：“＋”表示具有该条件。
A．① B．② C．③ D．④
解析：不同的光质对光合作用影响不同，叶绿体内叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，色素对绿光吸收最少，因此题中第④组实验光合作用效率最低，合成的淀粉最少，所以用碘液处理后，蓝色最浅。
答案：D
6.
(2014·深外高一检测)在光合作用和细胞呼吸过程中都会产生[H]。如图是[H]随化合物在生物体内的转移过程，下列对其分析不正确的是( )
A．[H]经①→②转移到葡萄糖，首先[H]与C3结合，该转变过程属于暗反应
B．[H]经②→①转移到水中，此过程需要氧气参与
C．②→④过程一般在缺氧条件下才能进行
D．②→①产生的[H]和①→②产生的[H]全部来自水
解析：①→②中，①是光反应产生[H]，②是[H]还原C3为葡萄糖；②→①中，②是有氧呼吸第一阶段，C3为丙酮酸，①为有氧呼吸的第二、三阶段，[H]与O2结合形成水；②→④为无氧呼吸产生酒精、CO2或乳酸的过程，在缺氧条件下进行；由②→①产生的[H]来自葡萄糖、丙酮酸和水中的氢，由①→②产生的[H]只是来自水中的氢。
答案：D
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7．(多选)如图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断不正确的是( )
A．此为光合作用制造有机物过程
B．此为化能合成作用
C．该过程可以发生在绿色植物体内
D．该过程中所需要的酶与光合作用过程中的酶相同
解析：该过程为化能合成作用制造有机物，与光合作用不同，因此所需的酶也不同。
答案：ACD
8．(2014·汕头高一检测)(多选)将生理状况相同的某种绿叶分成相同的四组，在不同温度下先暗处理1 h，再用相
同适宜的光照射1 h，测其质量变化(假设在有光和黑暗条件下，细胞呼吸消耗有机物的量相同)，得到下表的数据，下列说法正确的是( )
温度/℃
27
28
29
30
暗处理前后质量变化/mg
－1
－2
－3
－1
光照前后质量变化/mg
＋4
＋5
＋6
＋2
A.27 ℃时该绿叶在整个实验期间积累的有机物是2 mg
B．28 ℃时该绿叶光照后比暗处理前质量增加3 mg
C．29 ℃是该绿叶进行光合作用和细胞呼吸的最适温度
D．30 ℃时该绿叶经光合作用合成有机物的总质量是3 mg
解析：27 ℃时该绿叶在整个实验期间积累的有机物是3 mg；28 ℃时，该绿叶光照后比暗处理前质量增加量为5－2＝3 mg；29 ℃时细胞呼吸最强，光合作用也最强；30 ℃时该绿叶经光合作用合成有机物总量为净光合量＋呼吸量＝2＋1＝3 mg。
答案：BCD
9．图甲表示光照强度对光合作用强度的影响，图乙表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。请据图回答问题：
(1)图甲中B点的生理状况与图乙中____________时相同，此时细胞中产生ATP的部位是__________________________。
(2)图乙中，植物开始进行光合作用的时间为____________，植物的光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段为____________。
(3)如图为探究光合作用速率的装置，实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，水滴位置在X处，恒温30分钟后，将针筒容量调到0.6 mL处，水滴的位置恢复到X处。若以氧气释放量表示光合作用速率，则植物光合作用的速率是________mL/h，该数值比实际光合作用速率低，原因是________________________________________________________________________。
解析：图甲中B点表示光补偿点，即光合作用速率与细胞呼吸速率相等。图乙中B点和C点都表示光合作用消耗的CO2等于细胞呼吸释放的CO2，即光合作用速率等于细胞呼吸速率。有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。图乙中横轴表示的是时间，在0：00没有光照，不进行光合作用，在6：00，光合作用速率等于细胞呼吸速率，因此开始进行光合作用的时间应为6：00之前。光合作用强于细胞呼吸时，CO2浓度下降，因此6：00～18：00光合作用速率大于细胞呼吸速率。针筒读数最初为0.2 mL,30分钟后读数为0.6 mL，说明光合作用在30分钟内净产生了0.4 mL的氧气，1个小时则产生0.8 mL的氧气，此数值可作为净光合作用速率。
答案：(1)6：00和18：00 细胞质基质、线粒体、叶绿体
(2)6：00之前 6：00～18：00
(3)0.8 植物同时进行细胞呼吸，消耗氧气
课件45张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第3课时 光合作用原理应用和化能合成作用 栏目链接1.探究影响光合作用强度的环境因素。(重、难点)
2.了解光合作用的原理在农业生产中的应用。
栏目链接 栏目链接1．光合作用强度
(1)概念：植物在__________内通过光合作用制造________的数量。
(2)表示方法：用一定时间内________________的数量来定量表示。
2．影响因素
(1)空气中________。
(2)土壤中________含量。
(3)光照的________、________以及光的成分。
(4)________的高低。
自主
学习一、光合作用原理的应用
单位时间糖类原料消耗或产物生成CO2浓度水分时间强度温度 栏目链接3．应用
控制__________和温度的高低，适当增加作物环境中__________来提高光合作用强度。
4．光照强度影响光合作用强度的实验
(1)实验流程：
光照的强弱CO2的浓度打孔器注射器 栏目链接 沉到水底 栏目链接 较多 较少 栏目链接(2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度________(同一时间内产生________越多，浮起的叶片越多)。
二、化能合成作用
1．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些________氧化时所释放的能量来制造________。
(2)实例：硝化细菌能利用氧化________释放的化学能将____________合成为糖类，供自身利用。
不断增强O2无机物有机物 NH3CO2和H2O 栏目链接2．自养生物和异养生物
(1)自养生物。
①特点：能将无机环境中的__________转化为有机物的生物。
②代表生物：进行光合作用的生物(如________)；进行化能合成作用的生物(如________)。
(2)异养生物。
①特点：只能利用环境中现成的________来维持自身的生命活动。
②代表生物：人、动物、真菌以及大多数细菌。CO2和H2O 绿色植物硝化细菌 有机物 栏目链接1．探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验流程。
要点
探究一、影响光合作用的环境因素
栏目链接对照实验及结果： 栏目链接烧杯 栏目链接(2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。
(3)光合速率与光照强度的关系。
①图像，如右图
②曲线分析：
栏目链接A点，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率。AB段，表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，因为有一部分用于光合作用；到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝细胞呼吸速率，称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
BC段，表明随着光照强度不断加强，光合速率不断增大，到C点以后不再加强了。C点为光饱和点。
③应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。
栏目链接2．影响光合作用的外界条件及应用
(1)光。
对光合作用的影响：
①光质不同会影响光合作用速率，复色光(白光)下，光合速率最快；单色光中以红光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差。
②在生产上的应用：a.注重阴、阳生植物间作套种；b.轮作——延长光合作用时间；c.合理密植——增加光合作用面积；d.温室大棚使用无色透明玻璃；e.防止营养生长过强、导致叶面互相遮挡，使呼吸作用强于光合作用影响生殖生长。
栏目链接(2)温度。
对光合作用的影响：温度会直接影响酶的活性，进而影响光合作用速率。在一定范围内光合作用速率随温度升高而增大；温度过高使酶活性下降，从而使光合作用速率下降，一般最适温度在25～30 ℃。
在生产上的应用：①适时播种；②温室栽培农作物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。
(3)CO2浓度。
栏目链接对光合作用的影响：在一定范围内，植物光合作用速率随CO2浓度增大而增大，但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合作用速率也不再增大。如右图所示。
在生产上的应用：施用有机肥及其他措施，提高大田或温室CO2浓度。
(4)必需矿质元素。
对光合作用的影响：N、Mg、Fe、Mn等是叶绿素生物合成必需的元素；K、P等参与碳水化合物代谢，缺乏会影响糖类的转变和运输；P参与叶绿体膜的构成及光合作用中间产物的转变和能量传递。
在生产上的应用：合理施肥。
栏目链接 (5)水
对光合作用的影响：水既是光合作用的原料，又是植物体内各种化学反应的介质。另外，水还影响叶片气孔的开闭，间接影响植物体内CO2浓度，所以水对光合作用影响很大。
栏目链接自养生物与异养生物
特别
提醒 栏目链接 栏目链接二、光合作用与细胞呼吸之间的关系
1．光合作用与有氧呼吸的比较 栏目链接2.有机物的积累量
一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)可表示为：
积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。
3．通过气体代谢判定光合作用与细胞呼吸强度关系的方法
(1)黑暗情况时(A点)：
植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。此状态下，植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外(如图甲)。
栏目链接 栏目链接(2)弱光情况下(AB段)：
植物同时进行光合作用和细胞呼吸。
栏目链接①细胞呼吸速率大于光合作用速率：植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同。但放出CO2量较少(如图乙)。
②细胞呼吸速率等于光合作用速率时(B点)；植物与外界不进行气体交换，即没有O2和CO2的吸收与释放(如图丙)。
(3)较强光照时(B点以后)：植物同时进行光合作用和细胞呼吸，且光合作用速率大于细胞呼吸速率。气体代谢特点(如图丁)。
栏目链接特别
提醒光合总产量和光合净产量的判定方法：
(1)光下CO2的吸收量、O2的释放量和葡萄糖的积累量均表示光合作用的净产量；
(2)光合作用CO2的消耗量、O2的产生量和葡萄糖的制造量，则均表示光合作用的总产量。 栏目链接 栏目链接题型1 影响光合作用的因素例1 一密闭透明薄膜大棚内，一天中的光照强度与棚内植物制造有机物量分别如下图中曲线Ⅰ、曲线Ⅱ所示。在采取某项措施后，棚内植物制造有机物量则如曲线Ⅲ所示。采取的这项措施是( ) 栏目链接A．降低温度 B．提高湿度
C．增加CO2浓度 D．增加O2浓度
名师点睛：这是一道联系生产实际的题目。影响光合作用的因素是光合作用在农业生产过程中如何使农作物高产以及提高光合作用效率的重要依据。
栏目链接解析：图示中午12时前后光照强度达到最大值，但植物制造有机物量却呈现明显减少(曲线Ⅱ)现象，其原因是棚内空气不畅，叶肉细胞内CO2量减少，影响暗反应速率，适当增加CO2浓度，可提高暗反应速率，增加有机物的量。
答案：C 栏目链接变式
训练1.下图所示是一个研究光合作用的实验：实验前，在溶液中加入[H]、ADP、磷酸盐和叶绿体等，实验时，按图示控制条件进行，并不断测定有机物合成速率，将这些数据绘制成曲线，请分析回答下列问题：
栏目链接 (1)AB段无有机物积累，主要原因是_________________________________________________________。
(2)写出AB段所发生的与光合作用能量代谢直接相关的反应式：_________________________________________________________。
(3)BC段，在黑暗条件下，积累有机物是因为__________________________________________________________。
栏目链接有光无CO2，只能进行光反应而不能进行暗反应ADP＋Pi＋能量 ATP酶由AB段供应的[H]、ATP能用来进行暗反应，大量合成有机物(4)CD段，有机物合成速率迅速降低的原因是______________________________________________________________________________________________________。
(5)上述实验表明，光反应的生理意义是__________________________________________________________。
栏目链接CD段无光，不能进行光反应，而AB段产生的[H]和ATP又被消耗殆尽，使暗反应减弱，合成有机物速率下降 光反应产生的[H]和ATP供暗反应利用 例2 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 ( )
栏目链接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
名师点睛：坐标曲线题要认真分析横坐标和纵坐标，特别是曲线的走势、交点、拐点等。
栏目链接解析：“光照下CO2的吸收量”为净变化量或积累量，即“光合实际量－呼吸量”，“黑暗中CO2释放量”为呼吸量。由图可知，在35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，都是3＋3.5＝6.5 mg/h。积累量最多的温度为25℃，此时光合作用实际量约为2.25＋3.75＝6 mg/h，此后光合作用的实际量还在增加。两曲线的交点表示呼吸量＝净光合量，或者说光合量是呼吸量的两倍，不代表二者相等。
答案：A 栏目链接变式
训练2．绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，下图中甲图表示了两者之间的关系，请分析回答：
栏目链接(1)甲图①～⑤的过程中，既没有消耗氧气，也没有产生氧气的过程是____________(写标号)，能使ADP含量增多的过程主要是________(写标号)。
(2)将一盆在阳光下正常生长的植物迅速移入暗室，X物质含量发生的变化，可用乙图中的________曲线表示，与此同时在①～⑤的过程中，会明显减弱的过程有________(写标号)。
(3)在农业生产中为了提高农作物的产量，我们可以采用________________________________________________(至少答出两点)等方法。在探究环境因素对大棚农作物产量高低的影响时，有的同学认为应该提高环境温度，有的同学认为应该降低环境温度，你认为正确的做法是_________________________________________________。
栏目链接解析：(1)①过程表示水在光下分解，有氧气产生；X表示C3，②过程表示C3的还原，消耗[H]和ATP；③过程表示有氧呼吸的第一阶段；④过程表示有氧呼吸的第二阶段；⑤过程表示CO2的固定，所以只有①过程产生氧气，其他过程均不产生氧气，也不消耗氧气。
(2)当植物由阳光下迅速移入暗室时，光反应减弱，[H]和ATP减少，C3的含量由于还原受阻，而CO2的固定正常进行而升高，可用乙图中的A曲线表示。
(3)农作物的产量主要取决于有机物的积累量，所以为了提高农作物的产量，主要从提高光合作用强度和降低呼吸作用强度两方面考虑。 栏目链接答案：(1)②③④⑤ ②
(2)A ①②
(3)适当提高光照强度、适当提高温度(增大昼夜温差)、适当增加环境中的二氧化碳浓度等(合理即可) 适当增大昼夜温差可以提高大棚农作物的产量
栏目链接本课总结
一、知识归纳 栏目链接本课总结
一、知识归纳 栏目链接二、要点回顾
1．光合作用的探究实验。
2．光合作用的过程及影响因素。 栏目链接
