第11课时 光合作用
一、光合作用的认识过程
1.光合作用的探究历程
(1)1939年,美国科学家鲁宾和卡门利用 法证明了光合作用释放的氧气来自 。
(2)20世纪40年代,美国科学家卡尔文,利用 技术,最终探明了 中的碳在光合作用中转化成 中碳的途径。
2.光合作用的概念
绿色植物通过 ,利用光能,把 和 转化成储存能量的 ,并释放氧气的过程。
3.光合作用的反应式: 。
二、光合作用的过程
1.过程图解
A是 (结构)和 (物质);①是 ,②是 ,③是 ,④是 。
2.光反应与暗反应的区别和联系
项目 光反应 暗反应(碳反应)
条件 需要 等 不需要 和 ,但需要
场所 叶绿体 上 叶绿体的 中
物质转化 水的光解: NADPH的形成:NADP++H++2e-NADPHATP的合成:ADP+Pi+光能ATP CO2的固定:CO2+C52C3C3的还原:2C3+NADPH+ATP(CH2O)+C5
能量转化 光能→ →有机物中
联系 光反应为暗反应提供 ,暗反应为光反应提供
3.光合色素的有关知识
(1)色素的种类和功能
色素 种类及颜色 功能
叶绿素 :蓝绿色 主要吸收
:黄绿色
类胡萝卜素 叶黄素: 色 主要吸收
胡萝卜素: 色
(2)提取色素的原理:用 提取色素, 使研磨更充分,CaCO3防止 。
(3)色素分离的原理:不同色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在 上扩散的速度不同。在层析液中溶解度大的在滤纸条上扩散的速度 ,溶解度小的在滤纸条上扩散的速度 。
(4)参与光合作用的色素分布在 ,参与光合作用的酶分布在 。
4.光合作用中14C标记的CO2的转移:CO2→ → 。
5.条件变化导致的C3和C5的变化(其他因素不变)
(1)增加CO2浓度,C3含量 ,C5含量 ;随之,ATP、NADPH含量 。
(2)减少CO2浓度,C3含量 ,C5含量 ;随之,ATP、NADPH含量 。
(3)增加光照强度,ATP、NADPH含量 ,随之C3含量 ,C5含量 。
(4)降低光照强度,ATP、NADPH含量 ,随之C3含量 ,C5含量 。
三、环境因素对光合作用速率的影响
1.光照强度
(1)原理分析:光照强度影响光合速率的原理是通过影响 阶段,制约 的产生,进而制约 阶段。
(2)图像分析:A点时只进行 ;AB段随着光照强度的增强, 强度也增强,但是仍然小于 强度;B点时代谢特点为 ;BC段随着光照强度的增强,光合作用强度也不断增强;C点对应的光照强度为 ,限制C点的环境因素可能有 等。
(3)图像总结:表观光合作用= - 。
(4)应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光照强度大于 点对应的光照强度;适当提高 可增加大棚作物产量。
2.CO2浓度
(1)原理分析:CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响 阶段,制约 的生成。
(2)图像分析:图中的A'点表示 ;B'点表示 ,图示表明在一定范围内, 随 增加而增大。
(3)应用分析:大气中的CO2浓度处于 段时,植物无法进行光合作用;在农业生产中可通过“正其行,通其风”和 等措施增加CO2浓度,提高光合作用速率。
3.温度
(1)原理分析:温度通过影响 进而影响光合作用。
(2)图像分析:低温导致 降低,引起植物的光合作用速率 ,在一定范围内随着温度的升高, 升高,进而引起 也增强;温度过高会引起 降低,植物光合速率降低。
(3)应用分析:温室中白天调到光合作用 ,以提高光合作用速率;晚上适当 ,以降低 ,保证植物积累有机物。
四、农业生产中提高农作物产量的方法
1.延长光照时间:补充 。
2.增大光合作用面积:间作、合理密植。
3.提高光合作用效率:控制适宜光照、提高二氧化碳浓度(如通风)、合理施肥。
4.提高净光合作用速率:维持适当的昼夜温差(白天适当升温,夜间适当降温)。
【例1】(2021届江苏省合格考)下图是绿色植物光合作用的光反应过程示意图,其中物质X代表的是( )
A.C3 B.C5 C.NADPH D.(CH2O)
【例2】(2024届盐城市合格考)下图所示为叶肉细胞光合作用强度与光照强度关系曲线图。下列有关叙述错误的是( )
A.a点细胞只进行呼吸作用
B.b点细胞光合作用强度与呼吸作用强度相等
C.超过一定的光照强度,光合速率不再上升
D.适当提高CO2浓度,m点不会发生变化
【例3】(2023届江苏省合格考)下图表示某绿色植物叶肉细胞中两种细胞器之间气体交换示意图,其中①~④表示不同结构,A、B表示相关气体。请回答下列问题:
(1)与光合作用有关的色素分布在结构 (填序号)上,色素吸收的光能在光合作用 阶段可将H2O分解为H+和图中A。
(2)图中B表示 ,在A充足的条件下,B的产生场所是 (填序号)。
(3)除图示两种细胞器外,绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所还有 。
一、选择题
1.(2024届江苏省合格考模拟)光合作用发生的部位是( )
A.叶绿体的基质 B.叶绿体的内膜
C.叶绿体的类囊体 D.叶绿体
2.(2023届连云港市合格考)下列关于光合作用原理探究历程的叙述,错误的是( )
A.希尔的实验说明离体的叶绿体在光照下可以产生氧气
B.鲁宾和卡门的实验证明了光合作用释放的O2来自CO2
C.恩格尔曼的实验证明了植物进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光
D.卡尔文的实验发现了CO2被用于合成糖类等有机物的途径
3.(2024届淮安市涟水一中合格考)光合作用中暗反应有关的酶分布的场所是( )
A.叶绿体的外膜 B.叶绿体的内膜
C.叶绿体的类囊体膜 D.叶绿体的基质
4.秋天到来,温度降低,植物叶肉细胞中含量下降最显著的色素是( )
A.叶黄素 B.叶绿素 C.胡萝卜素 D.类胡萝卜素
5.硫细菌能利用体外环境中的H2S氧化所释放的能量将无机物合成有机物。硫细菌的这种生理作用被称为( )
A.化能合成作用 B.光合作用
C.呼吸作用 D.分解作用
6.(2023届扬州市合格考)卡尔文用同位素示踪法,历经10年,终于在1948年发现CO2被用于合成糖类等有机物的途径——卡尔文循环。在研究中,卡尔文选用的示踪元素是( )
A.14C B.18O C.15N D.3H
7.(2023届扬州市合格考)绿色植物在光合作用中,光能首先在叶绿体中转变为( )
A.糖类中的化学能 B.ATP的化学能
C.NADPH中的化学能 D.电能
8.(2023届盐城市合格考)某科学家曾做过一个实验,将小鼠放在不同的密封、恒温的钟罩内(提供充足的食物),实验处理方案如下表,则小鼠最先死亡的是( )
选项 实验材料 实验条件
A 小鼠+绿色植物 光照
B 小鼠 光照
C 小鼠+绿色植物 黑暗
D 小鼠 黑暗
9.(2023届江苏省合格考)下图是植物光合作用暗反应阶段的部分过程示意图,其中物质X代表的是( )
A.H2O B.O2 C.C3 D.[H]
10.(2024届江苏省合格考仿真)光照增强,光合作用会增强。而夏季的中午,叶表面气孔因关闭而使光合作用减弱,这是( )
A.水分解产生的氧数量不足 B.叶绿体利用光能合成ATP不足
C.暗反应中三碳化合物减少 D.暗反应中还原剂数量不足
11.(2024届常州三中合格考)在封闭的温室内栽种农作物,下列不能提高作物产量的措施是( )
A.降低室内CO2浓度 B.保持合理的昼夜温差
C.增加光照强度 D.适当延长光照时间
12.(2023届江苏省合格考)国家主席习近平在2021年新年贺词中说:“粮食生产喜获‘十七连丰’。”下列措施有利于提高玉米等粮食作物产量的是( )
A.减少光照面积 B.缩短光照时间 C.适当增施农家肥 D.降低光照强度
13.(2024届百校联考合格考)某光照条件下,测得大棚中生菜叶片的CO2吸收量和释放量相等,要使其CO2吸收量大于释放量,可采取的最适措施是( )
A.提高N2浓度 B.提高温度 C.提高光照强度 D.提高O2浓度
二、非选择题
14.(2024届盐城市合格考)下图为某绿色植物的光合作用部分途径示意图,其中A~C代表物质。请回答下列问题:
(1)过程Ⅰ发生的能量变化是光能转化为 中的化学能。
(2)物质B是 ,过程Ⅱ发生的场所是 。
(3)研究人员为探究某砖厂排放的废气对周边绿色植物光合作用的影响,在不同距离处分别选取10株绿色植物,测定其叶片的光合速率和叶绿素含量,结果如图所示。
实验结果表明,与砖厂距离越小,植物叶片的光合速率越 ,推测其原因最可能是植物叶片中 ,减弱了对光的吸收。
第11课时 光合作用
【考点填空】
一、1.(1)同位素标记 水 (2)放射性同位素 CO2 有机物(或糖)
2.叶绿体 二氧化碳 水 有机物
3.CO2+H2O(CH2O)+O2
二、1.类囊体薄膜(或基粒) 叶绿体中的光合色素 O2 NADP+ ADP+Pi C5
2.光、色素和酶 光 色素 多种酶、ATP和NADPH 类囊体薄膜 基质 H2O[H]+O2 活跃的化学能 活跃的化学能 稳定的化学能 NADPH和ATP ADP和Pi、NADP+
3.(1)叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光和红光 黄 橙黄 蓝紫光 (2)无水乙醇 SiO2 色素(或叶绿素分子)被破坏 (3)滤纸条 快 慢 (4)类囊体薄膜上 类囊体薄膜和叶绿体基质中
4.C3 (CH2O)和C5
5.(1)增加 下降 下降 (2)下降 增加 增加
(3)增加 减少 增加 (4)下降 增加 减少
三、1.(1)光反应 ATP和NADPH 暗反应 (2)细胞呼吸 光合作用 细胞呼吸 光合作用强度等于细胞呼吸强度 光饱和点 温度或二氧化碳浓度 (3)真正光合速率 呼吸速率 (4)B 光照强度
2.(1)暗反应 C3 (2)进行光合作用所需CO2的最低浓度 CO2饱和点 光合作用速率 CO2浓度 (3)OA' 增施农家肥
3.(1)酶活性 (2)酶活性 降低 酶活性 光合速率 酶活性 (3)最适温度 降低温度 细胞呼吸速率
四、1.光照
【典题精练】
【例1】C 【解析】在光反应阶段,水光解产生O2和NADPH,即图中X表示NADPH。
【例2】D 【解析】适当提高CO2浓度,光合作用强度变大,即m点会向右上方移动。
【例3】(1)① 光反应 (2)CO2 ④ (3)细胞质基质
【过关训练】
1.D
2.B 【解析】鲁宾和卡门的实验证明了光合作用释放的O2来自H2O。
3.D 【解析】光合作用暗反应发生在叶绿体基质中,所以与其有关的酶分布在叶绿体基质中。
4.B
5.A 【解析】硫细菌能利用体外环境中的H2S氧化所释放的能量,将无机物合成有机物,这是化能合成作用,A正确。
6.A 【解析】研究光合作用过程中CO2的去向,选用14C标记CO2。
7.D 【解析】叶绿体的类囊体薄膜吸收光能后首先转化为电能,传递给NADP+和H+,使它们变成NADPH。
8.C 【解析】小鼠和绿色植物在黑暗条件下都消耗氧气,密封钟罩内的氧气最先消耗完。
9.C 【解析】X是固定CO2后的产物,根据CO2+C52C3判定X是C3。
10.C 【解析】夏季的中午,叶表面气孔因关闭吸收的CO2减少,暗反应中的三碳化合物减少,光合作用减弱。
11.A 【解析】降低室内CO2浓度会影响光合作用的暗反应过程,不利于光合作用,不能提高作物产量。
12.C 【解析】农家肥中含有大量有机物,被土壤中微生物分解释放CO2,促进光合作用的进行。
13.C
14.(1)ATP和[H](或NADPH) (2)CO2 叶绿体基质 (3)低 叶绿素含量少