《2018年秋高中生物 第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第4節(jié) 能量之源——光與光合作用學(xué)案 新人教版必修1.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年秋高中生物 第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第4節(jié) 能量之源——光與光合作用學(xué)案 新人教版必修1.doc（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第4節(jié)　能量之源——光與光合作用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．說(shuō)出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。(重點(diǎn)) 2．說(shuō)出色素的種類及功能。 3．提取和分離綠葉中色素。(難點(diǎn)) 4．描述光合作用的過(guò)程。(重點(diǎn)) 5．說(shuō)出光合作用的概念。 6．闡述光合作用中物質(zhì)和能量的變化。(難點(diǎn)) 7．體驗(yàn)科學(xué)探究的方法和技術(shù)。 核心概念 提取色素　分離色素　葉綠體　吸收光譜　光合作用　光反應(yīng)階段　暗反應(yīng)階段　同位素標(biāo)記法 第1課時(shí)　光合作用的探究歷程、過(guò)程及色素 一、光合作用的探究歷程 1．1864年，德國(guó)的薩克斯的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光合作用的產(chǎn)物有 淀粉 。 2．1939年，美國(guó)的魯賓和卡門利用 同位素標(biāo)記法 證明了 光合作用釋放的氧氣來(lái)自水 。 3．20世紀(jì)40年代，美國(guó)的卡爾文，利用　放射性同位素標(biāo)記　　技術(shù)最終探明了 CO2 在光合作用中轉(zhuǎn)化成 有機(jī)物中碳 的途徑。 二、綠葉中色素的提取和分離 三、色素的含量和種類 四、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 1．葉綠體的結(jié)構(gòu) 2．葉綠體的功能：進(jìn)行 光合作用 的場(chǎng)所。 3．恩格爾曼的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗中，然后用極細(xì)的光束照射水綿；之后再將臨時(shí)裝片暴露在光下。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：極細(xì)的光束照射，細(xì)菌 只向葉綠體被光束照射到的部位集中 ；完全暴露在光下，細(xì)菌 分布在葉綠體所有受光的部位 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：葉綠體是 光合作用的場(chǎng)所 ，氧氣是葉綠體釋放的。 五、光合作用的過(guò)程及應(yīng)用 1．光反應(yīng) (1)場(chǎng)所：葉綠體的 類囊體薄膜 上。 (2)條件： 光照 、色素、酶等。 (3)物質(zhì)變化：將水分解為 [H]和O2 ，將ADP和Pi合成ATP。 (4)能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)? 活躍的化學(xué)能 。 2．暗反應(yīng) (1)場(chǎng)所：葉綠體的 基質(zhì) 中。 (2)條件：酶、[H]、ATP。 (3)物質(zhì)變化： a．CO2的固定：C5＋CO2→ 2C3 ；b.C3的還原：C3＋[H]＋ATP→ C6H12O6 。 (4)能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)? 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 。 ？思考 1．夏季的樹葉多為綠的海洋，到了深秋時(shí)節(jié)更有“看萬(wàn)山紅遍，層林盡染”的美景，試從生物學(xué)角度分析其原因。 提示：春夏時(shí)節(jié)葉綠素所占比例大，故葉子為綠色，而到了深秋葉綠素大量分解，類胡蘿卜素含量相對(duì)增加，故葉子為黃色或橙黃色。 2．植物能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物，有位同學(xué)就想：“如果人能像綠色植物一樣，豈不是不用吃飯了嗎？”如果該同學(xué)的想法能實(shí)現(xiàn)，你認(rèn)為人體細(xì)胞應(yīng)具備什么樣的結(jié)構(gòu)？ 提示：細(xì)胞質(zhì)中有葉綠體。 3．在大棚種植時(shí)一般選用哪種顏色的薄膜？為什么？ 提示：一般選用無(wú)色透明的薄膜，因?yàn)槟軌蛲高^(guò)各種單色光。 H　　判斷題 1．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。(　　) 2．葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光。(　√　) 3．利用紙層析法可分離出4種葉綠體色素。(　√　) 4．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi)。(　　) 5．光合作用過(guò)程中光反應(yīng)是暗反應(yīng)進(jìn)行的前提。(　√　) 知識(shí)點(diǎn)1　光合作用的探究歷程 Z　 1．探究歷程 年代科學(xué)家 過(guò)程(依據(jù)) 結(jié)論或結(jié)果 1771年普利斯特利(英) 　　＋＋ 植物可以更新空氣 1779年英格豪斯(荷蘭) 同普利斯特利的實(shí)驗(yàn)過(guò)程 只有在陽(yáng)光照射下和有綠葉時(shí)植物才可以更新空氣 1845年梅耶(德國(guó)) 能量轉(zhuǎn)換和守恒定律 植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái) 1864年薩克斯(德國(guó)) 黑暗中饑餓處理的綠葉→ 綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉 1939年魯賓和卡門(美國(guó)) HO＋CO2→植物→18O2 C18O2＋H2O→植物→O2 光合作用釋放的氧氣來(lái)自水 2．從光合作用的探究歷程可知 (1)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和不足 優(yōu)點(diǎn) ①自變量明確：證明植物具有更新空氣的作用 ②對(duì)照明顯：玻璃罩內(nèi)只放小鼠或燃燒蠟燭作對(duì)照 不足 ①?zèng)]有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用 ②沒(méi)有明確植物吸收和釋放的氣體 (2)薩克斯實(shí)驗(yàn)的成功之處 ①方法的成功： a．設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，自變量為光照，因變量是葉片顏色的變化。 b．實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理，使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，避免了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。 ②認(rèn)識(shí)上的成功：本實(shí)驗(yàn)在證明光合作用的產(chǎn)物是淀粉的同時(shí)，還證明了光照是光合作用的必要條件。 (3)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn) ①巧妙之處：兩組實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照直觀地表現(xiàn)出氧氣是來(lái)自于水的光解，而不是來(lái)自于二氧化碳中的氧。 ②自變量為被標(biāo)記的C18O2和HO，因變量是O2的放射性。 (4)卡爾文循環(huán) ①探究方法：同位素標(biāo)記法。 用14C標(biāo)記CO2，追蹤檢測(cè)放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。 ②實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 碳的轉(zhuǎn)化途徑：14CO2＋C514C3(14CH2O) 知識(shí)貼士 自身對(duì)照≠相互對(duì)照 不能認(rèn)為薩克斯實(shí)驗(yàn)和魯賓及卡門實(shí)驗(yàn)的對(duì)照設(shè)計(jì)方法相同：其中薩克斯實(shí)驗(yàn)的對(duì)照方式為自身對(duì)照(一半曝光與另一半遮光)；而魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)的對(duì)照方式為相互對(duì)照(通過(guò)標(biāo)記不同的物質(zhì)：HO與C18O2)。 D　 典例1　 如圖表示德國(guó)科學(xué)家薩克斯做的實(shí)驗(yàn)，在葉片照光24 h后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理后，結(jié)果被錫箔遮蓋的部分呈棕色，而不被錫箔遮蓋的部分呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明(　C　) ①光合作用需要CO2?、诠夂献饔眯枰狻、酃夂献饔眯枰~綠素?、芄夂献饔梅懦鲅酢、莨夂献饔弥圃斓矸? A．①②　 B．③⑤ C．②⑤　 D．①③　 [解析]　將葉片照光24 h后，葉片曝光部分進(jìn)行光合作用，經(jīng)脫色、漂洗后用碘液處理變藍(lán)，說(shuō)明有淀粉生成，應(yīng)選⑤；用錫箔遮蓋的部分因沒(méi)有照光，不能進(jìn)行光合作用，未產(chǎn)生淀粉，用碘液處理不變藍(lán)，說(shuō)明光合作用需要光，還應(yīng)選②。 〔變式訓(xùn)練1〕　 右圖是恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是(　D　) A．實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行“黑暗”處理，主要目的是消耗細(xì)胞中原有的淀粉 B．極細(xì)的光束照射是為了避免對(duì)水綿葉綠體造成灼傷 C．實(shí)驗(yàn)設(shè)置了一次對(duì)照 D．實(shí)驗(yàn)可證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所 [解析]　圖示的實(shí)驗(yàn)中，先進(jìn)行“黑暗”處理，目的是防止光的干擾。極細(xì)的光束照射是為了使葉綠體上分為有光照和無(wú)光照的部位，相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)還進(jìn)行了黑暗(局部光照)和完全光照對(duì)照實(shí)驗(yàn)，共設(shè)置了兩次對(duì)照實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)證明了葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。 知識(shí)點(diǎn)2　綠葉中色素的提取和分離 Z　 1．原理及試劑 (1)原理： (2)試劑： 2．實(shí)驗(yàn)步驟 步驟 方法 原因 色 素 提 取 ①選取新鮮葉片：色素含量高 ②加入少許二氧化硅和碳酸鈣：作用分別是使研磨充分、保護(hù)色素 ③加入10 mL無(wú)水乙醇：溶解、提取色素 將研磨液迅速倒入基部墊有單層尼龍布的玻璃漏斗中過(guò)濾，濾液收集到試管中，及時(shí)用棉塞塞緊試管口 試管口加棉塞：防止溶劑揮發(fā)，并充分溶解色素 分 離 色 素 剪去兩角：防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過(guò)快 畫濾液細(xì)線 畫得細(xì)、齊、直；重復(fù)畫 ①層析液不能沒(méi)及濾液細(xì)線：防止色素溶于層析液中 ②試管加塞是為了防止層析液揮發(fā)(因?yàn)楸?、苯等有毒? 觀察與分析 3．有關(guān)色素帶的分析 (1)從色素帶的位置可知道各種色素在層析液中溶解度的高低依次為：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b。(記憶口訣：胡黃ab) (2)從色素帶的寬度可知各種色素的含量一般情況下為：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素。 (3)在濾紙條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(yuǎn)的相鄰的兩條色素帶是胡蘿卜素和葉黃素。 4．綠葉中的色素對(duì)光的吸收特點(diǎn) (1)綠葉中的色素只吸收可見光，對(duì)紅外光和紫外光等不吸收。 (2)葉綠素對(duì)紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對(duì)藍(lán)紫光的吸收量大，對(duì)其他可見光并非不吸收，只是吸收量較少。 知識(shí)貼士 實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng) 加入無(wú)水乙醇后，要進(jìn)行迅速、充分的研磨，迅速研磨可以防止溶劑揮發(fā)，充分研磨是為了使更多的色素溶解在溶劑中，否則提取的色素量減少。 過(guò)濾時(shí)，不能用濾紙，要用單層尼龍布(或脫脂棉)，因?yàn)闉V紙可以吸附色素，降低濾液中色素的含量，使實(shí)驗(yàn)效果不明顯。 D　 典例2　在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對(duì)相關(guān)試劑、藥品的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為圖中的(　B　) 試劑 甲 乙 丙 丁 無(wú)水乙醇 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A．①②③④　　 B．②④①③　 C．④②③①　　 D．③②①④ [解析]　無(wú)水乙醇用于溶解綠葉中的色素，甲同學(xué)未加無(wú)水乙醇，其濾紙條上應(yīng)無(wú)色素帶；CaCO3能夠防止研磨時(shí)色素被破壞，丙同學(xué)未加CaCO3，其濾紙條上葉綠素a、葉綠素b對(duì)應(yīng)的色素帶應(yīng)較窄；SiO2能夠使研磨更充分，丁同學(xué)未加SiO2，其濾紙條上的四條色素帶均應(yīng)較窄。乙同學(xué)操作正確，其濾紙條上的色素帶應(yīng)是正常的，如圖④所示。 〔變式訓(xùn)練2〕　關(guān)于葉綠素的敘述，錯(cuò)誤的是(　D　) 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]　葉綠素a和葉綠素b所含化學(xué)元素的種類相同，都由C、H、O、N、Mg組成，A項(xiàng)正確。葉綠素吸收的光能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能，B項(xiàng)正確。葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰值約為660 nm，葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值約為640 nm，C項(xiàng)正確。綠葉中的色素對(duì)綠光的吸收極少，絕大多數(shù)綠光被反射出來(lái)，葉片中又含有大量的葉綠素，因此一般情況下植物呈現(xiàn)綠色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 知識(shí)點(diǎn)3　葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 Z　 1．葉綠體的結(jié)構(gòu)及功能 (1)結(jié)構(gòu)： ①雙層膜：分為內(nèi)膜和外膜，其主要功能是控制物質(zhì)進(jìn)出葉綠體。 ②基粒：由囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。 ③基質(zhì)：在基粒與基粒之間充滿基質(zhì)，基質(zhì)中含有與光合作用有關(guān)的酶。 (2)功能： 葉綠體內(nèi)的基粒和類囊體擴(kuò)展了受光面積，含有許多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 2．葉綠體功能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象： (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： ①葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 ②O2是由葉綠體釋放的。 (3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙之處： ①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)菌可確定釋放氧氣的部位。 ②沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境：排除了氧氣和光的干擾。 ③用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射：葉綠體上可分為獲得光照和無(wú)光照的部位，相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。 ④進(jìn)行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的對(duì)照實(shí)驗(yàn)：明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的等。 知識(shí)貼士 ①光合作用的酶分布在類囊體的薄膜上和基質(zhì)中，但光合色素只分布在類囊體的薄膜上。 ②葉綠體以囊狀結(jié)構(gòu)堆疊成基粒的方式增大膜面積，而線粒體以內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴的方式增大膜面積。 D　 典例3　下列關(guān)于葉綠體的描述，錯(cuò)誤的是(　C　) A．基粒由類囊體堆疊而成　　 B．葉綠體被膜由雙層膜組成 C．暗反應(yīng)發(fā)生在類囊體薄膜上　 D．類囊體薄膜上具有葉綠素和酶 [解析]　葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，其中許多類囊體像圓餅一樣疊在一起，形成基粒；類囊體上有許多與光合作用有關(guān)的色素和酶。在暗反應(yīng)中，CO2的固定和C3的還原在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。 易錯(cuò)提醒：與葉綠體有關(guān)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng) (1)與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體的薄膜上和基質(zhì)中，但光合色素只分布在類囊體的薄膜上。 (2)葉綠體以囊狀結(jié)構(gòu)堆疊成基粒的方式增大膜面積，而線粒體以內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴的方式增大膜面積。 (3)葉綠體基粒是由類囊體堆疊而成，每個(gè)基粒含2～100個(gè)類囊體，基粒之間不是孤立的，它們可通過(guò)薄膜相連。 〔變式訓(xùn)練3〕　葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是(　D　) A．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi) B．吸收光能和四種色素分布在葉綠體基質(zhì)中 C．葉綠體內(nèi)膜折疊成基粒 D．光合作用的產(chǎn)物——淀粉是在基質(zhì)中合成的 [解析]　色素分布在類囊體藻膜上，基粒是由類囊體藻膜堆疊形成的。 知識(shí)點(diǎn)4　光合作用的過(guò)程 Z　 1．光合作用的過(guò)程圖解 (1)光反應(yīng)過(guò)程 (2)暗反應(yīng)過(guò)程 2．光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較 (1)區(qū)別 項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 實(shí)質(zhì) 光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放出O2 同化CO2，合成有機(jī)物 反應(yīng)時(shí)間 短促 較緩慢 需要條件 外界條件：光照；內(nèi)部條件：色素、酶 不需要光照；內(nèi)部條件：酶 反應(yīng)場(chǎng)所 葉綠體類囊體的薄膜上 葉綠體基質(zhì)內(nèi) 物質(zhì)變化 ①水的光解：水分解成[H]和O2 ②ATP的合成：在相關(guān)酶的作用下，ADP和Pi形成ATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的還原：2C3(CH2O)＋C5 能量變化 光能→活躍的化學(xué)能 ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 相應(yīng)產(chǎn)物 O2、ATP和[H] 糖類等有機(jī)物 (2)聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi，如圖所示： 3．光合作用過(guò)程中物質(zhì)交換分析 (1)光合作用過(guò)程中C、H、O元素轉(zhuǎn)移途徑 3HO (2)14C18O2214C3(14CHO)＋HO (3)光合作用總反應(yīng)式與C、H、O元素的去向 Y　 有關(guān)光合作用過(guò)程的四點(diǎn)提醒 (1)葉綠體的內(nèi)膜既不參與光反應(yīng)，也不參與暗反應(yīng)。 (2)光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)提供ATP、[H]，ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。而暗反應(yīng)則為光反應(yīng)提供ADP和Pi，ADP從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜。 (3)光反應(yīng)階段必須是在有光條件下進(jìn)行，而暗反應(yīng)階段有光無(wú)光都能進(jìn)行，但需光反應(yīng)提供的[H]和ATP，故暗反應(yīng)不能長(zhǎng)期在無(wú)光環(huán)境中進(jìn)行。 (4)在自然條件下，光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段同時(shí)進(jìn)行，不分先后。 D　 典例4　 如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　D　) A．結(jié)構(gòu)A中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能 B．供給14CO2，放射性出現(xiàn)的順序?yàn)镃O2→C3→甲 C．結(jié)構(gòu)A釋放的O2可進(jìn)入線粒體中 D．如果突然停止CO2的供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)C3的含量將會(huì)增加 [解析]　結(jié)構(gòu)A為類囊體薄膜，分布有與光反應(yīng)有關(guān)的酶，能把光能轉(zhuǎn)換為ATP中活躍的化學(xué)能。從暗反應(yīng)的過(guò)程可以看出，供給14CO2，放射性出現(xiàn)的順序?yàn)镃O2→C3→甲。光合作用產(chǎn)生的O2可進(jìn)入線粒體，被細(xì)胞呼吸所利用。在光合作用中，CO2首先被C5固定形成C3，如果突然停止CO2的供應(yīng)，則C3的生成量減少，而其消耗量不變，因此短時(shí)間內(nèi)C3的含量將會(huì)減少。 知識(shí)貼士：不同的條件下葉綠體內(nèi)各種物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律 條件 C3 C5 [H]和ATP (CH2O)合成量 停止光照CO2供應(yīng)不變 增加 減少 減少 減少 突然光照CO2供應(yīng)不變 減少 增加 增加 增加 光照不變停止CO2供應(yīng) 減少 增加 增加 減少 光照不變CO2供應(yīng)增加 增加 減少 減少 增加 說(shuō)明：以上各物質(zhì)含量的變化是在外界條件改變后的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，且是相對(duì)含量的變化。 〔變式訓(xùn)練4〕　為研究棉花去棉鈴(果實(shí))后對(duì)葉片光合作用的影響，研究者選取至少具有10個(gè)棉鈴的植株，去除不同比例棉鈴，3天后測(cè)定葉片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量，結(jié)果如圖所示。 (1)光合作用暗反應(yīng)利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和 [H](NADPH) ，在 葉綠體基質(zhì) 中將CO2轉(zhuǎn)化為C3，進(jìn)而形成淀粉和蔗糖。 (2)由圖甲可知，隨著去除棉鈴百分率的提高，葉片光合速率 逐漸下降 。本實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組(空白對(duì)照組)植株的CO2固定速率相對(duì)值是 28 。 (3)由圖乙可知，去除棉鈴后，植株葉片中 淀粉和蔗糖含量 增加。已知葉片光合產(chǎn)物會(huì)被運(yùn)到棉鈴等器官并被利用，因此去除棉鈴后，葉片光合產(chǎn)物利用量減少， 輸出量 降低，進(jìn)而在葉片中積累。 (4)綜合上述結(jié)果可推測(cè)，葉片中光合產(chǎn)物的積累會(huì) 抑制 光合作用。 (5)一種驗(yàn)證上述推測(cè)的方法為：去除植株上的棉鈴并對(duì)部分葉片遮光處理，使遮光葉片成為需要光合產(chǎn)物輸入的器官，檢測(cè) 未遮光 葉片的光合產(chǎn)物含量和光合速率。與只去除棉鈴植株的葉片相比，若檢測(cè)結(jié)果是 光合產(chǎn)物含量下降，光合速率上升 ，則支持上述推測(cè)。 [解析]　(1)光合作用光反應(yīng)可為暗反應(yīng)提供[H](NADPH)和ATP，并在葉綠體基質(zhì)中將CO2轉(zhuǎn)化為C3，進(jìn)而形成淀粉和蔗糖。(2)由圖甲信息可知，隨去除棉鈴百分率的提高，葉片固定CO2能力明顯降低；對(duì)照組(未摘除棉鈴)植株CO2固定速率的相對(duì)值應(yīng)為“去除棉鈴百分率為0”時(shí)的CO2固定值，即28。(3)由圖乙可知，去除棉鈴后，植株葉片中淀粉和蔗糖含量增加。由題干信息可知，葉片光合產(chǎn)物被運(yùn)到棉鈴等器官并被利用，故除去棉鈴后，葉片光合產(chǎn)物輸出量降低，從而導(dǎo)致相應(yīng)產(chǎn)物在葉片中積累。(4)綜合圖甲、乙中的相關(guān)信息可知，葉片中光合產(chǎn)物積累將使CO2固定速率明顯降低，即抑制光合作用。(5)該驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，推測(cè)若去除植株上的棉鈴，使遮光葉片成為需要光合產(chǎn)物輸入的器官，則未遮光葉片光合產(chǎn)物會(huì)不斷轉(zhuǎn)運(yùn)至遮光葉片中，從而導(dǎo)致未遮光葉片中蔗糖和淀粉含量下降，進(jìn)而解除產(chǎn)物積累對(duì)光合速率的抑制，因此，檢測(cè)未遮光葉片的光合產(chǎn)物含量和光合速率，若與只去除棉鈴植株的葉片相比，檢測(cè)結(jié)果為光合產(chǎn)物含量下降，光合速率上升，則可支持相關(guān)推測(cè)。 第2課時(shí)　光合作用的原理和應(yīng)用 一、探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響 1．光合作用強(qiáng)度 2．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響 二、光合作用的原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用 實(shí)例 原理 間作套種 不同植物對(duì) 光照 的需求不同 冬季大棚溫度白天適當(dāng)提高，晚上適當(dāng)降低 一定范圍內(nèi) 溫度 升高，光合作用和細(xì)胞呼吸都會(huì)增強(qiáng) “正其行、通其風(fēng)” 增大 CO2 濃度，有利于光合作用的進(jìn)行 合理灌溉 水分 缺少導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足 三、化能合成作用 1．概念：利用體外環(huán)境中的某些 無(wú)機(jī)物 氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造 有機(jī)物 的合成作用。 2．實(shí)例 硝化細(xì)菌 3．自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物 類型 概念 代表生物 自養(yǎng) 生物 能將 無(wú)機(jī)物 合成 有機(jī)物 的生物 光能自養(yǎng)生物： 綠色植物 化能自養(yǎng)生物： 硝化細(xì)菌 異養(yǎng) 生物 只能利用環(huán)境中 現(xiàn)成的有機(jī)物 來(lái)維持自身生命活動(dòng)的生物 人、動(dòng)物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌 ？思考 1．光飽和點(diǎn)后，限制光合速率的內(nèi)部因素主要有哪些？ 提示：色素含量、酶的數(shù)量、C5的含量等。 2．下面是有關(guān)農(nóng)業(yè)種植的諺語(yǔ)“黑夜下雨白天晴，打的糧食沒(méi)處盛”。請(qǐng)從光合作用的角度分析這句諺語(yǔ)的含義。 提示：夜晚降雨不僅提供水分，還降低溫度，減弱細(xì)胞呼吸消耗，白天晴天，提供良好光照，光合作用強(qiáng)，經(jīng)過(guò)一晝夜中，有機(jī)物的積累量高。 H　　判斷題 1．光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。(　√　) 2．探究實(shí)驗(yàn)中，小圓形葉片浮起的原因是葉片進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生了CO2。(　　) 3．綠色植物和硝化細(xì)菌都為自養(yǎng)生物，都可通過(guò)光合作用制造有機(jī)物。(　　) 4．化能合成作用與光合作用所利用的無(wú)機(jī)物原料都是CO2和H2O。(　√　) 5．原核生物都是異養(yǎng)生物。(　　) 6．自養(yǎng)生物合成有機(jī)物時(shí)只能利用光能。(　　) 知識(shí)點(diǎn)1　探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響 Z　 1．光合作用強(qiáng)度 (1)概念：簡(jiǎn)單地說(shuō)，光合作用強(qiáng)度(又稱光合速率)是指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量，是描述光合作用強(qiáng)弱的指標(biāo)。 (2)表示方法 2．探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響 (1)實(shí)驗(yàn)原理 葉片含有空氣，上浮葉片下沉充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮 (2)實(shí)驗(yàn)中沉水葉片的制備 ①小圓形葉片的制備：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出小圓形葉片。 ②沉水：用注射器抽出葉片內(nèi)氣體，放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部沉到水底。黑暗條件的設(shè)計(jì)是為了防止光合作用的進(jìn)行。 (3)實(shí)驗(yàn)裝置分析 ①自變量的設(shè)置：光照強(qiáng)度是自變量，通過(guò)調(diào)整臺(tái)燈與試管之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。 ②中間盛水的玻璃柱的作用：吸收燈光的熱量，避免光照對(duì)試管內(nèi)水溫產(chǎn)生影響。 ③因變量是光合作用強(qiáng)度，可通過(guò)觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數(shù)量或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)衡量光合作用的強(qiáng)度。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。(假設(shè)正確) Y　 取材關(guān)鍵及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 (1)打孔時(shí)避開大葉脈是因?yàn)榇笕~脈部分含有的葉綠體少。 (2)用注射器排出小圓形葉片內(nèi)的氣體是為了防止細(xì)胞內(nèi)原本存在的氣體影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (3)該實(shí)驗(yàn)中所取的葉片大小和生理狀態(tài)應(yīng)該是相同的，打孔時(shí)要取葉片的相同部位。 (4)本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的凈積累值，即光合作用與細(xì)胞呼吸的差值。 D　 典例1　正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是(　B　) A．O2的產(chǎn)生停止　 B．CO2的固定加快 C．ATP/ADP比值下降　 D．NADPH/NADP＋比值下降 [解析]　本題考查光照變化對(duì)光合作用過(guò)程的影響。用黑布將培養(yǎng)瓶罩住，相當(dāng)于停止光照，光反應(yīng)停止，不再產(chǎn)生氧氣。[H]和ATP的產(chǎn)生停止，導(dǎo)致暗反應(yīng)C3的還原速度減慢，C3在葉綠體內(nèi)積累導(dǎo)致二氧化碳固定減慢。光反應(yīng)停止，ATP的生成減少，ATP/ADP比值下降。光反應(yīng)停止，NADPH([H])的產(chǎn)生減少，NADPH/NADP＋比值下降。解答本題的關(guān)鍵是弄清楚光照和哪些反應(yīng)有關(guān)，引起哪些物質(zhì)發(fā)生變化。 〔變式訓(xùn)練1〕　將植物栽培在光照、溫度適宜，CO2充足的條件下，如果將環(huán)境中CO2含量突然降至極低水平，此時(shí)葉肉細(xì)胞中C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是(　C　) A．上升、下降、上升　 B．下降、上升、下降 C．下降、上升、上升　 D．上升、下降、下降 [解析]　在其他條件都適宜的前提下，CO2含量突然降低會(huì)導(dǎo)致CO2的固定受阻，致使C3化合物的來(lái)源受阻，C5化合物的去路受阻。而C3化合物的還原過(guò)程仍然在進(jìn)行，導(dǎo)致C3化合物因不斷被還原而減少，C5化合物因不斷產(chǎn)生而增加，C3化合物的來(lái)源不足，致使ATP的利用減少，含量上升。 知識(shí)點(diǎn)2　影響光合作用的環(huán)境因素及在生產(chǎn)中的應(yīng)用 Z　 1．光照強(qiáng)度： (1)原理：光照強(qiáng)度主要影響光反應(yīng)階段ATP和[H]的產(chǎn)生，進(jìn)而影響暗反應(yīng)階段。 (2)曲線 關(guān)鍵點(diǎn) A點(diǎn) 光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸；A點(diǎn)的CO2釋放量表示細(xì)胞呼吸速率 B點(diǎn) 光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用)，此時(shí)光照強(qiáng)度稱為光的補(bǔ)償點(diǎn) C′點(diǎn) 光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度基本不變，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光的飽和點(diǎn)，此時(shí)CO2吸收量表示凈光合作用速率 區(qū)段分析 AB段 開始進(jìn)行光合作用，隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也增強(qiáng)，但光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度 BC段 隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng) (3)應(yīng)用 ①欲使植物正常生長(zhǎng)，則應(yīng)使光照強(qiáng)度大于B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度。 ②適當(dāng)提高光照強(qiáng)度：如陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時(shí)對(duì)大棚除霜消霧等。 ③合理密植和間作套種：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)低，因此間作套種農(nóng)作物可以充分利用光照。 2．CO2濃度 (1)原理：CO2濃度通過(guò)影響暗反應(yīng)階段，制約C3的生成進(jìn)而影響光合作用強(qiáng)度。 關(guān)鍵 點(diǎn) A CO2的補(bǔ)償點(diǎn)：光合速率等于呼吸速率時(shí)的CO2濃度 A′ 進(jìn)行光合作用所需的最低CO2濃度 B和B′ CO2飽和點(diǎn) 走勢(shì) 分析 圖1和 圖2 一定范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的增大而增大，但當(dāng)CO2達(dá)到一定的濃度時(shí)，光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng) (3)應(yīng)用 ①大氣中的CO2濃度處于OA′段時(shí)，植物無(wú)法進(jìn)行光合作用。 ②在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”和增施農(nóng)家肥等措施增加CO2濃度，提高光合作用速率。 3．溫度 (1)原理：通過(guò)影響酶活性進(jìn)而影響光合作用。 (2)曲線： ①AB段：隨著溫度升高，光合作用增強(qiáng)。 ②B點(diǎn)：光合作用最適溫度。 ③BC段：隨著溫度升高，光合作用減弱。 ④溫度過(guò)高時(shí)，酶失活，光合作用完全停止。 (3)應(yīng)用 ①適時(shí)播種。 ②溫室栽培時(shí)白天適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度。 4．水及礦質(zhì)元素對(duì)光合作用的影響 (1)原理：①N、Mg、Fe等是葉綠素合成的必需元素，若這些元素缺乏，會(huì)影響葉綠素的合成從而影響光合作用。 ②水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，水還會(huì)影響氣孔的開閉，從而影響CO2進(jìn)入植物體。 (2)曲線 (3)應(yīng)用 ①合理施肥；②預(yù)防干旱，合理灌溉。 Y　 (1)光的補(bǔ)償點(diǎn)是指凈光合作用為0的點(diǎn)，實(shí)際光合作用補(bǔ)償(抵消)了呼吸作用，此時(shí)植物表現(xiàn)為不生長(zhǎng)。 (2)CO2的飽和點(diǎn)是指光合作用達(dá)到最大值時(shí)所需的最低CO2濃度，外界條件變化時(shí)，CO2的飽和點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。 D　 典例2　如圖所示，圖甲表示某種植物光合作用強(qiáng)度(用CO2吸收量表示)與光照強(qiáng)度的關(guān)系，圖乙表示該植物葉肉細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)(圖中m和n代表兩種氣體的體積)，下列說(shuō)法正確的是(注：不考慮無(wú)氧呼吸)(　D　) A．圖甲中的縱坐標(biāo)數(shù)值即為圖乙中的m4 B．處于圖甲中A、B、C、D、E任意一點(diǎn)，圖乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0 C．圖甲中E點(diǎn)以后，圖乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低 D．圖甲中C點(diǎn)時(shí)，圖乙中有m1＝n1＝m4＝n4 [解析]　圖乙中m1～m4分別表示線粒體產(chǎn)生、細(xì)胞釋放、細(xì)胞吸收、葉綠體吸收的CO2量，n1～n4分別表示線粒體吸收、細(xì)胞吸收、細(xì)胞釋放、葉綠體產(chǎn)生的O2量。圖甲中的縱坐標(biāo)數(shù)值是整個(gè)細(xì)胞吸收的CO2，即為圖乙中的m3，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在E點(diǎn)時(shí)，葉綠體產(chǎn)生的O2足夠線粒體進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗，n2＝0，B項(xiàng)錯(cuò)誤；圖甲在E點(diǎn)以后，圖乙中n4不再增加，即達(dá)到光飽和點(diǎn)，其主要原因是葉綠體中的色素等有限，來(lái)不及吸收和利用那么多的光能，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖甲中C點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，故有m1＝n1＝m4＝n4，D項(xiàng)正確。 〔變式訓(xùn)練2〕　(2018湖北黃岡高三上學(xué)期期末) 如圖所示，甲圖和乙圖表示某植物在適宜的CO2濃度下光合速率與環(huán)境因素之間的關(guān)系，下列相關(guān)描述中錯(cuò)誤的是(　D　) A．甲圖中，在A′點(diǎn)限制光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度，在B′點(diǎn)限制光合速率的主要因素是溫度 B．從乙圖可以看出，當(dāng)超過(guò)一定溫度后，光合速率會(huì)隨著溫度的升高而降低 C．溫度主要是通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響光合速率的 D．若光照強(qiáng)度突然由A變?yōu)锽，短時(shí)間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C3的含量會(huì)增加 [解析]　甲圖表示光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合速率的影響，乙圖表示溫度對(duì)光合速率的影響。分析甲圖中某點(diǎn)的限制因素時(shí)，要看曲線是否達(dá)到飽和點(diǎn)。如果沒(méi)有達(dá)到飽和點(diǎn)(如A′點(diǎn))，則限制因素為橫坐標(biāo)表示的因素，即光照強(qiáng)度；當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)以后(如B′點(diǎn))，則限制因素為橫坐標(biāo)表示的因素以外的其他因素，如溫度。當(dāng)光照強(qiáng)度突然增強(qiáng)時(shí)，光反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生更多的[H]和ATP，短時(shí)間內(nèi)C3的還原速率加快，而CO2的固定速率不變，故C3的含量會(huì)減少。 知識(shí)點(diǎn)3　化能合成作用 Z　 1．硝化細(xì)菌進(jìn)行化能合成作用的過(guò)程 2．與光合作用的區(qū)別 化能合成作用與光合作用的不同之處僅在于光合作用是利用光能將CO2和H2O合成有機(jī)物，而化能合成作用是利用化學(xué)能將CO2和H2O合成有機(jī)物。 注意：除了硝化細(xì)菌外，能進(jìn)行化能合成作用的細(xì)菌還有硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等。 D　 典例3　硝化細(xì)菌通過(guò)化能合成作用形成有機(jī)物，需要下列哪種環(huán)境條件(　B　) A．具有NH3及缺氧　 B．具有NH3和氧 C．具有硝酸和氧　 D．具有硝酸和缺氧 [解析]　硝化細(xì)菌的化能合成作用所需要的能量來(lái)自土壤中的氨(NH3)氧化成亞硝酸(HNO2)和硝酸(HNO3)的過(guò)程中釋放出來(lái)的能量。因此，硝化細(xì)菌所需要的環(huán)境條件是有NH3和氧氣。 〔變式訓(xùn)練3〕　光合作用和化能合成作用的相同點(diǎn)是(　B　) A．都需要把太陽(yáng)光作為能源　 B．把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物 C．都需要利用氧氣　 D．都需要物質(zhì)氧化形成的能量 [解析]　光合作用和化能合成作用的相同點(diǎn)是把無(wú)機(jī)物CO2和H2O轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物。 一、光照、CO2濃度對(duì)光合作用中各物質(zhì)含量的影響 當(dāng)外界條件改變時(shí)，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量變化分析如下。 1．圖示 2．分析 條件 過(guò)程變化 C3 C5 [H]和 ATP 模型分析 光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變 ①過(guò)程減弱，②③過(guò)程減弱，④過(guò)程正常進(jìn)行 增加 減少 減少或 沒(méi)有 光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變 ①過(guò)程增強(qiáng)，②③過(guò)程增強(qiáng)，④過(guò)程正常進(jìn)行 減少 增加 增加 光照不變，CO2由充足到不足 ④過(guò)程減弱；②③過(guò)程正常進(jìn)行，①過(guò)程正常進(jìn)行 減少 增加 增加 光照不變，CO2由不足到充足 ④過(guò)程增強(qiáng)；②③過(guò)程正常進(jìn)行，①過(guò)程正常進(jìn)行 增加 減少 減少 提示：以上各種物質(zhì)的含量變化是在外界條件改變的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，且是相對(duì)含量的變化。 典例4　下圖為光合作用過(guò)程示意圖。在適宜條件下栽培小麥，如果突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變化將會(huì)是(　B　) A．a(chǎn)上升、b下降　 B．a(chǎn)、b都上升 C．a(chǎn)、b都下降　 D．a(chǎn)下降、b上升 [解析]　圖中c為二氧化碳，a、b分別為[H]和ATP。在光合作用過(guò)程中突然將二氧化碳降低到極低水平，而其他條件不變，這時(shí)，二氧化碳的固定減弱，但C3的還原仍會(huì)進(jìn)行一會(huì)兒，所以C3含量下降，C5含量增加，[H]和ATP的含量都會(huì)上升，(CH2O)的合成減少。 二、光合作用與有氧呼吸的區(qū)別和聯(lián)系 1．光合作用與有氧呼吸的區(qū)別 項(xiàng)目 光合作用 有氧呼吸 物質(zhì)變化 無(wú)機(jī)物→有機(jī)物 有機(jī)物→無(wú)機(jī)物 能量變化 光能→化學(xué)能(儲(chǔ)能) 化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能、熱能(放能) 實(shí)質(zhì) 合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量 分解有機(jī)物，釋放能量，供細(xì)胞利用 場(chǎng)所 葉綠體 活細(xì)胞(主要在線粒體) 條件 只在光下進(jìn)行 有光、無(wú)光條件下都能進(jìn)行 2．探究?jī)烧咧g的聯(lián)系 (1)物質(zhì)方面 C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2 O：H2OO2H2O H：H2O[H](CH2O)[H]H2O (2)能量方面 光能ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化 學(xué)能 3．[H]和ATP的來(lái)源、去路的比較  比較項(xiàng)目 主要來(lái)源 主要去路 [H] 光合作用 光反應(yīng)中水的光解 作為暗反應(yīng)階段的還原劑，用于還原C3合成有機(jī)物 有氧呼吸 第一、二階段產(chǎn)生 用于第三階段還原O2產(chǎn)生水，同時(shí)釋放大量能量 ATP 光合作用 在光反應(yīng)階段合成ATP，其合成所需能量來(lái)自色素吸收、轉(zhuǎn)化的太陽(yáng)能 供應(yīng)暗反應(yīng)階段C3還原時(shí)的能量之需，以穩(wěn)定的化學(xué)能形式儲(chǔ)存在有機(jī)物中 有氧呼吸 第一、二、三階段均產(chǎn)生，其中第三階段產(chǎn)生最多，能量來(lái)自有機(jī)物的分解 作為供能物質(zhì)直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng) 　　典例5　如圖是綠色開花植物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用的示意圖，下列說(shuō)法正確的是(　C　) A．乙過(guò)程利用的ATP是由甲和丙過(guò)程共同提供的 B．乙過(guò)程中的ATP用于固定CO2和還原C3 C．甲、丙中合成ATP所需的能量來(lái)源不相同 D．丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖、興奮傳導(dǎo)等 [解析]　從圖中發(fā)生的變化可判斷，甲是光反應(yīng)，乙是暗反應(yīng)，丙是細(xì)胞呼吸，丁是ATP的水解。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的暗反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；光反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的ATP用于C3的還原，不能用于CO2的固定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光反應(yīng)合成ATP所需的能量來(lái)源于光能，而丙過(guò)程合成ATP所需的能量來(lái)自有機(jī)物中的化學(xué)能，C項(xiàng)正確；人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴(kuò)散，協(xié)助擴(kuò)散需要載體蛋白，但不消耗ATP，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 三、光合作用與細(xì)胞呼吸的相關(guān)計(jì)算 1．呼吸速率的表示方法 將植物置于黑暗環(huán)境中，測(cè)定實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量。 2．凈光合速率和真正光合速率的表示方法 (1)凈光合速率：常用在光照條件下測(cè)得的一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示。 (2)真正光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量(或制造量)表示。 3．呼吸速率、凈光合速率與真正光合速率的關(guān)系 由圖可知，在不考慮光照強(qiáng)度對(duì)呼吸速率影響的情況下，OA段表示植物呼吸速率，OD段表示植物凈光合速率，OA＋OD段表示總光合速率(即真正光合速率)。即真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。 4．相關(guān)計(jì)算 當(dāng)植物的光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行時(shí)，存在如下關(guān)系： (1)光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量(葉綠體產(chǎn)氧量)＝實(shí)測(cè)植物氧氣釋放量＋細(xì)胞呼吸耗氧量。 (2)光合作用實(shí)際CO2消耗量(葉綠體消耗CO2量)＝實(shí)測(cè)植物CO2吸收量＋細(xì)胞呼吸CO2釋放量。 (3)光合作用葡萄糖凈產(chǎn)生量(葡萄糖積累量)＝光合作用實(shí)際葡萄糖產(chǎn)生量(葉綠體產(chǎn)生或合成的葡萄糖量)－細(xì)胞呼吸葡萄糖消耗量。 5．以凈光合速率的大小來(lái)判斷植物能否正常生長(zhǎng)(自然狀態(tài)下，以一天24 h為單位) (1)凈光合速率大于0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而正常生長(zhǎng)。 (2)凈光合速率等于0時(shí)，植物因沒(méi)有有機(jī)物積累而不能生長(zhǎng)。 (3)凈光合速率小于0時(shí)，植物因有機(jī)物減少而不能生長(zhǎng)，且長(zhǎng)時(shí)間處于此種狀態(tài)下植物將死亡。 警示：植物進(jìn)行光合作用的同時(shí)，一定進(jìn)行細(xì)胞呼吸，但在進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)不一定進(jìn)行光合作用，因?yàn)楣夂献饔弥挥性谟泄鈼l件下才能進(jìn)行，而細(xì)胞呼吸只要是活細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行。 典例6　以測(cè)定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對(duì)某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是(　A　) A. 光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等 B．光照相同時(shí)間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多 C．溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少 D．兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的有機(jī)物的量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物的量相等 [解析]　圖中虛線表示的是光照下CO2的吸收量，即光合作用有機(jī)物凈合成量，在光照時(shí)間相同的情況下，30℃時(shí)光合作用有機(jī)物合成的總量為3.50(有機(jī)物凈合成量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50 mgh－1,35℃時(shí)光合作用有機(jī)物合成的總量為3.00(有機(jī)物凈合成量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50 mgh－1，二者相等。在25℃時(shí)，CO2吸收量最大，即光合作用有機(jī)物凈合成量最大。溫度高于25℃時(shí)，如30℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量還在增加；兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用的有機(jī)物凈合成量等于細(xì)胞呼吸消耗量。 四、光合作用、細(xì)胞呼吸曲線中關(guān)鍵點(diǎn)的移動(dòng) CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的移動(dòng)方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B是曲線與橫軸的交點(diǎn)，CO2(或光)飽和點(diǎn)C則是最大光合速率對(duì)應(yīng)的CO2濃度(或光照強(qiáng)度)，位于橫軸上。 (1)呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)右移；反之左移。 (2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)右移；反之左移。 (3)與陽(yáng)生植物相比，陰生植物CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都應(yīng)向左移動(dòng)。 典例7　已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30℃時(shí)光合作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若溫度降到25℃(原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變)，理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)a、b、d的移動(dòng)方向分別是(　C　) A．下移、右移、上移　 B．下移、左移、下移 C．上移、左移、上移　 D．上移、右移、上移 [解析]　圖中a、b、d三點(diǎn)分別表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)。由題干“光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃”可知，當(dāng)溫度從30℃下降到25℃時(shí)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，a點(diǎn)上移；光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，所以光飽和點(diǎn)(d點(diǎn))時(shí)吸收的CO2增多，d點(diǎn)上移。b點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，在25℃時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，在除光照強(qiáng)度外其他條件不變的情況下，要使其仍然與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，需降低光照強(qiáng)度以使光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，即b點(diǎn)左移。 1．葉綠體中的色素 (1)種類：葉綠素——葉綠素a(藍(lán)綠色)和葉綠素b(黃綠色)；類胡蘿卜素——胡蘿卜素(橙黃色)和葉黃素(黃色)。(2)功能：葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。 2．綠葉中色素的提取和分離 (1)色素提取的原理：色素都能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。(2)色素分離的原理：色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之，則慢。 3．葉綠體 (1)結(jié)構(gòu)：外膜、內(nèi)膜、基質(zhì)、基粒(由類囊體構(gòu)成)。(2)酶的分布：類囊體和基質(zhì)中。(3)色素分布：類囊體的薄膜上。 4．光合作用的過(guò)程 (1)光反應(yīng)階段：必須有光才能進(jìn)行。 ①場(chǎng)所：類囊體薄膜上。②物質(zhì)變化：H2O分解成O2和[H]，合成ATP。③能量變化：光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中。 (2)暗反應(yīng)階段：有光無(wú)光都能進(jìn)行。 ①場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中。②物質(zhì)變化：CO2的固定，C3的還原。③能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。 (3)聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供合成ATP的原料ADP和Pi。