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捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2024-2025學(xué)年-高考一輪復(fù)習(xí)-高中生物學(xué)考點(diǎn)1.捕獲光能的色素1.綠葉中色素的提取和分離(1)實(shí)驗(yàn)原理(1)(2021·北京卷)依據(jù)吸收光譜的差異對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離。()×提示依據(jù)色素在層析液中的溶解度不同對(duì)光合色素進(jìn)行分離。(2)(2021·河北卷)紙層析法分離葉綠體色素時(shí),以多種有機(jī)溶劑的混合物作為層析液。()√萃取法。實(shí)驗(yàn)步驟提取綠葉中的色素畫濾液細(xì)線稱取5g綠葉放入研缽剪去主脈剪碎研磨過濾加棉塞制備濾紙條分離綠葉中的色素觀察記錄液面濾液細(xì)線橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色層析液12345CaCO3SiO2無水乙醇單層尼龍布紙層析法考點(diǎn)1.捕獲光能的色素1.綠葉中色素的提取和分離(2)實(shí)驗(yàn)步驟防止研磨中色素被破壞有助于研磨充分待濾液干后,再重復(fù)畫一到兩次。不能讓濾液細(xì)線觸及層析液,否則濾液細(xì)線中的色素會(huì)被層析液溶解,而不能在濾紙上擴(kuò)散。色素分離的改進(jìn)——燈芯法橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色考點(diǎn)1.捕獲光能的色素1.綠葉中色素的提取和分離(2)實(shí)驗(yàn)步驟
答案
色素圈濾紙
棉線(燈芯)層析液橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素(?)葉綠素(?)濾液細(xì)線最慢最快較快較慢顏色色素種類擴(kuò)散速率色素在層析液中溶解度最大較大較小最小光合色素考點(diǎn)1.捕獲光能的色素1.綠葉中色素的提取和分離(3)結(jié)果分析①綠葉中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)異?,F(xiàn)象分析
A.收集到的濾液綠色過淺的原因分析
未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。
使用放置數(shù)天的菠菜葉,濾液色素(葉綠素)太少。
一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低(正確做法:分次加入少量無水乙醇提取色素)。
未加碳酸鈣或加入過少,色素分子被破壞。濾液細(xì)線畫的次數(shù)不夠B.濾紙條色素帶重疊:沒經(jīng)干燥處理,濾液線不能達(dá)到細(xì)、齊的要求,使色素?cái)U(kuò)散不一致造成的。C.濾紙條看不到色素帶
忘記畫濾液細(xì)線。
濾液細(xì)線接觸到層析液,且時(shí)間較長,色素全部溶解到層析液中。
使用清水代替無水乙醇進(jìn)行提取(4)實(shí)驗(yàn)分析:1.綠葉中色素的提取和分離一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)①綠葉中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)異?,F(xiàn)象分析D.濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶:忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。(5)實(shí)驗(yàn)分析:1.綠葉中色素的提取和分離一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)②為什么研磨時(shí)要迅速?葉綠素不穩(wěn)定,易被破壞,因此研磨要迅速、充分,以保證提取較多的色素。③為什么盛放濾液的試管管口加棉塞?防止乙醇揮發(fā)和色素氧化④分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因?不同種類的色素在綠葉中的含量不同,含量多的色素帶寬,反之色素帶窄??键c(diǎn)1.捕獲光能的色素2.光合色素的功能(1)吸收光譜①色素的顏色是由其反射的光所決定光譜吸收光譜②P一99,學(xué)科交叉:葉綠體中的色素只吸收
,而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收??梢姽釧.葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光B.葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同C.類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,不吸收紅光,基本不吸收黃光,從而呈現(xiàn)黃色。考點(diǎn)1.捕獲光能的色素2.光合色素的功能(1)吸收光譜葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰比葉綠素b的高,藍(lán)紫光區(qū)的吸收峰則比葉綠素b的低。陽生植物葉片的葉綠素a/b比值約為3∶1,陰生植物的葉綠素a/b比值約為2.3∶1。恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一示意圖③實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(P一100,思考?討論)1881年,德國科學(xué)家恩格爾曼(T.Engelmann,1843-1909)做了這樣的實(shí)驗(yàn)。水綿(葉綠體呈螺旋帶狀分布)考點(diǎn)1.捕獲光能的色素2.光合色素的功能(1)吸收光譜光合色素功能:吸收、傳遞(四種色素,包括絕大多數(shù)的葉綠素a,以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素)、轉(zhuǎn)化光能(只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a,這種葉綠素a能夠捕獲光能,并將受光能激發(fā)的電子傳遞給相鄰的電子受體,)考點(diǎn)1.捕獲光能的色素2.光合色素的功能(2)光合色素的功能葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg胡蘿卜素:C40H56葉黃素:C40H56O2Mg2+被H+取代成為脫鎂葉綠素、被Cu2+取代成為銅代葉綠素。卟啉環(huán)上的共軛雙鍵和中央鎂原子容易被光激發(fā)而引起電子的得失,這決定了葉綠素具有特殊的光化學(xué)性質(zhì)。葉綠素b與a的不同之處是葉綠素b少兩個(gè)氫多一個(gè)氧。兩者結(jié)構(gòu)上的差別僅在于葉綠素a的第Ⅱ吡咯環(huán)上一個(gè)甲基(-CH3)被醛基(-CHO)所取代。葉綠素結(jié)構(gòu)含有由中心原子Mg連接四個(gè)吡咯環(huán)的卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)和一個(gè)使分子具有疏水性的碳?xì)滏?。?)葉綠素葉綠素a(放氧氣光合生物)
葉綠素b(高等植物、部分藻類)葉綠素c(藻類)葉綠素d(紅藻)葉綠素e(藻類)菌綠素——光合細(xì)菌葉綠素葉綠醇卟啉環(huán)(-CHO)葉綠素b銅代葉綠素反應(yīng)向葉綠素溶液中放入兩滴5%鹽酸搖勻,溶液顏色的變?yōu)楹稚?,形成去鎂葉綠素。當(dāng)溶液變褐色后,投入醋酸銅粉末,微微加熱,形成銅代葉綠素,比原來的葉綠素更鮮艷穩(wěn)定。制作綠色標(biāo)本方法:
用50%醋酸溶液配制的飽和醋酸銅溶液浸漬植物標(biāo)本(處理時(shí)可加熱)(-CO-CH3)菌綠素葉綠素a葉綠素的生物合成參與反應(yīng)的酶類:(1)膽色素原合成酶;(2)膽色素原脫氨基酶;(3)尿卟啉原Ⅲ合成酶;(4)尿卟啉原Ⅲ脫羧酶;(5)糞卟啉原氧化酶;(6)原卟啉氧化酶;(7)Mg-螯合酶;(8)Mg-原卟啉甲酯轉(zhuǎn)移酶;(9)Mg-原卟啉甲酯環(huán)化酶;
(10)乙烯基還原酶;(11)原葉綠素酸酯還原酶;(12)葉綠素合成酶原料:谷氨酸或a-酮戊二酸原卟啉+Fe2+合成血紅蛋白(2)類胡蘿卜素
由8個(gè)異戊二烯形成的四萜,含有一系列的共軛雙鍵,分子的兩端各有一個(gè)不飽和的取代的環(huán)己烯,也即紫羅蘭酮環(huán),類胡蘿卜素包括胡蘿卜素(C40H56)和葉黃素(C40H56O2)兩種。3(紫羅蘭酮環(huán))環(huán)己烯橙黃色黃色(3)藻膽素水溶性色素;以藻膽蛋白形式存在;主要有藻藍(lán)素、藻紅素、別藻藍(lán)素等,分布在藍(lán)藻和紅藻中,吸收的光傳遞給葉綠素a,傳遞效率可達(dá)80%;吸收光譜490-670nm,有效利用下層水域的光。光合色素與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物教材隱性知識(shí):源于必修1P99“圖5-12”、“旁欄思考”及P101“拓展應(yīng)用”(1)從葉綠素吸收光譜圖可知:葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面,且吸收光譜帶比葉綠素b寬,葉綠素b在藍(lán)紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a
(填“寬”或“窄”)。(2)研究表明:在遮光條件下,以藍(lán)紫光為主的散光占比增加。請(qǐng)預(yù)測(cè):在適當(dāng)遮光的條件下葉片(比如同一植物底層葉片)中葉綠素a/b_____,弱光下的吸收能力
,有利于提高植物的捕光能力,是對(duì)弱光環(huán)境的一種適應(yīng)。(3)植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源?寬降低增強(qiáng)考點(diǎn)1.捕獲光能的色素2.光合色素的功能(2)光合色素的功能這種波長的光不能被光合色素吸收,因此不能用于光合作用中合成有機(jī)物。考點(diǎn)1.捕獲光能的色素2.光合色素的功能(2)光合色素的功能光合作用中紅光的能量轉(zhuǎn)化效率高藍(lán)光有利于植物蛋白的合成紅光有利于植物糖類的合成在人工提供光源進(jìn)行光合作用時(shí)(如:太空培育植物、植物工廠等),主要是提供90%的紅光+10%的藍(lán)光90%10%紅光藍(lán)光僅從能量角度考慮,單獨(dú)使用紅光最好,但實(shí)際上不同植物、不同生長階段需要不同比例的光照,這樣植物才能長的更好。90%的紅光和10%的藍(lán)光配方也只是比較常見的一組光配方。1.蔬菜大棚薄膜最好選用______(填“無色”、“紅色”或“藍(lán)色”)塑料薄膜,原因是__________________________________________________________________。若陰雨天氣進(jìn)行補(bǔ)光?無色無色材料可透過各種波長的光,光合色素可捕獲更多的光能用于光合作用
大棚內(nèi)照明燈在功率相同的情況下,最好選藍(lán)紫光和紅光;總結(jié)1:光合色素影響葉綠素合成的三大因素葉綠素不穩(wěn)定,易分解考點(diǎn)1.捕獲光能的色素④水(了解)植物缺水會(huì)抑制葉綠素的生物合成,且與蛋白質(zhì)合成受阻有關(guān)。嚴(yán)重缺水時(shí),葉綠素合成減慢,降解加速,所以千旱時(shí)葉片呈黃褐色①光照:光是葉綠體發(fā)育和葉綠素合成必不可少的條件。植物在缺光條件下影響葉綠素形成而使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象,稱為黃化現(xiàn)象。②溫度:溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性,進(jìn)而影響葉綠素的合成。最適溫度是20~30℃,最低溫度約為2~4℃,最高溫度為40℃左右,溫度過高或過低均降低合成速率,加速葉綠素降解。秋天葉子變黃和早春寒潮過后秧苗變白等現(xiàn)象,都與低溫抑制葉綠素形成有關(guān)。③礦質(zhì)元素:氮、鎂:葉綠素的組分,缺乏氮、鎂將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成,葉片發(fā)黃;鐵、銅、錳、鋅:葉綠素酶促合成的輔因子總結(jié)2:植物色素比較項(xiàng)目光合色素細(xì)胞液色素存在部位葉綠體液泡溶解性脂溶性水溶性代表種類類胡蘿卜素和葉綠素花青素顏色橙黃、黃、綠紅、藍(lán)、紫顏色變化不隨pH改變變化顏色隨pH改變變化顏色考點(diǎn)1.捕獲光能的色素正常綠色正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3∶1,且對(duì)綠光吸收最少,所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色葉色變黃寒冷時(shí),葉綠素分子易被破壞,類胡蘿卜素較穩(wěn)定,葉片顯示出類胡蘿卜素的顏色而變黃葉色變紅秋天降溫時(shí),植物體為適應(yīng)寒冷環(huán)境,體內(nèi)積累了較多的可溶性糖,有利于形成紅色的花青素,而葉綠素因寒冷逐漸降解,葉片呈現(xiàn)紅色海洋中的藻類,習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻,它們?cè)诤K械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象是如何造成的?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的光。教材深挖:新教材P一101,拓展應(yīng)用1考點(diǎn)1.捕獲光能的色素藻類色素種類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,反射綠光淺水層:存在紅光和藍(lán)紫光。褐藻葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光藍(lán)紫光,反射紅黃光中水層:存在綠光、藍(lán)紫光紅藻葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素藻紅素主要吸收藍(lán)紫光,反射紅光深水層:存在藍(lán)紫光擴(kuò)展:藻類都必須含有的光合色素是葉綠素a,因?yàn)槿~綠色a是轉(zhuǎn)化光能的色素。其他色素主要是吸收和傳遞光能。一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)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的光,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)紫光和綠光較多的褐藻分布于海水中層,吸收藍(lán)紫光較多的紅藻分布于海水的深層。海洋中的藻類垂直分布是海洋群落垂直結(jié)構(gòu)的體現(xiàn),有效的避免的競(jìng)爭(zhēng),充分利用了光能。例3.植物光合作用的作用光譜是通過測(cè)量光合作用對(duì)不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯(cuò)誤的是(
)A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測(cè)量其對(duì)不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640~660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的A一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)
光敏色素:是存在于高等植物的所有部分,是植物體本身合成的一種調(diào)節(jié)生長發(fā)育的色蛋白。并與光周期相聯(lián)系的一種發(fā)色團(tuán)-蛋白質(zhì)復(fù)合物,吸收紅光,遠(yuǎn)紅光可逆轉(zhuǎn)換的光受體。。(感受光信號(hào)通路調(diào)節(jié))
光敏色素有兩種類型:Pr型(紅光吸收型,吸收高峰在660nm)和Pfr型(遠(yuǎn)紅光吸收型,吸收高峰在730nm)。前者沒有活性,后者具生理活性,在不同光譜作用下兩者可以相互轉(zhuǎn)換,照光后由光敏色素引起許多反應(yīng),尤其是Ca2+跨膜運(yùn)輸。
光合色素:存在于光合細(xì)胞中,是在光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學(xué)反應(yīng)的色素,可以參與能量傳遞和轉(zhuǎn)化。。(直接參與生理過程)當(dāng)紅光與遠(yuǎn)紅光交錯(cuò)時(shí),Ca2+是否積累取決于最后一次照射的是紅光還是遠(yuǎn)紅光。這表明不同光譜的光可以通過影響光敏色素的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)Ca2+吸收的調(diào)節(jié),影響細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度,再通過Ca2+-CaM信號(hào)系統(tǒng)來影響細(xì)胞核內(nèi)相應(yīng)基因的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。光敏色素與生物鐘有關(guān)白天照射的太陽光中,紅光比遠(yuǎn)紅光多,所以均轉(zhuǎn)化為活化的Pfr;夜間則是全部轉(zhuǎn)化為Pr.生物鐘的感知時(shí)間就是從Pfr開始轉(zhuǎn)變?yōu)镻r(日落)到Pr迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镻fr(日出)之間的時(shí)間恰好與一天的晝夜變化同步。植物光敏色素普遍存在植物界,可能在所有光合生物中起作用,相互轉(zhuǎn)化的過程,可能引發(fā)開花響應(yīng),氣孔開閉、種子萌發(fā)等響應(yīng)。如長日照植物和短日照植物,植物的開花與日照長度無關(guān),而是需要一定時(shí)長的持續(xù)夜長。因此,短日植物實(shí)際是長夜植物,而長日植物實(shí)際是短夜植物。考點(diǎn)2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1.葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖恩格爾曼實(shí)驗(yàn)1:實(shí)驗(yàn)結(jié)論:氧氣是葉綠體在光下放出來的。考點(diǎn)2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2.葉綠體的功能-實(shí)驗(yàn)證據(jù)用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片,發(fā)現(xiàn)大量的好氧細(xì)菌聚集在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:葉綠體主要利用紅光和藍(lán)紫光釋放氧氣恩格爾曼實(shí)驗(yàn)2:白光三棱鏡考點(diǎn)2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2.葉綠體的功能類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中含有多種光合作用所必需的酶結(jié)論:葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。恩格爾曼實(shí)驗(yàn)之后研究發(fā)現(xiàn)考點(diǎn)2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2.葉綠體的功能考點(diǎn)2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2.葉綠體的功能教材隱性知識(shí):源于必修1P101“討論”(1)恩格爾曼在選材上有什么巧妙之處?提示:選擇水綿和需氧細(xì)菌,水綿的葉綠體呈螺旋帶狀,便于觀察;用需氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。(2)恩格爾曼在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處?提示: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。(2)葉綠體的功能4.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿時(shí),發(fā)現(xiàn)需氧細(xì)菌大量集中在如圖所示區(qū)域。下列分析正確的是(
)
。D
解析
細(xì)菌為原核生物,無線粒體,A錯(cuò)誤;有無二氧化碳不影響該實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和檢測(cè),B錯(cuò)誤;照射水綿(主要吸收紅光和藍(lán)紫光)的光不同,水綿光合作用強(qiáng)度不同,產(chǎn)生的氧氣量也不同,造成需氧細(xì)菌的分布也不同,C錯(cuò)誤,D正確。光合作用的基本過程2024-2025學(xué)年-高考一輪復(fù)習(xí)-高中生物學(xué)考點(diǎn)1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)60年代,科學(xué)家總結(jié)出光合作用的反應(yīng)式.科學(xué)界普遍認(rèn)為,在光合作用中,光能將CO2分解成O2和C,C與H2O結(jié)合成甲醛,然后甲醛分子縮合成糖。但是,該理論很快被推翻,理論依據(jù)是?1928年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用,而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖類。糖類:(CH2O)CO2CO2分開縮合H2O甲醛:CH2O結(jié)合
1931年,微生物學(xué)家尼爾(C.B.VanNiel)將細(xì)菌光合作用與綠色植物的光合作用加以比較,提出了以下光合作用的通式∶CO2+2H2A→(CH2O)+2A+H2O,光合細(xì)菌在光下同化CO2而沒有O2的釋放,O2不是來自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是將水光解。一.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)3.1931年,尼爾(C.B.VanNiel)考點(diǎn)1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1937年,英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn),在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒有CO2),在光照下可以釋放出氧氣。離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應(yīng)水的光解希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?能,因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2,糖類合成時(shí)需要CO2中的碳元素。該實(shí)驗(yàn)說明光合作用中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。希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水?不能,反應(yīng)體系中可以還存在其他氧元素供體。希爾進(jìn)一步研究證實(shí),植物光合作用的光反應(yīng)是氧分子的產(chǎn)生,而不是二氧化碳的還原,氧的產(chǎn)生是由于葉綠體以草酸鐵作受氫體所致,其機(jī)理與完整細(xì)胞光合放氧過程相一致??键c(diǎn)1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)示意圖,請(qǐng)分析:
相互對(duì)照,自變量為標(biāo)記物質(zhì)(H218O與C18O2),因變量為O2的是否帶有放射性。(同位素標(biāo)記方法)(對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法)魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)說明:植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中全部都來自水。5.1941年,魯濱和卡門考點(diǎn)1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1954年,美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn),在光照下,葉綠體可合成ATP。1957年,他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。H2OO2A22+光照AH22+能量+PiATPADP光合作用產(chǎn)生ATP的發(fā)現(xiàn):材料:離體葉綠體處理:加入ADP、Pi,給予光照結(jié)果:葉綠體生成ATP,且同時(shí)水光解產(chǎn)生氧氣;結(jié)論:光照下,水光解同時(shí)ADP和Pi合成ATP。(1)葉綠體中的電子受體的發(fā)現(xiàn)探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)(補(bǔ)充)H2OO2NADPH+H+22+光照2+NADP+葉綠體水是最終的電子供體,NADP+是最終的電子受體20世紀(jì)50年代中期,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)葉綠體中具有天然的電子受體NADP+,在光照下NADP+得到電子和H+,生成NADPH。考點(diǎn)1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1966年,美國科學(xué)家雅根多夫在黑暗條件下將葉綠體置于pH為4的緩沖液中15s后,再將葉綠體轉(zhuǎn)移至含有ADP和Pi、pH為8的緩沖液中,此時(shí)類囊體膜內(nèi)側(cè)pH為4,外側(cè)pH為8,隨后類囊體膜兩側(cè)這一pH梯度逐漸減小,同時(shí)還伴隨有ATP的生成。pH=8pH=8pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=8pH=4H+ADP+PiATP說明:葉綠體中ATP生成的直接驅(qū)動(dòng)力是______________H+濃度梯度這與有氧呼吸中_____________
ATP的生成機(jī)制相似。線粒體內(nèi)膜上考點(diǎn)1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)材料:離體葉綠體處理:供給ATP、NADPH和CO2,黑暗條件結(jié)果:離體葉綠體中有糖類生成結(jié)論:
黑暗條件下,CO2合成糖類需要ATP和NADPH。阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)2糖類的合成:CO2
--------------------→(CH2O)酶CO2合成糖類的具體過程?ATP、NADPH一.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1964年以后,美國科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記14CO2,供小球藻進(jìn)行光合作用,探明了CO2中的C的去向,稱為卡爾文循環(huán)。同位素標(biāo)記法、雙向紙層析法、顯微自顯影技術(shù)。一.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)三碳化合物其他中間產(chǎn)物5秒后60秒后實(shí)驗(yàn)處理:光照、提供14CO2;不同時(shí)間殺死小球藻,再紙層析分離,最后鑒定放射性物質(zhì)。結(jié)果:先出現(xiàn)14C3,最后出現(xiàn)14C5、14C6CO2→C3→C5、C6美國加州大學(xué)放射化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的卡爾文和本森等人采用了兩項(xiàng)新技術(shù):①14C同位素標(biāo)記與測(cè)定技術(shù);②雙向紙層析技術(shù)(能把光合產(chǎn)物分開)。1.飼喂14CO2與定時(shí)取樣。向正在進(jìn)行光合作用的藻液中注入14CO2使藻類與14CO2接觸,每隔一定時(shí)間取樣,并立即殺死。2.濃縮樣品與層析。用甲醇將標(biāo)記化合物提取出來,將樣品濃縮后點(diǎn)樣于層析紙上,進(jìn)行雙向紙層析,使光合產(chǎn)物分開。3.鑒定分離物。照光30秒,發(fā)現(xiàn)放射性出現(xiàn)在3-磷酸甘油酸(PGA)、核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)、
葡萄糖(C6H12O6)等多種化合物上。思考:(1)如何確定放射性首先出現(xiàn)在哪種化合物中呢?
(2)CO2中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑如何確定呢?縮短光照時(shí)間每隔一段時(shí)間,定時(shí)取樣檢測(cè)說明:多次實(shí)驗(yàn),將反應(yīng)時(shí)間縮短到0.5s時(shí),14C標(biāo)記物首先出現(xiàn)在3-磷酸甘油酸(PGA)即C3上,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí),14C出現(xiàn)在核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)即
C5和一種六碳糖(C6)中。根據(jù)被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)時(shí)間的先后,推測(cè)生化過程??栁难h(huán)RUBPPGA淀粉或蔗糖→蔗糖可以進(jìn)入篩管,再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈幙栁膶?shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:如果光照下突然中斷CO2供應(yīng),C3急劇減少而C5量增加;突然停止光照,C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低。結(jié)論:C3與C5之間是相互循環(huán)的。停CO2,C3↓、C5↑停光照,C3↑、C5↓CO2+C5→2C3C3------------------→C5CO2的受體是?NADPH和ATP是用在哪個(gè)過程?酶ATP、NADPH酶一.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)
ⅠⅡ(1)制備類囊體時(shí),提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖,以保證其結(jié)構(gòu)完整,原因是________________________________________;為避免膜蛋白被降解,提取液應(yīng)保持______(填“低溫”或“常溫”)。維持類囊體內(nèi)外的滲透壓,避免類囊體破裂低溫
Ⅲ
水(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體,能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物。若要實(shí)現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn),需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有___________________。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度,產(chǎn)量也不再增加,若要增產(chǎn),可采取的有效措施有___________________________________(答2點(diǎn))。
考點(diǎn)2.光合作用的過程
光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過程。根據(jù)是否需要光能,可以概括的分為光反應(yīng)(lightreaction)和暗反應(yīng)(darkreaction),暗反應(yīng)也稱為碳反應(yīng)(carbonreaction)。
這一過程可以用下面的化學(xué)反應(yīng)式來概括,其中(CH2O)表示糖類。合成有機(jī)物,儲(chǔ)存能量(將無機(jī)物合成有機(jī)物,光能轉(zhuǎn)換為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能)實(shí)質(zhì)1.定義真核生物光合作用過程(一)光反應(yīng)光反應(yīng)包括:原初反應(yīng)、電子傳遞和光合磷酸化三個(gè)階段1.原初反應(yīng)光合色素吸收光子所引起的初始反應(yīng)過程。其基本單位稱為光系統(tǒng)(光反應(yīng)中心),是原初反應(yīng)的場(chǎng)所。光系統(tǒng)由反應(yīng)中心復(fù)合物和捕光復(fù)合物組成。PSII的光反應(yīng)真核細(xì)胞有兩個(gè)光系統(tǒng):光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)光系統(tǒng)PSIPSII基本結(jié)構(gòu)以三聚體形式存在,1個(gè)反應(yīng)中心復(fù)合物+2個(gè)捕光復(fù)合物以二聚體形式存在,1個(gè)反應(yīng)中心復(fù)合物+1個(gè)捕光復(fù)合物中心色素P700,每一個(gè)單體由一對(duì)特殊的葉綠素a組成P680,每個(gè)單體由一對(duì)特殊的葉綠素a組成初級(jí)電子受體葉綠素a(A0)脫鎂葉綠素(Pheo)功能NADP+的還原水光解、產(chǎn)生跨類囊體膜的質(zhì)子梯度主要分布類囊體膜(基質(zhì)片層和基粒片層)的非垛疊部分類囊體膜(基粒片層)的垛疊部分P700與P680是能將光能轉(zhuǎn)化為電能的特殊葉綠素a,吸收峰分別在700nm和680nm,叫做反應(yīng)中心色素分子,結(jié)構(gòu)上一樣,只是與特定蛋白質(zhì)結(jié)合,定位在特定的部位2.反應(yīng)過程(1)光能的吸收和傳遞光能最終傳遞給P680或P700(2)光能的轉(zhuǎn)換
①天線色素分子吸收光能被激發(fā),激發(fā)能在天線色素分子之間傳遞;
②激發(fā)傳遞到中心色素分子,中心色素分子被激發(fā);
③激發(fā)態(tài)的中心色素分子發(fā)生電荷分離,將1個(gè)電子傳給原初電子受體;
④發(fā)生電荷分離的中心色素分子從原初電子供體獲得電子恢復(fù)原狀。2.電子傳遞和光合磷酸化②電子供體:
水;
電子受體:NADP+①電子傳遞鏈組成:
PSⅡ復(fù)合體;
可移動(dòng)電子載體【質(zhì)體醌(pQ)、質(zhì)體藍(lán)素(PC)、鐵氧還蛋白(Fd)】;
細(xì)胞色素b-f復(fù)合體;
PSⅠ復(fù)合物(1)相關(guān)結(jié)構(gòu)及過程
類囊體腔比葉綠體基質(zhì)的H+多,形成質(zhì)子梯度,經(jīng)光合磷酸化生成ATP。(2個(gè)H2O光解可產(chǎn)生約4個(gè)ATP)③過程PSⅠ:PC→P700→A0→A1→FeSX→FeSA→FeSB→Fd→NADP+PSⅠ復(fù)合體PSⅡ:H2O或其它電子供體→Mn→Z(酪氨酸殘基)→P680→Pheo→PQA→PQBPSⅡ復(fù)合體4個(gè)Mn同時(shí)奪取2個(gè)H2O中的4個(gè)電子,生成1個(gè)O2和4個(gè)質(zhì)子。光反應(yīng)開始于PSII,其一對(duì)中心色素(P680)和參與電子傳遞的分子與2個(gè)被稱為D1和D2的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。天線色素捕獲太陽能→共振傳遞到反應(yīng)中心→P680的E0′降低→1電子激發(fā)→轉(zhuǎn)移到與D1結(jié)合的脫鎂葉綠素(Pheo);被還原的Ph將得到的1個(gè)電子傳給與D2結(jié)合的質(zhì)體醌
(QA);先后有2個(gè)電子從QA傳給與D1結(jié)合的QB,QB同時(shí)從基質(zhì)奪取2個(gè)質(zhì)子,被還原成QBH2;由4個(gè)Mn離子和若干錳穩(wěn)定蛋白構(gòu)成的產(chǎn)氧復(fù)合物催化水的光解,補(bǔ)充中心色素失去的電子。具體反應(yīng)是:2H2O→4個(gè)電子→D1上的Tyr殘基接受1個(gè)電子→Tyr自由基→氧化型的P680得到電子被還原。PSII的光反應(yīng)光反應(yīng)的電子傳遞PSII的光反應(yīng)水的光解光反應(yīng)的Z型圖電子從PSII經(jīng)細(xì)胞色素
b6/f復(fù)合體到PSI的傳遞PQBH2與D1解離并流動(dòng)到細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體;PQBH2前后分兩次將兩個(gè)電子依次通過細(xì)胞色素b6、鐵硫蛋白和細(xì)胞色素f傳到流動(dòng)的電子載體質(zhì)體藍(lán)素(PC),PC上的Cu2+變?yōu)镃u+;傳遞的過程類似于呼吸鏈上的Q循環(huán),有2個(gè)質(zhì)子被釋放到類囊體腔,作為對(duì)質(zhì)子梯度貢獻(xiàn)的一部分;被還原的PC(Cu+)離開細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體,進(jìn)入PSI,補(bǔ)充P700失去的電子。細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體中的電子傳遞鐵氧還蛋白-NADP+還原酶的反應(yīng)機(jī)理(2)雙光增益效應(yīng)
當(dāng)用長于685nm(遠(yuǎn)紅光)的單色光照射時(shí),雖然葉綠素大量吸收光能,但光合效率明顯下降,這種現(xiàn)象稱為“紅降”現(xiàn)象。
用遠(yuǎn)紅光照射的同時(shí),補(bǔ)以紅光(650nm),則光合效率比兩種波長的光分別照射的總和要大,稱為雙光增益效應(yīng)或愛默生效應(yīng)。推測(cè):光反應(yīng)存在兩個(gè)系統(tǒng)的接力過程(3)光合磷酸化與線粒體氧化磷酸化過程相似(化學(xué)滲透學(xué)說)。
光合磷酸化是在光反應(yīng)過程中進(jìn)行的,能量來自于光能。①非環(huán)式光合磷酸化:電子傳遞的途徑不是環(huán)式的,如前所訴電子傳遞過程。②環(huán)式光合磷酸化:PSⅠ電子傳遞經(jīng)過一個(gè)環(huán)式途徑:Fd→PQ→Cytb6-f→PC,重新回到P700,不生產(chǎn)NADPH,可以調(diào)節(jié)ATP/NADPH的量。(二)碳反應(yīng)C3途徑C4途徑CAM(景天科酸代謝)途徑
根據(jù)碳同化過程中最初產(chǎn)物所含碳原子的數(shù)目以及碳代謝的特點(diǎn),將碳同化途徑分為三類:卡爾文循環(huán);只有該途徑才能合成糖類等有機(jī)物只為卡爾文循環(huán)起固定和轉(zhuǎn)運(yùn)CO2的作用,從而提高光合作用效率1.C3途徑CO2
受體是一種戊糖(核酮糖二磷酸;RuBP;C5),故又稱為還原戊糖磷酸途徑。CO2被同化后的第一個(gè)產(chǎn)物為3-磷酸甘油酸(3-PGA;C3)??栁难h(huán)獨(dú)具合成淀粉等光合產(chǎn)物的能力,是所有植物光合碳同化的基本和共有途徑。只以C3途徑同化CO2的植物統(tǒng)稱為C3植物(水稻、小麥等植物。
碳反應(yīng)由RuBP開始至RuBP再生結(jié)束,均在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。全過程分為羧化(固定)、還原、再生3個(gè)階段。(1)羧化階段:
催化酶:核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)
此步反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行,無需能量。3RuBP+3CO2+3H2O6PGA+6H+Rubisco(2)還原階段(貯能過程):
3-PGA利用ATP能量,磷酸化為1,3-二磷酸甘油酸(1,3-PGA),1,3-PGA被NADPH還原為3-磷酸甘油醛(GAP;G3P;3-PGAL)。1/6用于合成葡萄糖等,5/6用于再生RuBP。6PGA+6ATP+6NADPH+6H+6GAP+6ADP+6NADP++6Pi(3)更新階段:GAP經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)變,一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈矸刍蛘崽牵硪徊糠种匦滦纬蒖uBP的過程。5GAP+3ATP+2H2O3RuBP+3ADP+2Pi+3H+C3途徑的總反應(yīng)式:3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH+6H+→GAP+9ADP+6NADP++8Pi每同化1個(gè)CO2需要消耗3個(gè)ATP和2個(gè)NADPH,還原3個(gè)CO2可輸出1個(gè)磷酸丙糖(GAP)固定6個(gè)CO2可形成1個(gè)2個(gè)GAP,再經(jīng)糖酵解逆過程生產(chǎn)1個(gè)葡萄糖。形成的磷酸丙糖去向如右圖所示?;颍?CO2+12H2O+18ATP+12NADPH+12H+→C6H12O6+18ADP+12NADP+18Pi考點(diǎn)2.光合作用的過程2.光合作用過程項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所葉綠體_________________________條件___、色素、酶酶、_____________等類囊體的薄膜葉綠體基質(zhì)光NADPH、ATP14141414考點(diǎn)2.光合作用的過程2.光合作用過程項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)物質(zhì)變化O2+H+2C3NADP++H++2e-―→NADPH14141414酶考點(diǎn)2.光合作用的過程2.光合作用過程能量變化
聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP,NADPH既可作為還原物質(zhì),又可提供能量,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP和Pi,注意產(chǎn)生位置和移動(dòng)方向。暗反應(yīng)有光無光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止,暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,但時(shí)間不長,故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行呼吸作用,不進(jìn)行光合作用。考點(diǎn)2.光合作用的過程2.光合作用過程說明:①光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP主要用于暗反應(yīng),呼吸作用產(chǎn)生的ATP用于各項(xiàng)生命活動(dòng)②光合作用產(chǎn)生的是NADPH,呼吸作用產(chǎn)生的[H](有氧呼吸第一、第二階段產(chǎn)生)是NADH,所以它們不是同一種物質(zhì)。P一93,10314141414教材隱性知識(shí):①源于必修1P103“思考·討論”:嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。提示:如圖所示考點(diǎn)2.光合作用的過程2.光合作用過程教材隱性知識(shí):②源于必修1P103“相關(guān)信息”:水分解為氧和H+的同時(shí),被葉綠體奪去兩個(gè)電子。電子經(jīng)傳遞,可用于NADP+與H+結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是什么?提示:可作為暗反應(yīng)的還原劑;儲(chǔ)備部分能量供暗反應(yīng)利用。③源于必修1P104“相關(guān)信息”:C3是指三碳化合物——_______________,C5是指五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。3-磷酸甘油酸考點(diǎn)2.光合作用的過程2.光合作用過程(3)葉綠體中光反應(yīng)產(chǎn)生的能量既用于固定CO2,也參與葉綠體中生物大分子
的合成。核酸、蛋白質(zhì)2016年江蘇高考第32題第3小題(4)乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時(shí),可參與的代謝過程包括
(填序號(hào))。①C3的還原②內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸③H2O裂解釋放O2④酶的合成下圖為某植物葉肉細(xì)胞中有關(guān)甲、乙兩種細(xì)胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖(NADPH指【H】),請(qǐng)回答下列問題:①②④2018年江蘇高考第29題第4小題①若有機(jī)物為(CH2O):②若有機(jī)物為C6H12O6:(2)反應(yīng)式(寫出反應(yīng)式并標(biāo)出元素的去向)2.光合作用過程二.光合作用的過程N(yùn)ADPH(C3H2O)14C3(14CH2O)18O2C3(CH218O)2.光合作用過程二.光合作用的過程③元素的轉(zhuǎn)移途徑光合作用的意義太陽光能的輸入、捕獲和轉(zhuǎn)化,是生物圈得以維持運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。__________是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。光合作用(1)制造有機(jī)物,為自身及異養(yǎng)生物提供營養(yǎng)物質(zhì)。(2)轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存太陽的光能,為生命活動(dòng)提供能量。(3)為有氧呼吸的生物提供氧氣;維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡,從而緩解溫室效應(yīng)。(4)形成臭氧(O3),吸收紫外線,保護(hù)地球生物。(5)對(duì)生物的進(jìn)化有重要的作用。(為好氧生物的出現(xiàn)提供了氧氣)(4)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP主要用于暗反應(yīng),少數(shù)用于葉綠體中蛋白質(zhì)的合成等代謝活動(dòng)。呼吸作用產(chǎn)生的ATP用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。(5)光合作用產(chǎn)生的[H](光反應(yīng)產(chǎn)生)是NADPH,呼吸作用產(chǎn)生的[H](有氧呼吸第一、第二階段產(chǎn)生)是NADH,所以它們不是同一種物質(zhì)。(1)并不是所有過程都需要酶的催化,色素吸收光能不需要酶的催化。水的光解需要酶催化。(2)暗反應(yīng)有光無光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止,暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,但時(shí)間不長,故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行呼吸作用,不進(jìn)行光合作用。(3)C3的還原中,大部分C3經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化,重新生成了C5以保證CO2的固定能持續(xù)進(jìn)行,少部分C3被合成了(CH2O)。教材隱性知識(shí):①源于必修1P104“相關(guān)信息”:光合作用的產(chǎn)物有一部分是_____,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入
,再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。淀粉篩管②源于必修1P106“小字部分”:光合作用和化能合成作用的比較項(xiàng)目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源__________________________代表生物綠色植物_________相同點(diǎn)都能將
等無機(jī)物合成有機(jī)物光能無機(jī)物氧化釋放的能量硝化細(xì)菌CO2和H2O考點(diǎn)2.光合作用的過程硝化細(xì)菌:NH3→HNO2→HNO3,并利用該過程釋放的能量合成有機(jī)物,屬于生產(chǎn)者固氮菌:將N2轉(zhuǎn)化為植物可利用的氮肥,提高土壤肥力化能合成作用
利用環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。例1.判斷??颊Z句,澄清易混易錯(cuò)(1)細(xì)胞中不能合成ATP的部位是葉綠體中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)(
)(2)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中(
)(3)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反應(yīng)過程(
)(4)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后,與對(duì)照組相比,其葉片光合作用強(qiáng)度下降的原因是光反應(yīng)強(qiáng)度和暗反應(yīng)強(qiáng)度都降低(
)××√√二.光合作用的過程2H2OO24H+e-e-e-e-H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+NADPH+NADP+e-ATPADP+Pi類囊體膜類囊體腔光光光系統(tǒng)Ⅰ光系統(tǒng)ⅡATP合酶(1)光反應(yīng)階段H+考點(diǎn)2.光合作用的過程3.光合作用過程的拓展ADP+PiATP葉綠體中的色素高能電子水ee光能NADPH和ATP電子傳遞→光反應(yīng)過程詳解類囊體腔Hill實(shí)驗(yàn)中DCPIP代替NADP+接受電子蛋白質(zhì)的功能?H+的運(yùn)輸方式?ATP的形成機(jī)理?電子傳遞過程中的能量變化是什么?電子的供體和受體?吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能;
電子傳遞;H+的運(yùn)輸;催化(催化水的光解、NADPH和ATP的合成)PQ主動(dòng)運(yùn)輸H+、ATP合酶協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸H+在傳遞電子的同時(shí),通過主動(dòng)運(yùn)輸建立膜兩側(cè)的H+濃度梯度,H+由ATP合酶順濃度梯度運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)催化ATP的合成光能→電能→NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能電子供體:H2O電子受體NADP+ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成,合成ATP依賴于類囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差,圖中使膜兩側(cè)H+濃度差增加的過程有:____________________________?PQ將基質(zhì)側(cè)的H+轉(zhuǎn)移到內(nèi)腔;水分子的光解產(chǎn)生H+;NADPH形成消耗H+(2021,重慶卷)類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿過4層膜B.NADP+與電子(e-)和質(zhì)子(H+)結(jié)合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D.電子(e-)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)PQPQH2H2OO2+H+e-H+H+e-H+H+H+H+e-NADP+NADPHH+ADP+PiATPH+暗反應(yīng)色素合成核酸代謝……葉綠體基質(zhì)(低H+)類囊體腔(高H+)光光A考點(diǎn)2.光合作用的過程3.光合作用過程的拓展(2)暗反應(yīng)階段3CO23C56C35(磷酸丙糖)還原產(chǎn)物——三碳糖的去向NADPHATPCO2的固定C3的還原C5的再生ATP磷酸丙糖葡萄糖淀粉(暫時(shí)儲(chǔ)存)磷酸丙糖PiPi蔗糖PiPi植物各處篩管運(yùn)輸去向1去向2去向3磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器6(磷酸丙糖)①磷酸丙糖是光合作用中最先產(chǎn)生的糖,也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。②光合作用產(chǎn)生的磷酸丙糖既可以在葉綠體中形成淀粉,暫時(shí)儲(chǔ)存在葉綠體中,又可以通過葉綠體膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器運(yùn)出葉綠體,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖。合成的蔗糖或臨時(shí)儲(chǔ)藏于液泡內(nèi),或從光合細(xì)胞中輸出,經(jīng)韌皮部裝載長距離運(yùn)輸?shù)狡渌课弧?/p>
植物葉肉細(xì)胞光合作用的碳反應(yīng)、糖與淀粉合成代謝途徑如圖所示。圖中葉綠體內(nèi)膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)出1分子三碳糖磷酸的同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)1分子Pi(無機(jī)磷酸)請(qǐng)據(jù)圖回答:(1)淀粉和蔗糖的合成場(chǎng)所分別是____________、____________??栁难h(huán)三碳糖磷酸磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器Pi三碳糖磷酸Pi蔗糖Pi細(xì)胞外細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)淀粉PiCO2葉綠體內(nèi)膜葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(2)若磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器功能正常,________合成或輸出受阻,則進(jìn)入葉綠體的Pi數(shù)量減少,使三碳糖磷酸大量積累于_____________中,也導(dǎo)致了光反應(yīng)中合成_______數(shù)量下降,卡爾文循環(huán)減速。上述這種三碳糖磷酸對(duì)卡爾文循環(huán)的調(diào)節(jié)屬于_____________。此時(shí)過多的三碳糖磷酸將用于合成___________,以此卡爾文循環(huán)運(yùn)行。蔗糖葉綠體基質(zhì)ATP負(fù)反饋調(diào)節(jié)淀粉合成①分析方法:(“來源-去路”法)需從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方向綜合分析。示例:CO2供應(yīng)正常,光照停止時(shí)C3的含量變化考點(diǎn)2.光合作用的過程4.環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析①分析方法:(“來源-去路”法)考點(diǎn)2.光合作用的過程4.環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析①圖1中曲線甲表示
,曲線乙表示
。②圖2中曲線甲表示
,曲線乙表示
。③圖3中曲線甲表示
,曲線乙表示
。④圖4中曲線甲表示
,曲線乙表示
。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP②分析方法:(“模型法”)考點(diǎn)2.光合作用的過程4.環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析例5.研究發(fā)現(xiàn),開花期低磷脅迫實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比,胞間CO2濃度沒有顯著變化的原因可能是___________。因?yàn)榈土酌{追引起光合速率下降,光合速率下降減少了CO2的利用;而氣孔導(dǎo)度下降導(dǎo)致進(jìn)入細(xì)胞間隙的CO2量減少,從而造成胞間CO2的積累,因此濃度沒有顯著變化二.光合作用的過程
連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時(shí),暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時(shí)間、總黑暗時(shí)間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物的積累量要多。原因是(廣東高考題節(jié)選):
。隨著光照和黑暗的交替進(jìn)行,光照和黑暗間隔處理處理組在光下產(chǎn)生的NADPH和ATP能夠及時(shí)的利用和再生,從而促進(jìn)了暗反應(yīng)的進(jìn)行。106201062020406080光斑開始光斑移開O2CO2O2釋放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μmol/m2·S)時(shí)間(s)(高考題)樹林中,陽光穿過枝葉的空隙,會(huì)在地上投下光斑,它們隨著太陽的偏移和枝葉的擺動(dòng)而移動(dòng),下圖顯示在實(shí)驗(yàn)時(shí)人工光斑照射某植物葉片前后,測(cè)得CO2吸收速率和O2釋放速率的變化情況,請(qǐng)據(jù)圖分析回答(1)描述光斑開始照射后的5秒內(nèi),O2釋放速率和CO2吸收速率的變化:_____________ABCDO2釋放速率快速增加,CO2吸收速率緩慢上升106201062020406080光斑開始光斑移開O2CO2O2釋放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μmol/m2·S)時(shí)間(s)樹林中,陽光穿過枝葉的空隙,會(huì)在地上投下光斑,它們隨著太陽的偏移和枝葉的擺動(dòng)而移動(dòng),下圖顯示在實(shí)驗(yàn)時(shí)人工光斑照射某植物葉片前后,測(cè)得CO2吸收速率和O2釋放速率的變化情況,請(qǐng)據(jù)圖分析回答(2)CD段O2釋放速率迅速恢復(fù)原水平的原因是_______________________________________,CO2吸收速率延續(xù)了一段時(shí)后才下降,原因是______________________________________________________________________________。ABCD有光斑期間積累了大量的ATP和NADPH,可使暗反應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間隨著光斑的移開,光照強(qiáng)度降低到原來水平(3)光斑實(shí)驗(yàn)研究表明,制約O2釋放速率的因素是______________。光照速率106201062020406080光斑開始光斑移開O2CO2O2釋放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μmol/m2·S)時(shí)間(s)ⅠⅡ樹林中,陽光穿過枝葉的空隙,會(huì)在地上投下光斑,它們隨著太陽的偏移和枝葉的擺動(dòng)而移動(dòng),下圖顯示在實(shí)驗(yàn)時(shí)人工光斑照射某植物葉片前后,測(cè)得CO2吸收速率和O2釋放速率的變化情況。106201062020406080光斑開始光斑移開O2CO2O2釋放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μmol/m2·S)時(shí)間(s)ⅠⅡⅢ圖中陰影部分Ⅰ和Ⅱ的面積相等理由是:______________。因?yàn)棰?Ⅲ的面積(代表O2釋放量)=Ⅱ+Ⅲ的面積(代表CO2釋放量),所以Ⅰ的面積等于Ⅱ的面積例9.(2021·湖南,18)圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖,圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過程的簡(jiǎn)化示意圖。回答下列問題:二.光合作用的過程(1)圖b表示圖a中的_________結(jié)構(gòu),膜上發(fā)生的光反應(yīng)過程將水分解成O2、H+和e-,光能轉(zhuǎn)化成電能,最終轉(zhuǎn)化為________和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低,暗反應(yīng)速率減慢,葉綠體中電子受體NADP+減少,則圖b中電子傳遞速率會(huì)______(填“加快”或“減慢”)。類囊體膜NADPH減慢(2)為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系,研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體,在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用Fecy或DCIP替代NADP+為電子受體,以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。葉綠體類型
相對(duì)值實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目葉綠體A:雙層膜結(jié)構(gòu)完整葉綠體B:雙層膜局部受損,類囊體略有損傷葉綠體C:雙層膜瓦解,類囊體松散但未斷裂葉綠體D:所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆粒或片段實(shí)驗(yàn)一:以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量100167.0425.1281.3實(shí)驗(yàn)二:以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量100106.7471.1109.6注:Fecy具有親水性,DCIP具有親脂性。二.光合作用的過程據(jù)此分析:①葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,葉綠體雙層膜對(duì)以______(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用,得出該結(jié)論的推理過程是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Fecy實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí),以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時(shí),實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí),以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時(shí)無明顯差異,可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用二.光合作用的過程②該實(shí)驗(yàn)中,光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C,表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下,更有利于______________________________,從而提高光反應(yīng)速率。類囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能③以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體膜上的ATP合酶,葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大,因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低二.光合作用的過程概念圖一.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響本實(shí)驗(yàn)利用了綠色植物通過葉綠體進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣的原理。將綠色的嫩葉抽氣,使其內(nèi)部氣體全部逸出(真空滲水法),細(xì)胞間隙充滿了水,浮力減小,葉片就會(huì)沉到水底。1.【實(shí)驗(yàn)原理】再給予葉片一定強(qiáng)度的光照,一段時(shí)間后因光反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣會(huì)充斥在葉片的細(xì)胞間隙中,浮力增大,葉片會(huì)從水底浮起(O2在水中的溶解度很小)。光照強(qiáng)度不同,光反應(yīng)產(chǎn)物的多少也不同??梢杂孟嗤β实墓庠丛诓煌木嚯x照射水中的嫩葉,來調(diào)節(jié)光照的強(qiáng)度,形成光照強(qiáng)度不同的條件。通過
①.觀察同一時(shí)間內(nèi)裝置中葉片浮起的數(shù)量,或②.觀察不同光照強(qiáng)度下浮起相同數(shù)量葉片所需的時(shí)間,來探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,并由此認(rèn)識(shí)環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。變量分析自變量不同_________控制自變量調(diào)節(jié)
進(jìn)行控制因變量_____________檢測(cè)因變量同一時(shí)間段內(nèi)_____________對(duì)無關(guān)變量進(jìn)行控制
等保持一致光照強(qiáng)度光源與燒杯的距離光合作用強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量葉片大小、溶液的量實(shí)驗(yàn)步驟(1)取材:取生長旺盛的綠葉,用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片。(2)排氣:將圓形小葉片置于注射器內(nèi),注射器內(nèi)吸入清水,待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后,用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動(dòng)活塞,使圓形小葉片內(nèi)的氣體逸出。(6)觀察并記錄:觀察并記錄__________________________________________。(3)沉水備用:將處理過的圓形小葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用,葉片因細(xì)胞間隙充滿了水,所以全部沉至水底。(5)光照:向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片,然后分別置于強(qiáng),中,弱三種光照下。同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量(4)分組:取3只小燒杯,分別倒入富含CO2的清水。不同光照強(qiáng)度處理下葉片漂起的狀況(室溫:25℃)臺(tái)燈燈泡的功率(W)404040臺(tái)燈與燒杯的距離(cm)102030葉片漂起的數(shù)量5min00010min98915min109920min13101025min1310114.【結(jié)果分析】一.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度有影響:在一定的范圍內(nèi),隨著光照強(qiáng)度的不斷增強(qiáng),光合作用也不斷增強(qiáng)。(1)葉片上浮的原因是_______________________________________________________________________________________________。(2)打孔時(shí)要避開
,因?yàn)槠渲袥]有葉綠體,而且會(huì)延長圓形小葉片上浮的時(shí)間,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。(3)為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入
溶液中。光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,釋放氧氣,使葉肉細(xì)胞間隙充滿了氣體,浮力增大,葉片上浮大的葉脈NaHCO35.【注意事項(xiàng)】一.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響NaHCO3緩沖液的作用是:維持裝置中CO2濃度的穩(wěn)定,為光合作用提供CO2吸收光的熱量,避免光照時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置中溫度的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾【實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展】一.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響控制溫度、光照強(qiáng)度相同,在各燒杯中加入不同濃度的NaHCO3溶液,可以用于探究CO2濃度對(duì)光合速率的影響。NaHCO3溶液濃度太高,使葉片滲透失水,不利于光合作用。一.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響光合作用強(qiáng)度:是光合作用反應(yīng)強(qiáng)弱的指標(biāo)。一般用植物在單位時(shí)間內(nèi)單位面積通過光合作用制造糖類的量(即光合作用速率,是化學(xué)中的一種反應(yīng)速率)來衡量。二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用1.光合作用強(qiáng)度①表示方法:以單位時(shí)間內(nèi)單位面積光合作用固定(消耗)CO2量、產(chǎn)生O2量、制造有機(jī)物量來衡量。②測(cè)定方法:植物進(jìn)行光合作用的同時(shí),還進(jìn)行呼吸作用,因此直接測(cè)定(真正)光合作用速率是很困難的,而我們只能測(cè)定凈光合速率。所以可以推導(dǎo)出:真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率。(1)光合作用速率(光合作用強(qiáng)度):①對(duì)象:葉綠體:直接總光合。②對(duì)象:植株、葉片、細(xì)胞:見下表檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2O2有機(jī)物釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量(2)三種速率的表示方法:二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用1.光合作用強(qiáng)度例3.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呼吸作用的影響,結(jié)果如圖所示.正確的是(
)A.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等B.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C.溫度高于25℃時(shí),光合作用的有機(jī)物的量開始減少D.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B二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用主要因素(外因:“三度”):光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度、水過多,無氧呼吸葉綠素、酶的合成、細(xì)胞失水環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔導(dǎo)度①植物自身的遺傳特性,如植物品種不同,以陰生植物、陽生植物為例<<(1)內(nèi)部因素2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用陽生植物:在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯,在陰蔽或弱光條件下生長發(fā)育不良的植物。陰生植物:在較弱的光照條件下能夠生長良好的植物叫陰生植物。②植物葉片的葉齡、
葉綠素含量、
酶的活性和數(shù)量、
有機(jī)物的輸出情況、
氣孔導(dǎo)度等活性性活(1)內(nèi)部因素2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉保證植物及時(shí)換新葉,同時(shí)可降低其呼吸作用消耗有機(jī)物③植物葉面積指數(shù)(1)內(nèi)部因素2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用物質(zhì)量葉面積指數(shù)單位土地面積上,植物的總?cè)~面積
在一定的范圍內(nèi),隨葉面積不斷增大,光合作用強(qiáng)度不斷增加,超過一定范圍后,光合作用強(qiáng)度不再增加。當(dāng)葉面積增加到一定限度后,呼吸作用加強(qiáng),凈光合產(chǎn)量反而下降??偣夂狭績艄夂狭緼BC呼吸量應(yīng)用:適當(dāng)修苗,合理施肥、澆水,避免枝葉徒長,封行過早,使中下層葉片所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下,。溫室栽培植物時(shí),可通過合理密植來增加光合作用面積生產(chǎn)實(shí)踐中,可適時(shí)噴施植物激素中的_脫落酸_,起到調(diào)節(jié)氣孔開度的作用葉片的有機(jī)物輸出越多快,其光合速率越快。若將一株植物的果實(shí)去除,則去除的果實(shí)越多,其光合速率就_________,兩片相鄰的葉片,若一片遮光,則另一片葉子的光合速率會(huì)________。越慢增強(qiáng)②植物葉片的葉齡、葉綠素含量、酶的活性和數(shù)量、有機(jī)物的輸出情
況、氣孔導(dǎo)度等(1)內(nèi)部因素2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用原理:光照強(qiáng)度直接影響
過程,進(jìn)而影響
,對(duì)光合作用產(chǎn)生影響。光照強(qiáng)度增加,光反應(yīng)速率加快,產(chǎn)生的[H]和ATP增多,使暗反應(yīng)速率加快,從而使光合作用產(chǎn)物增加。CO2吸收量CO2釋放量光照強(qiáng)度OAC`光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度光飽和點(diǎn)B凈光合速率呼吸速率總(真)光合速率①光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】【光照時(shí)間、光質(zhì)(光的顏色或波長)】光補(bǔ)償點(diǎn)C光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值,達(dá)到飽和光飽和點(diǎn):植物達(dá)到最大光合速率所需要的最小光照強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn):植物達(dá)到光合速率等于呼吸速率時(shí),所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度。A:光照強(qiáng)度為零,光合速率為零,只進(jìn)行呼吸作用釋放CO2B:表示光合速率等于呼吸速率,此時(shí)植物有機(jī)物總量不變(光補(bǔ)償點(diǎn))C:表示光合作用速率最高點(diǎn),其橫軸對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度C’為光飽和點(diǎn)
(限制因素?)光反應(yīng)暗反應(yīng)注意:整個(gè)變化過程中,默認(rèn)呼吸速率不變,均與A相同2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用AB段:隨光照強(qiáng)度增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng),CO2釋放量逐漸減少。BC段:表明隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng),到C點(diǎn)后不再增強(qiáng)了。有呼吸無光合A光合小于呼吸AB光合等于呼吸B光合大于呼吸BC思考1:(植物體)在B點(diǎn)時(shí),那么它的葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度
呼吸作用強(qiáng)度。(大于、等于、小于)大于二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】總結(jié):葉綠體吸收CO2的速率是總光合速率,葉肉細(xì)胞和植物體吸收CO2的速率是凈光合速率,當(dāng)植物體的V光合=V呼吸時(shí),則葉肉細(xì)胞V光合>V呼吸思考2:在圖甲中,呼吸作用消耗有機(jī)物的量可表示為
,光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量可表示為
。有機(jī)物積累量
(用S1、S2、S3和數(shù)學(xué)符號(hào)表示)
S1+S2S3+S2二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】S3-S1A’B’光照強(qiáng)度OC’ABC陰生植物陽生植物CO2吸收量CO2釋放量陽生植物:在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯,在陰蔽或弱光條件下生長發(fā)育不良的植物。陰生植物:在較弱的光照條件下能夠生長良好的植物叫陰生植物。陽生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都比陰生植物大2、光質(zhì):白光>藍(lán)紫光、紅光>……>綠光拓展閱讀——光質(zhì)對(duì)光合作用的影響??紗栴}:①植物能否生長的問題條件:植物的光合作用生產(chǎn)的有機(jī)物>呼吸作用消耗的有機(jī)物例:某植物光照下CO2的吸收速率為3.5mg/h,黑暗下CO2的釋放速率為3mg/h,每天光照10小時(shí),一晝夜后該植物能否生
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