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复习光合作用知识
复习光合作用知识
———————————————————————————————— 作者:
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ﻩ
复习光合作用知识
一. 学习内容:
复习光合作用,理解光合作用的重要意义,知道光合作用的概念,场所,基本条件和过程,叶绿体是绿色植物光合作用的场所,光合色素的是光合过程中进行光能转换的基础,光合过程的暗反应是有机物合成过程,掌握光合过程中光能的能量转换过程,C3植物、C4植物的区别。
二.学习重点:
1.光合作用的意义
2.光合作用的能量转换过程
3.光合作用有机物的生成
4.提高光合作用的效率
三. 学习难点:
1.光合作用的意义
2.光合作用的能量转换过程,有机物生成过程
3.生物固氮
四. 复习过程:
1. 光合作用概念
范围:
绿色植物(叶绿体),具有光合色素的生物(蓝藻,褐藻等)
条件:
光照
场所:
叶绿体内
反应物:
二氧化碳、水
产物:
有机物(糖类、脂类、某些氨基酸)、氧气
能量转换:
光能转化换为有机物中的化学能
酶:
多种酶的参与(类囊体上光反应有关的酶叶绿体基质 暗反应有关的酶)
2. 光合作用色素
A.色素分布:
色素分布在内囊体的膜上,色素分子可以吸收、转换光能
B.色素种类:
叶绿素a (蓝绿色)红光
类囊体叶叶 绿素(3/4) 叶绿素b (黄绿色)篮紫光
的膜上 类胡萝卜素(1/4) 叶黄素 (黄色)
胡萝卜素(橙黄色)蓝紫光
色素功能:
(1)具有吸收和转换光能作用的色素
绝大多数 叶绿素a
全 部叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素
这些色素吸收光能,通过共振传递光能给特殊状态的叶绿素a
(2)吸收、传递、转换光能
少数处于特殊状态的叶绿色a,吸收其他色素传来的光能,转换成电能
色素特点:
是脂溶性色素,分离时利用纸层析法分离。
由于色素在不同的溶剂中溶解度不一样,在滤纸上的运动速度不一样,可达到分离目的,从上开始:
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a,叶绿素b。
3.光合作用的过程
光合作用:
是叶绿体内进行的复杂的能量转换和物质变化过程。
能量转换:
光能转换成稳定的化学能
光合作用 水光解释放氧气
物质变化:
二氧化碳的固定和还原
糖类等物质的形成
(1)光合作用的能量转换过程
①光能在叶绿体中的转换:
光能转换成电能 光反应阶段
三阶段:
电能转换成活跃的化学能 光反应阶段
活跃的化学能转换成稳定的化学能 暗反应阶段
<1>光能转换成电能
场所:
叶绿体类囊体膜上
物质:
叶绿体色素
能量传递转换过程:
A:
处于特殊状态的叶绿素a分子 C:
电子供体 D:
电子受体
①特殊状态的叶绿素A失去电子,成为强氧化剂
②电子受体接受电子并将其传给内囊体上的电子传递链,生成ATP和NADPH
③电子供体将电子给叶绿素A,自身被氧化,并激活水光解酶,最终从水中的电子
④ 水被光解
H2O→O2 +2 H+ +2e
在光的照射下,少数处于特殊状态的叶绿素A不断失去电子和获得电子,从而形成电子流,光能就不断的转换成了电能。
<2> 电能转换成活跃的化学能
辅酶Ⅱ:
烟酰胺酰嘌呤二核苷磷酸,英文简写NADP+
NADP+能得到两个电子和一个还原氢生成NADPH(还原性辅酶Ⅱ)
物质转换NADP++2e+H+
NADPH
能量转换 电能→活跃的化学能
同时,叶绿体利用光能转换成的另一部分电能,将ADP转换成ATP,已活跃的化学能的形式储存起来。
NADPH是很强的还原剂,可以将二氧化碳最终还原成糖类等有机物,自身被氧化成NADP+继续接受电子
<3> 活跃的化学能转换成稳定的化学能
暗反应中,二氧化碳被固定形成C3化合物,在酶的作用下,接受NADPH和ATP释放出来的能量,并被NADPH还原,经复杂的酶促反应,最终生成含稳定化学能的化合物。
②光合作用的物质转换过程
总反应式:
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
4. 光合作用的意义
光合作用是生物界最基础的,最重要的新陈代谢,是所有生物生存的基石。
意义:
(1)自然界的能量来源、物质来源
(2)调节大气中的二氧化碳、氧气的比例,对生物的生存进化有重要意义
5.光反应与暗反应比较
(1)光反应与暗反应的比较
项目
光反应
暗反应
实质
光能转化为活跃化学能(ATP、[H]),放出氧气
活跃化学能转变成稳定化学能储存起来(CH2O)
时间
短促、以微秒计
较缓慢
条件
需叶绿素、光、酶
不需要叶绿素和光、需要酶
场所
在叶绿体的类囊体膜上
在叶绿体的基质中
物质变化
2H2O
4[H] +O2
ADP+Pi
ATP
CO2的固定
CO2+C5
C3
CO2的还原
(CH2O)
能量变化
叶绿素将光能转化成活跃的化学能储存在ATP中
ATP中的活跃化学能转化为糖等有机物中稳定的化学能
(2)光合作用与呼吸作用比较
项目
光合作用
呼吸作用
附录
区
别
反应
部位
叶绿体
主要在线粒体
都是双层膜细胞器、具有能量转化功能,有自己的DNA
所需
条件
光、色素、酶
CO2和H2O
O2和H2O、有机物、酶
所用的酶(系统)不同,在基质和膜上都有分布
物质
变化
无机物
有机物
无机物
有机物
小分子有机物
光合作用:
同化作用
呼吸作用:
异化作用
两者共同作用完成能量在生物圈内的流动全过程
能量
变化
储存能量:
光能
化学能
释放能量:
化学能
热能
及ATP中的化学能等
联 系
光合作用为呼吸作用提供氧气,呼吸作用位光合作用提供CO2
光合作用位几乎所有的生物提供物质能量来源,呼吸作用是能量的利用
6. 提高光合作用效率
(1)C3植物和C4植物结构特点
项目
C3植物
C4植物
维管束鞘细胞
不含叶绿体
呈“花环”结构,细胞较大列
紧密,含无基粒的叶绿体,且数量多,个体大
叶肉细胞
细胞排列疏松,都含叶绿体
围绕维管束鞘的一圈细胞排列紧密,含有正常叶绿体
地理分布
适于温度较低的环境中,温带和寒带地区
适于温度较高地区,热带和亚热带地区
进化鉴别
进化中出现较早,蕨类、裸子植物和木本植物都是C3植物
进化中出现较晚,比C3植物高等;只有在草本植物中才有C4植物
常见植物
大麦、大豆、马铃薯、菜豆、菠菜等
高粱、玉米、甘蔗、苋菜等
由于C3植物和C4植物在结构上的差异,两者在固定CO2时有不同的途径
(2)C4植物光合作用的特点
.过程图解:
(3)基本特点:
① 在C4植物中有C4途径也有C3途径
② C4途径发生在叶肉细胞的叶绿体中,C3途径发生在维管束鞘细胞叶绿体中
③C4途径起到传递集中CO2作用,将外界的光合原料传递到维管束鞘细胞叶绿体内合成有机物
④在传送CO2的过程中,要消耗能量,来自ATP提供能量
⑤二氧化碳的转移通过草酰乙酸、丙酮酸完成,不是气体直接通过细胞传递
⑥ C4途径中固定CO2的酶(PEP羧化酶)有很强的亲和能力,可以将大气中的低浓度CO2固定下来
⑦ C4途径固定CO2的能力要比C3途径中的强,起到CO2泵的作用,提高了C4植物利用CO2的能力
⑧干旱条件下,叶片气孔关闭,C4植物能利用叶肉细胞间隙的低浓度CO2光合,C3植物不能
(3)光合作用效率
光合效率:
绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量,与光合作用中吸收的光能的比值
光合效率 = 光合作用制造的有机物中的能量/光合作用中吸收的光能的比值
提高作物产量方法:
(4)光强对光合作用的影响
①光照的重要性:
是光合作用基本条件,直接影响作物的光合作用效率
②光强的影响:
不同的作物对光照的强弱需求不同
③ 光成分的影响:
不同颜色的光对农作物的光合作用效率有一定的影响
④对光合效率的影响
能量相等的单色光照射绿色植物:
红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率
黄绿光不利于提高光合作用效率
⑤对光合作用产物的成分的影响
不同的单色光照射绿色植物
蓝紫光照射,光合产物中蛋白质和脂肪含量较多
红光照射下,光合产物中糖类较多
(5)二氧化碳的供应
①影响:
<1>CO2浓度很低时,绿色植物不仅不能制造有机物,还消耗体内的有机物(曲线在X轴下方)
<2>在一定浓度范围内,光合作用强度随CO2浓度的增加而加强(X轴上方曲线斜率为正)
<3> 达到一定浓度后,光合作用强度不再随CO2浓度的改变而改变(斜率为0部分)
<4>继续提高CO2浓度,光合强度下降(斜率为负部分)
该曲线的纵轴单位:
单位时间内,单位面积叶片生成有机物的量,用CO2表示。
曲线的绘制考虑到光合作用和呼吸作用的共同影响,是植物的净光合作用。
②应用:
通常作物周围的CO2浓度比较的低,随着光合作用的进行还会降低,作物常处“CO2饥饿状态”。
(6)必须矿质元素的供应
<1>矿质元素的重要作用:
<2> 矿质元素对光合的影响
氮:
缺乏时,植株矮小,叶小色淡(叶绿素含量少),花少,籽实不饱满
过多时,叶大鲜绿,光合旺盛,营养生长旺盛,机械组织不发达,易倒伏
磷:
缺乏时,蛋白质合成受阻,抗性降低
用磷脂酶将离体叶绿体膜上的磷脂水解,光合其他条件具备但过程受阻
钾:
对糖类的合成和运输影响,促进蛋白质的合成,各种酶的辅助因子
光合作用合成糖类,将糖类运输到块根、块茎和种子等器官
植物对矿质元素的利用需要适量,过多过少都会造成不良的影响。
缺乏任何一种矿质元素都会引起特有的生理病症。
每种植物的病症因缺乏的元素的种类和数量。
不同元素间相互作用,病症更复杂。
<3>应用:
钾供应充足,糖类合成加强,纤维素木质素含量高,茎秆坚韧,抗倒伏。
叶菜多施氮肥,籽实类作物后期不宜大量施氮肥,
五.学习指导:
光合作用是中学阶段要掌握的一个重要的代谢,是生物界的最重要的新陈代谢,是几乎整个生物界的物质和能量的来源,其它的生物都直接或间接的以光合作用为基础生存。
光合作用的完成物质转换作用,将无机碳元素转化成能储存能量的有机物,将光能转换成其他生物可以利用的化学能。
光合作用过程中水的氧被氧化成氧气,二氧化碳被还原有机物中的碳,光合作用光反应的进行需要光照条件,暗反应的进行,需要有光反应提供的能量和还原能力,两者相互联系成一个统一体。
【模拟试题】
1.植物进行光合作用时,如供给同位素14C标记的二氧化碳,对于了解光合作用过程中的哪一项最有意义()
A.光合作用过程中放出氧的来源B. 光合作用中叶绿素的作用
C.形成葡萄糖的过程D. CO2的吸收过程
2.叶绿体色素能够在滤纸上扩散,其中扩散得最慢含量最多的分别是( )
A. 胡萝卜素、叶黄素 B.叶黄素、叶绿素a
C.叶绿素a、叶绿素bﻩ D.叶绿素b、叶绿素a
3.在生物的一生中,绿色植物呼吸作用产生的ATP较同化作用中消耗的ATP,动物呼吸作用产生的ATP较同化作用中消耗的ATP的情况是( )
A. 少、少 B.少、多 C.多、少 D.多、多
4.关于暗反应的叙述种错误的是( )
A.必须接受光反应产生的能量和还原剂
B.完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原
C.暗反应的产物有葡萄糖、C5和水
D.暗反应不需要光,只能在暗处进行
5.温室栽培蔬菜,一般采用什么颜色的玻璃做顶棚更能提高产量( )
A.红色玻璃 B.蓝紫色玻璃 C.绿色玻璃 D.无色玻璃
6.番茄在适宜的温室培养情况下,如改变下列( )会使产量增加
A.氧量 B.CO2量 C. 水量 D.延长光照
E.白天升温F.夜晚升温 G. 夜晚降温
7. 将一枝金鱼藻放在水中,如右图所示。
改变灯与烧杯的距离并通过统计藻枝放出的气泡数,来进行不同距离时光合作用强度的测定。
结果如下表。
请回答下列问题( )
灯与烧杯之间的距离(cm)
1
70
80
90
100
气泡数(个/min)
16
13
8
6
5
4
3
2
1
0
(1)从图或表中你能得出什么结论___________________________________。
(2)当灯与烧杯之间的距离分别为10crn和90cm时,收集分析气泡中气体的成分,结果如下表。
灯与烧杯之间的距离(cm)
气体成分(%)
CO2
O2
N2
10
0
48
52
90
5
14
81
距离为10cm和90cm时气泡中气体比例不同的原因_________________。
(3)请利用这种装置构想研究温度对光合作用影响的实验思路:
____________。
8.下图是光合作用过程实验图解:
请分析实验结果
(1)装置C中产生含碳有机物是由于在装置A中结构() 进行了
反应,为在结构() 中进行的 反应提供了 等物质的缘故。
(2)装置B中不能产生含14C的有机物,主要是结构①中缺少 和 。
(3)此实验说明叶绿体是进行光合作用完整的 单位。
(4)适当增强 ,增加 ,以及适当提高温度可提高 ,从而提高含碳的有机物的产量,并能产生较多的 。
9. 下图绿色植物所进行的某种活动,试据图回答:
(1)该生理活动的名称是 。
(2)它是在叶肉细胞内被称为 的细胞器中进行的。
(3)A、B、C各自所代表的物质名称是A. B. C.
(4)需要消耗物质A和B的生理过程③的名称是
(5)图中编号①所表示的生理过程是
(6)如果在该细胞器基质中的酶因某种原因而被破坏,则这一生理活动过程的两个阶段中,最先受到影响的阶段是
(7)色素吸收的能,在这一生理活动过程的 阶段,部分被转移到中,转变为活跃的化学能;再经过这一生理过程的 阶段,转变为 化学能。
10.科学工作者从植物细胞中提取叶绿体,放入含有ADP、磷酸盐以及[H]的载体等物质的溶液中,并在其它条件适宜的情况下,进行光合作用的有关实验。
根据实验结果绘成如图,请据图回答:
(1)ab段由于缺乏CO2,使光合作用过程中的 不能进行,因此无有机物生成;
(2)bc段在提供了CO2之后,由于ab段已积累了大量的 物质,所以有机物快速合成;
(3)cd段在无光照条件下,由于光合作用过程中的 无法进行,又由于ab段所积累的物质被 的原因,使有机物合成率下降至零。
【试题答案】
1.C 2.D3.B4. D5.D 6.BDEG
7.
(1)光源越近光合作用越强,反映了光强越强光合作用越强
(2)在10厘米时,金鱼藻光合作用非常的强,光合作用远远强于呼吸作用,产生的气体中有氧气
在90厘米时,光强较弱,光合作用弱,呼吸作用强于光合作用,产生的气体中含有二氧化碳
(3)在同一光源条件下(如:
10厘米时),用不同梯度的水浴温度实验,观察实验结果:
水浴 温度 (摄氏 度 )
-5
60
70
气泡数(个/min)
8.
(1)①叶绿体片层膜上光②基质 暗 NADPH+(或ATP)
(2)固定CO2的C5(或RuBP)有关酶
(3)结构
(4)光照CO2浓度光合速率O2
9.
(1)光合作用
(2)叶绿体 (4)ATP NADPH([H])有机物
(4)三碳化合物的还原 (5)水的光解 (6)Ⅱ光反应阶段
(7)光能 暗反应 稳定化学能
10.(1)暗反应
(2)ATP和[H] (3)光反应暗反应利用完
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