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#10光合作用
【必背内容】
(1)光合作用的发现
(2)叶绿体中的色素:
叶绿体中色素的分布——叶绿体内囊状结构薄膜上;种类——叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素);功能——绝大多数叶绿素a、全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素有吸收和传递光能的作用,少数处于特殊状态的叶绿素a能吸收和转换光能。
(3)光合作用的过程
(4)光合作用的实质:
将无机物转变成有机物,将光能转变成有机物中的化学能。
(5)影响光合作用的因素:
①光照:
光强度、光质都可以影响光合速率。
光照强度:
在一定强度范围内,光合速率随光强度的增大而增大。
根据植物对光照强弱的需求的不同,把植物分为两大类,即阳生植物和阴生植物。
光质:
由于色素吸收可见太阳光中的红橙光和蓝紫光最多,吸收绿光最少,故不同颜色的光对光合作用的影响不一样。
白光下光合效率最高,红橙光和蓝紫光下光合效率较高,绿光下光合效率最低。
②二氧化碳浓度:
植物进行光合作用需一定的起始CO2浓度(C4植物比C3植物要低),在一定浓度范围内,随着CO2浓度的增加光合作用逐渐增强,当CO2达到一定浓度后,光合作用的强度不再提高。
③温度:
温度是通过影响酶的活性来影响光合作用效率的。
④矿质营养:
绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。
矿质元素能够直接或间接影响光合作用。
(6)C3和C4植物的概念、叶片结构的特点
①C3和C4植物概念
a.C3植物:
光合作用碳同化的最初光合产物是三碳化合物的植物,如水稻、大麦、小麦、大豆、马铃薯、菜豆、菠菜、棉花等。
b.C4植物:
光合作用碳同化的最初光合产物是四碳化合物的植物,如甘蔗、玉米、高粱、苋菜等。
②C3和C4植物叶片结构的特点的比较:
C4植物维管束外有两圈细胞呈“花环型”,里面是维管束鞘细胞(含无基粒的叶绿体),外面是叶肉细胞(有正常的叶绿体);C3植物维管束外只有不含叶绿体的维管束鞘细胞,叶肉细胞分布在海绵组织和栅栏组织中。
(7)光合作用的重要意义:
是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
(8)提高农作物的光能利用率措施:
延长光合作用时间、增加光合作用面积、光照强弱的控制、CO2的供应、必需矿质元素的供应。
提高农作物的光合作用效率措施:
光照强弱的控制、CO2的供应、必需矿质元素的供应。
【查漏补缺】
光合作用是指绿色植物通过,利用______,把______和_____转化成储存着能量的_________,并且释放出____的过程。
一、光合作用的发现
年代
发现人
创新实验设计思路及现象
实验结论
1771年
普里斯特利
点燃的蜡烛与绿色植物放在密闭玻璃罩内,现象是__________
小鼠与绿色植物放在密闭的玻璃罩内,现象是________________
1864年
萨克斯
把绿色叶片放在暗处几小时,目的是______________,然后一半曝光,另一半遮光一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现____________
1880年
恩吉尔曼
水绵黑暗、无空气极细光束照射叶绿体→现象____
好氧细菌显微镜观察完全曝光→现象_________________
20世纪
30年代
鲁宾和卡门
实验方法是___________________
即向植物提供
H218O,CO2→现象_____________________
H2O,C18O2→现象_____________________
二、叶绿体中的色素:
绿体中的色素能够溶解在有机溶剂______中,而层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。
层析液可由_________、_________和_________混合而成。
由于提取的色素在层析液中的溶解度不同,在滤纸上扩散速度不同,从而将色素分离开来。
上述实验,可以看到滤纸条上出现4条色素带,它们的颜色从上到下依次是________、_______、_________和________。
从上到下依次叫做_______、________、_______和________。
叶绿体中的色素能够吸收、、光能的作用。
叶绿体中的色素存在于叶绿体的(填结构名称)。
三、光合作用的过程:
光合作用的过程可以用总反应可概括为________________________。
光合作用过程大体上说根据是否需要光能,可分为反应阶段和反应阶段。
前者必须有____才能进行,其化学反应是在__________上进行的,物质变化有:
①水分子分解的反应式(要求写出电子得失):
______________________;
②还原性辅酶Ⅱ的形成:
_______________;
③ATP的形成:
__________________。
后者有光无光都能进行,其化学反应是在_________中进行的。
物质变化有:
①CO2的固定:
_________________________;②C3被还原成糖:
___________________。
光合作用过程中的能量转换包括三个步骤即_________;_______和_______________________________________。
四、C3植物和C4植物:
对于小麦、水稻等大多数绿色植物来说,在暗反应阶段中,一个CO2被一个C5固定以后,形成的是两个,但是,科学家在研究玉米、甘蔗等原产在热带地区绿色植物的光合作用时发现,CO2中的C首先转移到中,然后才转移到C3中。
将这类具有C4的植物叫做C4植物;将仅有C3的植物叫做C3植物。
C3植物和C4植物不仅固定CO2的途径不同,而且叶片结构也具有各自的特点。
绿色植物的叶片中有由和等构成的维管束,围绕着维管束的一圈薄壁细胞叫做细胞。
C3植物叶片中的维管束鞘细胞叶绿体,维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松,但都叶绿体。
C4植物的叶片中,围绕着维管束的是呈“”的两圈细胞:
里面的一圈是细胞,外面的一圈是一部分叶肉细胞。
C4植物中构成维管束鞘的细胞比较大,里面含有的叶绿体,这种叶绿体不仅数量比较多,而且个体比较大,叶肉细胞则含有的叶绿体。
C4植物进行光合作用时,叶片中只有内出现淀粉粒,叶肉细胞中没有淀粉粒;C3植物的情况正好相反。
C4植物进行CO2固定时的特点是发生在叶肉细胞的叶绿体内,发生在维管束鞘细胞的叶绿体内,两者共同完成二氧化碳的固定。
同C3植物相比,C4植物大大提高了固定CO2的能力。
在高温、和的条件下,绿色植物的气孔。
这时,C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量的CO2进行光合作用,而C3植物则不能。
这就是C4植物比C3植物具有较强光合作用的原因之一。
五、光合作用的重要意义:
光合作用为包括人类在内的几乎所有_____的生存提供了_________和________。
光合作用除了制造数量巨大的有机物,将太阳能转化成化学能,并贮存在光合作用制造的有机物中,以及维持大气中___和________含量的相对稳定外,还对生物的具有重要作用。
大气中的一部分氧会转化成_____。
在大气上层形成的______,能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线,从而使______生物开始逐渐在______上生活。
经过长期的____________,最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。
六、提高农作物的光能的利用率:
提高农作物产量的重要条件之一,是提高农作物对光能的利用率。
要提高农作物的光能的利用率的方法有:
1、延长光合作用的时间:
延长内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的,例如,作。
2、增加光合作用的面积:
是增加光合作用的面积的一项重要措施。
3、光照强弱的控制:
光照是光合作用的条件之一,直接影响农作物的光能的利用率的提高。
不同的农作物,对光照强弱的需求,阳生植物只要在才能生长发育良好,才能提高光能的利用率;阴生植物应当种植在的地方。
4、CO2的供应:
CO2的含量很低时,绿色植物不能制造有机物,随CO2的含量的提高,光合作用逐渐;当CO2的含量提高到一定程度时,光合作用的强度不再随CO2的含量的提高而。
可见,绿色植物周围空气中二氧化碳的含量,影响绿色植物的光能的利用率。
对于农田里的农作物来说,确保良好的,既有利于充分利用光能,又可以使空气不断地流过叶面,有助于提供较多的二氧化碳,从而提高光能的利用率。
对于温室里的农作物来说,通过增施或使用二氧化碳等措施,可以增加温室中二氧化碳的含量,同样可以提高农作物的光能的利用率。
5、必需矿质元素的供应:
绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。
例如,氮是催化光合作用过程中各种以及和的重要组成成分,磷也是和的重要组成成分。
磷在维持叶绿体膜的和上起着重要的作用。
绿色植物通过光合作用糖类,以及将糖类到块根、块茎和种子等器官中,都需要钾。
镁是叶绿素的重要。
可见,只有保证植物必需矿质元素的供应,才能使光合作用顺利地进行下去。
需要指出的是,必需矿质元素的供应过量时,也会给农作物的生长发育带来危害,例如氮肥施用过多时,会造成农作物倒伏,从而影响农作物光能的利用率的提高。
【课堂作业】
1.叶绿素不溶于
A水B石油醚C丙酮D苯
2.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,下面有关叶绿体的叙述正确的是()
A.叶绿体中的色素都分布在囊状结构的膜上B.叶绿体中的色素颁在外膜和内膜上
C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上
3.光合作用光反应产生的物质有()
A.C6H12O6、NADPH、ATPB.NADPH、CO2、ATP
C.NADPH、O2、ATPD.C6H12O6、CO2、H2O
4.生长旺盛的叶片,剪成5毫米见方的小块,抽去叶内气体,做下列处理(见图及图注),这四个处理中,沉入底部的叶片小块最先浮起的是
5.阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。
如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间,连续光谱中就会出现一些黑色条带,这些条带应位于()
A.绿光区B.红光区和绿光区C.蓝紫光区和绿光区D.红光区和蓝紫光区
6.在光合作用中,不需要酶参与的过程是
A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成
8、若白天光照充足,下列哪种条件对作物增产有利
A、昼夜恒温25℃B、白天温度25℃,夜间温度15℃
C、昼夜恒温15℃D、白天温度30℃,夜间温度25℃
9、在北半球植物繁茂的中纬度地区,一年中大气CO2浓度相对较高的季节是
A、春季B、夏季C、秋季D、冬季
10.在做植物实验的暗室内,为了尽可能地降低植物光合作用的强度,最好安装
A.红光灯 B.绿光灯 C.白炽灯 D.蓝光灯
11.欲测定植物是否进行光反应,可以检测是否有
A.葡萄糖的生成 B.淀粉的生成 C.O2的释放 D.C18的吸收
12.下列关于光合作用强度的叙述,正确的是
A.叶片从幼到老光合作用强度不变
B.森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异
C.光合作用强度是由基因决定的,因此是固定不变的
D.在相同光照条件下,各种植物的光合作用强度相同
13.离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如果突然中断CO2气体的供应,短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是
A.C3化合物增多、C5化合物减少B.C3化合物增多、C5化合物减多
C.C3化合物增少、C5化合物减多D.C3化合物增少、C5化合物减少
14.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段,下列说法正确的是
A.叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体的类囊体膜上进行暗反应,不进行光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应
15.在光合作用过程中不属于暗反应的是
A.CO2与五碳化合物结合B.三碳化合物接受ATP释放的能量
C.H2O的氢传递NADP+D.NADPH的氢传递给三碳化合物
16.胡萝卜素和叶黄素在光合作用中的作用是
A.传递光能、传送电子B.传递光能、转变光能
C.吸收光能、转变光能D.吸收光能、传递光能
17.(多选)胞中不含叶绿体的有
A.水稻根尖分生区细胞B.小麦叶肉细胞C.玉米维管束鞘细胞D.蓝藻细胞
18.(多选)在植物细胞中,下列过程不需要酶参与的是
A.O2进出细胞B.光合作用中CO2的固定
C.细胞质壁分离与复原D.叶绿素a被激发失去电子
19.下列关于光合作用强度的叙述,正确的是
A.叶片从幼到老光合作用强度不变
B.森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异
C.光合作用强度是由基因决定的,因此是固定不变的
D.在相同光照条件下,各种植物的光合作用强度相同
27.光合作用暗反应阶段中直接利用的物质是
A.O2和C3化合物B.叶绿体色素C.H20和O2D.氢[H]和ATP
28.(多选)在光合作用的暗反应中发生的反应过程有
A.CO2的固定,O2的释放B.CO2的固定,糖的生成
C.H2O的分解,O2的释放D.CO2的固定产物(C3化合物)的还原
29、下图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。
P点的生物学含义是()
A.无光合作用,有呼吸作用
B.光合作用与呼吸作用达到动态平衡
C.无呼吸作用,有光合作用
D.光合作用与呼吸作用都不进行
30、(多选)溴代麝香草酚蓝(BTB)是一种灵敏的酸碱指示剂,对光不敏感。
其一定浓度的水溶液中性偏碱时呈淡蓝色,弱酸性时呈淡黄色。
向4支试管分别注入5mi淡菇色BTB水溶液,根据下表的处理顺序操作。
处理
试管号
I.充入CO2到饱和
II.放入适量黑藻
III.适宜光照
1
-
+
+
2
+
-
+
3
+
+
-
4
+
+
+
注:
“+”表示有,“-”表示无
在适宜黑藻生长的温度下放置2小时后.溶液呈现淡蓝色的试管有
A.试管1B.试管2C.试管3D.试管4
31、右图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下,两种植物光合作用强度的变化情况。
下列说法错误的是
A.当光照强度增加到一定程度时,光合作用强度不再增加,即达到饱和
B.C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和
C.C4植物比C3植物光能利用率高
D.水稻是阴生植物,玉米是阳生植物
32、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.分子量最小B.分子量最大
C.在层祈液中的溶解度最小D.在层析液中的溶解度最大
39.(8分)将某种绿色植物的叶片,放在特定的实验装置中。
研究在10℃、20℃的温度下,分别置于5000勒克斯、2000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。
结果如图所示。
(1)该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的 倍。
(2)该叶片在10℃、5000勒克斯的光照条件下,每小时光合作用所产生的氧气量是 mg.
(3)该叶片在20℃、2000勒克斯的光照条件下,如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖,每小时产生的葡萄糖为 mg。
40.下图是测定光合作用速度的仪器。
在密闭小室内放有一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液,缓冲液用以调节小室内C18的量,使其浓度保持在0.18%。
小室内气体体积的变化可根据毛细管内水柱的移动距离测得。
在不同强度光照条件下,测得小室内气体体积如下表所示(表中气体体积的单位是微升/平方厘米叶
面积/分。
“+',表示增加,“-',表示减少。
光强度单位为千勒克司)。
请回答:
(1)光强度为0时,小室内减少的气体是 ,减少的原因是 。
(2)光强度增加时,小室内增加的气体是 ,增加的原因是
(3)为了防止光照引起小室内气体的物理性膨胀或收缩所造成的误差,必须要有对照,并对实验结果进行矫正。
那么对照组小室内应放置
A.同样大小新鲜叶片和水B.同样大小死叶片和缓冲溶液
C.同样大小纸片和水D.同样大小死叶片和水
(4)请根据表中数据,在右边方格内绘制O2生成总量和光强度间关系曲线。
41、(6分)实验测得小麦在不同波长光照下光合速
率的变化和小麦植株中时绿素a对不同波长光线的相对吸收量,根据实验数据制成右边的曲线图。
请据图回答:
(1)从图中可看出叶绿纯洁a主要吸收光和光。
(2)在波长450nm光照下的产糖速率比在波长700nm光照下的;在波长425nm光照下的氧气释放速率比在波长650nm光照下的。
(3)在波长750nm到800nm光照下的光合速率为零,其最可能的原因是。
(4)叶绿素a吸收光能后被激发,放出,完成了光能转换成电能的过程。
42.(8分)把载有新鲜水绵和细菌的临时装片,置于显微镜载物台上观察。
光线从反光镜反射上来后,可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动,水绵附近细菌的密度增加。
如果在反光镜上方放置一个三棱镜,使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位,这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆(如图所示)。
请回答:
(1)根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是_______。
作出这一判断的依据________________________________。
(2)放置三棱镜后,细菌聚集成两堆的原因是________________________________。
43.(7分)将生长状况相同的同一种树的幼苗分成若干组,分别置于不同日温和夜温组合下生长(其他各种条件都相同)。
一定时间后测定幼苗的高度,结果如下表:
夜温(℃)
平均温度(cm)
日温(℃)
11
17
23
30
-
33.2
19.9
23
30.7
24.9
15.8
17
16.8
10.9
-
注:
标“一”为该组合未做实验
请据表回答下列问题:
(1)幼苗生长最快的温度组合是:
日温__________________,夜温__________________。
幼苗生长最慢的温度组合是:
日温__________________,夜温__________________。
(2)出现上述结果的原因是____________________________________
44.(7分)一学生做了这样一个实验:
将小球藻放在一只玻璃容器内,使之处于气密封状态。
实验在保持适宜温度的暗室中进行,并从第5分钟起给予光照。
实验中仪器记录了该容器内氧气量的变化,结果如右图。
请据图分析回答:
(1)在0~5分钟之间氧气量减少的原因是
。
(2)给予光照后氧气量马上增加的原因是。
(3)在5~20分钟之间,氧气量增加的速率逐渐减小,这是因为
。
(4)加入少量的NaHCO3溶液后,氧气产生量呈直线上升,这是因为
。
(5)加入NaHCO3溶液后,平均每分钟产生摩尔的氧气。
45.(共6分)小麦籽粒成熟过程中积累的糖类,主要是依靠穗下第一张叶片(旗叶)的光合作用供给的。
有人做了这样一个实验(图甲),将旗叶包在一透明的袋中,袋中始终保持25℃及充足的CO2,在旗叶基部安装一个可调节温度的套环。
实验开始时,套环温度调节到20℃,测定30分钟内透明袋中的CO2吸收量、叶片水分散失最。
然后将基部套环温度调节到5℃时,发现葡萄糖从旗叶向穗运输的过程被抑制,继续测定30分钟内透明袋中的CO2吸收量、叶片水分散失量,测得的结果如图乙所示。
请据图回答:
(1)叶片基都温度变化对袋内叶片蒸腾作用有无影响?
。
(2)叶片基部处于低温(5℃)状态时,后30分钟,CO2的吸收速率下降与叶片气孔开闭状态是否有关?
________。
理由是_________________________---CO2的吸收速率下降的主要原因是_____________________________________________。
46.(7分)分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶,并按下表所示添加试剂,经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液,即:
深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。
处理
A
B
C
SiO2(少量)
+
+
+
CaCO3(少量)
-
+
+
95%乙醇(10毫升)
+
-
+
蒸馏水(10毫升)
-
+
-
注:
“+”表示加;“-”表示不加。
试回答:
(1)A处理得到的溶液颜色是,原因是。
(2)B处理得到的溶液颜色是,原因是。
(3)C处理得到的溶液颜色是,原因是。
47.(6分)光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响,图中4条曲线(a、b、c、d)为不同光照强度和不同CO2浓度下,马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。
a光照非常弱,CO2很少(远小于0.18%);b适当遮荫(相当于全光照的1/25)CO2浓度为0.18%,c全光照(晴天不遮荫),CO2浓度为0.18%;d全光照,CO2浓度为1.22%。
请据图回答:
(1)随着光照强度和CO2浓度的提高,植物光合作用(以净光合速率为指标)最适温度的变化趋势是。
(2)当曲线b净光合速率降为零时,真光合速率是否为零?
为什么?
。
(3)在大田作物管理中,采取下列哪些措施可以提高净光合速率?
()(将正确答案前的字母填在括号里)
A.通风
B.增施有机肥
C.延长生育期
D.施碳酸氢铵
48、(13分)下面是有关光合作用的问题。
(1)图1表示的反应过程进行的场所是________。
(2)请据图1回答:
①在有光条件下,停止供给CO2时,二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的________;磷酸甘油酸的浓度变化如图2的________。
②在CO2存在条件下,将植物从暗处移到明处后,磷酸甘油醛的浓度变化如图2的________。
(3)图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。
图4表示该植物在不同温度(
和
)下,某一光强度时氧气释放量和时间的关系,请据图回答:
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时,则它们分别是在光强度为________和________千勒克司下的测定值。
②若该植物的呼吸商(呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量)为0.8,在
条件下,1小时内呼吸作用放出的CO2量为________毫升。
③若该植物的呼吸为0.8,在
、4千勒克司光强度下,该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外,每小量还应从外界吸收CO2_______毫升。
④在4千勒克司光强度下,
时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是
时的________倍,这主要是因为________。
49、回答有关光合作用的问题。
下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时,光合作用合成量和光强度的关系。
(1)图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因______________影响了光合作用的___________所导致。
要提高大棚作物的光合作用合成量,由X3增加为X1,最常采取的简便而有效的措施是_____________________
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