细胞的能量供应与利用——光合作用教学案.doc

一、 知识梳理1.叶绿体中色素的提取和分离绿叶中的色素种类及生理作用： 提取绿叶中的色素绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中,提取绿叶中的色素.（相似相溶）SiO2：使绿叶充分研磨，释放叶绿体中的色素。CaCO3：防止研磨时色素受到破坏。分离绿叶中的色素绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同.溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。以纸层析法将绿叶中的色素分离。注意事项:1。因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2。分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果.在叶绿体色素的提取和分离实验中：(1）研磨绿叶时为防止叶绿素被破坏而加入CaCO3的原理是中和细胞中的有机酸。（2）定性滤纸进行干燥处理的目的是使层析液在滤纸条上均匀扩散。（3)对滤纸剪去两角的目的是使层析液同时到达滤液细线.（4）所画滤液细线越细越齐越好，这样可避免 色素带部分重叠 以取得较好的分离效果。（5）层析装置加盖的目的是避免层析液挥发影响效果并引起中毒。（6）滤纸条上色素带最宽的颜色是蓝绿色，相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b.2。光合作用2.1光合作用的概念及过程绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。场所：叶绿体；色素：基粒类囊体的薄膜上； 酶：基粒类囊体的薄膜上和基质中；条件：光能；光合原料：CO2和H2O；光合产物:有机物和O2化学反应式：反应过程：分析：光反应为暗反映提供ATP和NADH，暗反应为光反应补充ADP和NADP+2。2影响光合作用的因素：外界因素：1)光照强度 2）CO2 3）温度 4)矿质营养 5）水分6）光合速率的日变化内部因素1）不同部位 2）不同生育期光照强度:在其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光照强度提高而加快.当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。开始达到光饱和现象的光照强度为光饱和点。随着光照强度减弱，光合速率减慢，当减弱到一定的光照强度时,光和吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等，此时的光照强度为光补偿点。阴生植物的光饱和点与光补偿点一般都低于阳生植物.光合作用的实质：将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能储存在有机物中。是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。2。3光合作用的意义：1。为地球上几乎所有的生物的生存提供了物质来源和能量来源2。维持大气中氧和二氧化碳含量的相对稳定3。对生物的进化具有重要作用2.4提高农作物光能利用率的措施：1.增大光合作用面积 2.延长光合作用时间3.提高植物的的净光合强度光照强弱的控制 二氧化碳的供应 必需矿质元素的供应色素分布分离（橙黄色）胡萝卜素（黄色）叶黄素（蓝绿色）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b快慢作用吸收传递光能胡萝卜素叶黄素大部分叶绿素a叶绿素b吸收转化光能特殊状态的叶绿素a组成类胡萝卜素叶绿素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿体基粒的类囊体薄膜上 (选修补充）光合作用的色素2.5光合作用中光反应和暗反应的比较比较项目光反应暗反应反应场所叶绿体基粒叶绿体基质能量变化光能电能电能-活跃化学能活跃化学能稳定化学能物质变化H2OHO2NADP+ H+ 2e -NADPHATPPiATPCO2NADPHATP-(CH2O）ADPPiNADP+H2O反应物H2O、ADP、Pi、NADP+CO2、ATP、NADPH反应产物O2、ATP、NADPH（CH2O)、ADP、Pi、NADP+ 、H2O反应条件需光不需光反应性质光化学反应(快）酶促反应（慢）反应时间有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）光能利用率与光合作用效率的关系关系提高光能利用率延长光合作用时间增加光合作用面积提高光合作用效率控制光照强弱二氧化碳供应必需矿质元素供应光合作用效率光合作用制造的有机物所含的能量光合作用吸收的光能参与光合作用的能量中被转移的能量光能利用率照在该地面的总的光能光合作用制造的有机物所含的能量照在地面上的总能量中被转移的能量概念热能损失光能损失荧光、磷光光能电能化学能（贮存）去向影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系影响光合作用的外界因素提高光能利用率增加二氧化碳供应通风透光，增施农家肥；人工增CO2（温室）必需矿质元素供应N： P： K：糖类的合成和运输Mg：叶绿素的成分ATP、NADP+的成分控制光照强弱因地制宜：阳生植物种阳地阴生植物种阴地光质影响：蓝紫光照，蛋白质和脂类多 红光照，糖类增多延长光合作用时间提高复种指数：改一年一季为一年多季增加光合作用面积合理密植套种（不同时播种）、间作（同时播种）光CO2矿物质水温度二、 例题详解1.用韭菜做“叶绿体色素的提取和分离实验”，下列不能用作提取剂的是A水 B丙酮 C酒精 D四氯化碳 答案：A2。叶绿体中色素经层析后，出现在滤纸上扩散最宽的色素带是（ ）,最窄的色素带是( ），最整齐的色素带是（ ）A叶绿素a B叶绿素b C胡萝卜素 D叶黄素答案：A C C3在进行叶绿素提取和分离的实验时不让层析液没及滤液细线的原因是A滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果B滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散C色素会溶解在层析液中而使实验失败D滤纸上的几种色素会混合起来不分散 答案：C4某同学在做提取叶绿体中色素的实验时，收集到的色素提取液为淡绿色。分析产生该结果的可能原因是 研磨不充分，色素未能充分提取出来 丙酮加入量太多，稀释了色素提取液 丙酮加得太少,色素未提取出来 未加CaCO2粉末，部分色素已被破坏A B C D 答案：A5根据下面光合作用图解，判断下列说法不正确的是（）A过程发生于叶绿体基质中 B过程发生于叶绿体类囊体薄膜上C图示依次为H、ATP、CO2、（CH2O)D。 产生的H和不仅用于还原C3化合物，还可用于矿质离子吸收等 答案:D6为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质和全部叶绿体.然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程（）解析:叶绿体是植物进行光合作用的场所。光合作用光反应过程中，H2O光解，ATP形成（光合磷酸化）及光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能储存在ATP和H中都是在类囊体薄膜上进行的。膜上有进行光反应所需要的各种色素和酶，故B对，A错。C中缺少色素和酶，D中缺少所需的酶。答案：B7.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg,请回答：（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg.（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是 mg。(3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）。（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是: 答案 0 24。5 减少延长光照时间;降低夜间温度；增加CO2浓度。8在高等植物细胞中,线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请回答以下问题：（1)叶绿体中合成ATP的能量来源是 ，合成的ATP用于 ，释放的氧气的来源是 ，CO2除来自大气外还来源于 。(2)线粒体中合成ATP的能量来源是 。合成的ATP用于 。吸收的氧气除来自大气外还来源于 。（3）将提取的完整线粒体和叶绿体悬浮液，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡：请问这两种气泡成分是否一样？请解释原因。(4) 假如将上述两支试管移入黑暗的环境中，保持温度不变,两支试管产生气泡的量分别有什么变化？为什么? 【答案】（1）光能,CO2的还原,水的分解，呼吸作用； （2）有机物的分解，生命活动，光合作用；（3）不一样。因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生了CO2，而叶绿体利用HCO3进行光合作用产生O2；（4）前者基本不变，后者逐渐减少直至停止。因为光是光合作用的必需条件，而在温度恒定时，呼吸作用基本稳定。三、 课堂练习1提取高等植物叶绿体中的色素，在研磨时加入少量CaCO3的作用是 A调节PH值,加速叶绿素溶解 B使叶片研磨充分C调节PH值,保护叶绿素不被破坏 D促使4种色素的分开2纸层析法分离叶绿体色素，扩散速度最慢与最快的依次是A胡萝卜素,叶绿素b B叶黄素，胡萝卜素C叶绿素a，胡萝卜素 D叶绿素b，胡萝卜素3在叶绿体中色素的提取和分离实验过程中，加入丙酮的作用是A充分研磨 B防止色素被氧化破坏 C提取色素 D破坏叶绿体4。离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中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化合物增多C。 C3化合物减少、 C5化合物增多 D. C3化合物减少、 C5化合物减少5 将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室 CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以 CO2吸收速率表示）,测定结果如右图。下列相关叙述,正确的是 A如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移 B如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移 D如果光照强度适当增强，a点左移,b点右移6下列关于光合作用说法不正确的是A光反应在叶绿体内的囊状薄膜上进行，暗反应在叶绿体内的基质中进行B光反应是把光能转化为电能,暗反应是把电能转化为化学能C我们今天使用的煤、石油等化石燃料源自于光合作用的产物D玉米叶片中参与光合作用的细胞是叶肉细胞和维管束鞘细胞7叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的A内膜上 B基质中 C囊状结构薄膜上 D各部位上8绿色植物在暗室中不能A 生长 B 呼吸 C 合成叶绿素 D 吸收矿质元素9。在下列有关光合作用的叙述中,正确的是A.水的分解发生在叶绿体片层结构的薄膜上B.光反应和暗反应中都有许多酶参与C.温度降到0,仍有植物能进行光合作用D.NADP在暗反应中起还原作用,并将能量转移到糖类分子中10。下图表示光照强度对A、B两种C3植物光合作用强度的影响。据图回答：（1)A、B两种植物光合作用过程中对光能利用的差异是_。(2)在农业生产中，与B植物相比，A植物应种植在_条件下。 【答案】（1)在低于P光照强度下B植物光能利用率比A植物高，在高于P光照强度下A植物光能利用率比B植物高。 （2)较强光照 11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_。（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于_影响了光合作用的_所致.（3)图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中_反应的不同,如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是_。【答案】（1）二氧化碳和温度 暗反应 施放干冰，增加二氧化碳浓度(或燃烧柴草）或适当升温 (2）光波长（或光质） 光反应 (3）光反应和暗反应 Z3、Z2、Z1稳定十分重要。四、 家庭作业1提取和分离叶绿体中色素的正确顺序应该是（ ）A进行纸层析制取滤液在滤纸条上画线将实验材料研磨B制取滤液进行纸层析在滤纸条上画线制取滤液再画线C将实验材料剪碎、研磨在滤纸条上画线制取滤液进行纸层析D将实验材料剪碎、研磨制取滤液在滤纸条上画线进行纸层析21771年英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭。今天我们对这一现象最合理的解释是（ ）A植物可以更新空气B蜡烛燃烧所需要的物质来自绿色植物C绿色植物在烛光下能制造有机物D绿色植物在光照下进行光合作用释放氧气3光合作用的暗反应中，CO2的固定和还原需要光反应产生的（ ）ACO2和H BHATP和酶CH和O2 DATP和H4硝化细菌进行化能合成作用形成有机物,需要下列哪种环境条件（ ）A具有NH3和无O2 B具有HNO3和无O2C具有HNO3和O2 D具有NH3和O25下列哪种条件下栽培番茄对增产有利（ ）A日温15 、夜温26 B日温26 、夜温15 C昼夜恒温26 D昼夜恒温15 6对光反应的描述正确的是( ）没有光则不能进行光合作用水被光解产生的氧进入葡萄糖光能转变成化学能，储藏在葡萄糖中光能转变成化学能,储藏在ATP中反应中不需要酶的参与反应中需要酶的参与ABCD7叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大,叶片交错重叠程度越大。下图表示叶面积指数与光合作用和呼吸作用两个生理过程的关系。下列叙述中，错误的是（ ） AA点时，光合作用和呼吸作用强度相等B两条曲线围成的部分代表有机物的积累量C叶面积指数大约为5时，对农作物增产最有利D叶面积指数超过7时，农作物将减产8科学家通过研究绿色植物周围空气中CO2含量与光合作用强弱的关系绘制出下图。据图回答。 （1）曲线O-A段所表示的是_，在此段，影响光合作用的因素除CO2外还有_，_,_和_等。（2)曲线A-B段所表示的是_，原因是_。9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。（注：标“”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_。10如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量和O2吸收量的变化。请据图回答： （1）在外界氧浓度为10% 以下时，该器官的呼吸作用方式是_。（2)由图中曲线说明无氧呼吸强度与O2浓度之间的关系_。(3）实线和虚线相交于C点，对于B、C点,以下叙述正确的有_。 AC点时，植物既进行无氧呼吸，又进行有氧呼吸 BC点时，植物只进行有氧呼吸，此时无氧呼吸被完全抑制 CB点时,无氧呼吸强度最弱 DB点时，植物呼吸作用最弱(4）AB段表示CO2释放量减少，其原因是_。参考答案1。 D2。 D3. D5。 D5。 B6. D7. D8。 (1)随CO2浓度增大，光合作用强度增加 光照 温度 水分 矿物元素(2）随CO2浓度增大，光合作用强度不再增强 暗反应的能力有限(酶数量有限)9. （1）30 17 17 17 ；（2)白天温度高，有利于幼苗进行光合作用，合成有机物.幼苗在夜间只进行呼吸作用，温度高时呼吸作用强烈，有机物消耗多,对生长不利。白天温度高，夜晚温度低，有利于有机物的积累，幼苗生长快.反之,幼苗生长慢。10。 （1）无氧呼吸和有氧呼吸 (2)无氧呼吸强度随CO2 浓度的升高而逐渐减弱 (3)BD （4)氧气浓度逐渐升高到5 时,无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸仍十分微弱。