内容正文:
第3讲 光合作用与能量转化(5课时)
主题2 细胞的能量供应和利用
1.背正高必备知识P42
2.考点一: 捕获光能的色素和结构
3.考点二:光合作用的过程
正高:P42考点1、P43考点2、P44考点3;P44~46典例1、2、3、4、5、6;P47随堂1、2、3;限时训练:P16-17第1-8题
1.考点一: 捕获光能的色素和结构
2.考点二:光合作用的基本过程
3.考点三:光合作用的影响因素
自
讲
练
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第3讲 光合作用与能量转化
光合作用
概念(p102)
场所
过程
光合作用的影响因素
光合作用与呼吸作用的联系
光合作用与生态系统物质循环、能量流动的联系(选必2物质循环能量流动)
绿叶中色素的提取与分离(p98~99)
叶绿体的结构
光合作用的探究过程
光合作用的过程
光、CO2、温度、水、矿质元素(环境因素)
叶龄、物种等植物的遗传因素(内因)
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第3讲 光合作用与能量转化
考点一:(捕获光能的色素和结构)教材基础诊断
1. 绿叶中含量越多的色素,其在滤纸条上扩散得越快。(必1 P98 、99“探究·实践”)( )
2. 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,对其他波段的可见光并非不吸收,只是吸收量较少。(必1 P99 正文)( )
×
√
3. 生物光合作用的场所不一定是叶绿体,没有叶绿体的生物也可以是
自养型生物。(必1 P100 正文拓展)( )
√
4. 叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内膜上,酶分布于类囊体薄膜和
叶绿体基质中。(必1 P101 正文)( )
5. 夏天叶片呈绿色是叶片含叶绿素吸收绿光导致的,秋天叶片变黄,是叶黄素含量增多导致的。(必1 P101 “概念检测”1改编)( )
×
×
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第3讲 光合作用与能量转化
(1)提取色素的原理:绿叶中的色素能溶于有机溶剂无水乙醇中。(可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替)
(2)分离色素的原理:各种色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速度也不同,溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。
考点一:捕获光能的色素和结构
1.绿叶中色素的提取和分离实验的原理和步骤
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第3讲 光合作用与能量转化
考点一:捕获光能的色素和结构
(3)步骤
纸层析法
含量、
溶解度、
颜色
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第3讲 光合作用与能量转化
考点一:捕获光能的色素和结构
B
(2023届佛山禅城月考)某同学用韭菜和韭黄进行了光合色素的提取和分离实验,实验操作过程相同,分别得到滤纸条甲和乙,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏
B.滤纸条甲与乙上的色素带不会随着层析液的
挥发而消失
C.滤液细线若没入层析液的液面将得到宽度变
窄的色素带
D.滤纸条乙缺少2条色素带的原因是未加石英砂
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第3讲 光合作用与能量转化
考点一:捕获光能的色素和结构
异常现象 发生的原因
滤液绿色过浅(色素条带变窄) 未加二氧化硅,研磨不充分
使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)太少
一次加入大量的无水乙醇,色素浓度太低
滤纸条色素带重叠 滤液细线不直
滤液细线过粗
滤纸条无色素带 忘记画滤液细线
滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中
滤纸条色素带少 未加碳酸钙导致叶绿素被破坏
所用叶片为“黄叶”
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第3讲 光合作用与能量转化
(2024广东,3)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
C
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第3讲 光合作用与能量转化
考点一:捕获光能的色素和结构
考向1考察绿叶中色素的提取和分离的实验
(2024贵州)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是( )
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
D
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第3讲 光合作用与能量转化
(2)叶绿体基质中分布了暗反应所需酶和C5等物质。
(3)类囊体堆叠增大了光合色素和光反应所需酶的附着面积。
2.叶绿体适于进行光合作用的结构特点是什么?
(1)叶绿体中含有光合色素,不同光合色素有不同吸收光谱,利于植物充分吸收光能。
考点一:捕获光能的色素和结构
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
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第3讲 光合作用与能量转化
考点二:(光合作用的基本过程)教材基础诊断
1.光反应必须在光照下进行,暗反应必须在暗处进行。(必1 P103 、104正文)( )
2.光合作用过程中光能转变为ATP ,细胞呼吸过程中化学能转变为ATP。(必1 P104 正文)( )
3. 离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2 后,在合适的条件下
可完成暗反应过程。(必1 P103 图5-14)( )
4.C5是指五碳化合物(RuBP)(必1 P104 “相关信息”)( )
5.光合作用的产物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以进入筛管,通过韧
皮部运输到植株各处。(必 “相关信息”) ( )
6.土壤中的硝化细菌可利用和合成糖类。(必 小字)( )
×
√
×
×
√
√
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第3讲 光合作用与能量转化
考点二:光合作用的基本过程
1.叶绿体的功能及其实验验证 —— 恩格尔曼
第一个实验,在黑暗中用极细光束照射水绵,发现需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,证明___________________________________。
第二个实验,用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。证明了叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。
氧气是叶绿体释放出来的,叶绿体是光合作用的场所
水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧菌可确定释放氧气多的部位。
没有空气的黑暗环境排除氧气和光的干扰;用极细的光束照射,有光无光形成对比实验;临时暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
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第3讲 光合作用与能量转化
2.科学家是如何对光反应和暗反应的过程进行实验研究的?
科学家 实验过程及现象 实验结论
希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水,没有二氧化碳),在光照下可以释放出氧气 光合作用释放的O2中的氧元素来自水;氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应
考点二:光合作用的基本过程
鲁宾和
卡门 O+CO2→植物→18O2
H2O+C18O2→植物→O2 光合作用释放的氧气来自水
阿尔农 在光照下,叶绿体可合成ATP,且这一过程总是与水的光解相伴随 水的光解可合成 ATP
卡尔文 用带标记的14CO2供小球藻进行光合作用,通过同位素示踪法追踪放射性14C的去向 暗反应阶段中碳原子的转移途径是从外界的二氧化碳与五碳化合物结合生成三碳化合物,三碳化合物经过还原生成葡萄糖
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第3讲 光合作用与能量转化
(2022广东联考模拟)1937年,植物学家希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光下可以释放出O2,该实验被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心,分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分,绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法正确的是( )
A.绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素b
B.希尔反应场所是叶绿体类囊体薄膜
C.铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂
D.在无色上清液中加入CO2不能合成C3
B
离体叶绿体的悬浮液
铁盐等氧化剂
O2
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第3讲 光合作用与能量转化
考点二:光合作用的基本过程
3.光合作用的概念与反应式
(1)概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
(2)光合作用总反应式:
(3)光合作用光反应、暗反应过程及场所:
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第3讲 光合作用与能量转化
考点二:光合作用的基本过程
重难点突破:当光照、突然发生变化时,相关物质含量在短时间内的变化
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第3讲 光合作用与能量转化
考点二:光合作用的基本过程
拓展补充:光合作用中元素的转移途径
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第3讲 光合作用与能量转化
(2021佛山模拟)卡尔文等人研究了CO2转化为糖的途径:用放射性14C标记的CO2(即14CO2)供小球藻进行光合作用,追踪14C的去向。在不同时间段对产物进行了分析,下列有关该实验的叙述错误的是( )
A.光照几分之一秒时,放射性首先出现在C3中,说明CO2可以生成C3
B.光照几秒后,将检测到六碳糖中含有放射性
C.实验条件不变的情况,C3和C5的含量保持相对稳定
D.如果突然中断供应CO2,C5就会积累,C3浓度则急剧上升
光合作用探究过程(P45)
微题 二
D
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第3讲 光合作用与能量转化
(P43)2.如图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图,PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物,是吸收、传递、转化光能的光系统。下列叙述错误的是( )
A.自然界中能发生光合作用的生物,不一定具备PSⅡ和PSⅠ系统
B.光反应过程将吸收的光能转换为活跃的化学能全部储存在ATP中
C.在ATP合成酶的作用下,H+顺浓度梯度转运提供分子势能,促进ADP和Pi合成ATP
D.PSⅡ中的色素吸收光能后,将H2O分解为O2和H+,产生电子传递给PSⅠ将NADP+和H+结合形成NADPH
B
考点二:光合作用的基本过程
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
教材基础诊断
1.延长光照时间能够提高光合作用强度。(必 正文) ( )
×
√
2.光能、水、CO2浓度、温度都能影响光合作用强度。(必 旁栏思考)( )
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理
叶片含有空气上浮 叶片下沉 充满细胞间隙,叶片上浮
抽气
光合作用
释放O2
(2)变量分析
自变量 设置方法 因变量 观察指标 无关变量
光照强度
通过调节台灯与烧杯之间的距离
光合作用的强度
单位时间内,叶片上浮的数量或浮起相同数是的叶片所用的时间
CO2(质量分数相等NaHCO3溶液)、上浮时间
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
1.探究光照强度对光合作用强度的影响
取材
排气
沉水
分组
光照
黑暗
(3)实验步骤
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
1.探究光照强度对光合作用强度的影响
(4)实验拓展
若想改探究CO2对光合作用强度的影响,实验思路应如何设计?
(5)思考
①NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢是因为____________________________________________________。
②实验中观察指标:单位时间内叶圆片浮起的数量反映的是植物光合作用实际产生的总O2量(真光合速率)吗?
植物细胞在高浓度的NaHCO3溶液中失水。
不是,为净光合速率。单位时间内植物通过光合作用制造的糖类等有机物扣除自身呼吸的消耗后,剩余的部分。
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
O2
CO2
O2
CO2
(可以测得)
(可以测得)
CO2固定量
O2的产生量
有机物的制造量
CO2吸收量
O2的释放量
有机物积累量
CO2的释放量
O2的吸收量
有机物的消耗量
总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用
呼吸作用是黑暗条件下测量;
在光照条件下测量的值是净光合作用
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
1.光照强度对光合作用的影响及应用
净光合速率
(1)原理: 光照强度影响光反应阶段中ATP及NADPH的产生,进而影响暗反应。
(限制因素:CO2浓度、温度等)
A点:光照强度为0,只进行________。
点:光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度______时的光照强度)。
点:光______点(光照强度达到C点后,光合作用强度不再随着光照
强度的增大而增强)
等于
细胞呼吸
饱和
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第3讲 光合作用与能量转化
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第3讲 光合作用与能量转化
【素材】:阴生植物的呼吸速率、光补偿点和光饱点都较阳生植物低,请在下图绘出阴生植物的光照强度对光合作用的影响曲线。依据本题提供的信息,在农业生产上,可以采用什么措施利用光能?
控制光照强度;
合理密植;
间作套作;
用白色薄膜;
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第3讲 光合作用与能量转化
拓展:曲线中的“关键点”移动
若呼吸作用增强,A点会_________,
B点________
若呼吸作用不变,适当增加CO2,
B点会______,C点_____,D点________
若呼吸作用不变,适当减小CO2,
B点会______,C点_____,D点________
下移
右移
左移
右移
右上移
右移
左移
左下移
光合条件变好,两边跑
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第3讲 光合作用与能量转化
(P44)在适宜温度和大气CO2浓度条件下,测得某森林中林冠层四种主要植物幼苗的生理指标(如表)。下列分析正确的是( )
生理指标 构树 刺槐 香樟 胡颓子
光补偿点/klx 6 4 1.8 1.1
光饱和点/klx 13 9 3.5 2.6
注:光补偿点:光合速率等于呼吸速率时的光照强度;光饱和点:达到最大光合速率所需的最小光照强度。
A.光照强度小于6 klx时,构树幼苗叶肉细胞需要的CO2全部来自外界
B.光照强度为10 klx时,影响构树幼苗和刺槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度等
C.若将光照强度突然由2 klx增加到4 klx,短时间内香樟幼苗叶肉细胞中的C3会增加
D.在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中,胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树的幼苗
D
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
2.CO2浓度对光合作用的影响及应用
(1)原理: CO2浓度通过影响暗反应阶段C3的生成影响光合作用强度。
措施:正其行,通其风
多施有机肥或农家肥;
温室多使用CO2生成器等;
A点:CO2补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度);
B点:CO2饱和点(表示在一定范围内CO2浓度达到该点后,光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加)。
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
3.温度对光合作用的影响及应用
(1)原理:温度通过影响光合作用相关酶的活性影响光合作用强度。
光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但呼吸作用相关酶的__________较高。
最适温度
措施:
1.适时播种;
2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温;
3.土壤滴灌,避免植物“午休”现象;
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
4.水对光合作用的影响及应用
措施:
合理灌溉
(1)原理: 水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水将导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
5.矿质元素对光合作用的影响及应用
(1)原理: 矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏矿质元素会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP、磷脂的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等。
措施:
合理施肥、补充土壤中的矿质元素
在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;
但当矿质元素超过一定含量后,土壤溶液的浓度过高,植物会因___________
渗透失水而使光合作用强度下降
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第3讲 光合作用与能量转化
(P44) 3.(2022湖北黄冈高三月考)甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系,下列相关叙述错误的是( )
A.甲图中,在B点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度
B.从乙图可以看出,当超过一定温度后,光合作用的速率会随着温度的升高而降低
C.温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用速率
D.若光照强度突然由A变为B,短时间内叶肉细胞中C3的含量会减少
A
正高:P44考点过关3
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第3讲 光合作用与能量转化
回答下列问题:
(1)缺镁导致净光合速率下降的原因是缺镁会导致叶绿体 上的叶绿素含量下降,影响光反应 的产生,进而影响暗反应;另一方面,根据图1可知,龙眼缺镁会导致 ,从而影响净光合速率。
呼吸速率增强
ATP和NADPH
(P45)(2024深圳一模)缺镁是导致龙眼叶片黄化的主要原因。为探究缺镁对龙眼光合作用的影响,研究人员做了相关研究,结果如图1和图2。
类囊体
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第3讲 光合作用与能量转化
(2)CO2从气孔进入细胞间,主要通过 方式进入叶肉细胞叶绿体基质中与C5结合产生C3,这一反应过程称为 。根据图2数据,缺镁组净光合速率下降的主要原因并不是气孔相对开度降低,阐述你的依据是____________________________________________________________
。
表明缺镁导致净光合速率下降并不是气孔相对开度降低
缺镁组气孔相对开度降低较少,而细胞间CO2浓度明显高于对照组,
CO2的固定
自由扩散
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第3讲 光合作用与能量转化
(3)为了进一步研究龙眼缺镁对叶绿素a和叶绿素b含量的影响,研究人员进行了相关实验,简要写出研究思路: _
。
分别取等量、相同部位的缺镁植株的(黄化叶片)和对照组的叶片,用无水乙醇提取色素并用纸层析法分离色素,比较两组叶绿素a和叶绿素b条带的宽度
采用缺镁植株的(黄化)叶片(1分)进行色素的提取和分离(1分),分析缺镁与叶绿素a和叶绿素b含量的关系
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第3讲 光合作用与能量转化
一天中,光合速率如何变化?用曲线图说明。
(必修1 P106“拓展应用”1)下图是在夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(1)7∽10时的光合作用强度不断增强的原因是 。
(2)10∽12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 。
(3)14∽17时的光合作用强度不断下降的原因是 。
(4)依据本题提供的信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施: _ __ _。
光照强度逐渐增大
温度很高,气孔大量关闭导致CO2不足,致使光合作用暗反应受到限制
光照强度不断减弱
补光、降温
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第3讲 光合作用与能量转化
一天中,光合速率如何变化?用曲线图说明。
(2)D点、H点中密闭容器的CO2不再上升或不再减少,表明植物在此时的光合速率_____呼吸速率。
(1)AD段密闭容器的CO2浓度上升,表明植物的真光合速率_____呼吸速率。
小于
(3)该植物一昼夜后有无有机物的积累?_____
因为_________________________________
等于
有
I‹A,容器中的CO2消耗,表明净光合速率大于0,有机物的总量增加。
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第3讲 光合作用与能量转化
考点拓展:光呼吸
(2024广西期末)Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶。当CO2浓度较高时,该酶催化CO2与C5反应,进行光合作用。当O2浓度较高时,该酶催化C5与O2反应,最后在线粒体内生成CO2,植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述正确的是( )
A.绿色植物进行光呼吸的场所有类囊体和线粒体
B.提高O2/CO2会导致光合作用产生的有机物减少
C.CO2浓度较高时,C5和CO2反应消耗NADPH和ATP
D.Rubisco具有两种功能,说明酶不具有专一性
叶绿体基质
B
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第3讲 光合作用与能量转化
考点拓展:CO2固定途径
生活在干旱热带地区的C4植物(玉米)若长时间开放气孔吸收CO2,会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以,植物只能短时间开放气孔,CO2的摄入量必然少。植物必须利用这少量的CO2进行光合作用,合成自身生长所需的物质。途径如右图:
(1)C4植物光反应发生在叶肉细胞的_____________上,而CO2固定发生在_____________________细胞中。
(2)科学家用含14C标记的 CO2来追踪玉米光合作用中的碳原子的转移途径,这种碳原子的转移途径是___________________________。暗反应阶段中C3的还原在___________细胞中完成。
叶肉细胞和维管束鞘
类囊体薄膜
CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)
维管束鞘
(无类囊体)
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第3讲 光合作用与能量转化
考点拓展:CO2固定途径
生活在干旱热带地区的植物(玉米)若长时间开放气孔吸收CO2,会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以,植物只能短时间开放气孔,CO2的摄入量必然少。植物必须利用这少量的CO2进行光合作用,合成自身生长所需的物质。途径如右图:
(3)与水稻、小麦等 C3植物相比,C4植物的CO2的补偿点较________。高温、干旱时C4植物还能保持高效光合作用的原因是_____________________________________________________________。
PEP羧化酶对CO2具有高亲和力,C4植物可利用低浓度的CO2进行光合作用
低
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第3讲 光合作用与能量转化
考点拓展:CO2固定途径
CAM途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定CO2的附加途径。该途径的特点是:CAM植物气孔只有晚上开放,将CO2生成苹果酸等进行固定,白天气孔关闭,苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2,再通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。
(1)据图可知,景天科植物参与卡尔文循环的CO2 直接来源于______________________________________。该类植物夜晚吸收的CO2 _________(填“能”或“不能”)合成葡萄糖,原因是_________________________。。
没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH
不能
苹果酸分解(脱羧作用)和细胞呼吸产生
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第3讲 光合作用与能量转化
考点拓展:CO2固定途径
CAM途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定CO2的附加途径。该途径的特点是:CAM植物气孔只有晚上开放,将CO2生成苹果酸等进行固定,白天气孔关闭,苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2,再通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。
(2)如果白天适当提高CO2浓度,景天科植物的光合作用速率变化是________________ (填“增加”“降低”或“基本不变”)。
基本不变
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第3讲 光合作用与能量转化
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第3讲 光合作用与能量转化
考点三:光合作用的影响因素
总光合作用(实际光合作用) 净光合作用
总光合速率﹦净光合速率+呼吸速率
总光合速率(不可直接测定) 净光合速率(可直接测定)
描述对象 植物/叶绿体 植物
利用量、固定量、消耗量 吸收量
产生量、生成量 释放量
有机物 产生量、制造量、合成量 积累量
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第3讲 光合作用与能量转化
Lavf58.29.100
$$