考試方向:光合作用過程、外界環境條件變化時光合作用各物質的變化、葉綠體中色素的提取和分離、影響光合作用的因素、光合作用與呼吸作用的聯繫及其在增產方面的應用,都是考試重點。
1、色素的種類和功能
(1)綠葉中的色素中包含葉綠素和類胡蘿蔔素。①葉綠素中包含葉綠素a(呈藍綠色),葉綠素b(呈黃綠色),主要吸收紅光和藍紫光。
(2)類胡蘿蔔素包含胡蘿蔔素(呈橙黃色),葉黃素(呈黃色)主要吸收藍紫光。
2、色素的吸收光譜
(1)葉綠素主要吸收波長為640~660nm的紅光和430~450nm的藍紫光。
(2)胡蘿蔔素和葉黃素吸收帶在400~500nm的藍紫光區,不吸收紅光等長波長光。
3、不同顏色溫室大棚的光和效率:無色透明的薄膜大棚光合效率最高,綠色的塑料薄膜的大棚光合效率最低。
4、光質與光合效率
(1)不同波長的光對光合效率的影響不同。光合效率大小為白光>紅光、藍紫光>橙黃色光>綠光。
(2)不同顏色的藻類吸收不同波長的光。
5、葉綠體的分佈
(1)分佈在葉肉細胞和幼嫩莖的表皮細胞。
(2)結構:①外表:雙層膜 ②內部:a.基質含有反應所需要的酶,少量DNA、RNA和無機鹽等。b.基粒由類囊體堆疊而成,增大了膜面積,其上分佈著與捕獲光能有關的色素和光反應所需的酶。
(3)功能:進行光和作用的場所。
6、葉綠體功能的實驗驗證
(1)時間:1880年
(2)實驗者:德國科學家恩格爾曼。
(3)實驗過程:①水棉(好氧細菌)→(黑暗無空氣)→(極細光束照射水棉)→好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位。②水棉(好氧細菌)→(黑暗無空氣)→(完全曝光)→好氧細菌分佈在所受光部位。
(4)結論:氧氣是葉綠體釋放出來的,葉綠體是光合作用的場所。
7、葉綠體中色素的提取和分離
(1)實驗目的:①初步掌握提取和分離葉綠體中色素的方法。②探索葉綠體中有幾種色素。
(2)實驗原理:①葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑,所以可以再葉片被磨碎以後用乙醇提取葉綠體的色素。②葉綠體中的色素在層析液中的溶解程度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散的快,溶解度低的隨層析也在濾紙上擴散的慢。根據這個可以將葉綠體中的不同色素分離出來。
(3)實驗材料和用具:新鮮的綠葉、無水乙醇,層析液,二氧化硅和碳酸鈣,乾燥的定性濾紙,試管,棉塞,試管架,研缽,玻璃漏斗,尼龍布,毛細吸管,剪刀,藥勺,量筒(10ml),天平。
(4)實驗步驟:
提取色素:①稱取5g綠色葉片並剪碎,少量二氧化硅、碳酸鈣和10ml無水乙醇。②放入研缽研磨→過濾→收集到試管內並塞嚴試管口。
製備濾紙條:①將乾燥的定性濾紙剪成6釐米長,1釐米寬的紙條,減去兩端的角呈梯形。②在距離剪角的一端1釐米處用鉛筆畫一條細的橫線。
畫綠葉細線:①用毛細吸管吸去少量綠葉,沿鉛筆線均勻的畫出一條直的綠葉細線。②待濾液幹後,在重複畫一兩次。
色素分離:①將適量的層析液導入試管中。②將濾紙條有線的一端朝下輕輕的插入層析液中。③用棉塞塞緊試管口
(5)現象:濾紙條上出現了四條寬度、顏色不同的色素帶。擴散最快的是胡蘿蔔素(橙黃色),擴散最慢的是葉綠素b(黃綠色)。
(6)實驗中操作的作用:①二氧化硅:為了使研磨充分;②碳酸鈣:保護色素免受破壞;③丙酮:色素的溶劑;
8、光合作用的過程
(1)綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,並且釋放出氧氣的過程。
(2)光合作用的反應式:CO2+H2O→(光能,葉綠體)→(CH2O)+O2
(3)光合作用圖解
(4)光反應和暗反應的區別和聯繫
9、光合作用的原理的應用
(1)光合作用的強度:植物在單位時間內通過光合作用製造糖類的數量。
(2)表示方法:①單位時間內光合作用產生有機物的量;②單位時間內光合作用利用二氧化碳的量;③單位時間內光合作用產生的氧氣的量。
10、化能合成作用
(1)某些細菌(如硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等)可以利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的量,將二氧化碳等無機物氧化時所釋放的能量,將二氧化碳等無機物轉變成有機物,這種合成作用叫做化能合成作用。
(2)硝化細菌的化能合成作用
(3)光合作用與化能合成的作用比較:①光合作用生物類型是綠色植物和光和細菌等,來源於光能,環境條件是光、二氧化碳、水、事宜的溫度等。②化能合成作用類型是硝化細菌等,來源於體外物質氧化釋放的化學能。環境條件是氨氣、氧氣、二氧化碳、水和適宜的溫度。③相同點都是從外界環境攝取簡單的無機物合成有機物,並儲存能量。
11、環境因素對光合作用的影響
(1)光照強度
關鍵點:A點光照強度為0,此時只進行細胞呼吸,單位時間內釋放二氧化碳量表示呼吸速率;B點細胞呼吸釋放的二氧化碳和光合作用吸收的二氧化碳量相等,此時的光照強度成為光補償點。C點時已經達到了光飽和點,此時光照強度增加,光合作用強度不在增加。
(2)二氧化碳濃度
(①)走勢分析:圖甲和圖乙都表示在一定範圍內,光合作用速率隨二氧化碳濃度的增大而增大,但當二氧化碳濃度增加到一定範圍後,光合作用速率不再增加。
(②)關鍵點:圖甲中A點表示光合作用速率等於細胞呼吸速率的二氧化碳濃度,即二氧化碳補償點;圖乙中的A‘點表示進行光合作用所需的二氧化碳的最低濃度。圖甲和圖乙中的B’和B點都表示二氧化碳飽和點。
(3)溫度
(①)影響原理:溫度通過影響酶的活性來影響光合作用。
(②)曲線分析:B點對應的溫度是最適溫度,此時光合作用最強,高於或低於此溫度,光合作用強度都會下降。
(4)在實踐中的應用:①光照強度主要影響光反應。陰性植物的光補償點和光飽和點都比陽生植物低,合理的密植也是對光照合理的利用的充分體現。②二氧化碳濃度主要影響暗反應。在田間生產時,可以通過合理使用有機肥來提高二氧化碳的濃度;溫室中適當增加二氧化碳濃度,如投入乾冰。③溫度通過影響光合作用中酶的活性來影響光合作用強度。溫室栽培時白天適當提高溫度,夜間適當降低溫度。
例:1.紙層析法分離葉綠體色素時,濾紙條從上至下第二條的色素名稱和顏色分別是( )
A. 葉綠素a、藍綠色
B. 葉綠素b、黃綠色
C. 胡蘿蔔素、橙黃色
D. 葉黃素、黃色
考點:葉綠體色素的提取和分離實驗
分析:葉綠體色素的提取和分離實驗:
1、提取色素原理:色素能溶解在酒精或丙酮等有機溶劑中,所以可用無水酒精等提取色素。
2、分離色素原理:各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同,從而分離色素。溶解度大,擴散速度快;溶解度小,擴散速度慢。
3、各物質作用:無水乙醇或丙酮:提取色素;層析液:分離色素;二氧化硅:使研磨得充分;碳酸鈣:防止研磨中色素被破壞。
4、結果:濾紙條從上到下依次是:胡蘿蔔素(最窄)、葉黃素、葉綠素a(最寬)、葉綠素b(第2寬),色素帶的寬窄與色素含量相關。
【答案】
D【解析】紙層析法分離葉綠體色素時,濾紙條從上至下第二條的色素帶是葉黃素,呈黃色。故選:D。
例:2.韭菜完全在黑暗中生長,因無陽光供給,不能合成葉綠素進行光合作用,就會變成黃色,稱之為“韭黃”。提取並分離韭黃葉片色素,與正常韭菜葉相比,層析帶只有上端兩條色素帶。下列對實驗操作和結果分析,不正確是( )
A. 用無水乙醇溶解提取色素
B. 提取色素加入SiO2增強研磨效果
C. 分離色素用紙層析法
D. 韭黃色素溶解度比葉綠素低
考點:葉綠體色素的提取和分離實驗
分析:1、綠葉中色素的提取和分離實驗,提取色素時需要加入無水乙醇(溶解色素)、石英砂(使研磨更充分)和碳酸鈣(防止色素被破壞);分離色素時採用紙層析法,原理是色素在層析液中的溶解度不同,隨著層析液擴散的速度不同,最後的結果是觀察到四條色素帶,從上到下依次是胡蘿蔔素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)。
2、韭黃色素中無葉綠素,原因可能是在避光條件下,葉綠素不能合成,因此只含有胡蘿蔔素和葉黃素。
解答:A、葉綠體中的色素易溶於有機溶劑中,可以用無水乙醇溶解提取色素,A正確;
B、提取色素加入SiO2使研磨充分,B正確;
C、分離色素用的是紙層析法,C正確;
D、韭黃色素只有胡蘿蔔素和葉黃素,兩種色素在層析液中的溶解度都高於葉綠素,D錯誤。
故選:D。
例:3.下圖表示大豆葉肉細胞光合作用和呼吸作用的過程示意圖,其中A~D為不同的反應過程,①~④代表不同物質。下列相關敘述正確的是( )
A. 過程A和過程D的生物化學反應均發生在生物膜上
B. 強光時,NADPH的合成速率明顯大於物質②的生成速率
C. 過程D產生的CO2用於過程B至少要穿過4層生物膜
D. 過程D產生的ATP能在過程B中大量用於(CH2O)的合成
考點:葉綠體結構及色素的分佈和作用
分析:據圖分析:圖示表示光合作用與有氧呼吸的過程,A表示光反應階段,B表示暗反應階段,C表示有氧呼吸第一階段,D表示有氧呼吸第二三階段;①是氧氣,②是NADP+,③是ADP和Pi,④是C5.據此分析作答。
解答:A、圖中A表示光反應階段,發生在葉綠體的類囊體薄膜上,D是有氧呼吸的第二三階段,其中第二階段發生在線粒體基質,第三階段發生在線粒體內膜,A錯誤;
B、強光時,NADPH的合成速率等於物質②NADP+的生成速率,B錯誤;
C、D階段產生的二氧化碳用於過程B至少要穿過線粒體兩層膜和葉綠體兩層膜才能被利用,共4層生物膜,C正確;
D、有氧呼吸產生的ATP只能用於生命活動消耗,不能用於(CH2O)的合成,D錯誤。
故選:C。
閱讀更多 高中生物細胞劉 的文章