第9讲 光合作用

第9讲光合作用考试要求1．光合作用的发现。

通过回顾科学家探索发现光合作用的历程来理解光合作用的条件、原料和产物。

2．叶绿体中的色素。

识记叶绿体中色素的种类和颜色；能够识别叶绿体色素的吸收光谱。

3．光合作用的过程。

从反应条件、反应场所、反应速度、原料产物、物质变化、能量变化等方面比较光合作用的光反应和暗反应两个过程的区别并理解两个过程之间的相互联系。

4．光合作用的重要意义。

理解光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。

理解绿色植物是“绿色工厂”、“巨大的能量转换站”、“自动的空气净化器”。

5．C3植物和C4植物的概念。

举例并识记C3植物和C4植物的概念。

6．C3植物和C4植物叶片结构的特点。

根据植物叶片维管束结构的的横切面，能够识别C3植物和C4植物。

知识整理一、光合作用的发现史1648年海尔蒙特的实验，证明1864年萨克斯通过实验成功地证明1880年恩吉尔曼用水绵和好氧性细菌设计并完成实验，证明了1930年鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明了二、光合作用的场所——叶绿体以及叶绿体中的色素分布：叶绿素a：呈色叶绿素吸收叶绿素b：呈色分类胡萝卜素：呈色类胡萝卜素吸收叶绿体叶黄素：呈色色素分布：作用：酶：分布于三、光合作用1．概念：绿色植物通过 ，利用 ，把 和 合成为储存有2．过程光反应 暗反应3．总反应式：物质转化： ；5．实质能量转化：6．意义： ①生物界 的来源；②调节大气中 和 的含量；③生物生命活动所需 的最终来源。

总之，光合作用是生物界最基本的四、C 3植物和C 4植物在 等植物的光合作用中，CO 2中的C 首先转移到C 4中，然后才转移到C 3中，这类植物叫 。

CO 2的转移途径：1．概念而小麦、水稻等大多数绿色植物在光合作用中，CO 2中的C 直接转移到C 3中，叫 。

CO 2的转移途径：2．结构：C 3植物的叶片结构 C 4植物的叶片结构提分关键1．光照强度是如何影响植物光合作用的？根据光照强度对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施有哪些？答：光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光能利用率。

在其它条件都适宜的情况下，在一定范围内，光能利用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能利用率不再加快，这种现象叫光饱和现象。

开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点。

在光饱和点以下，随着光照强度减弱，光能利用率减慢，当减弱到一定光照强度时，光合吸收二氧化碳量与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点，此时植物制造有机物量和消耗有机物量相等。

据研究，不同类型植物的光饱和点和补偿点是不同的。

阳性植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴性植物。

通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间；通过合理密植，增加光合作用面积，进而提高植物光能利用率。

2．二氧化碳浓度是如何影响植物光合作用的？根据二氧化碳浓度对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施有哪些？答：二氧化碳是光合作用的两种原料之一，因此，环境中二氧化碳的浓度与光能利用率有密切关系。

在自然条件下，陆生植物主要从空气中吸收二氧化碳，水生植物或暂时浸泡在水中的植物体，吸收溶于水中的二氧化碳。

空气中二氧化碳含量占空气体积的0.033％左右，据研究，这一含量对植物光合作用来说是比较低的，在较强的光照下，它限制了光能利用率。

例如将棉花、玉米放在二氧化碳为0.064％的空气中与0.033％的自然条件下进行比较，结果棉花的光能利用率提高了1.5倍，玉米的光能利用率提高了15％。

故二氧化碳可称为气体肥料。

对于农田里的农作物，确保良好的通风，可以使空气不断地流过叶面，有助于提供较多的二氧化碳；对于大棚或温室中的农作物，通过增施农家肥料或使用二氧化碳发生器，可以增加二氧化碳的含量，进而提高光能利用率。

3．温度、水、矿质元素又是如何影响植物光合作用的？根据它们对光合作用的影响分析生产上提高植物光能利用率的措施是什么？答：温度对光合作用的影响比较复杂，它一方面可以直接影响光合作用中各种酶的活动、光合结构，还通过影响其它相关的代谢活动而影响光合作用。

不同植物对温度反应不同，一般最适温度在25℃。

生产上适时播种；大棚或温室中，白天可以适当提高室内温度来提高植物光能利用率。

叶片缺水影响叶绿素的生物合成，促进已形成的叶绿素分解，造成叶片发黄。

水还是光合作用的原料之一。

另外水还能影响气孔的开闭，进而影响二氧化碳的吸收。

生产上注意及时、合理灌溉。

矿质元素如Mg、N、P是各种酶、色素、ATP形成所必需的，另外，矿质元素是光合作用的产物葡萄糖进一步合成其它有机物的必需物质。

生产上注意合理施肥。

名师点拨例1 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9—1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是。

(2)放置三棱镜后,细菌聚集成两堆的原因是。

考点分析本题借光合作用发现史中1880年恩吉尔曼用水绵和好氧性细菌完成的实验作为背景出题，既考查学生设计实验的思路、方法，又考查学生对光合作用的理解，同时还综合考查了细菌的代谢。

解题思路三棱镜使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，而叶绿体中的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，故在红光和蓝紫光区光合作用强，释放氧气多因为新鲜水绵光合作用释放氧气，细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动的现象说明细菌需要氧气，异化类型是需氧型。

本题大案是（1）需氧型新鲜水绵光合作用释放氧气，细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动的现象说明细菌需要氧气（2）叶绿体中的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，故在红光和蓝紫光区光合作用强，释放氧气多。

失分陷阱错误原因主要是复习中没有建立完善的知识网络结构，不能将所学知识综合应用。

例2（2000上海生物卷）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叶绿素a对不同波长光线的相对吸收量，根据实验数据制（1）从图中可看出叶绿素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。

考点分析本题主要考查叶绿体中的色素的作用及其与光合作Array用的关系。

同时也考查学生的识图能力。

解题思路据图分析，在红橙光和蓝紫光区域，光合速率较大，吸收红橙光和蓝紫光；比较在波长450nm光照下和在波长700nm光照下的光合速率和比较在波长425nm光照下和在波长650nm光照下的光合速率，可知450nm光照时的光合速率大于700nm光照时，650nm光照时的光合速率大于425nm光照时。

光合作用正常进行首先要叶绿体中的色素吸收光能，而叶绿体中的色素并不能吸收所有波长的光，如果给予绿色植物所不能吸收的波长的光，那么光合作用就不能正常进行。

在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。

本题正确答案是（1）红橙蓝紫（2）快慢（3）叶绿体中没有吸收该段波长光线的色素。

（4）一个高能电子。

失分陷阱失分原因主要在于不能正确识图，不能将图形所给的信息与光合作用的实际结合起来综合分析问题。

例3（2004全国理综卷）离体的叶绿体在光照下进行光合作用时，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化合物减少考点分析本题主要考查光合作用的过程，特别是暗反应中三碳化合物和五碳化合物的来龙去脉。

解题思路在光合作用暗反应中，CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物，三碳化合物被还原，同时五碳化合物再生。

当CO2浓度突然减少时，该过程必然受阻，从而导致五碳化合物含量的上升和三碳化合物含量的下降。

本题正确答案是C。

失分陷阱学生没有掌握暗反应中三碳化合物和五碳化合物的来龙去脉，不能正确分析外界因素对两类化合物的影响导致失分。

例4（2003江苏理综卷）图9—3为光合作用过程图解。

（1）当阴雨连绵，光照不足时，植物光反应产生的氢和[ ] 较少。

从而降低了暗反应中有机物的生成。

（[ ]内填标号，上填名称）（2）如果晴天日出和日落的时间分别为清晨6时左右和傍晚18时左右，在清晨日出前、正午、傍晚回落后以及午夜四个时段分别测定温室内二氧化碳的浓度，预计二氧化碳浓度最高的时段将出现在。

考点分析本题主要考查光合作用过程中光反应与暗反应的关系，同时通过晴天一昼夜温室内二氧化碳的浓度分析，学生从侧面理解光合作用的意义之一：净化更新空气。

解题思路光合作用由光反应阶段与暗反应阶段组成，其中光反应是准备阶段，为暗反应提供了[H]和ATP，阴雨连绵，光照不足时，植物光反应产生的氢和ATP较少，从而降低了暗反应中有机物的生成。

日落后植物不再进行光合作用，但呼吸作用仍在进行，不断消耗氧气，释放二氧化碳，直到日出时分又开始光合作用，吸收二氧化碳。

本题正确答案是（1）② ATP （2）清晨日出前。

失分陷阱该题失分主要在第2问，许多学生受“清晨空气新鲜”的误导而不能作出正确判断。

例5（2004广东生物卷）下列有关C4和C3植物的描述，错误的是A．C3植物维管束鞘细胞中含有叶绿体B．C4植物维管束鞘细胞中含有叶绿体C．C3植物叶肉细胞中含有叶绿体D ．C 4植物叶肉细胞中含有叶绿体考点分析 此题考查C 3植物和C 4植物叶片的结构特点，要求学生能正确比较并记忆C 4和C 3植物维管束鞘细胞的特点。

解题思路 C 3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，而C 4植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体。

维管束鞘以外的叶肉细胞都含有正常的叶绿体。

本题正确答案是A 。

失分陷阱 对C 3植物和C 4植物叶片的结构特点不能正确记忆导致错误。

拓展提升1．叶绿体色素的吸收光谱通过下列叶绿体色素的吸收光谱图，可以知道叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收红橙光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。

叶绿素a 与叶绿素b 的吸收光谱很相似，但也略有不同：首先，叶绿素a 在红光部分的吸收带宽些，在蓝紫光部分的窄些；而叶绿素b 在红光部分的吸收带窄些，在蓝紫光部分的宽些。

其次，与叶绿素b 相比较，叶绿素a 在红光部分的吸收带偏向长光波方面，而在蓝紫光部分则偏向短光波方面。