回答与光合作用有关的问题:
( 1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO 2 的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中 3-磷酸甘油酸的含量会 ______ 。为 3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是 ______ 。若停止 CO 2 供应,短期内小球藻细胞中 RuBP的含量会 ______ 。研究发现 Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO 2 被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体 ______ 中。
( 2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为 ______ 。分析叶绿素 a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的 ______ 光。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与 ______ 抑制叶绿素的合成有关。
增加 ATP和 NADPH 增加 基质 类胡萝卜素 蓝紫光和红 低温
【分析】
光合作用的速率受到各种因素影响,改变环境中的 CO 2 含量会影响碳反应的速率以及 3-磷酸甘油酸和RuBP的含量,碳反应的场所位于叶绿体基质中。
光合作用色素的提取和分离实验中,最终获得的滤纸条上为分离出的光合色素,自上而下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b ,胡萝卜素和叶黄素合称类胡萝卜素,主要吸收蓝紫光,叶绿素 a和叶绿素b合称叶绿素,主要吸收红光和蓝紫光。
【详解】
( 1 )环境中的 CO 2 含量增加,则会促进碳反应中 CO 2 的固定这一环节,使 3-磷酸甘油酸的含量增加;3-磷酸甘油酸还原成三碳糖是还原反应且消耗能量,所以提供能量的物质是ATP和NADPH;若停止CO 2 供应,则会使 CO 2 固定的速率降低,反应消耗的 RuBP会减少,故使得短期内小球藻细胞中RuBP的含量会增加;CO 2 被固定的反应发生在叶绿体基质,故 Rubisco酶也是存在于叶绿体基质中;
( 2)光合色素的分离和提取实验中,滤纸条自上而下两条带中的色素分别为胡萝卜素和叶黄素,合称类胡萝卜素;叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光;秋天叶片变黄主要是由于温度降低导致叶绿素的合成受到抑制。
【点睛】
此题考查了 “探究环境因素对光合作用的影响”和“光合色素的提取与分离”两个活动,需要学生在掌握课本基础知识的前提下能够灵活结合题干信息进行分析。细胞活动中提供能量的物质为ATP,但是结合3-磷酸甘油酸还原成三碳糖这一反应为还原反应则还需要考虑到有NADPH作反应能量。
光合作用过程:
1、光合作用的概念:
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,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:
3、光合作用的总反应式及各元素去向
(1)光合作用过程图:
氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
(2)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。
(3)影响光合作用强度的条件:温度、CO2浓度、光照强度、叶片面积等。
(4)光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
项目 | 光反应(准备阶段) | 暗反应(完成阶段) |
场所 | 叶绿体的类囊体薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素、酶、水、ADP、 Pi |
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5 |
物质变化 | ||
能量的变化 | 光能转变成ATP中活跃的化学能 | ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能 |
相互联系 | 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 |
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