不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如图 1 ,其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理( 30s/ 次),实验结果如图 2 ,图中 “ 蓝光 + 绿光 ” 表示先蓝光后绿光处理, “ 蓝光 + 绿光 + 蓝光 ” 表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题:
(1) 高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用 ____________ 方法分离。光合色素吸收的光能转化为 ATP 和 NADPH 中的化学能、可用于碳反应中 ____________ 的还原。
(2) 据分析,相对于红光,蓝光照射下胞间 CO 2 浓度低,其原因是 ____________ 。气孔主要由保卫细胞构成、保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭,由图 2 可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被 ____________ 光逆转。由图 1 图 2 可知蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进 K + 、 Cl - 的吸收等,最终导致保卫细胞 ____________ ,细胞吸水,气孔开放。
(3) 生产上选用 __________LED 灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 ____________ 或 ____________ 、合理的光照次序照射,利于次生代谢产物的合成。
(1) 层析 3- 磷酸甘油酸
(2) 光合速率大,消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高
(3) 不同颜色 光强度 光照时间
【分析】分析图 1 :蓝光光照比红光光照下光合速率大、气孔导度大、胞间 CO2 浓度低。
分析图 2 :表示该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理对气孔导度的影响:蓝光刺激可引起的气孔开放程度增大,绿光刺激不影响气孔开放程度,先蓝光后绿光处理也基本不影响气孔开放程度,先蓝光再绿光后蓝光处理气孔开放程度增大的最多。由此可知绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用又可被蓝光逆转。
【详解】( 1 )各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素。溶解度大,扩散速度快;溶解度小,扩散速度慢,所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为 ATP 和 NADPH 中的化学能,用于碳反应中 3- 磷酸甘油酸的还原,将能量转移到有机物中。
( 2 )据图 1 分析,相对于红光,蓝光照射下胞间 CO 2 浓度低,其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大,但光合速率大,消耗的二氧化碳多。分析图 2 可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用又可被蓝光逆转,并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图 1 图 2 可知蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进 K + 、 Cl - 的吸收等,最终导致保卫细胞溶质浓度升高,细胞吸水膨胀,内侧膨胀的多,气孔侧内陷,气孔开放。
( 3 )生产上选用不同颜色的 LED 灯或滤光性薄膜可获得不同光质环境,用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射,利于提高光合速率,利于次生代谢产物的合成。
【点睛】本题考查了不同光质对光作用过程中,气孔导度(气孔的开放程度)、胞间 CO2 浓度、光合速率的影响,解题关键是知道所学的光作用过程的相关知识,并结合题中的图示信息做出准确判断。
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 |
登录并加入会员可无限制查看知识点解析