微專題-光合作用科學(xué)史課件

浙江省龍游中學(xué)柯其昌微專題：與光合作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究浙江省龍游中學(xué)柯其昌微專題：與光合作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究光合作用：制造氧氣，合成有機(jī)物！光合作用：制造氧氣，合成有機(jī)物！意義3對(duì)生物的進(jìn)化具有重要作用意義1生物界中有機(jī)物的來(lái)源意義4生命活動(dòng)所需能量的最終來(lái)源意義2維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡光合作用意義3對(duì)生物的進(jìn)化具有重要作用意義1生物界中有機(jī)物的來(lái)源生命過(guò)程需要能量的驅(qū)動(dòng)生命過(guò)程需要能量的驅(qū)動(dòng)微專題-光合作用科學(xué)史ppt課件光合作用試題考察1.希爾反應(yīng)2014年浙江、2018年浙江、2019年浙江、2018年北京卷2.魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)2016年浙江理綜3.阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)2011年浙江理綜4.賈格道夫?qū)嶒?yàn)2017年浙江選考5.卡爾文實(shí)驗(yàn)2018年11月浙江選考6.瓦爾伯實(shí)驗(yàn)2015年全國(guó)卷Ⅰ洞悉考點(diǎn)，考無(wú)不勝光合作用試題考察1.希爾反應(yīng)2014年浙江、2018年浙江、探究1：光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自H2O

orCO2？？？探究1：光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自H2OorCO2？？？資料1：1937年，英國(guó)科學(xué)家希爾將離體的葉綠體，加入具有氫受體（氧化型DCIP，又叫2,6-二氯酚靛酚，一種藍(lán)色染料）的水溶液中，在無(wú)CO2的條件下給予光照，發(fā)現(xiàn)葉綠體中有O2釋放，同時(shí)氧化型DCIP接受電子和H+后被還原成無(wú)色。接受H+和e-結(jié)論：光合作用釋放的O2來(lái)自于H2O資料1：1937年，英國(guó)科學(xué)家希爾將離體的葉綠體，加入具有氫資料2：20世紀(jì)50年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)葉綠體中具有天然的電子受體NADP+，在光照下NADP+得到電子和H+，生成NADPH。資料2：20世紀(jì)50年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)葉綠體中具有天然的電①希爾反應(yīng)中提供H+和e-的物質(zhì)是

。②希爾反應(yīng)中接受H+和e-的物質(zhì)是

。③希爾反應(yīng)中攜帶H+和e-的物質(zhì)是

。④氧化型DCIP相當(dāng)于光反應(yīng)中的

。⑤還原型DCIP相當(dāng)于光反應(yīng)中的

。H2O氧化型DCIP還原型DCIP氫受體氫載體NADP+NADPH①希爾反應(yīng)中提供H+和e-的物質(zhì)是資料3：1939年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門利用18O標(biāo)記的CO2和H2O進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證明光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自于H2O。材料：小球藻、培養(yǎng)液、H2O、

H218O、

CO2、C18O2技術(shù)：同位素示蹤法。問(wèn)題探討：（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)表格進(jìn)行分組？（2）自變量是

。（3）因變量是

。O2中有無(wú)18OH2O和CO2中有無(wú)18O資料3：1939年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門利用18O標(biāo)記的CO

小球藻為單細(xì)胞綠藻，出現(xiàn)在20多億年前，是地球上最早的生命之一，不管是生態(tài)環(huán)境巨變，還是自然災(zāi)害的侵襲，都沒能毀滅它，是一種高效的光合植物。小球藻為單細(xì)胞綠藻，出現(xiàn)在20多億年前，是地球上最早例題1：（2019年6月·浙江學(xué)考）希爾反應(yīng)是測(cè)定葉綠體活力的常用方法。希爾反應(yīng)基本原理：光照下，葉綠體釋放O2，同時(shí)氧化型DCIP（2,6-二氯酚靛酚）被還原，顏色由藍(lán)色變成無(wú)色。DCIP顏色變化引起的吸光率變化可反映葉綠體活力。研究小組利用菠菜葉進(jìn)行了葉綠體活力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）制備葉綠體懸液：選取10g新鮮的菠萊葉加入研缽，研磨前加入適量的0.35mol/LNaCl溶液和pH7.8的酸堿緩沖液等；研磨成勻漿后，用紗布過(guò)濾，取濾液進(jìn)行

，分離得到葉綠體；將葉綠體置于

溶液中，以保證葉綠體的正常形態(tài)，獲得葉綠體懸液。離心0.35mol/LNaCl例題1：（2019年6月·浙江學(xué)考）希爾反應(yīng)是測(cè)定葉綠體活力擴(kuò)展：離心分離技術(shù)離心：利用轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力以及物質(zhì)顆粒的沉降系數(shù)的差異進(jìn)行物質(zhì)分離的方法。轉(zhuǎn)頭離心管擴(kuò)展：離心分離技術(shù)離心：利用轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力以及差速離心法：采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆粒分批分離的方法。差速離心法：采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆（2）測(cè)定葉綠體活力：分組如下，并按下表加入試劑；測(cè)定各組吸光率。①希爾反應(yīng)模擬了光合作用中

階段的部分變化，該階段在葉綠體的

中進(jìn)行。氧化型DCIP在希爾反應(yīng)中的作用，相當(dāng)于在該階段中

的作用。②煮沸處理后，需向2號(hào)試管中加入一定量的

，以保證各試管中液體的量相等。③3號(hào)試管的作用是

。光反應(yīng)類囊體膜NADP+蒸餾水測(cè)定該濃度葉綠體懸液自身的吸光率作為對(duì)照（2）測(cè)定葉綠體活力：分組如下，并按下表加入試劑；測(cè)定各組吸探究2：光合作用中CO2轉(zhuǎn)變成糖類需要什么條件？??????條件探究2：光合作用中CO2轉(zhuǎn)變成糖類需要什么條件？??????資料4：1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在有光照和無(wú)CO2的條件下，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和NADP+時(shí)，體系中會(huì)有ATP和NADPH和產(chǎn)生。資料5：同年，阿爾農(nóng)等發(fā)現(xiàn)即使在黑暗條件下，只要提供了ATP和NADPH，葉綠體也能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?。結(jié)論：碳反應(yīng)需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH資料4：1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。例題2：（2011年·浙江理綜）下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述，正確的是（

）破壞葉綠體外膜后，O2不能產(chǎn)生植物生長(zhǎng)過(guò)程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反應(yīng)例題2：（2011年·浙江理綜）下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘變式訓(xùn)練：科學(xué)家從植物細(xì)胞中提取得到葉綠體，將葉綠體膜破壞，分離出基質(zhì)和基粒，用來(lái)研究光合作用的過(guò)程（如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示無(wú)或不添加）。下列條件下不能產(chǎn)生葡萄糖的是（

）變式訓(xùn)練：科學(xué)家從植物細(xì)胞中提取得到葉綠體，將葉綠體膜破壞，微專題-光合作用科學(xué)史ppt課件探究3：光反應(yīng)中光能如何轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能？探究3：光反應(yīng)中光能如何轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能？資料6：（化學(xué)滲透假說(shuō)）1961年，米切爾提出光照引起水的裂解，釋放的H+留在類囊體腔中。類囊體膜內(nèi)側(cè)H+濃度高于外側(cè)，產(chǎn)生H+濃度差。當(dāng)H+沿著濃度梯度返回膜外側(cè)時(shí)，在ATP合成酶的催化下，驅(qū)動(dòng)ADP和Pi合成ATP。色素類囊體膜類囊體腔葉綠體基質(zhì)資料6：（化學(xué)滲透假說(shuō)）1961年，米切爾提出光照引起水的裂資料7：1963年，賈格道夫等科學(xué)家在黑暗條件下把離體的葉綠體類囊體置于pH=4的酸性溶液中平衡，讓類囊體腔的pH下降至4。平衡后將類囊體轉(zhuǎn)移到含有ADP和Pi的pH=8的緩沖溶液中，一段時(shí)間后有ATP產(chǎn)生。類囊體膜內(nèi)外存在H+濃度差資料7：1963年，賈格道夫等科學(xué)家在黑暗條件下把離體的葉綠①該實(shí)驗(yàn)在黑暗中進(jìn)行的目的是

。②圖中平衡的目的是

。③該實(shí)驗(yàn)黑暗中類囊體合成ATP的原因是

。④自然光照下合成ATP的原因是

。避免光照對(duì)ATP合成的影響使類囊體膜內(nèi)外的H+濃度相同類囊體膜兩側(cè)存在H+濃度差光照引起類囊體腔中水分解產(chǎn)生H+①該實(shí)驗(yàn)在黑暗中進(jìn)行的目的是例題3：（2017年11月·浙江選考）在黑暗條件下，將分離得到的類囊體放在pH=4的緩沖溶液中，使類囊體內(nèi)外的pH相等，然后迅速轉(zhuǎn)移到含有ADP和Pi的pH=8的緩沖溶液中，結(jié)果檢測(cè)到有ATP的生成。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，下列敘述正確的是（

）A.實(shí)驗(yàn)中溶液的H＋均來(lái)自水的裂解

B.黑暗條件下植物葉肉細(xì)胞中的葉綠體可產(chǎn)生ATPC.光照條件下植物細(xì)胞葉綠體中類囊體的腔內(nèi)H＋濃度較高D.若使類囊體的脂雙層對(duì)H＋的通透性增大，ATP生成量不變例題3：（2017年11月·浙江選考）在黑暗條件下，將分離得變式訓(xùn)練：科學(xué)家將離體葉綠體浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能產(chǎn)生ATP（圖1），

當(dāng)葉綠體基質(zhì)和類囊體均達(dá)到pH＝4時(shí)（圖2），將其轉(zhuǎn)移到pH＝8的堿性溶液中（圖3）發(fā)現(xiàn)有ATP的合成。下列敘述不合理的是（）A.光可為該實(shí)驗(yàn)提供能量，是該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的必要條件B.該實(shí)驗(yàn)中葉綠體完整，保證反應(yīng)過(guò)程高效、有序地進(jìn)行C.產(chǎn)生ATP的條件是類囊體腔中的H＋濃度高于葉綠體基質(zhì)D.葉肉細(xì)胞中的葉綠體依靠水的光解產(chǎn)生類似于圖3的條件變式訓(xùn)練：科學(xué)家將離體葉綠體浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能產(chǎn)結(jié)論：光能→H+勢(shì)能→ATP中的化學(xué)能結(jié)論：光能→H+勢(shì)能→ATP中的化學(xué)能探究4：碳反應(yīng)中CO2如何經(jīng)過(guò)一系列變化轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷悾刻骄?：碳反應(yīng)中CO2如何經(jīng)過(guò)一系列變化轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?？資料8：20世紀(jì)50年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文及其同事在研究光合作用時(shí)，將小球藻懸浮液裝在一個(gè)密閉玻璃容器中，通過(guò)一個(gè)通氣管向容器中通入CO2，通氣管上有一個(gè)開關(guān)，可控制CO2的供應(yīng)，容器周圍有光源，通過(guò)控制電源開關(guān)來(lái)控制有無(wú)光照。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，卡爾文等按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度向容器內(nèi)注入14C標(biāo)記的CO2，在每個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度結(jié)束時(shí)，把小球藻懸浮液滴入4倍體積的乙醇中，殺死小球藻，目的是

，同時(shí)提取其產(chǎn)物，采用紙層析法分離出各種化合物。紙層析法的原理是利用了不同化合物在層析液中

的不同。每隔一定時(shí)間取樣使酶失活，終止酶的作用溶解度資料8：20世紀(jì)50年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文及其同事在研究光合（2）卡爾文等向密閉容器中通入14CO2，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，14C出現(xiàn)在一種五碳化合物（C5）和一種六碳糖（C6）中，將反應(yīng)時(shí)間縮短到0.5s時(shí)，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3，3-磷酸甘油酸）中。上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文等是通過(guò)控制

來(lái)探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑，采用了

等技術(shù)方法。反應(yīng)時(shí)間同位素示蹤（2）卡爾文等向密閉容器中通入14CO2，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s（3）在實(shí)驗(yàn)中，卡爾文等還發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應(yīng)的條件下，C3和C5的濃度很快達(dá)到飽和并保持穩(wěn)定。但是，當(dāng)改變其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，二者的濃度迅速出現(xiàn)了規(guī)律性的變化：①當(dāng)停止CO2供應(yīng)時(shí)，C3的濃度急速降低，C5的濃度急速升高。②當(dāng)停止光照時(shí)，C3的濃度急速升高，C5的濃度急速降低。他們由此得出結(jié)論，固定CO2的物質(zhì)是C5（RuBP，核酮糖二磷酸）。（3）在實(shí)驗(yàn)中，卡爾文等還發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應(yīng)的條件下微專題-光合作用科學(xué)史ppt課件美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校偉大的發(fā)現(xiàn)美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校偉大的發(fā)現(xiàn)微專題-光合作用科學(xué)史ppt課件成功=方法+努力+時(shí)間成功=方法+努力+時(shí)間同位素標(biāo)記法放射性同位素標(biāo)記：利用放射性同位素標(biāo)記某一特定物質(zhì)，然后用放射自顯影技術(shù)來(lái)追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律，可用于研究細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來(lái)源、組成、分布和去向等，進(jìn)而了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。如3H、14C、32P、35S等。碳反應(yīng)CO2→糖類14C14C出現(xiàn)在哪些物質(zhì)中及其先后順序同位素標(biāo)記法放射性同位素標(biāo)記：利用放射性同位素標(biāo)記某一特定物例題4：（2018年11月·浙江選考節(jié)選）光合作用是整個(gè)生物圈的物質(zhì)基礎(chǔ)和能量基礎(chǔ)?；卮鹣铝袉?wèn)題：為研究光合作用中碳的同化與去向，用

的CO2供給小球藻，每隔一定時(shí)間取樣，并將樣品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以殺死小球藻并

標(biāo)記化合物。濃縮后再點(diǎn)樣進(jìn)行雙向紙層析，使標(biāo)記化合物

。根據(jù)標(biāo)記化合物出現(xiàn)的時(shí)間，最先檢測(cè)到的是三碳化合物。猜測(cè)此三碳化合物是CO2與某一個(gè)二碳分子結(jié)合生成的，但當(dāng)

后，發(fā)現(xiàn)RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物質(zhì)不是二碳分子。同位素14C標(biāo)記

提取分離突然降低CO2濃度

例題4：（2018年11月·浙江選考節(jié)選）光合作用是整個(gè)生物變式訓(xùn)練：科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照，結(jié)果如下表。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，下列敘述不正確的是（）A.本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段B.每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活，才能測(cè)定放射性物質(zhì)分布C.CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等變式訓(xùn)練：科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小微專題-光合作用科學(xué)史ppt課件瓦爾伯實(shí)驗(yàn)：1919年，德國(guó)生物化學(xué)家瓦爾伯用藻類進(jìn)行閃光試驗(yàn)，在光能量相同的前提下，一種用連續(xù)照光，另一種用閃光照射，中間隔一定暗期，發(fā)現(xiàn)后者光合效率是連續(xù)光下的200%～400%。瓦爾伯實(shí)驗(yàn)：1919年，德國(guó)生物化學(xué)家瓦爾伯用藻類進(jìn)行閃光試?yán)}：（2015年·全國(guó)卷Ⅰ）為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時(shí)間均為135s，處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時(shí)間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%。B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%。D組（對(duì)照組）：光照時(shí)間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。例題：（2015年·全國(guó)卷Ⅰ）為了探究不同光照處理對(duì)植物光合原因：光照下產(chǎn)生剩余的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用，且有利于及時(shí)再生。原因：光照下產(chǎn)生剩余的ATP和NADPH能夠及時(shí)被利用，且有回答下列問(wèn)題：（1）單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量_____（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是________________________；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要________，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的

。（2）A、B、C三組處理相比，隨著________________________的增加，使光下產(chǎn)生的_____________________能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。高于C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是94%光照基質(zhì)光照和黑暗交替頻率ATP和NADPH回答下列問(wèn)題：高于C組只用了D組一半的光照時(shí)間，其光合作用產(chǎn)例題：對(duì)某植物做如下處理：甲持續(xù)光照20min，黑暗處理20min，乙先光照5s后再黑暗處理5s，連續(xù)交替40min。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下植物光合作用所制造的O2和合成的有機(jī)物總量符合下列哪項(xiàng)（）A.O2：甲<乙，有機(jī)物：甲＝乙B.O2：甲＝乙，有機(jī)物：甲＝乙C.O2：甲<乙，有機(jī)物：甲<乙D.O2：甲＝乙，有機(jī)物：甲<乙例題：對(duì)某植物做如下處理：甲持續(xù)光照20min，黑暗處理2卡爾文循環(huán)的調(diào)節(jié)：磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器卡爾文循環(huán)的調(diào)節(jié)：磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器例題：（2015年·浙江理綜）某植物葉肉細(xì)胞光合作用的碳反應(yīng)，蔗糖與淀粉合成代謝途徑如圖所示。圖中葉綠體內(nèi)膜上磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器轉(zhuǎn)運(yùn)出1分子三碳糖磷酸的同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)1分子Pi（無(wú)機(jī)磷酸）。請(qǐng)回答：

（1）磷除了是光合作用相關(guān)產(chǎn)物的組分外，也是葉綠體內(nèi)核酸和

的組分。

（2）卡爾文循環(huán)中3-磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的還原反應(yīng)屬于

。磷脂吸能反應(yīng)例題：（2015年·浙江理綜）某植物葉肉細(xì)胞光合作用的碳反應(yīng)（3）若蔗糖合成或輸出受阻，則進(jìn)入葉綠體的

數(shù)量減少，使三碳糖磷酸大量積累于

中，也導(dǎo)致了光反應(yīng)中合成的

數(shù)量下降，卡爾文循環(huán)減速。上述這種三碳糖磷酸對(duì)卡爾文循環(huán)的調(diào)節(jié)屬于

。此時(shí)過(guò)多的三碳糖磷酸將用于

，以維持卡爾文循環(huán)運(yùn)行。Pi葉綠體基質(zhì)ATP和NADPH負(fù)反饋調(diào)節(jié)淀粉合成（3）若蔗糖合成或輸出受阻，則進(jìn)入葉綠體的當(dāng)細(xì)胞質(zhì)中蔗糖利用減慢、合成或輸出受阻、細(xì)胞質(zhì)中游離的Pi水平下降時(shí)，由細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入葉綠體基質(zhì)的Pi減少。一方面導(dǎo)致光反應(yīng)中ATP的合成減少，從而使卡爾文循環(huán)受到抑制。另一方面三碳糖外運(yùn)減少，而在葉綠體基質(zhì)中大量積累，抑制卡爾文循環(huán)的運(yùn)行，同時(shí)過(guò)多的三碳糖將用于葉綠體基質(zhì)內(nèi)淀粉的合成。當(dāng)細(xì)胞質(zhì)中蔗糖利用減慢、合成或輸出受阻、細(xì)胞質(zhì)中游離的Pi水C4途徑：玉米和高粱資料分析：1966年，澳大利亞科學(xué)家哈奇和斯萊克在研究玉米、甘蔗等原產(chǎn)熱帶地區(qū)的綠色植物時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向這些綠色植物提供14CO2時(shí)，光合作用開始后的1s內(nèi)，竟有90%以上的14C出現(xiàn)在含有4個(gè)碳原子的有機(jī)酸（一種C4化合物）中。隨著光合作用的進(jìn)行，C4化合物中的14C逐漸減少，而C3化合物中的14C逐漸增多。C4途徑：玉米和高粱資料分析：1966年，澳大利亞科學(xué)家哈奇C4植物：玉米、高粱、甘蔗等C3植物：水稻、小麥、大豆等C4植物：玉米、高粱、甘蔗等C4植物的葉片結(jié)構(gòu)花環(huán)型結(jié)構(gòu)C4植物的葉片結(jié)構(gòu)花環(huán)型結(jié)構(gòu)微專題-光合作用科學(xué)史ppt課件C3PEP：磷酸烯醇式丙酮酸C3PEP：磷酸烯醇式丙酮酸CO2泵：PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力極高，具有把外界低濃度CO2濃縮到維管束鞘細(xì)胞中的作用。PEP羧化酶的活性比RuBP羧化酶的活性高60倍。CO2泵：PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力極高，具有把外界低濃度C4途徑的意義：在高溫、強(qiáng)光、干旱和低CO2條件下，C4植物顯示出高的光合效率。C4途徑的意義：在高溫、強(qiáng)光、干旱和低CO2條件下，C4植物例題：（2012年·上海高考）表3為某地夏季晴朗的某天，玉米和花生凈光合速率測(cè)定值。圖17表示玉米CO2同化途徑。玉米葉肉細(xì)胞中有一種酶，通過(guò)系列反應(yīng)將CO2“泵”入維管束鞘細(xì)胞，使維管束鞘細(xì)胞積累較高濃度的CO2，保證卡爾文循環(huán)順利進(jìn)行。這種酶被形象地稱為“CO2泵”。而花生缺乏類似的“CO2泵”。例題：（2012年·上海高考）表3為某地夏季晴朗的某天，玉米（1）11:00時(shí)，光照增強(qiáng)，溫度過(guò)高，葉片氣孔開度下降，作為光合原料之一的

減少，導(dǎo)致花生光合作用速率明顯下降；而此時(shí)玉米光合作用速率反而有所升高，原因是

。（2）如果在玉米葉肉細(xì)胞中注入某種抑制劑使“CO2泵”的活性降低，則在短時(shí)間內(nèi)，維管束鞘細(xì)胞中ATP的含量變化呈

趨勢(shì)，原因是

。（3）與11:00時(shí)相比，17:00時(shí)，玉米光合作用速率的限制因素是

。CO2

玉米有CO2泵，故在進(jìn)入植物體內(nèi)CO2減少的情況下，玉米仍可維持較高的細(xì)胞內(nèi)CO2濃度，此時(shí)光照增強(qiáng)，促進(jìn)光合作用加強(qiáng)上升此時(shí)卡爾文循環(huán)受阻，ATP的消耗減少，而光反應(yīng)產(chǎn)生ATP的過(guò)程不受影響光照強(qiáng)度（1）11:00時(shí)，光照增強(qiáng)，溫度過(guò)高，葉片氣孔開度下降，作（4）假設(shè)用表中11:00對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度連續(xù)照射兩種作物10分鐘，則玉米積累的葡萄糖總量比花生多________mg/m2。（相對(duì)原子量：C-12，O-16，H-1）（5）卡爾文循環(huán)需要光反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的H+，H+最初來(lái)源于物質(zhì)_____________。（6）NH4+能增加類囊體膜對(duì)H+的通透性，從而消除類囊體膜兩側(cè)的H+濃度差。若將NH4+注入葉綠體基質(zhì)，下列過(guò)程中會(huì)被抑制的是________。A.電子傳遞B.ATP的合成C.NADPH的合成D.光能的吸收

360水

（4）假設(shè)用表中11:00對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度連續(xù)照射兩種作物10CAM途徑：又景天科酸代謝途徑CAM途徑：生長(zhǎng)在熱帶干旱地區(qū)的景天科、仙人掌和菠蘿等植物有一種特殊的同化CO2的方式。CAM途徑：又景天科酸代謝途徑CAM途徑：生長(zhǎng)在熱帶干旱地區(qū)特點(diǎn)：在夜晚細(xì)胞中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）作為CO2受體，在PEP羧化酶催化下，形成草酰乙酸，再還原成蘋果酸，并貯于液泡中；白天蘋果酸則由液泡轉(zhuǎn)入葉綠體中進(jìn)行脫羧釋放CO2，再通過(guò)卡爾文循環(huán)轉(zhuǎn)變成糖。特點(diǎn)：在夜晚細(xì)胞中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）作為CO2受體，特點(diǎn)：夜晚氣孔開放，固定CO2產(chǎn)生有機(jī)酸，貯藏于液泡中。白天氣孔關(guān)閉，有機(jī)酸脫羧釋放CO2，參加卡爾文循環(huán)。特點(diǎn)：夜晚氣孔開放，固定CO2產(chǎn)生有機(jī)酸，貯藏于液泡中。白天例題：百合以氣孔白天關(guān)閉、夜間開放的特殊方式適應(yīng)高溫干旱環(huán)境。如圖為百合葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝示意圖，據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是（）A.圖中B物質(zhì)可能是葡萄糖B.線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)均能產(chǎn)生CO2C.PEP、RuBP均能與CO2結(jié)合D.夜間細(xì)胞液pH可能會(huì)下降例題：百合以氣孔白天關(guān)閉、夜間開放的特殊方式適應(yīng)高溫干旱環(huán)境例題：圖1是仙人掌類植物特殊的CO2同化方式，吸收的CO2生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用；圖2表示不同地區(qū)A、B、C三類植物在晴朗夏季的光合作用日變化曲線，請(qǐng)據(jù)圖分析并回答：例題：圖1是仙人掌類植物特殊的CO2同化方式，吸收的CO2生（1）圖1所示細(xì)胞在夜間能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有___________。該植物夜間能吸收CO2，卻不能合成糖類等有機(jī)物的原因是________________________。（2）圖1所示植物對(duì)應(yīng)圖2中的__________類植物（填字母），從生物進(jìn)化的角度看，該特殊的CO2同化方式是________________的結(jié)果。細(xì)胞溶膠和線粒體沒有光照，光反應(yīng)不能進(jìn)行，無(wú)法為碳反應(yīng)提供ATP和NADPHA自然選擇（1）圖1所示細(xì)胞在夜間能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有________（3）圖2中的A類植物在10～16時(shí)__________（能/不能）進(jìn)行光合作用的碳反應(yīng)，原因有_________________、___________________________。（4）與上午10時(shí)相比，中午12時(shí)B類植物細(xì)胞中C5含量變化是______