植物如何同時(shí)利用光合作用、呼吸作用、吸收作用來進(jìn)行生長的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單

【專家解說】：　一、綠色植物的光合作用 ―― 生物能量獲得 　?、骞夂献饔玫陌l(fā)現(xiàn)史 　　1、1864年，德國著名植物生理學(xué)家朱利葉斯.薩克斯實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？ 　　成功地證明植物葉片在光合作用中形成淀粉。光合作用需要光。 　　2、1880年，德國科學(xué)家恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處是什么？結(jié)論是什么？ 　　水綿細(xì)胞中有帶狀的葉綠體，好氧菌進(jìn)行有氧呼吸需要氧氣 　　結(jié)論：植物光合作用需要光，放氧結(jié)構(gòu)是葉綠體 　　3、1938年，美國的科學(xué)家魯賓（S.Rubin ）和卡門（Carmen）實(shí)驗(yàn) 　　方法：采用同位素示蹤法研究氧氣的來源 　　結(jié)論：證明了光合作用中釋放的氧氣完全來自水，同時(shí)還說明水的光氧化和二氧化碳的還原是分別進(jìn)行的。 　?、嫒~綠體色素 　?、糯嬖诓课唬耗覡罱Y(jié)構(gòu)薄膜 　　⑵提取和分離 程 序提 取 葉 綠 體 色 素分 離 葉 綠 體 色 素原 理 　　葉綠體色素分子不溶于水，但溶于酒精、丙酮和石油醚等有機(jī)溶劑。在層析液推動(dòng)下，各種色素沿著濾紙上升的擴(kuò)散速度不同，被濾紙吸附在一定的位置。方 法 步 驟①材料準(zhǔn)備： ②研磨提?。?③收集濾液：④濾液劃線： ⑤層析分離： ⑥色素展層：注 意 事 項(xiàng)葉片要剪碎，研磨要充分，速度要快。濾液畫線要細(xì)、直、濃，層析液不能沒過濾液畫線，操作完后要洗手　?、欠N類及其吸收光譜（選修和必修結(jié)合） 種　 類顏　 色含 量 %吸 收 光 譜葉綠素葉綠素a 葉綠素b藍(lán)綠色 黃綠色50.0 25.0吸收和轉(zhuǎn)換光能吸收、傳遞光能類　胡 蘿卜素葉黃素 胡蘿卜素黃　色 橙黃色17.0 8.0補(bǔ)充資料：影響葉綠素合成的環(huán)境因素　　許多環(huán)境條件影響葉綠素的合成，所以也影響葉色的深淺。光照是影響葉綠素合成主要條件。光線過弱，植株會(huì)出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，如豆芽，韭黃。溫度主要通過影響酶的活性而影響葉綠素合成。一般來說，葉綠素形成的最低、最適和最高溫度分別是2—4℃、30℃左右和40℃。植株缺乏氮、鎂、鐵、錳、銅、或鋅等元素不能合成葉綠素，呈缺綠病。其中，氮和鎂是組成葉綠素的元素，而鎂、鐵、錳、銅、或鋅等可能是葉綠素合成過程中某些酶的活化劑。 　　㈢光合作用的過程 　 項(xiàng)　 目光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū) 　　別反應(yīng)部位 與光關(guān)系 反應(yīng)步驟 主要產(chǎn)物 反應(yīng)實(shí)質(zhì)葉綠體片層膜上 由光引起，在光下進(jìn)行 ①葉綠素吸收和轉(zhuǎn)化光能 ②水光解和放氧 ③光合磷酸化 ④NADPH的產(chǎn)生 O2 、ATP、NADPH 光能→電能→化學(xué)能葉綠體基質(zhì)中 不需要光 ①CO2的固定 ②三碳酸被還原 ③合成葡萄糖等 ④C5的再生 葡萄糖等有機(jī)物 同化CO2形成貯能有機(jī)物兩 者 聯(lián) 系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和有還原能力的NADPH ；暗反應(yīng)繼續(xù)完成儲(chǔ)存能量于光合產(chǎn)物的過程　?、鐲3植物和C4植物的區(qū)別： 特征C3植物C4植物（玉米、甘蔗、高粱等）葉結(jié)構(gòu)維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體，其周圍葉肉細(xì)胞排列疏松維管束鞘含有葉綠體，其周圍葉肉細(xì)胞排列緊密，和維管束鞘細(xì)胞共同構(gòu)成花環(huán)結(jié)構(gòu)。CO2 固 定部位 受體 酶 固定產(chǎn)物 固定效率葉肉細(xì)胞 五碳化合物RuBP（二磷酸核酮糖） 與CO2親和力低 三碳化合物（3磷酸甘油酸） 低葉肉細(xì)胞、維管束鞘細(xì)胞 三碳化合物PEP（磷酸烯醇式丙酮酸） 與CO2親和力高 四碳化合物（草酰乙酸） 高CO2同化為有機(jī)物葉肉細(xì)胞內(nèi)通過C3途徑實(shí)現(xiàn)在維管束鞘細(xì)胞內(nèi)通過C3途徑實(shí)現(xiàn)植物類型典型溫帶植物典型熱帶或亞熱帶植物　?、楣夂献饔玫囊饬x：生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝 　　⑴同化碳素形成有機(jī)物，促進(jìn)生物圈的碳循環(huán) 　　⑵轉(zhuǎn)化光能為生命活動(dòng)提供動(dòng)力 　?、莾艋諝?　?、壬镞M(jìn)化的意義：光合作用使有氧呼吸型的生物得以發(fā)生和發(fā)展，對(duì)O3層的形成有重要作用 　　㈥提高農(nóng)作物對(duì)光能的利用率（措施） 途徑延長光合作用時(shí)間增加光合面積提高光合作用效率具體措施間種、套種、輪種⑴合理密植 ⑵間作套種⑴控制光照強(qiáng)弱和光質(zhì) ⑵增加CO2濃度 ⑶合理施肥　　二、呼吸作用 ――生物能量轉(zhuǎn)換 　?、焙粑饔玫母拍顑?nèi)涵 　　⑴活細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的分解反應(yīng)　 　?、瓢橛心芰康尼尫拧⑥D(zhuǎn)移 　?、欠譃橛醒鹾粑蜔o氧呼吸 　　⒉有氧呼吸 　?、胚^程 　　　　　　　　　　 　?、铺卣鳎ǜ拍钜兀?　?、儆杏坞x氧參加 　?、谟袡C(jī)物被徹底氧化分解 　　③釋放能量生成大量的ATP 　?、苤饕诰€粒體中進(jìn)行 　　⑤總反應(yīng)式如下： 　?、碂o氧呼吸 　　⑴乳酸發(fā)酵和酒精發(fā)酵的過程 　　　　　　　　　　　　　 　?、铺卣鳎ǜ拍钜兀?　?、偃^程無游離氧參加 　?、趶?fù)雜有機(jī)物降解為簡單有機(jī)物 　?、坩尫拍芰可缮倭康腁TP 　?、苁冀K在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行 　　⑤乳酸發(fā)酵和酒精發(fā)酵反應(yīng)式如下： 　　 　?、菬o氧呼吸與有氧呼吸的比較 類型有氧呼吸無氧呼吸區(qū)別與氧關(guān)系 最終產(chǎn)物 釋放能量 呼吸部位有O2參加 CO2和H2O 多 主要在線粒體內(nèi)無O2參加 主要是簡單有機(jī)物 少 始終在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)　 聯(lián)　　 系糖解過程相同，丙酮酸繼續(xù)反應(yīng)的途徑不同 　?、春粑饔玫囊饬x 　?、偶?xì)胞呼吸能為生物體的生命活動(dòng)提供能量 　?、浦虚g產(chǎn)物作為其它有機(jī)物合成的原料。 　　5．光合作用和呼吸作用的比較 　光合作用呼吸作用區(qū) 別細(xì)胞類型 與光關(guān)系 場(chǎng)　 所 物質(zhì)轉(zhuǎn)變 能量轉(zhuǎn)換植物細(xì)胞 只在光照下發(fā)生 葉綠體 合成有機(jī)物 儲(chǔ)能過程植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞 有光無光都發(fā)生 線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 分解有機(jī)物 主要為放能過程聯(lián)　　 系①光合放氧為呼吸使用；呼吸釋放CO2被光合同化；呼吸作用分解的有機(jī)物正是光合作用所制造的 ②中間產(chǎn)物（三碳化合物）可交替使用；共用ATP 　　【典型例題分析】 　　1．分別在A、B、C三個(gè)研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色）、幾乎無色。 處理ABCSiO2（少量）+++CaCO3（少量）－++95%乙醇（10毫升）+－+蒸餾水（10毫升）－+－　　注：“+”表示加；“－”表示不加。試回答： 　　⑴A處理得到的溶液顏色是_____________　，原因是_____________。 　　⑵B處理得到的溶液顏色是_____________　，原因是_____________。 　?、荂處理得到的溶液顏色是_____________　，原因是_____________。 　　【解析】本題考查實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷與機(jī)理分析的能力。本題考察的是葉綠素提取的原理，葉綠體色素易溶于有機(jī)溶劑，難溶于水。SiO2作用是使葉片研磨充分。CaCO3作用是使防止在酸性環(huán)境中色素被破壞。 　　[答案]： 　　⑴A 黃綠色，部分葉綠素受到破壞。 　?、艬 幾乎無色，葉綠素不溶于水。 　　⑶C 深綠色，大量葉綠素溶于乙醇中。 　　2．為了驗(yàn)證“二氧化碳是光合作用合成有機(jī)物的必需原料”，某同學(xué)制定了下列實(shí)驗(yàn)方案： 　?、艑?shí)驗(yàn)?zāi)康模裕? 　?、茖?shí)驗(yàn)材料和用具（略） 　　⑶實(shí)驗(yàn)方法和步驟 　?、儆靡贿m當(dāng)大小的玻璃罩住一株生長正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液，密封不透氣。 　?、趯⑸鲜鲋参锛把b置在暗室中饑餓，消耗掉葉片中的有機(jī)物，暗室中裝有紅色安全燈。 　　③饑餓一段時(shí)間以后，自暗室中取出，光照若干小時(shí)，使其充分進(jìn)行光合作用 　　④取一葉片，放入盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中。 　?、輰⒁呀?jīng)脫綠的葉片取出，平鋪在一個(gè)培養(yǎng)皿中，用碘—碘化鉀溶液，檢測(cè)有無葡萄糖的特異性顏色反應(yīng)出現(xiàn)。 　　該實(shí)驗(yàn)方案有幾處明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)指出錯(cuò)誤并改正。 　　【解析】本題是實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)綜合習(xí)題，回答時(shí)既要注重光合作用的基本知識(shí)又要聯(lián)系相關(guān)的化學(xué)原理，還應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)對(duì)照原則和控制相關(guān)的實(shí)驗(yàn)變量。 　　[答案] 　?、旁囼?yàn)步驟②中暗室中的紅色安全燈應(yīng)改為綠色安全燈。 　　⑵試驗(yàn)步驟⑤中葡萄糖應(yīng)該為淀粉。 　　⑶未設(shè)立對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置如下： 　　①裝置同題干中的步驟①，但玻璃罩內(nèi)用同樣生長狀況的另一株植物代替題干中的植物，用一杯清水代替NaOH溶液； 　?、趯⑸鲜鲅b置中的植物放在黑暗中饑餓，消耗掉葉片中貯存的有機(jī)物，暗室中裝有綠色安全燈。 　?、壑貜?fù)題干中的步驟③④； 　?、苤貜?fù)改正后的題干中的步驟⑤。 　　3．下圖表示野外松樹（陽生植物）光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。其中的縱坐標(biāo)表示松樹整體表現(xiàn)出的吸收CO2和釋放CO2量的情況。 請(qǐng)分析回答： 　　 　　　　　　　　　　 　?、?光照強(qiáng)度為b時(shí)，光合作用強(qiáng)度_________________________。 　?、?光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出的CO2的量。如果白天光照強(qiáng)度較長時(shí)期為a，植物能不能正常生長？為什么？ 　　⑶ 如果將該曲線改繪為人參（陰生植物）光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的曲線，b點(diǎn)的位置應(yīng)如何移動(dòng)，為什么？ 　　【解析】本題是光合作用和呼吸作用的綜合習(xí)題，首先應(yīng)理解圖中曲線的含義。 　　吸收二氧化碳代表光合作用，放出二氧化碳代表呼吸作用。還應(yīng)注意陰生植物達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度時(shí)所需光照強(qiáng)度小于陽生植物。 　　[答案] 　?、?最高，光照強(qiáng)度再增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不再增加。 　　⑵ 不能。光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用形成的有機(jī)物和呼吸作用消耗的有機(jī)物相等，但晚上只進(jìn)行呼吸作用。因此，從全天看，消耗大于積累，植物不能正常生長。 　?、?左移，與松樹比較：人參光合作用強(qiáng)度達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，所需要的光照強(qiáng)度比松樹低.