【高考生物】释疑光合作用-学案.pdf

【高考生物】

释疑光合作用48问

1.对于高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官，这些植物的叶片多数是绿色，

“多数”如何理解？

植物叶片呈现的颜色是叶片各种色素的综合表现，其中主要的影响因素是绿色的叶绿

素和黄色的类胡萝卜素两大类色素之间的比例。高等植物叶片所含的各种色素的数量

与植物种类、叶片老嫩、生育期及季节有关。一般来说，正常的叶子的叶绿素和胡萝

卜素的比例约为3：1。叶绿素a和叶绿素b的比例也约为3：1，叶黄素和类胡萝卜素

的比例约为2：1。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，所以正常的叶

片总是呈绿色。秋天、条件不正常或者叶片衰老时，叶绿素较容易被破坏或降解，数

量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。至于红叶，因秋天降温，体内

积累了较多的可溶性糖以适应寒冷，就形成了较多的花青素（红色），叶片就呈红色。

枫树的叶片秋季变红，绿肥紫云英在冬天寒潮来临后叶茎变红，都是这个道理。

2.叶绿素是蛋白质吗？

叶绿素有一个类卟啉环结构，中心配位镁离子，该部分组成键网中的电子吸收光；还

有一条长的叶绿醇侧链构成的疏水性尾部，能将叶绿素锚定在光合膜上。不同叶绿素

的主要区别在于类卟啉环周围的取代基和双键类型不同。

叶绿素不是蛋白质。分离出来的叶绿素分子是不能将它所吸收的光能转化成生命系统

可利用的能量形式的，它必须与适当的蛋白质结合在一起并埋在光合膜内才能发挥作

用。在植物类囊体膜和光合细菌的膜中，吸光叶绿素与多种蛋白质组成一个大型复合

体称作光系统。每个光系统的捕获光能的天线部分有数百个叶绿素分子。

3.光照强度超过一定值，光合速率会下降吗？植物如何应对？

光是光合作用的能源，光能超过光合系统所能利用的数量时，过剩光能可能具有破坏

性。多余光能对光合作用产生抑制作用使光合作用的量子效率下降的现象叫作光抑制。

当所超出的光能并不多时，光合量子效率下降，但光合作用的最高速率并不受影响，

这种降低通常是暂时的，当光强下降到饱和光强以下时可以恢复原来的水平；当多余

的光能不能完全被转化为热能耗散掉时就会对光系统造成损伤，这时不仅量子效率降

低，光合最高速率也会下降，而且这种光抑制是较长期的，可维持数周甚至数月。

光合生物一般都具有复杂的调节和修复机制。避免遭受光损伤可以从多个水平上进行。

第一道防线是以热能的形式来淬灭过多的激发能，从而防止破坏。如果还有剩余，就

会形成有毒的光产物，可以通过第二道防线的多个清除系统来消除。如果第二道防线

仍然失败，光产物将会破坏光系统Ⅱ（PSⅡ）的D1蛋白，导致光抑制，光合作用速率

下降。D1蛋白从PSⅡ反应中心被切离并降解，新合成的D1蛋白会被重新插入到PSⅡ

反应中心，形成有功能的单位。

植物还可以通过叶子运动，调节角度去回避强光；叶绿体运动到细胞表面平行于入射

光方向排列，以避免过多地吸收光能。这些都是在强光下植物的保护性反应。

4.光合作用一定需要叶绿素分子参与吗？

是的。叶绿素分子有吸收、传递和转化光能的作用。每吸收一个光子必须由几百个叶

绿素分子组成的功能单位参与才能完成。光合细菌虽然没有叶绿体和类囊体，但含有

类似植物叶绿素a的光合色素—细菌叶绿素，用来捕获光能。

在光合作用中，当类胡萝卜素、叶绿素这些聚光色素吸收光能后，光能经过色素之间

的传递到达反应中心。反应中心是将光能转化为化学能的膜蛋白复合体，其中包含参

与能量转换的特殊叶绿素a。特殊叶绿素a被光激发成为激发态，迅速交出一个电子，

传给原初电子受体，此时特殊叶绿素a被氧化成了带正电荷的氧化态，而原初电子受

体被还原成带负电荷的还原态，这样就产生了一个不可逆的电荷分离，发生氧化还原

的化学变化。

5.光能利用率，光合作用效率有什么异同？

所谓光能利用率，是指植物光合作用所累积的有机物所含的能量，与同期照射在单位

地面上光能量的比。植物的光能利用率约为5%。

光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中

吸收的光能的比值。农作物的光合作用效率与C02浓度、光照强度、温度、矿质元素

等有密切关系；光能利用率与复种指数、合理密植、作物生育期植株株型、C02浓度、

光照强度、温度、矿质元素等都有密切关系。因此，提高光合作用效率能够提高光能

利用率，提高光能利用率不一定能提高光合作用效率。但二者均影响农作物产量，即

提高光能利用率和提高光合作用效率均能提高单位面积上农作物的产量。

6.叶绿素溶液在反射光下