高考生物一轮总复习 第三单元 第三讲 能量之源-光与光合作用课件.ppt

第三讲能量之源 光与光合作用 一 捕获光能的色素和叶绿体的结构1 填写出叶绿体的结构示意图 知识梳理 暗反应 色素和与光反应有关的酶 2 巧记 叶绿体 叶绿体膜两层 基质基粒来组成 类囊体来堆叠 上有色素酶附着 吸收光能来转化 光合作用好场所 2 填表比较叶绿体色素的种类和功能 叶绿素 蓝紫光和红光 叶绿素 黄 橙黄 蓝紫光 解惑 1 叶绿体和液泡中都有色素 但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获 2 叶绿体中的色素只存在于光反应部位 叶绿体类囊体的薄膜上 与光合作用有关的酶存在于两个部位 叶绿体类囊体的薄膜上和基质中 二 光合作用的反应式及过程请将科学家和相关实验结论连起来 三 光合作用与化能合成作用1 光合作用的反应式及过程 1 总反应式 2 过程 叶绿体类囊体薄膜 ATP 叶绿体基质 CO2 C5 ADP Pi 稳定化学能 光反应为暗反应提供 暗反应为光反应提供 四 光合作用原理的应用1 光合作用的影响因素 1 空气中浓度 2 土壤中 3 光照的以及光的 4 的高低 H 和ATP ADP Pi CO2 水分含量 时间 强度 成分 温度 警示 各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用 而是综合作用 但各种因子的作用并不是同等重要的 其中起主要作用的因子为关键因子 因此在分析相关问题时 应抓关键因子 2 光合作用的应用控制和温度的高低 适当增加作物环境中来提高光合作用强度 光照的强弱 CO2的浓度 五 填表比较光合作用与化能合成作用 绿色植物 硝化细菌 氧化无机物放出 判断下列说法的正误 1 叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 2013 新课标 2 利用水稻的叶黄素缺失突变体的叶片进行红光照射光吸收测定和色素层析条带分析 从上至下 与正常叶相比 结果是光吸收差异显著 色素带缺第2条 2011 江苏卷 自主检测 3 离体叶绿体基质中添加ATP NADPH和CO2后 可完成碳 暗 反应 2011 浙江卷 4 在叶肉细胞中 CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质 线粒体基质 2009 天津卷 5 光合作用过程中光能转变为化学能 细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP 2009 浙江卷 6 番茄幼苗在缺镁培养液中培养一段时间后 与对照组相比 其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度降低 暗反应强度降低 2011 全国新课标卷 7 夏季连续阴天 大棚中白天适当增加光照 夜晚适当降温 可以提高作物产量 2009 浙江卷 8 停止供水 植物光合速率下降 这是由于水是光合作用的原料 又是光合作用产物在植物体内运输的主要介质 2012 浙江卷 考点一捕获光能的色素与光合作用过程 核心突破 1 叶绿素和其他色素 2 光反应与暗反应的联系 1 光反应为暗反应提供 H ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 如下图 2 光反应与暗反应的联系 1 光反应为暗反应提供 H ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 如下图 2 没有光反应 暗反应无法进行 没有暗反应 有机物无法合成 总之 光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段 暗反应是光反应的继续 是物质和能量转化的完成阶段 二者相辅相成 易混易错 与光合作用过程有关的3个易错点 1 暗反应有光无光都能进行 若光反应停止 暗反应可持续进行一段时间 但时间不长 故晚上一般认为只进行呼吸作用 暗反应不进行 2 光反应快于暗反应 光照总时间相同时 光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累得多 因为 H ATP基本不积累 利用充分 但一直光照会造成 H ATP的积累 利用不充分 如甲一直光照10分钟 乙光照5秒和黑暗5秒相间隔持续20分钟 则光合作用制造的有机物 甲 乙 暗反应时间长 3 光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段 不能用于其他生命活动 其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸 命题预测 考向预测一光合作用的色素和场所 1 叶绿体中的类囊体有两种 基粒类囊体和基质类囊体 如下图 基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来 下列有关叙述正确的是 A 叶绿体中的色素主要分布于类囊体腔内B H2O在光下分解为 H 和O2的过程发生在基质类囊体上C CO2的固定过程发生在基粒类囊体上D 在类囊体上含有与光反应有关的酶和色素 解析叶绿体中的色素分布于类囊体膜上 H2O的光解在两种类囊体上都能发生 因为其上含有与光反应有关的酶 CO2固定发生在叶绿体基质中 答案D 考向预测二光合作用的过程2 光合作用过程包括光反应和暗反应 下图表示光反应与暗反应的关系 据图判断下列叙述不正确的是 A 光反应为暗反应提供ATP和NADPH H B 停止光照 叶绿体中ATP和NADPH含量下降C ATP的移动方向是由类囊体到基质D 植物在暗处可大量合成 CH2O 解析光合作用必须在光照条件下进行 在暗处不能进行光合作用 答案D 3 2014 新课标 正常生长的绿藻 照光培养一段时间后 用黑布迅速将培养瓶罩上 此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是A O2的产生停止B CO2的固定加快C ATP ADP比值下降D NADPH NADP 比值下降 关键点拨 解析用黑布将培养瓶罩住 光反应停止 氧气的产生停止 A项会发生 光反应停止 H 和ATP的产生停止 导致暗反应C3的还原速度减慢 C3在叶绿体内积累导致二氧化碳的固定减慢 B项不会发生 光反应停止 ATP的生成减少 ATP ADP比值下降 C项会发生 光反应停止 NADPH H 的产生减少 NADPH NADP 比值下降 D项会发生 答案B 方法规律 光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响当外界条件改变时 光合作用中C3 C5 H ATP的含量变化可以采用下图分析 提示 1 以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化 而非长时间 2 以上各物质变化中 C3和C5含量的变化是相反的 H 和ATP含量变化是一致的 考点二影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用 核心突破 1 内部因素 1 与植物自身的遗传特性有关 以阴生植物 阳生植物为例 如图所示 2 植物叶片的叶龄 叶面积指数也会影响光合作用 如图所示 2 外部因素 1 单因子 2 多因子 曲线分析 P点之前时 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随其因子的不断加强 光合速率不断提高 当到Q点及之后时 横坐标所表示的因素 不再是影响光合速率的因子 要想提高光合速率 可采取适当提高图示中的其他因子的方法 应用 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加光合作用酶的活性 提高光合速率 也可同时充入适量的CO2 进一步提高光合速率 当温度适宜时 要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率 总之 可根据具体情况 通过提高光照强度 调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率 以达到增产的目的 命题预测 考向预测一以坐标曲线图的形式考查单因子变量对光合作用的影响 4 2013 重庆理综 图为水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图 下列有关叙述 正确的是 A t1 t2 叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加 基质中水光解加快 O2释放增多B t2 t3 暗反应 碳反应 限制光合作用 若在t2时刻增加光照 光合速率将再提高C t3 t4 光照强度不变 光合速率的提高是由于光反应速率不变 暗反应增强的结果D t4后短暂时间内 叶绿体中ADP和Pi含量升高 C3化合物还原后的直接产物含量降低 解析水的光解 O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上 而不是叶绿体基质 A项错误 t2 t3 限制光合速率的因素为CO2浓度此时光照充足且恒定 若增加光照 光合速率不会提高 B项错误 t3 t4 暗反应增强 一定程度上加快ATP和ADP的转化 同时促进了光反应 C项错误 突然停止光照 光反应减弱甚至停止 类囊体薄膜上ATP合成受阻 ATP含量减少 ADP和Pi含量升高 被还原的C3化合物减少 直接产物含量降低 D项正确 答案D 考向预测二多因子变量对光合作用的影响5 甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系 下列相关描述中错误的是 A 甲图中 在a 点限制光合作用速率的主要因素是光照强度 在b 点限制光合作用速率的主要因素是温度B 从乙图可以看出 当超过一定温度后 光合作用速率会随着温度的升高而降低C 温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的D 若光照强度突然由a变为b 短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加 解析甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响 乙图表示温度对光合作用速率的影响 分析甲图中某点上的限制因素时 要看曲线是否达到饱和点 如果没有达到饱和点 如a 点 则限制因素为横坐标表示的因素 即光照强度 当达到饱和点以后 如b 点 则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素 如温度 当光照强度突然增强时 光反应速率加快 产生更多的 H 和ATP 短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变 故C3的含量会减少 答案D 易错易混 正确区分表观光合速率与真正光合速率1 光合速率与呼吸速率的表示方法 1 净光合速率 常用一定时间内O2释放量 CO2吸收量或有机物积累量表示 2 真正光合速率 常用一定时间内O2产生量 CO2固定量或有机物产生量表示 3 呼吸速率 植物置于黑暗环境中 测定实验容器内CO2增加量 O2减少量或有机物减少量 2 表观光合速率与真正光合速率的关系 1 绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率 A点 2 绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行 测得的数据为净光合速率 3 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 关系式用O2 CO2或葡萄糖的量表示如下 光合作用产氧量 氧气释放量 细胞呼吸耗氧量 光合作用固定CO2量 CO2吸收量 细胞呼吸释放CO2量 光合作用葡萄糖产生量 葡萄糖积累量 增重部分 细胞呼吸消耗葡萄糖量 典例训练 1 以测定的CO2吸收量与释放量为指标 研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响 结果如图所示 下列相关分析正确的是 A 光照相同时间 35 时光合作用制造的有机物的量与30 时相等B 光照相同时间 在20 条件下植物积累的有机物的量最多C 温度高于25 时 光合作用制造的有机物的量开始减少D 两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等 解析光下CO2的消耗量应为CO2吸收量与CO2释放量之和 35 时消耗量为3 00 3 50 6 50 30 时消耗量为3 50 3 00 6 50 图中可见光下25 时CO2吸收量最大 故25 时植物积累的有机物的量最多 25 时 光合作用CO2的消耗量应为3 75 2 25 6 00 而30 35 时都为6 50 图中两曲线的交点应表示光合作用积累的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等 答案A 密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线解读 典型图示 图示解读 图1夏季一昼夜CO2吸收和释放 图2密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线 信息解读 1 图1中各点含义及形成原因分析a点 凌晨2时 4时 温度降低 呼吸作用减弱 CO2释放减少 b点 有微弱光照 植物开始进行光合作用 bc段 光合作用小于呼吸作用 c点 上午7时左右 光合作用等于呼吸作用 ce段 光合作用大于呼吸作用 d点 温度过高 部分气孔关闭 出现 午休 现象 e点 下午6时左右 光合作用等于呼吸作用 ef段 光合作用小于呼吸作用 fg段 没有光照 停止光合作用 只进行呼吸作用 2 图1中有机物产生与消耗情况的分析 见图 1 积累有机物时间段 ce段 2 制造有机物时间段 bf段 3 消耗有机物时间段 Og段 4 一天中有机物积累最多的时间点 e点 5 一昼夜有机物的净积累量表示 SP SM SN 典例训练 2 2014 北京东城一模 某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验 连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率 得到如图所示曲线 整个过程呼吸速率恒定 据图分析正确的是 A 图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个B 绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时C 实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱D 实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体 解析图中细线是在恒温密闭环境中测得的二氧化碳吸收速率 当吸收速率为零时 表示植物不从外界吸收二氧化碳 此时光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供 即此时呼吸速率与光合速率相等 根据图解可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个 分别在第6 18 30 42小时 A错误 据曲线分析 CO2吸收速率最大时对应的时间是第36小时 B错误 由曲线图看出 前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低 因此 前24小时比后24小时的平均光照强度弱 C正确 实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所包括细胞质基质 线粒体和叶绿体 D错误 答案C 1 光合作用发现史 1 1771年普利斯特利实验 重点实验光合作用发现史和绿叶中色素的提取和分离 基础落实 本实验缺点 缺乏空白对照 实验结果的说服力不强 2 1864年萨克斯实验 深蓝色 产生淀粉 3 本实验中黑暗处理的目的 消耗掉 避免干扰 4 本实验为自身对照 自变量为 因变量为 表观因变量为 叶片中原有的淀粉 是否照光 一半曝光与另一半遮光 叶片是否制造出淀粉 是否出现颜色变化 出现深蓝色 叶绿体 被光束照射 叶绿体所 有受光 O2是叶绿体释 放出来的 叶绿 体是光合作用的场所 6 本实验的实验组为 对照组为 7 本实验中为自身对照 自变量为 因变量为 极细光束照射处的叶绿体 黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体 光照 照光处与不照光处 黑暗与完全曝光 好氧细菌分布 8 1941年鲁宾 卡门实验 光合作用释放 的氧气来自水 9 本实验方法为 10 本实验为相互对照 自变量为 因变量为 2 绿叶中色素的提取和分离 的实验原理 1 提取 绿叶中的色素溶于而不溶于水 可用等有机溶剂提取绿叶中的色素 同位素标记法 标记物质 O2的放射性 有机溶剂 无水乙醇 2 分离 各种色素在中的溶解度不同 在滤纸上扩散得快 反之则慢 从而使各种色素相互分离 溶解度高的随层析液 层析液 3 实验试剂的作用 提取 分离 研磨 色素 警示 关键词及其与试剂的对应关系提取色素 无水乙醇 分离色素 层析液 一 恩格尔曼实验方法的巧妙之处1 实验材料选得妙用水绵作为实验材料 水绵不仅具有细而长的带状叶绿体 而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中 便于观察和分析研究 2 排除干扰的方法妙实验成功的关键之一在于控制无关变量 恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 排除了环境中光线和氧的影响 从而确保实验能够正常进行 核心突破 3 观测指标设计得妙通过好氧细菌的分布进行检测 从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位 4 实验对照设计得妙进行黑暗 局部光照 和曝光的对比实验 从而明确实验结果完全是由光照引起的 二 绿叶中色素的提取和分离的实验操作 命题预测 考向预测一以基础为核心考查实验操作原理 过程与分析 1 2013 江苏单科 关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作 正确的是A 使用定性滤纸过滤研磨液B 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C 在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2 3次D 研磨叶片时 用体积分数为70 的乙醇溶解色素 解析过滤主要是将滤渣和滤液分开 要用吸水性差的纱布而不能用吸水性强的滤纸过滤研磨液 A错误 干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快的上升 使色素更好地分离 B正确 画滤液细线 要等一次画完干燥后才能重复 防止滤液细线过粗 C错误 叶绿体中色素为脂溶性的 要用无水乙醇溶解 D错误 答案B 2 2013 海南单科 关于叶绿素提取的叙述 错误的是A 菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B 加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏C 用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D 研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分 解析菠菜绿叶富含叶绿素 可用作提取叶绿素的材料 A项正确 加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏 B项正确 用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b C项错误 研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分 D项正确 答案C 归纳总结 绿叶中色素的提取和分离 实验中的注意事项及操作目的 考向预测二经典实验拓展3 2013 海南单科 某植物叶片不同部位的颜色不同 将该植物在黑暗中放置48h后 用锡箔纸遮蔽叶片两面 如图所示 在日光下照光一段时间 去除锡箔纸 用碘染色法处理叶片 观察到叶片有的部位出现蓝色 有的没有出现蓝色 其中 没有出现蓝色的部位是 A a b和dB a c和eC c d和eD b c和e解析植物叶片黄白色区域的叶肉细胞中不含叶绿体 不能进行光合作用 c处叶肉细胞中尽管含有叶绿体 但被锡箔纸遮住部位不能接受光照 也不能进行光合作用 均不能产生光合作用产物淀粉 加碘液不会变蓝 故选B项 答案B 4 把培养在完全营养液中 生长状态良好且一致的3组某种植物幼苗分别放入A B C三个完全相同的玻璃钟罩内 如下图所示 其中A不密封 B C密封 B内培养皿中盛有Ba OH 2溶液 A C内培养皿中盛有蒸馏水 各培养皿中液体的体积相同 该实验在光照充足 温度适宜的环境中进行 下列有关叙述正确的是 A 该实验的目的是探究光照 CO2浓度对幼苗光合强度 或生长量 的影响B 培养一段时间后 预期的实验结果是 B中的幼苗生长量比C中的小C 培养一段时间后 预期的实验结果是 A中的幼苗生长量比C中的小D 应再增设D组实验 装置如B组 在暗处 温度适宜的环境中进行 解析三组分别代表不同的CO2浓度条件 故自变量是CO2浓度故A错 装置B中的CO2浓度几乎为0 不能进行光合作用 而C装置能进行光合作用 故B正确 装置A可从大气中源源不断的获取CO2 CO2浓度几乎不变 而装置CCO2浓度不断降低 故A中的生长量比C中的大 此实验可不再设置对照 答案B 叶绿体 绿叶中色素的提取和分离 双层膜 基粒 叶绿体基质 类囊体 光照 温度CO2浓度 水和矿质元素 光反应 暗反应 高考体验 1 2012 上海高考 下图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果 据图判断用作实验材料的叶片颜色为 A 红色B 黄色C 绿色D 紫色解析在叶绿体色素提取和分离实验中 滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是 叶绿素b 叶绿素a 叶黄素 胡萝卜素 由图可知 叶绿素含量比类胡萝卜素含量少 用作实验材料的叶片应呈黄色 答案B 2 2014 海南卷 将水生植物和小鱼放入盛有水的玻璃缸中 密闭后置于光照 温度等适宜条件下 下列相关叙述 错误的是A 植物为鱼的生存提供氧气B 鱼可为植物的光合作用生存提供CO2C 能量流动可以从植物到鱼 也可以由鱼到植物D 若该玻璃缸长期置于黑暗中 鱼和植物将会死亡 解析植物通过光合作用为鱼的生存提供氧气 鱼可通过呼吸作用为植物的光合作用提供CO2 A B正确 能量流动是单向的 不能循环 C错 若该玻璃缸长期置于黑暗中 没有能量输入 鱼和植物将会死亡 D正确 答案C 3 2013 海南单科 关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述 错误的是A DNA复制需要消耗能量B 光合作用的暗反应阶段需要消耗能量C 物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATPD 细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生 解析合成物质的过程需要消耗能量 细胞内DNA复制过程中需要的能量由ATP提供 A项正确 光合作用的暗反应阶段中C3的还原需要消耗光反应阶段所产生的 H 和ATP B项正确 协助扩散需要载体蛋白的参与 但不消耗能量 C项错误 有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸都在细胞质基质中完成 均能产生ATP D项正确 答案C 4 2014 山东卷 我省某经济植物光合作用的研究结果如图 图甲 1 图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片中叶绿素含量的影响 叶绿素存在于叶绿体中的 上 需先用 填溶剂名称 提取叶片中的色素 再测定叶绿素含量 用纸层析法进一步分离色素时 叶绿素a和叶绿素b在层析液中溶解度较大的是 据图分析 该植物可通过 以增强对弱光的适应能力 2 图乙表示初夏某天在遮光50 条件下 温度 光照强度 该植物净光合速率和气孔导度 气孔张开的程度 的日变化趋势 8 00到12 00光照强度增强而净光合速率降低 主要原因是 18 00时叶肉细胞内产生ATP的细胞器有 3 实验过程中 若去除遮光物 短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3化合物含量 解析 1 吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上 一个个圆饼状的类囊体堆叠成基粒 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中 可以用无水乙醇 或丙酮 提取绿叶中的色素 绿叶中的溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快 层析后叶绿素a比叶绿素b扩散得更远说明叶绿素a在层析液中溶解度较大 由图甲可知 叶绿素含量随着遮光面积的增加而升高 因此植物是通过增加叶绿素含量来增加对弱光的适应能力 2 8 00到12 00气温升高呼吸速度增强 光照强度增加 但气孔导度相对稳定 由于受到CO2供应的限制 光合速率升高远不如呼吸速率升高的幅度大 光合速率与呼吸速率的差值减小 净光合速率降低 18 00时光合速率 呼吸速率 既进行光合作用也进行呼吸作用 叶肉细胞中的线粒体和叶绿体都能产生ATP 3 突然去除遮光物 光反应加强 为暗反应提向更多的ATP和 H 导致较多的C3被还原 C3含量减少 答案 1 类囊体膜 或类囊体 基粒 无水乙醇 或丙酮 叶绿素a增加叶绿素含量 2 呼吸作用增强 光合速率与呼吸速率的差值减小线粒体 叶绿体 3 减少