高考生物大一轮复习 第五章 第4节能量之源 光与光合作用课件 新人教版必修1.ppt

第4节能量之源 光与光合作用 梳理 备考导航 蓝紫光 红光 蓝紫光 叶绿体 酶 吸收光能 H O2 ATP 叶绿体基质内 多种酶 CO2的固定 C3的还原 光照强弱 温度的高低 CO2浓度 化学能 糖类 光能 整合 知识体系 自我校对 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 一 叶绿体的结构和捕获光能的色素1 叶绿体 1 结构示意图 2 功能 进行 的场所 光合作用 2 色素的种类和功能 叶绿素a 蓝 紫光和 红光 中下层 最下层 橙黄 蓝 紫光 中上层 最上层 黄 叶绿素b 二 光合作用的探究历程请将科学家和其相关实验的结论连起来 三 光合作用的过程 四 影响光合作用的因素和化能合成作用1 影响光合作用的因素 1 光合作用强度 含义 植物在 通过光合作用制造糖类的数量 单位时间内 产物生成 2 影响光合作用的环境因素有 水分 光照的 及光的成分 温度的高低等 CO2浓度 长短与强弱 2 光合作用与化能合成作用的比较 光能 绿色植物 思考辨析1 能进行光合作用的生物一定含有叶绿体 2 叶片黄化 叶绿体对红光的吸收增多 3 植物体自身的遗传特性可以影响光合速率 4 暗反应必须在无光条件下进行 5 无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率高 6 真核生物有氧呼吸的主要场所是线粒体 光合作用的主要场所是叶绿体 精研 核心考点 考点一光合作用的基本过程 典例1 2013 重庆卷 6 如图是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 命题思路 命题多以叶绿体的结构 功能 光反应和暗反应的场所及物质 能量变化为知识背景考查光反应和暗反应过程 反应条件的改变对反应物 产物的影响等 考查学生分析问题 解决问题的能力 选择题 非选择题均可以出现 信息提取 观察示意图 图中表示了光照强度和CO2浓度对光合速率的影响 解题思路 水的光解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 光合速率提高是因为暗反应增强 一定程度上加快ATP和ADP的转化 同时促进了光反应 光反应和暗反应是相互联系 相互依存的整体 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 1 光反应与暗反应的比较 与光合作用过程有关的2个易错点 1 CO2中C进入C3但不进入C5 最后进入 CH2O C5中C不进入 CH2O 可用放射性同位素标记法证明 2 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 3 光合作用中物质含量的变化分析与归纳 1 分析 光照由强变弱 光反应减弱 H 和ATP减少 C3还原减弱 CO2固定正常 C3增多 C5减少 CO2减少供应 CO2固定减弱 C3还原正常 C5增多 C3减少 H 和ATP消耗减少 含量增多 2 归纳 以下各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的 且是相对含量的变化 1 高考题组合 判断下列有关光合作用叙述的正误 1 2010 海南卷 4A 光反应为暗反应提供 H 和H2O 2 2011 浙江卷 1A 破坏叶绿体外膜后 O2不能产生 3 2011 浙江卷 1D 离体叶绿体基质中添加ATP NADPH和CO2后 可完成碳 暗 反应 4 2013 课标 卷 2D 植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 2 2015 临沂模拟 如图表示植物的光合作用与细胞呼吸之间的关系 下列分析中不正确的是 A 过程 进行的场所是线粒体B 暗反应包括 和 两个过程C 过程 能产生ATP 过程 不一定能产生ATPD 过程 进行的场所是类囊体薄膜 解析 有氧条件下过程 为有氧呼吸的第二阶段 场所是线粒体 无氧条件下进行酒精发酵 场所是细胞质基质 暗反应包括 二氧化碳的固定 和 C3的还原 两个过程 过程 若为酒精发酵的第二阶段 则不能产生ATP 过程 为光反应过程 进行的场所是类囊体薄膜 答案 A 考点二影响光合作用速率的环境因素 典例2 2014 新课标 卷 29 某植物净光合速率的变化趋势如图所示 据图回答下列问题 1 当CO2浓度为a时 高光强下该植物的净光合速率为 CO2浓度在a b之间时 曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高 2 CO2浓度大于c时 曲线B和C所表示的净光合速率不再增加 限制其增加的环境因素是 3 当环境中CO2浓度小于a时 在图示的3种光强下 该植物呼吸作用产生的CO2量 填 大于 等于 或 小于 光合作用吸收的CO2量 4 据图可推测 在温室中 若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量 还应该同时考虑 这一因素的影响 并采取相应措施 命题立意 知识 本题主要考查光合作用和呼吸作用的关系以及影响光合作用的因素等相关知识 能力 考查考生对光合作用等相关知识的理解能力 图文转化能力以及综合运用所学知识分析 解决生物学问题的能力 试题难度 中等 解析 1 据图可知CO2浓度为a时 高光强 曲线A 下的纵坐标为0 即净光合速率为0 CO2浓度在a b之间时 曲线A B C均表现为上升 即净光合速率均随CO2浓度增高而增高 2 CO2浓度大于c时 高光强条件下 曲线A 的净光合速率仍然能够随着CO2浓度的增加而增加 由此可知限制B C净光合速率增加的环境因素是光强 3 CO2浓度小于a时 3种光强下 净光合速率均小于0 即呼吸速率大于光合速率 也就是说呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量 4 据图可知CO2浓度和光强会影响净光合速率从而影响植物的产量 故为提高植物的产量 应综合考虑CO2浓度和光强对植物的影响 答案 1 0A B和C 2 光强 3 大于 4 光强 1 单因子对光合作用速率影响的分析 1 光照强度 曲线分析 A点 光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 CO2释放量表明此时的呼吸强度 AB段 光照强度增大 光合作用逐渐加强 CO2的释放量逐渐减少 有一部分用于光合作用 此段细胞呼吸强度大于光合作用强度 B点 光补偿点 即光合作用强度 细胞呼吸强度 细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用 BC段 随着光照强度不断加强 光合作用不断加强 到C点不再加强 称C点对应的光照强度为光饱和点 应用 阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低 如图中虚线所示 间作套种时农作物的种类搭配 林带树种的配置 冬季温室栽培等都与光补偿点有关 2 CO2浓度 含水量和矿质元素 曲线分析 CO2和水是光合作用的原料 矿质元素直接或间接影响光合作用 在一定范围内 CO2 水和矿质元素越多 光合作用速率越快 但到A点时 即CO2 水 矿质元素达到饱和时 就不再增加了 应用 正其行 通其风 温室内充CO2 即提高CO2浓度增加产量的方法 合理灌溉 施肥 可促进叶片面积增大 提高酶的合成速率 增加光合作用速率 3 温度 曲线分析 光合作用是在酶催化下进行的 温度直接影响酶的活性 一般植物在10 35 下正常进行光合作用 其中AB段 10 35 随温度的升高而逐渐加强 B点 35 以上光合酶活性下降 光合作用开始下降 50 左右光合作用停止 应用 冬天 温室栽培可适当提高温度 夏天 温室栽培可适当降低温度 白天调到光合作用最适温度 以提高光合作用 晚上适当降低温室温度 以降低细胞呼吸 保证有机物的积累 3 多因子影响 环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用 而是综合地起作用 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 3 高考题组合 判断正误 1 2012 海南卷 8B 将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内 在适宜条件下光照培养 随培养时间的延长 玻璃容器内CO2浓度一直保持稳定 不变化 2 2011 全国新课标卷 3B 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 3 2013 重庆卷 6A 黑藻由弱光转至强光 叶绿体类囊体膜上色素吸收光能增加 基质中水光解加快 O2释放增多 4 2012 浙江卷 30 1 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 4 2015 湖南长沙模拟 某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中 以白炽灯作为光源 移动白炽灯调节其与大试管的距离 分别在10 20 和30 下进行实验 观察并记录单位时间内不同距离下枝条产生的气泡数目 结果如图所示 下列相关叙述不正确的是 A 该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响B A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度C B点条件下伊乐藻能进行光合作用D 若在缺镁的培养液中进行此实验 则B点向右移动 解析 白炽灯与大试管的距离可用来表示光照强度 所以该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响 A点时改变光照强度光合速率不变 可知限制因素是温度 C点时改变温度光合速率不变 可知限制因素是光照强度 B点条件下伊乐藻的光合速率 呼吸速率 即此时可进行光合作用 缺镁的培养液中叶绿素合成量减少 光合速率降低 光补偿点增大 即向左移动 答案 D 备课札记 探究 实验专项 实验 绿叶中色素的提取和分离 实验基础 1 实验原理 1 提取 色素溶于有机溶剂而不溶于水 2 分离 不同色素在层析液中的溶解度不同 要点剖析 1 为什么提取液用无水乙醇而不用水 用丙酮可以吗 提示 色素是有机物 只能溶于有机溶剂 如无水乙醇 也可以用丙酮代替 但是丙酮有一定的毒性 2 为什么研磨时要迅速 为什么研磨时要加入少量的CaCO3和SiO2 提示 1 叶绿素不稳定 易被破坏 因此研磨要迅速 充分 以保证提取较多的色素 2 二氧化硅破坏细胞结构 使研磨充分 3 碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏 3 在滤纸条一端剪去两角的目的是什么 提示 防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而形成弧形色素带 4 为什么滤液线要重复画 且线要细 直 提示 重复画线是为了增加色素的浓度 画线细 直是为了防止色素带之间出现重叠 5 层析时 为什么不能让滤液细线触及层析液 提示 滤纸条上的滤液细线触及 或没入 层析液 会使滤液中的色素溶解于层析液中 滤纸条上得不到色素带 使实验失败 6 试分析分离色素时色素带颜色过浅的原因 提示 1 叶片颜色太浅 2 叶片放置时间太久 3 研磨不充分 4 未加CaCO3 5 加入提取液量太多 6 研磨时间太长 命题探究 下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题 分析回答 1 剪碎5g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中 加入SiO2后 经迅速研磨成糊状 发现糊状的研磨液呈现浅绿色 其原因是没有加入 使得 2 甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条 已重复几次画线 插入层析液 几分钟后取出观察 发现滤纸条上无色素分带现象 而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显 甲同学实验失败的原因可能是 3 若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料 层析后滤纸条上只出现了两条色素带 其原因是 4 实验结束几天后 甲 乙两同学发现部分预留叶片已变黄 甲同学认为这是由于叶片中叶绿素降解所造成的 乙同学则认为是类胡萝卜素含量增加所致 根据所学知识 设计实验来判断哪个同学的观点正确 实验过程 从预留的叶片中挑选出足量的 分量相等 大小相近的已变黄叶片和绿色鲜嫩的叶片 分别编号为A B两组 实验结论 与B组相比 若A组滤纸条只有上面两条色素带或上面两条色素带较B组的窄 则 的观点是正确的 则 的观点是正确的 解析 1 在色素的提取过程中 研磨时要加入碳酸钙 防止叶绿素在研磨过程中被破坏 加入无水乙醇 让色素溶解并提取出来 2 乙同学滤纸条上无色素带 说明滤液细线中的色素溶解到层析液中 即层析液触及滤液细线 3 Mg是合成叶绿素的必需元素 无Mg不能合成叶绿素a和叶绿素b 4 通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色素是否因降解而减少 某些色素是否含量增加 对照组选取正常未发黄的叶片 实验组选取已变黄的叶片 通过提取分离这两种叶片中的色素 比较各种色素的含量 得出结论 答案 1 碳酸钙和无水乙醇叶绿素分子受到破坏 色素没有被提取出来 2 层析液触及滤液细线 3 缺Mg植物不能合成叶绿素 4 实验过程 在相同条件下 进行绿叶中色素的提取和分离实验 测定和记录实验结果 比较这两种叶片色素的组成和含量实验结论 甲同学 与B组相比 若A组滤纸条上面的两条色素较宽乙同学 技能积累 实验材料的常用处理方法和技术 演练 目标课堂 1 2014 新课标 卷 2 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 解析 叶绿体是进行光合作用的场所 黑布遮光后 光反应停止 O2的产生停止 H NADPH 和ATP生成减少 即ATP ADP和NADPH NADP 比值下降 CO2固定减慢 光合速率下降 答案 B 2 2014 四川卷 6 将桑树和大豆分别单独种植 单作 或两种隔行种植 间作 测得两种植物的光合速率如下图所示 注 光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度 据图分析 下列叙述正确的是 A 与单作相比 间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响B 与单作相比 间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C 间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率D 大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作 解析 两图曲线均表示植物的净光合速率 从桑树的光合速率随光照强度变化曲线来表明桑树与大豆间作比桑树单作净光合速率始终强 提高了桑树的光合速率 光饱和点增大 间作时桑树的呼吸速率比单作时弱 A错误 间作时大豆的光饱和点下降 在一定光照强度范围内 间作时大豆的光合速率高于单作时 超过一定强度 间作时大豆光合速率低于单作时 降低了大豆的光合速率 B C错误 间作时大豆的光补偿点低于单作时大豆的光补偿点 故大豆在间作时先开始积累有机物的最低光照强度低于单作时 D正确 答案 D 3 2014 广东B卷 26 观测不同光照条件下生长的柑橘 结果见下表 请回答下列问题 注 括号内的百分数以强光照的数据作为参照 1 CO2以 方式进入叶绿体后 与 结合而被固定 固定产物的还原需要光反应提供的 2 在弱光下 柑橘通过 和 来吸收更多的光能 以适应弱光环境 3 与弱光下相比 强光下柑橘平均每片叶的气孔总数 单位时间内平均每片叶CO2吸收量 对强光下生长的柑橘适度遮阴 持续观测叶色 叶面积和净光合速率 这三个指标中 最先发生改变的是 最后发生改变的是 解析 1 氧气 二氧化碳的跨膜方式为自由扩散 暗反应过程中C5固定二氧化碳 还原过程需要光反应提供的ATP和 H 2 叶绿素的含量增加导致叶色变为深绿 吸收更多的光能 另外平均叶面积增大也可吸收更多的光能 3 平均每片叶气孔总数 平均叶面积 气孔密度 所以强光下平均每片叶的气孔总数比弱光下更少 导致单位时间内每片叶CO2吸收量较少 适度遮阴指的是中等光照强度 题意指的是由强光变为中等强度光照 直接影响的是净光合速率 所以最先改变的是净光合速率 叶面积的改变受到叶绿素的含量等众多因素的影响 需要一个比较长的时间 所以最后改变 答案 1 自由扩散五碳化合物ATP和 H NADPH 2 增加叶面积提高叶绿素含量 3 较少较少净光合速率叶面积 4 2014 福建卷 26 氢是一种清洁能源 莱菌衣藻能利用光能将H2O分解成 H 和O2 H 可参与暗反应 低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高 使 H 转变为氢气 1 莱菌衣藻捕获光能的场所在叶绿体的 2 CCCP 一种化学物质 能抑制莱菌衣藻的光合作用 诱导其产氢 已知缺硫也能抑制莱菌衣藻的光合作用 为探究缺硫对莱菌衣藻产氢的影响 设完全培养液 A组 和缺硫培养液 B组 在特定条件下培养莱菌衣藻 一定时间后检测产氢总量 实验结果 B组 A组 说明缺硫对莱菌衣藻产氢有 作用 为探究CCCP 缺硫两种因素对莱菌衣藻产氢的影响及其相互关系 则需增设两实验组 其培养液为 和 3 产氢会导致莱菌衣藻生长不良 请从光合作用物质转化的角度分析其原因 4 在自然条件下 莱菌衣藻几乎不产氢的原因是 因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱菌衣藻产氢量 解析 1 真核细胞吸收光能的场所是叶绿体的类囊体薄膜 2 B组产氢总量大于A组 说明缺硫促进了氢的产生 为了探究CCCP和缺硫两种因素对产氢的影响 需增设一组含CCCP的完全培养液和一组含CCCP但缺硫的培养液 3 产氢时 光反应的产物 H 用于还原C3的量就减少 所以有机物生成量就减少 从而导致生长不良 4 低氧时 产氢酶活性提高 使 H 转变为氢气 自然条件下 氧气的存在抑制了产氢酶的活性 从而抑制了 H 转变为氢气 答案 1 类囊体薄膜 2 促进添加CCCP的完全培养液添加CCCP的缺硫培养液 3 莱菌衣藻光反应产生的 H 转变为H2 参与暗反应的 H 减少 有机物生成量减少 4 氧气抑制产氢酶的活性