（江苏专用）2020版新高考生物第三单元细胞的能量供应与利用第9讲光合作用的探究历程与基本过程课件.pptx

第9讲 光合作用的探究历程与基本过程,1.色素的提取与分离 (1)实验原理,考点一 叶绿体中色素及提取和分离,有机溶剂无水乙醇,无水乙醇,溶解度,溶解度高,层析液,(2)实验流程,防止色素被破坏,研磨充分,色素,保证色素扩散均匀,否则会形成弧形带,分离出的色素带平整不重叠,清晰,橙黄色,最少,最高,黄色,蓝绿色,最多,黄绿色,最低,2.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图,光反应,暗反应,外膜,内膜,叶绿体基质,暗反应,类囊体膜,色素,光反应,光合作用,叶绿体,3.色素的种类与吸收光谱,(1)分布：_。 (2)功能： _。 由图可以看出： 叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。,叶绿体类囊体薄膜上,吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有少量叶绿素a）,1.进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液没及？ 提示 层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。,2.提取叶绿体中的色素，也可用下图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则依次对应哪种色素及颜色？,提示 胡萝卜素(橙黄色) 叶黄素(黄色) 叶绿素a(蓝绿色) 叶绿素b(黄绿色)。,结合色素的提取与分离，考查科学思维和科学探究能力,1.(2016全国卷，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中 B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收 C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用 D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的,解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括无水乙醇在内的有机溶剂中，A正确；叶绿素分子中含有镁元素，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。 答案 C,2.(2018苏北四市一模)用新鲜菠菜叶进行色素提取和分离的实验。下列叙述正确的是( ) A.将滤液收集到试管中，应及时用棉塞将试管口塞紧 B.画滤液细线时，在点样线上需连续重复多次画线 C.滤液细线浸入层析液，可导致滤纸条上色素带重叠 D.滤纸条上4条色素带通常都是平齐的，且彼此之间的距离明显,解析 滤液收集到试管后，为防止色素随无水乙醇挥发，应及时用棉塞将试管口塞紧；画滤液细线时，需重复多次画线，但应等上次画线干燥后再画；滤液细线浸入层析液，色素溶解在层析液中，导致滤纸条上无色素带；滤纸条上色素带是平齐的，但叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)两条色素带之间距离不明显。 答案 A,色素提取分离四个常见异常现象原因分析 1.滤液绿色过浅的原因 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分； 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少； 一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)； 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 2.滤纸条色素带重叠的原因 滤液细线不直；滤液细线过粗。,3.滤纸条无色素带的原因 忘记画滤液细线； 滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 4.滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因 忘记加CaCO3，导致叶绿素被破坏； 所用叶片为黄叶。,围绕捕获光能的色素和结构，考查科学思维能力,3.(2017全国卷，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( ) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。 答案 A,4.(多选)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法正确的是( ),A.由图可知，类胡萝卜素主要吸收400500 nm波长的光 B.用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度 C.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加 D.土壤中缺乏镁时，植物对420470 nm波长的光的利用量显著减少 解析 由图可知，类胡萝卜素吸收峰在400500 nm，A正确；叶绿体中的色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和H增多，暗反应中C3的还原量增多，则叶绿体中C3的量减少，C错误；叶绿素吸收420470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420470 nm波长的光变少，D正确。 答案 ABD,影响叶绿素合成的三大因素,1.光合作用的探究历程(连线),考点二 光合作用的探究历程与光合作用的过程,答案 Ab Ca Ef Dc Fe Bd Gg,如图1、2、3所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)请思考：,(1)图1中ae可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？ (2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？ (3)图3所示实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？该实验对环境有何特殊要求？其目的是什么？实验结果怎样？可得出何种结论？ 提示 (1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体；进行图1所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。,(2)图2所示实验运用了同位素标记技术，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2。 (3)图3实验选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。该实验要在没有空气的黑暗环境中进行以排除氧气和极细光束外的其他光的干扰，实验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所，氧气是由叶绿体释放出来的。,2.光合作用的过程,光、色素、酶,叶绿体类囊体薄膜,ATP中活跃,的化学能,酶,叶绿体基质,C3,有机物中稳定的化学能,(1)光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。,(2)光合作用反应式及元素去向分析：,巧学助记 光合作用过程的“一、二、三、四”,3.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质变化 下图中表示光反应，表示CO2的固定，表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：,(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化,助学巧记,结合光合作用的探究历程，考查科学探究能力,1.在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是( ) A.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验 B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验 C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验 D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验,解析 萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用产物除氧气外还可以产生淀粉，即光能转变成储存在淀粉等有机物中的化学能，因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假说。 答案 C,2.(2018苏州一模)下列有关光合作用探究历程的叙述，正确的是( ) A.英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气 B.萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶绿体在光下产生了淀粉 C.鲁宾和卡门只用18O标记H2O，证明了光合作用释放的氧气都来自于水 D. 恩格尔曼的水绵实验利用了好氧细菌的生理特点作为因变量观测指标,解析 英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是空气没有更新，当时还不知道空气的组成；萨克斯的实验中叶片曝光的一半变蓝，说明叶片在光下产生了淀粉；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气中的氧都来自于水。 答案 D,围绕光合作用过程的分析，考查科学思维能力,3.(2018北京卷，3)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( ) A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气 解析 光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成H，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D正确，A、C错误；结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被H还原，B错误。 答案 D,4.(多选)下列关于光合作用的叙述，正确的是( ) A.光反应阶段不需要酶的参与 B.暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗 C.光合作用过程中既有H的产生又有H的消耗 D.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能 解析 光反应过程需要酶的参与；暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗；光合作用过程中光反应阶段产生H，暗反应阶段消耗H；光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能。 答案 BCD,突破光合作用过程的4个误区 (1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。 (2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。 (3)不要认为暗反应不需要光。光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物H和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。 (4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所：进行光合作用的细胞不一定含叶绿体，如蓝藻、光合细菌能进行光合作用，但没有叶绿体。,围绕条件骤变时对叶绿体中物质含量的影响，考查科学思维的能力,5.(2018淮安、宿迁市上学期期中卷)下图为在一定温度和最适光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况，相关说法错误的是( ),A.适当降低光照强度，D点将向左移动 B.甲植物的CO2补偿点比乙植物的CO2补偿点高 C.当CO2吸收量为C时，植物甲比植物乙合成的有机物量多 D.当CO2浓度短时间内由B点上升到D点时，甲植物细胞的叶绿体内C3的含量降低 解析 根据题意，图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的CO2吸收量，因此光照强度减弱，CO2的吸收量降低，导致D点将向左移动；根据曲线图可知，甲植物的CO2补偿点比乙植物的CO2补偿点高；由于植物甲的呼吸速率高于植物乙，所以当CO2吸收量为C时，植物甲比植物乙合成的有机物量多；当CO2浓度短时间内由B点上升到D点时，甲植物细胞的叶绿体内C3的含量升高。 答案 D,6.在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是( ) A.C3和C5都迅速减少 B.C3和C5都迅速增加 C.C3迅速增加，C5迅速减少 D.C3迅速减少，C5迅速增加,解析 由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，H和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定则继续进行，但由于缺少H和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2C5C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5将迅速减少。所以，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，此时叶绿体中C3迅速增加，C5迅速减少。 答案 C,1.内部因素 (1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。,考点三 影响光合作用的因素及应用,(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶,2.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 光照强度,CO2浓度,温度,水分和矿质元素,(2)多因子对光合速率的影响,单因子对光合作用的影响,1.(2018全国卷，30)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：,(1)当光照强度大于A时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_。 (2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_，判断的依据是_ _。 (3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。 (4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。,解析 (1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于A时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。 答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2,结合多因素对光合作用的影响，考查综合分析问题能力,2.(2014全国卷，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AB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。,慧眼识图 获取信息,答案 (1)0 a、b、c (2)光强 (3)大于 (4)光强,结合教材实验拓展，考查科学探究能力,3.(2018通、泰、扬、徐、淮、宿二模)为了解红松光合特性，研究人员对某良种基地的红松进行光合指标日变化的相关测定，结果如下图。请回答下列问题：,(1)影响红松净光合速率日变化的主要环境因素有_。 (2) 在6点时红松叶肉细胞中合成ATP的细胞器有_。红松体内一昼夜中有机物积累最多的时刻是_。 (3) 结合图1、图2分析，1113点间红松净光合速率发生变化的主要原因是_，在此时间段，叶绿体中C5的含量变化趋势是_。 (4) 从图3可知，胞间CO2浓度在1216点间基本没有变化，这是因为_。17点后胞间CO2浓度迅速上升，主要原因是_。 (5) 在某些农作物栽培过程中，中午时段也会出现与红松相似的现象。为缓解此现象，可采取的措施有_。,解析 (1)一日之内光照强度、温度等会随时间发生变化，植物周围小环境中CO2浓度也会发生变化；这些都会影响红松的净光合速率。(2)图1显示，6点时红松净光合速率为0，说明此时呼吸速率与光合速率相等，因此此时能够合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。从6点开始，红松体内有机物开始积累至18点时停止，故18时积累的有机物最多。(3)结合图1、2可知，1113点净光合速率下降是随气孔导度下降而下降。气孔导度下降导致CO2供应减少，故C5的含量增加。(4)当植物从环境中吸收CO2的量与叶肉细胞光合作用吸收的量平衡时，胞间CO2浓度保持基本平衡。当光照减弱，光合作用随之减弱，消耗CO2减少，导致胞间CO2浓度升高。(5)植物“午休”现象的发生主要是蒸腾作用增强使得气孔导度下降，CO2供应减少所致，因此可适当遮阴、灌溉，补充CO2等。,答案 (1)光照强度、温度、CO2浓度等 (2)线粒体和叶绿体 18时 (3)叶片气孔导度降低 增加 (4)从环境中吸收的CO2量与叶肉细胞吸收的CO2量基本相等 光照减弱，光合速率下降，消耗的CO2量减少 (5)适当补充水分、适当遮阴、补充CO2等,澄清易错易混强化科学思维,易错易混,易错点1 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的