高中生物 3.5光合作用配套课件 浙科版必修1.ppt

第五节光合作用 一 光合色素1 色素种类 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 吸收蓝紫光 吸收蓝紫光和红光 2 分布 3 特性不溶于 能溶于 等有机溶剂 点拨 叶片是绿色的原因有两个 一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍 二是色素不吸收绿光被反射回来 秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏 呈现出类胡萝卜素的颜色 变红则是液泡中花青素的颜色 叶绿体基粒的类囊体膜上 水 无水乙醇 丙酮 二 光合作用过程 类囊体 基质 光 水 三碳糖 碳反应 光反应 o2 2c3 co2 c5 nadph atp adp pi 1 光反应 1 条件 2 场所 3 产物 4 物质转变 水在光下裂解为 水中的氢在光下将 5 能量转变 被吸收并转化为 叶绿体色素 酶 光和水 叶绿体类囊体膜 nadph atp o2 h o2和电子 nadp 还原为nadph 光能 atp和nadph中的化学能 2 碳反应 1 条件 2 场所 3 产物 4 主要变化 co2 rubp 2 三碳分子 nadph atp rubp的再生 多种酶 atp nadph 叶绿体基质 三碳糖 三碳分子 三碳糖 点拨 1 色素分子吸收光能不需要酶的参与 但其他光反应和碳反应过程都需要酶的催化 2 进行光合作用的生物不一定都有叶绿体 但必须都有相关的色素和酶 如蓝细菌和光合细菌 三 环境因素影响光合速率1 光合速率 又称 1 含义 的植物 如一定的叶面积 在 内进行多少光合作用 2 表示方法 产生氧气量 单位时间或 单位时间 光合强度 一定量 单位时间 消耗二氧化碳量 2 影响光合速率的外界因素 1 光强度 在一定范围内 光合速率随光强度增加而 当光强度增加到一定数值后 光强度再增加光合速率也不会增加 此时的光强度称为 2 温度 低于最适温度 随着温度升高 光合速率 超过最适温度 随着温度升高 酶的活性 光合速率 3 二氧化碳浓度 一定范围内 空气中二氧化碳浓度的增加会使光合速率 增加 光饱和点 加快 减弱或丧失 加快 减慢或停止 思维判断 1 叶绿体中的色素都能吸收 传递和转换光能 分析 叶绿体中的色素都能吸收和传递光能 但只有少数处于特殊状态的叶绿素a能将光能转化为化学能 2 缺乏光照 低温和缺镁均能影响叶绿素的合成 造成叶片发黄 分析 光是叶绿素合成的必要条件 植物在黑暗中叶片呈黄色 低温抑制叶绿素的合成 破坏已有的叶绿素分子 从而使叶片变黄 镁是构成叶绿素的成分 缺镁叶片变黄 3 无色透明的塑料大棚比有色塑料大棚光合效率高 分析 无色透明大棚日光中各色光均能透过 有色大棚主要透过同色光 其他光被其吸收 所以用无色透明的大棚光合效率最高 4 碳反应必须在无光的条件下进行 分析 光合作用碳反应不需要光 但有光 无光均可进行 光合作用的过程分析1 光反应与碳反应的区别 比较项目 光反应 碳反应 场所 在叶绿体类囊体膜上 叶绿体基质 条件 必须在光下 有光 无光都可以 物质转化 比较项目 光反应 碳反应 能量转换 光能 活跃化学能 并储存在atp和nadph中 atp中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 实质 光能转换为化学能 并放出o2 同化co2形成有机物 2 光反应与碳反应的联系光反应为碳反应提供nadph atp 碳反应为光反应提供adp和pi 如图 光能 三碳糖 h2o o2 nadp h nadphatp adp pi co2 光反应 碳反应 3 条件骤变时几种物质量的变化 在以上各物质的含量变化中 c3和c5含量的变化是相反的 即c3增加 则c5减少 nadph和atp的含量变化是一致的 都增加 或都减少 高考警示钟 光合作用过程中的一些易错点 1 细胞中nadph atp c3 c5等物质含量的改变是在外界条件改变 如停止光照 停止co2供应 的短时间内发生的 且是相对含量的变化 分析时应结合co2的固定和c3的还原过程图解 从来源和去路两个角度分析 方能得出正确结论 2 光合作用光反应产生的atp只用于碳反应阶段 不能用于其他生命活动 其他生命活动所需atp来自细胞呼吸 典例训练1 2011 新课标全国卷 在光照等适宜条件下 将培养在co2浓度为1 环境中的某植物迅速转移到co2浓度为0 003 的环境中 其叶片碳反应中c3和c5微摩尔浓度的变化趋势如图 回答问题 1 图中物质a是 c3 c5 2 在co2浓度为1 的环境中 物质b的浓度比a低 原因是 将co2浓度从1 迅速降低到0 003 后 物质b浓度升高的原因是 3 若使该植物继续处于co2浓度为0 003 的环境中 碳反应中c3和c5浓度达到稳定时 物质a的浓度将比b的 低 高 4 co2浓度为0 003 时 该植物光合速率最大时所需要的光照强度比co2浓度为1 时的 高 低 其原因是 解题指南 1 考查实质 本题考查co2浓度变化对其他物质的影响 2 解题关键 1 判断物质a b名称是问题的切入点 2 注意 3 小题中的关键词 达到稳定时 由此推出c3与c5的转化是一种正常转化 解析 本题主要考查光合作用的影响因素及识图能力 1 co2浓度降低后 直接影响碳反应中co2的固定 导致c3的量减少 确定物质a是c3 物质b是c5 2 co2浓度为1 时 碳反应速率在该环境中已达到稳定 即c3和c5的含量稳定 根据碳反应的特点 此时c3的分子数是c5的2倍 当co2浓度突然降低时 c5的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5积累 3 co2浓度为0 003 时 c3和c5的浓度保持稳定后 碳反应保持稳定 此时仍根据碳反应中co2的固定的反应式确定 c3的量应是c5的量的2倍 4 co2浓度降低 达到最大光合速率时所需的光照强度降低 因为碳反应减弱 所需的atp和nadph减少 光反应强度减弱 答案 1 c3 2 碳反应速率在该环境中已达到稳定 即c3和c5的含量稳定 根据碳反应的特点 此时c3的分子数是c5的2倍当co2浓度突然降低时 c5的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5积累 3 高 4 低co2浓度低时 碳反应的强度低 所需的atp和nadph少 变式训练 co2供应不足最终可影响到绿色植物释放o2减少 下列叙述中最直接的原因是 a co2不足使固定形成的三碳化合物减少b 三碳化合物还原所消耗的atp和nadph减少c atp和nadph减少使光反应分解水减少d adp pi nadp 减少使光反应分解水减少 解析 选d 根据教材中的光合作用图解可知 co2供应不足 c3减少 光反应积累的nadph和atp的量相对增多 细胞中adp pi nadp 相应地减少 光反应能力下降 分解水减少 释放o2减少 影响光合作用的环境因素及应用1 光强度 1 光强度与光合作用速率的关系曲线 光饱和点 光补偿点 光强度 co2吸收 co2放出 a b c a点 ab段 b点 b点后 2 阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低 如图中虚线所示 间作套种农作物 可合理利用光能 2 co2浓度 1 曲线分析 图1中a点表示co2补偿点 即光合作用速率等于呼吸作用速率时的co2浓度 图2中a 点表示进行光合作用所需co2的最低浓度 b和b 点都表示co2饱和点 2 应用 在农业生产上可以通过 正其行 通其风 增施农家肥等增大co2浓度 提高光合作用速率 3 温度 1 曲线分析 如图 温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率 2 应用 冬天 温室栽培可适当提高温度 也可适当降低温度 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 保证植物有机物的积累 技巧点拨台 当外界条件变化时 co2 光 补偿点移动规律 1 若呼吸速率增加 co2 光 补偿点应右移 反之应左移 2 若呼吸速率基本不变 条件的改变使光合速率下降时 co2 光 补偿点应右移 反之应左移 3 阴生植物与阳生植物相比 co2 光 补偿点和饱和点都相应向左移动 典例训练2 2011 海南高考 某同学设计了一个探究实验 把培养在完全营养液中 生长状态一致的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 回答问题 1 根据上述实验设计判断 该实验的目的是 2 从理论上讲 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 大 小 原因是 a中的幼苗生长量比c中的 大 小 原因是 解题指南 1 考查实质 本题考查co2含量对植物生长的影响 2 解题思路 读题干并分析图形 找出实验变量 联系co2含量对光合作用的影响 预测幼苗生长状况 解释相应结果 解析 1 通过观察实验装置及其处理方式 可以看出实验的变量为co2含量 通过 2 实验结果的预测 可以看出实验的目的是探究co2含量对植物生长的影响 2 因为b装置密封 且培养皿中为ba oh 2溶液 容器中没有co2不能进行光合作用 而c中含有少量co2 可以进行光合作用 因此b的幼苗生长量比c中的小 a不密封可以从外界吸收co2 光合作用较强 c密封不能从外界吸收co2 光合作用较弱 因此a中的幼苗生长量比c中的大 答案 1 探究co2含量对植物生长的影响 2 小b装置密封 且培养皿中为ba oh 2溶液 容器中没有co2不能进行光合作用 而c中含有少量co2 可以进行光合作用大a不密封 可以从外界吸收co2 光合作用较强 c密封 不能从外界吸收co2 光合作用较弱 变式备选 某学校生物兴趣小组用伊乐藻进行光合作用的实验 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 观察并记录不同距离下单位时间内枝条产生的气泡数目 结果如图所示 下列相关叙述错误的是 a 该实验研究的是光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 选d 白炽灯与大试管的距离不同 光强度不同 实验分别在不同温度下进行 故该实验研究的是光强度和温度对光合速率的影响 b点光合速率等于呼吸速率 若在缺镁的培养液中进行此实验则b点向左移动 变式备选 如图所示的1 3实验条件下 测定了不同光强度对光合速率的影响 从以下实验可知 限制实验2 实验3和p点光合速率的因素分别是 a 光强度 co2浓度 温度b 温度 co2浓度 光强度c co2浓度 温度 光强度d 温度 光强度 co2浓度 解析 选b 本题主要考查环境因素对光合强度的影响 由图可知 p点以前 光照增强 光合速率增加 因此p点时的限制因素是光强度 比较实验1和实验2 在横坐标上任取一点 实验1的光合速率之所以比实验2高 在于温度高 因而限制实验2的因素是温度 比较实验1和实验3 在横坐标上任取一点 实验1的光合速率之所以比实验3高 在于co2浓度高 因而限制实验3的因素是co2浓度 光合作用与细胞呼吸的关系1 区别 项目 光合作用 需氧呼吸 代谢类型 合成作用 或同化作用 分解作用 或异化作用 物质变化 无机物 有机物 有机物 无机物 能量变化 光能 化学能 储能 化学能 atp 热能 放能 实质 合成有机物 储存能量 分解有机物 释放能量 场所 叶绿体 活细胞 主要在线粒体 条件 只在光下进行 有光 无光都能进行 项目 光合作用 需氧呼吸 h 的来源 光反应中水的光解 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二阶段丙酮酸和h2o分解产生 h 的去路 作为还原剂用于碳反应阶段中还原c3形成三碳糖和c5 用于第三阶段还原o2产生h2o 同时释放大量能量 atp的来源 光反应阶段atp合成所需能量来自色素吸收的太阳光能 第一 二 三阶段均产生 第三阶段产生最多 能量来自有机物氧化分解 atp的去路 用于碳反应阶段c3的还原 以稳定化学能形式储存于有机物中 作为能量通货用于各项生命活动 2 联系 1 物质方面 c co2三碳糖c3h4o3co2o h2oo2h2oh h2onadph三碳糖nadhh2o 2 能量方面 光能atp三碳糖 3 光合作用速率与呼吸作用速率 1 呼吸速率的表示方法 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 表观光合速率和真正光合速率 表观光合速率 常用一定时间内o2释放量 co2吸收量或有机物积累量表示 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 光合速率与呼吸速率的关系 表观光合速率 真正光合速率 呼吸速率 光强度 a b c d co2吸收 co2释放 o 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 绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行 测得的数据为表观光合速率 真正光合速率 表观光合速率 呼吸速率 技巧点拨台 真正光合速率和表观光合速率的判断方法 1 若为坐标曲线形式 当光强度为0时 co2值为0 则为真正光合速率 若为负值 则为表观光合速率 2 若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值 则为表观光合速率 3 有机物的积累量为表观光合速率 制造量为真正光合速率 典例训练3 如图表示一个水稻叶肉细胞内发生的部分代谢简图 图中 表示反应过程 a l表示细胞代谢过程中的相关物质 a b c表示细胞的相关结构 请据图作答 1 图中 反应过程 所需要的外界条件是 反应过程 的场所是 反应过程 的场所是 2 结构a发生的能量转换过程是 3 在上述 中 不能产生atp的过程是 填写序号 4 需氧呼吸与厌氧呼吸的共同途径是 填写序号 如图是在一定的co2浓度和温度条件下 某阳生植物和阴生植物叶片受光强度和光合作用合成量 用co2的吸收量表示 其单位为 mgco2 100cm2 小时 的关系图 请据图回答 1 曲线b所表示的是 植物的受光强度和光合作用合成量的关系 2 叶面积为25cm2的阳生植物叶片在光强度为y时每小时的光合作用合成量为 mg 3 将该阳生植物叶片先在光强度为x的条件下放置若干时间 然后放于暗处 光强度q时 12h 要使此时叶的干物质量与照射前一样 则需光照 h 4 在同等条件下 阳生植物细胞呼吸的强度比阴生植物 解题指南 1 考查实质 本题考查光合作用和细胞呼吸的关系 2 解题关键 1 明确图中 分别代表光反应 碳反应 细胞呼吸第一阶段 需氧呼吸的第二阶段和第三阶段 2 注意 叶面积为25cm2 和 光合作用合成量 即计算时需注意面积转化及合成量表示的是真正光合作用 解析 1 光合作用需要光 碳反应的场所是叶绿体基质 需氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜 2 光合作用中能量转换过程为光能 atp中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 3 光反应阶段水的裂解产生atp 碳反应阶段消耗atp 需氧呼吸三个阶段都产生atp 4 需氧呼吸与厌氧呼吸第一阶段相同 1 图中a b点为光的补偿点 一般阴生植物光的补偿点小于阳生植物 故曲线b表示阴生植物 曲线a表示阳生植物 2 光强度为y时 25cm2的阳生植物叶片的光合作用合成量 呼吸作用量 净光合作用量 1 4 12 4 4mg 3 暗处12h细胞呼吸消耗总量为12 4 48mg 要使叶的干物质量与照射前一样 需使净光合作用量等于照射前的消耗量 所以光照时间 48 8 6小时 4 曲线a b与纵轴相交的点表示细胞呼吸强度 交点越向下 细胞呼吸越强 答案 1 光叶绿体基质线粒体内膜 2 光能 atp中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 3 4 1 阴生 2 4 3 6 4 强 互动探究 1 上题 中物质g k分别是什么 提示 二氧化碳 氧气 分析 g为外界物质 参与碳反应 为二氧化碳 k为外界物质 参与需氧呼吸的第三阶段 为o2 2 上题 中 利用还原氢的生理过程是什么 提示 碳反应阶段和 需氧呼吸第三阶段 分析 图中 分别产生还原氢 利用还原氢参与c3还原 利用还原氢合成h2o 变式备选 如图表示绿色植物体内某些代谢过程中物质的变化 a b c分别表示不同的代谢过程 以下表述正确的是 a 水参与c中第二阶段的反应b b在叶绿体类囊体膜上进行c a中产生的o2参与c的第二阶段d x代表的物质从叶绿体的基质移向叶绿体的类囊体膜 解析 选a 根据代谢过程中物质的变化图分析 a b c分别表示光反应 场所 类囊体膜 碳反应 场所 叶绿体基质 和细胞呼吸 场所 细胞溶胶和线粒体 光反应 a 产生的o2参与细胞呼吸 c 的第三阶段 x是光反应产生的atp 在叶绿体中atp的移动方向是从叶绿体的类囊体移向叶绿体基质 解答教材延伸实验的方法 ph对叶绿素稳定性的影响 案例 2011 广东高考 中国的饮食讲究 色香味 颜色会影响消费 小李同学拟研发 绿色 食用色素 他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验 提取叶绿素 探究ph对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品 配成一定浓度的溶液 于室温 约25 下进行实验 方法和结果如下表 注 叶绿素被破坏后变成黄褐色 根据所学知识和实验结果 请回答 1 提取食用叶绿素的x应该为 原因是 2 表中y应该为 原因是 3 若用做食品色素 天然叶绿素不适用于 的食品 否则 4 小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素 请你提供检测方法并写出主要步骤 命题人透析 1 利用教材原理解答延伸式实验 教材原理 不同色素在层析液中的溶解度不同 因此各种色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同而分离 原理应用 利用纸层析法检测叶绿素粗产品时 若只有叶绿素 则滤纸条上只有两条色素带 叶绿素a和叶绿素b 若含有其他色素则滤纸条上含有多条色素带 2 明确题干信息抓准自变量 题意明确提出 探究ph对叶绿素稳定性的影响 表明实验的自变量是 ph 据表中信息可以看出因变量是色素的 颜色 本实验采用设计ph梯度进行定量探究 分析表格可知 组的ph分别相差1 0 可推断ph梯度值是1 0 因此实验组 的ph应是8 0 为保证实验结果的准确性 不同实验组叶绿素溶液的量及处理时间都要严格遵循等量原则和单一变量原则 3 绿色 食用色素的使用要求 分析表格数据可知 当ph小于6 0时 叶绿素被破坏变成黄褐色 导致叶绿素溶液颜色发生改变 因此在使用叶绿素做食品色素时 一定要控制好ph 不能低于6 0 标准答案 1 对人体无害的有机溶剂 食用酒精 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响 2 8 0以1 0作为ph梯度进行实验 3 酸性由于叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质 4 纸层析法 其主要步骤 制备滤纸条 画滤液细线 用层析液分离色素 观察色素带 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现 对人体无害 和 有机溶剂 2 必须是 8 0 必须体现 ph梯度 3 体现 酸性 或 ph小于6 0 即可 能够表明 叶绿素被破坏 即可 4 层析法 或 纸层析法 失分案例 1 错答为 二氧化硅使研磨更加充分 等 错答原因是未注意 提取 两字 误认为需加入二氧化硅 2 错答成 8缺少碱性条件 3 第二个空错答为 酸性使叶绿素变性失活 4 错答为 萃取法 1 关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述 错误的是 a 叶绿体色素与atp的合成有关b 叶绿体色素参与atp的分解c 叶绿体色素与o2和nadph的形成有关d 叶绿体色素能吸收和传递光能 解析 选b 叶绿体中色素分子在光合作用的光反应中吸收光能 并将光能转化为电能 转化成的电能一部分用于水的光解 产生氧气和nadph 一部分利用adp和pi合成atp 而不参与atp的分解 2 2012 聊城模拟 下列四组实验中 能够用来证明co2是光合作用必需原料的一组是 a 和 b 和 c 和 d 和 解析 选b 进行光合作用必须有阳光 无阳光 故排除掉 co2是变量 中的naoh吸收了瓶中的co2 中有co2 故 形成对照 3 在叶肉中 co2的固定和产生场所分别是 叶绿体基质 类囊体膜 线粒体基质 线粒体内膜a b c d 解析 选a co2的固定发生在光合作用碳反应阶段 进行场所是叶绿体基质 co2产生于需氧呼吸的第二阶段 进行场所是线粒体基质 4 光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个阶段 下列说法正确的是 a 叶绿体的类囊体膜上进行光反应和碳反应b 叶绿体的类囊体膜上进行碳反应 不进行光反应c 叶绿体基质中可进行光反应和碳反应d 叶绿体基质中进行碳反应 不进行光反应 解析 选d 光反应是在叶绿体类囊体膜上进行的 该过程必须在有光的条件下才能进行 碳反应是在叶绿体基质中进行的 该过程有光 无光均可进行 5 2012 台州模拟 塑料大棚技术的兴起使我国北方地区冬季餐桌上丰富多彩 下列关于冬季塑料大棚种植蔬菜的有关叙述错误的是 a 大棚内夜间的温度高 不利于植物有机物积累b 晴朗的中午 农民都要将塑料大棚开口 提高大棚内co2的浓度c 阴雨天应提高大棚的温度d 大棚施足农家肥 既有利于提高土壤肥力 又可以提高棚内co2的浓度 解析 选c 温度升高 细胞呼吸增强 不利于有机物积累 a正确 晾棚是为了增加棚内二氧化碳含量 为光合作用提供原料 b正确 为降低呼吸消耗 阴雨天应降低大棚的温度 c错误 农家肥含有丰富的n p k等元素 能提高土壤肥力 其中的有机物分解释放出二氧化碳 为植物光合作用提供原料 d正确 6 绿色植物的光合作用是地球上有机体生存 繁殖和发展的根本源泉 几乎可以说一切生命活动所需的能量都来源于太阳能 绿色植物是主要的能量转换者 是因为它们均含有叶绿体 图甲 这