高考生物 第三单元 第3讲　能量之源 光与光合作用课件 新人教版必修1.ppt

第3讲能量之源 光与光合作用 2015备考 最新考纲1 光合作用的基本过程 2 影响光合作用速率的环境因素 3 实验 叶绿体色素的提取和分离 考点1捕获光能的色素和叶绿体的结构 5年4考 2013课标 江苏单科 2011广东理综 海南卷 1 叶绿体 1 结构示意图 动漫演示更形象见课件光盘 决定 双层膜 基质 暗反应 基粒 色素 与光反应有关的酶 3 功能 叶绿体进行 的场所 4 恩格尔曼的实验 好氧细菌只分布于 被光束照射的部位巧记叶绿体 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 光合作用 结论 叶绿体 2 色素的种类和功能解惑 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 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光和红光 黄 橙黄 蓝紫光 色素的组成及功能的考查1 2013 课标 2 关于叶绿素的叙述 错误的是 a 叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素b 被叶绿素吸收的光可用于光合作用c 叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同d 植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析叶绿素的中心元素是镁元素 a项正确 色素的作用是吸收 传递 转化光能 进行光合作用 b项正确 叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高 c项正确 植物色素主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区 绿光吸收最少 反射多 所以叶片呈现绿色 d项错误 答案d 色素相关知识的综合考查2 2011 海南单科 12 红枫是一种木本观赏植物 在生长季节叶片呈红色 下列关于该植物的叙述 正确的是 a 红枫叶片不含叶绿素b 红枫叶片呈红色是因为吸收了红光c 红枫叶片能吸收光能进行光合作用d 液泡中色素吸收的光能用于光合作用解析红枫叶片含叶绿素 可进行光合作用 红枫叶片呈红色是因液泡中含有色素 其色素是不能吸收光能进行光合作用的 答案c 知识归纳色素与叶片的颜色 2013 山东诸城市高三月考 如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况 根据此图并结合所学知识分析 以下说法中正确的是 在晚间用大约550nm波长的绿光照射行道树 目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度 据图可知 用白光中450nm左右波长的光比白光更有利于提高光合作用强度 对点强化 在经过纸层析法分离出来的色素带上 胡萝卜素的印记在最上面 土壤中缺乏镁时 420 470nm波长的光的利用量显著减少 且镁在老叶中的含量显著减少 由550nm波长的光转为670nm波长的光后 叶绿体中三碳化合物的量减少a b c d 解析叶绿体中色素很少利用绿光进行光合作用 土壤中缺镁时 叶绿素不能形成 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 因此对420 470nm波长的光的利用量显著增多 答案b提示题图光合作用吸收光谱需熟记 考点2光合作用发现史中的经典实验 1 1771年普利斯特利实验本实验缺点 缺乏 实验结果的说服力不强 空白对照 2 1864年萨克斯实验 1 本实验中黑暗处理的目的 消耗掉 避免干扰 2 本实验为自身对照 自变量为 因变量为 检测因变量的方法为 深蓝色 产生淀粉 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 3 1880年恩格尔曼实验 1 本实验的实验组为 对照组为 2 本实验中为自身对照 自变量为 因变量为 部位 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 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 易错警示 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和减少额外变量 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 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 4 1941年鲁宾 卡门实验 1 本实验方法为 2 本实验为相互对照 自变量为 因变量为 18o2 o2 光合作用释放的 氧气全部来自水 同位素标记法 标记物质 h218o与c18o2 o2的放射性 思维激活连一连 发现史中的经典实例拓展1 2013 海南单科 10 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解析绿色植物光合作用合成淀粉 淀粉遇碘变蓝 a处黄白色 没有叶绿素 特别是没有叶绿素a 不能进行光合作用 b处有叶绿体和光 能进行光合作用 c e处遮光 不能进行光合作用 d处有叶绿素和光 能进行光合作用 答案b 教材经典实验变式2 经典高考 为证实叶绿体有放氧功能 可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验 装片需要给予一定的条件 这些条件是 a 光照 有空气 临时装片中无nahco3稀溶液b 光照 无空气 临时装片中有nahco3稀溶液c 黑暗 有空气 临时装片中无nahco3稀溶液d 黑暗 无空气 临时装片中有nahco3稀溶液解析空气中有氧气 因此实验条件中不能有空气 光合作用需要光照和co2 nahco3稀溶液可分解放出co2 答案b 考点3光合作用的基本过程 5年15考 2013北京理综 重庆理综 四川理综 天津 2012广东新课标 1 识图领悟光合作用过程 2 结合上图分析 完成光反应与暗反应的比较 o2 活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 h atp pi adp 光 有光 无光 基质 3 在光合作用总反应式中标出各元素的来源和去路 思维激活判断正误 1 暗反应必须在无光条件下进行 2 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲 一直光照10min 乙 光照5s 黑暗5s 持续20min 则光合作用制造的有机物 甲 乙 暗反应时间长 3 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 4 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 答案 1 2 3 4 光合作用过程中条件改变中间产物含量的变化 2011 全国新课标卷 29 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 其叶片暗反应中c3和c5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图 回答下列问题 1 图中物质a是 c3化合物 c5化合物 2 在co2浓度为1 的环境中 物质b的浓度比a的低 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 暗反应中c3和c5化合物浓度达到稳定时 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 解析本题考查光合作用过程及同学们从曲线中获取有效信息的能力 当环境中二氧化碳浓度降低时 c5 物质b 和co2结合生成c3 物质a 的速率减慢 而c3 物质a 的还原生成c5 物质b 不受影响 c5 物质b 的含量升高 c3 物质a 的含量降低 当达到新的平衡后 由于一分子的c5 物质b 和co2结合可以生成两分子的c3 物质a 最终物质a的浓度比物质b高 答案 1 c3化合物 2 暗反应速率在该环境中已达到稳定 即c3和c5化合物的含量稳定 根据暗反应特点 此时c3化合物的分子数是c5化合物的2倍当环境中co2浓度突然降低时 c5化合物的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5化合物积累 3 高 4 低co2浓度低时 暗反应强度减弱 所需要atp和 h 少 技法提炼光照和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 1 图示 2 分析 1 如图为叶绿体的结构与功能示意图 请据图判断下列有关说法中不正确的是 a 叶片呈绿色是由于 上含有大量叶绿素b 能够将光能转换为稳定的化学能的过程是在 上完成的c 中co2被固定并还原成图中的甲物质d 上酶的种类 功能不相同 对点强化 解析 为叶绿体类囊体薄膜 其上含有大量叶绿素 能够将光能转换为活跃的化学能 为叶绿体基质 基质内主要进行暗反应 把活跃的化学能转变成稳定的化学能 上都含有酶 酶具有专一性 酶催化的化学反应不相同 酶的种类和功能也不一样 答案b 2 离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时 如果突然中断co2的供应 下列关于一段时间内叶绿体中atp与o2的相对含量变化的示意图中 正确的是 解析离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时 突然中断co2的供应使c3合成减少 一段时间内暗反应逐渐减弱 暗反应消耗的atp也逐渐减少 故atp相对含量逐渐增加 随着暗反应的减弱 光反应也逐渐减弱 所以叶绿体内氧气含量逐渐减少 b正确 答案b 考点4影响光合作用的因素及在生产上的应用 5年26考 2013重庆理综 北京理综 四川理综 天津 海南卷 2012山东 浙江 一 内部因素对光合作用速率的影响及应用1 同一植物的不同生长发育阶段曲线分析 在外界条件相同的情况下 光合作用速率由弱到强依次是 应用 根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同 适时 适量地提供水肥及其他环境条件 以使植物茁壮成长 幼苗期 营养生长期 开花期 2 同一叶片的不同生长发育时期曲线分析 随幼叶发育为壮叶 叶面积增大 叶绿体不断增多 叶绿素含量不断增加 光合速率 老叶内叶绿素被破坏 光合速率随之 应用 农作物 果树管理后期适当摘除老叶 残叶及茎叶蔬菜及时换新叶 都是根据其原理 可降低其细胞呼吸消耗的有机物 增大 下降 二 外界因素对光合作用速率的影响及应用1 单因子因素 1 光照强度 原理分析 光照强度影响光合速率的原理是通过影响 阶段 制约 的产生 进而制约 阶段 图像分析 a点时只进行 ab段随着光照强度的增强 强度也增强 但是仍然小于 强度 b点时代谢特点为 bc段随着光照强度的增强 光合作用强度仍不断增强 c点对应的光照强度为 限制c点的环境因素可能有 等 完成填空后 在下面的四幅图中标出a点 ab段 b点和b点之后的氧气和二氧化碳转移方向 光反应 atp和 h 暗反应 细胞呼吸 光合作用 细胞呼吸 光合作用强度等于细胞呼吸强度 光饱和点 温度或二氧化碳浓度 答案 应用分析 欲使植物正常生长 则必须使光照强度大于 点对应的光照强度 适当提高 可增加大棚作物产量 2 光照面积 b 光照强度 图像分析 oa段表明随叶面积的不断增大 光合作用实际量不断增大 a点为光合作用面积的饱和点 随叶面积的增大 光合作用强度不再增加 原因是 ob段表明干物质量随光合作用增加而增加 而由于a点以后 不再增加 但叶片随叶面积的不断增加 量 oc段 不断增加 所以干物质积累量不断 bc段 应用分析 适当间苗 修剪 合理施肥 浇水 避免徒长 封顶过早 使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下 白白消耗有机物 造成不必要的浪费 有很多叶被遮挡 光照不足 光合作用强度 呼吸 降低 3 co2浓度 原理分析 co2浓度影响光合作用的原理是通过影响 阶段 制约 生成 暗反应 c3 图像分析 图1中a点表示 而图2中的a 点表示 两图中的b和b 点都表示 两图都表示在一定范围内 随 增加而增大 应用分析 大气中的co2浓度处于 段时 植物无法进行光合作用 在农业生产中可通过 正其行 通其风 和 等措施增加co2浓度 提高光合作用速率 4 温度 光合作用速率等于细胞呼吸速 率时的co2浓度 即co2补偿点 进行光合作用所需co2的最低浓度 光合作用速率 co2浓度 co2饱和点 oa 增施农家肥 原理分析 是通过影响酶活性进而影响光合作用 图像分析 低温导致 降低 引起植物的光合作用速率 在一定范围内随着温度的升高 升高进而引起 也增强 温度过高会引起 降低 植物光合速率降低 应用分析 温室中白天调到光合作用 以提高光合作用速率 晚上适当 以降低 保证植物有机物积累 5 必需矿质元素 图像分析 在一定浓度范围内 增大必需矿质元素的供应 可提高光合作用速率 但当超过一定浓度后 会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降 酶的活性 降低 酶活性 光合速率 酶活性 最适温度 降低温室的温度 细胞呼吸 应用分析 在农业生产上 根据植物的需肥规律 适时 适量地增施肥料 可以提高作物的光能利用率 2 多因子因素 1 曲线分析 p点时 限制光合速率的因素应为 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点时 坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素 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 2 应用 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 提高 的活性 提高光合速率 也可同时充入适量的 进一步提高光合速率 当温度适宜时 要适当提高 和 以提高光合速率 横 横 光合作用酶 co2 光照强度 co2浓度 易错警示 光合作用影响因素中的2个易忽略点 1 易忽略温度改变对光合作用的影响 温度改变时 不管是光反应还是暗反应均会受影响 但主要影响暗反应 因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多 2 易忽略co2浓度对光合作用的影响 co2浓度很低时 光合作用不能进行 当co2浓度大于某值时 光合作用才能进行 对于植物来说 也存在co2的补偿点和饱和点 co2浓度过大时 会抑制植物的呼吸作用 进而影响到光合作用 影响光合作用的因素与曲线结合1 2013 重庆理综 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 注 箭头所指为处理开始时间 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 而不是叶绿体基质中 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 互动探究1 重新分析上题坐标曲线图 哪些线段 区间 是受光照强度影响而出现的 哪些线段 区间 是受co2浓度影响而出现的 提示o t1 t2及t4之后的曲线变化是光照强度的强弱及变化引起的 而t2 t3 t4曲线的变化是co2浓度高低及变化引起的 2 除co2 光照强度外 黑藻的光合作用还可受到哪些外界因素影响 提示温度等 综合分析影响光合作用的因素2 2013 四川理综 将玉米的pepc酶基因导入水稻后 测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果 如下图所示 注 气孔导度越大 气孔开放程度越高 1 水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是 捕获光能的色素中含量最多的是 2 co2通过气孔进入叶肉细胞后 首先与 结合而被固定 固定产物的还原需要光反应提供 3 光照强度低于8 102 mol m 2 s 1时 影响转基因水稻光合速率的主要因素是 光照强度为10 102 14 102 mol m 2 s 1时 原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变 可能的原因是 4 分析图中信息 pepc酶所起的作用是 转基因水稻更适宜栽种在 环境中 解析 1 植物叶肉细胞进行光合作用的场所均为叶绿体 叶绿体中捕获光能的色素有叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 其中叶绿素a含量最多 2 co2进入叶肉细胞内首先与c5结合形成c3化合物 此过程称 co2的固定 c3化合物需接受光反应为之提供的 h atp后被还原 3 如图显示 8 102 mol m 2 s 1 光照强度尚未达到转基因水稻光饱和点 在此之前 影响转基因水稻光合速率的主要因素是光照强度 在光照强度为10 102 14 102 mol m 2 s 1 时 气孔导度虽然下降 但该气孔导度下co2供应可能已充足 且该光照强度已经达到了原种水稻的光饱和点 故光合速率可能不受影响 4 两图信息显示 与原种水稻相比 转基因水稻气孔导度更得以提升 且光饱和点明显增大 由此可推知 pepc酶可增大气孔导度 提高水稻在强光下的光合速率 使水稻更适宜于强光环境 答案 1 叶绿体叶绿素a 2 c5 h 和atp 3 光照强度光照强度增加与co2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消 或 co2供应已充足且光照强度已达饱和点 4 增大气孔导度 提高水稻在强光下的光合速率强光 题后反思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 在分析多因子对光合作用的影响时 首先要识别坐标中有几个因子 它们是如何影响代谢过程的 更重要的是 能对多条曲线进行对比 通过对比说明问题 对比时 要注意单一变量原则 即能对比的两条曲线之间只有一个因子不同 2013 西安模考 下图是棉花成熟绿叶组织的相关图解 其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解 图2表示某光照强度和适宜温度下 光合作用强度增长率随co2浓度变化的情况 请回答下列问题 对点强化 1 由图1可知 甲 乙分别代表的物质是 要想使叶绿体内c3的含量快速下降 可以改变的环境条件是 2 图2中限制d点光合作用速率的主要环境因素是 c点和d点相比 叶绿体中 h 的含量 填 较低 相等 或 较高 3 从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小 部位相同的若干圆叶片 抽取叶片细胞内的气体 平均分成若干份 然后 置于不同浓度的nahco3溶液中 给予相同的一定强度光照 测量圆叶片上浮至液面所需时间 其记录结果绘成曲线如图3 请据此回答 该实验的目的是 从图解分析 b点比a点细胞内的c5含量 bc段曲线平缓的限制因素可能是 而c点以后曲线上行 其原因应该是 解析 1 分析图1知 甲为co2 乙为光反应为暗反应提供的物质和能量 即 h 和atp 要使c3含量下降 有两种方法 一为不提供co2 导致c3的生成量减少 而消耗量不变 c3含量下降 二为增强光照 c3的消耗量增加 而生成量不变 c3含量下降 2 图2曲线为随着co2浓度的增加 光合作用增长率的变化曲线 d点时 光合作用增长率为0 即光合作用速率不再增加 此时主要限制因素可能为光照强度 c d两点 光照强度相同 但d点co2浓度高于c点 h 与atp的消耗量高于c点 故c点叶绿体中 h 的含量较高 3 实验中的nahco3溶液为光合作用提供co2 故该实验的自变量为不同浓度的co2 而叶片上浮所需的时间代表光合作用速率 则该实验的目的为探究co2浓度对光合作用速率的影响 据图可知 b点的co2浓度 高于a点 即b点的co2固定过程消耗的c5的量要多于a点 故b点比a点细胞内的c5含量低 bc段随co2浓度增加 叶片上浮时间不变 即bc段的光合速率不变 限制因素主要为光照强度 c点以后曲线上行 可知光合速率降低 原因应该是nahco3溶液浓度太大 导致细胞失水 从而影响细胞代谢 答案 1 co2 h 和atp不提供co2或增强光照 回答一个方面即可 2 光照强度较高 3 探究co2浓度对光合作用速率的影响 低光照强度nahco3浓度太大 导致细胞失水 从而影响细胞代谢 答案 1 co2 h 和atp不提供co2或增强光照 回答一个方面即可 2 光照强度较高 3 探究co2浓度对光合作用速率的影响 低光照强度nahco3浓度太大 导致细胞失水 从而影响细胞代谢 完善下面的实验过程 要点突破 实验8绿叶中色素的提取和分离 5年9考 2013课标 江苏单科 2012四川 海南 上海 2011广东 江苏 易错警示 实验中的注意事项及操作目的 典例1 2013 江苏单科 5 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本题可排除错误选项 色素易被滤纸吸附 故用纱布过滤 a错误 每次重复画色素滤液细线时 需等干燥后再进行 c错误 由于叶绿体中的色素不溶于水 因此研磨叶片时需用无水乙醇或丙酮 d错误 答案b 典例透析 典例2 2011 广东理综 29 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 请回答问题 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 若用作食品色素 天然叶绿素色素不适用于 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 解析叶绿素易溶于有机溶剂 如丙酮或无水乙醇中 探究ph对叶绿素稳定性的影响时 要有酸性 中性和碱性等不同条件 由表格信息可知 酸性条件下可使叶绿素变成黄褐色 可借鉴课本中色素的分离方法进行色素种类的鉴定 答案 1 对人无害的有机溶剂 食用酒精 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的