高考生物总复习（基础回顾+考点透析+实验导航+走近高考）第三单元 第11讲能量之源 光与光合作用拔高精讲课件 新人教版必修1.ppt

第三单元细胞的能量供应和利用第11讲能量之源 光与光合作用 必修1分子与细胞 基础回顾 一 捕获光能的色素和结构1 捕获光能的色素 判断正误 1 色素提取液是无水乙醇 分离液是层析液 2 不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关 3 在研磨绿叶时加入少许二氧化硅和碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏 4 分离结束后滤纸条上的颜色自上而下依次是橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 5 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 2 叶绿体的结构和功能 填空 1 结构示意图 暗反应 与光反应有关的酶 光合作用 叶绿体 想一想 叶绿体的结构如何与其功能相适应 提示 叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体膜上 类囊体有巨大的膜面积 增大了受光面积 在类囊体膜和基质中分布有催化光合作用的酶 保证了光合作用的进行 二 光合作用的探索历程 连线 b a e c d 想一想 萨克斯实验是如何对照的 实验组和对照组分别是什么 提示 萨克斯实验是空白对照 该实验研究的因素是光照 因此遮光组为对照组 曝光组为实验组 三 光合作用的过程 填图 四 影响光合作用速率的环境因素 填空 凡能影响光反应 暗反应的因素皆能影响光合速率 1 光合作用强度 1 含义 植物 通过光合作用制造糖类的数量 2 指标 光合速率 在单位时间内 产物生成的数量 2 影响光合速率的环境因素 1 空气中 2 土壤中 3 光照的 以及光的成分 4 等 五 化能合成作用 填空 1 概念 某些细菌能够利用体外环境中的某些 所释放的能量来制造 的合成作用 2 实例 硝化细菌能利用 氧化成 和 时所释放的化学能 将 和 合成 co2浓度 水分的多少 时间的长短与强弱 温度的高低 无机物氧化时有机物 氨亚硝酸 硝酸co2h2o 糖类 考点透析 考点一 光合作用发现史中的经典实验分析 植物更新空气 缺点 缺乏对照组 记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件 后来英格豪斯为其纠正 2 1864年萨克斯实验 提前暗处理 消耗掉叶片中原有的淀粉 避免干扰 实验组 对照组 光下产生淀粉 运用对照实验 实验组 极细光束照射处的叶绿体 对照组 黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体 特别提醒 恩格尔曼的实验设计巧妙之处主要表现在以下四个方面 1 选材方面 选用水绵为实验材料 水绵不仅具有细长的带状叶绿体 而且叶绿体呈螺旋状地分布在细胞中 便于观察 分析研究 2 将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 排除了光线和氧气的影响 从而确保实验正常进行 3 选用了极细光束照射 并且选用好氧细菌检测 从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位 4 进行黑暗 局部光照 和曝光对比实验 从而明确实验结果完全是光照引起的 特别提醒 在光合作用的发现中 大多数科学家们利用了对照实验 使结果和结论更科学 准确 1 萨克斯 自身对照 自变量为光照 一半曝光与另一半遮光 因变量为颜色变化 2 恩格尔曼 自身对照 自变量为光照 照光处与不照光处 黑暗与完全曝光 因变量为好氧菌的分布 3 鲁宾和卡门 相互对照 自变量为标记物质 与 c18o2 因变量为o2的放射性 4 普里斯特利 缺少空白对照 实验结果说服力不强 例1 下图中图甲为研究光合作用的实验装置 用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片 再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底 然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的nahco3溶液中 给予一定的光照 测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间 见图乙 以研究光合作用速率与nahco3溶液浓度的关系 请分析回答以下问题 1 图甲用气泵抽出的气体是细胞间的 给予光照后叶圆片上浮的原因是 2 图乙c点以后叶圆片上浮的时间逐渐变长的原因是nahco3溶液浓度过高 使叶肉细胞 而导致代谢水平下降 3 在干旱高温的环境里 绿色植物从空气中吸收二氧化碳的量会减少 原因是 解析 本题考查的是光合作用中产生o2与nahco3浓度的关系 其中实验中的nahco3能产生co2 所以nahco3浓度相当于co2含量对光合作用影响 同时涉及物理中的浮力问题 第 1 小题中的两个空应该联合在一起思考 光照导致叶圆片上浮是因为光合作用产生了氧气 那么第一空中使叶圆片沉入水底时抽出的气体应该以氧气为主 2 nahco3浓度增加使co2增加 光合作用应该增加到一定量后保持不变 而此题坐标图乙c点以后光合作用却下降 显然与co2无关 所以应该从浓度本身到代谢的影响思考 即 高浓度溶液引起失水 影响代谢 3 干旱高温环境对光合作用的影响主要是失水使气孔关闭 导致co2吸收减少 光合作用下降 答案 1 o2和少量co2叶肉细胞进行光合作用产生氧气 小圆片浮力增大 2 失水 3 叶面上大量气孔关闭 1 2013 肇庆实验中学检测 通过对照能够证明光合作用过程中产生的氧全部来自水的一组实验是 c a b c d 解析 欲证明光合作用产生的氧气全部来自于水 应当用同位素18o单独标记水或二氧化碳 目的是将水和二氧化碳中的氧原子加以区分 通过检查产物氧气是否含有18o来判断其来源 因此装置 可行 答案为c 答案 c 考点二 叶绿体中色素的种类和作用 1 叶绿体中色素的种类及其吸收光谱 2 色素的分布与作用 1 分布 基粒类囊体薄膜上 2 作用 吸收光能并将光能转变为储存于atp中的化学能 同时还能将h2o分解为 h 和o2 特别提醒 1 原核生物蓝藻虽然没有叶绿体 但也能进行光合作用 原因是其含有与光合作用有关的色素和酶 2 不同颜色温室大棚的光合效率 注意应用 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 叶绿素对绿光吸收最少 因此绿色塑料大棚光合效率最低 例2 在做 绿叶中色素的提取和分离 实验时 甲 乙 丙 丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示 表示使用 表示未使用 其余操作均正常 他们所得的实验结果依次应为 a b c d 解析 由表可知 甲同学加的溶剂为水 而不是有机溶剂丙酮 色素不溶于水 因而提取不到叶绿体中的色素 所得结果应为 乙同学的操作正确 应为 即自上而下依次出现胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a和叶绿素b 且叶绿素a和叶绿素b的含量较多 丙同学尽管使用了有机溶剂丙酮 可以提取到色素 但由于未加caco3 叶绿素可能被破坏 因而下边的两条色素带比正常的窄 应为 丁同学未加sio2 可能研磨不充分 导致各种色素的提取量均少于正常水平 应为 答案 b 2 下图表示叶绿体色素的吸收光谱 颜色深 浅分别表示吸收量多 少 甲 乙两图分别是 a 胡萝卜素 叶绿素的吸收光谱b 叶绿素 胡萝卜素的吸收光谱c 叶黄素 叶绿素的吸收光谱d 叶黄素 胡萝卜素的吸收光谱 解析 该题主要考查叶绿体中色素吸收光谱的种类和从图解中获取信息的能力 由图文信息可知 甲图表示的色素主要吸收蓝紫光和红橙光 为叶绿素 乙图表示的色素主要吸收蓝紫光 为胡萝卜素 答案 b 考点三 光合作用的过程分析 1 光合作用过程图解 3 光反应与暗反应的比较 续上表 续上表 4 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的含量及有机物的合成量变化可以采用如下图分析 续上表 特别提醒 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 h 和atp的含量变化是一致的 都增加或都减少 例3 下图甲为叶绿体结构与功能示意图 图乙表示一株小麦叶片细胞内c3相对含量在一天24h内的变化 据图分析 1 图甲中a b c分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质 则a b c依次是 2 在a中发生的过程称为 在a中含有的参与此过程的物质是 3 在a中发生的能量转变是 4 图乙中 从 点开始合成有机物 至 点有机物合成终止 5 ab段c3含量较高 主要原因是 6 g点c3含量极少 原因是 解析 此题考查光合作用的过程 具体分析如下 1 图甲中a是h2o 光解后产生 h 和o2 c经暗反应生成ch2o 说明c是三碳化合物 c3 b与d结合生成c3 则b为co2 2 a是叶绿体类囊体薄膜 在a中发生的过程称为光反应 a中含有的参与此过程的物质是色素和酶 3 光反应发生的能量转变是 光能 atp中活跃的化学能 4 ab ij段c3相对含量较高 说明从b点开始合成有机物 至i点有机物合成终止 5 ab段c3含量较高 主要原因是无光不进行光反应 不能为暗反应提供还原剂 h 和能量atp c3不能被还原 6 g点c3含量极少 原因是失水导致气孔关闭 叶肉细胞内co2含量低 co2的固定减弱 答案 1 h2o co2 c3 或三碳化合物 2 光反应色素和酶 3 光能 活跃的化学能 4 bi 5 无光不进行光反应 c3不能被还原 6 失水导致气孔关闭 叶肉细胞内co2含量低 co2的固定减弱 3 光合作用和化能合成作用是自养生物的重要代谢活动 请回答有关问题 1 绿色植物的叶绿体是进行光合作用的场所 蓝藻细胞不含叶绿体 但含有 等物质 从而能进行光合作用 2 除了绿色植物以外 硝化细菌也属于自养生物 硝化细菌能将二氧化碳和水合成为糖类 该过程利用的能量来自 3 下图表示的是光合作用的简要过程 据图回答 在其他条件适宜的情况下 突然停止光照 短时间内磷酸甘油酸的浓度 适宜光照条件下 突然停止二氧化碳供应 短时间内二磷酸核酮糖的浓度 磷酸甘油醛的浓度 在co2存在条件下 将植物从暗处移到明处后 磷酸甘油醛的浓度 解析 1 蓝藻是原核生物 不具有叶绿体 但它含有藻蓝素和叶绿素 以及与光合作用相关的酶 2 硝化细菌能利用氨氧化释放的化学能将二氧化碳和水合成有机物 该过程称为化能合成作用 3 在其他条件适宜的情况下 突然停止光照 因 h 和atp缺乏 短时间内磷酸甘油酸的浓度上升 适宜光照条件下 突然停止二氧化碳供应 短时间内二磷酸核酮糖积累导致其浓度上升 而磷酸甘油酸能生成磷酸甘油醛 同时磷酸甘油醛生成二磷酸核酮糖 因此短时间内磷酸甘油醛的浓度基本不变 在co2存在条件下 将植物从暗处移到明处后 磷酸甘油醛的浓度因光反应受阻而上升 答案 1 吸收光能的色素和光合作用必需的酶 2 氨氧化释放的化学能 答案合理给分 3 上升上升基本不变上升 考点四 影响光合作用的因素及在生产上的应用 1 光照强度 1 曲线分析 ab段 随光照强度增强 光合作用强度也逐渐增强 co2释放量逐渐减少 这是因为细胞呼吸释放的co2有一部分用于光合作用 此时细胞呼吸强度大于光合作用强度 a点光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 释放的co2量可表示此时细胞呼吸的强度 b点 细胞呼吸释放的co2全部用于光合作用 即光合作用强度等于细胞呼吸强度 光照强度只有在b点以上时 植物才能正常生长 b点所示光照强度称为光补偿点 bc段 表明随着光照强度不断加强 光合作用强度不断加强 到c点以上不再加强了 c点所示光照强度称为光饱和点 2 应用 阴生植物的b点前移 c点较低 如图中虚线所示 间作套种农作物的种类搭配 林带树种的配置 可合理利用光能 适当提高光照强度可增加大棚作物产量 2 co2浓度 1 co2浓度与光合作用强度的关系曲线如右 曲线表示在一定范围内 光合作用速率随co2浓度的增加而增大 但当co2浓度增加到一定范围后 光合作用速率不再增加 a点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的co2浓度 即co2补偿点 b点表示co2饱和点 限制b点的因素是酶的数量和最大活性及光照强度等环境因素 2 应用 在农业生产中通过 正其行 通其风 增施农家肥等增大co2浓度 提高光合作用强度 3 温度 1 曲线分析 温度主要是通过影响与光合作用有关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 温室栽培也可适当降低温度 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 4 必需元素供应 1 曲线分析 在一定浓度范围内 增大必需元素的供应 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渗透失水而萎蔫 2 应用 根据作物的需肥规律 适时 适量地增施肥料 可提高农作物产量 5 水分 1 影响 水是光合作用的原料 缺水既可直接影响光合作用 又会导致叶片气孔关闭 限制co2进入叶片 从而间接影响光合作用 2 应用 根据作物的需水规律合理灌溉 例4 小麦是人类最重要的粮食作物之一 课题小组利用小麦做了如下两个探究实验 请回答相关问题 1 探究小麦旗叶 穗下第一张叶片 麦穗 麦穗初期也有光合能力 的光合作用与耐旱性关系 研究结果如图1 由图可知 的光合作用对缺水比较敏感 的光合作用对干旱有较强的适应性 这对植物度过不良环境有一定的积极作用 2 探究小麦的生长中心 麦穗 有无与叶片光合作用速率的关系 设计了如图2实验装置 如果采用前后自我对照的设计方案 那么 后来对小麦的处理方法是 本实验的观察指标 该实验的原理是光合作用速率的大小可通过一定时间内测定 来确定 而该值的大小可反映 对光合作用有机物的需求量的大小 3 以上两个探究均测定了小麦的光合速率 光合速率是通过测定 来定量地表示 解析 考查光合作用 水分代谢等主干知识 1 坐标图解题的方法是认真分析横坐标和纵坐标 据图可知缺水处理 旗叶光合作用速率下降明显 麦穗对缺水处理光合速率变化不大 2 本题的核心是要求学生掌握本实验的方法 原理 步骤 要会描述 本题省略了 观察指标等 其中实验步骤 第一步 控制适宜的光照 温度等环境因素不变 进行如图操作 第二步 光照1小时后 观察并记录滴液移动的方向和格数 第三步 剪去麦穗 第四步 光照1小时后 观察并记录滴液移动的方向和格数 最可能的结果 有麦穗 生长中心 时 液滴向右移动的格数大于摘去麦穗 生长中心 时滴液向右移动的格数 3 空气中二氧化碳的浓度 土壤中水分的多少 光照的长短与强弱 光的成分以及温度的高低等 都是影响光合作用强度的外界因素 光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示 答案 1 旗叶麦穗 2 剪去麦穗有色液滴移动的方向和刻度 方向缺不得分 o2的释放量生长中心 麦穗 3 一定时间内原料消耗量或产物生成量 4 2013 广州二模 双选 在co2浓度为0 03 和适宜的恒定温度条件下 测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率 结果如图 下列有关分析正确的是 a 光照强度为1千勒克司时 植物甲开始进行光合作用b 当光照强度为3千勒克司时植物乙的总光合速率是20mg 100cm2叶 小时c 若在c点时突然停止co2的供应 短时间内植物甲的叶绿体中c3的含量会增加d d点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是co2的浓度 解析 解析 光照强度为1千勒克司时 植物甲光合作用速率等于呼吸作用速率 a错误 当光照强度为3千勒克司时植物乙的光合作用速率等于呼吸作用速率 故总光合速率是20mg 100cm2叶 小时 净光合速率为0 b正确 若在c点时突然停止co2的供应 短时间内植物甲的叶绿体中c3的含量会下降 c错误 d点时植物乙达到光饱和点 在co2浓度为0 03 和适宜的恒定温度条件下 此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是co2的浓度 d正确 答案 bd 实验导航 实验9 绿叶中色素的提取和分离 1 原理解读 1 提取 叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水 可用无水乙醇等有机溶剂提取色素 2 分离 各种色素在层析液中溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 从而使各种色素相互分离 2 实验流程 3 实验中的注意事项 1 选材 应选取鲜嫩 颜色深绿的叶片 以保证含有较多的色素 2 提取色素 研磨要迅速 充分 且加入各物质的量要成比例 以保证提取较多的色素和色素浓度适宜 3 画滤液细线 用力要均匀 快慢要适中 滤液细线要细 直 且干燥后重复画一两次 使滤液细线既有较多的色素 又使各色素扩散的起点相同 4 色素分离 滤液细线不要触及层析液 否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中 滤纸条上得不到色素带 1 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 1 提取叶绿素 2 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 叶绿素是易溶于有机溶剂 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时应考虑溶剂对人体的影响 2 8 0实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性ph对叶绿素稳定性的影响 3 酸性由于叶绿素被破坏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 画色素液细线 用层析液分离色素 观察色素带 课题11 探究影响光合作用的环境因素 1 实验设计思路分析 2 实验设计示例 探究光照强度对光合作用的影响 1 实验流程 打出小圆形叶片用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出直径1cm的圆形叶片30片抽出叶片内气体用注射器 内有清水 小圆形叶片 抽小圆形叶片沉到水底将内部气体逸出的小圆形叶片放 出叶片内气体 o2等 入黑暗处盛有清水的烧杯中 小圆形叶片全部沉到水底 对照实验及结果 2 实验结论 在一定范围内 随着光照强度不断增强 光合作用强度也不断增强 小圆形叶片中产生的o2多 浮起的多 2 2012 广东韶关检测 凤眼莲原产南美州 作为入侵生物对我国生态环境构成威胁 科研人员利用密闭容器培养凤眼莲 并通过传感器定时检测密闭容器中二氧化碳含量的变化 以测定在不同实验条件下凤眼莲的光合速率 实验结果如下图所示 据图回答 l 据图1 当光照强度从2458 lx 饱和点 到2800 lx 时 叶片光合速率没有明显变化 此时限制凤眼莲光合速率变化的环境因素主要有 至少答两点 据图2 凤眼莲光合作用的最适温度范围为 当温度由40 升至45 时光合作用下降的主要原因是 2 若密闭容器内充入14co2 当图1中光照强度为2000 lx 时 则14c的转移途径是 用 表示 此时叶绿体中atp的转移途径是从 到 3 科研人员对该地生长的凤眼莲 玉米的光合作用特性进行测量 获得如下数据 与玉米相比较 能说明凤眼莲生长较快的原因有 解析 1 达到光饱和点 增大光照强度 叶片光合速率没有明显变化 此时光照强度不是限定因子 限制因子是二氧化碳浓度 温度等 据图2凤眼莲光合作用的最适温度范围为30 35 此时光合作用效率大 当温度由40 升至45 时光合作用下降的主要原因是温度升高 酶的活性降低 2 光照强度为2000 lx 时有利于合成有机物 14co2转移的途径是14co2 14c3 有机物 此时暗反应消耗atp 故叶绿体中atp的转移途径是从叶绿体类囊体薄膜到叶绿体基质 为暗反应提供能量 3 通过表格中的数据可知 凤眼莲的最大净光合速率高 强光条件下能大量积累有机物 凤眼莲的光补偿点低 弱光条件下也能积累有机物 答案 1 二氧化碳浓度温度等 至少答两点 30 35 或30 40 温度升高酶的活性降低 温度升高气孔关闭 co2供应不足 2 14co2 14c3 有机物叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质 3 最大净光合速率高 强光条件下能大量积累有机物 光补偿点低 弱光条件下也能积累有机物 走近高考 题组1光合作用过程的考查 1 判断正误 1 叶片黄化 叶绿体对红光的吸收增多 2 叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光 3 h2o在光下分解为 h 和o2的过程发生在基质中 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 5 叶肉细胞在光照下进行光合作用 不进行呼吸作用 6 夏季连续阴天 大棚中白天适当增加光照 夜晚适当降低温度 可提高作物产量 解析 1 叶绿素的吸收光谱是红橙光和蓝紫光 叶片黄化 说明叶绿素含量减少 这样对红光的吸收会减少 2 叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光 正确 4 co2的固定发生在光作用暗反应阶段 进行场所是叶绿体基质 co2产生于有氧呼吸的第二阶段 进行场所是足线粒体基质 故正确答案 1 2 3 4 5 6 2 夏季晴朗的一天 甲乙两株同种植物在相同条件下co2吸收速率的变化如图所示 下列说法正确的是 a 甲植株在a点开始进行光合作用b 乙植株在e点有机物积累量最多c 曲线b c段和d e段下降的原因相同d 两曲线b d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 解析 分析图示可知 这一天的6 00 甲曲线的a点 和18 00时左右 甲乙两植物光合作用吸收co2的速率和呼吸作用释放co2的速率相等 在6 00之前 甲乙两植物的光合作用已经开始 但光合作用比细胞呼吸弱 a错误 在18时后 甲乙两植物的光合作用速率开始小于细胞呼吸 有机物的积累最多的时刻应为18 00时 e点时有机物的积累量已经减少 b错误 图示曲线的b c段下降的主要原因是气孔部分关闭导致叶内二氧化碳浓度降低 d e段下降的原因是光照强度减弱 光反应产生 h 和atp的速率减慢 这两段下降的原因不相同 c错误 b d段 乙曲线的变化为植物的 午 休现象 是气孔关闭导致叶内二氧化碳浓度降低之故 甲植物可能不存在 午休现象 或气孔关闭程度很小或气孔无法关闭 d正确 答案 d 3 某植物在停止供水和恢复供水条件下 气孔开度 即气孔开放程度 与光合速率的变化如图所示 请回答 1 停止供水后 光合速率下降 这是由于水是 的原料 又是光合产物在植物体内 的主要介质 2 在温度 光照相同的条件下 图中a点与b点相比 光饱和点低的是 点 其主要原因是 3 停止供水一段时间后 叶