江苏省邳州市第二中学高中生物一轮总复习 第5章 第4节 能量之源 光与光合作用课件1 新人教版.ppt

第4节能量之源光与光合作用 答案 议一议 1 海洋中藻类有分层现象 与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系 2 在温室内自然光照射基础上 给植物人工补充哪些单色光对增产有利 答案 1 不同波长的光穿透性不同 不同藻类吸收不同波长的光 2 红光 蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光谱 因此可以补充这两种光达到增产的目的 想一想 叶绿体是高等植物进行光合作用的主要场所 这句话表述是否确切 答案 不确切 叶绿体不仅含有捕捉光能的4种色素 而且含有多种与光合作用有关的酶 并且具有在光合作用中吸收co2释放o2的特性 可见 光合作用全过程都在叶绿体内进行 答案 答案 猜一猜 按照如图所示的方式来观察滤液 会看到什么现象 答案 a装置称为在透射光下观察 滤液呈绿色 b装置称为在反射光下观察 滤液呈红色 我们把这种叶绿素溶液在透射光下呈绿色 在反射光下呈红色的现象称为荧光现象 议一议 什么叫光合速率 它分为几种类型 关系如何 答案 光合速率或称光合强度是指一定量的植物 如一定的叶面积 在单位时间内进行光合作用的量 如释放多少氧 消耗多少co2 它分为表观光合速率和真正光合速率两种类型 在光照条件下 人们测得的co2吸收量是植物从外界环境吸收的co2总量 叫表观光合速率 真正光合速率是指植物在光照条件下 植物从外界环境中吸收的co2的量 加上呼吸作用释放的co2的量 即植物实际同化的co2的量 表观光合速率小于真正光合速率 1 光能在叶绿体中的转换 中国地图版 2 光合作用的c4途径 浙江科技版 1 c3植物与c4植物绿色植物的光合作用中 co2中的c首先转移到c4中 然后才转移到c3中的植物叫c4植物 如玉米 甘蔗 高粱等 仅形成c3的植物叫c3植物 如小麦 水稻 大豆等 2 c4途径磷酸烯醇式丙酮酸 pep 是一种三碳化合物 固定一个co2后形成一个c4 这是c4途径 进入维管束鞘细胞的叶绿体后 释放出一个co2 又被一个c5固定形成两个c3 这是c3途径 注意 在c4植物光合作用中既有c4途径 又有c3途径 c4途径发生在叶肉细胞的叶绿体中 c3途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体中 两者共同完成co2的固定 1 色素分子的作用有何主要不同 提示 色素分子都能吸收和传递光能 但能够转换光能的仅是少数叶绿素a分子 它接受光能后处于激发态 易失去电子而变为强氧化剂 于是就从周围水分子中夺得电子恢复原状 水则被分解 所以h2o是最初电子供体 atp nadp 是最终电子受体 2 光合作用过程中 哪些过程需要酶的参与 提示 光合作用中色素的吸收 传递 转化过程中不需要酶的催化 而atp的形成 co2的固定 co2的还原离不开酶的催化 3 c4途径有何意义 提示 c4途径中能够固定co2的酶 pep羧化酶 对co2的亲和力比c3途径中的有关酶的亲和力大得多 所以能利用低浓度的co2 特别在高温 光照强烈和干旱的条件下 c4植物仍能进行光合作用 1 结构与功能的关系 1 基粒和类囊体增大了受光面积 2 类囊体的薄膜上分布着酶和色素 利于光反应的顺利进行 3 基质中含有与暗反应有关的酶 2 色素的分布与作用 1 分布 叶绿体中的色素都分布于类囊体的薄膜上 2 作用 色素可吸收 传递光能 少数处于特殊状态的叶绿素a可实现光合作用中光能 电能的转换 3 色素与吸收光谱 特别提醒 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 但对其他波段的光并非不吸收 只是吸收量较少 4 不同颜色温室大棚的光合效率 1 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 2 色素对绿光吸收最少 因此绿色塑料大棚光合效率最低 5 影响叶绿素合成的因素 1 光照 光是影响叶绿素合成的主要条件 一般植物在黑暗中不能合成叶绿素 因而叶片发黄 2 温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性 进而影响叶绿素的合成 低温时 叶绿素分子易被破坏 而使叶子变黄 3 必需元素 叶绿素中含n mg等必需元素 缺乏n mg将导致叶绿素无法合成 叶变黄 另外 fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分 缺fe也将导致叶绿素合成受阻 叶变黄 应用指南 1 应用叶绿体色素吸收光谱的特点设计实验探究植物在哪种颜色的光照下光合效率 产生o2多 高 2 应用影响叶绿素合成的因素设计实验验证叶绿素合成需要适宜的光照 温度等外界条件 6 叶绿体功能的实验验证 1 实验过程及现象 2 实验结论 叶绿体是进行光合作用的场所 o2是由叶绿体释放的 3 实验分析本实验设计的巧妙之处在于 选择水绵作实验材料 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 便于观察 用好氧细菌确定o2释放的部位 便于观察 没有空气的黑暗环境排除了o2和光的干扰 设置了对照实验 1 右图表示叶绿体中色素的吸收光谱 甲 乙两图分别是 a 类胡萝卜素 叶绿素的吸收光谱b 叶绿素 类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 类胡萝卜素的吸收光谱解析 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 在光谱上有两个吸收区域 胡萝卜素主要吸收蓝紫光 在光谱上有一个吸收区域 据此可做出正确判断 答案 b 1 光合作用过程图解2 反应式及元素去向 1 氧元素 2 碳元素 co2 c3 ch2o 3 氢元素 h2o h ch2o 3 光照和co2浓度变化对植物细胞内c3 c5 h atp和o2及 ch2o 含量的影响 总结如下 特别提醒 以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的 且是相对含量的变化 2 图1表示光合作用部分过程的图解 图2表示改变光照后 与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线 据图回答 1 图1中a表示的物质是 它由 产生 其作用主要 2 图1中atp形成所需的能量最终来自于 若用放射性同位素标记14co2 则14c最终进入的物质是 图1 图2 3 图2中曲线a表示的化合物是 在无光照时 其含量迅速上升的原因是 4 曲线b表示的化合物是 在无光照时 其含量下降的原因是 解析 1 光反应为暗反应提供的物质是 h 和atp 由此可确定a是 h h 是由水光解后经一系列过程产生的 其作用主要是用于c3的还原 2 光反应中 光能转换为活跃的化学能储存于atp等化合物中 14co2的同化途径为14co2 14c3 14ch2o 3 4 题干中已说明曲线a b表示c3和c5的含量变化 光照停止后 光反应停止 h 和atp下降 c3的还原减弱直至停止 而co2的固定仍将进行 因此c3含量相对升高 c5含量相对下降 即a表示c3 b表示c5 答案 1 h 水在光下分解用于c3的还原 2 太阳光能 ch2o 3 c3co2与c5结合形成c3继续进行和c3不能被还原 4 c5c5与 ch2o 结合形成c3量不变 且c3不能被还原为c5 1 单因子影响 2 多因子影响 3 下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系 请据图回答 1 甲图表示在光照弱的情况下 光合作用随 的增加成正比增加 这种情况下 可以认为此时影响光合作用的过程是 阶段 2 从图甲可见 光照强度超过某一强度时 光合作用速度不再增加 且有稳定发展的趋势 这种变化主要决定于 此时光合作用的 阶段受到限制 3 图乙中c点表示光照强度为b时 是植物生长的 出现cd段的原因是 4 请在图甲中绘制50 时植物光合作用速度变化的曲线 5 根据甲图 在图乙中绘制光照强度为a时 不同温度下光合作用速率变化曲线 解析 光合作用速率受光照强度 温度和co2浓度等影响 本题只研究了光照强度和温度对光合作用的影响 由图甲可以看出 光照弱时 光合速率随光照强度的增加而上升 此时影响的外界条件主要是光反应 而与温度无关 而当光照强度超过某一值时 温度又成了限制因素 由图乙看出 在50 时光合速率大于20 而小于30 可在图甲中相应画出 由图甲看出 在光照强度为a时 光合速率与温度变化无关 可在图乙中相应画出 答案 1 光照强度光反应 2 温度暗反应 3 最适温度酶活性降低 光合作用速率降低 4 如图 5 如图 1 光合作用与细胞呼吸的区别与联系 2 h 和atp的来源 去路的比较 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 净光合速率和真正光合速率 净光合速率 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 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 测得的数据为净光合速率 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 关系式用o2 co2或葡萄糖的量表示如下 a 光合作用产氧量 氧气释放量 细胞呼吸耗氧量b 光合作用固定co2量 co2吸收量 细胞呼吸释放co2量c 光合作用葡萄糖产生量 葡萄糖积累量 增重部分 细胞呼吸消耗葡萄糖量特别提醒 植物所有的生活过程都受温度的影响 在一定的温度范围内 提高温度可以提高酶的活性 加快反应速度 但是温度对光合作用和呼吸作用的影响不同 如图所示 所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度 4 下图表示高等植物光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系 下列说法正确的有 a 2过程消耗的atp来自1 3 4 5过程产生的atpb 1 2过程在叶绿体中 3 4 5过程在线粒体中进行c 1过程产生的 h 参与2过程 3和4过程产生的 h 与氧结合产生水d 高等植物所有的细胞都可以进行1 2 3 4 5过程 解析 本题考查光合作用与呼吸作用的过程 2过程消耗的atp来自1过程 a选项错误 3过程在细胞质基质中进行 b选项错误 并非高等植物所有的细胞都可以进行光合作用 如高等植物的根尖细胞不能进行光合作用 d选项错误 答案 c 5 将状况相同的某种绿叶分成四等组 在不同温度下分别暗处理1h 再光照1h 光强相同 测其重量变化 得到如下表的数据 可以得出的结论是 a 该植物光合作用的最适温度约是27 b 该植物呼吸作用的最适温度约是29 c 27 29 下的净光合速率相等d 30 下的真正光合速率为2mg h 解析 绿叶在黑暗中只进行呼吸作用消耗有机物 29 时消耗的有机物最多 故为其最适温度 光照下绿叶光合 呼吸都进行 这样暗处理1h 再光照1h 即光合作用1h 呼吸作用进行了2h 所以不同温度下真正光合速率分别是 27 5mg 28 7mg 29 9mg 30 3mg 净光合速率分别是4mg 5mg 6mg 2mg 所以 只有b项正确 答案 b 例1 2009 安徽卷 1 叶绿体是植物进行光合作用的场所 下列关于叶绿体结构与功能的叙述 正确的是 a 叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内b h2o在光下分解为 h 和o2的过程发生在基质中c co2的固定过程发生在类囊体薄膜上d 光合作用的产物 淀粉是在基质中合成的 思路点拨 本题主要考查光合作用的场所及叶绿体的相关知识 叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上 h2o在光下分解为 h 和o2的过程发生在类体薄膜上 co2的固定过程发生在叶绿体基质中 自主解答 答案 d 知识链接 在叶绿体的类囊体薄膜上分布着与光合作用光反应有关的色素 色素的功能是吸收 传递和转换光能 具体分工为 绝大多数叶绿素a 全部的叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素具有吸收和传递光能的作用 少数处于特殊状态的叶绿素a具有吸收和转换光能的作用 例2 下图中甲 乙是改变光照和co2浓度后 与光合作用有关的c3和c5在细胞内变化曲线 丙图是实验前在溶液中加入了破损外膜和内膜的叶绿体及一定量atp和 h 然后分连续的 两个阶段进行的实验 请回答有关问题 1 甲图中曲线a表示的化合物是 在无光照时 其含量迅速上升的原因是 2 乙图中曲线b表示的化合物是 在二氧化碳浓度降低时 其含量迅速上升的原因是 3 在乙图中co2浓度为1 时 c3和c5的含量相差较大 原因是 4 在丙图中 除葡萄糖外 阶段 积累的物质主要有 5 请在丙图中绘出阶段 合成糖的速率的可能曲线 解答本题的思路分析如下 思路点拨 由光照到黑暗时 光反应停止 不能形成还原c3的 h 和atp c3的还原基本停止 而co2的固定仍在进行 这样c3的生成基本不变 而消耗基本停止 c3上升 而c5的再生基本停止 c5的消耗基本不变 c5下降 所以 甲图中a表示c3 b表示c5 同理可分析乙图中的变化 在丙图中 阶段 虽然是黑暗 不再进行光反应 但随溶液中有外源加入的 h 和atp 因此暗反应仍可进行 但随暗反应的进行 溶液中 h 和atp逐渐减少 因此糖的合成速率先上升后又下降 当 h 和atp耗尽时 反应基本停止 但此时叶绿体内积累了一定量c3 在阶段 给予光照后 光反应启动 产生 h 和atp 进行暗反应合成糖 但因无co2供应 随反应进行 c3和c5逐渐减少 糖合成速率下降 最后整个反应基本停止 自主解答 答案 1 c3 光反应停止 不能形成还原c3所必需的 h 和atp co2固定仍能进行 co2与c5结合继续形成c3 2 c5 已有的c3被不断还原成 ch2o 和c5 co2浓度过低 难与c5结合形成c3 因此c5被积累 3 细胞中的c5能充分地与co2结合 生成较多的c3 4 c3 adp和pi 5 如图 2009 广东 在充满n2与co2的密闭容器中 用水培法栽培几株番茄 co2充足 测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如图 请回答问题 1 6 8h间 光合速率 大于 小于 呼吸速率 容器内的o2含量 co2含量 植株干重 2 9 10h间 光合速率迅速下降 推测最可能发生变化的环境因素是 10h时不再产生atp的细胞器是 若此环境因素维持不变 容器内的o2含量将逐渐下降并完全耗尽 此时另一细胞器即 停止atp的合成 成为atp合成的唯一场所 3 若在8h时 将容器置于冰浴中 请推测呼吸速率会出现的变化及其原因 本题考查学生对光合作用与呼吸作用 细胞器功能等基本知识的理解和掌握 由于学生在分析曲线过程中 不知道该曲线代表的生物学意义 错把曲线当成净光合速率 从而出错 对于细胞内产生atp的部位不清楚 因此无法与光合作用和呼吸作用的过程进行联系而出错 对于低温降低酶活性而不是使酶失活 不理解出错 正确思路 本题考查考生对光合作用与呼吸作用 细胞器功能等基本知识的理解和掌握 1 首先明确图中的光合速率为真正光合速率 比较两曲线可以看出在6 8h 间 光合速率明显大于呼吸速率 所以净光合速率大于0 因此容器中o2含量上升 co2含量下降 植物干重增加 2 影响光合速率的外界因素主要是光照强度 co2浓度和温度 由于对呼吸速率影响较小 说明不是温度变化的原因 另外co2充足 所以可确定在9 10h间光合速率下降的原因最可能是光照停止 细胞内能产生atp的部位有 叶绿体 线粒体和细胞质基质 无光照时不能进行光反应所以叶绿体不能产生atp 无氧时不能进行有氧呼吸 所以线粒体不能产生atp 最终只有细胞质基质成为合成atp的唯一场所 3 将容器置于冰浴中 温度降低 相关酶的活性降低 所以呼吸速率会下降 1 大于上升下降增加 2 光照强度叶绿体线粒体细胞质基质 3 呼吸速率下降 相关酶的活性因降温而下降 绿叶中色素的提取和分离1 实验原理 1 叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇 或丙酮 中 所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素 2 色素在层析液中溶解度不同 溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快 溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢 因而可用层析液将不同色素进行分离 2 实验流程 3 基本技术要求 1 实验成功的关键 叶片要新鲜 颜色要深绿 滤液收集后 要及时用棉塞将试管口塞紧 以免滤液挥发 滤液细线不仅要细 直 而且要含有比较多的色素 可以重复画二至三次 滤纸上的滤液细线不能浸入层析液中 2 注意事项 制备定性滤纸条时 注意双手尽量不要接触纸面 以免手上的油脂或其它脏物污染滤纸 根据烧杯的高度制备滤纸条 让滤纸条长度高出烧杯1cm 高出的部分做直角弯折 画滤液细线时 用力要均匀 速度要适中 研磨要迅速 充分 a 因为无水乙醇容易挥发 b 为了使叶绿体完全破裂 从而能提取较多的色素 c 叶绿素极不稳定 能