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2 新人教版.ppt

第4节能量之源 光与光合作用 基础梳理 基础梳理 色素种类及作用 1 分布 类囊体的薄膜上 2 功能 吸收 传递和转换光能 3 绿叶中的色素 叶绿素 含量约占3 4 蓝绿色 叶绿素b 主要吸收和 类胡萝卜素 含量约占1 4 橙黄色 叶黄素 主要吸收 叶绿素a 黄绿色 红光 蓝紫光 胡萝卜素 黄色 蓝紫光 特别说明 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 归纳整合 一 色素与吸收光谱 二 植物中色素的化学性质与叶色的关系 跟踪训练 1 2009年广东卷 将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块 置于不同的试管中 按下表进行实验 着色最浅叶片所在的试管是 注 表示具有该条件 a b c d 解析 将叶片在黑暗中放置一段时间的目的是进行饥饿处理 消耗掉其体内的有机物 然后用不同的光照射 进行光合作用 用碘液处理 看有机物产生了多少 因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光 所以着色最浅叶片所在的试管是 号试管 答案 d 2 2009年广东卷 从高等植物叶片中分离出4种光合色素 其中呈橙黄色的是 a 叶绿素ab 叶绿素bc 胡萝卜素d 叶黄素 解析 叶绿素a呈蓝绿色 叶绿b呈黄绿色 胡萝卜素呈橙黄色 叶黄素呈黄色 答案 c 基础梳理 1 光合作用的过程 1 光反应 必须有光才能进行 部位 基粒位于上 条件 光 色素 酶 内容 水的光解和色素吸收光能不需酶参与 水的光解 h2o2 h 1 2o2 光 供给暗反应 还原剂 atp的形成 atp pi 能量 酶 atp 为暗反应供能 类囊体的薄膜 2 暗反应 没有光也能进行 但必须要有光反应提供的 事实上在黑暗中无法进行 部位 叶绿体的 条件 多种酶 h atp co2 暗 这个条件并不必需 但暗反应若没有光反应提供的 h 和atp就无法进行 所以暗处不能长时间进行暗反应 内容 co2的固定 co2的还原 ch2o c5 h 和atp 基质 co2 c52c3 酶 2c3 h 酶 atp 5 光合作用中过程根据是否需要光能分为 阶段和暗反应阶段 atp中的活跃化学能 有机物中的稳定化学能 光反应 归纳整合 光合速率常常用单位时间内消耗的co2量或产生o2量来表示 光合作用消耗co2量 从外界吸收的co2量 呼吸产生的co2量光合作用产生的总o2量 释放到外界的o2量 呼吸消耗的o2量一昼夜有机物的积累量 用co2量表示 可以用下式来表示 积累量 白天从外界吸收的co2量 晚上呼吸释放的co2量 昼夜温差大 即白天温度高有利于植物进行光合作用 而晚上温度低则呼吸作用弱 有机物消耗减少 则一昼夜有机物的积累量大 产量高 光合作用产生的有机物 如葡萄糖 的量可以由已知消耗的co2量或产生的o2量 再根据反应式来进行计算 依据的反应式是光合作用与呼吸作用反应式 根据化学计算比例原理 可以将反应式简化成下式 光合作用 6co2 c6h12o6 6o2 呼吸作用 c6h12o6 6o2 6co2 二 影响光合作用的因素1 光照强度 在一定的范围内 随光照强度的增加 植物的光合作用强度也相应增加 但当光照强度达到一定值时 光合作用强度不再随光照强度的增加而增加 植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用 当植物在某一光照强度条件下进行光合作用所吸收的co2与该条件下植物进行呼吸作用所释放的co2量达到平衡时 这一光照强度就称为光补偿点 这时光合作用强度主要受光反应产物的限制 当光照强度增加到一定强度后 植物光合作用强度不再增加或增加很少时 这一光照强度就称为光合作用的饱和点 此时的光合作用强度受暗反应系统中酶的活性和co2浓度的限制 光补偿点对于不同的植物是不一样的 主要与该植物的呼吸作用强度有关 与温度也有关系 一般阳生植物的光补偿点比阴生植物的高 光饱和点也是阳生植物高于阴生植物 植物在进行光合作用同时也在进行着呼吸作用 总光合作用是指植物在光下制造的有机物的总量 吸收co2的总量 净光合作用是指植物在光下制造的有机物的总量 或吸收co2的总量 中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物 或释放的co2 后净增的有机物的量 2 温度 植物所有的生活过程都受温度的影响 因为在一定温度范围内 提高温度可以提高酶的活性 加快反应速度 光合作用也不例外 在一定温度范围内 在正常的光照强度下 提高温度会促进光合作用的进行 但提高温度也会促进呼吸作用 如右图所示 所以植物的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 3 co2浓度 co2是植物进行光合作用的原料 只有当环境中的co2达到一定浓度时 植物才能进行光合作用 当光合作用吸收的二氧化碳量等于呼吸作用放出的二氧化碳量 这时外界的二氧化碳浓度就是二氧化碳补偿点 当环境中的co2低于这一浓度时 植物的光合作用就会低于呼吸作用 消耗大于积累 长期如此植物就会死亡 一般来说 在一定的范围内 植物的光合作用强度随co2浓度的增加而增加 但达到一定浓度后 光合作用就不再增加或增加很少 这时的co2浓度称为co2的饱和点 若co2浓度继续升高 光合作用不但不会增加 反而会下降 甚至引起植物co2中毒而影响正常的生长发育 如右上图所示 4 水当植物体内水分供应不足时 植物叶片上的气孔就会关闭 以减少水分的散失 气孔关闭 外界空气中的co2就不能进入叶片内部 c5固定不到co2就不能形成c3 暗反应受阻 光合作用下降 如植物 午休 现象 三 有氧呼吸与光合作用的关系 跟踪训练 1 2009年安徽卷 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 解析 本题考查的内容是必修1第五章光合作用的有关知识 光合作用的过程分为两个阶段 光反应和暗反应 光反应是依靠类囊体薄膜上的色素吸收光能把水分解成氧气和 h 同时产生atp的过程 暗反应是利用光反应的产物在叶绿体的基质中固定co2产生有机物的过程 答案 d 2 2009年北京卷 小麦和玉米的co2固定量随外界co2浓度的变化而变化 如下图 下列相关叙述不正确的是 a 小麦的co2固定量与外界co2浓度呈正相关b co2浓度在100mg l 1时小麦几乎不固定co2c co2浓度大于360mg l 1后玉米不再固定co2d c4植物比c3植物更能有效地利用低浓度co2 解析 本题以柱状图的形式提供了相关的数据 要求学生能够根据图中的信息分析得出相关的结论 a和b选项可以从图中分析直接得出 从图可以看出 当外界co2浓度很低时 玉米 c4植物 可以固定co2 而小麦 c3植物 几乎不能固定co2 即c4植物比c3植物更能有效地利用低浓度co2 当co2浓度大于360mg l 1后 玉米仍然在固定co2 只是co2固定量不再随外界co2浓度上升而变化 所以c选项错误 答案 c 化能合成作用 基础回顾 化能合成作用 少数种类的细菌不能利用 但能够利用体外环境中的某些来制造有机物 这种合成作用叫做化能合成作用 这些细菌属于 生物 自养 光能 所释放的能量 无机物氧化时 特别说明 人们认为只有绿色植物才能将二氧化碳转化为有机物 后来发现 即使没有叶绿素的参与 某些微生物也能将二氧化碳转化为有机物 这类微生物称做化能自养型微生物 这类微生物通过氧化如氢气 硫化氢 二价铁离子或亚硝酸盐等无机物 夺取无机物中的电子 通过电子传递链合成atp和nadph 再利用atp和nadph完成二氧化碳的还原和固定 广泛地分布在土壤和水域环境中的硫化细菌 硝化细菌 氢细菌与铁细菌等都属于这类微生物 例如 氢细菌通过将氢气氧化为水 硫细菌通过将硫化氢氧化为硫酸盐 硝化细菌通过将氨氧化为亚硝酸盐 或将亚硝酸盐氧化为硝酸盐 来驱动二氧化碳的固定 完成有机物的合成 归纳整合 一 硝化细菌的化能合成硝化细菌是比较典型的能进行化能合成作用的细菌 它主要分两类 一类是亚硝化细菌 可将氨氧化成亚硝酸 另一类是硝化细菌 可以把亚硝酸氧化成硝酸 两者释放的能量都能把无机物合成有机物 具体反应如下 上面的前两个反应式是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程 最后一个反应式是说明硝化细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量 把从外界摄取的co2和水合成为葡萄糖的过程 硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌 时至今日 人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸 所以说 硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成 除硝化细菌外 能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌 铁细菌等 二 光合作用与化能合成作用 co2 h2a ch2o a 能量 酶 注 光合细菌的光合作用可用下式表示 co2 2h2s ch2o 2s h2o 跟踪训练 1 硝化细菌进行化能合成作用时 其获能的方式是 a 还原氨b 氧化氨c 还原亚硝酸d 还原硝酸 解析 硝化细菌在化能合成作用时 是将氨氧化为亚硝酸 硝酸 利用释放的能量来进行合成有机物的 答案 b 2 硝化细菌之所以归类为自养生物 根据是 a 它能把氨合成为亚硝酸和硝酸b 它能以亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质 并贮存能量c 它能利用化学能合成有机物d 它能把氨氧化所释放的化学能合成atp 直接供各种生命活动需要 解析 判断一种生物是自养型还是异养型关键看能否合成有机物 能将无机物合成有机物的是自养型 否则为异养型 硝化细菌不能利用光能 但能将土壤中的nh3氧化成hno2 进而将hno2氧化成hno3 硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能 将co2和水合成糖类 这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动 答案 c 热点聚焦 呼吸作用与光合作用综合应用 2009年广东卷 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下图 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 解析 本题考查了光合作用和呼吸作用的关系 各细胞器的功能等知识点 读图是非常关键的 由图可直接看出 6 8h间 光合速率大于呼吸速率 第二小题推测可能变化的因素 可根据光合速率明显下降而呼吸速率基本不变 推知此时变化的条件必然只影响光合速率 不影响呼吸速率 故是光照强度 植物细胞中能产生atp的场所有叶绿体 线粒体和细胞质基质 其中叶绿体内产生的atp是在有光条件下 光反应过程中产生的 而线粒体内的需在有氧条件下产生 细胞质基质是有氧呼吸和无氧呼吸共同的场所 有氧无氧都能产生atp 呼吸作用需要多种酶的参与 酶的催化活性受温度的影响 冰浴条件下酶活性下降 呼吸速率随之下降 答案 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 名师点睛 1 真正 理论 光合作用o2产生速率 表观 实测 光合作用o2释放速率 呼吸作用o2消耗速率 2 真正 理论 光合作用co2吸收速率 表观 实测 光合作用co2吸收速率 呼吸作用co2释放速率 3 光合作用产生有机物的速率 有机物积累速率 呼吸作用有机物消耗速率 热点训练 2009年宁夏卷 请回答与光合作用有关的问题 1 甲 乙 丙三种植物光合作用强度与光照强度的关系如下图所示 据图回答 强光下上述三种植物固定co2能力最强的植物是 乙植物达到最大光合作用强度所需的最低光照强度是 a b c d 当光照强度从a到b时 植物光合作用强度增加得最快 2 植物光合作用产生的o2来自h2o 还是来自co2 请写出简单实验思路证明你的结论 解析 1 依题意 在强光下甲植物光合作用强度较乙 丙植物高 因此 甲固定co2能力最强 随着光照强度的增强 乙植物在c光照强度时先达到最大光合作用强度 在a点三种植物的光合作用强度相同 而b点时甲的光合作用最大 所以甲植物光合作用强度增加得最快 2 首先分别标记co2和h2o中的氧提供给两组植物作为光合作用的原料 分析两组植物光合作用释放的o2仅在h218o组的植物中产生 答案 1 甲 c 甲 2 来自于h2o 分别将c18o2和h218o提供给两组植物 分析两组植物光合作用释放的o2仅在h218o组植物中产生 即可证明上述结论 走进实验室 基础再现 实验课题 绿叶中色素的提取和分离 一 实验原理1 叶绿体中的色素能溶解在丙酮 有机溶剂 酒精 汽油 苯 石油醚等 中 所以用丙酮可提取叶绿体中色素 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的色素分离 二 实验关键1 选材时应注意选择鲜嫩 色浓绿 无浆汁的叶片 如菠菜叶 棉花叶 洋槐叶等 2 画滤液细线时 应以细 直 颜色浓绿为标准 重复画线时必须等上次画线干燥后再进行 重复2 3次 3 层析时不要让滤液细线触及层析液 设计过程 1 称取5g绿色叶片并剪碎 提取色素 2 加入少量sio2 caco3和5ml丙酮 研钵 研磨 漏斗过滤 收集到试管内并塞紧管口 制滤纸条 1 将干燥的滤纸剪成6cm长 1cm宽的纸条 剪去一端两角 使层析液同时到达滤液细线 2 在距剪角一端1cm处用铅笔画线 1 用毛细管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线 滤液划线 2 干燥后重复划2 3次 纸上层析 1 向烧杯中倒入3ml层析液 以层析液不没及滤液细线为准 2 将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁 轻轻插入层析液中 3 用培养皿盖盖上烧杯 观察结果 滤纸条上出现四条宽度 颜色不同的彩带 如下图 最宽 叶绿素a 最窄 叶绿素b 相邻色素带最近 叶绿素a和叶绿素b 相邻色素带最远 胡萝卜素和叶黄素 易错归纳 1 因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂 所以研磨要快 收集的滤液要用棉塞塞住 层析时要加盖 尽量减少有机溶剂的挥发 2 在研磨时要加少许二氧化硅 目的是为了研磨充分 有利于色素的提取 加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中 叶绿体中的色素受到破坏 3 分离色素时 一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液 这是因为色素易溶解在层析液中 导致色素带不清晰 影响实验效果 4 将定性滤纸剪去两角 目的是防止两边色素在滤纸条上扩散过快 不均匀 不便于观察实验结果 精题演习 1 阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱 如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间 连续光谱中就会出现一些黑色条带 这些条带应位于 a 绿光区b 红光区c 蓝紫光区和绿光区d 红光区和蓝紫光区 解析 叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b 它们对不同光质的光吸收不同 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光 所以让连续光谱通过叶绿素提取液后 红光 蓝紫光被大量吸收 不能透射而形成黑色条带 答案 d 2 分别在a b c三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶 并按下表所示添加试剂 经研磨 过滤得到三种不同颜色的溶液 即 深绿色 黄绿色 或褐色 几乎无色 注 表示加 表示不加 试回答 1 a处理得到的溶液颜色是 原因是 2 b处理得到的溶液颜色是 原因是 3 c处理得到的溶液颜色是 原因是 解析 本实验中研磨之前需要加三种药品 它们的作用依次为 sio2 有助于研磨更充分 caco3 防止叶绿素在研磨过程中被破坏 无水c2h5oh 溶解绿叶中的色素 作提取剂 绿叶中的色素不溶于水 但溶于有机溶剂 如乙醇 丙酮等 绿叶中的色素有两类 即主要呈绿色的叶绿素以及主要呈黄色的类胡萝卜素 答案 1 黄绿色部分叶绿素受到破坏 2 几乎无色叶绿素不溶于水 3 深绿色大量叶绿素溶于乙醇中 课时作业 1 2009年广东卷 在晴天中午 密闭的玻璃温室中栽培的玉米 即使温度及水分条件适宜 光合速率仍然较低 其主要原因是 a o2浓度过低b o2浓度过高 c co2浓度过低d co2浓度过高 解析 光合作用的主要原料是光照 水分