优化探究（新课标）高考生物一轮复习 高考热点突破课件 新人教版.ppt

高考热点突破 绿色植物的光合作用是指绿色植物通过叶绿体 利用光能 将co2和水转化成储存能量的有机物 并释放o2的过程 参与光合作用的各种组织 细胞和分子的结构及功能都必须保持正常 否则光合作用不能进行 同样 环境中的温度 光照 ph co2浓度和h2o等都必须满足并且适宜 光合作用才能高效顺利地进行 这些结构及其功能以及环境条件的变化对绿色植物光合作用的影响 就是高考有关光合作用内容的考点 下面就这些变化对光合作用影响的规律进行一一解密 一 环境条件的改变对叶绿体内c3 c5 h 及atp的影响分析光合作用过程既是一个能量转换的过程 也是一个物质转化的过程 环境条件的改变对叶绿体内的c3 c5 h 及atp等物质含量产生显著的影响 1 物质含量变化的分析方法叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡的分析来进行 1 来路动态平衡 去路 则物质含量相对稳定 2 来路不变 去路增加 或来路减少 去路不变 则物质含量减少 3 来路不变 去路减少 或来路增加 去路不变 则物质含量增加 2 常见环境条件变化对叶绿体中c3 c5 h 及atp含量影响的坐标曲线 例1 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 2 在co2浓度为1 的环境中 物质b的浓度比a的低 原因是暗反应速率在该环境中已达稳定 即c3和c5化合物的含量稳定 根据暗反应的特点 此时c3化合物的分子数是c5化合物的2倍 将co2浓度从1 迅速降低到0 003 后 物质b浓度升高的原因是当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 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的高 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 时的低 高 低 其原因是co2浓度低时 暗反应的强度低 所需atp和 h 少 二 绿色植物叶片对环境的影响1 对密闭容器内缓冲液ph的影响绿色植物叶片既能进行光合作用 也能进行呼吸作用 但在不同条件下 二者的强度不同 对nahco3缓冲液ph的影响也不同 如果缓冲液中加入指示剂 会使指示剂呈不同的颜色 1 当光合速率 呼吸速率时 nahco3缓冲液的ph上升 其原理是 例2 如图是未完成的实验装置 请利用a b c三支试管 新鲜叶片和必要的辅助材料 设计一个证明光合作用吸收co2与呼吸作用释放co2的实验 并预期实验结果 1 当a管用于证明光合作用吸收co2时 需要放入叶片 指示剂呈蓝色 2 当b管用于证明呼吸作用释放co2时 需要加入叶片并遮光 指示剂呈黄色 3 当c管在实验中起对照作用时 指示剂呈绿色 4 用几层纱布包上照光的d管 实验结果表明指示剂颜色没有发生变化 试分析原因 光合作用吸收的co2量与呼吸作用释放的co2量相等 2 对密闭容器气体体积的影响绿色植物叶片光合作用能释放o2 吸收nahco3缓冲液中分解出来的co2 同时呼吸作用释放co2 密闭容器内的气体体积会发生改变 有色液滴就会发生移动 装置如图所示 1 当光合速率 呼吸速率时 容器内气体体积增大 有色液滴向右移动 2 当光合速率 呼吸速率时 容器内气体体积缩小 有色液滴向左移动 3 当光合速率 呼吸速率时 容器内气体体积不变 有色液滴不移动 4 高考考点实例 例3 下图是某生物兴趣小组设计的测量一盆芦荟光合速率的实验密闭装置 现有三套完全相同的装置 做如下处理 并记录相关数据 已知氧传感器用于测量装置内氧气的含量 回答以下问题 1 装置a的液滴向右移 填 向左移 向右移 或 不移动 测量数据可反映出净光合速率的大小 影响装置b光合速率的外界因素有温度和光照强度 装置c植物细胞内能产生三磷酸腺苷的场所有细胞质基质和线粒体 该装置可用于测量呼吸速率 2 利用a c两套装置测量该芦荟在适宜光照 25 下的总光合速率时 下列可用的数据有 m n m n p q p q p q 2e p q 2e 3 利用该装置探究光照强度对该盆花卉光合速率的影响时 无关变量主要是温度 三 绿色植物叶片的气孔开闭对光合作用的影响绿叶的主要功能是进行光合作用和蒸腾作用 绿色植物水分的散失主要是通过气孔蒸发实现的 即蒸腾作用 同时绿叶光合作用所需的原料co2也是主要通过气孔吸收的 因此气孔的开闭情况直接影响到叶片水分的散失和光合作用强度 1 气孔的结构气孔是由两个保卫细胞拱卫组成的 2 气孔的开闭条件气孔的开闭完全取决于保卫细胞的充盈程度 当保卫细胞吸水后膨胀变形 气孔开启 反之 细胞失水收缩 气孔关闭 打个形象的比喻 婚礼现场常会用到喜庆气门 充气开 放气就塌 这里的气门就像一个保卫细胞一样 凡能使保卫细胞失水的因素都会使气孔关闭 反之 凡能使细胞充盈膨胀的因素都会使气孔开启 3 常见的能引起气孔关闭的因素 光照 某些植物叶片 鸭跖草 的气孔在光照下 保卫细胞内的k 浓度升高 远高于周围细胞中的k 浓度 保卫细胞吸水而膨胀 气孔开启 在黑暗时保卫细胞k 浓度降低 保卫细胞失水使气孔关闭 但保卫细胞在缺乏叶绿素的黄化叶片中 虽在光照下气孔也不开启 夏日 午休 现象 有些植物在夏季晴朗的一天中午会出现光合作用强度暂时下降的现象 即 午休 现象 从而造成植物光合作用的双峰曲线 如图所示 若植物在nahco3缓冲液培养 nahco3缓冲液浓度过高导致保卫细胞渗透失水 使气孔部分关闭 从而引起光合作用强度下降 高浓度co2使气孔迅速关闭 无论光照或黑暗条件下 高浓度的co2使保卫细胞ph下降 淀粉磷酸化酶促使糖转化为淀粉 保卫细胞里葡萄糖浓度降低使细胞失水 引起气孔关闭 叶片含水量 叶片含水量过高或过低 会使气孔关闭 如叶子被水饱和时 表皮细胞含水量高而膨胀 挤压 气孔在白天也会关闭 温度 一般来说 提高温度能增加气孔的开度 30 50 时 气孔可达最大开度 低温 10 下 虽进行长时间光照 气孔仍很难完全开启 植物激素 低浓度的脱落酸溶液可抑制气孔开放并且作用快 在2 10分钟内可使多种植物气孔开始关闭 时间可长达数天 而细胞分裂素可促进气孔开放 由此可见 无论何种原因引起的气孔关闭 都能降低叶片组织内的co2浓度 从而降低光合作用强度 4 高考考点实例 例4 植物叶片表皮上分布有大量的气孔 气孔结构如图所示 当组成气孔的细胞 保卫细胞 吸水后 会膨胀变形 气孔开启 反之 细胞失水收缩 气孔关闭 请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验 证明气孔具有开启和关闭的功能 要求写出实验材料与主要用具 实验步骤 预测实验结果并作出解释 实验材料与主要用具 菠菜 清水 浓盐水 盖玻片 载玻片 显微镜 吸水纸 滴管 镊子等 实验步骤 取菠菜叶 用镊子剥取表皮 在载玻片上滴一滴清水 将表皮放入清水中 盖上盖玻片 制成临时装片 将临时装片放在显微镜载物台上 先在低倍镜下找到气孔 移动到视野中央 再换高倍镜进行观察 记录观察到的气孔状态 在盖玻片的一侧滴上浓盐水 在另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体 反复进行几次 继续观察气孔的变化 并记录 预测实验结果并作出解释 在清水中气孔应开启 因为当细胞内溶液浓度大于细胞外溶液浓度时 保卫细胞吸水膨胀变形 气孔开启 在浓盐水中气孔应关闭 因为当细胞内溶液浓度小于细胞外溶液浓度时 保卫细胞失水收缩 气孔关闭 四 光合速率与环境因子的关系的多种曲线分析绿叶的光合速率与多种环境因子相联系 这些联系都能通过坐标曲线的数学模型进行描述 通常有单因子坐标曲线和多因子坐标曲线等形式 1 单因子曲线的分析 1 单因子曲线的概念 单因子曲线是指由一个自变量变化而引起的变化所绘制的曲线 如图所示 2 单因子曲线的分析方法 对于单因子曲线通常要划分两个区域进行分析 即b点前和b点后两部分 d点时 曲线落在y轴上 意味着没有光照 细胞只进行呼吸作用 d点对应的值可表示呼吸速率 此时细胞内的代谢状况如下图甲所示 当曲线在da之间时 光合速率小于呼吸速率 细胞代谢状况如下图乙所示 到a点时光合速率等于呼吸速率 细胞代谢状况如下图丙所示 当曲线在ab之间时 光合速率大于呼吸速率 细胞代谢状况如下图丁所示 由此可见 在b点之前 co2吸收速率受光照强度的限制 b点之后 光照强度已经不再是限制光合速率的因素 此时限制光合速率的因素有 a 外因 温度是否达到最适温度 co2供应是否充足 矿质元素是否供应充足等 b 内因 光合色素和酶的多少 光合产物能否及时运出 类囊体薄膜面积的大小等 2 多因子曲线的分析 1 多因子曲线的概念 多因子曲线是指在同一个坐标系中同时出现多个自变量因素的影响曲线 如图所示 2 多因子曲线的分析方法多因子曲线实质上是由多条单因子曲线组合而成的 因此就每条曲线而言 只需按照单因子曲线的分析方法分析即可 而对于多条曲线 则要在同一横坐标的基础上对曲线进行分析 如分析图中不同温度对光合作用强度的影响 就需在同一光照强度c和相同co2浓度下对曲线 进行分析 如要分析不同co2浓度对光合作用强度的影响 则需在同一光照强度c和相同温度下对曲线 进行分析 总之 多因子曲线的分析都是在单一变量的前提下进行的 分析时只要抓住此理 多因子曲线的分析就变得容易了 3 多因子曲线的自变量转换曲线的绘制多因子曲线还可以通过用横轴自变量的转换绘制曲线来进行分析 如图是光合速率与光照强度的关系曲线 如果要分析在光照强度为l2 l3的条件下 光合速率与温度的关系 可以通过绘制在l2 l3光照强度下的光合速率与不同温度的关系曲线来进行分析 方法如下 先绘制l2 l3光照强度下不同温度与光合速率关系的表格 再根据表格数据在新的坐标系中描点连线即可 如图所示 3 密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线分析 1 图1中各点含义及形成原因分析 a点 凌晨2时 4时 温度降低 呼吸作用减弱 co2释放减少 b点 有微弱光照 植物开始进行光合作用 bc段 光合作用小于呼吸作用 c点 上午7时左右 光合作用等于呼吸作用 ce段 光合作用大于呼吸作用 d点 温度过高 部分气孔关闭 出现 午休 现象 e点 下午6时左右 光合作用等于呼吸作用 ef段 光合作用小于呼吸作用 fg段 没有光照 停止光合作用 只进行呼吸作用 2 图2中各点含义及形成原因分析 ab段 无光照 植物只进行呼吸作用 bc段 温度降低 呼吸作用减弱 cd段 4时后 微弱光照 开始进行光合作用 但光合作用强度呼吸作用强度 其中fg段表示 光合午休 现象 h点 随光照减弱 光合作用强度下降 光合作用强度 呼吸作用强度 hi段 光照继续减弱 光合作用强度 呼吸作用强度 直至光合作用完全停止 五 光合作用有关的计算方法绿叶在进行光合作用的同时 还进行着呼吸作用 真正光合作用与净光合作用之间的关系为 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 那么 有关光合作用放出o2的量 吸收co2的量和合成有机物的量的计算就很简单了 2 线段分析计算法在绿叶圆孔片的称干重实验或黑白瓶实验中 有时会出现总光合速率与净光合速率相混淆的情况 极易出错 如果使用线段分析计算的方法 问题就变得简单多了 例5 将同一菠菜叶片用打孔器打成叶圆片若干 分组进行如下实验 已知叶片实验前 在不同温度下分别暗处理1h 测其质量变化 立即再光照1h 光照强度相同 再测其质量变化 得到如下结果 参与光合作用的酶的最适温度约为29 温度为30 时叶片总光合速度为3 mg h 解答本题的关键是知道光照后的净光合作用量是从暗处理之后开始积累的 而题目已知的条件是光照后与暗处理前质量的变化 直接计算总光合速率时很容易错把净光合作用量当成总光合作用量 而用线段分析计算法就不会犯此错误了 假设暗处理前 a点 叶圆片的质量为w 暗处理1h后 ab段 的质量变化为m 即呼吸速率 再给1h光照 ce段 叶圆片积累的总量是n 即净光合速率 则光照后与暗处理前 de段 的质量变化为x n m 线段关系如图所示 所以净光合速率 n x m 总光合速率 x 2m 上表可以转换成 因此 参与光合作用的酶的最适温度约为29 温度为30 时叶片总光合速率为3mg h 3 利用坐标曲线计算在已知光合速率与自变量的关系表格的情况下 要求我们计算出未列出表格内的数据 这时我们可以利用表格数据作坐标曲线 然后再根据曲线的变化规律求出未列入表格中的数据 例6 在一定浓度的co2和适当的温度条件下 测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合速率 结果见下表 表中负值表示co2释放量 正值表示co2吸收量 回答下列问题 1 该植物叶片的呼吸速率是4 co2mg 100cm2叶 h 2 在光照强度为2klx时 该植物叶片光合作用合成量和呼吸作用消耗量相等 在回答绿叶呼吸速率时 首先要根据表格中的数据绘制坐标曲线 然后将曲线延长至与纵轴相交 交点所代表的值即呼吸速率 另外 曲线在2klx时与横轴相交 说明此时的呼吸速率与光合速率相等 4 还原光合作用或呼吸作用曲线进行计算在只给定了曲线的情况下 要根据图示条件去计算时 往往可以通过还原未知问题的曲线来回答 例7 以测定的co2吸收量与释放量为指标 研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响 结果如图甲所示 下列分析正确的是 a 光照相同时间 35 时光合作用制造的有机物的量与30 时的相等b 光照相同时间 在20 条件下植物积累的有机物的量最多c 温度高于25 时 光合作用制造的有机物的量开始减少d 两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等 在这道试题中只提供了绿叶在光照下的净光合速率和黑暗下的呼吸速率 如图甲所示 如何知道绿叶在不同温度下的总光合速率呢 我们可以利用总光合速率 呼吸速率 净光合速率 从而还原出总光合速率的曲线 如图乙所示 再来回答题中问题就非常容易了 由分析可知 本题正确答案是b项 当然 在只提供了总光合速率和净光合速率曲线的情况下 同样可以利用此方法还原出呼吸速率的曲线 依此类推 在已知总光合速率和呼吸速率曲线的情况下可还原出净光合速率曲线 然后依照题目所提出的问题进行解答 计算 5 与植物正常生长有关的计算或分析植物的生长都离不开有机物的净积累 只有有机物的净积累 0 植物才会生长 否则植物就不会生长 甚至会死亡 例8 如图表示a b两种植物的光合速率与光照强度的关系 a植物在1天内 12小时白天 12小时黑夜 要使有机物积累量为正值 白天平均光照强度必须大于6klx 本题是要求植物在白天12小时光照和晚上12小时黑暗处理后 有机物净积累仍大于零时的最小光照强度 必须先求出这种情况下的最小净光合速率 然后对照图示曲线查找就可得出结论 即净光合速率 12h 呼吸速率 12h 0 光合速率 呼吸速率 4 mg h 单位叶面积 与a植物在净光合速率为4mg h 单位叶面积时对应的光照强度是6klx 例9 如图为某植物在密闭温室中 一昼夜内温室中co2浓度变化曲线 实线所示 据图判断该植物24h内有机物有 填有或无 积累 理由是密闭容器内co2浓度总体下降 说明该植物在一昼夜内有机物呼吸消耗总量比光合作用有机物合成总量小 从而有有机物的积累 本题是通过对密闭温室一昼夜后其co2浓度的前后变化来判断植物一昼夜后是否有有机物的积累 若从a点开始到24h结束 温室内co2浓度e1较a低 则说明植物有有机物的积