高考生物一轮复习 134光合作用课件 教科版.ppt

第4讲光合作用 光合作用的基本过程 影响光合作用速率的环境因素 实验 光合色素的提取和分离探究环境因素对光合作用的影响 知识点一光合作用的过程1 光合作用概述是指绿色植物通过叶绿体 利用光能 把转化为贮存着能量的 并且释放氧气的过程 二氧化碳和水 有机物 2 叶绿素和其他色素 1 光合色素的分布与特性 类囊体膜 乙醇 2 叶绿体中色素的种类和吸收光谱 蓝绿 红光和蓝紫光 叶绿素b 黄绿 胡萝卜 橙黄 黄 蓝紫光 3 光合作用的过程 1 光合作用的总反应式 2 光合作用释放的o2来自 3 光反应和碳反应的关系 图示说明 光反应a 场所 b 产物有 和 c 光反应中发生的主要变化 水 类囊体膜 nadph atp o2 光能被吸收并转化为atp中的化学能 水在光下裂解为 水中的氢 h e 在光下将还原为 h o2和电子 nadp nadph 碳反应a 条件 不需要 需 b 场所 c 能量变化 中的化学能 糖类等有机物中的化学能 光 多种酶 叶绿体基质 atp 思考 若遇阴雨天气 为促进温室内作物光合作用 可采取人工补光措施 此时宜选用哪种灯泡 提示 考虑到节能问题 温室内补光最好补色素吸收效率最高的 红光 或 蓝紫光 而不宜用 白炽灯 补光 知识点二影响光合速率的环境因素1 光合速率 1 光合速率又称 是指一定量的植物 如一定的叶面积 如释放多少氧气 消耗多少二氧化碳 2 表观光合速率是指 3 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 即植物实际所的co2的量 光合强度 在单位时间内进行多少光合作用 植物从外界环境吸收的co2总量 细胞呼吸释放的co2的量 同化 2 影响因素 1 光强度 光合速率随光强度的增加而增加 当光合作用已达到时 即光强度再增加光合速率也不会增加 2 温度 光合作用也有一个 3 二氧化碳浓度 空气中会使光合速率加快 光饱和点 最适温度 co2浓度增加 叶绿体的结构与功能 巧记光合作用过程 一 二 三 四 闪记 1 色素功能 转换光能的色素只有少数处于特殊状态的叶绿素a 吸收 传递光能四种色素都可以 2 植物光合作用速率最大点未必是植株生成最佳点 最有利于植物生长的应为净光合最大点 3 光合速率与植物生长 当净光合速率 0时 植物因积累有机物而生长 当净光合速率 0时 植物不能生长 当净光合速率 0时 植物不能生长 长时间处于此种状态 植物将死亡 判断正误 1 生物界的糖绝大部分最终来源于光合作用 2 自养生物均可将co2和h2o合成有机物 不仅包括植物 也包括藻类和某些细菌 3 异养生物直接或间接依靠自养生物的光合产物生活 包括人 动物 真菌和大部分细菌 4 光合作用和细胞呼吸一样 也是一个氧化还原过程 光合作用是一个放能反应 典例1 2012 上海单科 17 如图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果 据图判断用作实验材料的叶片颜色为 叶绿素和其他色素 高考地位 5年8考 2012 上海单科 海南单科 2011江苏单科 a 红色b 黄色c 绿色d 紫色破题关键 解析本题主要考查叶绿体色素提取和分离实验及滤纸条上各色素带的位置 粗细 含量 颜色等方面的相关知识 在叶绿体色素提取和分离实验中 滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是 叶绿素b 叶绿素a 叶黄素 胡萝卜素 由图可知 叶绿素含量比类胡萝卜素含量少 用作实验材料的叶片应呈黄色 b选项正确 答案b 近年高考对本考点的考查多以选择题形式呈现 也可嵌入到非选择题中考查 知识点多侧重于色素的提取剂 层析过程及结果分析等 叶绿体中的色素 1 从色素带的宽度可推知色素含量的多少 2 从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度大小 3 在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b 距离最远的两条色素带是胡萝卜素和叶黄素 训练1 下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况 下列说法正确的是 a 色素乙在滤纸上的扩散速度最快b 提取色素时加入乙醇是为了防止叶绿素分解c 水稻在开花时节 叶片中色素含量是 甲 乙 丙 丁 d 四种色素都能溶解在层析液中 乙色素的溶解度最大解析从坐标图上可看出 丁色素扩散距离最远 即丁色素在层析液中的溶解度最大 扩散速度最快 在提取色素时 色素能够溶解在乙醇中 水稻在开花时节 叶片中叶绿素的含量远大于类胡萝卜素的含量 答案d 训练2 2013 浙江温州八校联考 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 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 叶绿体中三碳分子的量减少a b c d 解析叶绿体中色素不能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 典例2 2012 浙江理综 30 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 请据图回答下面的问题 光合作用的影响因素及应用 高考地位 5年18考 2012 山东理综 天津理综 海南单科 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 叶片发黄 原因是 此时类囊体结构破坏 提供给碳反应的 减少 4 生产实践中 可适时喷施植物激素中的 起到调节气孔开度的作用 解析此题考查光合作用的相关知识 1 水是光合作用光反应阶段的原料 又是光合产物在植物体内运输的主要介质 停止供水 植物光合速率下降 2 光饱和点是指达到最大光合速率时的光照强度 在一定co2浓度范围内 co2浓度越低 光饱和点越低 停止供水后 植物蒸腾作用降低 气孔开度变小 co2吸收减少 故b点的光饱和点较a点低 3 停止供水一段时间后 细胞内水减少 叶绿素合成速度变慢或停止 类胡萝卜素的颜色显露出来 故叶片发黄 此时类囊体结构破坏 光反应减弱 提供给碳反应的nadph和atp减少 4 脱落酸具有调节叶片气孔开度的作用 生产实践中 可适时喷施脱落酸以增强光合作用 答案 1 光合作用运输 2 b气孔开度降低 co2吸收减少 答出一项即可 3 叶绿素合成速度变慢或停止 或叶绿素分解 类胡萝卜素的颜色显露出来 答出一项即可 nadph和atp 4 脱落酸 影响光合作用速率的环境因素是高考必考的内容 考查形式可以是选择题也可以是非选择题 选择题的考查侧重于对实验结果的分析 而非选择题的考查往往结合实验设计来进行 影响光合作用速率的因素包括外因和内因 外因即环境因素 主要有光照 温度 co2浓度等 内因则有叶绿体中色素的含量 酶的含量及活性等 实际解题时需结合题中信息确定分析的角度 光反应与碳反应的区别与联系 影响光合作用的环境因素 训练3 2013 日照测试 如下图所示 图甲表示某大棚蔬菜叶肉细胞的部分结构和相关代谢情况 其中a f代表o2或co2 图乙表示该植物在适宜条件下o2净产量 光合作用的o2产生量 呼吸作用的o2消耗量 与光照强度之间的关系曲线 据图回答下列问题 1 在图甲中 b可代表 物质b进入箭头所指的结构后与 结合 生成大量的 2 在适宜的条件下 若用co2 ho供给植物进行代谢 则甲图中的d所代表的物质应是 3 在图乙中 a点时叶肉细胞内生成的物质有 在n点后o2净产量的增长逐渐减慢并趋向平衡 其制约的内在和外在因素分别是 4 在其他条件不变的情况下 适当提高棚内的温度 可以提高蔬菜的产量 此时乙图中n点向 左 右 移动 5 在图乙p点所处的状态时 叶绿体内atp移动的方向是 解析该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用 呼吸作用的过程 两者互相提供原料 光合作用需要线粒体中呼吸作用释放的co2来合成有机物 线粒体中呼吸作用要消耗光合作用产生的o2 同时会分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供直接的能源物质 曲线的a点光照强度为零 此时只进行呼吸作用 p点表示光合作用强度等于呼吸作用强度 答案 1 o2 h atp和水 2 18o2 3 co2和h2o叶绿体的数量等二氧化碳浓度 或温度 等 4 左 5 从类囊体的薄膜到叶绿体基质 典例3 2012 天津理综 5 设置不同co2浓度 分组光照培养蓝藻 测定净光合速率和呼吸速率 光合速率 净光合速率 呼吸速率 结果见图 据图判断 下列叙述正确的是 光合作用与细胞呼吸的综合应用 高考地位 5年9考 2012 全国理综 天津理综 a 与d3浓度相比 d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的 h 多b 与d2浓度相比 d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的atp多c 若d1 d2 d3浓度下蓝藻种群的k值分别为k1 k2 k3 则k1 k2 k3d 密闭光照培养蓝藻 测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物 破题关键解析本题综合考查了光合作用 呼吸作用及种群数量等相关知识 由图示信息获知 d1与d3浓度相比 净光合速率相等 d1浓度下呼吸速率高 光合速率大 光反应生成的 h 多 a正确 与d2浓度相比 d3浓度下细胞呼吸速率低 产生的atp少 b不正确 三种浓度条件下蓝藻的光合速率大小关系为d2 d1 d3 对应的种群的k值应是k2最大 c不正确 密闭光照下 蓝藻进行光合作用产生氧气 不能判断是否为兼性厌氧生物 d不正确 答案a 本考点综合考查光合作用与细胞呼吸关系 是高考命题的较好选题背景 考查常常结合过程模型 曲线分析和生产生活应用进行 尤其对叶绿体 线粒体相互间及其与外界气体交换 对总光合速率 净光合速率等问题考查更频繁 复习时应足够重视 光合作用和细胞呼吸比较 与光合速率 呼吸速率有关的表格题的分析方法与光合速率 呼吸速率有关的表格题 主要研究气体或有机物的变化量 读表格时 一定要注意表格中所给的数值是在什么条件下测量的 这关系到解题的成败 另外 表格中给出的数值 一般都是 测得 的气体的 吸收速率 或 释放速率 属于 净 变化量 判定光合总产量和光合净产量的常用方法 若co2吸收量出现负值 则纵坐标为光合净产量 光下 植物co2吸收量 o2释放量和葡萄糖积累量都表示光合净产量 光合作用co2吸收量 光合作用o2释放量和葡萄糖制造量都表示光合总产量 训练4 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细胞呼吸的影响 结果如图所示 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有机物与细胞呼吸消耗的有机物的量相等易错分析对实际光合速率和净光合速率的表示量混淆不清 导致错选 解析此题考查对植物光合速率和呼吸速率的理解及识图分析能力 实际测得的光照下co2的吸收量为净积累量 即 实际光合量 呼吸量 黑暗中co2的释放量 为呼吸量 由图可知 在35 时光合作用制造的有机物的量与30 时相等 都是3 3 5 6 5 mg h 积累量最快时温度为25 此时光合作用的实际量约为2 25 3 75 6 mg h 此后光合作用实际量还在增加 两曲线的交点表示呼吸量 净光合量 或者说光合量是呼吸量的两倍 不代表二者相等 答案a 训练5 2013 山西省四校联考 图1为某植物在不同o2浓度条件下 厌氧呼吸与需氧呼吸的co2释放量变化曲线 图2为不同光照强度条件下 co2体积变化量曲线 假定图2情况下与图1呼吸速率相同 呼吸底物全部为葡萄糖 图1中氧气的吸收量用a表示 需氧呼吸与厌氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示 请据图回答下列问题 1 图1中 当o2浓度在 范围时 填字母 a b o2浓度为a时 a与b的关系式是 2 图2为氧浓度为a点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线 当光照强度为f时 光合作用固定的co2量可表示为 仅用字母a表示 3 图2中g点处叶肉细胞进行的生理活动是 4 在黑暗条件下 叶肉细胞中消耗adp的场所有 解析 1 当细胞只进行需氧呼吸时 o2的吸收量等于co2的释放量 即a b 当o2浓度为a时 由图可知 需氧呼吸和厌氧呼吸释放的co2量相等 且与需氧呼吸消耗的o2量相同 故b 2a 2 o2浓度为a时 植物呼吸作用释放的co2量为2a 光照强度为f时 光合作用固定的co2量 co2的吸收量 呼吸作用co2释放量 7a 3 g点时 净光合速率为0 此时植物同时进行光合作用和呼吸作用 但光合作用强度等于呼吸作用强度 4 叶肉细胞中消耗的adp用于合成atp 黑暗时不能进行光合作用 只能进行细胞呼吸 故合成atp的场所是细胞质基质 线粒体 答案 1 c eb 2a 2 7a 3 光合作用 呼吸作用 4 细胞质基质 线粒体 难点总光合速率与净光合速率及其内在关系辨析点拨 1 光合总产量和光合净产量常用的判定方法 如果co2吸收量出现负值 则纵坐标为光合净产量 光下 co2吸收量 o2释放量和葡萄糖积累量都表示光合净产量 光合作用co2吸收量 光合作用o2释放量和葡萄糖制造量都表示光合总产量 分析坐标图时 首先要明确纵坐标和横坐标的含义 然后根据相关问题深入分析 突破光合作用1个难点 规避1个易失分点 2 计算公式 实际光合速率 表观 净 光合速率 呼吸速率 具体可表示为 实际光合速率 从外界吸收co2的速率 呼吸释放co2的速率 或实际光合速率 释放o2的速率 呼吸消耗o2的速率 3 曲线模型 真正光合速率 表观 净 光合速率和呼吸速率三者之间的关系 可用下面 甲 乙 图示曲线模型呈现 由图乙可看出 最有利于植物生长的应为净光合速率的最高点 而非真正光合速率的最高点 易失分点不明确外界环境骤变时光合作用中三碳酸 nadph atp adp nadp 等物质变化规律点拨 1 关系图示 2 相关物质变化表 3 模型图分析 纠错演练1 用大小相同的轮藻叶片分组进行光合作用实验 已知叶片实验前质量 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 保持相应温度不变 再测其质量变化 得到如下表结果 以下说法错误的是 a 光照1h内 第4组轮藻合成有机物总量为3mgb 光照1h内 第1 2 3组轮藻释放的o2量相等c 光照1h内 四组轮藻光合作用强度均大于呼吸作用强度d 该轮藻与呼吸作用有关的酶的最适温度在28 至30 之间 解析光照后与暗处理前质量变化中包含的是 1h光合作用制造有机物的量 2h呼吸作用消耗有机物的量 故光照1h内 第4组轮藻合成有机物总量为1 2 1 3 mg a项正确 光照1h内释放的o2量代表的是净光合速率 也可用光照1h内积累的有机物量来表示 故第1 2 3组轮藻光照1h内积累的有机物量分别为4 3 1 5 3 2 6 3 3 b项错误 光照1h内 四组轮藻光合作用强度分别是5mg h 7mg h 9mg h 3mg h 四组轮藻呼吸作用强度分别是1mg h 2mg h 3mg h 1mg h c项正确 从暗处理后1h的质量变化可知 该轮藻与呼吸作用有关的酶的最适温度在29 左右 即28 至30 之间 d项正确 答案b 2 在一定浓度的co2和适宜的温度条件下 测定甲植物和乙植物在不同光照条件下的光合作用速率 结果如下表 以下说法正确的是 a 光照强度为9klx时 乙植物总光合作用速率是30mgco2 100cm2叶 h b 光照强度为3klx时 甲 乙植物固定co2速率的差值为4mgco2 100cm2叶 h c 与乙植物相比 甲植物是可在弱光照条件下正常生长的植物d 光照强度超过9klx时 乙植物光合作用速率不再增加 此时升高温度则光合作用速率一定升高 解析总光合作用速率 光饱和点时co2吸收速率 净光合作用速率 黑暗条件下co2释放速率 呼吸消耗 故当光照强度为9klx时 乙植物总光合作用速率是30 15 45 mgco2 100cm2叶 h 当光照强度为3klx时 甲植物固定co2的速率为11 5 5 16 5 mgco2 100cm2叶 h 乙植物固定co2的速率为15mgco2 100cm2叶 h 二者差值为1 5mgco2 100cm2叶 h 答案c 光合色素的提取和分离 1 实验原理色素提取的原理 色素易溶于有机溶剂如体积分数为95 的乙醇中 利用体积分数为95 的乙醇可把色素提取出来 色素分离的原理 不同色素在层析液中的溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 最后把不同的色素分离开 2 材料和用具选择绿叶一定要新鲜的 颜色要深 既不能过老 也不能过嫩 干燥的定性滤纸 不要用脏手或汗手直接触摸 手上可套上塑料袋 毛细吸管 毛细吸管可用细线取代 3 实验流程 操作注意事项及目的 色素带的宽窄反映了色素的含量多少 色素带之间的距离反映了色素之间溶解度差异的大小 色素带特点 四种色素中 含量最多的是叶绿素a 色素带最宽的也是叶绿素a 含量最少 色素带最窄 的是胡萝卜素 扩散速度最快的也是胡萝卜素 扩散速度最慢的是叶绿素b 相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素 最近的是叶绿素a和叶绿素b 高考对本考点的考查多以选择题形式呈现 偶尔会有非选择题 考查点多集中于色素提取与分离的实验操作及结果分析 典例 2013 湖南衡阳六校联考 6 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 叶绿素可能会被破坏 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 1 2012 海南单科 9 关于叶绿体色素的叙述 错误的是 a 叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光b 绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同c 利用纸层析法可分离4种叶绿体色素d 乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能解析叶绿体中的色素被提取出来 仍具吸收光能的作用 答案d 叶绿体中的色素 2 2011 浙江理综 1 下列有关叶绿体及光合作用的叙述 正确的是 a 破坏叶绿体外膜后 o2不能产生b 植物生长过程中 叶绿体内各种色素的比例保持不变c 与夏季相比 植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短d 离体的叶绿体基质中添加atp nadph和co2后 可完成碳反应 解析植物光合作用的光反应在叶绿体类囊体膜上进行 碳反应在叶绿体基质中进行 因此破坏叶绿体外膜 不影响o2的产生 离体的叶绿体基质中含有与碳反应有关的酶 获得atp nadph和co2后 可完成碳反应 故d正确 植物生长过程中 叶绿体中各种色素的比例会随植物生长期 光照 温度等的变化而变化 与夏季相比 植物在冬季光合速率降低的主要原因是温度降低和光照减弱 答案d 3 2011 江苏单科 4 某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体 将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析 从上至下 与正常叶片相比 实验结果是 a 光吸收差异显著 色素带缺第2条b 光吸收差异不显著 色素带缺第2条c 光吸收差异显著 色素带缺第3条d 光吸收差异不显著 色素带缺第3条 解析叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 所以当水稻叶黄素缺失突变体进行红光照射时 光吸收差异不显著 对正常叶片叶绿体中的色素提取后 层析的结果自上而下依次是胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a和叶绿素b 故b正确 答案b 4 2012 海南单科 8 将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内 在适宜条件下光照培养 随培养时间的延长 玻璃容器内co2浓度可出现的变化趋势是 a 一直降低 直至为零b 一直保持稳定 不变化c 降低至一定水平时保持相对稳定d 升高至一定水平时保持相对稳定 光合作用的过程 影响因素及应用 解析本题考查植物光合作用与呼吸作用相互关系方面的知识 在适宜条件下光照培养 植物能进行光合作用且光合作用速率大于呼吸作用速率 这样会导致密闭的玻璃容器内的co2逐渐减少 光合作用速率随密闭玻璃容器内co2的减少而降低 直