人教版高一生物必修1同步精编课件：第5章-第4节共119张ppt.ppt

成才之路 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 细胞的能量供应和利用 第五章 1 1 1集合的概念 第4节能量之源 光与光合作用 第五章 1 1 1集合的概念 1 用无水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在无水乙醇中 2 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 反之则慢 3 二氧化硅有助于研磨充分 碳酸钙可防止研磨中色素被破坏 4 层析后滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a和叶绿素b 目标预览 1 实验探究绿叶中色素的种类 说明各种色素的作用 难点 2 说出叶绿体的结构和功能 重点 3 概述光合作用发现史 4 理解光反应和暗反应之间的物质和能量的变化 重 难点 5 探究影响光合作用强度的环境因素 重 难点 6 了解光合作用的原理在农业生产中的应用 情境导入 2009年12月 温家宝总理在哥本哈根国际气候变化大会上再次指出 中国是世界人工造林面积最大的国家 我们将持续大规模开展退耕还林和植树造林 大力增加森林碳汇 目前我国人工林保存面积达6168 84万公顷 居世界第一位 森林是陆地上最大的 储碳库 和最经济的 吸碳器 科学研究表明 森林每生长1立方米 平均能吸收1 83吨二氧化碳 植物通过光合作用吸收CO2 该过程是怎样进行的 一 问题探讨1 用这种方法可以提高光合作用强度 因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光 不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响 2 因为叶绿素对绿光吸收最少 所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源 二 实验1 滤纸条上有4条不同颜色的色素带 从上往下依次为 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 这说明绿叶中的色素有4种 它们在层析液中的溶解度不同 随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样 2 滤纸上的滤液细线如果触到层析液 细线上的色素就会溶解到层析液中 就不会在滤纸上扩散开来 实验就会失败 三 资料分析1 恩格尔曼实验的结论是 氧气是叶绿体释放出来的 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 2 提示 实验材料选择水绵和好氧细菌 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 便于观察 用好氧细菌可确定释放氧气多的部位 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰 用极细的光束照射 叶绿体上可分为光照多和光照少的部位 相当于一组对照实验 临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等 3 叶绿体是进行光合作用的场所 2 提示 从人类对光合作用的探究历程来看 生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切 例如 直到1785年 由于发现了空气的组成 人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气 吸收的是二氧化碳 这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关 又如 鲁宾和卡门利用同位素示踪法证明光合作用释放的氧气来自水 而不是来自二氧化碳 卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 都说明在科学发展的进程中 相关学科的互相促进 以及技术手段的进步对科学发展的推动作用 六 思考与讨论2 2 物质联系 光反应阶段产生的 H 在暗反应阶段用于还原C3 能量联系 光反应阶段生成的ATP 在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来 还原C3形成糖类 ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能 一 捕获光能的色素1 提取绿叶中的色素 1 原理 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中 自主预习 无水乙醇 5g绿叶 二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 玻璃漏斗 单层尼龙布 棉塞 2 分离绿叶中的色素 1 原理 不同色素在层析液中的 不同 的随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 2 步骤 溶解度 溶解度高 剪去两角 距去角的一端1cm 毛细吸管 一两 滤液细线 滤液细线 3 分析四种色素对光吸收的差异 胡萝卜素 叶黄素 蓝紫光 叶绿素b 叶绿素a 蓝紫光和红光 二 叶绿体的结构和功能1 结构 一般呈扁平的椭球形成或球形 外表具 内部有基粒和 基粒是由 堆叠而成 吸收光能的色素分布于 与光合作用有关的酶分布在 2 功能 是进行 的场所 双层膜 基质 类囊体 类囊体薄膜 叶绿体基粒上和基质中 光合作用 三 光合作用的探究历程1 1864年 德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有 2 1939年 美国的鲁宾和卡门利用 证明了 3 20世纪40年代 美国的卡尔文 利用 技术最终探明了 在光合作用中转化成 的途径 淀粉 同位素标记法 光合作用释放的氧气来自水 放射性同位素标记 CO2 有机物中碳 四 光合作用的过程及应用1 光反应 1 场所 叶绿体的 上 2 条件 色素 酶等 3 物质变化 将水分解为 将ADP和Pi合成ATP 4 能量变化 光能转变为 类囊体薄膜 光照 H 和O2 活跃的化学能 2 暗反应 1 场所 叶绿体的 中 2 条件 酶 H ATP 3 物质变化 a CO2的固定 C5 CO2 b C3的还原 C3 H ATP 4 能量变化 ATP中活跃的化学能转变为 基质 2C3 C6H12O6 稳定的化学能 无机物的氧化 无机物 有机物 NH3 HNO2 CO2和H2O 绿色植物 硝化细菌 2 异养生物 概念 只能利用环境中 来维持自身生命活动的生物 代表生物 人 动物 真菌 大多数细菌 现成的有机物 1 夏季的树叶多为绿的海洋 到了深秋时节更有 看万山红遍 层林尽染 的美景 试从生物学角度分析其原因 2 植物能进行光合作用制造有机物 有位同学就想 如果人能像绿色植物一样 岂不是不用吃饭了吗 如果该同学的想法能实现 你认为人体细胞应具备什么样的结构 3 在进行植物温室栽培时 大棚内常常放几个燃烧的煤炉 你知道是什么原因吗 4 在大棚种植时一般选用哪种颜色的薄膜 为什么 互动探究 提示 1 春夏时节叶绿素所占比例大 故叶子为绿色 而到了深秋叶绿素大量分解 类胡萝卜素含量相对增加 故叶子为黄色或橙黄色 2 细胞质中有叶绿体 3 既能提高温度 又能提高棚内CO2的浓度 有利于提高作物的光合作用强度 4 一般选用无色透明的薄膜 因为能够透过各种单色光 1 绿叶中色素的提取和分离 要点归纳 2 实验步骤 3 有关色素带的分析 1 从色素带的位置可知道各种色素在层析液中溶解度的高低依次为 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 记忆口诀 胡黄ab 2 从色素带的宽度可知各种色素的含量一般情况下为 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 3 在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b 距离最远的相邻的两条色素带是胡萝卜素和叶黄素 4 绿叶中的色素对光的吸收特点 1 绿叶中的色素只吸收可见光 对红外光和紫外光等不吸收 2 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 对其他可见光并非不吸收 只是吸收量较少 实验中的注意事项加入无水乙醇后 要进行迅速 充分的研磨 迅速研磨可以防止溶剂挥发 充分研磨是为了使更多的色素溶解在溶剂中 否则提取的色素量减少 过滤时 不能用滤纸 要用单层尼龙布 或脱脂棉 因为滤纸可以吸附色素 降低滤液中色素的含量 使实验效果不明显 下列有关 叶绿体色素的提取和分离 的实验叙述正确的是 A 加入碳酸钙防止滤液挥发B 用NaCl溶液提取叶片中的色素C 用无水酒精或丙酮分离滤液中的色素D 加入二氧化硅 石英砂 有利于充分研磨 典例导析 1 解析 本题考查实验中药品和试剂的作用 加入碳酸钙的目的是防止叶绿素被有机酸破坏掉 色素的提取利用的是无水乙醇 色素的分离利用的是层析液 加入二氧化硅是使研磨更充分 答案 D 在进行叶绿体色素提取和分离的实验中 不能让层析液没及滤液细线的原因是 A 滤纸上的几种色素会扩散不均而影响实验效果B 滤纸上的滤纸细线会变粗而使色素带相互重叠C 色素会溶解在层析液中 在滤纸上达不到层析效果D 会导致不同色素随层析液在滤纸上扩散的速度不同 答案 C 解析 若层析液没及了滤液细线 会使色素溶解在层析液中 使层析效果不明显 1 1 叶绿体的结构及功能 1 结构 双层膜 分为内膜和外膜 其主要功能是控制物质进出叶绿体 2 叶绿体的结构和功能 要点归纳 基粒 由囊状结构堆叠而成 这些囊状结构称为类囊体 吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上 基质 在基粒与基粒之间充满基质 基质中含有与光合作用有关的酶 2 功能 叶绿体内的基粒和类囊体扩展了受光面积 含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶 因此叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 3 实验设计巧妙之处 实验材料选择水绵和好氧细菌 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 便于观察 用好氧细菌可确定释放氧气的部位 没有空气的黑暗环境 排除了氧气和光的干扰 用极细的光束点状投射 叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位 相当于一组对照实验 进行黑暗 局部光照 和完全暴露在光下的对照实验 明确实验结果完全是由光照引起的等 1 光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中 但光合色素只分布在类囊体的薄膜上 2 叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积 而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器 下面有关叶绿体的叙述正确的是 A 叶绿体中的色素都分布在囊状结构的膜上B 叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C 光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D 光合作用的酶只分布在外膜 内膜和基粒上 解析 叶绿体中的色素都分布在囊状结构的薄膜上 答案 A 典例导析 2 1880年 美国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱 他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵上 并在水绵悬液中放入好氧细菌 观察细菌的聚集情况 他得出光合作用在红光区和蓝光区最强 这个实验的结论是 A 细菌对不同的光反应不一 细菌集中的地方 细菌光合作用强B 好氧细菌集中的地方 O2浓度高 水绵光合作用强C 好氧细菌集中的地方 产生的有机物多 水绵光合作用强 2 D 好氧细菌大量消耗O2 使水绵光合作用速率加快 则该种光有利于光合作用 答案 B 解析 好氧细菌集中的地方就是O2多的地方 O2是光合作用的产物 所以此处的光合作用强 该实验的思路就是以好氧细菌聚集为观察指标 代表O2的释放情况 表明光合作用在哪种光区最强 而与产生有机物的多少无关 1 探究历程 3 光合作用的探究历程 要点归纳 2 从光合作用的探究历程可知 1 普利斯特利的实验的优点和不足 2 萨克斯实验的成功之处 方法的成功 a 设置了对照实验 自变量为光照 因变量是叶片颜色的变化 b 实验的关键是饥饿处理 使叶片中的营养物质消耗掉 避免了对实验结果的干扰 认识上的成功 本实验在证明光合作用的产物是淀粉的同时 还证明了光照是光合作用的必要条件 3 鲁宾和卡门实验 巧妙之处 两组实验相互对照直观地表现出氧气是来自于水的光解 而不是来自于二氧化碳中的氧 自变量为被标记的C18O2和HO 因变量是O2的放射性 如图 在温室下 将3株脱淀粉 经过充分 饥饿 处理 的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内 给予相同强度的光照 本实验可以证明 典例导析 3 A 光合作用速率随CO2浓度增大而增大B 光合作用的必需条件是CO2C 过多的CO2阻碍光合作用D NaHCO3能抑制光合作用 解析 该实验的自变量是CO2浓度 丙组缺少CO2 乙组CO2浓度比甲组高 本实验CO2浓度值组数设置不够 不能说明光合作用速率与CO2浓度的关系 答案 B 英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内 蜡烛不容易熄灭 今天我们对这一现象的合理解释是 A 植物可以更新空气B 蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物C 绿色植物在光下能制造有机物D 绿色植物在光下能释放氧气 答案 D 解析 在今天 我们已经明确了空气中的成分以及蜡烛燃烧时消耗氧气 氧气来自于植物的光合作用 3 光合作用过程是由一系列的化学反应组成的 通常是根据是否需要光能 将光合作用的过程分为需要光能的光反应阶段和不需要光能的暗反应阶段 各阶段的物质和能量变化可用下图表示 4 光合作用的过程 要点归纳 1 过程图解 2 光反应与暗反应的区别 3 光反应与暗反应的联系 1 光反应为暗反应提供 H 和ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 即两个反应阶段相辅相成 密切联系 2 没有光反应 暗反应缺乏 H 和ATP 无法进行 暗反应受阻 光反应因产物积累也不能正常进行 可见 二者相互制约 不同的条件下叶绿体内各种物质的动态变化规律 说明 以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的 且是相对含量的变化 在正常条件下进行光合作用的某植物 当突然改变某条件后 发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升 则改变的条件是 A 停止光照B 停止光照并降低CO2浓度C 升高CO2浓度D 降低CO2浓度 解析 在植物光合作用的暗反应过程中 五碳化合物能固定CO2 形成三碳化合物 三碳化合物被还原成葡萄糖和五碳化合物 植物体内五碳化合物增多 说明CO2的固定减弱 答案 D 典例导析 4 欲测定植物是否进行光反应 可以检测是否有 A 葡萄糖生成B 淀粉生成C O2的释放D CO2的吸收 答案 C 解析 植物光合作用中的光反应过程 是叶绿素吸收光能 将水分解为氢和氧气 另一部分能量被ADP吸收形成ATP 从题目给定的答案中 只有氧气是光反应的产物 4 5 探究光照强弱对光合作用强度的影响 要点归纳 3 变量分析 在做植物实验的暗室内 为了尽可能地降低植物光合作用的强度 最好安装 A 红橙光灯B 绿光灯C 白炽灯D 蓝光灯 典例导析 5 解析 本题考查学生运用光合作用知识分析实验设计的能力 叶绿素主要吸收红橙光 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 这些色素所吸收的光能 都能用于光合作用 光合作用不吸收或很少吸收绿光 绿光下植物光合作用强度最低 题目中要求 尽可能地降低植物光合作用的强度 当然就不能使用发红橙光和蓝紫光的灯 安装绿光灯是安全的 至于白炽灯 物理常识告诉我们 白光是由七色光组成的 答案 B 在日光下 植物叶片中的叶绿素 A 大量吸收绿光B 等量吸收不同波长的光C 主要吸收蓝紫光和绿光D 主要吸收蓝紫光和红光 答案 D 解析 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 5 1 硝化细菌进行化能合成作用的过程 6 化能合成作用 要点归纳 2 与光合作用的区别化能合成作用与光合作用的不同之处仅在于光合作用是利用光能将CO2和H2O合成有机物 而化能合成作用是利用化学能将CO2和H2O合成有机物 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物 需要下列哪种环境条件 A 具有NH3及缺氧B 具有NH3和氧C 具有硝酸和氧D 具有硝酸和缺氧 解析 硝化细菌的化能合成作用所需要的能量来自土壤中的氨 NH3 氧化成亚硝酸 HNO2 和硝酸 HNO3 的过程中释放出来的能量 因此 硝化细菌所需要的环境条件是有NH3和氧气 答案 B 典例导析 6 光合作用和化能合成作用的相同点是 A 都需要把太阳光作为能源B 把无机物转变为有机物C 都需要利用氧气D 都需要物质氧化形成的能量 答案 B 解析 光合作用和化能合成作用的相同点是把无机物CO2和H2O转变为有机物 6 1 多种因素对光合作用产生影响的分析 影响光合作用速率的因素及其在生产应用上的分析 2 提高作物产量的途径 2 1 光合作用与有氧呼吸的比较 光合作用与细胞呼吸之间的关系 2 光合作用与细胞呼吸的计算 1 光合作用速率表示方法及分类 表示方法 通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2 CH2O 等产物的生成量来表示 分类 但由于测量时的实际情况 光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率 2 呼吸速率的表示方法 将植物置于黑暗中 实验容器中CO2增加量 O2减少量或有机物减少量 即表示呼吸速率 3 二者之间的关系 在有光条件下 植物同时进行光合作用和细胞呼吸 实验容器中O2增加量 CO2减少量或有机物的增加量 称为表观光合速率 而植物真正光合速率 表观光合速率 呼吸速率 如图所示 4 有机物的积累量 一昼夜有机物的积累量 用CO2量表示 可表示为 积累量 白天从外界吸收的CO2量 晚上呼吸释放的CO2量 3 通过气体代谢判定光合作用与细胞呼吸强度关系的方法 1 黑暗情况时 A点 植物只进行细胞呼吸 不进行光合作用 此状态下 植物从外界吸收O2 并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外 如图甲 2 弱光情况下 AB段 植物同时进行光合作用和细胞呼吸 细胞呼吸速率大于光合作用速率 植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同 但放出CO2量较少 如图乙 细胞呼吸速率等于光合作用速率时 B点 植物与外界不进行气体交换 即没有O2和CO2的吸收与释放 如图丙 3 较强光照时 B点以后 植物同时进行光合作用和细胞呼吸 且光合作用速率大于细胞呼吸速率 气体代谢特点 如图丁 光合总产量和光合净产量的判定方法光下CO2的吸收量 O2的释放量和葡萄糖的积累量均表示光合作用的净产量 光合作用CO2的消耗量 O2的产生量和葡萄糖的制造量 则均表示光合作用的总产量 探究点1获取题干隐含信息的方法 影响光合作用的因素 案例 在有光条件下 水稻叶肉细胞的叶绿体能吸收CO2进行暗反应 该过程如图a所示 研究发现 在有光 较高O2浓度条件下 水稻叶肉细胞的叶绿体也能吸收O2 而O2同样与C5结合 但形成C3与C2 一种二碳化合物 C2在其他细胞器的参与下 经一系列反应 最终生成CO2 该过程如图b所示 请回答下列问题 1 图a中的过程 称为 过程 需要光反应为其提供 2 在适宜光照等条件下 若水稻栽培环境O2浓度增大 则水稻叶肉细胞光合速率将降低 其主要原因是高浓度的O2在叶绿体中与CO2竞争 化合物 导致图a中的过程 填序号 首先受到抑制 3 请利用下列实验材料与用具 设计实验方案验证 在O2浓度较高且光照等其他条件适宜的情况下 水稻叶肉细胞能释放出CO2 实验材料与用具 新鲜水稻叶肉细胞 培养液 中性或偏碱 BTB溶液 BTB对光不敏感 当受测溶液为中性或偏碱性时呈淡蓝色 弱酸性时呈淡黄色 照明灯 O2瓶等 实验方案 将适量水稻叶肉细胞放入培养液中 提供 等条件 向培养液中滴加适量的BTB溶液 利用O2瓶等装置 持续往培养液中通O2 一段时间后 观察溶液颜色的变化情况 预测结果及结论 若溶液颜色呈 色 则表明在较高浓度O2且光照等其他条件适宜的情况下水稻叶肉细胞能释放出CO2 有同学认为该实验还不足以证明上述结论 原因是 标准答案 1 CO2的固定 H 和ATP 2 C5 3 适宜的光照淡黄缺少O2浓度适宜的对照组 方法警示 1 得分要点 1 答案惟一 第一个空必须是 CO2的固定 第二个空必须是 H 和ATP 2 答案惟一 应分别填写 C5 和 3 答案只能填写 适宜的光照 预测结果及结论的答案惟一 必须是 淡黄 和 缺少对照组 2 错因案例 1 第二个空答为 O2 H 和ATP 2 答为 C3 和 错因 混淆C3和C5两种物质的关系 3 溶液颜色答为 淡蓝 技法提炼 1 据题意 获取解题信息 结合图b和题干信息 在有光 较高O2浓度条件下 O2与C5结合 形成C3与C2 可以确定在O2浓度高时 O2与CO2竞争C5 导致CO2的固定受阻 C3生成量减少 光合速率降低 实验目的是验证 在O2浓度较高且光照等其他条件适宜的情况下 水稻叶肉细胞能释放出CO2 结合题干信息可知 BTB溶液在酸性时呈淡黄色 CO2为酸性气体 因此实验结果中 溶液颜色呈淡黄色 2 从常规实验设计步骤中确定实验的科学性 常规实验步骤为分组编号 变量处理 培养或观察 一般实验都需设置对照组和实验组 由此可确定该实验的明显不足是没有设置对照实验 探究点2对实验结果的分析 植物生长与光合作用的关系 案例 如图是某实验室将发电厂排出的废气 含较多CO2等 引入温室来增加植物的生长速率的研究示意图 该实验将一些生长状况相近的同种幼苗平均分成2组 分别在相邻的2个大小相同的温室内培养 除气体外室内其他条件均相同 在实验前和实验第14天 这2组植物的茎的平均高度记录如下表 1 解释该实验需要设置对照组B的原因 2 试解释A B2组结果出现差别的原因 3 该实验为什么使用相邻的2个温室 而不是不同地区的2个温室 4 在上述实验基础上如何进一步设计实验确定2组植物在第14天至第28天的生长速率的差别只是由废气引起的 请简要说明实验思路 5 以废气培养种植蔬菜和水果供人类食用 试提出一个可能风险并解释