高考生物大一轮复习 3.2.3光能的捕获和利用课件 中图版必修1.ppt

第三节光能的捕获和利用 考纲考情 知识梳理 一 光合作用的早期研究请将科学家和其相关实验的结论连起来 二 叶绿体的结构和捕获光能的色素1 叶绿体 1 结构示意图 叶绿体膜 暗反应 色素 光反应 2 功能 进行 的场所 3 功能的验证实验 恩吉尔曼的实验 好氧细菌只集中分布于 被光束照射的部位 光合作用 叶绿体 2 色素的种类和功能 类胡萝 卜素 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫 光和红光 中下层 最下层 黄 橙黄 蓝紫光 中上层 最上层 三 光合作用过程1 光反应与暗反应 叶绿体类囊体膜 nadph o2 atp 叶绿体基质 ch2o c5 adp pi 2 总反应式 co2 h2o ch2o o2 四 影响光合作用的因素1 的浓度 2 土壤中的 和 3 光照的 4 温度 5 叶龄等 二氧化碳 水分 无机盐 强度 小题快练 1 易错判断 1 2014 海南高考t6d 生长在植株上的黄绿色叶片在光反应中不会产生atp 分析 黄绿色叶片的叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素 在光反应中也会产生atp 2 光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中 分析 叶绿体基粒的类囊体膜上和叶绿体基质中分布着光合作用需要的酶 而色素只分布于叶绿体基粒的类囊体膜上 3 2013 海南高考t2d 光合作用光反应阶段产生的 h 可在叶绿体基质中作为还原剂 分析 光反应阶段产生的 h 用于暗反应中c3的还原 4 2011 浙江高考t1a 破坏叶绿体外膜后 o2不能产生 分析 o2是在叶绿体类囊体膜上产生的 破坏叶绿体外膜后 没有完全破坏叶绿体结构 5 2012 北京高考t1b 细胞中不能合成atp的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构 分析 绿色植物光合作用的光反应阶段在叶绿体类囊体膜上将光能转化为贮存在atp中的活跃化学能 6 光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提 分析 光反应为暗反应提供atp和nadph 是暗反应进行的前提 7 无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率高 分析 无色透明塑料大棚各色光均能透过 绿色大棚主要透过绿色光 其他光被吸收 所以用无色透明大棚的光合作用效率高 2 在叶肉细胞中 co2的固定和产生场所分别是 叶绿体基质 类囊体膜 线粒体基质 线粒体内膜a b c d 解析 选a 在叶肉细胞中 co2的固定发生在光合作用的暗反应阶段 在叶绿体基质中完成 co2是有氧呼吸第二阶段产生的 其场所是线粒体基质 3 右下图为叶绿体的亚显微结构图 下列关于其结构与功能的叙述不正确的是 a 和 均为选择透过性膜b 上分布有与光反应有关的色素和酶c 在 上形成的产物 h 和atp进入 中 为暗反应提供物质和能量d 中进行的反应使atp进入糖类等有机物中 解析 选d 和 表示叶绿体的外膜和内膜 为生物膜 具有选择透过性 为基粒 其上分布着光反应所需的色素和酶 光反应的产物 h 和atp进入 叶绿体基质中 为暗反应提供还原剂 h 和能源物质atp atp水解后将活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能 而非直接将atp转移到有机物中 4 生长于较弱光照条件下的植物 当提高co2浓度时 其光合速率未随之增加 主要限制因素是 a 细胞呼吸和暗反应b 光反应c 暗反应d 细胞呼吸 解析 选b 弱光条件下光反应产生的atp h 较少 还原的c3也少 有机物的产量低 增加二氧化碳浓度 光反应的产物并未随之增加 所以光合速率未发生改变 5 在光合作用中 不需要酶参与的过程是 a co2的固定b 叶绿素吸收光能c 三碳化合物的还原d atp的形成 解析 选b 叶绿素吸收光能的过程中 光能转化成电能并不是化学变化 也不需要酶的催化作用 速记卡片 1 光合作用的两类色素 1 叶绿素 包括叶绿素a 蓝绿色 和叶绿素b 黄绿色 吸收蓝紫光和红光 2 类胡萝卜素 包括叶黄素 黄色 和胡萝卜素 橙黄色 吸收蓝紫光 2 光合作用的两个场所 1 光反应 叶绿体类囊体膜 2 暗反应 叶绿体基质 3 光合作用过程中的三种能量变化 光能 活跃的化学能 atp 稳定的化学能 糖类 4 光合作用两个过程中的物质变化 1 光反应 水的光解 2h2o4h o2 atp形成 adp pi 能量atp 2 暗反应 co2的固定 co2 c52c3 c3的还原 2c35 提高光合作用强度的三种措施 1 提高光照强度 2 控制温度 3 适当增加环境中的co2浓度 考点一光合作用的过程1 光反应与暗反应的比较 1 区别 2 联系 光反应为暗反应提供nadph atp 暗反应为光反应提供adp和pi 如图 2 三种基本元素在光合作用过程中的去向 3 光照和co2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 当外界条件改变时 光合作用中c3 c5 nadph atp的含量变化可以采用下图分析 分析 高考警示 1 光合作用光反应产生的atp只用于暗反应阶段 不能用于其他生命活动 其他生命活动所需atp只能来自细胞呼吸 2 co2中的c先进入c3 然后进入 ch2o 3 环境骤变后短时间内物质相对含量变化中c3和c5的变化是相反的 nadph和atp含量变化是一致的 考题回访 1 2015 德州模拟 如图表示叶绿体结构与功能示意图 下列说法错误的是 a 结构a中的能量变化是光能转变为atp中的化学能b 供给14co2 放射性出现的顺序为c3 甲c 结构a释放的o2可进入线粒体中d 结构a释放的o2可能来自co2 解题指南 解答本题的关键 1 理解光反应的场所是叶绿体基粒 产物o2的去向 细胞外和线粒体内 2 明确碳元素在光合作用中的转移途径 co2 c3 ch2o 解析 选d 光合作用过程中 光能转化为atp中活跃的化学能的场所是叶绿体基粒的类囊体膜上 co2被固定后首先进入c3中 随后进入有机物中 叶绿体基粒类囊体膜产生的o2全部来自于水的光解 o2的去向有两个 一是进入线粒体内参与有氧呼吸过程 二是释放到细胞外 延伸探究 b项中若用18o标记的h2o和co2分别进行光合作用 则放射性在图中出现的顺序是怎样的 提示 2 2015 青岛模拟 如图为光合作用过程示意图 在适宜条件下栽培小麦 如果突然将c降低至极低水平 其他条件不变 则a b在叶绿体中含量的变化将会是 a a上升 b下降b a b都上升c a b都下降d a下降 b上升 解题指南 解答本题需注意 1 正确分析图中a b c所代表的物质 2 会分析c co2 变化对光合作用的影响 c3减少 atp和nadph的消耗减少 解析 选b 由图解分析 c是co2 a和b是nadph atp 若在其他条件不变的情况下 将c降低至极低水平 co2的固定减弱 c3还原减慢 消耗nadph和atp减少 则a b在叶绿体中含量将会都上升 延伸探究 题中小麦在光照突然减弱的情况下 该过程中的物质变化是怎样的 提示 光照突然减弱 atp nadph的含量减少 对c3的还原减少 造成c3积累 c5减少 3 2014 海南高考 关于小麦光合作用的叙述 错误的是 a 类囊体膜上产生的atp可用于暗反应b 夏季晴天光照最强时 小麦光合速率最高c 进入叶绿体的co2不能被nadph h 直接还原d 净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长 解析 选b 本题主要考查光合作用过程中的相关知识 a项中 类囊体膜上产生的atp用于暗反应 故a项正确 b项中 夏季晴天光照最强时 小麦叶片的气孔关闭 出现午休现象 导致光合作用的原料减少 小麦光合速率反而下降 故b项错误 c项中 进入叶绿体的co2不能被nadph h 直接还原 而是首先与c5结合形成c3 此过程为co2的固定 故c项正确 d项中 净光合速率长期为零时 没有光合产物的积累 会导致幼苗停止生长 故d项正确 易错提醒 不能正确理解光合速率和净光合速率与植物生长的关系 而错选d 植物生长不是取决于光合速率是否大于零 而是取决于净光合速率是否大于零 1 当净光合速率等于或小于零时 植物不能生长 2 当净光合速率大于零时 植物能生长 4 2014 新课标全国卷 正常生长的绿藻 照光培养一段时间后 用黑布迅速将培养瓶罩上 此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是 a o2的产生停止b co2的固定加快c atp adp比值下降d nadph nadp 比值下降 解题指南 1 题干关键词 正常生长 用黑布 将培养瓶罩上 2 隐含信息 绿藻细胞光合作用过程中突然停止光照 直接影响光反应阶段 解析 选b 本题主要考查光合作用过程中光反应阶段与暗反应阶段相关物质的变化 由于用黑布将培养瓶罩住 绿藻细胞光合作用过程中光反应停止 o2的产生停止 a项正确 c d项中 光反应停止 nadph和atp的产生停止 而暗反应阶段继续消耗atp生成adp atp adp比值下降 暗反应阶段c3的还原继续消耗nadph生成nadp 使nadph nadp 比值下降 c d正确 暗反应阶段会因为光反应阶段的停止 供应atp与nadph停止 使c3的还原速度减慢 c3在叶绿体内积累而导致co2的固定速度减慢 b项错误 5 2015 济宁模拟 如图表示植物光合作用的一个阶段 下列各项叙述正确的是 a 该反应的场所是叶绿体的类囊体b c3生成 ch2o 需要nadph atp和多种酶的参与c 提高温度一定能促进 ch2o 的生成d 在无光条件下 有利于暗反应进行 解析 选b 图示为光合作用的暗反应阶段 进行的场所是叶绿体基质 c3生成 ch2o 需在多种酶的催化下 利用atp提供的能量 通过nadph的还原进行 若该生理过程已在最适温度条件下进行 提高温度反而会降低酶的活性 会使反应减慢 在无光条件下 暗反应会因nadph和atp的缺乏受到限制 加固训练 利用小球藻培养液进行光合作用实验时 发现在其中加入抑制暗反应的药物后 在同样的光照条件下释放氧气的速率下降 原因主要是 a 叶绿素吸收光能的速率下降b nadph的积累 水的光解减慢c atp合成所需的酶的活性受到抑制d 暗反应中生成的水减少 使得光反应的原料不足 解析 选b 光照条件相同 光反应速率基本不变 故叶绿素分子吸收光能的速率不变 atp合成酶的活性不变 加入抑制暗反应的药物后 暗反应减弱 消耗的c3 nadph atp减少 剩余的nadph atp c3增多 故nadph积累 水的光解减慢 考点二光合速率的影响因素及应用1 单因子对光合速率的影响及应用 1 光照强度 曲线分析 如图 在不同光照强度下呈现出以下四种生理状态 应用 阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低 如图中虚线所示 间作套种时农作物的种类搭配 林带树种的配置 冬季温室栽培等都与光补偿点有关 2 co2浓度 含水量和矿质元素 曲线分析 co2和水是光合作用的原料 矿质元素直接或间接影响光合作用 在一定范围内 co2 水和矿质元素越多 光合速率越快 但到a点时 即co2 水 矿质元素达到饱和时 就不再增加了 应用 正其行 通其风 温室内充co2 即提高co2浓度增加产量的方法 合理灌溉 施肥 可促进叶片面积增大 提高酶的合成速率 增加光合速率 3 温度 曲线分析 光合作用是在酶催化下进行的 温度直接影响酶的活性 一般植物在10 35 下正常进行光合作用 其中ab段 10 35 随温度的升高光合作用逐渐加强 b点 35 以上光合酶活性下降 光合作用开始减弱 50 左右光合作用停止 应用 冬天 温室栽培可适当提高温度 夏天 温室栽培可适当降低温度 白天调到光合作用最适温度 以增强光合作用 晚上适当降低温室温度 以减弱细胞呼吸 保证有机物的积累 2 多因子对光合速率影响的分析 1 曲线分析 p点 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随着因子的不断加强 光合速率不断提高 q点 横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因子 影响因子主要为各曲线所表示的因子 2 应用 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加光合酶的活性 提高光合速率 也可同时适当增加co2浓度 进一步提高光合速率 当温度适宜时 可适当增加光照强度和co2浓度以提高光合速率 高考警示 光合作用强度影响因素中的两个易忽略点 1 温度改变对光合作用强度的影响 温度改变时 不管是光反应还是暗反应均会受影响 但主要影响暗反应 因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多 2 co2浓度对光合作用强度的影响 co2浓度很低时 光合作用不能进行 当co2浓度大于某值时 光合作用才能进行 对于植物来说 也存在co2的补偿点和饱和点 co2浓度过大时 会抑制植物的细胞呼吸 进而影响到光合作用强度 考题回访 1 2014 四川高考 将桑树和大豆分别单独种植 单作 或两种隔行种植 间作 测得两种植物的光合速率如下图所示 注 光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度 据图分析 下列叙述正确的是 a 与单作相比 间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响b 与单作相比 间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大c 间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率d 大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作 解题指南 1 图示信息 图中各条曲线均为光照强度对光合速率的影响 比较每种植物的两条曲线可知同一光照强度下单作和间作对该植物光合速率的影响 2 关键知识 图中曲线与纵轴的交点表示呼吸强度 与横轴的交点表示光补偿点 光合速率不再增大时的光照强度即为光饱和点 解析 选d 本题考查光合速率的影响因素 a项中 图中各条曲线与纵轴的交点值代表呼吸强度 比较该值可知 间作时两种植物的呼吸强度都受到了影响 故a项错误 b项中 比较大豆的单作与间作曲线 大豆的光饱和点间作时较单作时减小 故b项错误 c项中 分析大豆的两条曲线 两条曲线相交前 即大豆在低光强时的光合速率间作时较单作时高 故c项错误 d项中 大豆开始积累有机物是指图中曲线与横坐标的交点之后 大豆的单作所需的最低光照强度较大 故d项正确 知识总结 单作与间作套种 2 2015 潍坊模拟 在环境中的co2浓度恒定 温度适宜的情况下 测定植物叶片在不同光照条件下co2的吸收量 结果如表 表中负值表示co2释放量 正值表示co2吸收量 下列选项中正确的是 a 光照强度在8 0 9 0klx之间时 细胞内合成atp的速率不变b 光照强度在2 0klx时 细胞内不进行光合作用c 光照强度在8 0klx时 细胞既吸收co2又吸收o2d 超过9 0klx时 光合速率不再增加 此时外界co2浓度是其主要的环境制约因素 解题指南 解答本题的突破口 1 注意分析表中4 0klx和9 0klx这两个点前后co2吸收量的变化 2 准确把握题目信息 co2浓度恒定 温度适宜 说明无论光照如何 温度不会成为限制因素 解析 选d 光照强度在8 0klx 9 0klx之间时 细胞内合成atp的速率随光照强度的增大而增大 光照强度在2 0klx时细胞进行光合作用 但光合速率小于呼吸速率 光照强度在8 0klx时 光合作用强度远大于呼吸强度 细胞吸收co2用于光合作用 光合作用产生的o2除满足有氧呼吸所需外 还有o2释放出来 光照强度超过9 0klx时 光合速率不再增加 光照强度不再是限制光合速率增加的因素 在温度适宜的条件下 限制光合速率增加的环境因素主要是外界co2浓度 延伸探究 在光照强度大于9klx时光合作用过程中物质变化情况是怎样的 提示 光照强度大于9klx时 co2浓度成为限制因素 此时光合作用过程中atp nadph c5积累 c3减少 3 2015 烟台模拟 如图表示环境因素对绿色植物光合速率的影响 据图分析正确的是 a 当处于a或b点时 叶肉细胞的细胞质基质 线粒体基质和叶绿体基质中均可产生atpb 当所处环境中缺镁时 在co2含量不变的情况下 a点可能降到b点c 与a点相比 b点时叶绿体中c3含量较多d a点与b点光合速率不同的原因是光照强度和co2浓度的不同 解题指南 解答本题的关键是 1 认真分析曲线 明确光照强度和co2浓度对光合作用的影响 2 分析曲线中的特殊点 找出影响该点变化的内部因素和外部因素 解析 选b 叶肉细胞每时每刻都要进行细胞呼吸 所以细胞质基质 线粒体基质可产生atp 而光合作用产生atp的场所是叶绿体中的类囊体膜上 环境中缺镁时叶绿素的合成减少 相同光照强度等条件下光合速率会下降 b点与a点相比处于相同光照强度但co2浓度低 所以合成c3的量较少 而二者产生的nadph和atp一样多 故还原消耗的c3量相同 所以b点时叶绿体中c3含量较少 从图中可知 a点与b点光合速率不同的原因是co2浓度的不同 延伸探究 题图中曲线上b点的移动 受哪些环境因素的影响 提示 温度 co2浓度 4 2013 重庆高考 下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图 下列有关叙述 正确的是 a t1 t2 叶绿体类囊体 薄 膜上的色素吸收光能增加 基质中水光解加快 o2释放增多b t2 t3 暗反应限制光合作用 若在t2时刻增加光照 光合速率将再提高c t3 t4 光照强度不变 光合速率的提高是由于光反应速率不变 暗反应增强的结果d t4后短暂时间内 叶绿体中adp和pi含量升高 c3还原后的直接产物含量降低 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 理解图中条件的变化对光合作用的影响 光照主要影响光反应阶段 co2主要影响暗反应阶段 2 理解光反应与暗反应之间的区别和联系 光反应为暗反应提供nadph和atp 暗反应同时为光反应提供adp和pi 解析 选d 本题以坐标图为信息载体 考查光照 温度 co2浓度对光合作用的影响及光合作用的过程 水的光解 o2释放发生在叶绿体类囊体膜上 而不是叶绿体基质 a项错误 t2 t3 限制光合速率的因素为co2浓度 此时光照充足且恒定 即达到光饱和 若增加光照 光合速率不会提高 b项错误 t3 t4 暗反应增强 一定程度上加快atp和adp的转化 同时促进了光反应 c项错误 突然停止光照 光反应停止 叶绿体类囊体膜上atp合成受阻 atp含量减少 adp和pi含量升高 被还原的c3减少 直接产物糖类 c5含量降低 d项正确 5 2015 临沂模拟 某植物的光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 和30 如图为该植物处于25 环境中时光合作用强度随光照强度变化的坐标图 下列叙述正确的是 a a点时叶肉细胞的生理活动只受温度的影响b b点时植物才开始进行光合作用c 若将温度从25 提高到30 时 a点上移 d点下移d c点时该植物的o2产生量为v1 v2 解析 选d 据图分析 a点时叶肉细胞进行细胞呼吸 但不进行光合作用 细胞呼吸受多种因素的影响 不是只受温度的影响 b点时植物光合作用产生的o2量等于细胞呼吸吸收的o2量 在此之前植物就进行光合作用 若将温度从25 提高到30 光合作用减弱 产生的o2量减少 但细胞呼吸增强 吸收的o2量增加 故a d点均上移 c点时该植物的o2产生量为v1 v2 6 2015 潍坊模拟 甲图和乙图表示某植物在适宜的co2浓度条件下光合速率与环境因素之间的关系 下列相关描述中错误的是 a 甲图中 在a 点限制光合速率的主要因素是光照强度 在b 点限制光合速率的主要因素是温度b 从乙图可以看出 当超过一定温度后 光合速率会随着温度的升高而降低c 温度主要是通过影响酶的活性来影响光合速率的d 若光照强度突然由a变为b 短时间内叶肉细胞中c3的含量会增加 解析 选d 甲图表示光照强度和温度对光合速率的影响 乙图表示温度对光合速率的影响 分析甲图中某点的限制因素时 要看曲线是否达到饱和点 如果没有达到饱和点 如a 点 则限制因素为横轴表示的因素 即光照强度 当达到饱和点以后 如b 点 则限制因素为横轴表示的因素以外的其他因素 如温度 当光照强度突然增强时 光反应速率加快 产生更多的 h 和atp 短时间内c3的还原速率加快而co2的固定速率不变 故c3的含量会减少 7 2015 东营模拟 回答下列有关光合作用的问题 1 植物水光解过程放出的气体是 发生的场所是 2 水不仅直接参与光反应 还是影响光合作用的主要环境因子之一 以含水80 土壤为对照 ck 测耐旱能力较强的大丽花中度缺水 md 时的叶片净光合速率 pn 气孔导度 gs 和胞间co2浓度 ci 探讨环境中水对植物的调控机理 用单位时间 单位叶面积通过气孔的气体量表示气孔导度 gs 据图所示的gs曲线和pn曲线推测 3 15天内中度缺水生长的大丽花叶片 会持续发生的现象有 多选 a 蒸腾速率下降b 蒸腾速率升高c 光合作用放出o2速率下降d 光合作用放出o2速率上升e 干旱导致叶片气孔关闭 光合作用停止 3 胞间co2进入叶绿体内参与暗反应时 在 填 酶 光 或 酶和光 的作用下 被 化合物固定后 还原生成糖 4 据图所示 非气孔因素主要影响pn md的时间段是 以下属于非气孔因素的是 多选 a co2供应不足b 叶肉细胞内叶绿体类囊体膜受损c 还原三碳化合物的酶空间结构改变d 固定co2的酶活力不足 解析 1 光反应发生在叶绿体类囊体膜上 包括水光解生成氧气和atp的生成 2 据图分析 3 15天内中度缺水生长的大丽花叶片 其gs曲线和pn曲线一直下降 说明气孔导度 净光合速率下降 即蒸腾速率下降和光合作用放出o2速率下降 由于都大于0 说明气孔不关闭 光合速率不为0 3 暗反应不需要光 需要大量的酶 包括二氧化碳的固定 co2和c5生成c3 c3的还原 c3接受nadph和atp 生成糖类 4 据图分析 12 15天内pn md曲线下降 而胞间co2浓度ci md曲线上升 表明这时不是气孔因素导致co2供应下降 而是其他非气孔因素导致光合速率下降 如叶肉细胞内叶绿体类囊体膜受损 还原三碳化合物的酶空间结构改变 固定co2的酶活力不足等 答案 1 o2叶绿体类囊体膜 2 a c 3 酶五碳 4 第12 15天b c d 易错提醒 环境因素影响光合速率的三点提醒 1 光照 不但影响光反应 而且光是叶绿素合成的必要条件 植物在暗处呈黄色 2 温度 不但影响光合作用过程中酶的活性 而且低温会抑制叶绿素的合成 甚至破坏原有的叶绿素分子 从而使叶片变黄 3 镁等无机盐 缺镁时叶绿素不能合成 导致叶片发黄 备选考点 光合作用的探究历程 考题回访 如图表示在较强光照且温度相同以及水和小球藻悬浮液的质量相等的条件下 小球藻进行光合作用的实验示意图 一段时间后 以下相关比较不正确的是 a y2的质量大于y3的质量b 中小球藻悬浮液的质量大于 中小球藻悬浮液的质量c 中水的质量大于 中水的质量d 试管 的质量大于试管 的质量 解析 选c y1和y3是o2 y2和y4是18o2 因此y2的质量大于y3 中小球藻悬浮液中含有 而 中小球藻悬浮液含有 ch2o 故 中小球藻悬浮液质量大于 中的 和 中的水都为 且含量相同 因此质量相等 在试管 和 原有质量相等的情况下 中释放出的是18o2 而 中释放出的是o2 故剩余质量 大于 满分答题规则 1 关键字词 专业名词书写既不能出现错字 也不能遗漏关键字 如 类囊体