高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第3讲 光合作用课件 新人教版必修1.ppt

走向高考 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 细胞的能量供应和利用 必修一 第三单元 第三讲光合作用 第三单元 1 光合作用的基本过程 2 影响光合作用速率的环境因素 3 实验 绿叶中色素的提取和分离 一 叶绿体的结构和捕获光能的色素1 叶绿体 1 结构示意图 2 功能 进行 的场所 叶绿体膜 暗反应 色素和与光反应有关的酶 光合作用 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光和红光 中下层 最下层 类胡萝卜素 黄 橙黄 蓝紫光 中上层 最上层 巧学妙记叶绿体色素的种类和吸收光谱蓝绿a 黄绿b 吸收红 蓝 紫 叶子黄 胡萝卜橙 吸收蓝紫光 三 光合作用的过程 叶绿体类囊体薄膜 h o2 atp 叶绿体基质 co2 c5 ch2o c5 adp pi 稳定化学能 单位时间内 产物生成 co2浓度 长短与强弱 温度 光能 绿色植物 1 如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况 则 分别表示哪类色素的吸光状况 提示 图示 代表的色素主要吸收蓝紫光 而 主要吸收红光和蓝紫光 则 为类胡萝卜素 为叶绿素b 为叶绿素a 2 如图是恩格尔曼实验装置改装示意图 光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵 一段时间后 水绵周围好氧细菌分布无显著变化 请分析其原因 3 1 光反应中光能转化成的活跃化学能仅贮存于atp中吗 2 光反应产生的 h 与细胞呼吸产生的 h 是否为同一类物质 提示 1 不是 除atp外 还贮存于 h 中 2 光反应产生的 h 为nadph 还原型辅酶 细胞呼吸产生的 h 为nadh 还原型辅酶 6 光反应为暗反应提供 h 和h2o 因此没有光反应 暗反应不能进行 7 没有暗反应 光反应仍能正常进行 8 光照下叶绿体中的atp主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 答案a解析好氧细菌聚集该区域说明氧气含量多 即说明叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用 放出o2 答案b解析光合作用产生的o2中的氧全部来自于h2o 故甲 乙分别为o2 18o2 相对分子质量分别是32和36 故甲 乙 答案b解析产生淀粉的部位应具备两个条件 曝光 含叶绿体 a部位曝光但无叶绿体 c部位有叶绿体但遮光 e部位遮光无叶绿体 a t1 t2 叶绿体类囊体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 碳反应 限制光合作用 若在t2时刻增加光照 光合速率将提高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 暗反应速率增强的结果d t4后短暂时间内 叶绿体中adp和pi含量升高 c3化合物还原后的直接产物含量降低答案d 解析本题以坐标图为信息载体 考查光照 温度对光合作用的影响及光合作用的过程和考生的理解能力 水的光解 o2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上 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 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 光反应减弱甚至停止 类囊体薄膜上atp合成受阻 atp含量减少 adp和pi含量升高 被还原的c3化合物减少 直接产物含量降低 d项正确 答案d解析a项错误 叶绿体的光反应在类囊体膜上进行 暗反应在叶绿体基质中进行 b项错误 atp产生于类囊体膜上 在叶绿体基质中被消耗 c项错误 暗反应的产物为有机物 o2是光反应的产物 d项正确 光反应为暗反应提供atp和 h 1 叶绿体中的色素 捕获光能的色素 2 影响叶绿素合成的因素 1 光照 光是影响叶绿素合成的主要条件 一般植物在黑暗中不能合成叶绿素 因而叶片发黄 2 温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性 进而影响叶绿素的合成 低温时 叶绿素分子易被破坏 而使叶子变黄 3 必需元素 叶绿素中含n mg等必需元素 缺乏n mg将导致叶绿素无法合成 叶变黄 另外 fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分 缺fe也将导致叶绿素合成受阻 叶变黄 高考警示 色素与叶片颜色 少数特殊状态下的叶绿素a对420nm 670nm光的转换率较高 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 土壤中缺乏镁时 420nm 470nm左右波长的光的利用量显著减少 由550nm波长的光转为670nm波长的光后 叶绿体中c3的量减少a b c d 解析由图可知 叶绿素a的吸收高峰为420nm和670nm 叶绿素b的吸收高峰为470nm和640nm左右 少数特殊状态的叶绿素a能转换光能 在420nm和670nm时转换效率较高 叶绿体色素几乎不吸收绿光 白光中各种波长的光都有 其光合作用效率高于某一单色光 叶绿素中含mg 缺mg导致叶绿素不能合成 相应波段的光的吸收值下降 550nm波长的光吸收值低 而670nm的光吸收值高 叶绿素a转换的光能多 生成的atp多 还原的c3增多 故叶绿体中c3含量减少 答案a a 细菌对不同的光反应不一 细菌聚集多的地方 水绵光合作用强b 好氧细菌聚集多的地方 o2浓度高 水绵光合作用强 则在该种光照射下植物光合作用强c 好氧细菌聚集多的地方 水绵光合作用产生的有机物多 则在该种光照射下植物光合作用强d 聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物 o2 使水绵的光合作用速度加快 则该种光有利于光合作用 解析普通白光经三棱镜折射后 分散成不同色彩的光 在图 b 中由左到右是按照红 橙 黄 绿 青 蓝 紫分布 好氧细菌分布在氧气浓度较高的环境中 图 a 中 好氧细菌分布多的地方 氧气浓度高 氧气来自光合作用中的光反应 因此好氧细菌的分布也体现出光合作用强度的大小 故b项正确 答案b 技巧点拨 恩格尔曼对叶绿体功能的实验验证的四妙之处 1 实验材料选得妙 用水绵作为实验材料 水绵不仅具有细而长的带状叶绿体 而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中 便于观察和分析研究 2 排除干扰的方法妙 实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量 恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 排除了环境中光线和氧的影响 从而确保实验能够正常进行 3 观测指标设计得妙 通过好氧细菌的分布进行检测 从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位 4 实验对照设计得妙 进行局部光照和完全曝光的对照实验 从而说明实验结果不同是由光照条件不同引起的 光合作用过程 2 光反应与暗反应的比较 3 叶绿体处于不同条件下 c3 c5 h atp以及 ch2o 合成量的动态变化 高考警示 辨析光合作用过程 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 不进入c5 再进入 ch2o 可用放射性同位素标记法证明 3 若同一植物处在两种不同情况下进行光合作用 第一种情况是光照10分钟后 黑暗10分钟 第二种情况是光照5秒 黑暗5秒 持续20分钟 则光合作用制造的有机物 前者 后者 暗反应时间长 a 过程发生于叶绿体基质中b 过程发生于叶绿体类囊体薄膜上c 图示 依次为 h atp co2 ch2o d 不仅用于还原c3化合物 还可促进 与c5的结合解析根据光合作用的过程判断 分别表示 h atp co2 ch2o 光反应和暗反应 光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上 暗反应发生在叶绿体的基质中 c3化合物还原过程中需要atp co2固定过程中不需要atp 答案c 特别提醒 1 以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化 而非长时间 2 以上各物质变化中 c3和c5含量的变化是相反的 h 和atp含量变化是一致的 1 单因子对光合作用速率影响的分析 1 光照强度 曲线分析 光合作用速率的影响因素及应用 a点 光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 释放的co2量可表示此时细胞呼吸的强度 ab段 随光照强度增强 光合作用强度也逐渐增强 co2释放量逐渐减少 这是因为细胞呼吸释放的co2有一部分用于光合作用 此时细胞呼吸强度大于光合作用强度 b点 细胞呼吸释放的co2全部用于光合作用 即光合作用强度等于细胞呼吸强度 光照强度只有在b点以上时 植物才能正常生长 b点所示光照强度称为光补偿点 bc段 表明随着光照强度不断加强 光合作用强度不断加强 到c点以上不再加强了 c点所示光照强度称为光饱和点 曲线分析 图1和图2都表示在一定范围内 光合作用速率随co2浓度的增加而增大 但当co2浓度增加到一定范围后 光合作用速率不再增加 图1中a点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的co2浓度 即co2补偿点 图2中的a 点表示进行光合作用所需co2的最低浓度 图1和图2中的b和b 点都表示co2饱和点 应用 在农业生产上可以通过 正其行 通其风 增施农家肥等增大co2浓度 提高光能利用率 5 水分 影响 水是光合作用的原料 缺水既可直接影响光合作用 又会导致叶片气孔关闭 限制co2进入叶片 从而间接影响光合作用 应用 根据作物的需水规律合理灌溉 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 随着该因子的不断加强 光合速率不断提高 q点 横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子 影响因素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 增强光合酶的活性 提高光合速率 也可同时适当增加co2 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 1 温度改变对光合作用强度的影响 当温度改变时 不管是光反应还是暗反应都会受影响 但主要是影响暗反应 因为参与暗反应的酶的种类和数量要比参与光反应的多 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 但co2浓度过高时 会抑制植物的细胞呼吸 进而影响光合作用强度 3 结构与功能相适应的生物学观点 阴生植物不能在强光下生长的根本原因是遗传物质决定了阴生植物的结构中酶的含量 色素的含量等比阳生植物少 a 如果光照强度适当降低 a点左移 b点左移b 如果光照强度适当降低 a点左移 b点右移c 如果光照强度适当增加 a点右移 b点右移d 如果光照强度适当增加 a点左移 b点右移解析假定光照强度降低 要达到点a 则需要浓度更高的二氧化碳 a点应右移 假定光照强度升高 二氧化碳利用率升高 要达到点a 在二氧化碳浓度低一些的时候即可达到 a点应左移 另外 光照强度升高 则需要更高浓度的co2才能达到最大光合作用强度 b点应右移 答案d 1 当co2浓度为a时 高光强下该植物的净光合速率为 co2浓度在a b之间时 曲线 表示了净光合速率随co2浓度的增高而增高 2 co2浓度大于c时 曲线b和c所表示的净光合速率不再增加 限制其增加的环境因素是 3 当环境中co2浓度小于a时 在图示的3种光照下 该植物呼吸作用产生的co2量 填 大于 等于 或 小于 光合作用吸收的co2量 4 据图可推测 在温室中 若要采取提高co2浓度的措施来提高该种植物的产量 还应该同时考虑 这一因素的影响 并采取相应措施 解析 1 在高光强的条件下 a为光合作用补偿点 此时光合作用速率等于细胞呼吸速率 净光合速率为0 题图中显示co2浓度在a b段时 三条曲线都表现为增长趋势 即净光合速率随co2浓度的增高而增高 2 当co2浓度大于c时 可以看出在中光强和低光强的净光合速率不再增加 说明co2不再是限制光合作用速率的因素 如果提高到高光照 净光合速率还会提高 可以看出此时影响净光合作用速率增加的因素是光照 3 当环境中co2浓度小于a时 可以看出三条曲线都在净光合速率为0的水平线下 即此时该植物呼吸作用产生的co2量大于光合作用释放的co2量 4 图中影响光合作用速率的因素为光照和co2浓度 两者同时提高 才能提高该植物的净光合速率 即提高该植物的产量 答案 1 0a b和c 2 光强 3 大于 4 光强 技巧点拨 解答光合作用相关曲线的基本步骤 1 光合作用和有氧呼吸的区别 光合作用与细胞呼吸的关系 3 气体交换模式图分析 绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率 a点 绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行 测得的数据为净光合速率 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 2 光合速率与呼吸速率的常用表示方法 3 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 实际光合固定co2的速率 从外界吸收co2的速率 呼吸释放co2的速率 实际光合产生o2的速率 释放o2的速率 呼吸消耗o2的速率 注意 速率 和 量 的关系 速率指的是单位面积的叶片在单位时间内的变化量 4 净光合速率测定方法的图示和解读 1 nahco3溶液作用 保证了容器内co2浓度的恒定 满足了绿色植物光合作用的需求 2 植物光合速率指标 植物光合作用释放氧气 使容器内气体压强增大 毛细管内的水滴右移 单位时间内水滴右移的体积就是净光合速率 3 条件 整个装置必须在光下 高考警示 光合作用和细胞呼吸与植物生长的关系 1 当净 表观 光合速率 0时 植物积累有机物而生长 2 净光合速率 0时 植物不能生长 3 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 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至高点 a 过程 进行的场所是叶绿体基质b 属于光合作用过程的有 c x物质和y物质分别表示c5和丙酮酸d 完成过程 还需要atp参与解析过程 分别是光反应中水的光解和暗反应中c3的还原 它们分别在叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中进行 属于光合作用过程的有 属于细胞呼吸 x物质和y物质分别表示c3和丙酮酸 过程 是c3的还原 需要 h 和atp参与 答案d 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与细胞呼吸消耗的有机物的量相等 解析光下co2的消耗量应为光合作用co2吸收量与细胞呼吸co2释放量之和 35 时消耗量为3 00 3 50 6 50 30 时为3 50 3 00 6 50 图中可见光下25 时co2吸收量最大 故25 时植物积累的有机物的量最多 25 时 光合作用co2的消耗量应为3 75 2 25 6 00 而30 35 时都为6 50 图中两曲线的交点应表示光合作用积累的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等 答案a 技巧点拨 明确以下几点抓住此类问题的本质 实验 绿叶中色素的提取和分离 1 实验原理 1 提取 各种色素能溶解在有机溶剂 无水乙醇等 中形成溶液 使色素从生物组织中脱离出来 2 分离 各种色素都能溶解在层析液中 但在层析液中的溶解度不同 溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快 反之则慢 所以不同色素可以在滤纸条上因扩散而分开 各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带 2 实验流程 3 实验成功的关键 1 叶片要新鲜 颜色要深绿 含有较多色素 2 研磨要迅速 充分 叶绿素不稳定 易被活细胞内的叶绿素酶水解 充分研磨使叶绿体完全破裂 提取较多的色素 3 制备滤纸条时 要将滤纸条的一端剪去两角 这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀 便于观察实验结果 4 滤液细线不仅要求细 直 而且要求含有较多的色素 所以要求待滤液干后再画一两次 5 滤液细线不能触及层析液 否则色素溶解到层析液中 滤纸条上得不到色素带 高考警示 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与叶黄素 解析实验操作中 正确的做法是 提取绿色叶片中的色素时 在将5g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后 应加入少许二氧化硅和碳酸钙 再加入10ml无水乙醇 进行迅速 充分的研磨 制备滤纸条时 应将预备好的滤纸条一端剪去两角 在距这一端1cm处用铅笔画一条横线 而不是用钢笔 画滤液细线时 为确保色素带分离整齐 不重叠 应保证滤液细线细 直 齐 为增强实验效果 应重复画线使滤液细线处积累较多色素 分离色素时 应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下 略微斜靠着烧杯的内壁 轻轻插入层析液中 随后盖上培养皿盖 为了防止滤液细线中的色素溶于层析液中 不能让滤液细线触及层析液 答案d a 甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液b 乙可能是因为研磨时未加入sio2c 是正确操作得到的理想结果d 丁可能是因为研磨时未加入caco3解析甲图中没有色素的原因可能是误用蒸馏水作提取液和层析液 乙图中色素的量较少 可能是因为研磨时未加入sio2而导致研磨不充分 丙 丁图中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低 原因可能是未加入caco3而导致色素被破坏 答案c 技巧点拨 绿叶中的色素提取和分离实验的异常现象分析 1 收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加二氧化硅 石英砂 研磨不充分 使用放置数天的菠菜叶 滤液中色素 叶绿素 太少 一次加入大量的无水乙醇 提取浓度太低 正确做法 分次加入少量无水乙醇提取色素 未加碳酸钙或加入过少 色素分子被破坏 2 滤纸条色素带重叠 滤纸条上的滤液细线未画成一条细线 3 滤纸条上得不到色素带的原因分析 滤液细线接触到层析液 且时间较长 色素全部溶解到层析液中 思维导图 要点强记1 叶绿体中的色素有4种 即叶绿素a 叶绿素b 叶黄素和胡萝卜素 2 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 3 吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上 4 叶绿体是进行光合作用的场所 它内部的巨大膜表面上 不仅分布着许多吸收光能的色素分子 还有许多进行光合作用所必需的酶 5 光合作用释放的o2来自于h2o 6 光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能 将h2o分解成 h 和o2 同时形成atp的过程 7 暗反应过程是在叶绿体基质内 在多种酶催化下完成的 包括co2的固定和c3的还原等过程 8 光照强度 直接影响光反应的速率 光反应产物 h 和atp的数量多少会影响暗反应的速率 9 温度 影响光合作用过程 特别是影响暗反应中酶的催化效率 从而影响光合速率 10 co2浓度 是暗反应的原料 co2浓度高低直接影响光合速率 11 矿质元素 直接或间接影响光合作用 例如镁是叶绿素的组成成分 氮对酶的含量有影响 磷是atp的组成成分 12 光合速率与呼吸速率的关系 1 绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率 2 绿色植物组织在有光的条件下 光合作用与细胞呼吸同时进行 测得的数值表示净光合速率 3 真光合速率 净光合速率 呼吸速率 答案d解析色素带的宽度反映了色素含量的多少 色素在层析液中溶解度的大小可以通过色素在滤纸上随着层析液扩散的速度来反映 答案d解析叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 因此在红光和蓝紫光下植物的光合速率大 在暗反应阶段 co2与c5反应生成c3 因此 co2的浓度会影响c3的合成 光反应和暗反应都有酶的参与 酶的活性与温度相关联 因此温度对光反应和暗反应都有影响 a h2o h o2发生在光反应阶段 场所是叶绿体基质b adp atp发生在暗反应阶段 场所是叶绿体基质c 图示的反应是光反应 场所是类囊体薄膜d 暗反应中光能转化为有机物中的化学能答案c解析h2o h o2发生在光反应阶段 场所是类囊体薄膜 adp atp发生在光反应阶段 场所是类囊体薄膜 图示的反应是光反应 可使光能转化成atp中化学能发生在光反应阶段 场所是类囊体薄膜 答案b解析mg2 的吸收是主动运输 需要载体蛋白的参与 a项错误 o2扩散为自由扩散 直接跨越磷脂双分子层结构 b项正确 光能转换需要多种酶的催化作用 c项错误 dna复制时需解旋酶及dna聚合酶等的催化作用 d项错误 答案b解析由题干信息可知 从照光开始 净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0的过程中 光合速率大于呼吸速率 植物需要不断从外界吸收co2 因此玻璃容器内co2浓度不断降低 在净光合速率为0且之后保持不变过程中 植物光合速率等于呼吸速率 co2浓度保持不变 b正确 a c d错误 a 在9 30 11 00之间 花生净光合率下降的原因是暗反应过程减缓b 在11 00 12 30之间 花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多c 在17