高中生物 1.5.4能量之源 光与光合作用复习方略配套课件 新人教版.ppt

第4节能量之源 光与光合作用 一 捕获光能的色素和叶绿体的结构1 叶绿体 1 结构示意图 暗反应 色素 与光反应有关的酶 光合作用 叶绿体 2 色素的种类和功能 叶绿素 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光和红光 类胡萝卜素 黄 橙黄 蓝紫光 点拨 叶绿体和液泡中都有色素 但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获 叶绿体中的色素只存在于光反应部位 叶绿体类囊体薄膜上 与光合作用有关的酶存在于两个部位 叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中 二 光合作用的探究历程请将科学家和其相关实验的结论连起来 三 光合作用的过程1 光反应与暗反应 2 总反应式 四 影响光合速率的环境因素1 空气中 2 土壤中 3 光照的 以及光的成分4 等 co2的浓度 水分的多少 长短与强弱 温度的高低 思维判断 1 叶绿体中的色素分布在类囊体腔内 分析 叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上 2 能进行光合作用的生物一定含有叶绿体 分析 不一定 如蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用 3 植物体自身的遗传特性可以影响光合速率 分析 影响光合速率的因素很多 既有内部因素也有外界环境因素 植物体自身的遗传特性 如阴生植物 阳生植物 是内部因素之一 4 暗反应必须在无光条件下进行 分析 光合作用的暗反应不需要光 但在有光条件下仍能正常进行 5 无色透明塑料大棚比绿色塑料大棚光合作用效率高 分析 无色透明塑料大棚中各色光均能透过 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 光合作用 1 光反应与暗反应的比较 必须在光下 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 有光 无光都可以 光能 atp中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供 h atp 暗反应为光反应提供adp和pi 如图 2 光合作用过程中元素去向6co2 12h2oc6h12o6 6h2o 6o2 1 氧元素 2 碳元素 co2c3 ch2o 3 氢元素 h2o h ch2o h2oo2co2 ch2o 3 条件骤变时物质量的变化 高考警示钟 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 典例训练1 2011 新课标全国卷 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微摩尔浓度的变化趋势如图 回答问题 1 图中物质a是 c3 c5 2 在co2浓度为1 的环境中 物质b的浓度比a低 原因是 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 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浓度达到稳定时 物质a的浓度将比b的 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 高 低 其原因是 解题指南 1 知识储备 1 co2浓度改变直接影响co2的固定 co2浓度降低 暗反应速率会减慢 2 光反应为暗反应提供atp h 直接影响c3的还原过程 2 解题关键 根据co2的含量变化正确判断图解中曲线a b的名称 当暗反应中c3和c5浓度达到稳定时 根据co2的固定和c3还原的反应式可知 c3的分子数比c5的分子数多 解析 1 由图可以看出 当co2浓度由1 降低到0 003 时 在短时间内 暗反应中发生的反应是co2 c52c3 所以co2浓度降低时 c3含量降低 故物质a是c3 2 在co2浓度为1 时 由于co2 c52c3 一个c5生成两个c3 所以c3分子数是c5的两倍 故物质b浓度比a浓度低 当co2浓度从1 降到0 003 时 c5的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5积累 3 co2浓度为0 003 时 c3和c5的浓度达到稳定后 暗反应保持稳定 此时仍根据暗反应中co2的固定的反应式确定 c3的量应是c5的量的2倍 故持续在co2浓度为0 003 的环境中 a浓度比b浓度高 4 co2浓度低时 意味着暗反应强度降低 所需要的atp及 h 少 答案 1 c3 2 暗反应速率在该环境中已达到稳定 即c3和c5的含量稳定 根据co2 c52c3知 此时c3的分子数是c5的2倍 因此b的浓度比a低当co2浓度突然降低时 c5的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5积累 3 高 4 低co2浓度低时 暗反应的强度低 所需atp和 h 少 变式训练 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 解析 选b 由图解分析 c是co2 a和b是 h 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 h 和atp减少 则a b在叶绿体中含量的变化将会是都上升 光合作用速率的影响因素及应用1 单因子对光合作用速率影响的分析 1 光照强度 如图所示 co2吸收 co2释放 0 b c 光照强度 表示增大 a 曲线分析 a点 光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 co2释放量表明此时的呼吸强度 ab段 光照强度加强 光合作用逐渐加强 co2的释放量逐渐减少 有一部分用于光合作用 此段细胞呼吸强度大于光合作用强度 b点 光补偿点 即光合作用强度 细胞呼吸强度 细胞呼吸释放的co2全部用于光合作用 bc段 随着光照强度不断加强 光合作用不断加强 到c点不再加强 称c点为光饱和点 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 如图所示 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 光合作用速率越快 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 增加光合作用速率 3 温度 如图所示 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 随温度的升高而逐渐加强 b点 35 以上光合酶活性下降 光合作用开始下降 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 以提高光合作用 晚上适当降低温室温度 以降低细胞呼吸 保证有机物的积累 2 多因子对光合作用速率影响的分析 如图所示 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 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 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 技巧点拨台 对于有饱和点 平衡点 的坐标曲线 分析其限制因素的时候要分两部分 1 达到饱和点以前的限制因素 为横坐标表示的因素 2 达到饱和点以后的限制因素 为横坐标表示的因素以外的因素 典例训练2 2012 衡阳模拟 如图表示某植物光合作用强度与环境因素之间的关系 据图回答 1 甲图表示在光照较弱的情况下 光合作用强度随 的增加而增加 这种情况下 主要影响的是光合作用过程的 阶段 在光照超过某一强度时 光合作用的强度不再增加 此时主要是光合作用的 阶段受到限制 2 乙图中c点对应的温度为植物光合作用的 出现cd段的原因是 3 其他条件适宜 若温度升高至50 请在甲图上绘出相应曲线 解题指南 1 考查实质 本题主要考查温度和光照强度对光合作用的影响 2 解题关键 1 分析坐标图明确甲图中a b点的主要限制因素 2 注意乙图中50 对光合作用的影响大小在20 和30 之间 解析 1 据图示可知 在光照强度较弱时 光合作用强度随光照强度的增加而增加 此时光反应阶段提供的 h 和atp是限制光合作用强度的主要因素 当光照强度超过某一数值时 光合作用强度不再增加 此时光反应阶段提供的 h 和atp充足 限制光合作用强度的因素是温度 影响酶的活性 或二氧化碳的浓度对光合作用暗反应阶段的影响 2 乙图中c点对应的温度下 光合作用强度最大 此时的温度称为植物光合作用的最适温度 当温度超过最适温度时 部分酶变性失活 光合作用强度下降 3 据乙图可知 当温度升高到50 时 光合作用强度小于30 时 大于20 时 答案 1 光照强度光反应暗反应 2 最适温度随温度的升高 酶活性降低 光合作用强度降低 3 变式训练 为探究影响光合作用强度的因素 将同一品种玉米苗置于25 条件下培养 实验结果如图所示 以下说法正确的是 a 施肥与co2吸收量无关b 与a点相比 b点条件下限制co2吸收量的主要因素是光照强度c 与d点相比 限制c点玉米苗吸收co2的主要因素是土壤含水量d 与c点相比 a点施肥过少 限制了co2吸收量 解析 选c 据图示可知 当土壤含水量介于40 60 时 在光照强度相同的条件下 施肥后co2吸收量比未施肥时明显增多 a错 图中a b是在光照强度相同的条件下获得的co2吸收量 因此a b的不同与光照强度无关 从图中可以看出 a b的不同是因为土壤含水量不同所致 b错 同时根据对b项的分析 可知c项是对的 a c两点co2吸收量不同的原因是光照强度不同 与施肥无关 d错 变式备选 光照强度和co2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素 下列图像是北方夏季某一晴天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线 其中正确的图解是 解析 选c 夏季晴天中 光照强度会发生变化 光合作用强度也会随之变化 夏季中午12时左右光照最强 温度升高 蒸腾过旺 导致气孔关闭 co2供应不足 光合作用强度降低 光合作用与有氧呼吸的关系1 区别 光能 化学能 储能 化学能 atp中活跃的化学能 热能 放能 叶绿体 分解有机物 释放能量 供细胞利用 合成有机物 储存能量 活细胞 主要在线粒体 只在光下进行 有光 无光都能进行 2 联系 技巧点拨台 光合速率与呼吸速率 1 曲线 2 曲线解读 呼吸速率 可用黑暗实验装置中co2增加量 o2减少量或有机物减少量表示 净光合速率 用有光条件下实验装置中o2增加量 co2减少量或有机物增加量来表示 3 净光合速率和真正光合速率的判定方法 若为坐标曲线形式 当光照强度为0时 co2吸收值为0 则为真正 实际 光合速率 若是负值则为净光合速率 若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值 则为净光合速率 有机物积累量一般为净光合速率 制造量一般为真正 实际 光合速率 典例训练3 2012 安庆模拟 如图表示在适宜的光照 co2浓度等条件下 某植物在不同温度下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线 请据图回答下列问题 1 温度主要影响光合作用的 阶段 光反应阶段产生的 h 和atp用于暗反应中 过程 光合作用 呼吸作用都受到温度的影响 其中与 作用有关的酶的适宜温度更高 2 在10 时 光合作用速率 大于 小于 呼吸作用速率 光合作用速率与呼吸作用速率相等时对应的温度是 温度在 时真正光合作用速率最大 3 若温度保持在25 的条件下 长时间每天交替进行12h光照 12h黑暗 该植物能否正常生长 原因是 4 在温度为45 的条件下 该植物叶肉细胞中产生atp的场所有 解题指南 1 知识储备 净光合速率一般用有机物的积累量或co2吸收量来表示 真正光合速率一般用有机物的制造量或co2吸收量加呼吸作用有机物的消耗量或co2的释放量来表示 二者的关系为 净光合作用速率 真正光合作用速率 呼吸作用速率 2 解题关键 首先正确分析曲线图及其关键点的含义 其次明确光合作用和呼吸作用之间的关系 解析 1 光反应主要影响因素是光照强度 而影响暗反应的主要外界因素则是温度和co2浓度 暗反应过程复杂 参与反应的酶很多 故受温度的影响相对较大 2 净光合作用速率 真正光合作用速率 呼吸作用速率 10 时 净光合作用速率大于0 曲线位于横轴上方 据此判断 光合作用速率大于呼吸作用速率 同理 光合作用速率与呼吸作用速率相等时 净光合作用速率应为0 即曲线与横轴相交时对应的温度 由图看出该温度为40 和60 两曲线纵坐标相加即表示真正光合作用速率 故其最大时即表示真正光合作用速率最大值 由图看出纵坐标相加最大时对应的温度为30 3 在25 的条件下净光合作用速率大于呼吸作用速率 一天中12h的光合净积累总量大于12h的呼吸消耗总量 所以 植物能正常生长 4 在温度为45 的条件下 该植物叶肉细胞既能进行光合作用 又能进行细胞呼吸 因此产生atp的场所有叶绿体 线粒体 细胞质基质 答案 1 暗反应c3的还原呼吸 2 大于40 和6030 3 能12h光照下光合作用积累的有机物量大于12h呼吸作用消耗的有机物量 4 叶绿体 线粒体 细胞质基质 变式训练 绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系 如图表示两者之间的部分关系 下列相关分析中 错误的是 a 过程中发生的能量变化是光能转变成活跃的化学能b 阳光下正常生长的植物迅速移入暗室 x物质含量增加c 过程中能使adp含量增多的是 过程d 图中 过程进行的部位是细胞质基质 解析 选c 由图分析知 过程表示光合作用过程 水的光解过程中发生的能量变化是光能转变成活跃的化学能 阳光下正常生长的植物迅速移入暗室 x c3 物质含量增加 过程中能使adp含量增多的是 过程都消耗adp产生atp 光合作用的探究历程 高考警示钟 实验常考易错点 1 萨克斯实验中暗处理的目的 消耗掉叶片中原有的淀粉 曝光与遮光形成对照 检验试剂为碘蒸气 检验前用酒精水浴加热处理 目的是溶解色素 2 恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处 叶绿体大 呈带状 便于观察 所用细菌异化作用类型为需氧型 3 鲁宾 卡门用的实验方法为同位素标记法 4 卡尔文选用小球藻做实验 用同位素标记法揭示了暗反应过程 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 解题指南 1 考查实质 光合作用中o2的来源 2 解题关键 h2o中的氧形成o2 看准标记元素的来源 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 ch218o 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h218o 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 故剩余重量 大于 变式备选 如图为水绵结构模式图 恩格尔曼进行光合作用实验时 把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里 然后用极细光束对水绵细胞的不同部位 如a处 做点状投射 发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处 若将装片完全暴露在光下 好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位 此实验证明了 a 氧气是由水分解来的b 叶绿体是光合作用的场所c 光合作用能产生淀粉d 光合作用需以二氧化碳作原料 解析 选b 在没有空气的黑暗环境里 用极细光束对水绵细胞的不同部位做点状投射 好氧细菌聚集在叶绿体被光投射处 其他部位不聚集 说明被极细光束照到的叶绿体产生了氧气 若装片完全暴露在光下 好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 这又进一步说明叶绿体受光部位产生了氧气 解答教材的延伸实验题 ph对叶绿素稳定性的影响 案例 2011 广东高考 中国的饮食讲究 色香味 颜色会影响消费 小李同学拟研发 绿色 食用色素 他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验 提取叶绿素绿色叶片提取液过滤液浓缩液叶绿素粗产品 探究ph对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品 配成一定浓度的溶液 于室温 约25 下进行实验 方法和结果如下表 注 叶绿素被破坏后变成黄褐色 根据所学知识和实验结果 请回答 1 提取食用叶绿素的x应该为 原因是 2 表中y应该为 原因是 3 若用做食品色素 天然叶绿素色素不适用于 的食品 否则 4 小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素 请你提供检测方法并写出主要步骤 命题人透析 1 利用教材原理解答延伸式实验 教材原理 不同色素在层析液中的溶解度不同 因此各种色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同而分离 原理应用 利用纸层析法检测叶绿素产品时 若只有叶绿素 则滤纸条上只有两条色素带 叶绿素a和叶绿素b 若含有其他色素则滤纸条上含有多条色素带 2 明确题干信息抓准自变量 题意明确提出 探究ph对叶绿素稳定性的影响 显然告诉我们实验的自变量是 ph 据表中信息可以看出因变量是色素的 颜色 本实验采用设计ph梯度进行定量探究 分析表格可知 组的ph相差1 0 可推断ph梯度值是1 0 因此实验组 的ph应是8 0 为保证实验结果准确性 不同实验组叶绿素溶液的量及处理时间都要严格遵循等量原则和单一变量原则 3 绿色 食用色素的使用要求 分析表格数据可知 当ph小于6 0时 叶绿素被破坏变成黄褐色 导致叶绿素溶液颜色发生改变 因此在使用叶绿素做食品色素时 一定要控制好ph 不能低于6 0 标准答案 1 对人体无害的有机溶剂 食用酒精 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响 2 8 0以1 0作为ph梯度进行实验 3 酸性由于叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质 4 纸层析法 其主要步骤 制备滤纸条 画滤液细线 用层析液分离色素 观察色素带 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现对人体无害 有机溶剂 2 必须是 8 0 必须体现 ph梯度 3 体现 ph小于6 0 或 酸性 即可 能够表明 叶绿素被破坏 即可 4 层析法 或 纸层析法 失分案例 1 错答为 二氧化硅 使研磨充分 等 答错原因是未注意 提取 这个关键信息 2 错答成 8 缺少碱性条件 3 第二问易错答为 酸性使叶绿素变性失活 4 错答为 萃取法 1 光反应为暗反应提供的物质是 a h 和h2ob h 和atpc atp和co2d h2o和co2 解析 选b 光合作用的光反应包括水的光解和atp的合成 产生 h 和atp用于暗反应中c3的还原 h2o是光反应的原料而不是产物 co2是暗反应的原料不是光反应的产物 2 关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述 错误的是 a 叶绿体色素与atp的合成有关b 叶绿体色素参与atp的分解c 叶绿体色素与o2和 h 的形成有关d 叶绿体色素能吸收和传递光能 解析 选b 叶绿体中色素分子在光合作用的光反应中吸收光能 并将光能转化为电能 转化成的电能一部分用于水的光解 产生氧气和 h 一部分利用adp和pi合成atp 而不参与atp的分解 3 如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氢和能源物质atp atp水解后将活跃的化学能转变成有机物中稳定的化