【三维设计】高中生物一轮复习 第三单元 第三讲 能源之源——光与光合作用课件 新人教版必修1.ppt

明考向 第三单元细胞的能量供应和利用 忆教材 研考点 提能力 高考随堂体验 课时活页作业 第三讲能量之源 光与光合作用 一 捕获光能的色素 判断正误 1 色素提取液是无水乙醇 分离液是层析液 2 不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关 3 分离结束后 滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿色 蓝绿色 黄色和橙黄色 4 叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光 除此之外 叶绿素还主要吸收红光 5 叶绿体中的色素都不吸收绿光 植物体内所含有的色素都参与光合作用吗 提示 不一定 叶绿体中色素都参与光合作用 液泡中色素不参与光合作用 想一想 二 光合作用的探索历程 连线 能进行光合作用的生物一定含有叶绿体吗 提示 不一定 如光合细菌 蓝藻等不含叶绿体 但能进行光合作用 想一想 三 光合作用的过程 据图填空 四 光合作用原理的应用 填空 1 光合作用强度 1 概念 植物在内通过光合作用制造的数量 2 表示方法 用一定时间内或的数量来定量表示 单位时间 糖类 原料消耗 产物生成 2 影响因素 1 空气中 2 土壤中 3 光照的以及光的 4 的高低 3 应用控制和温度的高低 适当增加作物环境中来提高光合作用强度 co2浓度 水分含量 时间 强度 成分 光照的强弱 co2的浓度 温度 1 叶绿体的结构和功能 2 色素的种类和吸收光谱 3 色素的功能 1 吸收 传递光能 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 2 转换光能 只有少数处于特殊状态的叶绿素a能将光能转换为电能 巧记叶绿体叶绿体膜两层 基质基粒来组成 类囊体来堆叠 上有色素酶附着 吸收光能来转化 光合作用好场所 1 影响叶绿素合成的因素 1 光照 光是叶绿素合成的必要条件 植物在黑暗中叶呈黄色 2 温度 低温抑制叶绿素的合成 破坏已有的叶绿素分子 从而使叶片变黄 3 镁等无机盐 镁是构成叶绿素的成分 缺镁叶片变黄 2 不同颜色温室大棚的光合效率 1 无色透明大棚日光中各色光均能透过 有色大棚主要透过同色光 其他光被其吸收 所以用无色透明的大棚光合效率最高 2 叶绿素对绿光吸收最少 因此绿色塑料大棚光合效率最低 3 叶绿体功能的实验验证 1 实验过程及现象 2 实验结论 叶绿体是进行光合作用的场所 o2是由叶绿体释放的 特别提醒 正常植物的叶呈现绿色 其原因有二 一是叶绿素含量多 二是叶绿体中色素吸收绿光少反射的绿光多 1 将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处 白光透过三棱镜照在混合液处 如右图所示 一段时间后 好氧细菌的分布情况最可能是 a 随机 均匀分布在混合液中b 集中分布在上下两端c 集中分布在中央位置d 集中分布在溶液的下层 解析 白光经三棱镜后照射到水绵上 其中两端的红光和蓝光被水绵吸收利用最多 故两端产生的氧气最多 因此好氧细菌集中分布在两端 答案 b 2 下列关于叶绿体和光合作用的描述中 正确的是 a 叶片反射绿光故呈绿色 因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小b 叶绿体的类囊体薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素c 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d 在日光下 叶片中的叶绿素等量吸收不同波长的光 解析 叶绿素对绿光的吸收量最少 因此日光中透过叶绿体的光中绿光比例最大 光照下叶绿体中的atp是利用光合色素吸收的光能 在有关酶的催化作用下由叶绿体自身合成的 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 而不是等量吸收各种光 与光合作用有关的色素都分布于叶绿体的类囊体薄膜上 答案 b 光反应与暗反应的比较 口诀记忆光合作用的过程光合作用两反应 光暗交替同步行 光暗各分两步走 光为暗还供氢能 色素吸光两用途 解水释氧暗供氢 adp变atp 光变不稳化学能 光完成行暗反应 后还原来先固定 二氧化碳气孔入 c5结合c3生 c3多步被还原 需酶需能又需氢 还原产生有机物 能量储存在其中 c5离去再反应 循环往复不曾停 1 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 h atp的含量变化可以采用下图分析 1 图示 2 分析 特别提醒 以上各物质的变化是相对含量的变化 且是在条件改变后的短时间内发生的 在以上各物质的含量变化中 c3和c5含量的变化是相反的 即c3增加 则c5减少 h 和atp的含量变化是一致的 都增加 或都减少 2 光合作用与细胞呼吸的联系 1 图解 1 光反应产生的atp 只用于暗反应 不用于细胞的其他生命活动 2 光下有氧气释放并不是只进行光合作用过程 细胞呼吸也在进行 只不过是光合作用强度大于细胞呼吸强度 3 右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c6h12o6需要 h atp和多种酶c 提高温度一定能促进c6h12o6的生成d 在无光条件下 有利于暗反应进行 解析 图示为光合作用的暗反应阶段 该反应进行的场所是叶绿体基质 c3生成c6h12o6需在多种酶的催化下 利用atp提供的能量 通过 h 的还原进行 若在最适温度条件下 提高温度反而会降低酶的活性 会使反应减弱 在无光条件下 暗反应会因 h 和atp的缺乏受到限制 答案 b 4 进行正常光合作用的叶片 如果叶绿体中 h 的含量相对稳定 在a点时突然停止供给co2 能表示叶绿体中 h 含量变化的曲线是 解析 突然停止供给co2 暗反应受到抑制 h 的消耗量减少 h 积累量增多 随着时间延长 由于叶绿体内部因素的限制 h 含量达到最大后不再增加 答案 b 1 光照强度 1 光照强度影响光合作用强度的实验 实验流程 对照实验及结果 2 光照强度与光合作用速率的关系曲线 曲线分析 如图 应用 阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低 如图中虚线所示 间作套种农作物 可合理利用光能 2 co2浓度 3 矿质元素 4 温度对光合速率的影响 1 温度主要通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率 2 应用 冬季 温室栽培可适当提高温度 晚上可适当降低温度 以降低细胞呼吸消耗有机物 特别提醒 外界因素对光合作用影响的实质 1 光合作用速率与呼吸作用速率 1 呼吸速率的表示方法 植物置于黑暗环境中 测定实验容器内co2增加量 o2减少量或有机物减少量 2 净光合速率和真正光合速率 净光合速率 常用一定时间内o2释放量 co2吸收量或有机物积累量表示 真正光合速率 常用一定时间内o2产生量 co2固定量或有机物产生量表示 3 光合速率与呼吸速率的关系 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 表观 净 光合速率的测定方法 如图 1 nahco3溶液作用 玻璃瓶中的nahco3溶液保证了容器内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即是光合速率 3 条件 整个装置必须在光下 3 当外界条件变化时 co2 光 补偿点移动规律 1 若呼吸速率增加 co2 光 补偿点应右移 反之应左移 2 若呼吸速率基本不变 条件的改变使光合速率下降时 co2 光 补偿点应右移 反之应左移 3 阴生植物与阳生植物相比 co2 光 补偿点和饱和点都相应向左移动 光补偿点和光饱和点 1 概念 植物光合作用所吸收的co2与该温度条件下呼吸作用所释放的co2量达到平衡时的光照强度称为光补偿点 当光照强度增加到一定强度后 植物的光合作用强度不再增加或增加很少时 这一光照强度就称为光饱和点 2 不同的植物的光补偿点和光饱和点不同 不同的植物的光补偿点不同 主要与该植物的呼吸作用强度有关 与温度也有关系 一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高 不同的植物的光饱和点不同 阳生植物的光饱和点高于阴生植物 5 2012 合肥质检 某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 右图为该植物在恒温30 时 光合速率与光照强度的关系 下列对此描述不准确的是 a b点时 植物光合作用吸收co2的量等于a点时co2的释放量b b点时 叶肉细胞中产生atp的场所为细胞质基质和线粒体c 若将温度调节到25 则a点应向上移动d 若将温度调节到25 则b点向左移动 解析 题图中是在恒温30 下测量的结果 此时该植物的呼吸作用强度恒定 b点代表该光照强度下 光合作用吸收co2的量等于呼吸作用释放co2的量 故b点时叶肉细胞内产生atp的场所有细胞质基质 线粒体和叶绿体 该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 和30 当温度从30 调整到25 时 呼吸作用强度减弱 光合作用强度增强 因而a点上移 b点左移 答案 b 6 2012 广州模拟 研究不同浓度盐分对绿竹光合作用的影响 实验结果如下 注 光呼吸只在光下进行 消耗有机物和能量 减少光合作用有机物的积累 表示下降 表示增加 以上实验结果不能推断出 a 盐度等于2 0 时 随着时间的延长对光合速率的影响增强b 盐度等于或小于0 4 时 光合作用受到影响不明显c 盐度大于2 0 时 对植物的呼吸作用影响更大d 盐度的增加有利于叶绿素的合成 解析 由题意可知 叶绿素含量随时间的延长表现出先上升后下降的趋势 与盐度的变化不呈正相关 答案 d 例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化合物微摩尔浓度的变化趋势如右图 回答问题 1 图中物质a是 c3化合物 c5化合物 2 在co2浓度为1 的环境中 物质b的浓度比a的低 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化合物浓度达到稳定时 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 解析 1 co2浓度降低时 c3化合物的产生减少而消耗不变 故c3化合物的含量降低 与物质a的变化趋势一致 而c5化合物的产生不变却消耗减少 故c5化合物的含量增加 与物质b的变化趋势一致 2 在正常情况下 1molco2与1molc5化合物结合形成2molc3 即c3化合物的分子数是c5化合物的2倍 co2浓度迅速下降后 c5化合物的产生不变却消耗减少 故c5化合物的浓度升高 3 在达到相对稳定时 c3化合物的含量是c5化合物含量的2倍 4 co2浓度较低时 暗反应强度低 需要的 h 和atp的量少 故在较低的光照强度时就能达到此co2浓度时的最大光合速率 答案 1 c3化合物 2 暗反应速率在该环境中已达到稳定 即c3和c5化合物的含量稳定 根据暗反应的特点 此时c3化合物的分子数是c5化合物的2倍当co2浓度突然降低时 c5化合物的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5化合物积累 3 高 4 低co2浓度低时 暗反应的强度低 所需atp和 h 少 例2 2011 广东高考 观赏植物蝴蝶兰可通过改变co2吸收方式以适应环境变化 长期干旱条件下 蝴蝶兰在夜间吸收co2并贮存在细胞中 1 依图a分析 长期干旱条件下的蝴蝶兰在0 4时 填 有 或 无 atp和 h 的合成 原因是 此时段 填 有 或 无 光合作用的暗反应发生 原因是 10 16时无明显co2吸收的直接原因是 2 从图b可知 栽培蝴蝶兰应避免 以利于其较快生长 此外 由于蝴蝶兰属阴生植物 栽培时还需适当 3 蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的 通过植物组织培养技术大规模生产 此过程中细胞分化的根本原因是 解析 1 0 4时 无光照 光合作用不能进行 但可以进行呼吸作用 合成atp和 h 此时段叶绿体内不能合成atp和 h 暗反应无法进行 在长期干旱条件下 10 16时 植物为了减少水分的蒸发 关闭气孔 导致co2吸收受阻 2 从图b中可以看出 正常情况下比长期干旱时有机物的积累量大 所以为了利于蝴蝶兰的生长应避免长期干旱 又因蝴蝶兰属阴生植物 所以栽培时还需适当遮阴 3 植物细胞具有全能性 可利用植物组织培养技术进行快速繁育 在快速繁育过程中 一般经历脱分化和再分化过程 而分化的根本原因是基因的选择性表达 答案 1 有呼吸作用合成无叶绿体在无光时不能合成atp和 h 气孔关闭 2 长期干旱 长期缺水 遮阴 3 全能性基因的选择性表达 1 实验原理 1 提取 叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水 可用无水乙醇等有机溶剂提取色素 2 分离 各种色素在层析液中溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 从而使各种色素相互分离 2 实验程序 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 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2 3次 4 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 例3 下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题 分析回答 1 剪碎5g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中 加入sio2后 经迅速研磨成糊状 发现糊状的研磨液呈现浅绿色 其原因是没有加入 使得 2 甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条 已重复几次画线 插入层析液 几分钟后取出观察 发现滤纸条上无色素分带现象 而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显 甲同学实验失败的原因可能是 3 若选用在缺mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料 层析后滤纸条上只出现了两条色素带 其原因是 4 实验结束几天后 甲 乙两同学发现部分预留叶片已变黄 甲同学认为这是由于叶片中叶绿素降解所造成的 乙同学则认为是类胡萝卜素含量增加所致 根据所学知识 设计实验来判断哪个同学的观点正确 实验过程 从预留的叶片中挑选出足量的 分量相等 大小相近的已变黄叶片和绿色鲜嫩的叶片 分别编号为a b两组 实验结论 与b组相比 若a组滤纸条只有上面两条色素带或上面两条色素带较b组的窄 则 的观点是正确的 则 的观点是正确的 解析 1 在色素的提取过程中 研磨时要加入碳酸钙 防止叶绿素在研磨过程中被破坏 加入无水乙醇 让色素溶解并提取出来 2 乙同学滤纸条上无色素带 说明滤液细线中的色素溶解到层析液中 即层析液触及滤液细线 3 mg是合成叶绿素的必需元素 无mg不能合成叶绿素a和叶绿素b 4 通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色素是否因降解而减少 某些色素是否含量增加 对照组选取正常未发黄的叶片 实验组选取已变黄的叶片 通过提取分离这两种叶片中的色素 比较各种色素的含量 得出结论 答案 1 碳酸钙和无水乙醇叶绿素分子受到破坏 色素没有被提取出来 2 层析液触及滤液细线 3 缺mg植物不能合成叶绿素 4 实验过程 在相同条件下 进行绿叶中色素的提取和分离实验 测定和记录实验结果 比较这两种叶片色素的组成和含量实验结论 甲同学 与b组相比 若a组滤纸条上面的两条色素较宽乙同学 高考随堂体验 1 2011 江苏高考 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 叶黄素主要吸收蓝紫光 在层析带上 从上至下 是第2条 答案 b 2 2011 海南高考 红枫是一种木本观赏植物 在生长季节叶片呈红色 下列关于该植物的叙述 正确的是 a 红枫叶片不含叶绿素b 红枫叶片呈红色是因为吸收了红光c 红枫叶片能吸收光能进行光合作用d 液泡中色素吸收的光能用于光合作用 解析 红枫叶片呈红色 是因为叶绿素含量少 呈现出了花青素的颜色 红枫叶片呈红色是吸收其他光而反射红光造成的 只有叶绿体中的色素能吸收光能进行光合作用 答案 c 3 2011 新课标全国卷 番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后 与对照组相比 其叶片光合作用强度下降 原因是 a 光反应强度升高 暗反应强度降低b 光反应强度降低 暗反应强度降低c 光反应强度不变 暗反应强度降低d 光反应强度降低 暗反应强度不变 解析 镁是合成叶绿素的原料 缺镁培养液培养的植物叶绿素合成受阻 光反应减弱 合成的 h nadph 与atp减少 从而使暗反应强度也降低 答案 b 4 2011 浙江高考 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 暗 反应 解析 o2的产生是在光反应阶段中产生 场所是类囊体薄膜 与叶绿体外膜无关 植物生长过程中 叶绿体内各种色素的比例有变化 冬季光合速率低的原因包括光照减弱和温度降低等 添加atp nadph co2 叶绿体基质中含有碳反应所需要的各种酶 从而完成碳 暗 反应 答案 d 5 2011 福建高考 下图是夏季晴朗的白天 玉米和花生净光合速率 单位时间 单位叶面积吸收co2的量 的变化曲线 下列叙述错误的是 a 在9 30 11 00之间 花生净光合速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 00时 玉米和花生的单位叶面积释放o2速率相同d 在18 30时 玉米既能进行光反应 也能进行暗反应 解析 在9 30 11 30之间 随光照的增强 花生的蒸腾作用也在加强 而为了减少水分的散失 植物的气孔关闭 因此进入