导学教程人教版生物一轮课件：第三单元第11讲能量之源——光合作用.ppt

第11讲能量之源 光合作用 一 捕获光能的色素1 绿叶中色素的提取和分离 1 提取 绿叶中的色素能够溶液在有机溶剂中 因此可用提取绿叶中的色素 主干知识整合 无水乙醇 2 分离 不同的色素在中的溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 3 实验结果 滤纸条上呈现四条色素带 自上而下颜色依次是 其中色素带最宽的颜色呈 最窄的颜色呈 层析液 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 蓝绿色 橙黄色 2 色素的种类和吸收光谱 叶绿素a 胡萝卜素 蓝紫光 红光 蓝紫光 特别提醒 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 但对其他波段的光并非不吸收 只是吸收量较少 由于叶绿素的含量多 因此正常植物的叶呈现绿色 秋季 叶绿素被破坏 叶子表现出类胡萝卜素的颜色 二 叶绿体结构和功能1 结构 一般呈扁平的椭球形或球形 外表有双层膜 内部的基粒是由堆叠而成的 2 色素和酶的分布 吸收光能的色素分布于 与光合作用有关的酶分布在和 3 功能 进行的场所 类囊体 类囊体的薄膜上 类囊体薄膜上 叶绿体基质中 光合作用 三 光合作用的探究历程1 直到18世纪中期 人们一直以为只有 是植物建造自身的原料 2 1771年 英国科学家普利斯特利的实验证实 可以更新因蜡烛燃烧或因小白鼠呼吸而变得污浊的空气 3 1779年 荷兰科学家英格豪斯证明了在更新空气中不可缺少 土壤中的水分 植物 阳光 4 1785年 随着空气组成成分的发现 人们才明确绿叶在光下放出和吸收的气体分别是 5 1864年 德国植物学家萨克斯的实验证实了光合作用的产物除氧气外还有 6 1939年 美国科学家鲁宾和卡门利用法证明了光合作用释放的氧气来自水 7 20世纪40年代 美国科学家卡尔文 利用 技术最终探明了中的碳在光合作用中转化成中碳的途径 O2和CO2 淀粉 同位素标记 同位素标记 CO2 有机物 四 光合作用过程 类囊体薄膜上 叶绿体基质中 色素 特别提醒 光反应中产生的 H 与细胞呼吸中产生的 H 并不是同一种物质 暗反应有光 无光均可进行 但需要光反应提供的 H 和ATP 因此在暗处 暗反应不能长时间进行 五 光合作用原理的应用1 光合作用强度 植物在单位时间内通过光合作用制造 2 影响光合作用强度的外界因素有 土壤中的水分 光的成分以及温度高低等 糖类的数量 二氧化碳浓度 光照的长短与强弱 1 叶绿体的结构和功能分析表 考点一 叶绿体中的色素 高频考点突破 2 叶绿体中的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出 1 叶绿体中的色素只吸收可见光 而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 对其他波段的光并非不吸收 只是吸收量较少 对位训练 1 2011 长沙一中月考 下列关于叶绿体的描述 正确的是A 叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光B CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上C 叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶D 基粒由类囊体堆叠而成 解析本题主要考查叶绿体的结构和功能 叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 故A错误 在光合作用过程中 水的光解发生在类囊体薄膜上 CO2的固定过程发生在叶绿体基质中 故B错误 叶绿体的叶绿素主要分布在类囊体薄膜上 酶主要分布在叶绿体内膜上 故C错误 叶绿体的基粒由许多片层结构的薄膜重叠而成 答案D 2 2012 苏 锡 常 镇四市一次调查 某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种叶绿体色素样品 经测定得到下列吸收光谱图 其中属于叶绿素b的是 解析叶绿体中的色素有四种 即叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 叶绿素a 叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 答案A 1 光反应与暗反应的比较 考点二 光合作用的过程分析 2 反应式及元素去向 对位训练 3 2012 山东烟台高三期末 卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行 在供给小球藻后的60s内 相隔不同时间取样 杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物 发现7s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性 而5s内的代谢产物大多集中在一种物质上 该物质是 A 五碳化合物B ATPC 三碳化合物D 葡萄糖解析在光合作用中CO2中C的转移途径是CO2 C3 有机物 故C正确 答案C 4 2011 盐城中学期中 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C6H12O6需要 H ATP和多种酶C 提高温度一定能促进C6H12O6的生成D 无光条件有利于暗反应进行 解析本题主要考查光合作用的基本过程 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 故A错误 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 故B正确 若在最适温度条件下 提高温度会降低酶活性 会使反应减弱 故C错误 在无光条件下 暗反应会因 H 和ATP的缺乏受到限制 故D错误 答案B 1 光照强度 1 光照强度与光合作用强度的关系曲线分析 考点三 影响光合作用的环境因素及应用 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 限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量 酶的数量和最大活性 外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素 2 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 1 CO2浓度与光合作用强度的关系曲线 曲线表示在一定范围内 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 A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度 即CO2补偿点 B点表示CO2饱和点 限制B点的因素是酶的数量和最大活性及光照强度等环境因素 2 应用在农业生产中通过 正其行 通其风 增施农家肥等增大CO2浓度 提高光合作用强度 3 温度对光合作用速率的影响 1 温度主要通过影响与光合作用有关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 当外界条件变化时 CO2 光 补偿点移动规律如下 若呼吸速率增加 CO2 光 补偿点应右移 反之应左移 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 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 对位训练 5 2010 安徽理综 为探究影响光合作用强度的因素 将同一品种的玉米苗置于25 条件下培养 实验结果如图所示 请回答 1 与D点相比 B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是 C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是 2 实验结果表明 在 的条件下施肥效果明显 除本实验所涉及的因素外 从增加光合面积的角度考虑 采取 措施能提高玉米的光能利用率 解析本题以曲线图的形式考查考生对影响光合作用速率的因素的理解 意在考查考生获取信息的能力和实验分析能力 1 依图可知 影响光合作用的因素有土壤含水量 施肥情况和光照强度等 解题时 要遵循单一变量原则 B点与D点相比 土壤含水量和施肥情况相同 不同之处在于光 照强度 故限制B点玉米CO2吸收量的因素为光照强度 限制C点玉米CO2吸收量的因素为土壤含水量 2 从曲线图可知 在土壤含水量为20 40 的条件下 施肥和未施肥的两条曲线重叠 在土壤含水量为40 60 的条件下 施肥效果明显 从增加光合面积的角度考虑 提高光能利用率的措施有合理密植 间种和套种等 本小题易忽视题干中的限定范围 而错答为 提高CO2浓度 适当提高温度 等 答案 1 光照强度 或光强 土壤含水量 2 土壤含水量40 60 合理密植 1 实验原理 绿叶中的各种色素能溶于有机溶剂 无水乙醇或丙酮 中 而不溶于水 从而使色素从生物组织中脱离出来 各种色素在层析液中的溶解度不同 随层析液在滤纸上扩散速度也不同 溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 从而使各种色素分离开 考点四 叶绿体中色素的提取和分离 2 实验程序 3 实验成功的关键 叶片要新鲜 颜色要深绿 含有较多色素 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 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 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 对位训练 6 1 甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行 叶绿体中色素的提取和分离 实验 在滤纸上出现了四条清晰的色素带 其中呈黄绿色的色素带为 2 该同学改变层析液组成后继续进行实验 滤纸条上只出现了黄 绿两条色素带 他用刀片裁出带有色素带的滤纸条 用乙醚分别溶解条带上的色素 浓缩后用一分析仪器检测 通过分析色素溶液的 来判断条带的色素种类 3 实验结束几天后 乙 丙两同学发现部分预留叶片已变黄 乙同学认为这是由叶片中某些色素降解所造成的 丙同学则认为是由某些色素含量增加所造成的 根据所学知识 你将如何设计实验来判断两位同学的观点是否正确 解析本题考查验证生物学事实 正确分析和处理实验现象及结果等基本实验能力 同时考查了对生物学问题进行初步探究的能力 1 叶绿体中四种色素及其颜色分别是 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 2 不同色素的吸收光谱不同 据此可用光谱分析仪来判断色素的种类 3 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 叶绿素b 2 吸收光谱 3 从预留的叶片中挑选出足量的 分量相等 大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料 在相同条件下 再次进行色素的提取和分离实验 测定和记录结果 比较这两种叶片各种色素的组成及含量后 得出结论 当外界因素中光照强度 CO2浓度骤然变化时 短时间内将直接影响光合作用过程中C3 C5 H ATP及 CH2O 生成量 进而影响叶肉细胞中这些物质的含量 它们关系归纳如下 答题技能培养 方法体验 一 光合作用条件骤变对各物质量的变化的分析方法 典例1 2011 山东烟台模块检测 如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响 下列有关叙述中不正确的是 A 曲线中a点转向b点时 叶绿体中C3浓度升高B 曲线中b点转向d点时 叶绿体中C5浓度升高C 在一定范围内增加光照和CO2浓度 有利于提高光合效率D 曲线中c点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量 解析 主要考查了影响光合作用的因素 在CO2浓度为1 的曲线上 从a点到b点即增加光照强度 光反应加快 产生的ATP H 增多 使得暗反应也加快 故C3含量降低 在光照强度相同时 d点的CO2浓度比b点要低 会影响到CO2的固定 故C5含量增加 从图中可以看出 c点时光合作用速率达到最高 不再增高 叶绿体中酶的数量是限制因素之一 答案 A 二 光合速率与呼吸速率的计算方法真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 由关系式用O2 CO2或葡萄糖的量表示如下 1 光合作用产氧量 氧气释放量 细胞呼吸耗氧量 2 光合作用固定CO2量 CO2吸收量 细胞呼吸释放CO2量 3 光合作用葡萄糖产生量 葡萄糖积累量 增重部分 细胞呼吸消耗葡萄糖量 典例2 2011 济南一模 将某绿色植物放在特定的实验装置中 研究温度对光合作用与呼吸作用的影响 其余的实验条件都是理想的 实验以CO2的吸收量与释放量为指标 实验结果如下表所示 下列对该表数据分析正确的是A 不停地光照 温度在35 时该植物不能生长B 不停地光照 该植物生长的最适宜温度是30 C 每天交替进行12小时光照 12小时黑暗 温度均保持20 该植物积累的有机物最多D 每天交替进行12小时光照 12小时黑暗 温度在30 时该植物积累的有机物是10 时的2倍 解析 植物生长速度与其有机物积累速度有关 植物光照下吸收的CO2代表其净光合强度 故昼夜不停地光照 在35 时该植物可以生长 昼夜不停地光照 在25 时该植物生长相对最快 每天光照12小时 20 时该植物积累的有机物最多 每天光照12小时 30 时积累的有机物是10 时的0 5倍 答案 C 典例1 如图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系 图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构 图中M和N代表两种气体的体积 下列说法不正确的是 注 不考虑无氧呼吸 易误警示 一 对不同状况下 植物气体代谢的特点模糊 A 影响m3大小的外界因素有光照强度和温度等B 甲图中a b c d e任意一点 乙图中都有m1 n1 0 m2 n2 0C 甲图中e点以后 乙图中n4不再增加 限制因素主要是光反应D 甲图中c点时 乙图中有m1 n1 m4 n4 尝试解答 解析 乙图中m1 m4分别表示线粒体释放 细胞释放 细胞吸收 叶绿体吸收的CO2量 n1 n4分别表示线粒体吸收 细胞吸收 细胞释放 叶绿体释放的O2量 A项正确 甲图中的纵坐标数值是整个细胞吸收的CO2量 即为乙图中的m3 B项错误 如在e点时 叶绿体产生的O2足够线粒体呼吸消耗 n2 0 C项正确 甲图中e点以后 乙图中n4不再增加 即达到光饱和 其主要原因是叶绿体中的色素有限 来不及吸收和利用太多的光能 D项正确 甲图中c点时 光合作用速率等于细胞呼吸速率 故有m1 n1 m4 n4 B 纠错笔记 1 黑暗状况