【金版】高中生物 第三单元 第二节 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 一 光合作用的早期研究1 1642年布鲁塞尔的医生海尔蒙特认为 植物体内的全部营养物质都是从土壤中获得的 2 1771年英国的普里斯特利将蜡烛和小白鼠分别与绿色植物在一起的实验证明植物 荷兰的英格豪斯证实 只有在 绿色植物才能更新空气 3 1864年德国萨克斯的实验 暗处处理几个小时的绿叶一半曝光一半遮阴 然后用碘液处理 结果 说明了 产生淀粉 4 1880年德国恩吉尔曼证明叶绿体光照时释放o2 证明了植物光合作用的场所是 5 1841年美国鲁宾 卡门证明光合作用的氧气全部来自 所用的实验方法是 二 叶绿体的结构 1 一般植物的叶片为什么呈现绿色 三 光合作用过程光合作用的全过程包括光反应和暗反应两个阶段 1 光反应阶段 2 能进行光合作用的生物一定有叶绿体吗 四 影响光合作用的因素 思考探讨提示 1 叶绿体中叶绿素的含量较多 叶绿素吸收绿光最少 绿光反射得最多 所以叶片呈绿色 2 不一定 如原核生物中的蓝藻没有叶绿体 但具有进行光合作用的色素和酶 也可进行光合作用 一 叶绿体的结构和色素1 叶绿体的形态和分布植物的叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形 主要分布在植物的叶肉细胞内 根内细胞无叶绿体 2 叶绿体的结构和功能 1 结构 如右图所示 双层膜 分内 外两层膜 包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构 基粒 每个基粒由数十个扁平囊状结构堆叠而成 这些囊状结构称为类囊体 与光合作用有关的色素和酶就分布在类囊体的膜上 基质 在基粒和基粒之间充满基质 含有与光合作用中暗反应有关的酶 2 功能叶绿体内的基粒和类囊体扩大了其受光面积 含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶 因此叶绿体是高等植物进行光合作用的场所 3 叶绿体中的色素 1 色素的种类 2 分布 叶绿体基粒类囊体上 3 功能 叶绿体中的色素能够吸收可见光 用于光合作用 其中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 2008年海南生物 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 叶绿体中的色素能够吸收 传递和转化光能 少数特殊状态的叶绿素a吸收光能 将光能 电能 活跃的化学能 储存在atp和nadp中 同时将水光解生成氧气和 h 答案 b 1 在叶绿体的结构中 含有与光合作用有关的酶的结构是 a 内膜和基质b 外膜和基质c 外膜和内膜d 类囊体薄膜上和基质 解析 与光合作用有关的酶分布在类囊体膜上和基质中 答案 d 二 光合作用的过程1 光反应和暗反应的区别和联系 2 反应式co2 h2o ch2o o2 1 光反应为暗反应提供的 h 最终转移到了糖类中 所以h转移途径为 3h2o 3h c3h2o 2 碳转移过程中 c5只是起固定作用 不参与有机物的构成 所以碳转移途径为 14co2 14c3 14ch2o 3 暗反应每进行一次只能固定一个 c 要经过6次才能净增加一个六碳葡萄糖分子 2008年山东理综 下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布 在图示结构上 a 生物膜为叶绿体内膜b 可完成光合作用的全过程c 发生的能量转换是 光能 电能 化学能d 产生的atp可用于植物体的各项生理活动 解析 由图可知 该膜结构上可完成光能的吸收和转化过程 即该膜结构为叶绿体基粒囊状结构 类囊体 的薄膜 在这里可以完成光反应过程 能完成光能 电能 化学能的能量转化 该过程所产生的atp全部用于光合作用的暗反应 答案 c 2 下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻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 中小球藻的质量大于 中小球藻的质量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 y1和y3是o2 y2和y4是18o2 因此y2的质量大于y3 中小球藻中含有 ch218o 的有机物 而 中小球藻含有 ch2o 的有机物 故 中小球藻质量大于 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 答案 c 三 影响光合作用的因素及在生产上的应用 1 光照强度 如右图所示 曲线分析 1 a点光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 释放co2量表明此时的呼吸强度 2 ab段表明随光照强度加强 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 而到b点时 细胞呼吸释放的co2全部用于光合作用 即光合作用强度 细胞呼吸强度 3 bc段表明随着光照强度加强光合作用强度不断加强 到c点以上不再增加 应用 阴生植物的b点左移 c点较低 如图中虚线所示 间作 套种时农作物的种类搭配 林带树种的配置等都是对这一原理的具体运用 2 温度 如右图所示 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 c下正常进行光合作用 其中ab段 10 35 c 随温度的升高光合作用逐渐加强 当温度达到b点 35 c 以上时 与光合作用有关的酶活性下降 光合作用开始下降 50 c左右光合作用完全停止 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 促进作物生长 3 co2浓度 含水量和无机盐离子 如右图所示 曲线分析 co2和水是光合作用的原料 无机盐离子直接或间接影响光合作用 在一定范围内 co2 水和无机盐离子越多 光合作用强度越高 但到a点时 即co2 水 无机盐离子达到饱和时 就不再提高了 应用 正其行 通其风 温室内补充co2 即提高co2浓度来提高产量 合理施肥可促进叶片面积增大 提高酶的合成速率 提高光合作用强度 4 光合速率与光照面积的关系 1 图像 如下图所示 2 曲线分析oa段 表示随叶面积的不断增大 光合作用实际量不断增大 a点为光合作用的饱和点 随叶面积的增大 光合作用实际量不再增加 原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下 ob段 表示干物质积累量随光合作用增加而增加 而由于a点以后光合作用实际量不再增加 而叶面积增加oc段呼吸量不断增加 所以干物质积累量不断降低 如bd段 植物的叶面积指数不能超过d点 若超过d点 植物体内干物质将入不敷出 无法生存下去 3 应用 适当间苗 修剪 合理施肥 浇水 避免徒长 封行过早 使中下层叶子所受的光照在光补偿点以下 白白消耗有机物 造成不必要的浪费 2009年广东理基 在晴天中午 密闭的玻璃温室中栽培的玉米 即使温度及水分条件适宜 光合速率仍然较低 其主要原因是 a o2浓度过低b o2浓度过高c co2浓度过低d co2浓度过高 解析 晴天中午 密闭的玻璃温室中栽培的玉米 即使温度及水分条件适宜 随着光合作用的进行 消耗了大量的co2 引起暗反应的原料不足 致使光合速率仍然较低 答案 c 3 科学家研究co2浓度 光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响 得到的实验结果如下图所示 请据图判断下列叙述不正确的是 a 光照强度为a时 造成曲线 和 光合作用强度差异的原因是co2浓度不同b 光照强度为b时 造成曲线 和 光合作用强度差异的原因是温度不同c 光照强度为a b 曲线 光合作用强度随光照强度升高而升高d 光照强度为a c 曲线 光合作用强度随光照强度升高而升高 解析 本题考查影响光合作用的因素以及图文转换与信息处理能力 从曲线图中可以看出 在光照强度相同时 曲线 和 光合作用强度有差异 原因是温度高低不同 在光照强度相同时 和 光合作用强度差异 原因是co2浓度高低不同 在光照强度为a c时 曲线 在a点已达光饱和点 答案 d 1 不同条件下 叶绿体中c3 c5 h atp及 ch2o 合成量的动态变化 2 光合作用强度表示方法 1 单位时间内光合作用产生糖的数量 2 单位时间内光合作用吸收co2的量 3 单位时间内光合作用放出o2的量 有关光合作用的实验考查 1 探究绿色植物进行光合作用的条件 原料 2 验证光合作用的产物 淀粉 处理的目的 酒精脱色处理的目的 照光与遮光对照 碘液的检验鉴定等 3 验证光合作用过程中 o c元素的去向 放射性同位素标记法 4 探究影响光合作用的外界因素 如光照强度 温度 co2浓度 5 与呼吸作用联系考查气体变化 黑白瓶问题 6 实验试剂及作用 nahco3 提供co2 石蜡 密封 油层 密封 开水冷却 排除水中气体 7 实验材料及方法 绿色叶片 黑藻等 观察气泡 即o2 的冒出速度 打孔器打取小的圆形叶片 观察上浮的速度和数量 图甲表示某绿色植物的细胞代谢状况 图乙表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合速率的关系 请分析回答 1 图甲所示的该植物细胞代谢情况可用图乙的 点表示 2 图乙中的a点表示 3 在光照强度大于klx时 植物才会表现出生长现象 在相同温度下 将该植物的叶片置于8klx光照下9小时 然后移到黑暗处15小时 则每100cm2叶片的co2的净吸收量为mg 4 若图乙曲线表示该植物在25 时光照强度与光合速率的关系 并且已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 30 那么在原有条件不变的情况下 将温度提高到30 理论上分析b点如何变化 5 图乙中光合速率曲线是用co2吸收量 mg 100cm2 h 表示的 如果改为用o2的吸收量 mg l00cm2 h 表示 请在图丙中绘出光照强度与光合速率关系的大致曲线a 6 为了验证光质 红光 黄光 绿光 对叶片光合作用的影响 请根据所提供的材料用具 完成下面的探究实验 材料用具 大烧杯一只 小烧杯三只 打孔器 注射器 红 黄 绿40w灯泡各一只 nahco3稀溶液 菠菜叶等 实验步骤 取生长旺盛的绿叶 用打孔器打出小圆形叶片30片 避开大的叶脉 将小圆形叶片置于注射器内 并让注射器吸入清水 待排出注射器内残留的空气后 用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞 重复几次 将处理后的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用 此时叶片将全都沉到水底 取甲 乙 丙三只小烧杯 在其他条件相同且适宜的条件下 光照一段时间 观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量 结果预测 答案 1 c 2 在光照强度为零时 植物只进行呼吸作用 3 218 4 右移 5 见下图 6 分别倒入20mlnahco3稀溶液 放入10片小圆形叶片 在相同距离下 分别用红 黄 绿40w灯泡照射三只小烧杯结果预测 单位时间内红光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最多 绿光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最少 1 下列有关萨克斯的实验正确的是 光合作用需要co2 光合作用需要光 光合作用需要叶绿素 光合作用放出氧 光合作用制造淀粉 本实验存在自身对照 见光部位与遮光部位形成对照a b c d 解析 叶片裸露部分进行光合作用 脱色漂洗后用碘蒸汽处理变蓝说明有淀粉生成 正确 被覆盖部分因为没有光 不能进行光合作用 未产生淀粉 用碘蒸汽处理不变蓝 正确 虽在同一叶片上实验 但见光部位与遮光部位形成对照 不是自身对照 正确 答案 c 2 恩吉尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中 然后利用一极细光束照射水绵 结果发现好氧细菌聚集在叶绿体照光部位附近 该实验不能证明的是 a 光合作用的过程是在叶绿体上进行的b 光合作用的过程中有氧气释放出来c 在光合作用过程中 二氧化碳是必需原料d 光合作用的过程中必须有光照 答案 c 3 2009年芜湖高一检测 在如右图所示的玻璃容器中 注入一定浓度的nahco3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片 密闭后 设法减小液面上方的气体压强 会看到叶片沉入水中 然后再用光照射容器 又会发现叶片重新浮出液面 光照后叶片重新浮出液面的原因是 a 叶片吸水膨胀 密度减小的缘故b 叶片进行光合作用所产生的o2附着在叶面上的缘故c 溶液内产生的co2大量附着在叶面上的缘故d nahco3溶液因放出co2而密度增大的缘故 答案 b 4 光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段 下列相关说法正确的是 a 叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应b 叶绿体的类囊体膜上进行暗反应 不进行光反应c 叶绿体基质中可进行光反应和暗反应d 叶绿体基质中进行暗反应 不进行光反应 解析 叶绿体基粒的类囊体膜上含有与光反应有关的色素和酶 所以光反应的场所为基粒的类囊体膜 叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶 所以暗反应的场所为叶绿体基质 答案 d 5 右图中甲图是绿色植物在有光条件下进行光合作用释放氧气的实验装置 则验证绿色植物是否在有光条件下释放氧气的对照实验装置是 a 只有乙b 只有丙c 只有乙和丙d 乙和丙都不是 解析 甲为实验组 验证题目为 绿色植物是否在有光条件下释放氧气 由题目知 此实验的变量为 光的有无 其他无关量必须保持不变 所以对照组与实验组应只有一个差别 即无光 答案 a 6 下图表示光照强度与光合作用强度之间的关系曲线 该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度下的co2吸收和释放的情况得出的 下图所示四个选项中 能代表细胞中发生的情况与曲线中b点相符的是 解析 曲线上的b点为光合强度等于细胞呼吸强度 此时线粒体产生的co2刚好全部被叶绿体利用 答案 c 7 如下图为某植物光合速率与环境因素之间的关系 请据图回答 图乙表示光照强度为b时 温度与光合速率的关系 1 图甲表示在光照弱的情况下 光合作用随的增加成正比增加 这种情况下 可以认为此时影响光合作用的过程是阶段 2 从图甲可见 光照强