【优化方案】高考生物总复习 第3章第2讲光合作用课件 大纲人教版.ppt

第2讲光合作用 高频考点突破 实验专题探究 命题视角剖析 第2讲光合作用 基础自主梳理 即时达标训练 基础自主梳理 一 光合作用的发现 深蓝色 淀粉 叶绿体 叶绿体 18o2 o2 h2o 思考感悟恩格尔曼实验的设计有哪些巧妙之处 提示 1 选择水绵作实验材料 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 便于观察 用好氧细菌确定o2释放的部位 便于观察 2 没有空气的黑暗环境排除了o2和光的干扰 二 叶绿体中的色素1 种类 包括叶绿素a 呈 色 叶绿素b 呈黄绿色 呈橙黄色 和叶黄素 呈黄色 2 功能 吸收 光能 1 叶绿素a和叶绿素b主要吸收 2 胡萝卜素和叶黄素主要吸收 3 少数特殊状态的 能转化光能 蓝绿 胡萝卜素 传递 转化 红橙光和蓝紫光 蓝紫光 叶绿素a 三 光合作用过程1 光反应 1 物质变化 2 能量变化 光能 atp中活跃的化学能 2 能量变化 atp中活跃的化学能 ch2o 中稳定的化学能 四 意义1 制造数量巨大的有机物 2 将太阳能转化成有机物中的化学能 3 维持大气中o2和co2含量的 4 对生物的 具有重要作用 五 植物栽培与光能的合理利用1 延长光合作用时间 一年多茬种植 2 增加光合作用面积 合理密植 相对稳定 进化 1 光合作用过程图解 高频考点突破 2 过程分析 1 光合作用过程中的元素去向 2 光反应与暗反应的区别和联系 3 光合作用条件骤变时物质的含量的变化归纳 名师点拨 atp和 h 的移动方向是由囊状结构到叶绿体基质 而adp和nadp 正好相反 co2的固定不需要光反应提供atp 但是需要酶 以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的 且是相对含量的变化 应依据光合作用过程图解动态地分析 即时应用 随学随练 轻松夺冠 1 如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图 c点与b点相比较 叶肉细胞内的c3 c5 atp和 h 的含量发生的变化依次是 a 升 升 升 升b 降 降 降 降c 降 升 升 升d 升 升 降 解析 选c 光反应和暗反应中c3 c5 atp adp四种物质与光反应条件中的光 暗反应条件中的co2之间的关系如图 c点与b点相比由于气温升高 气孔关闭 co2的吸收量减少 导致叶肉细胞内c3的含量减少 短时间内c3的生成量减少 而被还原消耗的c3的量不变 c5的含量增多 短时间内c5的生成量不变 而与co2结合消耗的c5的量减少 atp和 h 的含量增多 短时间内atp和 h 的生成量不变 而还原过程中消耗掉的atp和 h 的量减少 1 内部因素 1 内部因素主要包括叶绿体中色素含量 酶的含量及活性和结构等 举例如下 2 应用 可根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率的不同 适时 适量地提供水肥及其他环境条件 以使植物茁壮成长 可根据老叶光合作用速率下降的原理 对农作物 果树管理后期适当摘除老叶 残叶 以减少细胞呼吸消耗有机物 增加产量 2 外部因素 1 光 光照强度 如图 a 曲线意义在一定范围内 光合作用速率随光照强度的增强而增加 但当光照强度增加到一定强度时 光合作用速率不再增加 b 关键点意义及变化a点表示光合作用速率等于呼吸作用速率 b点表示光合作用速率达到最大值时的最低光照强度 若改变某一因素 如co2浓度 使光合作用增大 减小 而呼吸作用不受影响时 光补偿点应左移 右移 光饱和点应右移 左移 若改变某一因素 如温度 使呼吸作用增大 减小 则光补偿点应右移 左移 c 不同植物关键点的比较阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低 即在弱光下阴生植物光合作用速率大于阳生植物 在强光下 阳生植物的光合作用速率大于阴生植物 光质 复色光中 白光下 光合作用速率最快 单色光中 蓝紫光下 光合作用速率最快 红光次之 应用 适当提高光照强度 延长光合作用时间 增加光合作用面积或间作套种不同种类植物 都可提高光能利用率 2 co2浓度 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浓度增加而增大 但当co2达到一定浓度后 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 3 温度 如图 曲线分析在一定范围内 植物光合作用速率随温度的升高而加快 温度过高会使酶的活性下降 从而使光合作用速率下降 关键点分析a c两点时光合作用速率都较低 但原因不 同 a点是由于低温抑制酶的活性 c点是由于高温使部分酶失活 b点是光合作用速率的最大值 但并不一定是植物积累有机物的最适温度 应用 适时播种 温室栽培农作物时 白天适当提高温度 晚上适当降温 以降低呼吸作用消耗有机物的量 规律方法 坐标曲线识图步骤 解决坐标曲线题的方法可概括为 一看标 二明点 三析线 三个基本步骤 一看标 理解坐标图中横 纵坐标的含义 找出横 纵坐标的关系 二明点 找出曲线中的特殊点 包括 起点 转折点 终点 顶点 交叉点等 所表示的生物学含义 三析线 分析曲线的形状 上升 下降或趋向平缓的时间等 揭示各段曲线的变化趋势及其含义 最后 根据以上分析归纳整理为 文字表述内容 例如 在一定范围内 随 横坐标量 的增加 纵坐标量 逐渐增加或减少 超过一定范围后 随 横坐标量 的增加 纵坐标量 逐渐减少或者达到某种平衡状态 3 多因子变量对光合作用速率影响的分析 如图所示 1 曲线分析 p点时 限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子 随其因子的不断加强 光合作用速率不断提高 当到q点时 横坐标所表示的因素 不再是影响光合速率的因子 要想提高光合作用的速率 可采取适当提高图示中的其他因子的方法 2 应用 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加光合作用酶的活性 提高光合作用速率 也可同时充入适量的co2 进一步提高光合作用速率 当温度适宜时 要适当提高光照强度和co2浓度以提高光合作 用速率 总之 可根据具体情况 通过提高光照强度 调节温度或增加co2浓度等来充分提高光合作用速率 以达到增产的目的 名师点拨 各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用 而是综合作用 但各种因子的作用并不是同等重要的 其中起主要作用的因子为关键因子 因此在分析相关问题时 应抓关键因子 4 必需矿质元素 1 曲线分析 在一定浓度范围内 增加必需矿质元素的供应 可提高光合作用速率 但当超过一定浓度后 会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降 矿质元素作用示例 n mg等是植物合成叶绿素所必需的元素 p参与叶绿体膜的构成及光合作用中间产物的转变和能量传递 2 应用 在农业生产上 根据植物的需肥规律 适时 适量地增施肥料 可以提高作物的光能利用率 即时应用 随学随练 轻松夺冠 2 如图甲 乙 丙分别表示不同条件对植物光合作用的影响 下列对相关图分析正确的是 a 若甲图所示曲线为阴生植物 则阳生植物曲线与此相比较c点向左移b 由乙图知 在5 时的状态可用甲图中的a点表示c 丙图中b曲线代表叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱d 用玻璃大棚种植蔬菜时 白天应选择甲图中的c点对应的光强 温度为25 及无色的玻璃 这样植物会长得快 解析 选d a项中阳生植物曲线与此相比较c点应向右移 乙图中在5 时 呼吸作用速率等于光合作用速率 可用甲图中的b点表示 丙图中的a曲线应代表叶绿素的吸收光谱 b曲线应代表类胡萝卜素的吸收光谱 1 表示方法 1 净光合速率常用o2释放量 co2吸收量或有机物积累量来表示 2 真正 实际 光合速率常用o2产生量 co2固定量或有机物的产生量来表示 2 相互关系 在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下 oa段代表植物呼吸速率 od段表示植物净光合速率 oa od段表示真正光合速率 它们的关系为 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 可把曲线作如下解读 3 测定方法 1 呼吸速率 将该装置置于黑暗环境中 单位时间内液滴移动的距离表示植物的呼吸速率 2 净光合速率 将该装置置于某一光照条件下 单位时间内液滴移动的距离表示该光照下植物的净光合速率 3 真正光合速率 将 1 2 测得的数值相加 得到的就是真正光合速率 4 相关计算植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时 存在如下关系 1 光合作用实际产氧量 叶绿体产氧量 实测植物氧气释放量 细胞呼吸耗氧量 2 光合作用实际co2消耗量 叶绿体消耗co2量 实测植物co2消耗量 细胞呼吸co2释放量 3 光合作用葡萄糖净生产量 葡萄糖积累量 光合作用实际葡萄糖生产量 叶绿体产生或合成葡萄糖量 细胞呼吸葡萄糖消耗量 即时应用 随学随练 轻松夺冠 3 为测定某池塘不同深度的日均氧气浓度变化 采用如下方法 从池塘不同深度取水样 每份水样分为三组 a组立即测定水体氧气浓度 b c两组分别放入不透光瓶和透光瓶中 将瓶密封后放回与原取样深度相同的位置 24小时后取出 测定瓶中氧气浓度 与a组比较 计算氧气浓度变化量 绘制如图曲线 图中纵坐标表示池水深度 横坐标表示氧气浓度变化量 mg l 下列叙述错误的是 a 不透光瓶数值反映了生物体细胞呼吸消耗的氧气量b 水深1 4m范围内随池水深度的增加光合作用强度下降c 该池塘2m深处水层生产者一昼夜制造的氧气总量为1 5mg ld 该池塘4m深处水层生物不能进行光合作用 解析 选c 没有光照不能进行光合作用 生物体细胞呼吸消耗氧气 水深1 4m范围内随池水深度的增加光合作用强度下降 该池塘2m深处水层生产者一昼夜制造的氧气总量为1 5 1 5 3 0mg l 该池塘4m深处水层没有产生氧气 消耗了1 5mg l氧气 实验专题探究 叶绿体中色素的提取和分离 实验原理 1 色素提取的原理叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂 丙酮 中 利用有机溶剂 丙酮 提取叶绿体中的色素 2 色素分离的原理叶绿体中的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 溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢 实验流程 问题探究 1 为什么要选取新鲜的绿色叶片 提示 选取新鲜 颜色较深的叶片 以便使滤液中含较多的色素 2 研磨时加入二氧化硅和碳酸钙有何作用 提示 研磨时加入二氧化硅的目的是为了研磨充分 加入碳酸钙的目的是为了防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏 3 研磨时要迅速 充分的原因是什么 提示 一是因为丙酮易挥发 二是为了使叶绿体完全破裂 从而提取更多的色素 三是叶绿素极不稳定 能被活细胞中的叶绿素水解酶水解而破坏 4 制备滤纸条时 为什么要将滤纸条一端剪去两角 提示 使色素在滤纸条上扩散均匀 便于观察实验结果 5 画滤液细线时为什么要画得细且直 还要重复2 3次 提示 画线时 一定要细并且直 这样可以防止色素带重叠 使色素分子均匀分布在一条直线上 做到扩散起点一致 重复画2 3次 是为了增加滤液细线上的色素分子数量 使实验效果更加明显 6 分析滤纸条上的色素带 叶绿体中含量最多和最少的色素各是哪一种 扩散速度最快和最慢的色素各是哪一种 两条色素带之间距离最远和最近的各是哪一种 提示 含量最多的是叶绿素a 含量最少的是胡萝卜素 扩散速度最快的是胡萝卜素 扩散速度最慢的是叶绿素b 相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素 距离最近的是叶绿素a与叶绿素b 而两条色素带之间距离最远的是叶绿素b与胡萝卜素 距离最近的是叶绿素a和叶绿素b 7 色素提取液颜色浅的原因有哪些 提示 1 研磨不充分 色素未能充分提取出来 2 未加碳酸钙 叶绿体中色素分子被破坏 3 剪取叶片太少或加入丙酮太多 色素提取液浓度过低 4 选取叶片不够新鲜 是处于衰老或光照不足环境下生长的叶片 特别提醒 剪取干燥的定性滤纸时 双手尽量不要接触纸面 手要干净 干燥 可以套上塑料袋 以免污染滤纸 加入的二氧化硅和碳酸钙一定要少 否则滤液浑浊 杂质多 颜色浅 实验效果差 根据试管的长度制备滤纸条 让滤纸条长度高出试管约1cm 高出部分做直角弯折 画滤液细线时 用力要均匀 速度要适中 色素提取的方法为溶解法 而色素分离的方法为纸层析法 实战演练 专项提能 小试牛刀 2011年重庆质量检测 关于叶绿体色素的提取和分离实验 1 某同学进行这项实验时 操作如下 结果实验失败 请指出其存在的错误 将5g新鲜完整的菠菜叶放在研钵中 加入丙酮 石英砂 caco3以后 迅速研磨 用毛细吸管吸取少量滤液 沿铅笔线小心均匀地画出一条滤液细线 并连续迅速地重复画2 3次 把画好滤液细线的滤纸条按要求插入层析液中 盖上培养皿后不断摇晃 让色素在滤纸条上的扩散加快 2 某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片中在叶绿体色素含量上的区别 选择了新鲜菠菜的 绿叶 嫩黄叶 做 叶绿体色素的提取与分离实验 色素层析结果如图 请根据实验结果填写下表 答案 1 不应用完整叶片而应剪碎 不应连续迅速重复画线而应干燥后重复画线 不应摇晃以避免层析液没及滤液细线 2 注 判断依据中其他合理答案也可 视角1紧扣教材重点影响光合作用的因素及相关计算1 植物每天的有机物积累量取决于光合作用与细胞呼吸速率的代数和 即净光合速率 若大于零 则净积累 植物生长 若小于零 则净消耗 植物无法正常生长 2 若是在黑暗 或光照强度为零 时测得 则该数据代表呼吸速率 黑暗中只进行细胞呼吸 表观光合速率为负值 真光合速率为零 若是在光下测得 则该数据代表净光合速率 只有特别说明是光合总量时 才代表真光合速率 命题视角剖析 3 对应于实际光合量或净光合量的几种常见描述方法 1 植物或叶片吸收co2 或释放o2 量 净光合量 2 植物或叶片 积累 葡萄糖量 或有机物量 净光合量 3 植物或叶片 制造 或 生产 或 合成 有机物量 实际光合量 4 叶绿体吸收co2 或释放o2 量 实际光合量 请回答下列有关光合作用的问题 1 光合作用受到温度 二氧化碳浓度和光照强度的影响 其中 光照强度直接影响光合作用的 过程 二氧化碳浓度直接影响光合作用的 过程 2 甲图表示在二氧化碳充足的条件下 某植物光合作用速率与光照强度和温度的关系 在温度为10 光照强度大于 千勒克斯时 光合作用速率不再增加 当温度为30 光照强度小于l3千勒克斯时 光合作用速率的限制因素是 根据甲图 在乙图的坐标上标出光照强度为l2千勒克斯 温度分别为10 20 和30 时的光合作用速率 3 丙图表示a b两种植物的光合作用速率与光照强度的关系 当在 千勒克斯光照强度条件下 a b两种植物的光合作用速率相同 a植物在光照强度为9千勒克斯时 2小时单位叶面积可积累葡萄糖 mg 计算结果保留一位小数 相对原子质量c 12 h 1 o 16 a植物在1天内 12小时白天 12小时黑夜 要使有机物积累量为正值 白天平均光照强度必须大于 千勒克斯 4 将长势相同 数量相等的a b两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内 在光照 温度等相同且适宜的条件下培养 定时测定玻璃罩内的co2含量 结果如丁图 据图回答 0 25min期间 影响a品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是 含量 b植株比a植株固定co2的能力 0 15min期间植株释放o2速率的变化趋势是 30 45min期间两个玻璃罩内co2含量相对稳定的原因是 尝试解答 1 光反应暗反应 2 l1光照强度 如图所示 3 6 10 9 6 4 co2 强 减慢 植物呼吸作用释放co2的量与其光合作用消耗co2的量相等 或呼吸速率与光合作用速率相等 解析 本题考查影响光合作用的因素及其相关计算 1 光合作用的全过程分为光反应和暗反应两个阶段 影响光反应的直接因素主要是光照强度 影响暗反应的主要因素是co2浓度和温度 2 分析图中的曲线可知 当温度为10 光照强度大于l1千勒克斯时 光合作用速率不再增加 通过对比曲线可知此时温度成为限制光合作用的因素 当温度为30 光照强度小于l3千勒克斯时 曲线随光照强度的增加而升高 说明了此时限制光合作用的因素是光照强度 3 分析图 丙可知 无光照时 a b两植物co2释放量分别为4mg 小时 单位叶面积和2mg 小时 单位叶面积 当光照强度为6千勒克斯时 光合作用所利用co2均为8mg 小时 单位叶面积 此时光合作用速率相同 当光照强度为9千勒克斯时 a植物光合作用净吸收co2的速率为8mg 小时 单位叶面积 则2小时内单位叶面积净吸收co2的量为16mg 根据光合作用的反应式可以得出单位叶面积产生的葡萄糖为 a植物的呼吸速率为4mg 小时 单位叶面积 则12小时黑夜的呼吸总量为4 12 48 mg 单位叶面积 那么白天12小时的co2吸收总量必须大于48mg才能使有机物积累为正值 白天的co2吸收速率必须大于48 12 4 mg 小时 单位叶面积 a植物co2的吸收速率为4mg 小时 单位叶面积对应的光照强度为6千勒克斯 4 由丁曲线图可知 ab两曲线在25min之前都是下降的 即co2含量下降 因此影响该时间段影响光合作用的主要因素是co2含量 b曲线最后对应的co2含量比a曲线 更低 可见b品种可以利用更低浓度的co2进行光合作用 30 45min曲线段内 co2含量相对稳定 可知是因为光合作用需要的co2量和呼吸作用释放的co2量相平衡 视角2洞察高考热点 影响光合作用因素的实验探究 2010年高考福建卷 东海原甲藻 简称甲藻 是我国东海引发赤潮的藻种之一 研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息 一 某研究小组探究ph对甲藻光合作用的影响 设计了以下实验 将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养 各组藻液ph分别设定为6 0 7 0 8 0 9 0 10 0 在黑暗中放置12h 然后在适宜光照等相同条件下培 养 随即多次测定各组氧气释放量并计算净光合速率 将实验结果绘制成下图 1 本实验除了通过测定氧气释放量 还可以通过测定 吸收量来计算净光合速率 2 黑暗放置过程中 藻液ph会有所变化 因此在测定氧气释放量前 需多次将各组ph分别调到 这是控制实验的 变量 3 若甲藻长时间处于ph10 0条件下 甲藻 能 不能 正常生长繁殖 请据图分析并说明原因 4 实验表明 甲藻光合作用适宜ph6 0 9 0 但海水在该ph条件下 一般不会发生赤潮 原因是发生赤潮除了与ph 温度 光照强度等因素有关外 最主要还与海水的 有关 二 研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响 根据实验结果得出 甲藻生长繁殖的适宜温度为15 30 最适温度为25 左右 当温度为9 和33 时 甲藻不能正常生长繁殖 请根据这些信息在图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线 尝试解答 一 1 co2 2 原设定的ph自 3 不能因为长时间处于ph10 0条件下 甲藻的净光合速率为负值 甲藻不能正常生长繁殖 4 富营养化 n p含量 二 见图 解析 一 1 净光合速率的表示方法有多种 可以通过测定氧气的释放量 co2的吸收量 有机物的积累量等来计算净光合速率 2 该实验的自变量为藻液的ph 需要严格控制实验的自变量 3 只有当净光合速率为正值时 植物才能正常生长繁殖 4 海水的富营养化是引发赤潮的主要原因 二 由题干信息 可确定曲线最高点对应的温度及与横轴的交点 视角3突破易错疑点 2 色素吸收 传递 转化过程中不需要酶的催化 而atp的合成 co2的固定 co2还原离不开酶的催化 3 叶绿体离开细胞 保持适宜条件仍可进行光合作用 低于0 时有些植物仍可进行光合作用 如两极地区的地衣植物 4 温度改变 不管光反应还是暗反应均受影响 但主要影响暗反应 因为暗反应不管酶的种类还是数量都比光反应多 5 细胞中 h atp c3 c5等物质含量的改变