高考生物一轮复习 第五章第4节 能量之源 光与光合作用课件 新人教版必修1.ppt

第4节能量之源 光与光合作用 必修1第二章组成细胞的分子 一 捕获光能的色素1 叶绿素 约占3 4 包括 叶绿素a 色 叶黄素b 色 主要吸收 2 类胡萝卜素 约占1 4 包括 胡萝卜素 色 叶黄素 黄色 主要吸收 蓝绿 黄绿 蓝紫光和红光 橙黄 蓝紫光 二 叶绿体的结构1 结构 一般呈扁平的椭球形或球形 外表有 层膜 内部有许多 由类囊体堆叠而成 吸收光能的色素分布在 上 与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和基粒之间的 内 2 功能 进行光合作用的场所 双 基粒 类囊体的薄膜 基质 三 光合作用1 概念 是指绿色植物通过 利用光能 把 和水转化成储存着 的有机物 并且释放出氧气的过程 叶绿体 二氧化碳 能量 2 探究历程 1 直到18世纪中期 人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料 2 1771年 英国的普利斯特利的实验证实 植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气 3 1779年 荷兰的英格豪斯证明了光和 在更新空气中不可缺少 4 1864年 德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有淀粉 5 1939年 美国的鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水 绿叶 6 20世纪40年代 美国的卡尔文利用同位素示踪技术最终探明了 在光合作用中转化成有机物中碳的途径 co2中的碳 3 过程 1 光反应 条件 光 叶绿素 物质变化 将水分解成 和o2 能量变化 将光能转变成 中的化学能 场所 叶绿体 上 酶 h atp 类囊体的薄膜 2 暗反应 条件 多种 的催化 物质变化 co2首先被一个 固定 生成两个三碳化合物 三碳化合物被 h 还原生成有机物 并将 释放的化学能储存在有机物中 酶 五碳化合物 atp 能量变化 atp中的化学能转变为 中稳定的化学能 场所 叶绿体内的 中 有机物 基质 4 光合作用强度 1 概念 指植物在单位时间内通过光合作用制造 的数量 2 影响因素 浓度 土壤中的水 温度和光 光的成分和光照时间的长短 糖类 co2 四 化能合成作用1 概念 某些细菌能够利用体外环境中的某些 时所释放的能量来制造有机物 2 举例 如硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时释放的 将co2和h2o合成为糖 硝化细菌属自养生物 无机物氧化 化学能 3 自养生物和异养生物 1 自养生物 绿色植物和硝化细菌都能将 因此属于自养生物 2 异养生物 人 动物 真菌以及大多数细菌 只能利用环境中 来维持自身的生命活动 属于异养生物 无机物转化为自身组成物质 现成的有机物 思考感悟化能合成作用与光合作用有何异同点 提示 1 相同点 都能将无机物合成有机物 2 不同点 合成有机物时利用的能量不同 光合作用利用的是光能 化能合成作用利用的是无机物氧化时所释放的能量 考点一光合作用过程分析1 光合作用过程 易误警示 1 光合作用总反应式及元素去向 2 色素分子吸收光能不需要酶参与 其他光反应 暗反应的生理反应却需要酶的参与 2 光合作用条件骤变时物质量的变化分析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adp的生成量 进而影响叶肉细胞中这些物质的含量 它们的关系归纳如下 易误警示以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的 且是相对含量的变化 即时应用1 下图表示光合作用光反应和暗反应的关系 据图判断下列有关叙述不正确的是 a 光反应为暗反应提供atp和nadph h b 光反应和暗反应某些物质可循环利用c 光反应产生的o2释放到大气中 至少要穿过4层膜d 三碳化合物和酶在暗反应中没有被消耗利用 解析 选d 由图可知 atp h 等在光反应和暗反应中循环利用 光反应产生的o2释放到大气中 要穿过类囊体膜 叶绿体两层膜和细胞膜 共4层膜 c3化合物在暗反应中用于合成有机物 考点二光合作用与细胞呼吸1 光合作用与有氧呼吸的比较 2 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 即时应用2 2012 厦门六中月考 在光合作用和有氧呼吸过程中 既有 h 又有atp产生的是 光合作用的光反应阶段 光合作用的暗反应阶段 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第二阶段 有氧呼吸第三阶段a b c d 解析 选b 光合作用的光反应阶段产生 h 和atp 暗反应阶段消耗 h 和atp 有氧呼吸的第一 二阶段产生 h 和atp 第三阶段利用前两个阶段产生的 h 与o2结合生成水 释放大量能量 考点三与提高光能利用率有关的因素及其应用1 光合作用时间光合作用时间越长 制造的有机物越多 因此在农业生产中可通过延长作物的生育期或改变耕作制度以提高光能利用率 如将一年一熟制改为一年两熟制 2 光合作用面积 1 光合作用速率与叶面积的关系 2 曲线所表述的含义oa段表明随叶面积的不断增大 光合作用实际量不断增大 a点为光合作用面积的饱和点 之后随叶面积的增大 光合作用量不再增加 原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下 ob段干物质量随光合作用增加而增加 而由于a点以后光合作用量不再增加 而叶片随叶面积的不断增加 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 植物将入不敷出 无法生活下去 3 应用 在农业生产中 通过合理密植 适当间苗 修剪以增加有效光合作用面积 提高光能利用率 3 光照强度 1 光合作用速率与光照强度的关系 2 曲线所表述的含义a点光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 释放的co2量表明此时的呼吸强度 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co2用于光合作用 到b点时 细胞呼吸释放的co2全部用于光合作用 即光合作用强度等于细胞呼吸强度 称b点为光补偿点 植物白天光照强度应在光补偿点以上 植物才能正常生长 bc段表明随光照强度不断加强 光合作用强度不断加强 到c点以上不再加强了 c点为光合作用的光饱和点 3 应用 阴生植物的b点左移 c点左移 下移 如图中虚线所示 增加光照强度 阴生植物和阳生植物的间作套种都可提高光能利用率 适当提高光照强度可增加大棚作物产量 4 co2浓度 1 光合作用速率与co2浓度的关系 2 曲线表述的含义在一定范围内 随co2浓度的增大 光合作用强度增加 在a点时 光合作用吸收的co2量等于细胞呼吸释放的co2量 称为co2补偿点 b点时光合作用强度达最大值 称为co2饱和点 c3植物的co2补偿点高于c4植物 3 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 5 必需矿质元素 1 必需元素与光合作用速率的关系 叶绿素中含n mg等必需元素 缺乏n mg将影响光合作用速率 2 曲线表述的含义 在一定浓度范围内 增大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 3 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 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时 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时 曲线 光合作用强度随光照强度升高而升高 解析 选d 由题目中坐标曲线图信息可知 光照强度为a c时 曲线 光合作用强度随光照强度升高而升高 而曲线 在光照强度为b之前 光合作用强度已达最大值 因此d错误 光照强度为a时 曲线 和曲线 的变量是co2浓度 因此其差异是由co2浓度造成的 同理可知 造成曲线 和曲线 差异的原因是温度 光照强度为a b时 限制曲线 和曲线 光合作用强度的主要因素是光照强度 因此会随光照强度的上升光合作用强度上升 叶绿体色素的提取与分离1 实验原理 1 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 2 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 2 实验程序 3 实验成功的关键 1 选材 应选取鲜嫩 颜色深绿的叶片 以保证含有较多的色素 2 提取色素 研磨要迅速 充分 且加入各物质的量要成比例 以保证提取较多的色素和色素浓度适宜 3 画滤液细线 用力要均匀 快慢要适中 滤液细线要细 直 且干燥后重复画一两次 使滤液细线既有较多的色素 又使各色素扩散的起点相同 4 色素分离 滤液细线不要触及层析液 否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中 滤纸条上得不到色素带 易误警示 1 层析液中的丙酮 苯等易挥发 且有毒 因此分离色素时 应用棉塞塞紧试管口 2 在滤纸条上 相邻两条色素带间距最宽的是胡萝卜素和叶黄素 相邻两条色素带间距最窄的是叶绿素a和叶绿素b 3 色素提取液呈淡黄绿色的原因分析 研磨不充分 色素未能充分提取出来 称取绿叶过少或加入无水乙醇过多 色素溶液浓度小 未加碳酸钙或加入过少 色素分子部分被破坏 4 不同颜色温室大棚的光合速率 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 叶绿素对绿光吸收量少 因此绿色塑料大棚光合速率最低 5 影响叶绿素合成的因素 光照 光是影响叶绿素合成的主要条件 一般植物在黑暗中不能合成叶绿素 因而叶片发黄 温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性 进而影响叶绿素的合成 低温时 叶绿素分子易被破坏 而使叶子变黄 必需元素 叶绿素中含n mg等必需元素 缺乏n mg将导致叶绿素无法合成 叶变黄 另外 fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分 缺fe也将导致叶绿素合成受阻 叶变黄 实战演练 专项提能 小试牛刀 2011 广东理综 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 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 若用作食品色素 天然叶绿素色素不适用于 食品 否则 4 小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素 请你提供监测方法并写出主要步骤 解析 1 本题的题眼是 食用 因此必须考虑对人体的影响 而提取色素实验室用的是无水酒精 结合题干可知为食用酒精 2 y应该为8 0 因为该实验目的是探究ph对叶绿素稳定性的影响 所以应设置一系列ph梯度 其他3组为酸性或中性条件 且梯度大小恒为1 0 所以y最适合设为8 0 3 从表中数据可得 叶绿素在酸性条件下易被破坏 所以若用作食品色素 天然叶绿素色素不适用于酸性食品 4 若想了解叶绿素产品中是否含有其他色素 可采用层析方法 答案 1 对人无害的有机溶剂 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 ph小于6 0叶绿素会由于酸性ph值而被破坏 4 纸层析法 其主要步骤 制备滤纸条 画色素液细线 用层析液分离色素 观察色素带 纵观近几年高考试题 其命题特点是 1 光合作用是历年来各地高考的重点和热点 试题常考常新 题量多 分值高 区分度大 综合性 灵活性强 2 试题利用实验数据 图表 曲线等形式创设新情景 考查光合作用的过程 影响因素与细胞呼吸的关系 相关实验设计及在农作物增产上的应用 光反应和暗反应 1 光反应和暗反应实际上互相为对方反应提供条件 如当光反应停止时 暗反应会因无atp和 h 而无法长期进行 2 暗反应由一系列复杂的化学反应组成 为便于理解 可将暗反应化学式变形为 3 影响光合作用强度的内因主要是色素和酶的数量有限 外因主要是光照强度 co2浓度和温度 2011 福建理综 下图是夏季晴朗的白天 玉米和花生净光合速率 时间单位 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得多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 标准解答 各项分析如下 变式训练如图为co2吸收量与光照强度关系的坐标图 当光合作用相关因素改变后 对a b c点的移动描述不正确的是 a 若植物体缺mg 则对应的b点将向左移b 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 和30 则温度由25 上升到30 时 对应的a点将下移 b点将右移 c 若原曲线代表阳生植物 则阴生植物对应的b点 c点将分别向左移 左移d 若实验时将光照由白光改为蓝光 光照强度不变 则b点将向左移 解析 选a 若植物体缺mg 则叶绿素合成减少 要使光合作用强度与呼吸作用强度相等 要增大光照强度 所以对应的b点将向右移 环境温度由25 上升到30 时 呼吸作用会加快 所以对应的a点将下移 b点将右移 若图中表示的是阳生植物 则阴生植物在图中b点向左移 c点将向左移 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 2012 福州测试 将某绿色植物放在特定的实验装置内 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 下列对该表数据的分析正确的是 a 昼夜不停地光照 温度在35 时该植物不能生长b 昼夜不停地光照 该植物最适宜的温度是30 c 每天交替进行12小时光照 12小时黑暗 温度均保持在20 的条件下 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 温度均保持在30 时 该植物积累的有机物是温度在10 时的两倍 解析 光照下吸收的co2表示净光合量积累有机物 黑暗中释放的co2表示呼吸作用分解的有机物 温度在35 时该植物积累有机物是3 00 能正常生长 昼夜不停地光照 该植物在25 时积累有机物是3 75 最多 25 是该植物生长最适宜的温度 每天交替进行12小时光照 12小时黑暗积累的有机物是12小时光照的积累有机物量减去12小时黑暗呼吸作用分解的有机物量 在20 是2 75 最多 此条件下30 时 该植物积累的有机物是0 5 10 时是1 0 10 时积累的有机物是30 时的两倍 答案 c 变式训练将某绿色植物的叶片放在特定的装置中 用红外线测量仪进行测量 测定的条件和结果见下表 若将该叶片先置于20 6000勒克斯光照条件下10小时 然后置于10 黑暗条件下 则该叶片一昼夜葡萄糖积累的量为 a 2 91b 11 25c 22 5d 33 75 光合作用过程中的一些易错点 1 细胞中 h atp c3 c5等物质含量的改变是在外界条件改变 如停止光照 停止co2供应 的短时间内发