高中生物 第五章 第四节 能量之源 光与光合作用课件 新人教版必修1.ppt

回扣基础要点 一 捕获光能的色素和结构 1 绿叶中色素的提取与分离 实验 1 色素提取液 2 色素分离方法 法 3 色素分离原理 四种色素在层析液中不同 溶液度高的扩散速度 4 分离结果 滤纸条上自上而下呈现四条色素带 5 该实验中化学物质的作用 二氧化硅的作用是使 碳酸钙的作用是 第11课时能量之源 光与光合作用 必备知识梳理 无水乙醇 纸层析 溶解度 快 研磨充分 保护色素 2 叶绿体中色素的种类 含量及作用 胡萝卜素 橙黄色 类胡萝卜素 蓝紫色 叶绿素a 叶绿素b 黄绿色 红光和 蓝紫光 含量最多的色素为 含量最少的为 在滤纸条上两者之间相距最远的为 光合作用中最有效的光为 最无效的光为 想一想叶片为什么一般是绿色的 秋天变黄变红是怎么回事 叶片是绿色的原因有二个 一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍 二是色素不吸收绿光被反射回来 秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏 呈现出类胡萝卜素的颜色 变红则是液泡中花青素的颜色 叶绿素a 胡萝 叶黄素 白光 绿光 卜素 和胡萝卜素 提示 3 叶绿体的结构和功能 二 光合作用的发现历程1 1771年 英国科学家普利斯特利证明 但不知道更新何种气体 2 1779年 荷兰科学家英格豪斯证明 普利斯特利的实验只有在才能成功 即光合作用条件需要 3 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 4 1864年 德国植物学家萨克斯的实验证实 光合作用的产物除氧气外还有 植物可 以更新空气 光下 光 o2和co2 淀粉 5 1939年 美国科学家鲁宾和卡门利用法证明 光合作用释放的氧气来自水 6 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 7 光合作用的总反应式 同位素标 记 同位 素示踪 co2 co2 h2o 光能叶绿体 ch2o o2 有机物 三 光合作用的过程 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 光 酶等 色素 练一练 2009 安徽卷 1 叶绿体是植物进行光合作用的场所 下列关于叶绿体结构与功能的叙述 正确的是 a 叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 b h2o在光下分解为 h 和o2的过程发生在基质中 c co2的固定过程发生在类囊体薄膜上 d 光合作用的产物 淀粉是在基质中合成的 解析叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上 色素吸收光能后 在类囊体薄膜上将水分解成 h 和o2 co2从气孔进入后 与c5结合生成c3的过程称为co2的固定 此过程发生在叶绿体基质中 c3在 h 和atp的作用下被还原生成有机物 此过程发生在叶绿体基质中 答案d 四 影响光合作用的因素和化能合成作用1 影响光合作用的因素有原料 包括和土壤中的水分 光照条件 包括光照 光照时间和光的成分 影响酶活性的等 2 光合作用和化能合成作用比较 co2 强度 温度 化学能 以上两类生物代谢类型都是自养型 在生态系统中成分都是生产者 硝化细菌生存的气体环境条件有nh3和o2 两种气体 农业中松土可使硝化细菌在o2充足条件下将更多的nh3转化成no3或no 提高肥效 提醒 构建知识网络 考点一光合作用的场所和过程1 过程图解 高频考点突破 2 光反应和暗反应的关系 3 反应式及元素去向co2 h2o ch2o o2h2oo2co2 ch2o 2 碳元素 co2c3 ch2o 3 氢元素 h2o h ch2o 光能叶绿体 1 氧元素 特别提醒1 光反应为暗反应提供两种重要物质 h 和atp 暗反应为光反应也提供两种物质 adp和pi 注意产生位置和移动方向 2 没有光反应 暗反应无法进行 所以晚上植物只进行呼吸作用 不进行光合作用 没有暗反应 有机物无法合成 生命活动也就不能持续进行 3 色素只存在于光反应部位 叶绿体类囊体薄膜上 但光反应和暗反应都需要酶参与 所以光合作用有关酶存在于两个部位 叶绿体类囊体薄膜上和基质中 4 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲 一直光照10分钟 乙 光照5秒 黑暗5秒 持续20分钟 则光合作用制造的有机物 甲 乙 暗反应时间长 对位训练1 下图为光反应 暗反应联系示意图 据图回答下列问题 1 填出图中字母所表示的物质 a b c d 2 光反应为暗反应提供了和 3 光合作用中的能量转变是 光能 4 若对某植物作如下处理 甲 持续光照10分钟 乙 光照5秒后再黑暗处理5秒 连续交替进行20分钟 若其他条件不变 则在甲 乙两种情况下植物所制造的有机物总量是 a 甲多于乙b 甲少于乙c 甲和乙相等d 无法确定 解析 3 在光合作用过程中的能量变化是光能转变成atp等中的化学能 再转变成有机物中的化学能 有机物主要是指糖类中的葡萄糖 4 甲乙两种情况下 光反应时间相等 产生的 h 和atp的量几乎相等 这些物质除用于光照时的暗反应外 还能维持无光时的一段时间的暗反应 即甲的暗反应时间为10分钟 而乙的暗反应时间大于10分钟 注意此题问的是制造的有机物的总量 而不是积累的有机物的总量 故不必考虑细胞呼吸 答案 1 o2atp h co2 2 h atp 3 atp等中的化学能糖类 有机物 中的化学能 4 b 考点二光合作用的影响因素及其应用1 探究光照强度对光合作用强度的影响及相关分析 1 实验流程打出小圆形叶片 30片 用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出 直径 1cm 抽出叶片内气体 用注射器 内有清水 小圆形叶片 抽出叶片内气体 o2等 小圆形叶片沉到水底 将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中 小圆形叶片全部沉到水底对照实验及结果 烧杯 项目 2 实验结论 在一定范围内 随着光照强度不断增强 光合作用强度也不断增强 小圆形叶片中产生的o2越多 浮起的越多 3 光照强度与光合作用强度的关系曲线分析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点以上就不再加强了 c点所示光照强度称为光饱和点 应用 阴生植物的b点前移 c点较低 如图中虚线所示 间作套种农作物的种类搭配 林带树种的配置 可合理利用光能 适当提高光照强度可增加大棚作物产量 2 co2浓度对光合作用强度的影响 1 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 2 点含义 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 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 3 温度对光合作用速率的影响 1 曲线分析 温度主要是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 冬天 温室栽培可适当提高温度 也可适当降低温度 白天调到光合作用最适温度 以提高光合作用速率 晚上适当降低温室的温度 以降低细胞呼吸 保证植物有机物的积累 4 必需元素供应对光合速率的影响 1 曲线分析 在一定浓度范围内 增大必需元素的供应 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渗透失水而萎蔫 2 应用 根据作物的需肥规律 适时 适量地增施肥料 可提高农作物产量 5 水分的供应对光合作用速率的影响 1 影响 水是光合作用的原料 缺水既可直接影响光合作用 又会导致叶片气孔关闭 限制co2进入叶片 从而间接影响光合作用 2 应用 根据作物的需水规律合理灌溉 6 叶龄对光合速率的影响 1 曲线分析 随幼叶不断生长 叶面积不断增大 叶内叶绿体不断增多 叶绿素含量不断增加 光合速率不断增加 oa段 壮叶时 叶面积 叶绿体 叶绿素都处于稳定状态 光合速率基本稳定 ab段 老叶时 随叶龄增加 叶内叶绿素被破坏 光合速率下降 bc段 2 应用 摘除老叶 残叶 7 多因子对光合速率的影响曲线分析 p点时 限制光合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 要想提高光合速率 可适当提高图示中的其他因子 对位训练2 经典高考题 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光合作用强度与光照强度和co2浓度有着密切的关系 在不同阶段 起决定作用的因素不一样 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 曲线 则由于co2浓度的限制不升高 答案d 3 下列 曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系 在下列各选项中 不正确的是 a 图中的x因素可表示co2浓度 植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光照时的低b 图中 阴生植物的b点值一般比阳生植物的低c 图中z因素 z3 z2 z1 可以表示co2浓度 当光照强度小于c值时 限制光合速率增加的主要因素是光照强度d 图中y因素最有可能代表光照强度解析 图中y因素最有可能代表温度 而不是光照强度 光照强度增加到一定程度时 光合速率不再增加 但是不会下降 答案d 实验强化在平时9 绿叶中色素的提取与分离实验1 原理解读 1 各种色素都能溶解在有机溶剂 无水乙醇等 中形成溶液 使色素从生物组织中脱离出来 2 各种色素都能溶解在层析液中 但在层析液中的溶解度不同 溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 所以不同色素可以在滤纸上因扩散速度不同而分开 各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带 2 实验流程图示 分离色素 将适量的层析液倒入试管中 装置如右图所示 插入滤纸条 有滤液细线的一端朝下 随后用棉塞塞紧试管口 注意 不能让滤纸上的滤液细线触到层析液 观察结果 滤纸条上呈现四条颜色 宽度不同的色素带 3 实验中几种化学物质的作用 1 无水乙醇作为提取液 可溶解绿叶中的色素 2 层析液用于分离色素 3 二氧化硅破坏细胞结构 使研磨充分 4 碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏 拓展延伸1 影响叶绿素合成的因素 1 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 2 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 因而叶子变黄 3 矿质元素 叶绿素中含n mg等矿质元素 若缺乏将导致叶绿素无法合成 老叶先变黄 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 幼叶先变黄 2 本实验中圆形滤纸中央滴一滴层析液 对叶绿体中的色素进行层析 会得到近似同心的四个色素环 由内到外依次是黄绿色 蓝绿色 黄色 橙黄色 3 用丙酮或其它有机溶剂代替无水乙醇提取色素 但丙酮有毒 研磨时需采取措施防止蒸发 也可用汽油代替层析液进行层析 可用其它绿色叶片代替菠菜 但不能用大白菜等不含叶绿素的材料 4 对光合作用而言最有效的光为白光 最无效的为绿光 故农业上一般用无色薄膜覆盖大棚 而实验室中黑暗处理有机物时需要有光条件下操作时最好选用绿光灯 对位训练4 2009 广东理基 43 将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块 置于不同的试管中 按下表进行实验 着色最浅叶片所在的试管是 注 表示具有该条件 a b c d 解析将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理 消耗掉有机物 然后用不同的光照射 进行光合作用 用碘液处理看有机物产生的多少 因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光 所以着色最浅叶片所在的试管是 号 答案d 5 在 绿叶中色素的提取与分离 实验中得到的色素带颜色较浅 分析其原因可能是 加入的丙酮太多 用无水乙醇代替丙酮 层析液没及滤液细线 研磨时没有加入caco3 研磨时没有加入sio2 取的叶片的叶脉过多 叶肉细胞过少 画滤液细线的次数少 使用放置数天的波菜叶a b c d 解析在实验中 滤纸条上的色素带颜色较浅的原因是滤液中色素含量少 或者在滤纸条上画滤液细线时 重复的次数太少 或者加入的提取液太多 使滤液中色素浓度降低 滤液中色素含量少的原因可能是 1 没有加入二氧化硅 导致研磨不充分 2 研磨时没有加入碳酸钙 使部分色素被破坏 3 选取的叶片中叶肉细胞少 色素含量低 4 叶片不新鲜 里面的色素被破坏 5 层析时 层析液没过滤液细线 使色素溶解在层析液中 答案c 实验强化在平时10 光合作用的探究历程 实验探究1 实验常考易错点 1 萨克斯实验中黑暗处理的目的 消耗掉叶片中原有的淀粉 曝光与遮光形成对照 检验试剂为碘蒸气 检验前用酒精水浴加热处理 目的是溶解色素 2 恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处 叶绿体大呈带状 便于观察所用细菌异化作用类型为需氧型 3 鲁宾 卡门用的实验方法为示踪原子法 同位素标记法 4 卡尔文选用小球藻做实验 用同位素标记法揭示了暗反应过程 2 上述实验中对照实验设置在光合作用的发现中 科学家们利用了对照实验 使结果和结论更加科学 准确 1 萨克斯 自身对照 自变量为是否照光 一半曝光与另一半遮光 因变量为叶片是否制造出淀粉 2 鲁宾和卡门 相互对照 自变量为标记物质 h218o与c18o2 因变量为o2的放射性 3 普里斯特利 密闭的玻璃罩是否加植物为自变量 蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量 对位训练6 普里斯特利把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个玻璃罩内 结果小白鼠和植物都能存活很长时间 但后来有人重复这个实验 却有的能成功 有的不能成功 以下关于这一现象的说法 不正确的是 a 该实验并不科学 没有可重复性b 该实验的成功与否 要看是否将装置置于阳光下c 该实验说明光合作用释放的氧气与小白鼠需要的氧气达到了平衡d 该实验说明光合作用需要的co2与小白鼠呼出的co2达到了平衡 解析普里斯特利的实验成败与否的关键 是要把装置置于阳光下 普里斯特利的实验虽然把实验装置置于阳光下 取得了成功 但他却忽视了一点 即没有明确地说明将实验装置置于阳光下是取得实验成功的必要条件 所以后来的科学工作者在重复该实验时 置于阳光下的取得了成功 不置于阳光下的则遭到失败 答案a 7 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 中的 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 思维误区警示易错分析对光合作用过程中一些易错点模糊不清 1 暗反应中co2的固定 即co2 c52c3 大部分的三碳化合物经过复杂的变化 又重新形成五碳化合物 用于再次固定co2 所以暗反应每进行一次只能固定一个 c 要经过6次暗反应过程才能形成一个六碳的葡萄糖分子 即葡萄糖中的c全部来自co2 解题思路探究 酶 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等物质含量的改变是在外界条件改变 如停止光照 停止co2供应 的短时间内发生的 且是相对含量的变化 分析时应结合暗反应co2的固定和c3的还原过程图解 从来源和去路两个角度分析 方能得出正确结论 1 将含14c标记的co2提供给绿藻进行光合作用 图甲 图乙表示一部分实验结果 图甲所示的过程是进行光照15分钟后 突然变成黑暗 图乙所示的过程是在光照条件下 供给浓度为1 的co2 5分钟后 即在横轴为0时co2的浓度降低为0 003 10分钟后再换成浓度为1 的co2持续5分钟 曲线a b c分别表示c6 主要是葡萄糖 c5和c3三种化合物中的一种 下列相关描述错误的是 纠正训练 a 曲线a b c分别表示c5 c3 c6三种化合物b 图甲中ab段14c量突然增加的原因是黑暗条件下c5与co2结合生成更多的c3c 图乙中ef段14c量突然增加的原因是co2量突然减少 固定co2所消耗的c5少 积累的c5增多d 图乙中cd段14c量大幅度增加的原因是co2量突然增加 固定co2生成的c3增多 解析从图甲分析可知 曲线c代表的物质的含量在光照条件下不断上升 说明它代表的是c6 黑暗时 对co2 c52c3的反应影响不大 c5不断被消耗 c3不断生成 而对c3 h atpc6 c5的反应影响比较大 因为随着光反应产生的 h 和atp的逐渐消耗 被还原的c3会越来越少 生成的c6和c5也越来越少 同时考虑这两个反应 细胞中积累的c3会越来越多 c5会越来越少 因此曲线a表示c3 曲线b表示c5 答案a 2 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a b点 叶绿体中c3浓度降低b 曲线b d点 叶绿体中c5浓度升高c 曲线b c点 叶绿体中c5浓度几乎不变d d点时 限制光合作用速率的环境因素主要有光照强度 二氧化碳浓度和温度等解析该题考查co2浓度和光照强度对植物光合作用速率的影响 该图表示在一定co2浓度下 植物的光合作用速率与光照强度的关系 从图中我们知道 在a b点时 限制光合作用速率的因素主要是光照强度 随着光照强度的增加 光反应提供的nadph和atp增加 c3被大量还原 消耗的c3的量增加 c3的浓度降低 在b c点 随着光照强度的增加 光合作用速率基本保持稳定 光合作用的光反应和暗反应保持动态平衡 所以c3和c5的浓度几乎不变 在b d点 光照强度相同 二氧化碳浓度降低 暗反应中二氧化碳的固定减少 生成的c3减少 消耗的c5也减少 而c3的还原还在继续 c5在不断生成 所以c5浓度增加 d点限制光合作用速率的因素主要是二氧化碳浓度和温度等 答案d 知识综合应用重点提示通过 影响光合作用的因素 的考查 提升学生 用数学形式 坐标曲线 准确描述生物学方面的内容 的能力 典例分析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 某植物光合速度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 光合速度 率 不再增加 当温度为30 光照强度小于l3千勒克斯时 光合速度 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 时的光合速度 率 3 丙图表示在适宜光照强度下测定的叶片光合作用强度 以co2吸收速率表示 与co2浓度的关系 若适当增大光照强度 则a点和b点如何移动 若适当降低光照强度 则a点和b点又如何移动 4 据丁图回答 三个小问题 强光下上述三种植物固定co2能力最强的植物是 乙植物达到最大光合