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文档简介
,2020新亮剑高考总复习,课时3能量之源光与光合作用,第三单元,细胞的能量供应与利用,目录CONTENTS,3,磨剑:课前自学,悟剑:课堂精讲,磨剑:课前自学,考点1捕获光能的色素及其提取和分离1.捕获光能的色素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上,可吸收、传递、转化光能。2.色素的提取、分离原理(1)提取:可以利用有机溶剂无水乙醇提取绿叶中的色素,在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙,其中前者有助于研磨充分,后者可防止研磨中色素被破坏。(2)分离:层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂,色素在层析液中的溶解度不同: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。因此,绿叶中的色素就在扩散过程中被分开。,3.层析结果4.捕获光能的结构叶绿体,b由类囊体堆叠而成,分布有色素和与光反应有关的酶。c含有与暗反应有关的酶。恩格尔曼的实验结果:好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位周围。考点2光合作用的过程1.光合作用的化学反应式CO2+H2O(CH2O)+O22.光合作用过程的两个阶段,(续表),光合作用过程的“一、二、三、四”,考点3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糖类的量或固定CO2的量或产生O2的量。2.光合作用的测定:通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。3.影响光合作用强度的因素:(1)光:直接影响光反应阶段。(2)温度:主要影响暗反应阶段。(3)CO2浓度:直接影响暗反应阶段。(4)水:影响气孔的开闭,进而影响CO2的吸收。(5)无机盐(或矿质元素):主要影响色素、酶、ATP等与光合作用有关的物质的形成。,考点4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无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。2.实例:硝化细菌能利用氨氧化时所释放的化学能,将水和二氧化碳合成糖类。3.与光合作用的比较:,1.光合作用过程易错点(1)氧气是水光解的产物,在叶绿体类囊体薄膜上产生,淀粉在叶绿体基质中产生。(2)暗反应在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应提供物质和能量,即提供H和ATP,因此自然条件下暗反应不能在无光环境中(如夜晚)长时间进行。(3)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段,不能用于其他生命活动,其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸;CO2中的C进入C3但不进入C5,最后进入“(CH2O)”,可用放射性同位素标记法证明。(4)光合作用中产生的H为NADPH,细胞呼吸中产生的H为NADH,两种H不是同一种物质。,(5)色素吸收、传递、转换能量过程中不需要酶的催化,而ATP的合成、CO2的固定、C3的还原离不开酶的催化。(6)叶绿体离开细胞,保持适宜条件仍可进行光合作用;离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,也可完成暗反应。(7)同一植物总光照时间相同时,持续光照条件下、光照与黑暗交替条件下,前者制造的有机物较少,因为光照与黑暗交替条件下,光照刚停止时,光反应产生的H和ATP仍能在短时间内维持暗反应所需,因此后者暗反应进行的时间较长,而有机物是暗反应的产物,所以前者制造的有机物较后者少。,2.叶绿体中色素的提取与分离实验应注意的问题应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片,以保证含有较多的色素;研磨要迅速、充分,且加入各物质的量要成比例,以保证提取到较多的色素;制备滤纸条剪去两角,以保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐,便于观察实验结果,否则,会形成弧形色素带;画滤液细线要细、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;滤液细线不要触及层析液,否则滤液细线中的色素将溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带。,3.光合速率与呼吸速率的分析(1)光合速率:将植物置于光下,测定单位时间内容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,测定的结果表示净光合速率,真正光合速率即实际光合速率=净光合速率+呼吸速率,常用单位时间内、单位面积叶片的O2产生量、CO2固定量或有机物的产生量来表示。(2)呼吸速率:将植物置于黑暗中,单位时间内测定容器中CO2增加量、O2减少量或有机物的减少量,测定的结果表示呼吸速率。(3)外界条件改变时CO2(光)补偿点的移动规律若导致呼吸速率增加,则CO2(光)补偿点右移,反之则左移。,若条件改变后,呼吸速率基本不变,但光合速率下降时,CO2(光)补偿点右移,反之则左移。阴生植物与阳生植物相比,CO2(光)补偿点左移。4.影响光合速率的因素(1)内因:植物种类、器官类型、叶片的发育程度、叶绿体的数量、色素含量、酶的活性等。(2)环境因素:光照强度和光的颜色、温度、CO2浓度、水、矿质元素等。(3)光照时间不影响光合速率,但在光合速率不变的情况下,光照时间越长光合作用合成的有机物的总量越多。,(4)光照时间不同于光合时间,光合时间是指光合作用进行的时间,如农田中不种植农作物,即使是白天也不能合成有机物。光合面积不等于种植面积,光合面积是指能进行光合作用的器官的面积,主要是指叶面积,密植能提高光合面积,但种植密度过高会因遮光、空气流通减慢等导致光合速率减慢,因此要合理密植。光合时间、光合面积不影响光合速率,但影响光合作用产物的量,农业上常通过轮种(延长光合时间)、合理密植等提高粮食产量。,17,悟剑:课堂精讲,磨剑:课前自学,悟剑:课堂精讲,考点1光照、CO2浓度对光合作用中各物质含量变化的影响光照和CO2浓度变化对光合作用中物质含量变化的影响当外界条件改变时,光合作用中C3、C5、H、ATP的含量及有机物的合成量变化可以采用下图进行分析,分析如下表:,1.以上各物质的变化是相对含量的变化,而不是合成速率的变化,且是在条件改变后的短时间内发生的。2.在以上各物质的含量变化中:C3和C5含量的变化是相反的,即C3增加,则C5减少;H和ATP的含量变化是一致的,都增加或都减少。,例1右图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变的变化情况,下列对这一环境因素改变的分析正确的是()。A.突然停止光照B.突然增加CO2浓度C.降低环境温度D.突然增加光照强度,解析突然停止光照,光反应产生的H和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将增加,C5的相对含量将减少,A项错误;突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成C3的量增加,消耗的C5量增加,C3还原速率不变,植物细胞内C3相对含量增加,C5相对含量减少,B项错误;降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅度地增加,C项错误;突然增加光照强度,光反应产生的H和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将减少,C5的相对含量将增加,D项正确。,D,答案,解析,例2(2017年天津卷)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列相关叙述错误的是()。A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度,D,答案,解析,解析突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型,光照强度低于P时,对光照的吸收能力低于野生型,则光反应强度低于野生型,A项正确;突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型,光照强度高于P时,突变型的CO2吸收速率大于野生型,则暗反应强度高于野生型,B项正确;光照强度低于P时,由于突变型水稻叶片叶绿素含量低,则限制其光合速率的因素主要是光照强度,C项正确;光照强度高于P时,由于突变型水稻叶片固定CO2酶的活性高,则限制其光合速率的因素是除CO2浓度外的其他因素,D项错误。,考点2光合作用与有氧呼吸的区别和联系1.光合作用和有氧呼吸的区别与联系(针对真核生物),2.光合作用和有氧呼吸中的元素及相关物质转化3.光合作用和有氧呼吸中的能量转化途径,例3(2018年郑州一模)下图1表示的是八月份某一晴天,一昼夜棉花植株CO2的吸收和释放曲线;图2表示棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理活动状态。则图1中时间a、b、c、d发生的生理活动最可能依次对应于图2中的()。A.(1)(2)(3)(4)B.(3)(2)(4)(1)C.(4)(3)(2)(1)D.(4)(3)(1)(1),D,答案,解析,解析图1曲线中横坐标以上表示光合速率大于呼吸速率,横坐标以下表示光合速率小于呼吸速率或只有呼吸作用,曲线与横坐标的交点处表示光合速率等于呼吸速率。图2中(1)表示光合速率大于呼吸速率,(2)表示光合速率等于呼吸速率,(3)表示光合速率小于呼吸速率,(4)表示只有呼吸作用,但图1曲线反应的是整个植株的光合速率与呼吸速率的关系,而图2反应的只是其叶肉细胞的光合速率与呼吸速率的关系,因此a点(只进行细胞呼吸)对应图2-(4);仅从题中信息不能准确判断b点时叶肉细胞的生理活动,可能对应图2的(1)(2)或(3),c点(植株净光合速率等于0,但叶肉细胞的净光合速率大于0)对应图2-(1);d点(植株净光合速率和叶肉细胞的净光合速率均大于0)对应图2-(1)。,例4(2019年池州质检)下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述,错误的是()。A.有氧呼吸过程中生成的H可在线粒体内与氧结合生成水B.有氧呼吸过程中产生的能量大部分储存在ATP中C.光反应阶段产生的H可作为暗反应的还原剂D.向离体的叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后,可完成暗反应,解析真核细胞内,有氧呼吸过程前两个阶段生成的H,在线粒体内膜上与氧结合生成水,A项正确;有氧呼吸过程中,每分解1mol葡萄糖释放2870kJ的能量,其中只有1161kJ的能量储存在ATP中,B项错误;光反应阶段产生的H用于暗反应阶段C3的还原,C项正确;叶绿体基质是进行暗反应的场所,向离体的叶绿体基质中添加ATP和H以及CO2等,暗反应仍可进行,D项正确。,B,答案,解析,考点3光合作用与细胞呼吸的相关计算1.呼吸速率的测定方法、净光合速率和总光合速率(1)呼吸速率:将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:常用在光照条件下测得的一定时间内O2的增加量、CO2的减少量或有机物的增加量来表示。(3)总光合速率:常用一定时间内O2的产生量、CO2的固定量或有机物的产生量来表示。,2.总光合速率、净光合速率和呼吸速率的实验测定(1)装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2,保证了容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。,在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。总光合速率=净光合速率+呼吸速率。(3)测定方法将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到总光合速率。(4)物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。,3.光合速率与呼吸速率的关系(1)光合作用产生的O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗的O2量(2)光合作用固定的CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放的CO2量(3)光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量4.以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长(持续光照条件下)(1)净光合速率0时,植物积累有机物而正常生长。(2)净光合速率=0时,植物因无有机物积累而不能生长。(3)净光合速率0时,植物因有机物减少而不能生长,长时间处于此种状态下的植物将死亡。,1.植物进行光合作用的同时,一定进行细胞呼吸,但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用,因为光合作用只有在有光存在时才能进行,而细胞呼吸时时刻刻都在进行。2.对改变条件后曲线变化的综合分析,(1)当缺镁时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。(2)当原图表示阳生植物,则阴生植物的a点上移,b点左移,d点下移。(3)当CO2浓度较低时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。(4)干旱初期,对呼吸作用影响不大,a点不变,但植物气孔关闭,CO2吸收量少,则b点右移,d点下移。(5)当原图表示蓝紫光时的光合作用强度,则改用红光后,a点不变,b点左移,d点上移。,例5下图中纵坐标表示某种植物气体吸收量或释放量的变化。下列说法正确的是()。(注:不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式,单位的表示方法相同)A.若A代表O2吸收量,可以判断从D点开始进行光合作用B.若A代表O2吸收量,C点对应的光照强度一定不等于0;D点表示植物的净光合作用强度为0C.若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,D点不移动D.若A代表CO2释放量,E点时光合作用制造的有机物总量是8,B,答案,解析,解析若A代表O2吸收量,C点净光合作用强度小于0,说明光合作用强度小于呼吸作用强度,则此时光照强度一定不等于0,D点表示光补偿点,此时光合作用强度等于呼吸作用强度,光合作用在D点之前已经开始了,A项错误、B项正确;若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,光补偿点减小,则D点左移,C项错误;若A代表CO2释放量,E点时光合作用制造的有机物总量是8+4=12,D项错误。,例6(2018年枣庄调研)植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。下图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下,测定的某植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下列有关说法错误的是()。A.在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只有线粒体B.该植物叶片的呼吸速率是5mg/(100cm2叶h)C.将该植物叶片置于c点光照强度条件下11h,其余时间置于黑暗中,则每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45mgD.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25和30。若将温度提高到30的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),则图中b点将向右移,c点将向左下移动,A,答案,解析,解析在a点所示条件下,细胞只进行呼吸作用,产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体,A项错误;a点的纵坐标表示呼吸速率,B项正确;c点光照强度下,光照11h,每100cm2叶片吸收CO2的量为1110=110mg,晚上每100cm2叶片细胞呼吸释放CO2的量为135=65mg,一昼夜每100cm2叶片净吸收CO2量为45mg,C项正确;将温度提高到30,真正光合速率降低,细胞呼吸速率增大,净光合速率降低,c点将向左下移,光补偿点b点向右移,D项正确。,1.(2017年北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是()。A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为25C.在025范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D.适合该植物生长的温度范围是1050,解析由题目所给曲线可以看出,呼吸作用的最适温度约为53,而光合作用的最适温度约为30,A项正确;净光合速率达到最大值对应的温度即最适温度,约为25,B项正确;在025范围内,与呼吸速率变化曲线相比,光合速率变化曲线升高得快,说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大,C项正确;超过45,呼吸作用产生的二氧化碳多于光合作用消耗的二氧化碳,说明呼吸作用消耗的有机物多于光合作用产生的有机物,没有有机物的积累,不适合该植物的生长,D项错误。,D,答案,解析,2.(2018年全国高考)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是。,解析(1)由图分析可知,甲植物的呼吸速率大于乙植物,且当光照强度大于a时,相同光照强度下,甲植物的净光合速率大于乙,因此光合速率大,对光能的利用率较高。,甲,答案,解析,(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是,判断的依据是_。,解析(2)据图可知,随着光照强度的变化,甲植物净光合速率变化幅度明显大于乙植物,因此随着种植密度增大,植株间相互遮光增多,光照强度减弱,甲植物净光合速率下降幅度会比乙大。,(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是。,解析(3)乙植物的光饱和点和光补偿点都比较低,因此属于阴生
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