第4节-能量之源-光与光合作用(60张PPT)

一、捕获光能的色素1.绿叶中色素的提取和分离(1)提取的原理:绿叶中的色素易溶于有机溶剂,如无水乙醇,研磨绿叶

时需要加入少许SiO2和CaCO3。(2)分离的原理:不同的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度越大,则

在滤纸上扩散得就越快。2.色素的种类及作用(1)色素的种类:绿叶中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类,前者

又包括叶绿素a和叶绿素b,后者包括叶黄素和胡萝卜素。(2)色素的作用: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。二、叶绿体的结构和功能1.结构

叶绿体的结构示意图(1)由①双层膜、②叶绿体基质和③基粒三部分组成。(2)吸收光能的色素在基粒上,相关的酶在基粒和基质中。2.功能:进行光合作用的场所。

叶绿体是以怎样的方式增大膜面积的?能进行光合作用的细胞中是否一定含有叶绿体?提示:叶绿体是通过基粒中的类囊体膜来增大膜面积的。一些原核生

物如蓝藻虽然没有叶绿体,但也可以进行光合作用。三、光合作用的基本原理思考感悟提示

如果突然停止光照,则光反应产生的用于暗反应的[H]及ATP的量如何变化?C3和C5的含量又如何变化?思考感悟思考感悟提示解析解析解析4.(密码改编)如图表示植物光合作用的某个阶段,判断下列每种说法

的正误。

(1)图中的[H]来自光反应中水的光解,ATP来自细胞呼吸。

(

)解析

要点一光合作用过程的分析1.光合作用过程的图解

3.光反应和暗反应的比较能量转化光能

ATP中活跃的化学能

有机物中稳定的化学能联系光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光

反应提供ADP和Pi,如图:

【典题例析】(2012·全国新课标)在光照等适宜条件下,将培养在CO2

浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,

其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答

下列问题:

(1)图中物质A是

(填“C3化合物”或“C5化合物”)。(2)在CO2浓度为1%的环境中,物质B的浓度比A的低,原因是

;将CO2浓度从1%

迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是

。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和C5

化合物浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的

(填“低”或

“高”)。(4)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比

CO2浓度为1%时的

(填“高”或“低”),其原因是

。解析:(1)由题干提供的信息可推知,植物由1%CO2浓度环境转移到0.0解析03%CO2浓度的环境中后,植物暗反应阶段的CO2固定速率减小,因此,

C3产生量减少,C5相对增加,由此可确定A为C3化合物,B为C5化合物。

(2)在CO2浓度为1%的环境中物质B的浓度(C5化合物)比A的低,原因

是根据暗反应中CO2固定和C3化合物还原的反应式可知,二分子C3化

合物对应一分子C5化合物。将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,

CO2的固定速率降低,C5的消耗减少而C5化合物的合成速率不变,因此

C5化合物浓度升高。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环

境中,暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时,根据暗反应所发生的

物质变化过程可知,物质A的浓度要比B的浓度高。(4)由于0.003%CO

2浓度下的暗反应强度比1%CO2浓度下的低,所以所需ATP和[H]少,因

此所需的光照强度也较低。答案:(1)C3化合物

(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定,即C3和C5

化合物的含量稳定。根据暗反应的特点,此时C3化合物的分子数是C5

化合物的2倍当CO2浓度突然降低时,C5化合物的合成速率不变,消

耗速率却减慢,导致C5化合物积累

(3)高

(4)低CO2浓度低时,暗

反应的强度低,所需ATP和[H]少【规律方法】如何分析C3和C5的含量问题

影响光合作用的外界因素影响光合作用的外界因素包括光照、CO2浓度、温度、水及无机盐

等。其中光照强度对光合作用的影响是考查的重点,此类题目多结合要点二曲线进行考查。下面重点分析光照强度对光合作用强度的影响。1.光照强度对光合作用强度的影响

甲

乙(1)曲线分析A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,细胞内的代谢特点如图1所

示,释放出的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段:随着光照强度的增强,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(如图2所示)。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(如图3所示)。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

后就不再加强了,C点所示光合作用强度称为光饱和点。B点以后的细胞代谢特点可用图4表示。(2)应用:阴生植物的B点前移,C点下移,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A点:光合作用强度等于细胞呼吸强度,该CO2浓度是CO2补偿点。B点:光合作用强度最大,此点对应的CO2浓度是CO2饱和点。(2)限制因素:饱和点前的限制因素是CO2浓度,饱和点后的限制因素是CO2浓度以外的其他因素如光照强度和温度等。【典题例析】(密码原创)甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2条件

下光合作用速率与环境因素之间的关系,下列相关叙述错误的是

(

)

A.甲图中,在A点限制光合作用速率的主要因素是光照强度,在B点限

制因素主要是温度或CO2浓度B.从乙图可以看出,当超过一定温度后,光合作用的速率会随着温度

的升高而降低C.温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用速率D.若光照强度突然由A变为B,短时间内叶肉细胞中C3的量会增加答案试解:D

解析:甲图表示光照强度和温度对光合作用的影响,乙图表示温度对

光合作用的影响。分析甲图中某点上的限制因素时,要看曲线是否达

到饱和点:如果没有达到饱和点(如A点),则限制因素为横坐标表示的

因素即光照强度;当达到饱和点以后(如B点),则限制因素为横坐标表

示的因素以外的因素,如温度和CO2浓度。当光照强度突然增强时,光反应速率加快,产生更多的[H]和ATP,所以C3的还原速率加快,C3含量

会减少,所以D项错。解析【误区警示】细胞代谢部分的曲线中,有很多是带有饱和点的,如右图所示:(1)关于曲线的描述。因为这种曲线不是一条直线,所以要分段描述,往往要有“一段范围内”等限制语,如果没有这种限制语,则描述就

会错误。(2)关于限制因素的分析。一般来说,横坐标表示的是某种“因”,纵

坐标表示的是某种“果”,首先要理解二者的因果关系,例如,如果横

坐标表示的是光照强度,纵坐标表示的是光合作用强度,光照强度是

通过影响光反应来影响光合作用强度的。分析限制因素时一般分两

段:一是B点以前,二是B点以后,即饱和点前后的限制因素分析。一般

来说,饱和点以前的限制因素就是横坐标表示的因素,该段中增强横

坐标表示的因素时可以增大纵坐标表示的变化;饱和点以后的限制因

素是除横坐标表示的因素以外的因素,此段增强横坐标表示的因素也

不会增强横坐标表示的变化。光合作用和细胞呼吸的关系1.区别要点三2.联系

(1)物质方面C:CO2

(CH2O)

C3H4O3

CO2

O:H2O

O2

H2OH:H2O

[H]

(CH2O)

[H]

H2O(2)能量方面【典题例析】(密码改编)如图表示生物体部分代谢过程。下列有关

分析正确的是

(

)

A.①和③过程中[H]的产生场所分别是叶绿体和线粒体B.过程①②③④⑤都能产生ATPC.过程①②所需要的酶都分布在叶绿体基质中D.过程①产生的O2可用于过程⑤答案试解:D

解析:①~⑤分别是光反应、暗反应、有氧呼吸的第一、二、三阶段

。③过程中[H]产生于细胞质基质,A项错。②过程需要消耗ATP,B项

错。过程①所需要的酶在类囊体薄膜上,C项错。光合作用产生的O2

可用于有氧呼吸的第三阶段,D项正确。【误区警示】很多考生找不到正确的读图方法:首先要根据每个过

程中的物质变化判断过程的名称;再结合教材的相关知识理解各过程

之间的内在联系,如:光反应为暗反应提供[H]和ATP;有氧呼吸的第一

、二阶段为第三阶段提供[H];光合作用为细胞呼吸提供有机物和O2,

细胞呼吸为光合作用提供CO2。最后分析题干中提出的问题。

绿叶中色素的提取和分离1.实验原理(1)利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质,可以用无水乙醇等有

机溶剂提取绿叶中的色素。(2)利用各种色素在层析液中溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速

率不同的原理可以使各种色素相互分离,溶解度高的随层析液在滤纸

上扩散得快,反之则慢。2.方法步骤

3.实验中的注意事项及操作目的归纳相关题目中常考查对某些实验不正常现象的分析,例如色带较浅的原

因分析,要从材料本身、SiO2和CaCO3是否加入及其用量、研磨是否

充分等多个方面进行分析;分析色带不直要从滤液细线是否直、齐和

均匀等方面进行分析。【对点训练】某同学利用甲、乙两种方法对绿叶中的色素进行分

离,得到如图A、B所示的结果,下列与之相关的叙述中,错误的是

(

)

A.应向培养皿和烧杯中加入层析液B.应将滤液滴在甲图的a处,而不是b处C.层析液一定不能触及到乙图的d线D.A、B两图中1、2、3、4表示的色素带顺序相同解析:用纸层析法分离色素时,在培养皿和烧杯中应倒入层析液,在a处

滴加滤液,在d处画滤液细线,但层析液一定不能触及或没过滤液细线

。由于色素在层析液中的溶解度不同,就会在甲图的滤纸片上形成四

个不同颜色的同心圆,在乙图的滤纸条上形成四条色素带,但图示色

素带序号A、B两图中正好相反。答案:D解析

1.(2012·珠海模拟)在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙

、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实验结果依次应

为

(

)

试剂甲乙丙丁无水乙醇-+++水+---CaCO3++-+SiO2+++-A.①②③④B.②④①③C.④②③①D.③②①④解析:无水乙醇用于溶解绿叶中的色素,甲同学未加无水乙醇,其滤纸

条上应无色素带;CaCO3能够防止研磨时色素被破坏,丙同学未加Ca-

CO3,其滤纸条上的色素带叶绿素a、叶绿素b应较窄,为①;SiO2能够使

研磨更充分,丁同学未加SiO2,其滤纸条上的四种色素带均应较窄,为

③。乙同学操作正确,其滤纸条上的色素带应为正常的④分布。答案:B解析2.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构和功能

的叙述,正确的是

(

)A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜和内膜上B.与光合作用有关的酶只分布在基质中C.H2O在光下分解为[H]和O2发生在基质中D.光合作用产物(CH2O)在基质中合成解析:组成叶绿体基粒的类囊体的薄膜上分布着光合作用的色素和

酶,故A、B两项错误;水的光解发生在光反应阶段,反应场所是类囊体

的薄膜上;产物(CH2O)的合成在暗反应阶段,是在叶绿体基质中完成

的。答案:D3.(密码原创)下列哪项是光合作用、有氧呼吸、无氧呼吸共有的现

象

(

)①产生[H]②分解葡萄糖③消耗ADP和Pi④在植物体内随时进

行A.①②B.①③

C.②④D.③④解析:光反应过程和有氧呼吸的第一、二阶段及无氧呼吸的第一阶

段,均可以产生[H]。三个过程中都有ATP的产生,所以都要消耗ADP

和Pi。答案:B解析4.(密码改编)为探究影响光合作用强度的因素,将同一品种玉米苗置

于25℃条件下培养,实验结果如图所示。下列关于该实验的分析,错

误的是

(

)

A.不同光照强度下植物会有不同的光合作用强度B.与D点相比,限制B点的主要因素是无机盐C.在土壤含水量为40%~60%时施肥效果较好D.除了利用图中的影响因素外,合理密植也可以提高光合作用强度解析:D点和B点都是经过施肥的,只是光照强度不同而已,所以与D点

相比限制B点的主要因素是光照强度。答案:B解析5.(2012·潍坊模拟)如图所示,原来置于黑暗环境中的绿色植物移到光下后,CO2的吸收量发生了改变。据图判断下列叙述中正确的是

(

)A.曲线AB段表示绿色植物细胞呼吸速率减慢B.曲线BC段表示绿色植物仅进行光合作用C.B点时植物既进行光合作用,也进行细胞呼吸D.整段曲线表明,随光照强度增加,光合速率增加,细胞呼吸速率也增

加解析:随光照强度的增加,AB段细胞呼吸速率不变,故A项错误;光合作

用必须在光照下进行,但细胞呼吸有光无光均可发生,故B项错误;图示曲线表示随着光照强度的增加,光合速率增加,但光照强度基本不

会影响细胞呼吸速率,故细胞呼吸速率基本不变,故D项错误。答案:C6.如图是某高等生物细胞内发生的生理过程示意图,1、2、3、4、5

、6表示生理过程,A、B、C、D表示化学物质。请回答:

(1)图中代表暗反应的是

,代表有氧呼吸第二阶段的是

,A、B代表