（新课标）高考生物一轮复习专题6光合作用课件.ppt

1、专题6光合作用,高考生物,考点一光合色素和叶绿体,知识清单,一捕获光能的色素及提取和分离 1.捕获光能的色素 (1)分布:主要分布在叶绿体类囊体薄膜上。 (2)功能:吸收、传递和转换光能,其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收 蓝紫光和红光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。,2.实验方法及原理,3.实验流程,4.实验结果分析(如图所示),(1)在滤纸条上会呈现四条色素带,从上到下依次是:胡萝卜素、叶 黄素、叶绿素a和叶绿素b(记忆口诀:胡黄ab),它们的颜色自上而下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。 (2)四种色素中色素带最宽的色素呈现蓝绿色;在层析液中溶解,度最大的色素是胡萝卜素。,二捕获光能的结

2、构叶绿体 1.结构:,2.功能:进行光合作用的场所。 3.与功能相适应的结构特点:吸收光能的色素分布于类囊体薄膜 上;与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中。,1.绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 (1)滤纸条色素带颜色均较浅 未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分; 一次性加入无水酒精的量过多,提取液浓度太低; 划滤液细线时次数太少。 (2)滤纸条下面两条色素带较浅(叶绿素较少) 未加碳酸钙或加入过少,叶绿素被破坏; 实验材料中叶绿素的含量较少(如泛黄的叶片)。 (3)滤纸条色素带重叠:滤液细线过粗。,忘记画滤液细线; 滤液细线浸入层析液,色素全部溶解到层析液中。,(4)滤纸条看不

3、见色素带,例1(2017黑龙江虎林一中上学期期末,20)如图横轴表示色素的相对含量,纵轴表示与滤液细线的相对距离,下列说法正确的是(),A.分离色素时滤液细线需浸没在层析液中 B.乙醇是水溶性有机溶剂,四种色素均易溶于乙醇、水或丙酮中 C.四种色素中含量最大的是乙,D.发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙和丁,解析用纸层析法分离色素时,滤液细线一定不能浸没在层析液中,否 则色素会溶解在层析液中,A错误;乙醇和丙酮是有机溶剂,四种色素均易溶于乙醇或丙酮,但不易溶于水,B错误;四种色素中含量最大的是乙(叶绿素a),C正确;发黄的菠菜叶中含量显著减少的两种色素是叶绿素b和叶绿素a,即甲和乙,D错误。 答案

4、C,2.光合色素,知能拓展影响叶绿素合成的“三大”重要外界因素 (1)光:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般情况下,植物在黑暗中不能合成叶绿素,叶片会发黄。 (2)温度:温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性,影响叶绿素的合成,低温时叶绿素容易被破坏,叶片显示出类胡萝卜素的颜色,叶片变黄。 (3)矿质元素:矿质元素对叶绿素的合成也有很大影响。氮和镁是叶绿素合成的必需元素,铁、镁、铜、锌是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂,缺失这些矿质元素,叶绿素无法合成,叶片会变黄。,例2(2016课标全国,4,6分)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是() A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中 B.构成叶

5、绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收 C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用 D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的,解析叶绿体中的色素是有机物,可溶于无水乙醇,A正确;Mg2+是构成 叶绿素的成分,可由植物的根从土壤中吸收,B正确;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误;叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是叶绿素合成受阻引起的,D正确。 答案C 知识归纳叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光。叶绿 素的形成除需要有正常基因外,还需要有光、水、适宜的温度以及N、Mg等矿质元素。

6、,考点二光合作用的原理及应用,一光合作用的过程 1.填充过程图解,2.过程分析 (1)光反应为暗反应提供了H和ATP,其转移方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。 (2)能量变化:光能ATP中活跃的化学能有机物中稳 定的化学能。,(3)若环境中的CO2含量减少,则叶绿体中C3的含量将降低,C5的含 量将升高,H和ATP的含量将升高。 3.反应式 CO2+H2O (CH2O)+O2。,二光合作用的影响因素 1.外界因素 (1)光照的强度和光质:温室大棚适当补充光照可提高光合速率; 对温室大棚用无色透明玻璃最利于进行光合作用。 (2)空气中的CO2浓度:该物质是光合作用的原料之一,主要影响,光合作用过程

7、的暗反应阶段。 (3)环境中温度的高低:主要影响酶的活性。 (4)土壤中水分的多少:该物质是光合作用的原料之一,缺乏时首 先会引起气孔关闭,会影响CO2进入叶肉细胞,从而影响光合速率。 2.内部因素 不同植物或同一植物在不同发育期光合速率不同,其主要影响因素是叶绿体的数量以及叶绿体中色素和酶的含量。,一、光合作用的探索历程 1.普利斯特利的实验 密闭玻璃罩+绿色植物+ (1)没有发现光在植物更新空气中的作用,而将空气的更新归因于植物的生长。 (2)受当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气体的成分。 2.萨克斯的实验 黑暗中饥饿处理的绿叶,(1)该实验设置了自身对照,自变量为光的有无,因变量

8、是颜色变化(有无淀粉生成)。 (2)该实验的关键是饥饿处理,以使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显,在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。 (3)本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外,还证明光是光合作用的必要条件。 3.恩格尔曼实验,(1)结论:叶绿体是光合作用的场所,光合作用过程能产生氧气。 (2)该实验设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两组对照。自变量为光照的有无,因变量为好氧菌聚集的部位。 4.鲁宾和卡门的实验 (1)该实验设置了对照,自变量是标记物质(O和C18O2),因变量是O2的 放射性。,(2)鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O

9、中的元素在光合作用中的转移途径。,二、光反应与暗反应的区别与联系,例3(2015安徽理综,2,6分)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是() A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能 B.CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类 C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5 D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高,解析由图解可知,光反应产生的ATP和H参与C3的还原,而不参与 CO2的固定,A项、B项错误;被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O),另一部分又形成了C5,C项正确;光照强度变弱时,光反应产生的ATP

10、和H减少,故短时间内C5含量会降低,D项错误。 答案C,三、光合速率的影响因素 1.单因子变量对光合速率的影响 (1)光照强度,A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,CO2释放量即为细胞呼吸强度。 AB段:光合作用逐渐加强,但小于细胞呼吸强度。 B点:光补偿点,即光合作用强度=细胞呼吸强度。,BC段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。 C点:继续增加光照强度光合速率不再增加,C点对应的光照强度称为光饱和点。 知能拓展当条件改变时,曲线中几个关键点的移动规律 a点:与呼吸强度相关,呼吸强度增加或减小,a点相应下移或上移。,b点:此时光合速率应等于呼吸速率。若环境改变(如光照强度降低)使光合速率低于

11、呼吸速率,则b点应右移,通过增强光照强度以提高光合速率;反之则b点左移。 c点:与光合速率相关,若环境改变(如CO2浓度降低)使暗反应速率降低,光合作用对光照的需求降低,则c点左移、d点左下移动;反之则c点右移、d点右上移动。 (2)CO2浓度,图1为净光合速率曲线,A点表示CO2补偿点,即光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度;图2为实际光合速率曲线,A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 两图中的B和B点都表示CO2饱和点。 (3)温度,最适温度条件下,酶的活性最高,光合作用最强;温度过高光合速率几乎为零。,光合速率和呼吸速率的最适温度不同,与光合速率有关的酶对高温较敏感。 (4)

12、必需矿质元素,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。 (5)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,影响CO2进入叶肉细胞,间接影响光合作用。,2.多因子变量对光合速率的影响,(1)P点:限制光合速率的因素应为横坐标表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。 (2)Q点:横坐标表示的因素不再是限制光合速率的因子,限制因素主要为各曲线表示的因子。,例4(2018北京海淀上学期月考,24)图甲表示某光强度和适宜温度下,该植物光合强度增长速率随CO2浓度变化的情况,图乙

13、表示在最适温度及其他条件保持不变的情况下,某植物叶肉细胞CO2释放量随光强度变化的曲线。下列叙述正确的是() A.图甲中,与F点相比,E点三碳化合物的含量较高,B.图甲中,与G点相比,F点植物光合速率和光饱和点均较高 C.图乙中若其他条件不变,CO2浓度下降则A点将向右移动 D.若图乙中的B点骤变为C点时,短时间内NADPH含量将下降,解析与F点相比,E点CO2浓度较低,三碳化合物合成较少,所以E点三 碳化合物的含量较低,A错误;图甲曲线表示某光强度和适宜温度下,该植物光合强度增长速率随CO2浓度的变化情况,只要光合强度增长速率为正值,植物光合速率都在不断增加,G点CO2浓度较F点高,所以G点

14、光合速率和光饱和点均较F点高,B错误;若图乙中CO2浓度下降,光补偿点将增大,所以A点将向右移动,C正确;若图乙中B点骤变为C点时,光强度增加,短时间内光反应加快,NADPH含量将上升,D错误。 答案C,方法1“模型法”分析光合作用过程中的物质含量变化 1.方法模型 当外界条件改变时,光合作用过程中C3、C5及ATP和ADP含量的变化可以采用下图分析:,方法技巧,(1)光照突然停止时:ATP,ADP,C3,C5,分析如下:,(2)CO2供应突然停止时:C5,C3,ATP,ADP,分析如下:,2.含量变化模型,例5(2016天津理综,2,6分)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间

15、后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是() A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,H下降 D.绿光,C5上升,解析植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,对绿光的利用很 少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后,光反应速率加快,产物H和ATP上升,进而C3的还原过程加快,未被还原的C3下降,A、B项错误;而改用光照强度与白光相同的绿光照射后,光反应速率减慢,产物H和ATP下降,进而C3的还原过程减慢,C5下降,C项正确、D项错误。 答案C 评析本题考查捕获光能的色素、光反应和暗反应过程的能量变化 和物质变化等相关知识

16、。难度适中。,方法2“对比法”分析光合速率变化曲线和物质含量变化曲线 说明:甲图代表24小时内植物净光合速率的变化曲线,乙图代表24小时内密闭环境中的CO2含量变化曲线,曲线甲中ai与曲线乙中的AI一一对应。,1.曲线甲、乙各段变化的原因,2.曲线甲、乙分析要点的对比,例6(2018吉林实验中学月考,15)某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验,连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率,得到如图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定),据图分析正确的是() A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个,B.绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时 C.实验开始的前2

17、4小时比后24小时的平均光照强度弱 D.实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体,解析图中细线是在恒温密闭环境中测得的二氧化碳吸收速率,当吸 收速率为零时,表示植物不从外界吸收二氧化碳,此时光合作用所需的二氧化碳全由呼吸作用提供,即此时呼吸速率与光合速率相等。根据图解可知呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个,分别在第6、18、30、42小时,A错误;据曲线分析,CO2吸收速率最大时对应的时刻是第36小时,B错误;由曲线图看出,前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低,因此,前24小时比后24小时的平均光照强度弱,C正确;实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体

18、和叶绿体,D错误。 答案C,考点三光合作用与细胞呼吸的关系,一光合作用和有氧呼吸的区别,二光合作用和细胞呼吸的联系 1.过程联系 上图表示叶肉细胞内部分代谢过程,表示物质,甲戊表示过程,请写出相应的物质和过程名称。ATP、丙酮酸、CO2、,O2;甲光反应;乙有氧呼吸第二阶段。,2.物质联系 3.能量联系,1.光合作用与有氧呼吸过程中H和ATP来源、去路的比较,2.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读 (1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数值为呼吸速率(A点)。 (2)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。,(3)各点(段)的光合作用和呼吸

19、作用分析,例7(2017四川成都五校期初联考,11)如图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是() A.过程产生H,过程消耗H,过程既产生也消耗H B.过程只发生在叶绿体基质,过程只发生在线粒体基质 C.过程消耗CO2释放O2,过程消耗O2释放CO2 D.若叶肉细胞内过程的速率大于过程的速率,则甘蔗的干重必然增加,解析过程分别为光反应、暗反应和呼吸作用,光反应中水的 光解产生H ,暗反应中消耗H和ATP,呼吸作用中第一、二阶段产生H,第三阶段消耗H,A正确;甘蔗叶肉细胞的暗反应只发生在叶绿体基质,过程发生在细胞质基质和线粒体,B错误;光反应不消耗CO2,只是释放O2,C错误;

20、叶肉细胞内过程的速率大于过程的速率,甘蔗的干重不一定增加,因为甘蔗干重增加的条件是整个植株的有机物合成量大于消耗量,而图示仅为叶肉细胞中的能量代谢,D错误。 答案A,方法1光合作用和呼吸作用过程中“三率”的判断和计算 1.“三率”的概念及内在关系 (1)呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定组织的CO2释放量或O2吸收量。 (2)真正(总)光合速率:表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量。 (3)净光合速率:植物绿色组织在有光条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行时,测得的数据为净光合速率。从数值关系上:净光合速率=光合速

21、率呼吸速率。,方法技巧,(1)根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该值代表呼吸速率,该曲线则代表净光合速率;若CO2吸收值为0,该曲线代表真正光合速率。 (2)根据实验条件判定:实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值,则为呼吸速率;若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为净光合速率。 (3)根据代谢过程图解进行判定:,2.“三率”的判断,图中和分别表示从外界吸收的CO2和释放到外界中的O2,两者均表示净光合速率;图中和分别表示线粒体进行细胞呼吸产生的CO2和消耗的O2,两者均表示呼吸速率;图中和分别表示叶绿体进行光合作用利用的CO2和产生的O2,两者均表示真正

22、光合速率。 故:=+;=+。 (4)根据关键词判定:(单位时间内的变化量),提示表中“CO2吸收量”是指植物体或植物细胞吸收的CO2量,代表净光合速率;若有文字表述为“光合作用CO2吸收量”则代表真正光合速率。 3.植物有机物积累量的计算方法 (1)计算方法:常见以下两种情况 持续光照条件下:有机物积累量=V净t。 有时光照有时黑暗条件下,有两种计算方法:,方法一:有机物积累量=光合作用产生量-呼吸作用消耗量=(V净+V呼)t光 V呼(t光+t暗) 方法二:有机物积累量=光照时的积累量-黑暗时的消耗量=V净t光 V呼t暗 (2)注意事项: 判断植物体能否正常生长,即判断植物有机物积累量是否大于

23、0。 注意所求与已知的物质是否一致,如已知CO2的量求葡萄糖的量,则需要借助反应式运用化学计算方法进行换算。 计算结果还应注意时间、面积、质量、物质的量等单位是否统一。,例8(2018湖北黄冈上学期质检,23)将大豆幼苗放在特定的实验装置中,研究温度对光合作用和呼吸作用的影响,各组其他实验条件相同且适宜,实验以CO2的吸收量与释放量为指标,实验结果如表所示:,下面对该表数据分析有错误的是() A.每天光照24小时,在25 时幼苗生长最快 B.每天光照24小时,在35 时幼苗不能生长 C.每天光照12小时,20 时幼苗积累的有机物最多 D.每天光照12小时,30 时积累的有机物与5 时的相等,解

24、析表中“黑暗中CO2释放量”代表呼吸速率,“光照下CO2吸收 量”代表净光合速率。 判断每天光照24小时条件下幼苗生长最快的温度,即判断净光合速率最大时对应的温度,A正确;35 时净光合速率大于0,所以每天光照24小时幼苗可以生长,B错误;每天光照12小时、黑暗12小时,幼苗积累有机物的量=12净光合速率-12呼吸速率=12(净光合速率-呼吸速率),20 时净光合速率与呼吸速率的差值最大,幼苗积累的有机物最多,C正确;每天光照12小时,30 时积累的有机物(用CO2吸收量表示)为12 h3.5 mg/h-12 h3.0 mg/h=6 mg,5 时积累的有机物(用CO2吸收量表示)为12 h1.0 mg/h-12 h0.5 mg/h=6 mg,两者相等,D正确。 答案B,方法2“实验法”测定光合速率和呼吸速率 1.常用方法:密闭装置法、黑白瓶法、半叶法等。 2.测定原理:光照条件下单位时间内物质(CO2、O2、有机物)的变化量为净光合速率,黑暗条件下单位时间内物质的变化量为呼吸速率,两者之