必修1__第四单元__第3讲__能量之源——光与光合作用.ppt

1、,1.色素与吸收光谱,(1)连续光谱：可见光三棱镜赤、橙、黄、绿、青、 蓝、紫。 (2)吸收光谱：可见光色素溶液三棱镜红光、蓝 光、紫光区出现强暗带，绿光区几乎无变化(说明对绿光吸 收非常少)。,不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不同的影响。 叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等 不吸收。 叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫 光的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸 收量较少。,2色素与光能转换,3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

2、，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。 (3)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。,1(2008海南高考)关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的 描述，错误的是 () A叶绿体色素与ATP的合成有关 B叶绿体色素参与ATP的分解 C叶绿体色素与O2和H的形成有关 D叶绿体色素能吸收和传递光能,解析：叶绿体中的色素能吸收、传递和转化光能，将水光解、释放氧气，同时生成ATP和H。,答案：B,1.光反应与暗反应,CO2的固定： CO2C

3、5 2C3 CO2的还原：,2.光合速率 (1)表示方法：单位时间内单位面积叶片利用CO2(或放出O2、 生产有机物)的量。 (2)单位：mg/(cm2h)。,(3)图解与计算 表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的关系：,计算方法：真(实际)光合速率=表观光合速率(净光合速率或实测光合速率)+细胞呼吸速率。 即真(实际)光合速率是实际测量的光合速率与细胞呼吸速率的代数和。,(4)测定方法 呼吸速率：将植物置于黑暗中，测定实验容器中CO2 增加量、O2减少量或有机物减少量。 表观光合速率：将植物置于光下，测定实验容器中 O2增加量、CO2减少量或有机物增加量。,植物每天的有机物积累量取决于光合

4、作用与细胞呼吸速 率的代数和(即净光合速率)，若大于零，则净积累，植 物生长；若小于零，则净消耗，植物无法正常生长。 在有关问题中，若相关数据是在黑暗(或光照强度为零) 时测得，则该数据代表呼吸速率。黑暗中只进行细胞呼 吸，表观光合速率为负值，真光合速率为零。若是在光 下测得，则该数据代表净光合速率，只有特别说明是光 合总量时，才代表真光合速率。,2利用小球藻培养液进行实验时，加入抑制光合作用的暗 反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速 率下降。原因主要是 () A叶绿素吸收光能的效率下降 BH的积累抑制了水的分解 CATP合成所需的酶的活性受到抑制 D暗反应中生成的水减少，使得光反

5、应的原料不足,解析：抑制暗反应的药物不会影响光反应过程中叶绿素吸收光能和酶的活性，暗反应消耗光反应产生的ATP和H，暗反应减弱，ATP和H的消耗减少，抑制了水的光解，使光反应减弱，氧气的释放速率下降。,答案：B,光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌能进行，但细 胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。 光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼 吸产生的ATP可供各项生命活动利用。 光合作用的光反应中产生的H来自于水的光解，用于暗 反应中C3的还原以生成(CH2O)；有氧呼吸中产生的H来 自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合 生成H2O，并产生大量ATP。,原核生物虽无叶绿体或线

6、粒体，但也可进行光合作用(如 蓝藻)和有氧呼吸(如蓝藻、根瘤菌等)。 生命活动的能量供应过程： 光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP 中活跃的化学能生命活动。,3(2010烟台质检)下图表示某绿色植物在生长阶段体内 物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料， 表示相关过程，有关说法不正确的是 (),.,A图中过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜 B光合作用过程中H来源于过程中水的光解，用于 过程C3的还原 C在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了H、ATP外，产 物中还有丙酮酸 D、过程中产生ATP最多的是过程,解析：相当于有氧呼吸第一、二阶段，为第三阶段，其中产生ATP最多的是第三阶

7、段(即)。,答案：D,1.内部因素 (1)同一植物的不同生长发育阶段,根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。,(2)同一叶片的不同生长发育时期,曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体、叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，茎叶蔬菜及时换新叶，这样可减少其细胞呼吸对有机物的消耗。,2单因子外界因素的影响 (1)光照强度

8、,曲线分析 aA点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。 bAB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，B点称为光补偿点，阴生植物光补偿点左移(如虚线所示)。,. . . .,cBC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点对应的光照强度称为光合作用的饱和点，C点对应的CO2吸收值表示表观光合速率。 d真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，

9、林带树种的配置、合理采伐，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。,. . .,(2)CO2浓度,曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B点都表示CO2饱和点。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，提高光合作用速率。,. . .,. . .,(3)矿质元素,曲线的含义：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 溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降。 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适

10、 量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。,(4)温度,曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率的。 应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。,3多因子外界因素对光合作用速率的影响,(1)曲线分析 P点前，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。 P点到Q点之间，限制因子既有横坐标因素，也有其他 因素。 Q点后，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，可采取适当提高图示中的其他 因子的方法。,(2)应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增 加光合酶的活性，提高光

11、合速率，也可同时适当充加CO2， 进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强 度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通 过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合 速率，以达到增产的目的。,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(CH2O)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：,4下图表示三种植物叶片光合作用速度的日变化。请据 图回答。,(1)光合作用速率与呼吸作用速率相等的时刻，a植物叶片出现在_，c植物叶片出现在_。 (2)在600800时之间，单位时间内吸收CO2最多的

12、是_植物叶片。 (3)b植物叶片在晴天中午光照强烈时，光合作用速率出现了低谷，这一现象被称为光合作用的“午休”现象。产生这一现象的主要原因是_ _。 (4)c植物叶片一天内光合作用速率变化的特点是_ _。,(5)从图中的结果推测，三种植物叶片一天内有机物积累量多少的顺序是_。 (6)在一定的CO2浓度和适宜温度下，把某植物叶片置于5千勒克斯(光合作用速率44 mg CO2/100 cm2叶小时)光照下14小时，其余时间置于黑暗中(呼吸作用速率6.6 mg CO2/100 cm2叶小时)，则一天内该植物每25 cm2叶片葡萄糖积累量为_mg。,解析：光合作用速率与呼吸作用速率相等的时刻，就是曲线

13、与横坐标相交点的时间；横坐标与其上方曲线围成的面积大小，可表示植物吸收CO2的多少。中午前后光合作用速率下降，出现“午休现象”，原因是：水分在中午供给不足，气孔关闭；CO2供应不足。不同植物一天内积累的有机物有差别，可根据曲线图横轴上方的面积大小加以比较。根据光合作用及呼吸作用反应式可知：6CO2C6H12O66CO2，一天中，100 cm2叶片光合作用的合,成量 420 mg,100 cm2 叶片呼吸作用的消耗量 108 mg,25 cm2叶片每天的积累葡萄糖量 78 mg。,答案：(1)1900、5001000、1500(2)b (3)中午光照强烈，为减少体内水分散失，气孔关闭，通过气孔进

14、入的CO2量减少(4)在10001500时之间，光合作用速率为负值，其余时间为正值(5)abc(6) 78,1.概念：化能合成作用是一些生物(如硝化细菌)利用化学能 (体外环境物质氧化释放的能量)把CO2和H2O合成储存能量 的有机物的过程。 1.实例：硝化细菌主要有两类：一类是亚硝化细菌，可将 氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧 化成硝酸，两者都能利用释放的能量都能把无机物合成 有机物。,3光合作用和化能合成作用可用下式表示,4光合作用与化能合成作用的比较,5三种单细胞生物均具有细胞壁、没有核膜，它们生活所 需条件如下(“”表示需要)，下列说法错误的是(),A.甲能通过叶绿体将

15、CO2和H2O转化成有机物 B乙在生态系统的成分中可能是分解者 C丙能进行化能合成作用，能量来源是氨的氧化 D甲、丙是需氧型生物,解析：甲需要光、O2及CO2，而不需要C6H12O6，说明甲能进行光合作用合成有机物，但甲是原核生物，不具有叶绿体；乙需要C6H12O6，但不需O2，说明乙为厌氧异养生物；丙需要O2、CO2和NH3，但不需光和C6H12O6，说明丙可利用NH3氧化释放的能量来合成有机物。,答案：A,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 BH2O在光下分解为H和O2的过程发生在基质中 CCO2的固定过程发

16、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,解析细胞的结构与功能是相互适应的。叶绿体中的色素和光反应所需的酶分布在类囊体的薄膜上，是进行光反应阶段的必需条件，叶绿体基质含有暗反应所需的酶，是进行暗反应阶段的场所。,答案D,在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。,(1)68 h间，光合速率(大于、小于)呼吸速率，容器内的O2含量，CO2含量，植株干重。 (2)910 h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是；10 h时不再产生ATP的细胞器是；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐

17、下降并完全耗尽，此时另一细胞器即停止ATP的合成，成为ATP合成的唯一场所。 (3)若在8 h时，将容器置于冰浴中，请推测呼吸速率会出现的变化及其原因。,解析分析曲线图可知，68 h间，光合速率大于呼吸速率，则容器内的O2含量增加，CO2含量下降，植株干重增加。910 h间，光合速率迅速下降，因CO2充足，只能是光照突然减弱。10 h时光合速率为零，叶绿体不再产生ATP和O2，呼吸继续消耗O2，导致容器内的O2耗尽，有氧呼吸无法进行，只能在细胞质基质中进行无氧呼吸，此时线粒体无法产生ATP，只有细胞质基质可合成ATP。若8 h时，将容器置于冰浴中，由于温度降低，导致酶活性下降，而致使呼吸速率下

18、降。,答案(1)大于上升下降增加 (2)光照强度叶绿体线粒体细胞质基质 (3)呼吸速率下降，相关酶的活性因降温而下降,不同状况下，同一植物气体代 谢特点及代谢相对强度的表示方法 (1)黑暗状况时 植物只进行细胞呼吸，不进行光合 作用。此状态下，植物从外界吸收 O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外(如图甲)。,(2)弱光情况下 植物同时进行光合作用和细 胞呼吸： 细胞呼吸速率大于光合作 用速率：植物的气体代谢特 点与黑暗情况下相同。但吸 收O2放出CO2量较少(如图乙)。 细胞呼吸速率等于光合作用速率时：植物与外界不进 行气体交换，即没有O2和CO2的吸收与释放(如图丙)。,(3)较强光照时

19、 植物同时进行光合作用和细胞呼吸，且光合作用速率大 于细胞呼吸速率(如图丁)。,在自然条件下光合作用的正常进行要受多种因素的影响，一个生物兴趣小组研究CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为正确的是 (),AB C D,解析温度影响光合作用酶的活性，当温度低于酶的最适温度时，随着温度升高，酶活性逐渐增强，光合强度逐渐增大，超过酶的最适温度时，酶活性下降甚至失去活性，光合强度逐渐降低直至为零。,答案A,(1)叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇(或丙酮) 中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。 (2)色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素

20、分子随层 析液在滤纸条上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析 液在滤纸条上扩散得慢，因而可用层析液将不同色素进 行分离。,(1)实验成功的关键 叶片要新鲜、颜色要深绿。 滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤 液挥发。 滤液细线不仅要细、直，而且要含有比较多的色素。 滤纸上的滤液细线不能浸入层析液中。,(2)注意事项 制作取定性滤纸条时，注意双手尽量不要接触纸面， 以免手上的油脂或其他脏物污染滤纸。 根据烧杯的高度制备滤纸条，让滤纸条长度高出烧 杯1 cm，高出的部分做直角弯折。 画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。 研磨要迅速、充分。a.因为丙酮容易挥发；b.为了使 叶绿体完全破裂，从

21、而能提取较多的色素；c.叶绿素极 不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而破坏。 制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可 以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。,从色素带的宽度可推知色素含量的多少； 从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度大小； 在滤纸上相邻色素带间，距离最近的两条色素带是叶 绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素 与叶黄素。,(2008江苏高考)分别在A、B、C 3个研钵中加2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到3种不同颜色的溶液，即深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。,注：“”表示加；“”表示不加。,试回答： (1)A处理得

22、到的溶液颜色是_，原因是_ _。 (2)B处理得到的溶液颜色是_，原因是_ _。 (3)C处理得到的溶液颜色是_，原因是_ _。,解析加入少量CaCO3可以防止叶绿素受到破坏，95%的乙醇能溶解叶绿素，而蒸馏水是作为对照(叶绿素不溶于水)。通过比较可知，A由于没有加入少量CaCO3，部分叶绿素受到破坏，处理得到的滤液颜色是黄绿色；B虽加了少量CaCO3，但没加乙醇，只加了蒸馏水，由于叶绿素不溶于水，处理得到的滤液几乎无色；C加入少量的CaCO3和乙醇，没加蒸馏水，由于大量叶绿素溶于乙醇中，处理得到的滤液颜色是深绿色。,答案(1)黄绿色部分叶绿素受到破坏 (2)几乎无色叶绿素不溶于水 (3)深绿

23、色大量叶绿素溶于乙醇,随堂高考 1(2009江苏高考)某研究性学习小组采用盆栽实验，探究 土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时 土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分 条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析正 确的有(多选) (),A叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势 B叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降 C实验24天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引 起的 D实验24天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下 降引起的,解析：由图示曲线信息可知，实验条件下，随干旱时间的延长叶片的光合速率呈下降趋势；对比甲、乙图示可知，叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含

24、量下降；由于24天光合速率下降早于叶绿素含量下降，因此，光合速率的下降不是叶绿素含量下降引起的；实验条件下，随时间推移，植物缺水严重、叶片失水、气孔关闭，导致CO2吸收减少，使光合速率下降。,答案：ABD,2(2009四川高考)大气中CO2浓度升高引起的温室效应， 可能改变土壤水分状况和矿质元素含量。为探究有关 生态因子的变化对植物的影响，有人用同一环境中生 长的两种植物，在温度、光照和水分等适宜条件下做 了模拟试验，测得数据如表。下列相关分析，不正确 的是 (),.,*蒸腾比率：植物消耗1摩尔水，通过光合作用固定的CO2微摩尔数。,ACO2浓度升高和施磷肥都能促进两种植物的光合作用， 施磷肥

25、的效果更明显 B两种CO2浓度下，施磷肥对石楠光合作用的促进作用都 大于欧洲蕨 C由试验结果可推测，干旱对欧洲蕨光合作用的影响大于 石楠 D两种植物光合作用的最适CO2浓度都高于355 molmol1,解析：由表中所列蒸腾比率数据分析可知，欧洲蕨每消耗1 mol水，通过光合作用固定的CO2量要多于石楠，干旱缺水时对石楠光合作用影响较大。,答案：C,3(2009浙江高考)下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙 述，正确的是 () A无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜 BCO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2 的过程发生在线粒体中 C光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程 中

26、化学能转变为热能和ATP D夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适 当降低温度，可提高作物产量,解析：无氧条件下植物细胞无氧呼吸产生酒精对水果细胞有毒害作用，零下低温易引起细胞结冰，二者均不利于水果的保鲜；C6H12O6在细胞质基质中分解产生丙酮酸，丙酮酸进入线粒体中进一步分解产生CO2和H2O；光合作用过程包括光反应和暗反应，可将光能转变为稳定的化学能，细胞呼吸过程是将有机物中稳定的化学能转变成ATP和热能，因ATP也属于化学能，故C项不确切；夏季连续阴雨天，限制光合作用的主要因素是光照，适当增加光照能够提高光合速率，夜间适当降低温度可降低呼吸速率，二者结合起来，可提高作物产量。,答案

27、：D,4(2009海南高考)在其他条件适宜的情况下，在供试植物正 常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中开始连续取 样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是 () AC3和C5都迅速减少 BC3和C5都迅速增加 CC3迅速增加，C5迅速减少 DC3迅速减少，C5迅速增加,解析：突然停止光照，光反应不再进行，无ATP和H的产生，C3化合物不被还原，而C5化合物还要与CO2结合继续生成C3化合物，结果是C3迅速增加，C5迅速减少。,答案：C,5(2009全国卷)(1)下图表示A、B两种植物在光照等其他 条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变 化的响应特性。据图判断在CO

28、2浓度为300 LL1(接近 大气CO2浓度)时，光合作用强度较高的植物是_。,(2)若将上述两种植物幼苗置于同一密闭的玻璃罩中，在光照等其他条件适宜的情况下，一段时间内，生长首先受影响的植物是，原因是_ _。 (3)当植物净固定CO2量为0时，表明植物_ _。,解析：(1)由图可知，在CO2浓度为300 L/L时，A种植物的光合作用强度较强。(2)分析图可知，在低浓度CO2条件下，A种植物利用CO2进行光合作用能力强于B种植物。在同一密闭的玻璃罩中，光照等其他条件适宜时，光合作用强于呼吸作用，会导致玻璃罩内CO2浓度降低。此时，B种植物的光合作用强度明显减弱，光合产物积累减少，所以B植物生长

29、首先受到影响。(3)植物净固定CO2量为0时即植物的净光合作用量为0，表明光合作用固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量。,答案：(1)A (2)B两种植物光合作用强度对CO2浓度变化的响应特性不同，在低浓度CO2条件下，B植物利用CO2进行光合作用的能力弱，积累光合产物少，故随着玻璃罩中CO2浓度的降低，B植物生长首先受影响(其他合理即可) (3)光合作用固定的CO2量与呼吸释放的CO2量相等,6(2009山东高考)智能温室无土栽培作物，易于管理，优 质高产。该项技术广泛应用于现代农业。 (1)无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用 是_和_。植物因种 类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以 应视具体情况调整_，供作物 _性吸收无机盐离子。 (2)营养液中某些无机盐离子浓度比根细胞内的低，植 物仍可通过_方式吸收。若栽培池内较长 时间通气不畅，作物根部可能出现的症状是_， 其生理原因是_。,(3)如图表示温室内光照强度(E)与 作物光合速率()的关系。在温度、 水分和无机盐均适宜的条件下，当 EC时，可采取_措施，保证作物的最大光合速率。如遇连阴天，温室需补光，选用_光最有效。,解析：植物对无机盐的吸收具有选择性，不同植物对矿质离子的需求量不同，