高中生物 1.5.4能量之源 光和光合作用課件 新人教版.ppt

第4節(jié)能量之源 光與光合作用 一 捕獲光能的色素和葉綠體的結構1 葉綠體 1 結構示意圖 暗反應 色素 與光反應有關的酶 光合作用 葉綠體 2 色素的種類和功能 葉綠素 葉綠素a 葉綠素b 藍紫光和紅光 類胡蘿卜素 黃 橙黃 藍紫光 點撥 葉綠體和液泡中都有色素 但只有葉綠體中的色素參與光能的捕獲 葉綠體中的色素只存在于光反應部位 葉綠體類囊體薄膜上 與光合作用有關的酶存在于兩個部位 葉綠體類囊體薄膜上和基質中 二 光合作用的探究歷程請將科學家和其相關實驗的結論連起來 三 光合作用的過程1 光反應與暗反應 2 總反應式 四 影響光合速率的環(huán)境因素1 空氣中 2 土壤中 3 光照的 以及光的成分 4 等 co2的濃度 水分的多少 長短與強弱 溫度的高低 思維判斷 1 葉綠體中的色素分布在類囊體腔內 分析 葉綠體的色素分布在類囊體薄膜上 2 能進行光合作用的生物一定含有葉綠體 分析 不一定 如藍藻沒有葉綠體也能進行光合作用 3 植物體自身的遺傳特性可以影響光合速率 分析 影響光合速率的因素很多 既有內部因素也有外界環(huán)境因素 植物體自身的遺傳特性 如陰生植物 陽生植物 是內部因素之一 4 暗反應必須在無光條件下進行 分析 光合作用的暗反應不需要光 但在有光條件下仍能正常進行 5 無色透明塑料大棚比綠色塑料大棚光合作用效率高 分析 無色透明塑料大棚中各色光均能透過 綠色大棚主要透過綠色光 其他光被吸收 所以用無色透明大棚的光合作用效率高 光合作用 1 光反應與暗反應的比較 必須在光下 葉綠體類囊體薄膜 葉綠體基質 有光 無光都可以 光能 atp中活躍的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能 光反應為暗反應提供 h atp 暗反應為光反應提供adp和pi 如圖 2 光合作用過程中元素去向6co2 12h2oc6h12o6 6h2o 6o2 1 氧元素 2 碳元素 co2c3 ch2o 3 氫元素 h2o h ch2o h2oo2co2 ch2o 3 條件驟變時物質量的變化 高考警示鐘 1 光合作用光反應產(chǎn)生的atp只用于暗反應階段 不能用于其他生命活動 其他生命活動所需atp只能來自細胞呼吸 2 co2中的c先進入c3然后進入 ch2o 典例訓練1 2011 新課標全國卷 在光照等適宜條件下 將培養(yǎng)在co2濃度為1 環(huán)境中的某植物迅速轉移到co2濃度為0 003 的環(huán)境中 其葉片暗反應中c3和c5微摩爾濃度的變化趨勢如圖 回答問題 1 圖中物質a是 c3 c5 2 在co2濃度為1 的環(huán)境中 物質b的濃度比a低 原因是 將co2濃度從1 迅速降低到0 003 后 物質b濃度升高的原因是 3 若使該植物繼續(xù)處于co2濃度為0 003 的環(huán)境中 暗反應中c3和c5濃度達到穩(wěn)定時 物質a的濃度將比b的 低 高 4 co2濃度為0 003 時 該植物光合速率最大時所需要的光照強度比co2濃度為1 時的 高 低 其原因是 解題指南 1 知識儲備 1 co2濃度改變直接影響co2的固定 co2濃度降低 暗反應速率會減慢 2 光反應為暗反應提供atp h 直接影響c3的還原過程 2 解題關鍵 根據(jù)co2的含量變化正確判斷圖解中曲線a b的名稱 當暗反應中c3和c5濃度達到穩(wěn)定時 根據(jù)co2的固定和c3還原的反應式可知 c3的分子數(shù)比c5的分子數(shù)多 解析 1 由圖可以看出 當co2濃度由1 降低到0 003 時 在短時間內 暗反應中發(fā)生的反應是co2 c52c3 所以co2濃度降低時 c3含量降低 故物質a是c3 2 在co2濃度為1 時 由于co2 c52c3 一個c5生成兩個c3 所以c3分子數(shù)是c5的兩倍 故物質b濃度比a濃度低 當co2濃度從1 降到0 003 時 c5的合成速率不變 消耗速率卻減慢 導致c5積累 3 co2濃度為0 003 時 c3和c5的濃度達到穩(wěn)定后 暗反應保持穩(wěn)定 此時仍根據(jù)暗反應中co2的固定的反應式確定 c3的量應是c5的量的2倍 故持續(xù)在co2濃度為0 003 的環(huán)境中 a濃度比b濃度高 4 co2濃度低時 意味著暗反應強度降低 所需要的atp及 h 少 答案 1 c3 2 暗反應速率在該環(huán)境中已達到穩(wěn)定 即c3和c5的含量穩(wěn)定 根據(jù)co2 c52c3知 此時c3的分子數(shù)是c5的2倍 因此b的濃度比a低當co2濃度突然降低時 c5的合成速率不變 消耗速率卻減慢 導致c5積累 3 高 4 低co2濃度低時 暗反應的強度低 所需atp和 h 少 變式訓練 如圖為光合作用過程示意圖 在適宜條件下栽培小麥 如果突然將c降低至極低水平 其他條件不變 則a b在葉綠體中含量的變化將會是 a a上升 b下降b a b都上升c a b都下降d a下降 b上升 解析 選b 由圖解分析 c是co2 a和b是 h atp 若在其他條件不變的情況下 將c降低至極低水平 co2的固定減弱 c3還原減慢 消耗 h 和atp減少 則a b在葉綠體中含量的變化將會是都上升 光合作用速率的影響因素及應用1 單因子對光合作用速率影響的分析 1 光照強度 如圖所示 co2吸收 co2釋放 0 b c 光照強度 表示增大 a 曲線分析 a點 光照強度為0 此時只進行細胞呼吸 co2釋放量表明此時的呼吸強度 ab段 光照強度加強 光合作用逐漸加強 co2的釋放量逐漸減少 有一部分用于光合作用 此段細胞呼吸強度大于光合作用強度 b點 光補償點 即光合作用強度 細胞呼吸強度 細胞呼吸釋放的co2全部用于光合作用 bc段 隨著光照強度不斷加強 光合作用不斷加強 到c點不再加強 稱c點為光飽和點 應用 陰生植物的光補償點和光飽和點比較低 如圖中虛線所示 間作套種時農作物的種類搭配 林帶樹種的配置 冬季溫室栽培等都與光補償點有關 2 co2濃度 含水量和礦質元素 如圖所示 曲線分析 co2和水是光合作用的原料 礦質元素直接或間接影響光合作用 在一定范圍內 co2 水和礦質元素越多 光合作用速率越快 但到a點時 即co2 水 礦質元素達到飽和時 就不再增加了 應用 正其行 通其風 溫室內充co2 即提高co2濃度 增加產(chǎn)量的方法 合理灌溉 施肥 可促進葉片面積增大 提高酶的合成速率 增加光合作用速率 3 溫度 如圖所示 曲線分析 光合作用是在酶催化下進行的 溫度直接影響酶的活性 一般植物在10 35 下正常進行光合作用 其中ab段 10 35 隨溫度的升高而逐漸加強 b點 35 以上光合酶活性下降 光合作用開始下降 50 左右光合作用停止 應用 冬天 溫室栽培可適當提高溫度 夏天 溫室栽培可適當降低溫度 白天調到光合作用最適溫度 以提高光合作用 晚上適當降低溫室溫度 以降低細胞呼吸 保證有機物的積累 2 多因子對光合作用速率影響的分析 如圖所示 曲線分析 p點 限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子 隨著因子的不斷加強 光合速率不斷提高 q點 橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因子 影響因素主要為各曲線所表示的因子 應用 溫室栽培時 在一定光照強度下 白天適當提高溫度 增加光合酶的活性 提高光合速率 也可同時適當增加co2 進一步提高光合速率 當溫度適宜時 可適當增加光照強度和co2濃度以提高光合速率 技巧點撥臺 對于有飽和點 平衡點 的坐標曲線 分析其限制因素的時候要分兩部分 1 達到飽和點以前的限制因素 為橫坐標表示的因素 2 達到飽和點以后的限制因素 為橫坐標表示的因素以外的因素 典例訓練2 2012 衡陽模擬 如圖表示某植物光合作用強度與環(huán)境因素之間的關系 據(jù)圖回答 1 甲圖表示在光照較弱的情況下 光合作用強度隨 的增加而增加 這種情況下 主要影響的是光合作用過程的 階段 在光照超過某一強度時 光合作用的強度不再增加 此時主要是光合作用的 階段受到限制 2 乙圖中c點對應的溫度為植物光合作用的 出現(xiàn)cd段的原因是 3 其他條件適宜 若溫度升高至50 請在甲圖上繪出相應曲線 解題指南 1 考查實質 本題主要考查溫度和光照強度對光合作用的影響 2 解題關鍵 1 分析坐標圖明確甲圖中a b點的主要限制因素 2 注意乙圖中50 對光合作用的影響大小在20 和30 之間 解析 1 據(jù)圖示可知 在光照強度較弱時 光合作用強度隨光照強度的增加而增加 此時光反應階段提供的 h 和atp是限制光合作用強度的主要因素 當光照強度超過某一數(shù)值時 光合作用強度不再增加 此時光反應階段提供的 h 和atp充足 限制光合作用強度的因素是溫度 影響酶的活性 或二氧化碳的濃度對光合作用暗反應階段的影響 2 乙圖中c點對應的溫度下 光合作用強度最大 此時的溫度稱為植物光合作用的最適溫度 當溫度超過最適溫度時 部分酶變性失活 光合作用強度下降 3 據(jù)乙圖可知 當溫度升高到50 時 光合作用強度小于30 時 大于20 時 答案 1 光照強度光反應暗反應 2 最適溫度隨溫度的升高 酶活性降低 光合作用強度降低 3 變式訓練 為探究影響光合作用強度的因素 將同一品種玉米苗置于25 條件下培養(yǎng) 實驗結果如圖所示 以下說法正確的是 a 施肥與co2吸收量無關b 與a點相比 b點條件下限制co2吸收量的主要因素是光照強度c 與d點相比 限制c點玉米苗吸收co2的主要因素是土壤含水量d 與c點相比 a點施肥過少 限制了co2吸收量 解析 選c 據(jù)圖示可知 當土壤含水量介于40 60 時 在光照強度相同的條件下 施肥后co2吸收量比未施肥時明顯增多 a錯 圖中a b是在光照強度相同的條件下獲得的co2吸收量 因此a b的不同與光照強度無關 從圖中可以看出 a b的不同是因為土壤含水量不同所致 b錯 同時根據(jù)對b項的分析 可知c項是對的 a c兩點co2吸收量不同的原因是光照強度不同 與施肥無關 d錯 變式備選 光照強度和co2濃度是影響光合作用的兩個主要外界因素 下列圖像是北方夏季某一晴天中棉花葉片光合作用強度的變化曲線 其中正確的圖解是 解析 選c 夏季晴天中 光照強度會發(fā)生變化 光合作用強度也會隨之變化 夏季中午12時左右光照最強 溫度升高 蒸騰過旺 導致氣孔關閉 co2供應不足 光合作用強度降低 光合作用與有氧呼吸的關系1 區(qū)別 光能 化學能 儲能 化學能 atp中活躍的化學能 熱能 放能 葉綠體 分解有機物 釋放能量 供細胞利用 合成有機物 儲存能量 活細胞 主要在線粒體 只在光下進行 有光 無光都能進行 2 聯(lián)系 技巧點撥臺 光合速率與呼吸速率 1 曲線 2 曲線解讀 呼吸速率 可用黑暗實驗裝置中co2增加量 o2減少量或有機物減少量表示 凈光合速率 用有光條件下實驗裝置中o2增加量 co2減少量或有機物增加量來表示 3 凈光合速率和真正光合速率的判定方法 若為坐標曲線形式 當光照強度為0時 co2吸收值為0 則為真正 實際 光合速率 若是負值則為凈光合速率 若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測定值 則為凈光合速率 有機物積累量一般為凈光合速率 制造量一般為真正 實際 光合速率 典例訓練3 2012 聊城模擬 將某綠色植物放在特定的實驗裝置中 研究溫度對光合作用和細胞呼吸的影響 其他實驗條件都是理想的 實驗以co2的吸收量與釋放量為指標 實驗結果如表所示 單位 mg h 下面對該表數(shù)據(jù)分析正確的是 a 晝夜不停地光照 在35 時該植物不能生長b 晝夜不停地光照 在20 時該植物生長得最快c 每天光照12小時 20 時該植物積累有機物最多d 每天光照12小時 30 時積累的有機物是10 時的2倍 解題指南 1 知識儲備 光照下吸收co2代表的是凈光合作用速率 黑暗中釋放的co2代表的是細胞呼吸速率 實際光合速率等于二者的和 2 解題關鍵 晝夜不停地光照時只比較凈光合作用速率 每天光照12小時時 需將凈光合作用速率減去呼吸作用速率 解析 選c 由于光照下吸收co2代表的是凈光合作用速率 黑暗中釋放的co2代表的是細胞呼吸速率 實際光合速率等于二者的和 通過計算和分析知 在35 時由于有凈光合作用速率 晝夜不停地光照 該植物能生長 晝夜不停地光照 在25 時該植物生長得最快 每天光照12小時 10 時積累的有機物是30 時的2倍 變式訓練 綠色植物的光合作用與細胞呼吸之間有密切的聯(lián)系 如圖表示兩者之間的部分關系 下列相關分析中 錯誤的是 a 過程中發(fā)生的能量變化是光能轉變成活躍的化學能b 陽光下正常生長的植物迅速移入暗室 x物質含量增加c 過程中能使adp含量增多的是 過程d 圖中 過程進行的部位是細胞質基質 解析 選c 由圖分析知 過程表示光合作用過程 水的光解過程中發(fā)生的能量變化是光能轉變成活躍的化學能 陽光下正常生長的植物迅速移入暗室 x c3 物質含量增加 過程中能使adp含量增多的是 過程都消耗adp產(chǎn)生atp 光合作用的探究歷程 高考警示鐘 實驗?？家族e點 1 薩克斯實驗中暗處理的目的 消耗掉葉片中原有的淀粉 曝光與遮光形成對照 檢驗試劑為碘蒸氣 檢驗前用酒精水浴加熱處理 目的是溶解色素 2 恩格爾曼選用水綿做實驗材料的好處 葉綠體大 呈帶狀 便于觀察 所用細菌異化作用類型為需氧型 3 魯賓 卡門用的實驗方法為同位素標記法 4 卡爾文選用小球藻做實驗 用同位素標記法揭示了暗反應過程 如圖表示在較強光照且溫度相同以及水和小球藻懸浮液的質量相等的條件下 小球藻進行光合作用的實驗示意圖 一段時間后 以下相關比較不正確的是 a y2的質量大于y3的質量b 中小球藻懸浮液的質量大于 中小球藻懸浮液的質量c 中水的質量大于 中水的質量d 試管 的質量大于試管 的質量 解題指南 1 考查實質 光合作用中o2的來源 2 解題關鍵 h2o中的氧形成o2 看準標記元素的來源 解析 選c y1和y3是o2 y2和y4是18o2 因此y2的質量大于y3 中小球藻懸浮液中含有 ch218o 而 中小球藻懸浮液含有 ch2o 故 中小球藻懸浮液質量大于 中的 和 中的水都為h218o 且含量相同 因此質量相等 在試管 和 原有質量相等的情況下 中釋放出的是18o2 而 中釋放出的是o2 故剩余重量 大于 變式備選 如圖為水綿結構模式圖 恩格爾曼進行光合作用實驗時 把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里 然后用極細光束對水綿細胞的不同部位 如a處 做點狀投射 發(fā)現(xiàn)水中的好氧細菌明顯聚集在葉綠體被光投射處 若將裝片完全暴露在光下 好氧細菌則分布在葉綠體所有受光部位 此實驗證明了 a 氧氣是由水分解來的b 葉綠體是光合作用的場所c 光合作用能產(chǎn)生淀粉d 光合作用需以二氧化碳作原料 解析 選b 在沒有空氣的黑暗環(huán)境里 用極細光束對水綿細胞的不同部位做點狀投射 好氧細菌聚集在葉綠體被光投射處 其他部位不聚集 說明被極細光束照到的葉綠體產(chǎn)生了氧氣 若裝片完全暴露在光下 好氧細菌分布在葉綠體所有受光部位 這又進一步說明葉綠體受光部位產(chǎn)生了氧氣 解答教材的延伸實驗題 ph對葉綠素穩(wěn)定性的影響 案例 2011 廣東高考 中國的飲食講究 色香味 顏色會影響消費 小李同學擬研發(fā) 綠色 食用色素 他以生長很快的入侵植物水葫蘆為材料進行如下實驗 提取葉綠素綠色葉片提取液過濾液濃縮液葉綠素粗產(chǎn)品 探究ph對葉綠素穩(wěn)定性的影響取一些葉綠素粗產(chǎn)品 配成一定濃度的溶液 于室溫 約25 下進行實驗 方法和結果如下表 注 葉綠素被破壞后變成黃褐色 根據(jù)所學知識和實驗結果 請回答 1 提取食用葉綠素的x應該為 原因是 2 表中y應該為 原因是 3 若用做食品色素 天然葉綠素色素不適用于 的食品 否則 4 小李想了解葉綠素粗產(chǎn)品中是否含有其他色素 請你提供檢測方法并寫出主要步驟 命題人透析 1 利用教材原理解答延伸式實驗 教材原理 不同色素在層析液中的溶解度不同 因此各種色素隨層析液在濾紙上的擴散速度不同而分離 原理應用 利用紙層析法檢測葉綠素產(chǎn)品時 若只有葉綠素 則濾紙條上只有兩條色素帶 葉綠素a和葉綠素b 若含有其他色素則濾紙條上含有多條色素帶 2 明確題干信息抓準自變量題意明確提出 探究ph對葉綠素穩(wěn)定性的影響 顯然告訴我們實驗的自變量是 ph 據(jù)表中信息可以看出因變量是色素的 顏色 本實驗采用設計ph梯度進行定量探究 分析表格可知 組的ph相差1 0 可推斷ph梯度值是1 0 因此實驗組 的ph應是8 0 為保證實驗結果準確性 不同實驗組葉綠素溶液的量及處理時間都要嚴格遵循等量原則和單一變量原則 3 綠色 食用色素的使用要求分析表格數(shù)據(jù)可知 當ph小于6 0時 葉綠素被破壞變成黃褐色 導致葉綠素溶液顏色發(fā)生改變 因此在使用葉綠素做食品色素時 一定要控制好ph 不能低于6 0 標準答案 1 對人體無害的有機溶劑 食用酒精 葉綠素溶于有機溶劑和應考慮溶劑對人體的影響 2 8 0以1 0作為ph梯度進行實驗 3 酸性由于葉綠素被破壞會造成食品失綠而影響品質 4 紙層析法 其主要步驟 制備濾紙條 畫濾液細線 用層析液分離色素 觀察色素帶 閱卷人點評 得分要點 1 必須體現(xiàn)對人體無害 有機溶劑 2 必須是 8 0 必須體現(xiàn) ph梯度 3 體現(xiàn) ph小于6 0 或 酸性 即可 能夠表明 葉綠素被破壞 即可 4 層析法 或 紙層析法 失分案例 1 錯答為 二氧化硅 使研磨充分 等 答錯原因是未注意 提取 這個關鍵信息 2 錯答成 8 缺少堿性條件 3 第二問易錯答為 酸性使葉綠素變性失活 4 錯答為 萃取法 1 光反應為暗反應提供的物質是 a h 和h2ob h 和atpc atp和co2d h2o和co2 解析 選b 光合作用的光反應包括水的光解和atp的合成 產(chǎn)生 h 和atp用于暗反應中c3的還原 h2o是光反應的原料而不是產(chǎn)物 co2是暗反應的原料不是光反應的產(chǎn)物 2 在葉肉細胞中 co2的固定和產(chǎn)生場所分別是 葉綠體基質 類囊體薄膜 線粒體基質 線粒體內膜a b c d 解析 選a co2的固定是指c5和co2反應形成c3的過程 它發(fā)生在光合作用的暗反應階段 是在葉綠體基質中進行的 無氧呼吸第二階段生成co2 此過程發(fā)生在細胞質基質 有氧呼吸的第二階段也生成co2 此過程發(fā)生在線粒體基質中 3 關于葉綠體色素在光合作用過程中作用的描述 錯誤的是 a 葉綠體色素與atp的合成有關b 葉綠體色素參與atp的分解c 葉綠體色素與o2和 h 的形成有關d 葉綠體色素能吸收和傳遞光能 解析 選b 葉綠體中色素分子在光合作用的光反應中吸收光能 并將光能轉化為電能 轉化成的電能一部分用于水的光解 產(chǎn)生氧氣和 h 一部分利用adp和pi合成atp 而不參與atp的分解 4 如圖為葉綠體的亞顯微結構圖 下列關于其結構與功能的敘述不正確的是 a 和 均為選擇透過性膜b 上分布有與光反應有關的色素和酶c 在 上形成的產(chǎn)物 h 和atp進入 中為暗反應提供物質和能量d 中進行的反應使atp進入糖類等有機物中 解析 選d 和 表示葉綠體的外膜和內膜 為生物膜 具有選擇透過性 為基粒 其上分布著光反應所需的色素和酶 光反應的產(chǎn)物 h 和atp進入 葉綠體基質中 為暗反應提供還原劑氫和能源物質atp atp水解后將活躍的化學能轉變成有機物中穩(wěn)定的化學能 而非直接將atp轉移到有機物中 5 在光合作用和呼吸作用過程中 水中氧的循環(huán)途徑是 a 水 氧氣 水b 水 葡萄