新高考生物總復(fù)習(xí)專題6光合作用教學(xué)課件

第1部分分子與細(xì)胞專題6光合作用高考

生物新高考專用考點(diǎn)1捕獲光能的色素與結(jié)構(gòu)一、實(shí)驗(yàn):綠葉中色素的提取和分離1.

2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)

知識(shí)拓展

CaCO3可與細(xì)胞中的有機(jī)酸反應(yīng),防止研磨中葉綠素被破壞。(2)(3)(4)(5)二、光合色素1.分布:類囊體薄膜。2.功能:吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,葉綠素主要吸收藍(lán)紫光

和紅光。新鏈接

1.葉綠體中的色素(即光合色素)≠液泡中的色素≠光敏色素,光敏色素是一

種接受光信號(hào)的分子,能調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。2.光是影響葉綠素形成的主要因素,如植物一般在黑暗中生長(zhǎng)都不能合成葉綠素,葉子

發(fā)黃。3.藍(lán)細(xì)菌不含葉綠體,但含有藻藍(lán)素和葉綠素,也能進(jìn)行光合作用。三、捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體考點(diǎn)2光合作用的原理一、光合作用的過(guò)程

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段場(chǎng)所類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件需光不需要光物質(zhì)變化(1)水的光解:2H2O

O2+4H++4e-;

(2)NADPH和ATP的合成:NADP++H++2e-

NADPH(還原型輔酶Ⅱ);ADP+Pi+能量

ATP(1)CO2的固定:CO2+C5

2C3;(2)C3的還原:2C3

(CH2O)+C5能量變化光能

ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能

(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能易混易錯(cuò)

1.C3是指3-磷酸甘油酸,C5是指核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。2.C3還原消耗的能量不僅來(lái)自ATP,還來(lái)自NADPH。3.暗反應(yīng)有光、無(wú)光都能進(jìn)行,若光反應(yīng)停止,因NADPH和ATP還沒(méi)有消耗完,暗反應(yīng)

可繼續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間。二、環(huán)境改變時(shí)各物質(zhì)含量的變化分析說(shuō)明:“↓”表示減少,“↑”表示增加?？键c(diǎn)3光合作用的影響因素及應(yīng)用一、內(nèi)部因素1.與自身遺傳特性有關(guān),如陰生植物、陽(yáng)生植物;植物的葉綠體數(shù)量、色素含量、酶的

數(shù)量及活性、葉齡、葉面積指數(shù)等會(huì)影響光合作用。2.陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)(D)和光飽和點(diǎn)(E)都較陽(yáng)生植物光補(bǔ)償點(diǎn)(B)和光飽和點(diǎn)(C)低,

間作套種農(nóng)作物、林間帶樹(shù)種的配置等都可合理利用光能。二、環(huán)境因素1.單因子環(huán)境因素因素分析應(yīng)用光照強(qiáng)度

達(dá)光飽和點(diǎn)前通過(guò)影響光反應(yīng)ATP和NADPH的產(chǎn)生來(lái)制約暗反應(yīng),從而影響光合速率溫室生產(chǎn)中,適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度,

可以提高光合速率,使作物增產(chǎn)CO2濃度

達(dá)CO2飽和點(diǎn)前通過(guò)影響暗反應(yīng)階段C3的生成,影響光合速率農(nóng)田“正其行,通其風(fēng)”及溫室

大棚增施有機(jī)肥均可增大CO2濃

度,提高光合速率溫度

通過(guò)影響有關(guān)酶的活性影響光合速率適時(shí)播種;冬季溫室栽培白天可

適當(dāng)提高溫度,以提高光合速率水分(1)水是光合作用的原料;(2)缺水時(shí),氣孔開(kāi)度減小,胞間CO2濃度減小根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉礦質(zhì)元素(1)N、Mg等是合成葉綠素所必需的礦質(zhì)元素;(2)P參與ATP等的形成根據(jù)植物的需求合理施肥易混易錯(cuò)

補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的移動(dòng)問(wèn)題口訣:光合條件若變好,“補(bǔ)償”“飽和”兩邊跑;光合條件若變差,“補(bǔ)償”“飽和”

中間靠。小表達(dá)

影響植物氣孔開(kāi)閉的因素有哪些?

答案:氣孔是植物進(jìn)行氣體交換的主要結(jié)構(gòu),有很多因素(如光照、含水量、二氧化碳

濃度、植物激素等)會(huì)影響氣孔的開(kāi)閉,從而影響光合作用,但并不是單一的因素影響

氣孔開(kāi)閉,而是不同因素協(xié)調(diào)作用,如干旱會(huì)影響ABA(脫落酸)的合成,從而影響植物

氣孔開(kāi)閉。2.多因子變量

(1)A點(diǎn)前:限制因子主要為光照強(qiáng)度。(2)B點(diǎn)后:光照強(qiáng)度不再是限制因子,光合速率還受溫度、CO2濃度等的影響。考點(diǎn)4光合作用與細(xì)胞呼吸綜合一、物質(zhì)和能量聯(lián)系1.物質(zhì)轉(zhuǎn)變(以光合作用和有氧呼吸為例)2.能量轉(zhuǎn)化二、植物“三率”分析1.“三率”之間的關(guān)系:光合速率=凈光合速率+呼吸速率。2.根據(jù)關(guān)鍵詞辨析“三率”總(真正)光合速率凈(表觀)光合速率呼吸速率“同化”“固定”“消耗”

“葉綠體吸收”的CO2的量“從環(huán)境(容器)中吸收”或“環(huán)

境(容器)中減少”的CO2的量黑暗中釋放的CO2的量“產(chǎn)生”或“制造”的O2的量“釋放至容器(環(huán)境)中”或“容

器(環(huán)境)中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2的量“產(chǎn)生”“合成”或“制造”

的有機(jī)物的量“積累”“增加”或“凈產(chǎn)

生”的有機(jī)物的量黑暗中消耗的有機(jī)物的量3.相關(guān)圖示三、光合作用的日變化曲線分析1.自然環(huán)境中一晝夜代謝曲線知識(shí)歸納

1.a點(diǎn)前后CO2釋放量變化的原因是夜間溫度變化。2.光合作用開(kāi)始于c點(diǎn)前(b點(diǎn)),結(jié)束于d點(diǎn)后,因光合速率小于呼吸速率,表現(xiàn)為釋放CO2。3.A~B:中午氣溫過(guò)高,為減少蒸騰作用,葉片氣孔部分關(guān)閉,CO2吸收減少,光合作用強(qiáng)

度減弱,稱光合午休。4.曲線在第一象限與橫軸圍成的圖形面積減去曲線在第四象限與橫軸圍成的圖形面

積即一晝夜有機(jī)物的積累量,該值大于0時(shí)植物表現(xiàn)為生長(zhǎng)。

2.密閉的環(huán)境中,一晝夜代謝曲線分析知識(shí)歸納

提高大棚內(nèi)農(nóng)作物產(chǎn)量的途徑途徑具體方法和注意事項(xiàng)延長(zhǎng)光照時(shí)間夜間適當(dāng)補(bǔ)充光照:最好選擇日光燈間隔照射,時(shí)間不能太長(zhǎng),保證經(jīng)濟(jì)效益增大光合面積合理密植:種植距離要適度,避免植物相互遮光造成減產(chǎn)間作套種:要選擇合適的兩種(或多種)作物,減少競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的減產(chǎn)提高光合速率提高CO2濃度:如適當(dāng)通風(fēng)、施用農(nóng)家肥合理施肥:如農(nóng)家肥和化肥配合使用,還要避免施肥過(guò)度造成“燒苗”提高凈光合速率適當(dāng)增大晝夜溫差:白天適當(dāng)升溫;夜間適當(dāng)降溫,增加有機(jī)物的積累量光合作用的過(guò)程深挖教材(1)光反應(yīng):葉綠體中光合色素吸收的光能,一方面將水分解為氧和

,氧直接以

氧分子的形式釋放出去,同時(shí)被葉綠體奪去兩個(gè)

,其經(jīng)過(guò)一系列傳遞可用于

。另一方面在酶的催化作用下,提供能量促使

(必修1P103)(2021重慶,6,2分)。(2)暗反應(yīng):①CO2的固定:CO2在Rubisco的作用下,與

結(jié)合形成兩個(gè)

(2021廣東,12,2分)。H+電子NADP+與H+結(jié)合形成NADPHADP與Pi反應(yīng)形成ATPC5[核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)]C3(3-磷酸甘油酸)②C3的還原:C3接受

釋放的能量,并且被

還原生成3-磷酸甘

油醛,隨后經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類(2023湖南,17,12分)(2022重慶,23,14分)。③C5的再生:一些3-磷酸甘油醛經(jīng)過(guò)一系列變化,又形成C5,這些C5可以參與

(必修1P104)(2023湖南,17,12分)(2021廣東,12,2分)(2020天津,5,4分)。(3)光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉,還有一部分是

,后者可以進(jìn)入

,

再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)有蔗糖是非還原糖,比較穩(wěn)

定;蔗糖分子為二糖,對(duì)滲透壓的影響相對(duì)小(必修1P104)(2023湖南,17,12分)。ATP和NADPHNADPHCO2的固定蔗糖篩管真題演練

(2021重慶,6,2分)如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。

據(jù)圖分析,下列敘述錯(cuò)誤的是

(

)A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿過(guò)4層膜B.NADP+與電子(e-)和質(zhì)子(H+)結(jié)合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D.電子(e-)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)A考法1光系統(tǒng)及電子傳遞鏈1.光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生O2、H+和自由電子(e-),光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)主要是介

導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。2.光反應(yīng)時(shí),通過(guò)光合色素將光能轉(zhuǎn)化為電能,電子在電子傳遞體之間的傳遞導(dǎo)致ATP

和NADPH的合成。3.光合作用中ATP的合成依賴ATP合酶,通過(guò)光系統(tǒng)中電子傳遞鏈釋放的能量在類囊

體膜兩側(cè)建立質(zhì)子梯度,質(zhì)子順電化學(xué)梯度流動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)ATP的合成。例

(2024屆河北邯鄲一調(diào),19)植物吸收的光能超過(guò)光合作用所能利用的量時(shí)引起光

能轉(zhuǎn)化效率下降的現(xiàn)象稱為光抑制。光抑制主要發(fā)生在葉肉細(xì)胞的PSⅡ系統(tǒng),該系統(tǒng)

吸收光能將水分解為O2和H+并釋放電子,但電子積累過(guò)多時(shí)產(chǎn)生的活性氧會(huì)破壞PSⅡ

系統(tǒng)功能,使光合速率下降。番茄葉肉細(xì)胞中存在非光化學(xué)淬滅(NPQ)機(jī)制,可通過(guò)葉

黃素將過(guò)剩光能轉(zhuǎn)化為熱能散失。(1)PSⅡ系統(tǒng)存在于葉肉細(xì)胞的

(結(jié)構(gòu))上。(2)強(qiáng)光條件下,NPQ機(jī)制將葉綠體吸收的過(guò)剩光能轉(zhuǎn)化為熱能散失,減少了PSⅡ系統(tǒng)

產(chǎn)生的

、

,從而減輕其對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞。強(qiáng)光會(huì)先抑制光合作用

階段,減少了

的產(chǎn)生,其中后者作為活潑的還原劑。(3)為研究V基因在高光條件下對(duì)NPQ機(jī)制的作用,科研人員利用V基因沉默型番茄,與

野生型番茄經(jīng)過(guò)相同高光處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖,說(shuō)明高光條件下V基因的表達(dá)

。根據(jù)以上信息請(qǐng)你提供一種培育耐強(qiáng)光環(huán)境番茄的育種思路

。

解析

(1)依據(jù)PSⅡ系統(tǒng)能吸收光能將水分解為O2和H+并釋放電子,可推測(cè)PSⅡ系統(tǒng)存在于葉肉細(xì)胞的類囊體薄膜上。(2)電子積累過(guò)多時(shí)產(chǎn)生的活性氧會(huì)破壞PSⅡ系統(tǒng)

功能,使光合速率下降,強(qiáng)光條件下,NPQ機(jī)制將葉綠體吸收的過(guò)剩光能轉(zhuǎn)化為熱能散

失,減少了PSⅡ系統(tǒng)產(chǎn)生的自由基(或活性氧)、電子,從而減輕其對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)的破

壞。強(qiáng)光會(huì)先抑制光合作用光反應(yīng)階段,減少ATP和NADPH的產(chǎn)生,其中NADPH作為

活潑的還原劑。(3)由題圖可知,與黑暗處理相比,V基因沉默型番茄高光處理后,NPQ

的激活程度無(wú)明顯提高,而野生型番茄經(jīng)高光處理后,NPQ的激活程度有明顯提高,說(shuō)

明高光條件下V基因的表達(dá)能夠促進(jìn)NPQ機(jī)制的激活,故可培育V基因沉默型番茄獲

得耐強(qiáng)光環(huán)境番茄。

答案

(1)類囊體薄膜

(2)自由基(或活性氧)電子光反應(yīng)ATP和NADPH

(3)促進(jìn)NPQ機(jī)制的激活培育V基因沉默型番茄考法2光呼吸

內(nèi)容發(fā)生條件有光、高O2低CO2特點(diǎn)(1)消耗O2,產(chǎn)生CO2;(2)沒(méi)有ATP或NADPH生成,是一個(gè)消耗能量的過(guò)程(消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH)生理意義(1)光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞為適應(yīng)高光照及高O2低CO2的條件下,提高抗逆性而形成的一條代謝途徑;(2)在干旱和高輻射等的環(huán)境中,氣孔關(guān)閉,胞間CO2濃度降低,會(huì)導(dǎo)致光抑制。此時(shí)光呼吸釋放CO2,消耗多余能量,對(duì)光合器官起保護(hù)作用,避免產(chǎn)生光抑制考法3CO2濃縮機(jī)制CO2濃度是限制光合作用的關(guān)鍵因素。因?yàn)镽ubisco對(duì)CO2的親和力較低,CO2濃度

過(guò)低會(huì)限制其催化CO2固定。所以,各類光合生物演化出不同機(jī)制來(lái)提高胞內(nèi)CO2濃

度,從而促進(jìn)光合作用。途徑圖示主要內(nèi)容藍(lán)細(xì)菌羧化體途徑

藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸(CO2進(jìn)入

光合片層膜)和羧化體來(lái)提高

Rubisco周圍CO2濃度C4途徑

(1)PEP羧化酶提高了C4植物固定CO2的能力;(2)與C3植物相比,C4途徑使C4植物能在高溫、高光、干旱的條件下維持較高的光合效率CAM途徑

(1)夜間氣孔開(kāi)放,吸收CO2,經(jīng)一系列反應(yīng)形成蘋果酸,儲(chǔ)存在液泡中;(2)白天氣孔關(guān)閉,蘋果酸轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中脫羧,放出CO2,進(jìn)入卡爾文循環(huán)例

(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用過(guò)程中催化CO2固定的酶。但其也能催化

O2與C5結(jié)合,形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisco的同一活性

位點(diǎn),因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制,如圖所示。據(jù)圖分析,CO2依次以

和

方式通過(guò)細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度,從而通過(guò)促進(jìn)

和抑制

提高光合效率。(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)