高考生物专题复习 第15讲 光合作用的过程及其重要意义课件 大纲人教版.ppt

第15讲光合作用的过程及其重要意义 第15讲 考点整合 考点一光反应与暗反应 第15讲 考点整合 考点二光能在叶绿体中的转换 1 第一阶段 光能 电能 反应阶段 部位 1 叶绿体中色素按功能分类 吸收 传递光能 转换光能 2 电子的来源 去路 最初电子供体 最终电子供体 水分子的分解反应方程式 最终电子受体 光 囊状结构薄膜 绝大多数叶绿素a 全部叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 少数处于特殊状态的叶绿素a 少数处于特殊状态的叶绿素a 水 nadp 第15讲 考点整合 2 第二阶段 电能 活跃的化学能 反应阶段 部位 1 活跃的化学能储存在 和 中 2 反应方程式atp分子的形成 光合磷酸化 nadph分子的形成 光 囊状结构薄膜 nadph atp 第15讲 考点整合 3 第三阶段 活跃的化学能 稳定的化学能 反应阶段 部位 atp的作用 nadph的作用 供能并作为 稳定的化学能储存在 等有机物中 暗 叶绿体基质 为c3还原提供能量 还原剂 糖类 第15讲 考点整合 考点三光合作用意义 1 实质物质转变 无机物 能量转变 光能 中活泼化学能 中稳定化学能 2 意义 1 制造了数量巨大的 2 将太阳能转化成 3 维持大气中 含量的相对稳定 4 对生物的 具有重要作用 有机物 atp nadph 有机物 有机物 化学能 二氧化碳 进化 探究点一光反应与暗反应的区别和联系 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 特别提醒 1 色素的分布与作用 分布 叶绿体中的色素都分布于类囊体的薄膜上 作用吸收光能 所有色素 传递光能 绝大多数叶绿素a 全部叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 转换光能 少数处于特殊状态的叶绿素a 可实现光合作用中光能 电能的转换 第15讲 要点探究 2 光合作用中atp形成于光反应 只能用于c3化合物的还原 3 光反应中光能转换成电能转换成活跃的化学能储存在atp和nadph中 并不是只储存在atp中 nadph的作用有二 用作还原剂和为暗反应提供能量 第15讲 要点探究 例1 2010 重庆卷 图15 2为光能在叶绿体中转换的示意图 u v w x y代表参与光能转换的物质 第15讲 要点探究 下列选项 错误的是 a u在光合作用中的作用是吸收和传递光能b v吸收光能后被激发 使h2o分解 产生电子流c w为co2的还原剂 其能量是稳定化学能来源之一d u至y的能量转换在叶绿体囊状结构薄膜上进行 第15讲 要点探究 d 解析 本题考查光能在叶绿体中的转换的有关知识 属于容易题 图中u代表具有吸收和传递光能作用的色素 a正确 v代表处于特殊状态下的叶绿素a 吸收光能后 失去电子 从水中夺取电子 使水分解 就这样不断地失电子和得电子 形成电子流 使光能转换成电能 b正确 w代表co2的还原剂nadph 其中含有的活跃的化学能很容易释放出来 转变成有机物中稳定的化学能 x是nadp c正确 y代表糖类等有机物 u中的能量转换成atp和nadph中的能量是在叶绿体囊状结构薄膜上进行 atp和nadph中的能量转变成y中的能量是在叶绿体的基质中进行 d错误 第15讲 要点探究 点评 叶绿体是光合作用的重要场所 发生着复杂的反应 主要是需要光参与的光反应和无需光照就可完成的暗反应 具体过程如下图 以下变式题将从光合作用的过程角度考查 第15讲 要点探究 变式题1 2010 沈阳二检 15 3是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解 请据图完成下列问题 图15 3 第15讲 要点探究 1 图中a表示的结构是由 堆叠而成的 若f为高能化合物 则b c代表的物质名称依次是 2 h与i反应生成j的过程称为 j与f e反应称为 3 据图分析 影响光合作用的外界条件有水分的供应 环境中的二氧化碳的浓度 光照和 等 4 若g用于细胞的有氧呼吸 则相关反应式为 第15讲 要点探究 答案 1 类囊体o2和nadp 2 二氧化碳固定三碳化合物的还原 或c3被还原 3 温度 或矿质元素 第15讲 要点探究 解析 a表示叶绿体基粒 叶绿体基粒是由类囊体堆叠而成的 f表示高能磷酸化合物atp时 则e是 h b是氧气 h是五碳化合物 i是二氧化碳 则j是三碳化合物 则j与f e的反应为三碳化合物的还原 光照 温度 水分 空气中二氧化碳的浓度等会影响光合作用的强度 本题难度中等 第15讲 要点探究 变式题2 2010 南京二模 图15 4中甲和乙是植物光合作用有关的曲线 图丙是绿色植物叶肉细胞内的部分生命活动过程示意图 请分析回答 第15讲 要点探究 1 图甲表示温室内光照强度 e 与作物光合速率 v 的关系 在温度 水分和无机盐均适宜的条件下 当ed时 可采取 措施 保证作物的最大光合速率 2 根据图乙分析 如果在阴雨天气 温室25 光照强度小于5klx时 采取 的措施 有助于提高作物产量 其原因是在光照强度小于5klx时 3 由图丙可知 当绿色植物叶肉细胞中co2释放量为0时 细胞内的co2的主要扩散方向是 用结构名称和箭头表示 h2o进入甲和乙两结构中分别参与其生理活动过程中的 阶段 第15讲 要点探究 答案 1 增大光照强度co2浓度适当遮光 适当减少光照强度 2 适当降低温度 降温 15 下净光合作用强度 或氧气释放速度 大于25 下的净光合作用强度 或氧气释放速度 3 线粒体 叶绿体光反应和有氧呼吸第二阶段 解析 在阴雨天25 时 细胞呼吸作用水平较高 可通过降温提高净光合作用速率 从而提高产量 探究点二叶绿体处于不同条件下的物质的量的动态变化 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 5 光照不变 co2供应不变 ch2o 运输受阻 则c3含量增加 c5含量减少 h 和atp含量增加 ch2o 合成量减少 特别提醒 以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的 且是相对含量的变化 第15讲 要点探究 例2 2010 黄冈模拟 将一长势良好的健壮植株在密闭玻璃罩内培养 并置于室外 用co2测定仪测定玻璃罩内co2浓度某一天的变化情况 绘成曲线如图15 5甲所示 图15 5中乙表示该植株处于光照下的叶肉细胞 a表示该细胞的线粒体进行细胞呼吸放出的co2量 b表示该细胞的叶绿体进行光合作用吸收的co2量 回答下列问题 不考虑这一天内植株生长对细胞呼吸和光合作用的影响 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 1 如图15 5中甲所示 bc段较ab段co2浓度增加速率减慢的原因是 从16时到18时 叶绿体内atp合成速率的变化是 若d点和e点所对应时刻的温度相同 则d点时的光照强度 填 或 e点时的光照强度 2 如图15 5中乙所示 在氧气不足条件下 线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会 适宜光照条件下 光反应产生的并能够为碳反应所利用的能源物质是 若光照突然停止而其他条件不变 则短时间内叶绿体中三碳酸 c3 的合成速率将会 填 变大 不变 或 变小 第15讲 要点探究 3 假设密闭玻璃罩内植株所有进行光合作用的细胞的光合强度一致 图乙表示该植株的一个进行光合作用的细胞 那么 当在图甲中d点时 图乙中a 填 b 第15讲 要点探究 答案 1 温度降低 细胞呼吸 呼吸作用 减弱减少 2 减慢atp和nadph变小 3 第15讲 要点探究 解析 1 植物呼吸作用的强度与呼吸作用酶的活性有关 而酶的活性又与温度有关 凌晨2点至6点时 bc段 周围环境的温度下降 导致呼吸酶的活性降低 呼吸作用的强度下降 故而bc段较ab段co2浓度增加速率减慢 从16时到18时 由于光照强度减小 光反应减弱 故而叶绿体内合成atp的速率减小 d点与e点均为浓度变化的转折点 均是光合作用co2的吸收量等于呼吸作用co2的释放量 若d点和e点所对应时刻的温度相同 则呼吸作用酶活性相同 呼吸作用强度相等 光合作用强度也应相同 但由于d点时周围co2大大高于e点 故此时d点的光照强度应低于e点的光照强度 第15讲 要点探究 2 线粒体内丙酮酸氧化分解过程必须有氧气参与 现线粒体内氧气不足 则使得 h 不能顺利与o2结合生成水 从而使丙酮酸氧化分解的速率减慢 光反应的产物atp和nadph可为暗反应提供能量 h 若光照突然停止而其他条件不变 由于光反应产生的atp还原三碳酸 c3 的atp和nadph突然减少 rubp量不足 故而短时间内叶绿体中三碳酸 c3 的合成速率将变小 第15讲 要点探究 3 在图甲中d点时 呼吸作用放出的co2量等于光合作用吸收的co2量 整株植物光合作用强度等于呼吸强度 但整株植物中有能进行光合作用的细胞和不能进行光合作用的细胞 如根细胞只能进行呼吸作用 故能进行光合作用的细胞的光合速率必须大于呼吸作用速率 才能使整株植物呼吸作用放出的co2量等于光合作用吸收的co2量 所以此时 该细胞的叶绿体吸收co2量大于线粒体呼吸作用放出的co2量 即a b 第15讲 要点探究 点评 本题考查的知识内容较多 且要对环境因素对光合作用与呼吸作用影响作综合考虑 学生往往因不能做到这一点而出错 解题的关键是清楚外界条件的变化对光合作用的影响 细胞呼吸和光合作用的相互联系 两者的气体变化 以下变式题考查一天内各物质的变化情况 第15讲 要点探究 变式题1 2010 桂林月考 图15 6是夏季晴朗的一天中 某绿色植物体内c3和c5两种化合物相对含量的变化曲线图 有人据图作出了如下分析和判断 其中正确的是 第15讲 要点探究 a m表示c5 因为夜间叶绿体不能产生atp和 h c5因缺少atp不能与co2结合而积累b 在5 9时 光合作用的最大限制因子是温度 11 15时最大的限制因子是光照和co2c 16 20时两种物质含量变化的主要原因是环境因素的改变引起植物气孔开放和atp h 生成减少d 环境因素的变化引起植物呼吸作用增强产生较多的co2是16 20时两种物质含量变化的主要原因 第15讲 要点探究 c 解析 本题属于难题 必须先读懂两条形态相似 变化相反曲线的意义 运用光合作用过程中物质 能量及影响因素等方面的规律审题 进行综合分析 才能正确作出选择 题干提示两条曲线是关于光合作用过程中 两种化合物相对含量的变化 因此 紧扣c3和c5相互转化的条件和因果关系是解题的出发点 早上有光照后 光反应产生的atp和 h 增多 c3被还原而减少 c5则增多 傍晚光照减弱 光反应产生的atp和 h 减少 c3增多 c5则减少 所以m表示c3 n表示c5 co2的固定不需要atp 在5 9时 光合作用的最大限制因子是光照而不是温度 11 15时最大的限制因子不是光照 而是co2 第15讲 要点探究 变式题2 2009 四川卷 夏季晴朗无云的某天 某种c3植物光合作用强度变化曲线如图15 7所示 请回答下列问题 第15讲 要点探究 1 该植物一天中有机物积累最多的时刻是 2 在12 00左右出现光合作用强度 低谷 此时叶片气孔处于关闭状态的数量增多 请比较图中b c两个点对应的时刻 时刻叶肉细胞之间的co2浓度相对较高 时刻叶肉细胞叶绿体中c3化合物的含量相对较大 3 研究发现 在其他环境因子相对稳定时 植物根系部位土壤相对缺水是导致气孔关闭的主要因素 请据此推测图中c d两个点对应的时刻中 时刻根系部位土壤溶液的浓度较高 第15讲 要点探究 4 研究还发现 当土壤干旱时 根细胞会迅速合成某种化学物质x 有人推测根部合成x运输到叶片 能调节气孔的开闭 他们做了如下实验 从同一植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶 分别将叶柄下部浸在不同浓度x的培养液中 一段时间后 测得的有关数据如下表所示 注 气孔导度越大 气孔开启程度越大 第15讲 要点探究 以上方案有不完善的地方 请指出来并加以修正 若表中数据为方案完善后得到的结果 那么可推测 随着培养液中x的浓度增大 叶片蒸腾作用强度 答案 1 19 30 或e点 2 b点 或10 00 c点 或12 00 3 c点 或12 00 4 a 样本量太小 应 取叶片若干 等分为三组 b 缺乏空白对照 增加1组 将叶片的叶柄下浸在不含x的培养液中 降低 第15讲 要点探究 解析 第 1 题中 虽然d e段的co2的吸收速率有下降的现象 但光合作用是仍然在进行的 所以到e点积累的有机物是最多的 第 2 题中c时刻气孔关闭 所以c时刻的叶肉细胞之间的co2浓度较b时刻低 且由于气孔关闭 co2的吸收少 co2固定减弱 所以c5会增加 所以c时刻c5较b时刻高 第 3 题中根系部位土壤相对缺水是导致气孔关闭的主要因素 所以在c时刻 气孔关闭 土壤是处于缺水的状态 因而土壤液由于缺水浓度比较高 第 4 题通过题目背景设置了一个简单的实验方案探讨x与气孔的开闭的关系 关键抓住实验设计中的几个重要的原则 对照原则 单一变量原则 平行重复设置原则可轻松解题 探究点三光合作用与呼吸作用的关系 第15讲 要点探究 1 两种生理过程进行的场所及其关系 图15 8 曲线分析 光合作用发生于叶绿体中 有氧呼吸主要发生于线粒体中 二者可同时进行 但随光照强度变化状况 叶绿体及线粒体中气体移动存在下列几种类型 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 2 h 的来源及去路分析 1 来源光合作用 光合作用过程中 h 来自于光反应中水的光解 该过程发生于叶绿体囊状结构薄膜上 呼吸作用 呼吸作用过程中 h 来自于细胞质基质中第一阶段从葡萄糖到丙酮酸 发生于线粒体中的第二阶段丙酮酸与h2o分解所产生 前者产生4个 h 后者产生20个 h 2 去路光合作用 h 存在于nadph中 它作为还原剂用于暗反应阶段中还原c3化合物 以形成c6h12o6并产生h2o 呼吸作用 两阶段所产生的 h 均被用于第三阶段还原o2产生h2o 同时释放大量能量 第15讲 要点探究 3 atp的来源及去路分析 1 来源光合作用 adp形成atp时所需的能量来自太阳光能 该过程发生于叶绿体囊状结构薄膜上进行的光反应中 呼吸作用 在呼吸作用第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二 第三阶段中均有atp生成 但第三阶段产生的最多 2 去路光合作用 光反应所产生的atp专用于c3化合物还原时的能量之需 其能量释放出来后可以稳定化学能形式储存于有机物中 呼吸作用 三个阶段所产生的atp均可作为能量货币用于各项生命活动 如矿质离子吸收 生长素运输等 第15讲 要点探究 4 不同温度下光合和呼吸速率分析 1 由图15 9说明呼吸作用酶的最适温度高于光合作用 2 真正光合速率即实际光合速率或总光合速率 表观光合速率即净光合速率或可见光合速率 相互关系表示为 实际光合速率 可见光合速率 呼吸速率 具体可表示为 实际光合速率 单位时间叶片从外界吸收的co2 单位时间叶片呼吸释放的co2或实际光合速率 单位时间叶片释放到外界的o2 单位时间叶片呼吸消耗的o2 第15讲 要点探究 图15 9 3 随温度升高曲线1将下降 曲线3将上升 曲线1与曲线3的交点表示光合速率 呼吸速率 此时净光合速率为0 第15讲 要点探究 5 元素转移方向光合作用中 co2中c o转移到葡萄糖 h2o中的h转移到葡萄糖和水中 o转移到o2 呼吸作用中 葡萄糖中的c转移到co2中 h转移到水中 o转移到co2中 氧气形成水 如果用放射性同位素标记 要注意检测放射性时间的长短及是否要考虑光合作用和呼吸作用同时发生 第15讲 要点探究 易错易混点 正确分析曲线的形状 何时开始上升 何时趋向平缓 何时出现转折 原因分别是什么等 这是解题的关键 如曲线中 我们要在 识标 明点 的基础上 进一步分析线段的内涵 图15 10中a点为光合作用叶面积的饱和点 oa段表明叶面积指数从0 5时 光合作用实际量随叶面积指数的不断增大而增大 当叶面积指数大于5时 光合作用实际量不再随 第15讲 要点探究 叶面积指数增大而增大 因为有很多叶片被遮挡而处在光补偿点以下 ob段表明干物质量随光合作用增加而增加 由于a点以后光合作用量不再增加 而叶面积指数不断增加其呼吸量也不断增加 直线oc 所以干物质积累量逐渐降低 即出现bc段 图15 10 第15讲 要点探究 例3 2010 成都月考 某校兴趣小组的同学利用图15 11装置研究温度和光照强度对光合作用的影响 实验过程用同种 状况相同的若干新鲜叶片 分别在15 和25 的环境中 测定了不同光照强度 klx 下 某种植物光合作用中氧气的释放速率 ml h co2浓度适宜 通过缓冲液调节密闭小室内co2浓度的相对恒定 对相应装置精确测量的结果如下表 请分析回答 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 1 在绿色植物的光合作用过程中 氧气是在 阶段产生的 该阶段进行的场所是 装置液滴右移的生理原因是 2 将装置置于25 环境下时 有同学认为液滴移动的量不一定真实地代表光合作用释放o2的量 因为光照引起的 会导致密闭小室内气体物理性膨胀 因此 实验方案应再作相应完善 3 15 的环境中 光照强度为2 5klx时 该植物光合作用产生o2的速率是 4 15 的环境中 光照强度为1 5klx时 限制该植物光合作用强度的主要环境因素是 当光照强度为4 0klx时 限制该植物光合作用强度的主要环境因素是 第15讲 要点探究 答案 1 光反应叶绿体的类囊体薄膜 基粒 上光合作用产生的o2量大于呼吸作用消耗的co2量 2 温度变化 上升 3 40ml h 4 光照强度温度 解析 缓冲液的作用是调节密闭小室内co2浓度的相对恒定 液体的移动代表了o2的产生与消耗情况 即光合作用产生o2量 有氧呼吸消耗o2量 1 装置液滴右移 说明密闭小室内气体量增多 光合作用产生o2量 有氧呼吸消耗o2量 0 即光合作用产生的o2量大于呼吸作用消耗的o2量 第15讲 要点探究 2 一定的光照能引起温度的变化 导致密闭小室内气体变化 影响实验结果 3 15 的环境中 光照强度为0时的o2变化量代表了呼吸强度 即10ml h 光照强度为2 5klx时 净光合作用强度为30ml h 所以光合作用产生o2的速率是30 10 40 ml h 4 15 的环境中 光照强度为1 5klx时 随着光照强度的增加 光合作用强度也增加 说明限制该植物光合作用强度的主要环境因素是光照强度 光照强度为4 0klx时 随着光照强度的增加 光合作用强度不再增加 说明限制该植物光合作用强度的主要环境因素不是光照强度 又由于co2浓度适宜且恒定 故限制因素应是温度 第15讲 要点探究 点评 光合作用计算规律 对于绿色植物来说 在进行光合作用的同时 还在进行呼吸作用 因此 光下测定的值为净光合速率 而实际光合速率 净光合速率 呼吸速率 一般以光合速率和呼吸速率 即单位时间单位叶面积吸收和放出co2的量或放出和吸收o2的量 来表示植物光合作用和呼吸作用的强度 并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少 1 光合作用实际产氧量 实测的o2释放量 呼吸作用消耗o2量 2 光合作用实际消耗co2量 实测的co2消耗量 呼吸作用的co2释放量 3 光合作用葡萄糖净生产量 光合作用葡萄糖实际生产量 呼吸作用葡萄糖消耗量 呼吸速率可在黑暗条件下测得 以下变式题从光合作用和呼吸作用的关系考查 第15讲 要点探究 变式题1图15 12表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程 图中a b为光合作用的原料 表示相关过程 请据图回答 1 图中所示生理过程中产生atp的场所有 图15 12 第15讲 要点探究 2 和 生理过程中产生的 h 分别用于 3 在有氧呼吸的第一阶段 除了产生了 h atp外 产物还有 写出有氧呼吸的总反应式 4 研究温度对玉米植株光合作用和呼吸作用的影响 结果如图15 13所示 其中虚线表示光下co2的吸收量 实线表示黑暗中co2的释放量 请在图15 13中绘出玉米制造有机物所消耗的co2量的曲线 如果光照强度不变 那么在光下 叶绿体中nadph的含量在20 时比10 时 填 多 少 差不多 或 不确定 第15讲 要点探究 第15讲 要点探究 答案 1 叶绿体 细胞质的基质和线粒体 2 还原c3化合物生成有机物 与氧结合生成水 释放大量的能量 3 丙酮酸c6h12o6 6o2 6h2o酶 12h2o 6co2 能量 4 如下图 少 第15讲 要点探究 解析 产生atp的场所