高三生物一轮复习 第三单元 第四课时能量之源光与光合作用课件 新人教版.ppt

第四课时能量之源 光与光合作用 一 叶绿体与捕获光能的色素 图中序号 依次是 外膜 内膜 类囊体 基粒 叶绿体基质 在光学显微镜下观察 叶绿体一般呈 扁平的椭球形或球形 吸收光能的四种色素分布在 类囊体的薄膜上 叶绿体内如此多的 1 叶绿体 基粒和类囊体 极大地扩展了受光面积 在 类囊体上和基质中 含有多种进行光合作用所必需的酶 2 捕获光能的色素 叶绿体中色素 二 光合作用的过程 三 光合作用的意义及应用 制造了数量巨大的有机物 将太阳能转化成化学能 维持大气中o2和co2含量的相对稳定 对生物的进化具有重要的作用 四 光合作用的影响因素 1 光 影响光反应阶段 2 温度 主要影响暗反应阶段 3 co2浓度 影响暗反应阶段 4 水 影响气孔的开闭进而影响二氧化碳的吸收 5 无机盐 或矿质元素 主要影响色素 酶 atp等与光合作用有关的物质的形成 一 绿叶中色素的提取和分离 1 实验原理 1 提取 绿叶中的不同种类色素在层析液中的溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散速度快 2 分离 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 所以 可以用其提取绿叶中的色素 2 实验步骤 3 绿叶中色素的提取和分离 分析 实验探究进阶 1 层析液 93 汽油 2 实验装置 a 为了防止层析液挥发和滤纸条下滑 可用回形针和大头针将滤纸条吊在广口瓶中 b 为避免画滤液细线 可用如下装置 典例1 2012年湖南长沙一中月考 下列关于叶绿体的描述 正确的是 a 叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 b co2的固定过程发生在类囊体薄膜上 c 叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶 d 基粒由类囊体堆叠而成 思路剖析 叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 故a项错误 co2的固定过程发生在叶绿体的基质中 故b项错误 叶绿体中的叶绿素等色素分布在类囊体薄膜上 与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体的基质中 故c项错误 叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增加膜面积 故d项正确 答案 d 1 光合作用的实验探究 二 光合作用的探究历程与光合作用的过程 2 光合作用的过程 1 总反应式 co2 h2o ch2o o2 2 光反应和暗反应的比较 3 根据同位素示踪法判断光合作用中c h o的转移途径 1 h 3h2o 3h c3h2o 2 c 14co214c3 14ch2o 3 o o18o2 c18o2c3 co 4 光合作用与细胞呼吸的比较分析 1 光合作用只在部分细胞中进行 如 植物的绿色细胞 和光合细菌等 但细胞呼吸则是所有活细胞都要进行的 2 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 3 光合作用的光反应中产生的 h 即nadph 来自水的光解 用于暗反应中c3的还原以生成 ch2o 有氧呼吸中产生的 h 即nadh 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 典例2 2012年江西南昌二校联考 德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时 饥饿 处理 消耗掉叶片中的淀粉 后 再把叶片的一部分遮光 其他部分曝光 一段时间后 将该叶片经脱色 漂洗再用碘液处理 结果遮光部分不变蓝 曝光部分变蓝 下列有关本实验的分析及结论合理的是 本实验未设对照组 有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因 实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 实验证明叶绿体利用光照将co2转变成了淀粉 a 全部b 只有 c 只有 d 只有 思路剖析 本实验中自变量为光照的有无 曝光和遮光形成对照 碘液处理后叶片的颜色变化是因变量 错误 正确 答案 d 典例3 2012年辽宁抚顺六校联考 下图中 代表生理过程 代表物质 有关叙述不正确的是 a 中的氧原子来自 和 b 过程完成的能量变化是 光能 活跃化学能 c 玉米根尖细胞中不能进行 过程 d 用于暗反应还原c3化合物 思路剖析 由图可知 分别代表光合作用的光反应和暗反应 分别代表h2o co2 h o2和 ch2o ch2o 中的氧原子全部来自co2 故a项错误 光反应阶段能量变化是将光能转变为atp中的活跃的化学能 故b项正确 玉米根尖细胞中无叶绿体 不能进行光合作用 故c项正确 h 用于暗反应阶段还原c3化合物 故d项正确 答案 a 1 光合作用的影响因素及其应用的分析 三 光合作用的影响因素及其应用 2 光照和co2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 当外界条件改变时 光合作用中c3 c5 h atp的含量及有机物的合成量变化可以采用如下图分析 思维误区规避 1 以上各物质的变化是相对含量的变化 不是合成速率 且是在条件改变后的短时间内发生的 2 在以上各物质的含量变化中 c3和c5含量的变化是相反的 即c3增加 则c5减少 h 和atp的含量变化是一致的 都增加或都减少 3 总光合速率 净光合速率和呼吸速率三者之间的关系 1 关系图解 2 关键点分析 4 对改变条件后曲线变化的综合分析 下图可表示光照强度对光合作用的影响 1 当原温度是最适温度时 降低温度 其他条件不变 a点上移 b点左移 d点下移 2 当缺镁时 其他条件不变 a点不变 b点右移 d点下移 3 当原图表示为阳生植物 则阴生植物的a点上移 b点左移 d点下移 4 当co2浓度较低时 其他条件不变 a点不变 b点右移 d点下移 5 干旱初期 对呼吸作用影响不大 a点不变 但植物气孔关闭 co2吸收量少 则b点右移 d点下移 6 当原图表示蓝紫光时的光合作用强度 则改用红光后 a点不变 b点左移 d点上移 典例4树林中 阳光穿过枝叶的空隙 会在地上投下圆形的光斑 它们随着太阳的偏移和枝叶的摆动而移动 下图显示在人工光斑照射某植物叶片前后 实验测得co2吸收速率和o2释放速率的变化情况 以下各项分析中正确的是 a 图中a点o2浓度最高 b ab段变化的原因是温度过高 导致酶活性下降 c 光斑移开后一段时间光合作用仍在进行 d cd段的原因是co2浓度降低 光反应速率下降 思路剖析 a项中a点时是o2释放速率最高 但o2积累量没达到最大 故并非是o2浓度最高 而且大气是不断扩散的 大气中的气体成分无明显变化 b项ab段变化的原因是随着太阳的偏移 光照强度逐渐减弱 c项 光斑 移走并不等于黑暗条件 而是 恢复原水平 故不能误以为 光斑 移走就没有光照而不能进行光反应 应是随着 光斑 的移开 光照强度降低到原有水平 光反应速率下降 光反应与暗反应的速率相比 暗反应较为缓慢 光斑 照耀期间积累的atp和 h 还可以使暗反应持续一段时间 所以co2吸收速 率延续了一段时间后才下降 d项中cd段的原因是光反应速率下降 为暗反应提供的 h 和atp减少 答案 c 典例5 2011年全国新课标理综 在光照等适宜条件下 将培养在co2浓度为1 环境中的某植物迅速转移到co2浓度为0 003 的环境中 其叶片暗反应中c3和c5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图 回答问题 1 图中物质a是 c3化合物 c5化合物 2 在co2浓度为1 的环境中 物质b的浓度比a的低 原因是 将co2浓度从1 迅速降低到0 003 后 物质b浓度升高的原因是 3 若使该植物继续处于co2浓度为0 003 的环境中 暗反应中c3和c5化合物浓度达到稳定时 物质a的浓度将比b的 低 高 4 co2浓度为0 003 时 该植物光合速率最大时所需要的光照强度比co2浓度为1 时的 高 低 其原因是 思路剖析 1 co2浓度降低时 因c3的产生减少而消耗不变 故c3的含量降低 而c5的产生不变消耗却减少 故c5的含量增加 2 在正常情况下1molco2与1molc5结合形成2molc3 即c3的含量是c5含量的2倍 co2浓度迅速下降后c5的产生不变消耗却减少 故c5的含量增加 3 在达到相对稳定时 c3的含量是c5含量的2倍 4 co2浓度较低时 暗反应减弱 需要的 h 和atp的量少 故在较低的光照强度时就能达到此co2浓度时的最大光合速率 答案 1 c3化合物 2 暗反应速率在该环境中已达到稳定 即c3和c5化合物的含量稳定 根据暗反应的特点 此时c3化合物的分子数是c5化合物的2倍当co2浓度突然降低时 c5化合物的合成速率不变 消耗速率却减慢 导致c5化合物积累 3 高 4 低co2浓度低时 暗反应的强度低 所需atp和 h 少 1 下列有关叶绿体和光合作用的几个简单的小实验 你认为哪一个的结果是不可能的 a 将叶绿素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间 从三棱镜的一侧观察 连续光谱中变暗 暗带 的区域是红光和蓝紫光区域 5h 加碘液处理后溶液呈蓝色 d 将经过饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14co2的密闭透明的照光小室内 3h后在叶内淀粉中可检验到14c的存在 b 在温暖晴朗的一天下午 在某植物的向阳处采得一片叶 用酒精隔水加热脱色 并加碘液处理叶片 显微镜下观察到叶绿体变成蓝色 c 将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源的照射下 思路剖析 加碘变蓝证明有淀粉生成 但叶绿素的无水乙醇提取液中只含有叶绿素 而无进行光合作用的其他必要条件 如生物膜结构 相应的各种酶 仅有叶绿素是不能进行光合作用合成淀粉的 答案 c 2 2012年郑州考前检测二 下图表示一个绿色植物叶肉细胞模式图 以下关于该细胞代谢的有关叙述 不正确的是 a 若g为co2 则它是在线粒体基质中产生的 并可作为f的来源之一 b 若h为气体 则光照充足时 d的产生量会大于h的吸收量 c 该细胞置于黑暗环境时 细胞中无 h 和atp的产生 d 即使光照充足 e也不能直接进入线粒体参与有氧呼吸 过程中有 h 和atp的产生 c说法错误 e为葡萄糖 葡萄糖只有在细胞质基质中分解成丙酮酸后才能进入线粒体继续分解 d说法正确 答案 c 思路剖析 有氧呼吸中co2是在第二步形成的 场所是线粒体基质 a说法正确 若h为气体 则应是o2 光照充足时 光合作用的速率大于呼吸作用 b说法正确 细胞置于黑暗环境时 细胞可进行有氧呼吸 有氧呼吸 3 2012年温州二模 植物叶片的光合强度可通过通气法来测定 如图1所示 装置中通入气体的co2浓度是可以调节的 将适量叶片置于同化箱中 在一定的光照强度和温度条件下 让空气沿箭头方向缓慢流动 并用co2分析仪测定a b两处气体co2浓度的变化 1 欲使a b两处气体co2浓度相同 可通过控制 至少写两点 等因素实现 2 若b处气体co2浓度低于a处 说明 3 若适当增加通入气体的co2浓度 则叶片光饱和点的值 填 变大 不变 或 变小 当通入气体的co2浓度增加到一定值以后 若继续增加 a b两处co2浓度的差值不再继续增大 则限制叶片更多利用co2的内部因素可能是 至少写两点 4 若利用该同化箱在黑暗条件下研究叶片的细胞呼吸 测定同化箱通入气体和通出气体的体积变化 则体积差值表示的含义是 5 若该叶片在适宜条件下进行实验如图2所示 则叶片光合作用制造有机物的量可表示为 请用图2中字母列出代数式 强度 3 变大叶绿体数量 色素数量 光合酶数量 rubp数量 至少写两点 其他合理答案皆可 4 细胞呼吸吸收o2量和产生co2量的差值 5 a c 2b 答案 1 光照强度 温度 通入气体中的 co2浓度 至少写两点 2 叶片的光合强度大于细胞呼吸 一 选择题 本题共8小题 每小题6分 共48分 1 基础再现 下列关于叶绿体和光合作用的描述中 正确的是 a 层析法得到的色素带从上到下分别是叶黄素 胡萝卜素 叶绿素b和叶绿素a b 叶绿体类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素 c 光照下叶绿体中的atp主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的 d 光合作用强烈时 暗反应过程直接将3个co2分子合 成一个三碳化合物 思路剖析 层析法得到的色素带从上到下分别是胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a和叶绿素b 光照下叶绿体中的atp主要由光反应阶段产生 暗反应中1个co2分子与1个五碳化合物结合产生2个三碳化合物 答案 b 2 基础再现 历经一个半世纪 经过许多科学家的实验 才逐渐发现光合作用的场所 条件 原料和产物 在下面几个著名实验中 相关叙述不正确的是 a 普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气 b 萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件 c 恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 d 鲁宾和卡门的实验中 用18o分别标记h2o和co2 证明了光合作用产生的o2来自于h2o而不是co2 思路剖析 恩格尔曼的实验能够证明o2是由叶绿体释放出来的 叶绿体是进行光合作用的场所 但没有定量分析光合作用生成的氧气量 答案 c 3 基础再现 下列对光合作用的叙述中 不正确的是 a 光反应中有atp的生成 b 生成物o2中的氧来自水的分解 c 生成物 ch2o 中的氧来自co2 d 暗反应过程中没有c5的生成 能利用吸收的光能把adp变成atp 故a b正确 在光合作用的暗反应中 碳原子的转移途径是co2 c3 ch2o 在c3还原生成 ch2o 的同时有部分c3再生为c5 使反应不断循环进行下去 故c项正确 d项错误 答案 d 思路剖析 光合作用的光反应阶段 叶绿体中的色素吸收光能后 会发生水的光解 产生o2 h 同时还 4 基础再现 将植物栽培在适宜的光照 温度和充足的co2条件下 如果在2h时 将环境中某一条件改变 此时 叶肉细胞中的c3 c5 atp含量变化如右图 那么改变的条件是 a 加强光照b 降低co2浓度 c 提高co2浓度d 降低温度 h 的作用下 可以生成五碳化合物 所以若加强光照 atp产生量增加 消耗三碳化合物增加 产生较多的五碳化合物 答案 a 思路剖析 改变某种条件后 五碳化合物和atp含量增加 三碳化合物减少 可能的原因是五碳化合物 atp的产生量增加或消耗减少 三碳化合物在atp和 5 视角拓展 下图表示生物膜结构及膜上所发生的生化反应 有关叙述正确的是 a 图1 图2两种生物膜可以同时存在于叶肉细胞中 b 图1可表示叶绿体内膜 图2可表示线粒体内膜 c 图1的反应消耗atp 图2的反应产生atp d 影响图1 图2反应的主要环境因素是光照强度 思路剖析 分析图示 图1为叶绿体类囊体膜 膜上正在进行光反应 光反应可产生atp 图2为线粒体内膜 膜上正在进行有氧呼吸的第三阶段 可产生大量atp b c项错误 光照强度是影响光合作用的主要环境因素 而不影响细胞呼吸 所以d项错误 叶肉细胞是活细胞 细胞内同时存在线粒体和叶绿体 a项正确 答案 a 6 视角拓展 当你品尝各种美味佳肴时 你可能不得不感谢三磷酸腺苷 atp 这种化学物质 最新研究显示 atp这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用 根据以上信息我们不能推出的结论是 a atp与能量供应相关 b 作为信息分子的atp不能提供能量 c atp也可作为信息传递分子 d 神经细胞膜外表面可能有atp的受体 思路剖析 根据题干 atp这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用 可推知atp与能量供应有关 可作为信息传递分子 信息传递需要与细胞膜表面的受体结合 所以a c d项正确 答案 b 7 视角拓展 某探究小组利用面积相同的甲 乙两种植物的叶子 将它们置于不同光照强度下 测量甲 乙两种植物叶片吸收和释放co2的量 结果如下图所示 关于该曲线的叙述 错误的是 a 该图反映的是甲 乙两种植物在恒温等条件下叶片的净光合速率 b 当光照强度为x b x d 时 每天光照12h 两种植物均能正常生长 c 相对植物甲来说 植物乙可视为阴生植物 可通过a和c两点来判断 d 当光照强度为e时 植物甲和植物乙叶片消耗co2的比值为8 7 思路剖析 本题综合考查光合作用和细胞呼吸的相关知识 当光照强度为c时 对于植物甲叶片来说 每天光照12h积累的有机物正好被黑暗中12h消耗 故一天有机物的积累量为0 所以当光照强度为x b x d 时 植物甲叶片每天光照12h 有机物积累量可能为 负值 即不能正常生长 故b错误 答案 b 8 视角拓展 下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图 有关描述错误的是 b 图2中 若co2浓度适当增大 a点左移 b点右移 c 图3中 a点与b点相比 a点时叶绿体中c3的转化量相对较多 d 图4中 当温度高于25 时 光合作用制造的有机物的量开始减少 a 图1中 若光照强度适当增强 a点左移 b点右移 制造的有机物的量 植物总光合量 开始减少 答案 d 思路剖析 图4中 光照下co2的吸收量 为植物净光合量 植物有机物积累量 黑暗中co2的释放量 为植物呼吸量 故当温度高于25 时 植物光合作用积累的有机物的量开始减少 而不是植物光合作用 9 基础再现 12分 如图为某植物细胞的部分生理过程示意图 请回答 二 非选择题 本题共4小题 共52分 1 过程的反应场所是 此过程中 h 来自于 细胞结构 2 如果温度下降 过程 的反应速率 原因是 3 过程 中 h 的移动方向是 如果空气中co2浓度下降 则 h 的含量变化为 4 如果用18o标记的h2o灌溉该植株 则可能出现含18o的气体有 5 当细胞中有 过程发生而没有 过程发生时 该细胞处于的生理状态是 若要 过程发生而 过程不发生 则需要改变的外界条件是 思路剖析 1 表示 h 和o2结合生成水 是在线粒体内膜上进行的有氧呼吸第三阶段 其消耗的 h 来 自于有氧呼吸的前两个阶段 场所是细胞质基质和线粒体基质 2 呼吸作用是一个酶促反应 温度可以通过影响酶的活性来影响呼吸速率 降温后酶活性下降 呼吸作用强度下降 3 过程 代表在叶绿体类囊体上进行的光反应 水的光解是其主要的物质变化 产生 h 和o2 同时消耗叶绿体基质提供的adp和pi 生成atp 为暗反应 场所是叶绿体基质 提供atp 当co2浓度下降 引起c3含量下降 单位时间中消耗的 h 量降低 使得 h 含量上升 4 18o标记的o 18o2 h 光反应 18o2 h o 有氧呼吸第三阶段 o 丙酮酸 c18o2 h 有氧呼吸第二阶段 5 在没有光照的情况下 细胞只能进行呼吸作用 当光照强度等于呼吸作用强度时 细胞不与外界进行气体交换 没有氧气的释放 当光照强度小于呼吸作用强度时 细胞从外界吸收氧气 过程 答案 1 线粒体内膜细胞质基质和线粒体基质 2 下降低温时酶的活性下降 3 从类囊体膜到叶绿体基质上升 4 co2 o2 水蒸气 5 光合作用强度小于或等于呼吸作用强度停止光照 10 视角拓展 12分 某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究 结果如下图所示 请回答 1 在图一中 若呼吸底物为葡萄糖 氧气的吸收量为a 有氧呼吸与无氧呼吸共同释放的co2总量为b 当o2浓 度在 填字母 范围内时 则a b 细胞含水量与呼吸强度密切相关 一方面水是有氧呼吸第阶段的原料 二是因为细胞内水的含量影响呼吸强度 2 图二为甲 乙两种蔬菜在最适宜温度下的光合速率变化曲线 甲与乙比较 g点时细胞呼吸强度较高的是 乙更适于生长在环境中 h点时影响乙光合速率的主要环境因素是 f点时 甲叶肉细胞中消耗adp的场所有 3 为了延长蔬菜生长后期叶片的寿命 可向叶面喷洒的植物激素是 思路剖析 1 当a b时 说明此时蔬菜只进行有氧呼吸 对应于图一中c e段 水是有氧呼吸第二阶段的原料 且自由水含量影响呼吸作用强度 2 当光照强度为0时 植物只进行呼吸作用 可知甲的呼吸作用强度大于乙 由于乙的光补偿点和光饱和点均低于甲 所以乙更适于生长在弱光环境中 对乙而言 h点光照强度大于光饱和点 此时限制其光合速率的主要 因素是co2浓度 f点时甲只进行呼吸作用 合成atp的场所有细胞质基质和线粒体 3 细胞分裂素能促进细胞分裂 可延长蔬菜生长叶片的寿命 答案 1 c e二自由 2 甲弱光co2浓度细胞质基质 线粒体 3 细胞分裂素 11 高度提升 15分 甲图是某绿色植物细胞内生命活动示意图 其中 表示生理过程 a b c d表示生命活动产生的物质 乙图是温度影响某绿色植物光合作用与呼吸作用的研究结果 请据图回答下列问题 1 甲图中在生物膜上发生的生理过程有 用图中数字表示 a表示 d表示 co2由 过程产生到被 过程利用 至少穿过层磷脂分子层 2 从乙图中可以看出 光合作用速率最大时的温度为 在15 时 光合作用速率为呼吸作用速率的倍 假设每天光照12小时 最有利于植物生长的温度是 分析图中柱状图变化 可看出光合作用和呼吸作用的酶所需要的不同 3 20世纪50年代 卡尔文为研究光合作用的过程 将小球藻装在一个密闭玻璃容器中 通过一个通气管向容器 通入co2 通气管上有一个开关 可控制co2的供应 容器周围有光源 通过控制电源开关来控制光照的有无 卡尔文通过停止来探究光反应和暗反应的联系 他得到的实验结果是下图中的 卡尔文通过停止来探究光合作用过程中固定co2的化合物 这时他发现c5的含量快速升高 由此找到了固定co2的物质 上述实验中卡尔文采用纸层析法分离出细胞中的各 种化合物 纸层析法的原理是利用了不同化合物而分离开 思路剖析 1 由甲图分析可知 为有氧呼吸的三个阶段 其中 发生在线粒体内膜上 而 为光合作用的光反应 而 为光合作用的暗反应 其中 发生在叶绿体基粒的类囊体薄膜上 有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸 a 和 h b 光反应产生的atp和 h d 用于暗反应的c3还原 co2由线粒体基质处产生 送到叶绿体基质处发挥作用 至少要穿过4层膜 即 线