2020版高考浙江选考生物一轮课件:第8讲 光合作用 .pdf
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1、栏目索引 第第8 8讲 讲 光合作用 栏目索引总纲目录 知识1 光合作用的概述和过程 知识2 影响光合速率的环境因素 知知 识识 梳梳 理理 知识3 叶绿体色素的提取与分离 栏目索引总纲目录 考点一 光合作用的基本过程及影响因素 考点二 影响光合作用的因素及在生产上的应用 考考 点点 突突 破破考点三 叶绿素的提取与分离 栏目索引教材研读 知识知识1 1 光合作用的概述和过程 光合作用的概述和过程 一、光合作用概述一、光合作用概述 教材研读 1.概念概念:光合作用指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 二氧化碳和 水 转化成贮存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 2.总反应式总反应式: 6CO
2、2+12H2O 6O2+6H2O+C6H12O6 。 栏目索引教材研读 3.光合作用的场所光合作用的场所叶绿体叶绿体 观察下面的叶绿体结构示意图,完成下列问题: (1)a、b分别为 外膜和内膜 。 (2)c为基粒,是由许多 类囊体 堆叠而成的,其膜可称为光合膜。d 为液态的叶绿体基质,含有许多酶。 栏目索引教材研读 4.光合作用的研究光合作用的研究氧气的产生氧气的产生 利用 同位素示踪 的方法,证实光合作用释放的氧气来自参加反应 的水。 5.阶段阶段:光合作用分为光反应和 碳反应 两个阶段。前一阶段在 类囊体膜 中进行,后一阶段在叶绿体基质中进行。 栏目索引教材研读 二、光合作用的过程二、光合
3、作用的过程 1.光反应阶段光反应阶段:叶绿素分子中的 电子 被光能激发的反应。 (1)光系统:是位于 类囊体膜 中的两种叶绿素蛋白质复合体,分别 称为光系统和光系统。 (2)过程: 光系统中:光能被吸收并转化为 ATP 中的化学能;同时水被裂 解成 H+、氧气、电子 。 光系统中:由光系统产生的H+、电子以及自身吸收光能后被激发出 的电子将NADP+还原成 NADPH 。 栏目索引教材研读 2.碳反应阶段碳反应阶段:CO2通过 卡尔文 循环被还原成糖的过程,包括以下 过程。 (1)CO2的固定:一个CO2被一个 五碳 分子固定,形成一个六碳分子, 随即又分解成两个三碳酸分子。 (2)三碳酸分子
4、的还原:三碳酸分子接受NADPH中的氢和ATP中的磷酸 基团及能量,被还原成 三碳糖 ,这是碳反应形成的产物。 栏目索引教材研读 (3)RuBP再生:每三个CO2进入循环,可以形成 6 分子三碳糖,其中 5 个三碳糖分子在循环中再生为 五碳糖 ,另一个三碳糖分 子则离开循环,或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质,或运出叶绿体, 转变成蔗糖。 栏目索引教材研读 知识知识2 2 影响光合速率的环境因素 影响光合速率的环境因素 一、光合速率的概念一、光合速率的概念 1.光合速率指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少 光合作用( 如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳 )。 2.表观光合速率是指
5、植物从外界环境吸收的 二氧化碳总量 。 3.真正光合速率是指在光照条件下,植物从外界环境中吸收的CO2的量, 加上细胞呼吸释放的CO2的量,即植物实际所 同化 的CO2的量。 栏目索引教材研读 二、影响光合作用的外界因素二、影响光合作用的外界因素 1.光强度光强度:在一定的范围内,光合速率随光强度的增大而 增大 ,在 光强度达到一定值时, 光合速率达到最大值 ,此时的光强度称为 光饱和点 。 2.温度温度:通过影响光合作用的 有关酶的活性 而影响光合速率。 栏目索引教材研读 3.CO2浓度:在一定的范围内,光合速率随CO2浓度的增加而 增大 , 在CO2浓度达到一定值时, 光合速率达到最大值
6、。 光合作用的光合速率是由 温度、二氧化碳浓度、光强度等 共同 影响的,其中任何一个因素都可能成为限制光合作用的因素。 栏目索引教材研读 知识知识3 3 叶绿体色素的提取与分离 叶绿体色素的提取与分离 一、叶绿体色素的提取和分离实验一、叶绿体色素的提取和分离实验 1.原理原理 (1)叶绿体中的色素能溶解于 有机溶剂(如丙酮) 。 (2)叶绿体中的色素在 层析液 中的溶解度不同,溶解度高的随层 析液在滤纸上扩散得 快 ;反之则 慢 。 栏目索引教材研读 2.结果结果:色素在滤纸条上的分布自上而下: 胡萝卜素 、 叶黄 素 、 叶绿素a 、 叶绿素b 。在层析液中溶解度最高的是 胡萝卜素 。 栏目
7、索引教材研读 3.注意事项注意事项 (1)95%乙醇的用途是 提取(溶解)叶绿体中的色素 ,层析液的用途 是 分离叶绿体中的色素 。 (2)石英砂的作用是 为了研磨充分 ;碳酸钙的作用是 防止研 磨时叶绿体中的色素受到破坏 。 (3)分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是 滤液细线上的 色素会溶解到层析液中 。 栏目索引教材研读 二、色素的位置和功能二、色素的位置和功能 1.位置位置:叶绿体中的色素存在于 叶绿体类囊体薄膜 上。 2.功能功能:叶绿素a和叶绿素b主要吸收 红光 和 蓝紫光 ;胡萝卜 素和叶黄素主要吸收 蓝紫光 ; Mg 是构成叶绿素分子必需 的元素。 栏目索引教材研读 1.
8、如图表示光合作用的碳反应过程。下列叙述错误的是 ( C ) A.是3-磷酸甘油酸 B.和在类囊体膜上产生 C.是核酮糖二磷酸 D.可在叶绿体内转变为氨基酸 栏目索引教材研读 解析解析 题图表示光合作用过程中的卡尔文循环,是3-磷酸甘油酸; 和分别是ATP和NADPH,在类囊体膜上产生;是三碳糖分子,可再 生为核酮糖二磷酸;是离开循环的三碳糖分子,可在叶绿体内转变为 氨基酸,故选C。 栏目索引教材研读 2.科学家们通过大量实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和 产物。在下列几个著名实验中,相关叙述正确的是 ( D ) A.普利斯特利的实验证明了植物可以吸收CO2气体 B.萨克斯的实验可证明
9、只有在光照条件下叶绿体中才能产生淀粉 C.恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D.鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的氧气来自H2O 栏目索引教材研读 解析解析 普利斯特利通过实验证明植物能净化空气,未证明更新何种 成分,A错误;萨克斯的实验的单一变量为光照,因此可证明光是光合作 用的必要条件,但没有证明光合作用的场所是叶绿体,B错误;恩吉尔曼 的实验发现光合作用的产物之一是氧气,但并没有定量分析生成的氧气 量,C错误;鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的 氧气来自H2O,D正确。 栏目索引教材研读 3.正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,
10、此 后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是 ( B ) A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP的值下降 D.NADPH/NADP+的值下降 栏目索引教材研读 解析解析 用黑布迅速将培养瓶罩上,导致绿藻细胞叶绿体内的光反应 停止,不再产生O2、ATP和NADPH,使ATP/ADP、NADPH/NADP+的值 下降,A、C、D正确;光反应停止,使碳反应中的C3还原受阻,导致C5含量 减少,从而使CO2的固定减慢,B错误。 栏目索引教材研读 4.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法不正 确的是 ( D ) A.叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜
11、上 B.衰老叶片中甲、乙色素的含量显著减少 C.甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂 D.丙、丁两种色素主要吸收红光和蓝紫光 栏目索引教材研读 解析解析 甲、乙、丙、丁依次为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝 卜素。胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 栏目索引考点突破 考点一 光合作用的基本过程及影响因素考点一 光合作用的基本过程及影响因素 光合作用的基本过程光合作用的基本过程 考点突破 1.光合作用的过程图解光合作用的过程图解 栏目索引考点突破 2.两个阶段的比较两个阶段的比较 项目光反应碳反应 条件需要叶绿体色素、光、酶、水需要酶、ATP、NADPH、CO2 场所叶绿体基粒(光合膜)叶绿体基
12、质 产物ATP、NADPH、O2(CH2O) 反应 过程 栏目索引考点突破 能量 转化 光能电能ATP和NADPH中活跃的化学能活跃的化学能有机物中稳定的 化学能 实质光能转变为活跃的化学能,并放出O2活跃的化学能转变为稳定的化学 能,并同化CO2形成有机物 栏目索引考点突破 3.光反应和碳反应的联系光反应和碳反应的联系 光反应为碳反应提供NADPH和ATP;碳反应为光反应提供ADP、Pi、 NADP+。在叶绿体中,NADPH、ATP由类囊体膜向基质移动,ADP和Pi 由基质向类囊体膜移动。 栏目索引考点突破 用综合分析法比较光合作用和呼吸作用的异同用综合分析法比较光合作用和呼吸作用的异同 1
13、.光合作用与细胞呼吸的区别与联系光合作用与细胞呼吸的区别与联系 项目光合作用细胞呼吸 场所叶绿体细胞溶胶和线粒体或细胞溶胶 条件只在光下进行有光、无光都能进行 物质变化无机物 有机物有机物 无机物 能量变化光能ATP和NADPH中活跃的化学 能有机物中稳定的化学能 有机物中稳定的化学能ATP中 活跃的化学能+热能 栏目索引考点突破 实质合成有机物,贮存能量分解有机物,释放能量 代谢类型同化作用(或合成作用)异化作用(或分解作用) 范围主要为绿色植物叶肉细胞几乎所有活细胞 联系 栏目索引考点突破 2.H与与ATP来源、去路的比较来源、去路的比较 来源去路 H光合作用光反应中水的光解作为碳反应阶段
14、的还原剂,用于 还原三碳酸 需氧呼吸、 厌氧呼吸 需氧呼吸第一阶段、第二阶 段及厌氧呼吸第一 阶段产生 需氧呼吸用于第三阶段还原氧气 产生水,同时释放大量能量;厌氧 呼吸用于第二阶段还原丙酮酸 生成相应产物 栏目索引考点突破 ATP光合作用在光反应阶段合成ATP,其合成 所需能量来自色素吸收转化的 太阳能 用于碳反应阶段三碳酸还原,其 中活跃的化学能最终以稳定的 化学能形式贮存在有机物中 需氧呼吸、 厌氧呼吸 需氧呼吸第一、二、三阶段均 产生,其中第三阶段产生最多,其 中的能量来自有机物的分解;厌 氧呼吸第一阶段产生 分解释放的能量直接用于各项 生命活动(绿色植物光合作用的 碳反应等除外) 栏
15、目索引考点突破 3.表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别 (1)表观光合速率与真正光合速率:在有光条件下,植物同时进行光合作 用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,可 表示表观光合速率,而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 (2)呼吸速率:将植物置于黑暗环境中,实验容器中CO2增加量、O2减少 量或有机物减少量,可表示植物呼吸速率。 栏目索引考点突破 知能拓展 真正光合速率和表观光合速率的判断方法: (1)若为坐标曲线形式,当光强度为0时,CO2吸收值为0,则为真正(实际)光 合速率,若CO2吸收值是负值则为表
16、观光合速率。 (2)若所给数值为有光条件下绿色植物CO2吸收量或O2释放量的测定值, 则为表观光合速率。 (3)有机物积累量为表观光合速率,有机物制造量为真正(实际)光合速 率。 栏目索引考点突破 典例典例1 如图所示为光合作用的部分代谢过程,图中A、B、M表示某种 物质。请回答下列问题。 栏目索引考点突破 (1)光合色素存在于图中的 中,其中呈黄色、橙色、红色的 色素合称为 。ATP、RuBP、NADPH共有的组成元素是 。 (2)图中水裂解产生 。据图分析,膜蛋白具有 功能。 (3)图中M代表 ,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸的还原 提供了 。 栏目索引考点突破 答案答案 (1)类
17、囊体膜 类胡萝卜素 C、H、O、P (2)O2、H+、e- 控制物质进出和催化 (3)NADP+ 氢、能量和磷酸基团、能量 解题关键解题关键 明确光反应的场所、过程及产物,仔细识图。 栏目索引考点突破 解析解析 (1)光合色素存在于图中的类囊体膜中,其中呈黄色、橙色、红 色的色素合称为类胡萝卜素。ATP和NADPH的元素组成 为C、H、O、N、P,而RuBP的组成元素是C、H、O、P。(2)图中水裂 解产生O2、H+、e-。据图分析,膜蛋白具有控制物质进出和催化功能。 (3)图中M代表NADP+,NADPH和ATP分别为碳反应中三碳酸的还原提 供了氢、能量和磷酸基团、能量。 栏目索引考点突破
18、1-1 为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合 作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组 在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持 其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的 光合速率,各组实验处理及结果如表所示: 栏目索引考点突破 对照组实验组一 实验组二实验组三实验组四 实验 处理 温度/3636363125 相对湿度/%1727525252 实验结果 光合速率 /mg CO2dm-2h-1 11.115.122.123.720.7 栏目索引考点突破 回答下列问题: (1)根据本实验结果,可以推测
19、中午时对小麦光合速率影响较大的环境 因素是 ,其依据是 ;并可推测, (填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度 可降低小麦光合作用“午休”的程度。 (2)在实验组中,若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合 速率,其原因是 。 (3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程 (填“需要” 或“不需要”)载体蛋白, (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。 栏目索引考点突破 答案 答案 (1)湿度(或答相对湿度) 在相同温度条件下,相对湿度改变时光 合速率变化较大 增加 (2)四 该实验组的环境温度未达到光合作用 的最适温度 (3)不需要 不需要 栏目索引考点突破 解析解析 (1)由表可知
20、,对照组、实验组一和实验组二的温度条件相同,相 对湿度不同,且随着相对湿度增大,光合速率明显增大;而实验组二、 三、四的相对湿度相同,温度依次降低,但光合速率变化不明显,故中午 时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度。增加麦田环境的 相对湿度可提高光合速率,推测其能降低小麦光合作用“午休”的程 度。(2)实验组二、三、四在相对湿度相同的情况下,环境温度为31 时光合速率最大,说明环境温度为25 时没有达到光合作用的最适温 栏目索引考点突破 度,依据温度对酶活性的影响规律可知适当提高实验组四的环境温度能提 高小麦的光合速率。(3)二氧化碳进入叶肉细胞的方式是扩散,不需 要载体蛋白和能量。
21、栏目索引考点突破 考点二 影响光合作用的因素及在生产上的应用考点二 影响光合作用的因素及在生产上的应用 一、内部因素一、内部因素:叶龄与光合作用叶龄与光合作用 1.规律规律:叶片由小到大的过程中,叶面积逐渐增大,叶肉细胞中叶绿体逐 渐增多,光合效率逐渐增强。生长到一定程度,叶片面积和光合色素含 量等达到稳定状态,光合效率也基本稳定。随着叶片的衰老,部分色素 遭到破坏,光合效率下降。(如图1和图2) 栏目索引考点突破 图1 图2 2.对农业生产的启示对农业生产的启示:在农业生产中,通过合理密植、适当间苗、修剪以 增加有效光合作用面积,提高光能利用率。 栏目索引考点突破 二、环境因素二、环境因素
22、1.光强度对光合作用的影响光强度对光合作用的影响 (1)光强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。植物的光合速率 在一定范围内随着光强度的增加而增加,但当光强度达到一定程度时, 光合速率不再随着光强度的增加而增加。(此时限制光合速率的主要 因素为CO2浓度,详见图3) 栏目索引考点突破 图3 栏目索引考点突破 (2)对农业生产的启示 增加光合作用强度的措施: 温室大棚适当提高光强度。 延长光合作用时间(延长光照)。 增加光合作用面积(合理密植)。 温室大棚采用无色透明玻璃。 栏目索引考点突破 2.CO2浓度对光合作用的影响浓度对光合作用的影响 (1)CO2是光合作用的原料,通过影响碳反应来影
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