《教学导航高三生物必修1复习课件：第9讲 能量之源――光与光合作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教学导航高三生物必修1复习课件：第9讲 能量之源――光与光合作用（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、知识内容考纲要求考纲理解光合作用的基本过程理解光合作用光反应和暗反应的场所、过程、条件、物质与能量转换及二者的联系；理解光合作用和细胞呼吸中物质和能量的关系影响光合作用速率的环境因素理解影响光合作用的各种环境因素及其在生产实践中的应用实验：叶绿体色素的提取和分离实验与探究能力了解光合色素的种类和作用；理解色素的提取与分离的过程、结论及注意事项，培养实验操作技能 一、捕获光能的色素和叶绿体的结构 (一)叶绿体中的色素 1色素的种类、作用及层析后的位置色素种类吸收光谱滤纸条上的位置叶绿素(3/4)叶绿素a(蓝绿色)吸收_叶绿素b(黄绿色)吸收_类胡萝卜素(1/4)胡萝卜素(橙黄色)吸收_叶黄素(黄
2、色)吸收_红光和蓝紫光红光和蓝紫光蓝紫光蓝紫光 2.色素的分布、功能、特性及分离方法 A色素的分布：叶绿体基粒的类囊体薄膜上。 B色素的功能：吸收光能、_光能(四种色素)，_光能(只有少量叶绿素a)。 C特性：不溶于水，能溶于酒精、丙酮等有机溶剂。 D分离方法：_。传递转化纸层析法 (二)叶绿体的结构 1分布：植物的_和幼嫩茎的表皮细胞。 2形状：一般呈扁平的椭球形或球形。3. 结构：叶肉细胞 4功能：进行光合作用的场所。 二、光合作用的原理和应用 (一)光合作用的概念： 指绿色植物通过叶绿体，利用_，把二氧化碳和水转化成_，并且释放出氧气的过程。 (二)光合作用的探究历程 光合作用的探究历程
3、给我们的启示：生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系密切。技术手段的进步对生物科学的发展起了推动作用。光能储存着能量的有机物时间实验人实验过程结论18世纪(比利时)海尔蒙特种植柳树的实验植物建造自身的原料只有土壤中的水1771年(英)普利斯特利蜡烛、小鼠与绿色植物的实验植物可以更新空气1779年(荷)英格豪斯做了植物更新空气的实验植物只有在有光的条件下才可以更新空气1785年(法)拉瓦锡发现了空气的组成绿叶放出的是O2，吸收的是CO21845年(德)梅耶根据能量转化和守恒定律指出植物进行光合作用，把光能转换成化学能储存起来时间实验人实验过程结论1864年(德)萨克斯天竺葵叶片遮光实验光合作用
4、产生了淀粉；光合作用需要光1880年(美)恩格尔曼水绵在不同光照条件下对好氧细菌分布的影响氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所1939年(美)鲁宾和卡门HOCO2植物18O2C18O2H2O植物O2光合作用释放的氧气全部来自水20世纪40年代(美)卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳 (三)光合作用的过程 1反应式：CO2H2O _O26CO212H2O _6H2O6O2C6H12O6(CH2O) 2光反应和暗反应的区别与联系项目光反应暗反应区别进行场所_薄膜_必需条件光、色素、与光反应有关的酶_物质转变水的光解2H2O4
5、H_ATP的形成ADPPi_ ATPCO2的固定：CO2C5 2C3C3的还原：能量转变光能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能_叶绿体的类囊体叶绿体基质与暗反应有关的酶O2光能有机物中稳定的化学能联系光反应是暗反应的基础，它为暗反应的进行提供_；暗反应为光反应提供_没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成，光反应受到抑制总之，光反应是暗反应物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。两者相互影响，相辅相成，共同构成了光合作用的全过程H和ATPADP和Pi (四)光合作用原理的应用 (1)光合作用强度表示方法： 单位时间内光合作用产生糖的数量； 单
6、位时间内光合作用吸收CO2的量； 单位时间内光合作用释放O2的量。 (2)提高光合作用强度的措施：农业生产上可以采用控制_和温度的高低，适当增加作物环境中_等措施，提高光合作用的强度。光照的强弱二氧化碳的浓度 (五)化能合成作用 1实质：利用体外环境中_所释放的能量来制造有机物。 2生物种类：少数种类的细菌，如硝化细菌。 (六)新陈代谢的类型无机物氧化 一、光合作用的过程 1过程图解 2光合作用过程中，条件骤变时几种物质量的变化规律改变条件C3含量C5含量H和ATP含量(CH2O)合成量停止光照，CO2供应不变增加减少减少或没有减少或没有光照加强，CO2供应不变减少增加增加增加光照不变，停止C
7、O2供应减少增加增加减少或没有光照不变，CO2供应增加增加减少减少增加 注：上表只表示条件改变后短时间内各物质相对量的变化，而非长时间。 3反应式及元素去向 二、影响光合作用的因素及其在农业生产中的应用 1内部因素 (1)与植物自身的遗传特性有关，如图1所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图2、图3所示。 2外部因素 (1)光照强度 曲线分析 A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强
8、度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。 BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度也不断加强，到C点以上不再加强了，C点所对应光照强度称为光饱和点。 应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。 (2)CO2浓度 曲线分析 图1和图2都表示在一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用强度不再增加。 图1中A点表示光合作用强度
9、等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。 应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。 (3)温度 曲线分析 温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。 应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。 (4)必需矿质元素 曲线分析 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤
10、溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。 应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。 (5)水分 影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 应用：根据作物的需水规律合理灌溉。 (6)多因子 曲线分析： P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。 应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充C
11、O2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。光合作用有氧呼吸代谢类型 合成作用(或同化作用)分解作用(或异化作用)物质变化 无机物有机物有机物无机物能量变化 光能化学能(储能)化学能ATP中的能量、热能(放能)实质合成有机物，储存能量分解有机物、释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行联系 三、光合作用与细胞呼吸 1光合作用与有氧呼吸的比较 特别提醒： (1)光合作用只是植物的绿色细胞和光合细菌能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。 (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
12、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。 (4)生命活动的能量供应过程： 光能ATP和H中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能生命活动 该过程需要光合作用(植物)和呼吸作用(植物、动物等)才能完成。 2光合作用速率与呼吸作用速率 (1)光合作用速率的表示方法 通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成量来定量表示。但由于测定方法不同，可分为表观(净)光合速率和真正(总)光合速率。
13、 表观(净)光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示； 真正(总)光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。 (2)呼吸速率的表示方法 植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。 (3)光合速率与呼吸速率的关系： 绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。 绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。 真正光合速率净光合速率呼吸速率。 若用O2、CO2或葡萄糖的量表示可得以下关系式： a光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量 b光合作用固定CO2量CO2吸收量细胞
14、呼吸释放CO2量 c光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量知识点1：叶绿体的结构和功能【例1】下列关于叶绿体的叙述中，正确的是()A植物细胞中均含有叶绿体B叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同C叶绿体中所含有的色素分布在叶绿体类囊体和基质中D叶绿体中含有少量的DNA和RNA【思路点拨】并非所有的植物细胞中均含有叶绿体，叶绿体存在于植物的叶肉细胞和幼嫩茎的表皮细胞中。D【举一反三】(2011安庆四校联考)下图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是( )A结构A中的能量变化是光能转变为H和ATP中的化学能B供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2
15、C3C5甲C结构A释放的氧气可进入线粒体中D结构A释放的氧气来自于水【思路点拨】在光合作用过程中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被光反应阶段产生的ATP和H还原成糖类，因此供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2C3甲。【答案】 B知识点2：光合作用的探究历程【例2】下图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图，其中a为实验装置，b为对照装置。有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是()A确保植株与外界空气进一步隔绝B排除土壤中微生物代谢活动的干扰C防止NaOH溶液对植物根系的影响D避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉【思路点拨】本实验探究的对象是CO2是否为植物光合作用原料，因此需
16、要严格控制CO2的来源，而花盆的土壤中含有大量微生物，能通过呼吸作用产生大量的CO2而影响实验结果，因此用塑料口袋扎紧花盆就可以排除土壤中微生物代谢活动产生CO2的干扰。【答案】 B【举一反三】(2011黄山联考)1880年美国生物学家G.Engelmann设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将三棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上，并在水绵的悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)，他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是( )A细菌对不同的光反应不同，细菌聚集多的地方，水绵光合作用强B好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强，则在该种光照射下植物光合作用强C好氧细菌
17、聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多，则在该种光照射下植物光合作用强D聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物O2，使水绵的光合作用速率加快，则该种光有利于光合作用【思路点拨】好氧细菌生活需要氧气，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方，也是水绵光合作用强的地方。【答案】 B知识点3：光合作用的过程【例3】 (2010青岛模拟)如图是绿色植物内细胞代谢的某一阶段的简图，下列说法错误的是()Aa过程是指CO2的固定Bb过程是指三碳化合物的还原Cc过程完全在线粒体内完成Da、b、c三过程都需要酶参与C【思路点拨】从图示看出a、b、c应分别为CO2的固定、三碳化合物的还原和有氧呼吸过程，都要有酶参
18、与，有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，第二、三阶段在线粒体中完成。【举一反三】离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是( )AC3化合物增多、C5化合物减少BC3化合物增多、C5化合物增多CC3化合物减少、C5化合物增多DC3化合物减少、C5化合物减少C【思路点拨】此题考查光合作用过程中物质的变化，属于理解层次。在光合作用的暗反应阶段，进入叶绿体中的CO2首先与叶绿体内的C5化合物结合，形成C3化合物，进而C3化合物被还原成糖类等有机物。如果突然中断CO2气体的供应，则C3化合物的形成受阻，C5化合物会因积
19、累而含量增多，同时C3化合物会因形成受阻且不断被还原而减少。知识点4：光合作用的原理的应用【例4】科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是()A光照强度为a时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B光照强度为b时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是温度不同C光照强度为ab，曲线和光合作用强度随光照强度升高而升高D光照强度为ac，曲线和光合作用强度随光照强度升高而升高【思路点拨】此题考查的是CO2浓度、光照强度和温度对植物光合作用强度的影响知识。光照强度为a时，曲线光合作用强度小于曲线光合作用强度，原因是CO2
20、浓度不同。光照强度为b时，曲线光合作用强度大于曲线光合作用强度是由于温度的不同。光照强度为ab，曲线和光合作用强度随光照强度升高而升高。光照强度为ac，曲线光合作用强度不随光照强度升高而升高。【答案】 D【举一反三】(2010南京模拟)下列曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中，不正确的是( )A图中的X因素可表示CO2浓度，植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光照时的低B图中Y因素最有可能代表光照强度C图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低D图中Z因素(Z3Z2Z1)可以表示CO2浓度，当光照强度小于c值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度【思路点拨】图中Y因素最有
21、可能代表温度，而不是光照强度；光照强度增加到一定程度时，光合速率不再增加，但是也不会下降。【答案】 B 一、实验：绿叶中色素的提取和分离 1实验原理 (1)色素提取的原理：绿叶中的色素是有机物，能溶解在无水乙醇等有机溶剂中，形成色素溶液，使色素从生物组织中分离出来。 (2)色素分离的原理：绿叶中的色素能溶解在层析液中，但是不同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。因而，不同的色素就会随着层析液在滤纸上扩散分开，形成不同的色素带。 2实验过程： 提取色素制备滤纸条画滤液细线分离色素 观察结果实验过程操作事项操作目的提取色素选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高
22、研磨时加入10 mL_溶解叶片中的色素研磨时加少许_研磨充分和保护色素快速、充分研磨防止_，并充分溶解色素盛放滤液的试管管口用棉塞塞紧防止溶剂挥发和色素分子被氧化溶剂挥发二氧化硅、碳酸钙无水乙醇分离色素滤纸事先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快滤纸条一端_防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快滤液细线要直、细、齐使分离的色素带_滤液细线干燥后_增加色素量，使分离的色素带清晰滤液细线不能触及_防止色素溶解到烧杯内的层析液中剪去两角平整、不重叠重复画23次层析液 3.实验结果及分析 色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。 色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。
23、色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越大。 相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，相邻两条色素带间距最近的是叶绿素a和叶绿素b。 色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素稍宽。【例】(2010上海)右图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则右图所示结果最有可能来自于()A水培的洋葱叶B生长的柳树幼叶C培养的衣藻D秋冬的银杏落叶DC【思路点拨】图中的光合色素从上至下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，图和图比较，图代表的植物叶片应只有类胡萝卜素，而没有叶绿素。水培的洋葱叶既有类胡萝卜素也有叶绿素；生长的柳树幼叶既有类胡萝卜素，也有叶绿素；培养的
24、衣藻属于单细胞绿藻，有叶绿素存在；秋冬的银杏落叶只有类胡萝卜素，而没有叶绿素。【变式训练】(2010广州模拟)如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )A提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发B水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲乙)(丙丁)C四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大D四种色素中，丙和丁主要吸收红光B【思路点拨】新鲜叶片中，含量最多的是叶绿素a(乙)，其次是叶绿素b(甲)，含量最少的是胡萝卜素(丁)，丙是叶黄素。光合色素提取时加碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏。水稻在收获时节，颜色变黄是由于叶绿素(甲乙)含量少于类胡萝卜素(丙丁)。胡萝卜素在层析液中的溶解度最大。叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
