高三生物复习教案专题四：生命的物质变化和能量转换1（4_2光合作用） 10页

生命科学专题学案 课 题 专题四：生命的物质变化和能量转换（4.1生物体内的化学反应 4.2光合作用）‎ 学习目标 ‎1、理解新陈代谢、同化作用、异化作用的概念及其相互关系。新陈代谢的重要意义。‎ ‎2、举例说出生物体内化学反应的主要类型和特点。‎ ‎3、理解酶的概念和成分，理解酶的生物学特性。‎ ‎4、理解ATP是生物体内各种生命活动的直接能源物质。‎ ‎5、了解光合作用的发现及研究历史； ‎ ‎6、描述绿叶中色素的种类和作用；【重点】‎ ‎7、简述叶绿体的结构和功能；‎ ‎8、光合作用的过程,光反应、暗反应过程及相互关系；【重点】‎ ‎9、影响光合作用的因素。【重点】‎ 学 习 内 容 第一环节【回扣基础 构建网络】‎ 导学一：生物体内的化学反应（4.1）‎ ‎ 1、新陈代谢 作用：生物体从外界摄取的营养物质转变成自身物质的过程 ‎ 作用：生物体将体内部分复杂的有机物分解，释放能量并排出废物的过程 ‎2、代谢反应 反应：脱水缩合反应（如： 合成蛋白质）‎ ‎ 反应 反应：反应中消耗水。例：蛋白质分解成氨基酸 化学成分： （多数）或RNA分子（少数）‎ 命名： ＋ （如唾液淀粉酶）‎ 作用：催化代谢反应 催化特性： 、 ‎ 影响酶活性的外界因素： 、 等 在生活中应用：（①多酶片可用于治疗消化不良；②洗衣粉中加入酶制剂提高洗涤效果；③食品与葡萄糖氧化酶及葡萄糖一起储存于密闭容器中，有效去除食品中氧，延长保质期）‎ ‎ 反应：脱氢。例：葡萄糖分解成丙酮酸 ‎3、酶 ‎4、腺苷三磷酸 ‎ ‎（ATP）‎ 导学二：光合作用（4.2）‎ 结构简式：A—P~P~P ‎（A： ；T： ；P： ； ~： ）‎ 作用：生命活动的直接能源物质 ATP和ADP之间相互转换： ‎ ‎①当ADP转化成ATP时，其所需的能量 由 过程提供。‎ 若是植物体，还可由 过程提供。‎ ‎②当ATP转化成ADP时，所释放的能量用于 。‎ ‎1、光合作用的发现史 次序 年代 科学家 实验过程 结论 ‎1‎ ‎1642‎ 范.赫尔蒙特（比利时）‎ 柳树苗密封在桶内，只浇水，5年后柳树苗增重 很多，土壤却几乎没有减轻 使树苗增重的物质只来源 于__________‎ ‎2‎ ‎1771‎ 普利斯特利 ‎（英）‎ 小鼠，密闭，小鼠窒息死亡 小鼠+植物，密闭，小鼠不易死亡 燃烧的蜡烛+植物，密闭，蜡烛不易熄灭 植物可以______空气 ‎3‎ ‎1779‎ 英格豪斯 ‎（荷兰）‎ 小鼠+绿色植物，密闭，光照，小鼠存活 小鼠+绿色植物，密闭，无光照，小鼠死亡 ‎_______是植物改善空气的必要条件 ‎4‎ ‎1785年 发现了空气的组成 绿叶在光照下放出 ，‎ 吸收 ；‎ ‎5‎ ‎1864‎ 萨克斯 ‎（德）‎ 绿色植物暗处理后，一半 ，一半 ，‎ 酒精脱色后经 处理；‎ 遮光部分 ，曝光部分 ‎ 绿叶在光合作用过程中产生了 ‎ ‎6‎ ‎20世纪30年代 鲁宾和卡门 ‎（美）‎ ‎⑴向第一组植物提供H218O和CO2；释放18O2‎ ‎⑵向第二组植物提供H2O和C18O2；释放O2‎ 光合作用释放的氧全部来自 于______‎ ‎7‎ ‎20世纪40年代 卡尔文 ‎（美）‎ 用14CO2供给小球藻进行光合作用，控制供给 时间，并对中间产物进行分析 探明了 转化为有机物的途径 ‎2、叶绿体及其色素 ‎ ____________（橙黄色）‎ ‎ __________________ 主要吸收_____‎ ‎ （含量约占______） ‎ ‎ ____________（黄 色）‎ ‎ 叶绿体色素 ‎ ____________（蓝绿色）‎ ‎ 主要吸收_____‎ ‎ __________________ 和_______‎ ‎ （含量约占______） ____________（黄绿色）‎ 主要分布于：叶肉细胞内 形态结构：椭圆球形；双层膜、基质、基粒（多个类囊体重叠而成）‎ ‎ 分类：（见上方） ‎ 叶绿体 色素 分布：类囊体的膜上 ‎ 功能：吸收光能 ‎ 酶 ：分布于类囊体膜上（与光反应有关）‎ 叶绿体基质（与暗反应有关）‎ ‎3、光合作用的过程 总反应式： ‎ 光反应与暗反应的比较：‎ 比较项目 光反应 暗反应（卡尔文循环）‎ 反应部位 ‎___________________‎ ‎___________________‎ 条件 ‎_______、色素、酶 酶 反应过程 1、 色素吸收光能→传递给叶绿素a→叶绿素a活化释放出e→e经类囊体膜传递给NADP+→NADP+与叶绿体基质中的H+结合为NADPH 2、 水光解为e 和 H+，释放O2↑→H+经类囊体膜上的ATP合成酶复合体穿过膜进入基质→将能量传递给ADP，使ADP+Pi合成ATP ‎(ATP和NADPH的最终生成在 ________ ，用于暗反应)‎ ‎1、CO2的固定: CO2 + C5 → 2 C3‎ ‎2、C3的还原: 需要ATP、H+、多种酶 ‎2 C3+4NADPH+ATP→（CH2O）+ C5+ H2O 能量转换 光能→ 中活跃的化学能 活跃的化学能→有机物中 的化学能 联系 ‎1）光反应为暗反应准备了还原剂 和能量 ；‎ ‎2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP、Pi和NADP。‎ 实质 物质变化：无机物转变为____________‎ 能量变化：光能转化成____________‎ 意义 ‎1）自身新陈代谢的基础 ‎2）物质来源和能量来源 ‎3）维持大气中__________和_________含量的基本稳定 1、 影响光合作用的外界因素 因素 对光合作用的影响 在生产上的应用 光 ‎1．光照强度：光合作用随光照强度的增强而加快，但光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加（光饱和现象）‎ ‎2．光质：白光为复色光，光合作用能力最强；单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差 ‎1．适当提高光照强度 ‎2．延长光照时间 ‎3．增加光合作用面积——合理密植 ‎4．对温室大棚用无色透明玻璃 ‎5．若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光吸收其它波长的光 温度 ‎1、温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。‎ ‎2、温度过高，影响叶片气孔开放，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率 ‎1．适时播种 ‎2．温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降底温度 ‎3．植物“午休”现象的原因之一 二氧 化碳 浓度 在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加 温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施有机肥，使植物吸收CO2增多 大田中，要注意通风透气 水 水分是光合作用原料之一，又是各种化学反应的介质，缺少时光合速率下降 合理灌溉 矿质 元素 ‎①N是各种酶、蛋白质以及NADP+和ATP、核酸、叶绿素等物质的重要原料。‎ ‎②P是NADP+和ATP、核酸等的重要组成成分。‎ ‎③Mg是叶绿素的重要组成成分。‎ ‎④K对光合作用产物的制造和转化起着重要作用。‎ 在一定范围内矿质元素供应越多，光合速率就越快；超过一定浓度，光合速率不再增强，甚至由于渗透失水反而使光合速率下降。‎ 适时适量施肥，注意施肥不宜过量，否则会造成土壤溶液浓度大于细胞液浓度导致细胞失水萎蔫。‎ 第二环节【突破考点 提炼方法】‎ 考点一：ATP与ADP的转化 ‎【典例引领】1、如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是 (　 　)‎ ‎　‎ 图1　　　　　　　　　　　图2‎ A．图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键 B．ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量 C．ATP与ADP相互转化过程中物质是可循环利用的，能量是不可逆的 D．酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响 ‎【考点剖析】此过程只有物质可逆，能量不可逆，故整个反应为不可逆反应。‎ ‎【对位训练】1、下列有关ATP的结构与功能的叙述中，正确的是 (　 　)‎ A．ATP分子脱去了两个磷酸基以后的剩余部分就成为DNA的基本组成单位中的一种 B．ATP与ADP的转化过程是可逆反应 C．ATP称为高能化合物，是因为第二个磷酸基很容易从ATP上脱离释放能量 D．催化ATP与ADP相互转化的酶不同 考点二：绿叶中色素的提取与分离 ‎【典例引领】2、某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是(　 　)‎ A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条 ‎【考点剖析】1、实验过程 ‎2．注意问题 ‎(1) 提取色素——无水乙醇 分离色素——层析液 ‎(2)色素提取液呈淡绿色的原因分析①研磨不充分，色素未能充分提取出来。②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。‎ ‎(3)叶片绿色：①叶绿素∶类胡萝卜素＝3∶1；②最不吸收绿光，反射回来；③叶片变黄：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色；④叶片变红：低温破坏了叶绿素，呈现出液泡中花青素的颜色。‎ ‎【同位训练】2、如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的 改进装置，下列叙述错误的是 (　 　)‎ A．应向培养皿中倒入层析液 B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处 C．实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)‎ D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色 考点三：光合作用的探究历程 ‎【典例引领】3、1880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵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一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强 C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 D．好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用 ‎【对位训练】3、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(　 　)‎ ‎①本实验未设对照组　②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因　③实验开始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态　④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉 A．②③ B．①②③ C．②③④ D．①②③④‎ 考点四：光合作用过程 ‎【典例引领】4、如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ATP中的化学能 B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲 C．结构A释放的O2可进入线粒体中 D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加 ‎【考点剖析】1、反应式及元素去向 氧元素 碳元素：CO2―→C3―→(CH2O)‎ ‎2、光反应为暗反应提供两种重要物质：H+和ATP，H+既可作还原剂又可提供能量；‎ 暗反应为光反应也提供两种物质：ADP和Pi，注意产生位置和移动方向。‎ ‎3、没有光反应，暗反应无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。‎ ‎4、色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体薄膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但暗反应中酶的种类和数量多。‎ ‎5、CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。‎ ‎【难点突破】光反应和暗反应中C3、C5、ATP、ADP、NADPH、NADP六种物质与光照、CO2之间的关系(如图所示)：‎ ‎【对位训练】4、如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述 正确的是(　 　)‎ A．该反应的场所是叶绿体的类囊体 B．C3生成(CH2O)需要H+、ATP和多种酶 C．提高温度一定能促进(CH2O)的生成 D．无光条件有利于暗反应进行 ‎5、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_____________________________________________________________。‎ ‎6、离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于短时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是(　 　)‎ 考点五：光合作用的影响因素及曲线分析 ‎【典例引领】5、下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是 (　 　)‎ A．在9：30～11：00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓 B．在11：00～12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多 C．在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同 D．在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应 ‎【考点剖析】‎ ‎1．光照强度对光合作用强度的影响 图1‎ ‎(1)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，细胞内的代谢特点如图2所示，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度(如图3所示)。‎ 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(如图4所示)。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，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。B点以后的细胞代谢特点可用图5表示。‎ (2) 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浓度对光合作用强度的影响 ‎(1)曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。‎ ‎(2)点含义：①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。‎ ‎②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。‎ ‎③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。‎ ‎(3)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，提高光合作用速率。‎ ‎3．多因子对光合作用强度的影响 ‎(1)曲线分析：P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。‎ ‎(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合作用速率。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。‎ ‎【对位训练】7、下列①～④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．①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．②图中Y因素最有可能代表光照强度 C．③图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低 D．④图中Z因素(Z3>Z2>Z1)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 ‎8、为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 ℃条件下培养，实验结果如下图所示。请回答：‎ ‎(1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是________。‎ ‎(2)实验结果表明，在____________________的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取________措施能提高玉米的光能利用率。‎