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  • 2021-09-24 发布

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)

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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。‎