江苏省2021高考生物一轮复习专题6光合作用课件 40页

考点1　捕获光能的色素与结构 考点 清单 一、捕获光能的色素 内容 色素及其相关作用 色素种类 叶绿素(约占3/4) 类胡萝卜素(约占1/4) 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 分布 叶绿体类囊体膜上 吸收光谱   A为叶绿素,主要吸收红光和蓝 (紫)光; B为类胡萝卜素,主要吸收蓝紫 光 化学特性 不溶于水,能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂 分离方法 纸层析法 色素与叶 片颜色 正常 绿色 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1,且对绿光吸收 最少,所以正常叶片总是呈现绿色 叶片 变黄 寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,显示出类胡萝卜 素的颜色,叶片变黄 叶片 变红 秋天时,低温和植物体内积累的可溶性糖有利于花青素的形成,花 青素在酸性的叶肉细胞中变成红色储存于液泡中,而叶绿素因气 温降低逐渐降解,从而使叶片呈现红色 二、绿叶中色素的提取与分离的实验 1.色素提取和分离的方法及原理 方法 原理 提取 用① 　无水乙醇    或丙酮提取 叶绿体中的色素不溶于水,溶于 ② 　有机溶剂     分离 纸层析法 叶绿体色素在③ 　层析液     中 的溶解度不同,色素随层析液在 滤纸条上的扩散速度不同 步骤 操作要点 说明 提取色素 研磨   (1)无水乙醇:作为提取液,可溶解绿叶中的色素 (2)二氧化硅:⑤ 　有助于充分研磨     (3)碳酸钙:⑥ 　防止研磨中色素被破坏     过滤 研磨后并用④ 　单层尼龙布     过滤 2.实验流程 制备滤 纸条 将滤纸条的一端剪去两角,并在距这一端1 cm处用铅笔画一条细线 剪去两角以保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐,否则会形成弧形色素带 画滤液 细线 用毛细吸管吸取色素滤液,沿铅笔线均匀画一条细而直的滤液细线,待滤液干后再画若干次 (1)滤液细线要细而直 (2)干燥后重复画若干次,既能使滤液细线有较多的色素,又能使各色素扩散的起点相同 色素 分离   (1)在层析时,不能让滤液细线触及层析液 (2)滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带 3.实验结果与分析 4.异常现象分析 (1)滤纸条色素带颜色均较浅的原因: a.未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分; b.一次性加入无水乙醇的量过多,提取液浓度太低; c.画滤液细线时次数太少。   色素种类 色素 颜色 色素 含量 溶解度 扩散 速度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 (2)滤纸条下面两条色素带较浅(叶绿素较少)的原因: a.未加碳酸钙或加入过少,叶绿素被破坏; b.实验材料中叶绿素的含量较少(如泛黄的叶片)。 (3)滤纸条色素带重叠的原因:滤液细线过粗。 (4)滤纸条看不见色素带的原因: a.忘记画滤液细线; b.滤液细线浸入层析液,色素全部溶解到层析液中。   2.功能:进行⑦ 　光合作用     的场所。 3.与功能相适应的结构特点:吸收光能的色素分布于⑧ 　类囊体薄膜     上; 与光合作用有关的酶分布在⑨ 　类囊体薄膜和叶绿体基质     中。 三、捕获光能的结构——叶绿体 1.结构: 考点2　光合作用的原理与应用 一、光合作用发现史中的经典实验 实验者 实验过程及现象 实验结论 普利 斯特莱 点燃的蜡烛与绿色植物,密闭— —蜡烛不易熄灭; 小鼠与绿色植物,密闭——小鼠 不易窒息 植物更 新空气 萨克斯 绿叶     叶片在光 下能产生 淀粉 恩吉 尔曼     O 2 是叶绿体释放出来的,叶绿体 是进行光合作用的场所 在上述基础上,他用透过三棱镜的光照射水绵,发现大量好氧细菌聚集在红光和蓝(紫)光区域 叶绿体主要吸收红光和蓝(紫) 光 鲁宾、 卡门 向植物提供   光合作用释放的氧气全部来自 水 卡尔文 用 14 C标记的CO 2 ,供小球藻进行 光合作用,追踪检测 14 C的去向 14 CO 2 →2 14 C 3 →( 14 CH 2 O) 二、光合作用的过程 1.过程图解 2.过程分析 (1)光合作用的原料——H 2 O,是在① 　光反应     阶段分解的,产物是 ②     [H]和O 2      。 (2)光合作用的原料——CO 2 ,是在③ 　暗反应     阶段利用的,直接产物是 ④ 　C 3 化合物     。 (3)联系:光反应为暗反应提供了[H]和ATP,其转移方向是从类囊体薄膜到 叶绿体基质;暗反应为光反应提供ADP和Pi等。 (4)光合作用过程中的能量变化 光能→⑤ 　ATP中活跃的化学能     →⑥ 　有机物中稳定的化学能     。 3.反应式 CO 2 +H 2 O   (CH 2 O)+O 2 。 4.光合作用过程中元素去向分析(以产物为葡萄糖为例) (1)光合作用总反应式   (2)光合作用过程中O元素的转移途径   O   18 O 2 C 18 O 2   C 3   (C   O)+   O (3)光合作用过程中C元素的转移途径 14 CO 2   14 C 3   ( 14 CH 2 O) (4)光合作用过程中H元素的转移途径:H 2 O→[H]→(CH 2 O)+H 2 O 影响因素 曲线 曲线解读 在生产上的应用 三、影响光合作用的环境因素     A点:只进行细胞呼吸;AB段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强; B点(光补偿点):光合作用强度等于细胞呼吸强度; BC段:光照强度不断增强,光合作用强度不断增强; C点对应的光照强度为光饱和点 延长光合作用时间:通 过轮作,延长全年内单 位土地面积上绿色植 物进行光合作用的时 间 CO 2 浓度   ①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO 2 浓度的增加而增大,但当CO 2 浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加; ②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO 2 浓度,即CO 2 补偿点;图2中的A‘点表示进行光合作用所需CO 2 的最低浓度。图1和图2中的B和B’点都表示CO 2 饱和点 施用有机肥;温室栽培 植物时,可以适当提高 室内CO 2 浓度;大田生产 “正其行,通其风”,即 为提高CO 2 浓度,增加产 量 温度   温度主要是通过影响 与光合作用有关的酶 的活性而影响光合速 率 增加昼夜温差,提高植 物有机物的积累量     在一定浓度范围内,增 加必需元素的供应,可 提高光合速率,但当超 过一定浓度后,会因土 壤溶液浓度过高而导 致植物渗透失水萎蔫 合理施肥可促进叶片 面积增大,提高酶的合 成率,增加光合速率 四、化能合成作用 1.概念:某些细菌通过氧化外界环境的无机物获得的能量来合成有机物的 方式,称为化能合成作用。 2.实例:硝化细菌能利用氨氧化时所释放的化学能,将H 2 O和CO 2 合成糖 类。 3.光合作用和化能合成作用的比较 光合作用 化能合成作用 区别 能量 ⑦ 　光能     ⑧ 　氧化无机物放出的能量     代表生物 绿色植物 ⑨ 　硝化细菌     相同点 都能将CO 2 和H 2 O等无机物合成有机物 考点3　光合作用与细胞呼吸 一、光合作用和有氧呼吸的比较 光合作用 有氧呼吸 发生场所 ① 　叶绿体     ② 　细胞质基质、线粒体     发生条件 只能在③ 　光     下进行 时时刻刻都进行 实质 合成有机物、储存能量 ④ 　分解有机物、释放能量     ATP 产生 场所 ⑤ 　叶绿体类囊体薄膜     ⑥ 　细胞质基质、线粒体     用途 为⑦ 　暗反应阶段C 3 的还原     供能 为生物体各项生命活动供能 [H] 来源 光反应中水的光解 第一阶段、第二阶段 产生 用途 作为暗反应阶段的还 原剂,用于还原C 3 用于第三阶段还原氧 气产生水,同时释放大 量能量 二、光合作用与细胞呼吸的联系 1.过程联系   2.物质联系 3.能量联系 4.光合速率与呼吸速率的关系图   (1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数据为呼 吸速率(A点)。 (2)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(表观光合速率)。 (3)总(真正)光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (4)各点或线段的光合作用和呼吸作用的情况分析 曲线对 应点 细胞生 理活动 ATP产 生场所 植物组织外 观表现 图示 A点 只进行细胞呼吸, 不进行光合作用 只有细胞质基质 和线粒体 从外界吸收O 2 ,向 外界释放CO 2   AB段 (不含A、 B点) 呼吸速率> 光合速率 细胞质基质、线 粒体、叶绿体 从外界吸收O 2 ,向 外界释放CO 2   B点 光合速率= 呼吸速率 与外界不发生气 体交换   B点之后 光合速率> 呼吸速率 从外界吸收CO 2 , 向外界释放O 2 — —此时植物可更 新空气   知能拓展 提升一　“模型法”分析环境条件骤变对光合作用 过程中各物质量的变化 　　1.当外界条件改变时,光合作用中C 3 、C 5 及ATP和ADP含量变化可以 采用如图分析:   分析思路: 分析思路 CO 2 供应不变,而光照变化 主要通过图中①过程分析[H]和ATP含量的变化, 然后通过③过程分析C 3 和C 5 含量的变化 光照不变,而CO 2 供应变化 主要通过④过程分析C 3 和C 5 含量的变化,然后根 据C 3 还原过程来分析[H]和ATP含量的变化 　　(1)光照突然停止时:ATP↓,ADP↑,C 3 ↑,C 5 ↓,分析如下:   (2)CO 2 供应突然停止时:C 5 ↑,C 3 ↓,ATP↑,ADP↓,分析如下: 条件 C 3 含量 C 5 含量 [H]和 ATP含量 (CH 2 O) 合成量 模型分析 光照由强到弱, CO 2 供应不变 增加 减少 减少或 没有 减少甚 至停止   光照由弱到强, CO 2 供应不变 减少 增加 增加 增加   光照不变,CO 2 由充足到不足 减少 增加 增加 减少甚 至停止   光照不变,CO 2 由不足到充足 增加 减少 减少 增加   2.物质含量变化总结 提升二　细胞代谢的“三率”的判断与计算 1. “三率”的表示方法 项目 表示方法 净光合速率(又称表观光合速率) O 2 的释放量或CO 2 的吸收量或有机物的积累量 真正光合速率(又称总光合速率) O 2 的产生量或CO 2 的固定量或有机物的制造量 呼吸速率(黑暗中测定) CO 2 的释放量或O 2 的吸收量或有机物的消耗量 2. “三率”的数量关系 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。 3. “三率”的判断 (1)坐标曲线图中的“三率”判断(以下图为例)   当光照强度为0时,若CO 2 吸收值为负值(如图中A点),则该值代表呼吸速率, 该曲线为净光合速率;若将A点上移至原点,即CO 2 吸收值为0,则该曲线代 表真正光合速率。 (2)根据实验条件判定:实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定 值,则为呼吸速率;若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为净光 合速率。 (3)根据代谢过程图解进行判定: 净光合速率;图中②和⑤分别表示线粒体进行细胞呼吸产生的CO 2 和消耗 的O 2 ,两者均表示呼吸速率;图中③和⑥分别表示叶绿体进行光合作用利用 的CO 2 和产生的O 2 ,两者均表示真正光合速率。 故:③=①+②;⑥=④+⑤。 (4)根据关键词判定:(单位时间内的变化量) 呼吸速率 真正光合速率 净光合速率 主体 线粒体 叶绿体 植物体或细胞 O 2 吸收量(黑暗) 产生量 释放量 有机物 消耗量(黑暗) 制造量 积累量 CO 2 释放量(黑暗) 利用量、固定量、消 耗量 吸收量 图中①和④分别表示从外界吸收的CO 2 和释放到外界中的O 2 ,两者均表示 提示　表中“CO 2 吸收量”是指植物体或植物细胞吸收的CO 2 量,代表净 光合速率;若有文字表述为“光合作用CO 2 吸收量”则代表真正光合速率。 4.密闭装置中的“三率”判定:如图为常见实验装置图。   (1)装置中溶液的作用:甲装置中NaHCO 3 溶液(或CO 2 缓冲液)可为光合作用 提供CO 2 ,乙装置中NaOH溶液可吸收容器中的CO 2 。 (2)原理分析 ①甲、乙两装置中液滴的移动均是由O 2 含量的变化引起的。 ②甲装置单位时间内红色液滴向右移动的距离为植物O 2 的释放速率,可代 表净光合速率(若液滴向左移动,则为负值)。 ③乙装置单位时间内红色液滴向左移动的距离为植物O 2 的吸收速率,可代 表呼吸速率。 (3)判定方法 ①将甲装置置于光照下一定时间,记录红色液滴向右移动的相对距离( m ), 计作净光合速率。 ②将乙装置置于黑暗中一定时间,记录红色液滴向左移动的相对距离( n ), 计作呼吸速率。 ③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率= m + n 。 5.有机物积累量的计算方法 (1)计算方法:常见以下两种情况 ①持续光照条件下: 有机物积累量= V 净 · t 。 ②有时光照有时黑暗条件下,有两种计算方法:   方法一:有机物积累量=光合作用产生量-呼吸作用消耗 量=( V 净 + V 呼 )· t 光 - V 呼 ·( t 光 + t 暗 ) 方法二:有机物积累量=光照时的积累量-黑暗时的消耗 量= V 净 · t 光 - V 呼 · t 暗 ②注意所求与已知的物质是否一致,如已知CO 2 的量求葡萄糖的量,则需要 借助反应式运用化学计算方法进行换算。 ③计算结果还应注意时间、面积、质量、物质的量等单位是否统一。 (2)注意事项: ①判断植物体能否正常生长,即判断植物有机物积累量是否大于0。 实践探究 应用　干旱对植物光合作用的影响 情境材料　随着全球气候变暖,干旱灾害经常发生,干旱会影响植物光合作 用,降低农作物产量。 问题探究　1.缺水为什么会影响植物光合作用? 2.在干旱环境中,耐旱植物有哪些适应性特点? 要点点拨　1.植物缺水可从以下几个方面影响光合作用: (1)缺水初期由于气孔开度降低,CO 2 供应不足。 (2)当水分亏缺严重时,①缺水使光反应产生的[H]、ATP减少;②缺水影响 植物体内光合酶的活性;③缺水直接破坏叶绿体的结构,光合色素含量减 少,叶片变黄;④缺水影响植物体内光合产物的运输,使光合产物在叶片中 积累而抑制光合作用。 2.耐旱植物一般具有根系发达、叶子较小或较厚、气孔较小且深陷等适 应性特征,有些耐旱植物(如仙人掌等肉质植物)还以气孔白天关闭、夜间 开放的特殊方式适应高温干旱的环境。