江苏专版高考生物一轮复习第三单元光合作用和细胞呼吸第13课时光合作用.ppt

,考纲导学,教材研读,考点突破,栏目索引,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,江苏版 生物,第13课时光合作用(二),考纲内容,要求,命题特点,备考指南,(1)光合作用以及对它的认识过程,B,考查内容:光合作用的过程、影响光合作用速率的环境因素,考查形式:常结合过程模型、曲线分析和生产生活应用进行考查,(1)列表比较光反应和暗反应的区别和联系,并掌握其过程,(2)结合曲线、表格等图示,联系生产实际分析环境因素对光合作用的影响,(3)联系细胞呼吸有关知识,理解光合作用和细胞呼吸的联系,(2)影响光合作用速率的环境因素,C,考纲导学,考点一光合作用及其原理,一、光合作用的概念,绿色植物通过叶绿体吸收,将,合成为,并释放出,同时也将,能转化为,能储存在有机物中,这一过程称为光合作用。,二、光合作用的过程,1.总反应式:,。,教材研读,光能,CO,2,和H,2,O,有机物,O,2,光,化学,2.过程,根据反应过程是否需要光能,可以将光合作用中一系列化学反应概括地分,为光反应和暗反应两个阶段。,(1)图解,比较项目,光反应,暗反应,区,别,场所,叶绿体的,上,叶绿体的,中,条件,光、色素、酶等,有光或无光、多种酶,物质,变化,a.水的光解:,2H,2,O,b.ATP的生成:,+能量 ATP,c.CO,2,的固定:,CO,2,+,d.C,3,的还原:,2C,3,能量,变化,光能,ATP中活跃的化学能,(2)光反应和暗反应的比较,类囊体膜,基质,4H+O,2,ADP+Pi,ATP中活跃的化学能,2C,3,C,5,(CH,2,O)+C,5,(CH,2,O)中稳定的化学能,联系,两者紧密联系,缺一不可。光反应为暗反应提供,;暗反应为光反应提供,H和ATP,ADP和磷酸,3.光合作用的意义,(1)光合作用是生物界最基本的物质代谢和,:制造有机物;将光能转变为化学能,储存在有机物中。,(2)维持大气中,含量相对稳定。,(3)促进生物的进化:,无氧呼吸生物,生物;,生物,陆生,生物。,能量代谢,O,2,和CO,2,有氧呼吸,水生,考点二光合作用原理的应用,1.影响光合作用的主要环境因素有,、,、,、,等。,2.提高光能利用率的措施,主要通过,、,等途径提高光能利用率。,1.光反应为暗反应提供H和H,2,O。,(),2.破坏叶绿体外膜后,O,2,不能产生。,(),3.离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO,2,后,可完成暗反应。,(),光照强度,CO,2,浓度,温度,水和营养元素,增加光照面积,延长光照时间,4.光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的。,(),5.类囊体产生的ATP可用于暗反应。,(),6.水是光合作用的原料,又是光合产物在植物体内运输的主要介质,停止供,水,植物光合速率下降。,(),7.在叶肉细胞中,CO,2,的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。,(),8.光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能,和ATP。,(),9.夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降温,可以提高作物产,量。,(),10.光合作用和呼吸作用中均能产生H,二者还原的物质不同。,(),11.黑暗处理后的短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C,3,化合物还原后,的直接产物含量降低。,(),12.光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,光反应必须有光才能进行,暗反应必须无光才能进行。,(),13.CO,2,通过气孔进入叶肉细胞后,首先与C,5,结合而被固定,固定产物的还原,需要光反应提供H和ATP。,(),14.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照,培养,随培养时间的延长,玻璃容器内CO,2,浓度一直保持稳定,不变化。,(),突破一光合作用的过程,1.光反应和暗反应的比较,考点突破,光反应,暗反应,图解,实质,光能转化为化学能,并放出O,2,同化CO,2,形成有机物,时间,短促,以微秒计,较缓慢,条件,需叶绿素、光、酶,不需叶绿素和光,需要多种酶,物质,转化,水的光解:,H,2,OH+O,2,ATP的生成:,ADP+PiATP,CO,2,的固定:,CO,2,+C,5,2C,3,C,3,的还原:,2C,3,(CH,2,O)+C,5,能量,转化,光能电能活跃化学能,并储存在ATP中,ATP中活跃的化学能(CH,2,O)中稳定,的化学能,关系,光反应为暗反应提供还原剂H、ATP;暗反应为光反应提供ADP和Pi,没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,有机物无法合成,2.光反应和暗反应的联系,3.氧原子的去向,光合速率及其测定方法,1.光合速率,(1)光合速率的表示方法:通常以单位时间内CO,2,等原料的消耗量或O,2,等产,物的生成量表示。,(2)真正(总)光合速率与表观(净)光合速率,真正(总)光合速率即实际光合速率,常用单位时间内植物O,2,产生量、CO,2,固,定量或有机物的合成量表示。,表观光合速率即净光合速率,常用单位时间内植物O,2,释放量、CO,2,吸收量,或有机物的积累量表示。,(3)表观光合速率与真正光合速率的关系,真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如上图:在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下,OA段表示植物呼吸速率,曲线上某点对应的纵坐标为表观光合速率,最大真正光合速率为OA+OD。,知能拓展植物在光下实际合成有机物的速率为实际(总/真正)光合速,率;光照下测定的CO,2,吸收速率(或O,2,释放速率)则为净(表观)光合速率。,当净(表观)光合速率0时,植物积累有机物而生长;当净光合速率=0时,植,物不能积累有机物;当净光合速率0时,长时间处于此种状态,植物将死,亡。,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O,2,增加量、,CO,2,减少量或有机物的增加量用于表示表观光合速率,而植物真正光合速,率=表观光合速率+呼吸速率。,呼吸速率:将植物置于黑暗中,单位时间内实验容器中CO,2,增加量、O,2,减,少量或有机物减少量,表示细胞呼吸速率。,2.光合速率的测定方法,(1)以气体体积变化量为测量指标,测定方法,光合速率可用如图所示装置进行测定,NaHCO,3,溶液可以维持空间CO,2,浓度,稳定,小液滴的移动量表示植物光合作用放氧量(净光合量)。,物理实验误差的校正,为了防止气压、温度等非光合作用因素所引起的误差,应设置对照实验,将,所测的生物材料灭活,(,如死的幼苗,),其他条件均不变。,利用装置进行光合速率的测定,测出的直接结果是净光合速率,要得到真正,的光合速率,还需要在黑暗环境中测出其呼吸速率,二者相加即为真正光合,速率。,(2)以有机物变化量为测量指标半叶法,如右图,可在同一片叶主脉两侧对称位置取等大的两部分A、B。若给B照,光,A取下并放置在与B温度、湿度等条件相同,但无光的环境中保存,一段,时间后,与取下的B同时烘干、称重,二者重量差值与时间的比值表示真正,光合速率假设最初A、B初始重量为,X,g,实验处理,t,时间后A、B称重分别,为,W,A,、,W,B,则(,X,-,W,A,)表示呼吸消耗量,(,W,B,-,X,)表示净光合量,真正光合量=,(,W,B,-,X,)+(,X,-,W,A,),真正光合速率=(,W,B,-,W,A,)/,t,。,若先将A取下烘干、称重,B照光一段时间后再取下烘干、称重,则重量差值与时间比值表示净光合速率A、B初始干重相等,故(,W,B,-,W,A,)表示有机物积累量。,考向一以过程图为载体,考查光合作用的过程,1.(2015江苏苏、锡、常、镇二模,6,2分)图为光合作用反应过程示意图,有,关叙述正确的是,(),A.甲过程中光能转变成ATP,B.乙过程中碳原子转移途径是CO,2,C,3,C,5,(CH,2,O),C.乙过程为甲过程提供的关键物质有ADP和Pi等,D.干旱初期,甲过程产生的H相对含量会明显降低,答案C分析题图,甲、乙分别为光反应和暗反应。甲过程中光能可,转变为ATP中活跃的化学能,A错误;乙过程中碳原子转移途径是CO,2,C,3,(CH,2,O),B错误;乙过程(暗反应)为甲过程(光反应)提供的关键物质有ADP,和Pi等,C正确;干旱会引起气孔关闭,影响CO,2,的吸收,从而影响暗反应过程,中CO,2,的固定,由于光照没有明显变化,所以在干旱初期,甲过程产生的H,不会有明显变化,D错误。,2.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,14,CO,2,放射性出现的顺序为CO,2,C,3,甲,C.结构A释放的O,2,可进入线粒体中,D.如果突然停止CO,2,的供应,短时间内C,3,的含量将会增加,答案D结构A为类囊体,其上发生光反应,能量变化是光能转变为,ATP中的化学能,故A正确;甲为有机物,14,CO,2,参与暗反应,其转移的途径为,14,CO,2,14,C,3,(,14,CH,2,O),故B正确;光反应产生的O,2,可进入线粒体中参与有氧,呼吸,故C正确;在光合作用暗反应过程中,CO,2,首先和C,5,生成C,3,如果突然停,止CO,2,的供应,则CO,2,固定受阻,C,3,生成量减少,而C,3,还原正常,C,3,消耗量不变,因此C,3,含量减少;而C,5,由于无法与CO,2,结合,其消耗量减少,而其生成量基本,不变,因此其积累量短期内会增加。,考向二结合细胞呼吸的有关知识,考查光合作用速率测定的有关知识,3.如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图,装置中的碳酸氢钠溶,液可维持瓶内的二氧化碳浓度。该装置放在20 环境中。实验开始时,针,筒的读数是0.2 mL,毛细管内的水滴在位置X。30分钟后,针筒的容量需要,调至0.6 mL的读数,才能使水滴仍维持在X的位置。据此实验回答下列问,题:,(1)以释放出的氧气量来代表光合作用速率,该植物的光合作用速率是,mL/h。,(2)与植物的实际光合速率相比,用上述装置所测得的光合作用速率数值,(偏高/偏低/相同)。原因是:,。,(3),假如将该植物叶的下表皮涂上一层凡士林,光合作用的速率会大幅度下,降,这一做法主要限制了光合作用的,反应阶段。,(4),如果在原实验中只增加光照强度,则针筒的容量仍维持在,0.6,mL,读数处,且水滴维持在,X,位置上。在另一相同实验装置中,若只将温度提高至,30,针筒容量需要调至,0.8,mL,读数处,才能使水滴维持在,X,的位置上。比较两,个实验可以得出什么结论,?,。,答案(1)0.8(2)偏低植物同时进行呼吸作用,消耗了部分氧气(3),暗(4)在这两个实验中,光照不是限制光合作用速率的主要因素,而温度才,是限制光合作用速率的主要因素(其他合理答案也给分),解析,(1)20,时光合作用的速率为,(0.6-0.2)mL/0.5 h=0.8,mL/h,。,(2),此,装置测得的光合速率为净光合速率,比植物的实际光合速率要低。,(3),植物,叶的下表皮涂上凡士林后,减少了二氧化碳的供应,影响到光合作用的暗反,应。,(4),温度提高后,针筒内气体变化量大于光照增强后针筒内气体变化量,可以得出在上述条件下,光照不是限制光合作用速率的主要因素,而温度才,是限制光合作用速率的主要因素。,4.某生物兴趣小组设计了如图装置进行光合速率的测试实验(忽略温度对,气体膨胀的影响)。,测定植物的呼吸作用强度,:,装置的烧杯中放入适宜浓度的,NaOH,溶液,;,将,玻璃钟罩遮光处理,放在温度适宜的环境中,;1,小时后记录红墨水滴移动的,方向和刻度,得,X,值。,测定植物的净光合作用强度,:,装置的烧杯中放入,NaHCO,3,缓冲溶液,;,将装,置放在光照充足、温度适宜的环境中,;1,小时后记录红墨水滴移动的方向,和刻度,得,Y,值。,(1)请你预测在上述两种条件下植物生长期红墨水滴最可能移动的方向,。,(2)请计算在上述条件下,植物的真正光合速率为,。,答案(1)向左移动,向右移动(2)X+Y,解析(1)玻璃钟罩遮光,植物只进行呼吸作用,植物进行有氧呼吸消耗,装置中的,O,2,而释放的,CO,2,气体被烧杯中的,NaOH,溶液吸收,导致装置内气体压强减小,故红墨水滴向左移动。装置的烧杯中放入,NaHCO,3,缓冲溶,液可维持装置中的,CO,2,浓度,将装置放在光照充足、温度适宜的环境中,在,植物的生长期,光合作用强度超过呼吸作用强度,表现为光合作用释放,O,2,导致装置内气体量增加,红墨水滴向右移动。,(2),上述条件下测得的为呼,吸速率,条件下测得的为净光合速率,故真正光合速率,=,呼吸速率,+,净光合,速率,=X+Y,。,突破二环境因素对光合作用的影响及其在生产中的应用,1.光照强度对光合作用的影响及其在生产中的应用,(1),曲线分析,:A,点对应的光照强度为,0,此时只进行细胞呼吸,细胞内的代谢特点如图甲所示,释放的,CO,2,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,CO,2,释放量逐渐减少,这是因为细胞呼,吸释放的CO,2,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(如图乙所示)。B点:细胞呼吸释放的CO,2,全部用于光合作用,即光合作用,强度等于细胞呼吸强度(如图丙所示)。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:随着光照强度不断加,强,光合作用强度不断加强,到C点就不再加强了,C点对应的光照强度称为,光饱和点。B点以后的细胞代谢特点可用图丁表示。,(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.CO,2,浓度对光合作用的影响及其在生产中的应用,(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,CO,2,浓度的增,加而增大,但当,CO,2,浓度增加到一定范围后,光合作用速率不再增加。,(2)曲线上各点含义:图1中A点表示光合作用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。,(3)应用:在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥、大棚中,施用干冰等增大CO,2,浓度,提高光合作用速率。,3.温度对光合作用的影响及其在生产中的应用,(1),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。,(2)应用:冬季白天将蔬菜大棚的温度调到光合作用最适温度,以提高光合,作用速率;晚上适当降低大棚的温度,以降低细胞呼吸强度,保证植物有机,物的积累。,4.必需矿质元素对光合作用的影响及其在生产中的应用,(1),曲线分析,:,在一定浓度范围内,增大必需元素的供应,可提高光合作用速率,但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。,(2),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.水分对光合作用的影响及其在生产中的应用,(1)原理: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CO,2,进入叶片,从而间接影响光合作用。,(2)应用:根据作物的需水规律合理灌溉。,6.叶龄对光合作用的影响及其在生产中的应用,(1),曲线分析,:,随幼叶不断生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多,叶,绿素含量不断增加,光合作用速率不断增加,(,O,A,段,);,壮叶时,叶面积、叶,绿体、叶绿素都处于稳定状态,光合作用速率基本稳定,(AB,段,);,老叶时,随叶龄增加,叶内叶绿素被破坏,光合作用速率下降,(BC,段,),。,(2)应用:适当摘除老叶、残叶,可降低其细胞呼吸消耗的有机物。,7.多因子对光合作用的影响及其在生产中的应用,(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。,(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,CO,2,浓度,提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光照强度和,CO,2,浓度以提高光合速率。,环境因素骤变对光合作用过程中各物质量的变化分析,1.当外界因素中光照强度、CO,2,浓度改变时,光合作用过程中C,3,、C,5,、,H、,ATP、ADP及(CH,2,O)的含量变化分析,分析的方法:联系光反应和暗反应过程中的物质变化来分析。分析时,可借,助图示进行分析:,(1)停止光照时:光停,ATP,ADP,C,3,C,5,分析如下:,(2)CO,2,供应停止时:CO,2,停,C,5,C,3,ATP,ADP,分析如下:,过程停止,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,易混辨析上述的变化是发生的“瞬时的变化”,若“变化”稳定下来,后,上述物质就会达到一个新的动态平衡。,考向以曲线图为载体,考查影响光合作用的环境因素,1.(2015江苏镇江高考模拟,27,8分)为提升大棚栽培条件下曙光油桃的产量,科研人员检测并比较了6月晴朗天气下露地栽培和大棚栽培曙光油桃光合,速率(Pn)的日变化,其结果如图所示。请分析回答有关问题:,(1)露地栽培条件下,曙光油桃早晨Pn迅速上升的主要原因是,至10 时左右Pn 出现第一次高峰;之后出现“午休”现象,到达,低谷时叶肉细胞叶绿体中C,5,相对含量的变化是,细胞中能产生H,的场所有,。,(2)大棚栽培条件下曙光油桃在上午10时Pn 却处于低谷,其主要原因是,;光合“午,休”现象相对不明显,其可能的原因是,。若遇阴天,大棚内油桃Pn第一次峰值将较,晴天,(提前、推迟)。,(3),根据图中曲线分析,提高大棚栽培曙光油桃的产量措施有,;,此外施用有机肥料也有利于产,量的提高,原因是,使农作物的光合作用强度得到提高。,答案(1)光照强度不断增加增加细胞质基质、线粒体、叶绿体,(2)日出后旺盛的光合作用消耗大量CO,2,使大棚内密闭环境中CO,2,含量迅,速下降植物蒸腾水分保留在棚内,湿度较大,植物叶片较少气孔关闭推,迟(3)增加密闭环境中CO,2,含量、适当增加光照强度土壤微生物分解,有机肥料所产生的CO,2,和无机盐,解析(1)根据题意可知,早晨日出后光照强度不断增加,导致光合速率迅,速上升,;,午休时,因环境温度过高导致气孔关闭,二氧化碳供应不足,暗反应,中,C,5,的消耗量减少,叶绿体中,C,5,相对含量增加,;,此时细胞既能进行细胞呼吸,也能进行光合作用,细胞中能产生,H,的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿,体。,(2),曲线表明大棚栽培条件下曙光油桃在上午,10,时,Pn,却处于低谷,主要,原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量,CO,2,使大棚内密闭环境中,CO,2,含,量迅速下降;光合“午休”现象相对不明显,其可能的原因是植物蒸腾水分,保留在棚内,湿度较大,植物叶片较少气孔关闭;若遇阴天,因光照减弱,消耗,的二氧化碳减少,大棚内油桃Pn第一次峰值将较晴天推迟。,(3),根据图中曲线分析可知,提高大棚栽培曙光油桃的产量措施有增加密闭环境中,CO,2,含量、适当增加光照强度,;,施用有机肥料也有利于产量的提高,原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的,CO,2,和无机盐使农作物的光合作用强度得到提高。,2.下图表示某植物光合作用速率与环境因素之间的关系。据图回答下列,问题。,(1),甲图表示在光线弱的情况下,光合作用速率随,的增,强而增加。光照强度为,A,时,光合作用的速率受,的限制,此时,主要影响的是光合作用过程的,阶段。,(2),从甲图可见,在光照超过某一强度时,光合作用的速率不再增加,具有稳,定发展的趋势,此时影响光合作用速率的主要因素是,此时,主要是光合作用的,阶段受到限制。,(3)乙图中C点所对应的温度表示植物生长的,。出现CD段的原因,是,。,(4)光照强度为B、温度为37 时,光合作用速率主要受,的限制,此时主要影响的是光合作用过程的,阶段。,答案,(1),光照强度光照强度光反应,(2),温度的高低暗反应,(3),最适温度随温度的升高,酶活性降低,光合作用速率降低,(4),二氧化,碳浓度暗反应,解析影响光合作用的主要因素有光照强度、温度和二氧化碳浓度。,在二氧化碳充足和温度适宜的情况下,在一定范围内,光合作用速率随着光,照强度的增强而增大,此时限制光合作用速率的因素是光照强度。当光照,和二氧化碳充足的情况下,影响光合作用速率的主要因素是温度,因为温度,影响参与光合作用的酶的活性。当光照充足、温度适宜时,限制光合作用,速率的主要因素是二氧化碳浓度。,