2021版高考生物一轮复习第3单元光合作用和细胞呼吸第2讲光合作用课件苏教版必修1 61页

第 2 讲　光合作用 - 3 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 光合作用的探索历程及光合色素与光能的捕获 1 . 光合作用的探索历程 ( 连线 ) 答案 ① —b 　 ② —a 　 ③ —d 　 ④ —e 　 ⑤ —c 　 ⑥ — f - 4 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 2 . 光合 色素 蓝 绿 黄绿 叶黄素 胡萝卜素 - 5 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 3 . 光能的 捕获 (1) 叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收 　 ,   胡萝卜素和叶黄素主要吸收 　　　　　 。   (2) 　　　　　　　　 和 　　　　　　 还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用。   红光和蓝紫光 蓝紫光 胡萝卜素 叶黄素 - 6 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 ( 1) 扬 · 英根豪斯通过实验得出的结论是光合作用释放的氧气 来自水 。 ( 　　 ) ( 2) 被叶绿素吸收的光可用于光合作用。 ( 　　 ) × 提示 : 光合作用释放的氧气来自于水是鲁宾和卡门通过实验得出的结论。 √ 正误 判断 - 7 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 1 . 普利斯特莱的 实验 本实验的缺点 : 缺乏空白对照 , 实验结果的说服力不强 。 - 8 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (1) 本实验中黑暗处理的目的 : 消耗掉叶片中原有的淀粉 , 避免干扰。 (2) 本实验为自身对照 , 自变量为是否照光 ( 一半曝光 , 另一半遮光 ), 因变量为叶片是否制造出淀粉 , 表观因变量为是否出现颜色变化 ( 出现深蓝色 ) 。 2 . 萨克斯的实验 - 9 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (1) 本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体 , 对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。 (2) 本实验为自身对照 , 自变量为光照 ( 照光处与不照光处 ; 局部光照与完全曝光 ), 因变量为好氧细菌分布。 3 . 恩吉尔曼的 实验 - 10 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (1) 本实验方法为同位素标记法。 (2) 本实验为相互对照 , 自变量为标记物质 ( 与 C 18 O 2 ), 因变量为 O 2 的放射性。 4 . 鲁宾、卡门的 实验 - 11 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 方法技巧恩吉尔曼实验方法的巧妙之处 (1) 巧选实验材料 : 选择水绵和好氧细菌 , 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 , 便于观察 ; 用好氧细菌可以确定氧气释放的部位。 (2) 巧妙排除干扰因素 : 没有空气的黑暗环境排除了氧气和除极细光束外其他光的干扰。 (3) 巧妙设计对照实验 : 用极细的光束照射 , 叶绿体上可分为光照部位和黑暗部位 , 相当于一组对照实验 ; 临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 - 12 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 1 　 光合作用的探索历程 1 .(2019 江西奉新一中高 三月考 ) 科学家们通过大量实验 , 才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。在下面几个著名实验中 , 相关叙述正确的是 ( 　　 ) A. 普利斯特莱的实验证明了植物可以吸收 CO 2 B. 萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出了 O 2 C. 恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的 O 2 量 D. 鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的 O 2 来自水 答案 解析 解析 关闭 普利斯特莱通过实验证明植物能更新空气 , 未证明更新何种成分 ; 萨克斯的实验的单一变量为是否光照 , 因此可证明光是光合作用的必要条件 , 但没有证明光合作用的场所是叶绿体 ; 恩吉尔曼的实验发现光合作用的场所是叶绿体 , 产物之一是 O 2 , 但并没有定量分析生成的 O 2 量 ; 鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的 O 2 来自水。 答案 解析 关闭 D - 13 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 2 　 光合色素与光能的捕获 2 .( 2017 全国 Ⅲ 理综 ) 植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应 ( 如 O 2 的释放 ) 来绘制的。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A. 类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中 ATP 的合成 B. 叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C. 光合作用的作用光谱也可用 CO 2 的吸收速率随光波长的变化来表示 D. 叶片在 640~660 nm 波长光下释放 O 2 是由叶绿素参与光合作用引起的 答案 解析 解析 关闭 类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素 , 主要吸收蓝紫光 , 基本不吸收红光 ,A 项错误。各种色素的吸收光谱可以通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 ,B 项正确。光合作用的作用光谱可用光合作用的强度随光波长的变化来表示 , 通常用 O 2 的释放速率或 CO 2 的吸收速率来表示光合作用强度 , 故 C 项正确。波长为 640~660 nm 的光为红光 , 叶绿素对其吸收量较大 , 在此波长光下释放 O 2 是由于叶绿素参与了光合作用 , 故 D 项正确。 答案 解析 关闭 A - 14 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 光合作用的基本过程 光合作用 的 过程 叶绿体类囊体薄膜 [H]+ O 2 ATP 叶绿体基质 CO 2 +C 5 　 ( CH 2 O)+ C 5 ADP+Pi 稳定的 化学能 - 15 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (1) 黄绿色叶片在光反应中不会产生 ATP 。 ( 　　 ) (2) 光反应为暗反应提供 [H] 、水。 ( 　　 ) (3) 离体叶绿体基质中添加 ATP 、 [H] 和 CO 2 后可完成暗反应。 ( 　　 ) × 提示 : 黄绿色叶片在光反应中会产生 ATP 。 × 提示 : 光反应为暗反应提供 [H] 、 ATP 。 √ 正误 判断 - 16 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 - 17 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 3 . 光反应与暗反应的 比较 - 18 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 4 . 光照和 CO 2 浓度变化对光合作用中 , C 3 、 C 5 、 [ H ] 和 ATP 含量变化的影响 外界条件改变后 , 短时间内 , 光合作用过程中 C 3 、 C 5 、 [H] 、 ATP 的含量变化可以采用下图分析。 - 19 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 - 20 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 - 21 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 1 考查 光合作用的基本过程 1 . 为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响 , 科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了 A 、 B 、 C 、 D 四组实验。各组实验的温度、光照强度和 CO 2 浓度等条件相同、适宜且稳定 , 每组处理的总时间均为 135 s, 处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下。 A 组 : 先光照后黑暗 , 时间各为 67.5 s; 光合作用产物的相对含量为 50% 。 B 组 : 先光照后黑暗 , 光照和黑暗交替处理 , 每次光照和黑暗时间各为 7.5 s; 光合作用产物的相对含量为 70% 。 C 组 : 先光照后黑暗 , 光照和黑暗交替处理 , 每次光照和黑暗时间各为 3.75 ms( 毫秒 ); 光合作用产物的相对含量为 94% 。 D 组 ( 对照组 ): 光照时间为 135 s; 光合作用产物的相对含量为 100% 。 - 22 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 回答下列问题。 (1) 单位光照时间内 ,C 组植物合成有机物的量 　　　 ( 填 “ 高于 ”“ 等于 ” 或 “ 低于 ”)D 组植物合成有机物的量 , 依据是 　　　　　 ;C 组和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 　　　　 , 这些反应发生的部位是叶绿体的 　　　　 。   (2)A 、 B 、 C 三组处理相比 , 随着 　　　　　　　　　　 的增加 , 光 下产生的 　　　　　　　　 能够及时利用与及时再生 , 从而提高了光合作用中 CO 2 的同化量。   - 23 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 答案 : (1) 高于　 C 组只用了 D 组一半的光照时间 , 其光合作用产物的相对含量却是 D 组的 94% 　光照　基质　 ( 2) 光照和黑暗交替频率　 ATP 和 [H] 解析 : (1) 比较 C 组和 D 组可知 , 前者光照时间为后者的一半 , 结果光合作用产物的相对含量 C 组却是 D 组的 94%, 说明单位光照时间内 C 组植物合成有机物的量高于 D 组。光合作用的暗反应不需要光照 , 其发生部位是叶绿体基质。 (2)A 、 B 、 C 三组随着光照和黑暗交替频率的增加 , 使光反应产生的 ATP 和 [H] 能够充分利用与及时再生 , 从而提高了光合作用中 CO 2 的同化量。 - 24 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 易错 警示 辨析光合作用过程 (1) 光合作用光反应产生的 ATP 只用于暗反应阶段 , 不能用于其他生命活动 , 其他生命活动所需 ATP 只能来自细胞呼吸。 (2)CO 2 中的 C 先进入 C 3 ( 不进入 C 5 ), 再进入 (CH 2 O), 可用放射性同位素标记法证明。 (3) 若同一 植物在 两种不同情况下进行光合作用 : 第一 种情况是一直光照 10 min; 第二种情况是光照 5 s, 黑暗 5 s, 持续 20 min, 则光合作用制造的有机物 : 前者 < 后者 ( 暗反应时间长 ) 。 - 25 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 2 　 光合作用过程中物质的变化 2 .(2019 四川成都三诊 ) 下图表示植物细胞中的某些代谢过程 , 其中 ① ~ ⑥ 代表各种物质。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A. 光照强度是影响 ①② 间循环速率的重要因素 B. ③ 转化为 ④ 时光能就转化成了活跃的化学能 C. 物质 ⑤ 和 ⑥ 进行跨膜运输时都不需消耗能量 D. ①② 的循环速率与 ③④ 的循环速率相互制约 答案 解析 解析 关闭 根据光合作用过程中的物质变化可判断① ~ ⑥分别为 C 5 、 C 3 、 ATP 和 NADPH 、 ADP 和 NADP + 、 H 2 O 、 O 2 。光照强度直接影响③④间循环速率 , 进而影响①②间循环速率 ,A 项正确 ; ③转化为④时 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能 ,B 项错误 ;H 2 O 和 O 2 通过自由扩散进行跨膜运输 , 自由扩散不需要消耗能量 ,C 项正确 ; ①②的循环速率减慢会导致 ATP 和 NADPH 的消耗减慢 , 进而发生反馈抑制 , 导致③④的循环速率减慢 , 二者相互制约 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 26 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 易错警示 在光照条件下 , 植物既进行光反应 , 也进行暗反应 ; 如果植物长期处于黑暗环境中 , 光反应和暗反应都会停止。在暗反应停止时 ,ATP 和 [H] 积累 , 抑制光反应的进行。 - 27 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 影响光合作用的因素及应用 1 . 光合作用强度 (1) 定义 : 植物在光照下   同化二氧化碳的量。 2 . 影响光合作用的环境因素 包括 　　　　　　 、水分、光照 　　　　 、光照时间及光质 、 　　　　 等 。   单位时间、单位面积 CO 2 浓度 强度 温度 - 28 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 3 . 环境因素影响光合作用的作用机理 CO 2 浓度通过影响光合作用暗反应中 　　　　　　　　　 , 影响 　　　 的合成量 , 从而影响光合作用的速率 ; 土壤中水分通过影响叶气孔的 　　　　　 影响 　　　　　 , 从而影响光合作用的速率 ; 光照强度通过影响光反应中 　　　　　　　　　 的合成 , 影响光合作用的速率 ; 温度通过影响光合作用中 　　 的活性 , 影响光合作用的速率。   CO 2 的固定　 C 3 　 开放 度 暗反应 ATP 和 [H] 　 酶 - 29 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (1) 光照越弱 , 阴生植物光合作用越强 ; 光照越强 , 阳生植物光合作用越强。 ( 　　 ) (2) 某一光照强度下 , 检测到 新鲜叶片没有与外界进行气体交换 , 则可判断出此叶片没有进行光合作用。 ( 　　 ) (3) 绿色植物根吸收的水分主要用于光合作用。 ( 　　 ) × 提示 : 在一定范围内 , 随光照强度增大 , 阴生植物和阳生植物的光合作用强度均增强。 × 提示 : 此种状况下判断叶片的光合作用强度等于细胞呼吸强度。 × 提示 : 绿色植物根吸收的水分主要用于蒸腾作用。 正误 判断 - 30 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 1 . 影响光合作用的内部因素 (1) 阳生植物与 阴生植物 对 光能 的 利用 能力   应用 : 由图示看出 , 阴生植物光补偿点与光饱和点均小于阳生植物 , 即 B 叶绿素 b> 叶黄素 > 胡萝卜素。 (3) 色素带扩散速度与溶解度有关 , 扩散速度越快溶解度越大。溶解度大小关系为胡萝卜素 > 叶黄素 > 叶绿素 a> 叶绿素 b 。 (4) 相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素 , 最近的是叶绿素 a 和叶绿素 b 。 考向 1 　 色素提取与分离的原理 1 .(2019 山东烟台期末 ) 秋季枫树等植物的叶片变为红色 , 主要是由于花青素增多而一些光合色素含量降低所致 , 实验小组对此进行实验验证 : 用无水乙醇提取叶片中色素 , 用层析液进行分离 , 结果滤纸条上出现四条色素带 , 靠近层析液的两条色素带非常窄 , 有关推断合理的是 ( 　　 ) A. 低温类胡萝卜素容易被破坏 B. 变窄的是叶黄素和叶绿素 a C. 叶绿素难溶于无水乙醇 D. 滤纸条未显现花青素的原因可能是其为水溶性色素 - 54 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 答案 解析 解析 关闭 叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 、叶绿素 b, 因此变窄的两条色素带是叶绿素 a 和叶绿素 b,A 、 B 两项错误 ; 提取色素的依据是相关色素易溶于无水乙醇 ,C 项错误 ; 提取光合色素用的是无水乙醇 , 如果花青素溶于无水乙醇 , 则滤纸条上会有花青素 , 所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 D - 55 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 解疑释 惑 绿叶 中色素的提取和分离实验异常现象分析 (1) 收集到的滤液绿色过浅的可能原因 ① 未加石英砂 ( 二氧化硅 ), 研磨不充分。 ② 使用放置数天的菠菜叶 , 滤液中色素 ( 叶绿素 ) 含量太少。 ③ 一次加入大量的无水乙醇 , 提取的色素浓度太低 ( 正确做法 : 分次加入少量无水乙醇提取色素 ) 。 ④ 未加碳酸钙或加入过少 , 色素被破坏。 (2) 滤纸条色素带重叠的可能原因 : 滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。 (3) 滤纸条看不见色素带的可能原因 ① 忘记画滤液细线。 ② 滤液细线接触到层析液 , 且时间较长 , 色素全部溶解在层析液中。 - 56 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 2 　 叶绿体色素的提取与分离实验分析 2 .(2017 天津理综 ) 叶绿体中的色素为脂溶性 , 液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料 , 下列实验无法达到目的的是 ( 　　 ) A. 用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B. 用水做层析液观察花青苷的色素带 C. 用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D. 用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目 答案 解析 解析 关闭 叶绿体中的色素可溶于无水乙醇 ,A 项正确。花青苷为水溶性 , 故可用水作为层析液得到花青苷的色素带 ,B 项正确。月季成熟的紫红色叶片符合质壁分离和复原实验选择材料的条件 ,C 项正确。月季成熟的叶片不能进行分裂 , 故无法观察到染色体的形态和数目 ,D 项错误。 答案 解析 关闭 D - 57 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 3 . 下 图 表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A. 提取色素时 , 要加入 SiO 2 和 CaCO 3 进行充分研磨 B. 色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C. 实验结果 ① 可说明叶绿素合成需要光照 D. 实验结果 ② 表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 答案 解析 解析 关闭 提取色素时加入 SiO 2 是为了研磨充分 , 而加入 CaCO 3 是为了防止色素被破坏 ,A 项正确 ; 色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同 ,B 项错误 ; 实验结果①中 , 韭菜的色素带有四条 ( 叶黄素、胡萝卜素、叶绿素 a 和叶绿素 b), 韭黄的色素带中有两条 ( 叶黄素和胡萝卜素 ), 可说明叶绿素合成需要光照 ,C 项正确 ; 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 , 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 , 所以实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 58 - 光补偿点和光饱和点的移动规律分析 一、光补偿点和光饱和点的概念理解 (1) 光的补偿点是植物 的 光合作用强度 和 呼吸强度达到相等时的光照强度。在光照强度大于光补偿点时 , 植物的光合作用强度超过细胞呼吸强度 , 可以积累有机物 ; 光照强度小于光补偿点时 , 植物的细胞呼吸强度大于光合作用强度 , 此时非但不能积累有机物 , 反而要消耗贮存的有机物。 (2) 光合作用 强度 不再 随光照增强而加快时的光照强度 , 就是光合作用的光饱和点。 - 59 - 二、移动 规律 (1) 温度不变 ,CO 2 浓度升高时 , 光补偿点 B 左移 , 光饱和点 C 右移。 (2) 温度不变 ,CO 2 浓度降低时 , 光补偿点 B 右移 , 光饱和点 C 左移。 (3) 与阳生植物相比 , 阴生植物光补偿点 B 和光饱和点 C 都相应左移 。 - 60 - (4) 已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为 25 ℃ 和 30 ℃ 。上图表示该植物在 25 ℃ 时 光合作用强度 与 光照强度的关系 , 若将温度提高到 30 ℃ ( 原光照强度和 CO 2 浓度等不变 ), 从理论上分析图中相应点的移动应该是 A 点下移 , 光补偿点 B 右移。 - 61 - 应用体验 已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是 25 ℃ 、 30 ℃ , 如图所示曲线表示该植物在 30 ℃ 时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到 25 ℃ 的条件下 ( 原光照强度和 CO 2 浓度不变 ), 从理论上讲 , 图中相应点的移动分别是 ( 　　 ) A. a 点上移 , b 点左移 , m 值增大 B. a 点不移 , b 点左移 , m 值不变 C. a 点上移 , b 点右移 , m 值下降 D. a 点下移 , b 点不移 , m 值上升 答案 解析 解析 关闭 图中 a 、 b 、 m 三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。据题意 , 由于光合作用和细胞呼吸酶的最适温度不同 , 当温度 30 ℃降到 25 ℃时 , 细胞呼吸强度降低 , a 点上移 ; 光合作用强度增大 , m 值增大 ; b 点表示光合作用强度 = 细胞呼吸强度 , 在 25 ℃时细胞呼吸作用强度降低 , 在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等 , 则光照强度降低 , 使光合作用强度减弱 , 即 b 点左移 ;A 项符合题意。 答案 解析 关闭 A