（课标通用）山东省高考生物总复习 第9讲 光合作用第1课时 光合作用的探究历程与基本过程课件-人教版高三全册生物课件.pptx

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1、第第9 9讲光合作用讲光合作用第第1 1课时光合作用的探究课时光合作用的探究历程与基本过程历程与基本过程考纲导学山东省生物课程实施指导意见要求核心素养解读命题趋势备考指南(1)说明叶绿体从太阳光中捕获能量,并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机物中。(2)实验:提取和分离叶绿体色素。(1)从物质与能量的视角阐述光合作用过程中贯穿着物质和能量的变化。(2)通过实验与探究活动,说出叶绿素的种类和作用。题型内容:色素提取与分离、光合作用原理与应用考查形式:常结合过程模型、曲线分析和生产生活应用进行考查(1)利用光合作用图解或表解帮助理解光合作用中主要的变化以及光反应与碳反应之间的关系(2)利用同位

2、素标记法理解光合作用反应式中的产物和元素来源问题考点一 捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程考点二 光合作用的基本过程总总纲纲目目录录考点三 提取与分离叶绿体色素（实验）真题再现 模拟预测考点一考点一捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程1.叶绿体中色素的种类和颜色叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a蓝绿色叶绿素b黄绿色类胡萝卜素叶黄素黄色胡萝卜素橙黄色2.叶绿体中色素的吸收光谱分析叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出:(1)色素的功能: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。(2)色素吸收光

3、的范围:可见光的波长范围大约是390760nm,一般叶绿体中的色素只吸收可见光,对红外光和紫外光不吸收。3.叶绿体的结构与功能叶绿体的结构与功能(1)结构模式图(4)恩格尔曼的实验:好氧细菌主要分布于叶绿体被光束照射部位的周围。4.光合作用的探究历程光合作用的探究历程(连线连线)1.液泡中色素吸收的光能用于光合作用()2.叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多()3.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与()4.叶绿体是进行光合作用的唯一场所()5.光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中()6.1864年德国科学家萨克斯的叶片曝光和遮光实验只能证明光合作用的产物有淀粉()下图为部分光合作用探

4、究历程,据图分析下列问题:(1)某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48 h后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照光一段时间,去除锡箔纸,用碘染色法处理叶片,观察到叶片,有的部位出现了蓝色,请回答下列问题:实验时预先对植物进行暗处理,其目的是消耗掉原有淀粉,排除其对实验结果的干扰。实验中a与b、d对照可证明光合作用需叶绿体,c与b、d对照可证明光合作用需要光。本实验可证明光合作用的产物是淀粉。(2)如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,甲、乙两物质相对分子量较大的是乙。考向一捕获光能的色素及叶绿体的结构1.(2018辽宁沈阳三模)下列关于色素的叙述中,正确的是(D)A

5、.植物体内所有的色素都位于叶绿体中B.叶绿体中的不同色素在无水乙醇中的溶解度不同,所以会在滤纸条上分离C.叶绿体中的各种色素都不能吸收绿光D.叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜解析解析植物体内光合色素都位于叶绿体中,液泡中也含有色素,A错误;由于色素在层析液中的溶解度不同,所以其在滤纸条上的扩散速度不同,在滤纸条上分离,B错误;绿光吸收的最少,而不是不吸收,C错误;叶绿体中的光合色素分布于类囊体薄膜上,D正确。2.关于高等植物叶绿体的叙述,错误的是(C)A.叶绿体中的基粒是由类囊体堆叠而成,极大地扩展了受光面积B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸

6、收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的解析解析一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误。归纳拓展归纳拓展1.影响叶绿素合成的三大因素2.叶绿体的结构与功能相适应的特点(1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成,有巨大的膜面积。(2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。(3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。考向二探究光合作用的相关实验分析3.如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,下列有关叙述正确的是(B)A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉B.两实验均需要

7、光的照射C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气解析解析题图所示的两实验中,只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理,目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所,萨克斯实验的目的是探究光合作用产物,所以两实验均需要光的照射。恩格尔曼的实验中,照光处理与不照光处理、黑暗与完全曝光形成对照;萨克斯的实验中,暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物,萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。4.下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的是(D)A.与黑藻相比,水绵更适宜用作探究光合作用的场所B.金

8、鱼藻是水生植物,用作探究光合作用产物有O2时,利于收集气体C.卡尔文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径D.用银边天竺葵探究光合作用产物有淀粉时,不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色解析解析光合作用产物之一是淀粉,淀粉遇碘液变蓝色。要检验是否生成淀粉,首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色,再滴加碘液,防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰。银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体,无法进行光合作用合成淀粉,D错误。题后悟道题后悟道恩格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释放氧气多的部位。(2)妙法排除干扰因素:没有空气的

9、黑暗环境排除了氧气和光的干扰。(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多和光照少的部位,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。考点二光合作用的基本过程考点二光合作用的基本过程1.光合作用的过程光合作用的过程(1)根据上图分析光反应与碳反应的区别:(2)根据下图分析光反应与碳反应的联系:光反应为碳反应提供ATP和H。碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。(3)光合作用总反应式和反应物中H、O的去向:2.光合作用和化能合成作用的比较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来源光能氧化无机物释放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点

10、都能利用CO2和H2O等无机物合成有机物1.光合作用过程中光能转化为有机物中的化学能()2.光反应必须在光照下进行,碳反应必须在暗处进行()3.H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中()4.光合作用光反应阶段产生的H可在叶绿体基质中作为还原剂()5.适宜条件下培养的叶绿体,突然将原来的白光改为绿光照射,则短时间内H含量会增多()6.在其他条件适宜情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照,并在黑暗中立即开始连续取样分析,在短时间内,叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加()下图为光合作用的过程图解,据图分析下列问题:(1)图中的甲表示光反应阶段,发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(

11、2)乙表示碳反应阶段,又称作卡尔文循环。(3)图中的物质a是H,物质c是CO2。(4)图中的ATP不能(填“能”或“不能”)运出所在的细胞器,用于其他生命活动。1.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方向综合分析示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化条件光照由强到弱,CO2供应不变光照由弱到强,CO2供应不变CO2供应由充足到不足,光照不变CO2供应由不足到充足,光照不变C3含量增加减少减少增加C5含量减少增加增加减少H和ATP的含量减少或没有增加增加减少(CH2O)的合成量减少增加减少增加(2)物质含量变

12、化的比较2.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应为碳反应提供的H和ATP在叶绿体中有少量的积累,在光反应停止时,碳反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。(2)一直光照条件下,会造成H、ATP的过度积累,利用不充分;光照和黑暗间隔条件下,H、ATP基本不积累,能够被充分利用;因此在光照时间相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。例如:若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用,甲一直光照10分钟,黑暗处理10分钟;乙光照5秒,黑暗处理5秒,持续20分钟,则光合作用制造的有机物:甲乙。考向一考查光合作用的过程1.

13、如图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中AC表示相关物质。有关分析错误的是(B)A.图中A为氧气,可部分释放到空气中B.图中B为NADPH,外界CO2浓度升高时,B的含量暂时升高C.该过程消耗的NADP+和C来自叶绿体基质D.该过程将光能转化为化学能储存在ATP中解析解析水的光解产物是氧气和H,若光合作用强度大于呼吸作用强度,氧气会部分释放到空气中,A正确;题图中B是在NADP+、H+和电子参与下形成的,为NADPH,当外界CO2浓度升高时,碳反应中生成的三碳化合物增多,则消耗的NADPH增多,导致NADPH的含量暂时降低,B错误;叶绿体基质中,碳反应消耗NADPH、ATP产生NADP+、AD

14、P,C正确;光合作用光反应过程中,将光能转化成化学能储存在ATP中,D正确。2.(2018江西上饶二模)下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中ag为物质,为反应过程),下列判断错误的是(B)A.绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中B.e中不储存化学能,所以e只能充当还原剂C.图中表示水分的吸收,表示水的光解D.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将会上升解析解析a为光合色素,能吸收、传递、转化光能到ATP中,A正确;e为水光解生成NADPH,也含有活泼的化学能,参加碳反应C3的还原,B错误;图中表示根系从土壤中吸收水分,表示水的

15、光解生成NADPH和氧气,C正确;g为二氧化碳供应充足时,突然停止光照,生成NADPH和ATP量下降,C3的还原下降,C3的消耗下降而积累,另一方面,二氧化碳固定生成C3正常,故D正确。归纳拓展归纳拓展(1)光反应阶段产生的ATP仅用于碳反应阶段C3的还原。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。(2)在光照条件下,植物既进行光反应,也进行碳反应;如果植物长期处于黑暗环境中,光反应和碳反应都会停止。在碳反应停止时,ATP和H积累,光反应也要停止。考向二环境条件变化对光合作用中物质变化的影响3.(2018江西临川月考)光合作用通过密切关联的两大阶段光反应和碳反应实现。对于改变反应条件

16、而引起的变化,说法正确的是(B)A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3值减小B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值增加C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3值增加D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值减小解析解析突然中断CO2供应,会使CO2的固定受阻,即C3的生成和C5的消耗减少,而光反应正常进行,H和ATP的产生正常,使C3的还原正常,即C3的消耗和C5的生成不变,因此C5/C3值增大,由于C3的生成减少,使ATP的消耗减少,ATP/ADP值增加,故A错误、B正确;突然将红光改变为绿光,使光反应减弱,H和ATP

17、的产生减少,而CO2的固定正常,即C3的生成和C5的消耗不变,而C3的还原减弱,即ATP、C3的消耗和C5的生成减少,因此C5/C3值减小,故C错误;若突然将绿光改变为红光,会使光反应增强,H和ATP产生增加,短时间内会引起ATP/ADP值增大,故D错误。4.(2018甘肃静宁期中)下图表示某植物叶片碳反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势,该植物在阶段处于适宜环境条件下,阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是(D)A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATPB.图中阶段所改变的环境条件是降低了光照强度C.阶段甲上升是因为叶绿体中H和ATP的积累

18、D.阶段光合速率最大时所需光照强度比阶段低解析解析因为碳反应中1molC5+1molCO2生成2molC3,所以在适宜条件下,叶肉细胞内C3是C5的2倍,因此题图中甲是C5,乙是C3。题图中物质甲与二氧化碳结合形成乙,该过程只需要酶的催化,不需要消耗ATP,A错误;植物在阶段处于适宜环境条件下,如果阶段改变的环境条件是降低光照强度,那么C3增加,C5减少,与图形的走势不符合,而如果改变的条件是降低CO2浓度,那么C3减少,C5增加,与图形走势符合,所以本题改变的条件是降低CO2浓度,B错误;CO2浓度降低,由于CO2供应量减少,C5消耗减少,而C3还原正常,所以C5(甲)含量会上升,C错误;低

19、CO2浓度下的光的饱和点也低,D正确。题后悟道题后悟道利用模型法分析光合作用中物质的量的变化(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。(2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,H和ATP含量变化是一致的。(3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能避开试题陷阱。考点三提取与分离叶绿体色素考点三提取与分离叶绿体色素(实验实验)1.实验原理实验原理2.实验步骤实验步骤3.实验结果实验结果4.绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析(1)

20、收集到的滤液绿色过浅的原因分析未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。使用放置数天的绿叶,滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠:没经干燥处理,滤液线不能达到细、齐、直的要求,使色素扩散不一致造成的。(3)滤纸条看不到色素带:忘记画滤液细线;滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。1.某同学在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆形滤纸,在滤纸中央滴一滴色素提取液,

21、再滴一滴层析液,将会得到近似同心的四个色素环,下列说法错误的是(D)A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素高B.色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同C.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光D.若提取液取自缺镁叶片,最外侧两圈色素环颜色较淡解析解析如果提取液取自缺镁叶片,最内侧两圈色素环颜色较淡,D错误。2.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(B)A.提取色素时,要加入SiO2和CaCO3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.实验结果可说明叶绿素合成需要光照D.实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类

22、更多解析解析提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分,而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏,A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错误;实验结果色素带不同,可说明叶绿素合成需要光照,C正确;实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多,D正确。1.(2017课标全国,3,6分)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O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(A)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CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在64

23、0660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的真题再现真题再现 模拟预测模拟预测解析解析本题考查光合作用过程中光合色素的吸收光谱等相关知识。类胡萝卜素不吸收红光,A错误。光合色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,B正确。光合作用的作用光谱既可用O2的释放速率随光波长的变化来表示,也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C正确。叶片在640660nm波长光下只有叶绿素能吸收光能,进行光合作用,释放O2,D正确。2.(2018北京理综,3,6分)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应

24、过程中(D)A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化C.不需要光合色素参与D.会产生氧气解析解析光反应过程中,光合色素利用光能,将水分解成H和氧气,同时在有关酶的催化作用下,ADP与Pi发生化学反应,生成ATP,A、C错误,D正确;H将DCIP还原,使之由蓝色逐渐变为无色,B错误。3.(2017海南单科,10,2分)将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是()A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B.若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生C.若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量解析解析叶绿体是光合作用的场所,

25、在自然光下,叶绿体能进行光合作用将水分解产生氧气,A正确;叶绿体中的光合色素能吸收红光和蓝紫光,因此会产生氧气,B、C错误;水在叶绿体中分解产生氧气需要的能量是光能,D错误。4.(2016课标全国,30,8分)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是光

26、照强度。(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高CO2浓度(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的。解析解析(1)在光饱和点(b点)之前,甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)光饱和点之后,光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。(3)对比甲组、乙组曲线可知,在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低,但其子代在甲组的条件下培养,光合能力与甲组相同,这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性,乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因素引起的,而不是遗传物质改变造成的。