高中生物学考复习专题第二单元细胞的代谢6光合作用课件

这是一份高中生物学考复习专题第二单元细胞的代谢6光合作用课件，共60页。PPT课件主要包含了知识点1，知识点2，知识点3，2结构与功能等内容，欢迎下载使用。

叶绿体的结构、功能及光合色素的提取与分离1.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图
功能:进行 光合作用 的场所
2.光合色素的种类、颜色及功能
3.光合色素的提取与分离(1)实验原理①提取色素:光合色素是一类脂溶性物质,可用95%的酒精等脂溶剂溶解、提取光合色素。②分离色素:各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散得快,反之则扩散得慢,从而使各种色素相互分离。
(2)实验步骤及现象分析
考向1叶绿体的结构与功能典例1如图为叶绿体的结构示意图,下列叙述错误的是(　　)A.1与2均有选择透过性B.4中进行的活动能使NADP+增加,不能使ADP增加C.与光合作用有关的色素存在于3上D.碳反应是在4中进行,二氧化碳通过扩散进入叶绿体
答案 B　解析 叶绿体外膜和内膜都是选择透过性膜,A项正确;4是叶绿体基质,是碳反应的场所,碳反应需要消耗光反应产生的NDAPH和ATP,因此4中碳反应能使NADP+和ADP均增加,B项错误;3是叶绿体基粒,是光反应的场所,与光合作用有关的色素分布在基粒的类囊体膜上,C项正确;碳反应的场所是4叶绿体基质,二氧化碳通过生物膜的方式是扩散,D项正确。
考向2光合色素的吸收光谱典例2如图为叶绿体内的不同色素的吸收光谱。结合图示分析若遇到连续阴雨天气,种植蔬菜的大棚里最好选择补充的光源为(　　)A.红光或蓝紫光　　　B.绿光C.紫外光和红外光D.黄光或橙光
答案 A　解析 图中显示叶绿素和类胡萝卜素在蓝紫光区都有吸收峰,叶绿素在红光区也有吸收峰,故在阴雨天气中,为了提高植物光合速率应该补充有效光,即红光或蓝紫光,A项正确。
考向3光合色素的提取与分离典例3以新鲜绿叶为材料进行叶绿体色素的提取和分离实验中,色素分离后,观察滤纸条上的色素带,从上到下依次是(　　)A.叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素B.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bC.叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素D.叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素
答案 B　解析 在各种色素中,胡萝卜素的溶解度最大,叶绿素b的溶解度最小,在滤纸条上从上至下依次是:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。
光合作用的基本过程光合作用的过程
对光反应与碳反应认识的易错点(1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的,而是息息相关的两个过程,没有光反应,碳反应也无法进行。(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体,在原核生物中为光合膜。(3)水光解的产物为H+、e-及O2,而光反应的产物为ATP、NADPH、O2。其中ATP的生成需要H+浓度差推动,而NADPH的生成则直接需要H+和e-的参与。
(4)注意元素的构成:三碳糖或五碳糖组成元素中含有磷。(5)注意C原子的转移路径:CO2中的C进入三碳酸分子但不进入五碳糖,最后进入三碳糖,五碳糖中C不进入三碳糖,可以通过同位素示踪实验证明。(6)注意区分不同阶段三碳糖的“大部分”和“少部分”:在卡尔文循环中,大部分三碳糖用于再生五碳糖,少部分离开卡尔文循环去合成各种有机物(比例为5∶1);离开卡尔文循环的三碳糖,大部分运至叶绿体外合成蔗糖供细胞利用,少部分留在叶绿体内合成淀粉、脂质和蛋白质。
考向1光反应的过程典例1在光合作用的探究历程中,人们利用离体的叶绿体进行实验,逐渐探明了水的光解和NADPH的产生过程,如图所示(e-为电子)。下列分析错误的是(　　)A.完成过程①需要叶绿体中色素发挥作用B.过程②发生在类囊体膜上并存在能量的转换C.NADPH进入叶绿体基质并参与三碳酸的合成D.自养生物细胞的过程①②可以不发生在叶绿体中
答案 C　解析 过程①是水在光下分解,需要叶绿体中色素分子吸收的光能,A项正确;过程②是NADPH形成,发生在类囊体膜上,可将色素分子吸收的光能转化为活跃的化学能,B项正确;NADPH进入叶绿体基质并参与三碳酸的还原,C项错误;自养生物蓝细菌为原核生物,没有叶绿体,但也可以进行光合作用,因此过程①②可以不在叶绿体中进行,D项正确。
考向2碳反应的过程典例2如图为光合作用某阶段示意图,下列叙述正确的是(　　)A.该反应阶段必须无光B.反应场所为类囊体膜C.该反应阶段伴随ATP的合成D.该反应阶段需要多种酶参与
答案 D　解析 分析图示可知,该反应阶段为光合作用的碳反应阶段,不需要光照,有光和无光都可以进行,A项错误;碳反应阶段场所为叶绿体基质,光合作用的光反应阶段场所为类囊体膜,B项错误;该反应阶段需要光反应提供的ATP和NADPH,所以伴随ATP的水解,C项错误;该反应阶段除需要光反应提供的ATP和NADPH外,还需要多种酶参与催化,D项正确。
考向3基于非选择题考查光合作用的基本过程典例3(2021年浙江1月学考改编)下列示意图中,甲为光合色素分离装置,乙为卡尔文循环。回答下列问题。
(1)图甲分离光合色素的方法是　　　　　　　　,分离后滤纸条上离滤液细线最近的色素带呈　　　　色。 (2)光合色素的种类和含量直接影响光合作用中的　　　　　　阶段,此阶段产生的ATP和NADPH可用于碳反应中的　　(填“①”或“②”)过程,ATP和NADPH能为该过程提供的物质是　　　　　　　　　　　。 (3)卡尔文循环中,CO2与五碳糖结合为六碳分子,进而生成　　　　　　。若有3 ml CO2进入卡尔文循环,则还原形成的三碳糖为　　　 ml。 
答案 (1)纸层析法　黄绿　(2)光反应　②磷酸基团和氢　(3)三碳酸　6解析 (1)图甲分离光合色素的方法是纸层析法,分离后滤纸条上离滤液细线最近的色素是叶绿素b,呈黄绿色。(2)光合色素的作用是吸收、传递和转化光能,故光合色素的种类和含量直接影响光合作用中的光反应阶段,该阶段产生的ATP和NADPH可用于碳反应中三碳酸还原产生三碳糖的过程,即图乙中的②过程,ATP为该过程提供的物质是磷酸基团,NADPH能为该过程提供的物质是氢。(3)卡尔文循环中,CO2与五碳糖结合为六碳分子,进而生成三碳酸。若有3 ml CO2进入卡尔文循环,则还原形成的三碳糖为6 ml。
考向4基于科学史考查光反应(以希尔反应为例)典例4希尔反应是测定叶绿体活力的常用方法。希尔反应基本原理:光照下,叶绿体释放O2,同时氧化型DCIP(2,6-二氯酚靛酚)被还原,颜色由蓝色变成无色。DCIP颜色变化引起的吸光率变化可反映叶绿体活力。研究小组利用菠菜叶进行了叶绿体活力的测定实验。回答下列问题。(1)制备叶绿体悬液:选取10 g新鲜的菠菜叶加入研钵,研磨前加入适量的0.35 ml/L NaCl溶液和pH为7.8的酸碱缓冲液等;研磨成匀浆后,用纱布过滤,取滤液进行　　　　,分离得到叶绿体;将叶绿体置于　　　　　　　　　　　　　　溶液中,以保证叶绿体的正常形态,获得叶绿体悬液。 
(2)测定叶绿体活力:分组如下,并按下表加入试剂;测定各组吸光率。
注:“—”表示不处理或不加入。①希尔反应模拟了光合作用中　　　　　　阶段的部分变化,该阶段在叶绿体的　　　　　　　　中进行。氧化型DCIP在希尔反应中的作用,相当于　　　　　　在该阶段中的作用。 ②煮沸处理后,需向2号试管中加入一定量的　　　　　　,以保证各试管中液体的量相等。 ③3号试管的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)离心　0.35 ml/L NaCl(或等渗)　(2)①光反应　类囊体膜　NADP+　②蒸馏水　③测定该浓度叶绿体悬液自身的吸光率作为对照解析 (1)分离获取细胞器的方法是对含有细胞器的滤液进行离心处理。获取的叶绿体是双层膜包裹的细胞器,若想维持其形态,需要将其置于等渗溶液中。(2)①希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化。光反应发生的场所为叶绿体的类囊体膜。DCIP属于氧化剂,与光反应中NADP+的作用相似。②2号试管进行煮沸处理,可能会造成溶液体积的减小,因此需加入少量蒸馏水保持不同试管中悬液含量的体积相等。③3号试管作为对照,目的是测定该浓度下叶绿体悬液自身的吸光率情况。
希尔反应的原理(1)希尔反应模拟光合作用中光反应的部分过程。DICP为氧化剂,相当于光反应中的NADP+,还原态DCIP(DCIP red)相当于光反应中的NADPH。(2)通过光照和黑暗对照实验,照光时叶绿体产生e-和H+,可使DCIP由蓝色转无色,而不照光时叶绿体不产生e-和H+,DCIP不能被还原,仍是蓝色。
考向5光反应与碳反应的联系(以间歇光实验为例)典例5研究人员以生长状态相同的绿色植物为材料,在相同的条件下进行了四组实验,如下图所示。其中d组连续光照T秒,a、b、c组依次加大光照—黑暗的交替频率,每组处理的总时间均为T秒,发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从a到c依次越来越大。下列相关说法正确的是(　　)
A.实验说明白天给予一定频率的遮光有利于农作物增产B.实验过程中c组积累的有机物最多C.实验结束后立即检测植物体内NADPH含量,d组最高D.实验组由黑暗变为光照时,光反应速率增大,碳反应速率变小
答案 C　解析 实验说明增大光照—黑暗的交替频率,光合速率可以提高,但白天遮光会缩短光照时间,同样不利于农作物增产,A项错误;实验过程中d组光照时间最长,d组积累的有机物最多,B项错误;因为d组持续光照,有NADPH积累,故实验结束后d组NADPH含量最高,C项正确;实验组由黑暗变为光照时,光反应速率增大,碳反应速率也增大,D项错误。
希尔反应的原理(1)希尔反应模拟光合作用中光反应的部分过程。DICP为氧化剂,相当于光反应中的NADP+,还原态DCIP(DCIP red)相当于光反应中的NADPH。(2)通过光照和黑暗对照实验,照光时叶绿体产生e-和H+,可使DCIP由蓝色转无色,而不照光时叶绿体不产生e-和H+,不可使DCIP改变,仍是蓝色。
影响光合作用的因素及光合作用、细胞呼吸的比较1.光合速率(又称光合强度)(1)含义:一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用,如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。(2)表示方法:产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。(3)表观光合速率:光照条件下,测得的植物从外界环境吸收的CO2总量。(4)真正光合速率:光照条件下,植物从外界环境吸收的CO2的量,加上细胞呼吸释放的CO2的量。
2.影响光合作用的常见环境因素
3.探究环境因素对光合作用的影响(1)实验原理①光合速率通常以一定量的植物在单位时间内有机物的积累量、CO2的吸收量、O2的释放量,即表观光合速率来衡量。②影响的主要环境因素:温度、CO2浓度、光强度。
(2)实验步骤①实验假设:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增加。②实验过程a.组装下图装置三套,编号为甲、乙、丙;
b.分别向三支试管内加入等量的小球藻和5%的NaHCO3溶液;c.记录有色液滴的起始位置;d.取三只100 W灯泡,分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处,一段时间后,记录液滴位置。
考向1环境因素改变与物质含量变化典例1离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如果突然中断CO2气体的供应,短时间内叶绿体中三碳酸、五碳糖及ATP相对含量的变化是(　　)A.上升、下降、上升B.上升、下降、下降C.下降、上升、下降D.下降、上升、上升
答案 D　解析 CO2含量的改变直接影响的是碳反应中CO2的固定过程,CO2含量由高到低时,CO2的固定过程变弱,该反应的反应物五碳糖消耗减少,剩余的五碳糖相对增多;生成物三碳酸减少,由于三碳酸的减少,则又影响了三碳酸的还原,使得三碳酸的还原反应减弱,则消耗的NADPH和ATP减少,所以NADPH和ATP剩余的量增多。所以突然中断CO2气体的供应,短时间内叶绿体中三碳酸的相对含量下降、五碳糖的相对含量上升、ATP的相对含量上升。
环境条件变化对光合产物的影响(1)当CO2供应不变,光照发生变化时
(2)当光照不变,CO2供应发生变化时
考向2影响光合作用的环境因素分析
典例2-1(2022年浙江7月学考)为了研究弱光对大豆生长、光合作用和产量的影响,研究小组用两种大豆在正常光(100%)和弱光(20%)条件下进行实验,结果如下表。
注:净光合速率用单位时间单位面积的叶片从外界吸收的CO2量表示。下列叙述错误的是(　　)A.弱光条件下,主茎伸长有利于获得更多的光照B.光合色素含量改变有利于适应不同的光照环境C.净光合速率大的大豆品种,单株种子产量也大D.弱光条件下,南豆比黑豆更适合栽种
答案 C　解析 分析表格数据可知,弱光条件下,大豆株高较正常光条件下高,可推测主茎伸长有利于获得更多的光照,A项正确;不同光照条件下光合色素含量不同,可知光合色素含量改变有利于适应不同的光照环境,B项正确;只有表中两种大豆,无法得出该结论,C项错误;弱光条件下,南豆比黑豆的净光合速率高,且单株种子产量也大,故南豆比黑豆更适合栽种,D项正确。
典例2-2(2021年浙江7月学考)塑料大棚具有保温、增温和透光等功能。为了研究如何提高大棚内农作物的产量,科研工作者将某种蔬菜分别进行露天种植(甲组)和大棚种植(乙组)。在春末晴朗的白天,测定蔬菜的CO2吸收速率,结果如图所示。
回答下列问题。(1)大棚一般选用　　　　(填“无色”或“绿色”)透明的薄膜。 (2)测得的CO2吸收速率是植物进行光合作用消耗CO2的速率与　　　　　　　　　　　　　　　之差。15:00~18:00,甲组CO2吸收速率下降,是由于光强度减弱,光反应产生的　　　　　　　　　减少, 影响了碳反应过程,导致光合作用强度减弱。 (3)6:00~9:00和15:00~18:00,乙组CO2吸收速率均大于甲组,其共同的原因主要是大棚具有　　　　功能, 6:00~9:00乙组CO2吸收速率大于甲组的可能原因还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 11:00 乙组的CO2吸收速率小于甲组,此时若要提高大棚内蔬菜的CO2吸收速率,从而提高其产量,请提出一项可行的措施。　　　　　 　　　。 
答案 (1)无色　(2)细胞呼吸产生CO2的速率　ATP和NADPH　(3)增温　夜间细胞呼吸产生的CO2积累在大棚内,导致CO2浓度较高　对大棚进行通风处理
解析 (1)塑料大棚具有保温、增温和透光等功能。绿色植物的光合色素主要利用红光和蓝紫光,几乎不能利用绿光,因此大棚一般选用无色透明的薄膜。(2)测得的CO2吸收速率是植物进行光合作用消耗CO2的速率与细胞呼吸产生CO2的速率之差。15:00~18:00,光强度减弱,光反应产生的ATP和NADPH减少,影响了碳反应过程,导致光合作用强度减弱,CO2吸收速率下降。(3)6:00~9:00和15:00~18:00,乙组(大棚种植)CO2吸收速率均大于甲组(露天种植),主要原因是大棚具有增温功能,温度相对高,光合作用强。6:00~9:00乙组CO2吸收速率大于甲组的可能原因还有夜间细胞呼吸产生的CO2积累在大棚内,导致CO2浓度较高。大棚是一个相对密闭的环境,经过一段时间光合作用的消耗,CO2浓度降低。因此,11:00乙组CO2吸收速率小于甲组。此时若要提高大棚内蔬菜的CO2吸收速率,从而提高其产量,可对大棚进行通风处理,提高CO2浓度,使光合作用强度增加。
考向3基于实验探究分析环境因素对光合作用的影响典例3(2019年浙江1月学考)某同学利用小球藻(一种单细胞真核生物)为实验材料,进行了“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,他设计的实验装置如图所示。
回答下列问题。(1)小球藻进行光合作用时,利用　　　　　　范围内的光进行光反应,形成了ATP和NADPH。在叶绿体的　　　　中,NADPH为三碳酸的还原提供了　　　　　　　　。 (2)该同学研究了不同光强度和不同浓度的NaHCO3溶液对小球藻光合作用的影响,得到实验数据如下。
表　不同实验条件下实验装置中氧气的相对浓度与时间的关系
①该实验的自变量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;在实验操作过程中,需要保持温度、　　　　　　　　　　等无关变量一致(答出1点即可)。 ②第2~4天,在高浓度NaHCO3溶液条件下,高光强度组比低光强度组氧气的相对浓度上升快,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;第6天后高浓度NaHCO3溶液和高光强度组氧气的相对浓度上升显著加快,除上述原因外,还可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)可见光　基质　氢和能量　(2)①光强度和NaHCO3溶液的浓度　小球藻的起始数量、NaHCO3溶液的体积　②高光强度下光反应强度大　小球藻数量快速增加解析 (1)植物光合作用利用的是可见光,光反应产生的NADPH为在叶绿体基质中发生的三碳酸的还原提供了氢和能量。(2)①从表格中可以看出,该实验的自变量是光强度和NaHCO3溶液的浓度;在实验操作过程中,需要控制无关变量适宜且一致,如温度、小球藻的起始数量、NaHCO3溶液的体积等。②第2~4天,在高浓度NaHCO3溶液条件下,二氧化碳充足,由于高光强度下光反应速率快,故高光强度组比低光强度组氧气的相对浓度上升快;第6天后高浓度NaHCO3溶液和高光强度组氧气的相对浓度上升显著加快,除高光强度下光反应速率快之外,还可能是因为小球藻数量也在快速增加。
综合分析各种因素对光合速率的影响(1)单因素对光合速率的影响
(2)多因素对光合速率的影响
①曲线解读:P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所示因素,随该因素的不断增强,光合速率不断提高;Q点时,横坐标所示因素不再影响光合速率,若要提高光合速率,可适当提高图示其他因素的强度。②应用a.温室栽培植物时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,可增加与光合作用有关的酶的活性,提高光合速率,也可同时适当补充CO2进一步提高光合速率;b.当温度适宜时,可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
考向4光合作用与细胞呼吸的比较典例4下列关于细胞呼吸和光合作用的叙述,正确的是(　　)A.ATP产生于线粒体外膜和叶绿体的类囊体膜B.植物体内的葡萄糖是植物细胞直接利用的能量载体C.水体的pH影响藻类的细胞呼吸而不影响光合作用D.不同种类的植物和同种植物的不同发育阶段,叶片中各种色素的含量可能不同
答案 D　解析 光合作用的光反应阶段有ATP的生成,场所是叶绿体的类囊体膜;需氧呼吸的三个阶段都有ATP的生成,场所分别是细胞溶胶、线粒体基质和线粒体内膜,A项错误。植物体内的葡萄糖是植物细胞的主要能源物质,而植物细胞直接利用的能量载体是ATP,B项错误。pH能通过影响酶的活性进而影响光合作用和细胞呼吸,C项错误。不同种类的植物和同种植物的不同发育阶段,叶片中各种色素的含量可能不同,D项正确。
光合作用和细胞呼吸的区别