2013届高考生物一轮复习课件：必修1 5.3能量之源――光与光合作用

一、捕获光能的色素和结构1．结构(1)该图表示的结构名称是。(2)图中②表示的结构是。(3)结构③是由组成的。(4)该图结构具有的功能是进行的场所。叶绿体叶绿体基质类囊体光合作用2．色素(1)叶绿体中的色素分布部位是。(2)叶绿体中的色素有哪些种类？。(3)叶绿体中色素有何功能？叶绿体中色素具有的作用。类囊体薄膜上叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素吸收、传递和转化光能二、光合作用的原理和应用1．光合作用的过程2．光合作用原理的应用(1)光合作用强度表示方法是。(2)影响光合作用强度的环境因素有哪些？单位时间内原料消耗或产物生成的数量空气中CO2的浓度、土壤中水分和矿质元素的多少、光照的强弱和成分，以及温度的高低等。考点一光合作用的过程与场所考情解读采用图表、曲线等形式对光合作用的物质变化、反应场所和条件进行考查是基本形式。预计2013年高考对本考点的考查，将主要围绕光反应和暗反应的过程及联系，对光合作用的过程结合叶绿体结构和光合色素的分布及功能等命制试题。[例1](2011·新课标全国卷)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3化合物和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题：(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是___________________________________。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3化合物和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因是___________________________。[解析]本题主要考查CO2浓度对光合作用的影响以及C3化合物、C5化合物含量的变化，意在考查应用分析能力。(1)CO2浓度降低时，C3化合物的产生减少而消耗不变，故C3化合物的含量降低，与物质A的变化趋势一致；而C5化合物的产生不变却消耗减少，故C5化合物的含量增加，与物质B的变化趋势一致。(2)在正常情况下，1molCO2与1molC5化合物结合形成2molC3，即C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。CO2浓度迅速下降后，C5化合物的产生不变却消耗减少，故C5化合物的浓度升高。(3)在达到相对稳定时，C3化合物的含量是C5化合物含量的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应强度低，需要的[H]和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。[答案](1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3化合物和C5化合物的含量稳定．根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少[链一串]1．光合作用过程中的元素去向①氧元素H2O―→O2CO2―→CH2O②碳元素：CO2―→C3―→(CH2O)③氢元素：H2O―→[H]―→(CH2O)2．光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，如图：(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。3．光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响(1)光照强→弱CO2供应不变――――――→光反应减弱[H]减少ATP减少O2产生量减少――→暗反应C3还原减弱CO2固定仍正常进行→C3含量上升C5含量下降→(CH2O)合成量减少(2)光照不变减少CO2供应――→暗反应CO2固定减弱C3还原仍正常进行―→C3含量下降C5含量上升→[H]相对增加ATP相对增加上述两种物质转化速度变慢，O2产生量减少→CH2O合成量相对减少[关键一点](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，而非长时间。(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。[通一类]1．(2012·杭州检测)下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是()A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段C．③是三碳化合物，能被氧化为(CH2O)D．④是ATP，在叶绿体基质中生成解析：根据光合作用图解可知，图中①是光合色素，分布在叶绿体类囊体薄膜(基粒)上；②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段，与有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]结合生成水，释放大量的能量；③是三碳化合物，在由光反应阶段提供的[H]和ATP的作用下还原为(CH2O)；④是ATP，在叶绿体类囊体薄膜(基粒)上生成。答案：B2.(2011·池州模拟)把离体叶绿体加入到含ADP、磷酸、NADP＋等物质的溶液中，用图所示的条件进行光合作用，实验后绘成曲线，该曲线表示()A．有机物合成量B．O2释放量C．ATP、NADPH的数量D．CO2吸收量解析：据图中所示条件和曲线走势可知，该物质的生成必须有光，因此应该是光反应的产物；而且加入二氧化碳后该物质被消耗，因此应为NADPH、ATP的数量。答案：C考点二影响光合作用的环境因素考情解读近几年高考中对本考点的考查主要以实验题或图表题的形式出现，尤其是坐标曲线的分析题。预计2013年高考命题点可以与人类关系密切的研究成果或生活生产中热点事件如干旱等为情景，考查环境因素对光合作用的影响、物质和能量的变化等。[做一题][例2](2011·全国卷)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号组1组2组3组4组5组6组7组8处理葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2蒸馏水浸泡水中通入空气蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗检测结果有淀粉有淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉回答问题：(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自________的光解。(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是________。(3)组2叶片中合成淀粉的原料是________，直接能源物质是________，后者是通过________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是___________________________。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。[解析]本题主要考查影响植物光合作用的因素，意在考查实验探究与分析能力。(1)组5中有光照，空气中有CO2，因此能进行光合作用产生淀粉；在光合作用的光反应阶段，水的光解产生氧气。(2)只要有氧气，叶片就能进行有氧呼吸，因此组2和组6能进行有氧呼吸。(3)组2中没有光照，不能进行光合作用，合成淀粉的原料为溶液中的葡萄糖，直接能源物质是ATP，ATP是通过有氧呼吸产生的；组4与组2相比，培养液中没有O2，叶片不能进行有氧呼吸，不能产生ATP，故不能合成淀粉。(4)组7如果只通入N2，则无淀粉产生，因为缺乏进行光合作用的原料CO2。[答案](1)光合H2O(2)组2和组6(3)葡萄糖ATP有氧呼吸组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP(4)无[链一串]1．影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶片变黄。(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶片变黄。2．光合作用的影响因素及其在生产实践中的应用(1)光对光合作用的影响：①光的波长：叶绿体中色素的吸收光波主要在红光区和蓝紫光区。②光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加(如上图)。③光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。(2)温度：影响酶的活性。温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会降低酶的活性，光合速率降低(如右图)。生产上白天适当升温，增强光合作用，晚上适当降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。(3)CO2浓度：在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加(如右图)。生产上施用有机肥，有机肥可在微生物作用下产生CO2；提高温室CO2浓度；使田间通风良好，供应充足的CO2等。(4)水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，缺水时使气孔关闭，影响CO2进入植物体，使光合作用速率下降，所以水对光合作用影响很大。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。[通一类]3．(2011·新课标全国卷)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是()A．光反应强度升高，暗反应强度降低B．光反应强度降低，暗反应强度降低C．光反应强度不变，暗反应强度降低D．光反应强度降低，暗反应强度不变解析：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁导致番茄幼苗不能合成叶绿素。叶绿素含量降低使光合作用的光反应强度降低；因光反应为暗反应提供[H]和ATP，故光反应强度降低，其为暗反应提供的[H]和ATP减少，暗反应的强度也降低。答案：B4．(2012·菏泽检测)在冬季的人工大棚中种植蔬菜，需要确定适宜的光照强度，因为光照不充分会降低产量，而提供多余的光照会浪费资源。某生物小组利用黑藻和台灯进行实验，初步探究适宜的光照强度，实验结果如下图所示，下列表述正确的是()A．该实验中要控制的无关变量为光照强度、CO2浓度、温度、黑藻数量等B．实验记录的氧气量是光合作用实际产生的氧气量C．结果表明，随着光照强度的不断增强，光合作用产生的氧气量也在增加D．为确定适宜的光照强度，应在100～500W光照强度范围内设置多组梯度进行实验解析：本实验的自变量是光照强度的大小，因变量是氧气释放量，其他变量都属于无关变量，在实验中要严格控制无关变量。黑藻自身的呼吸作用会消耗氧气，测得的氧气量是光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量之差，即净生成量。根据图示可知，在20～200W光照强度范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用产生的氧气量增加，但光照强度达到500W时光合作用产生的氧气量反而降低，说明氧气产生量并不总是与光照强度呈正相关。答案：D考点三光合作用与细胞呼吸的关系考情解读光合作用和细胞呼吸是最基本的物质和能量代谢，其原料和产物可相互利用，将二者相结合是常见的命题方式，一般与实验、图表、曲线、模型或生产生活实际相联系，进行综合试题的命制。这种命题方式仍会在高考中延续，并且考查分析、推断、评价及实验探究能力的非选择题的可能性很大。[做一题][例3](2011·福建高考)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是()A．在9∶30～11∶00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应