高中生物全程学习方略课件：3.5.2光合作用(浙科版必修1)

一、光反应与碳反应的比较①在光反应、碳反应过程中，只有色素吸收光能的过程不需要酶。②叶绿体中的ATP、NADPH是在类囊体膜上产生的，用于碳反应，因此它们的移动方向是从类囊体膜到叶绿体基质，而ADP和NADP+的移动方向则相反。【典例1】(2010·重庆高考改造)如图为光能在叶绿体中转换的示意图，U、V、W、X、Y代表参与光能转换的物质。下列选项，错误的是A.U在光合作用中的作用是吸收和传递光能B.V吸收光能后被激发，使H2O分解，产生电子流C.W为CO2的还原剂D.U至Y的能量转换在叶绿体类囊体膜上进行【思路点拨】解答本题的关键是明确光反应、碳反应的场所分别是类囊体膜和叶绿体基质。【标准解答】选D。本题考查光合作用的过程分析。其中U起的作用主要是吸收和传递光能，V是特殊状态的叶绿素a，作用是将水分子分解，从而产生氧气和H+，从而形成电子流，将光能转化为电能，W为二氧化碳的还原剂，在还原二氧化碳的过程中将能量储存在有机物中，成为稳定的化学能，由U至Y表示光合作用的全过程，其场所是叶绿体，包括叶绿体类囊体膜和叶绿体基质。【规律方法】当外界条件骤变时，光反应和碳反应中物质变化情况二、探究环境因素对光合作用的影响1.活动原理(1)空气中二氧化碳浓度、土壤中水分多少、光强度及温度的高低等，都是影响光合速率的外界因素。(2)光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料的消耗或产物生成的数量来定量表示。2.实验流程(以光强度对光合作用影响为例)(1)发现问题：不同光照下，植物光合速率不同。(2)提出假设：光能是植物光合作用的能量来源，光照越强时，光合速率(如产O2量)越快。(3)设计实验：①取三支洁净的试管，编号A、B、C。三支试管中各装入等量的NaHCO3溶液。②A、B、C三支试管中放入等量且生长状况相同的小球藻。③将A、B、C三支试管分别放在距100W日光灯1米、10米、20米处，模拟强、中、弱三种光强度。④用秒表观察记录10分钟内三支试管中产生的气泡数，填在下表中。(4)预测结果及结论①若a＞b＞c，则光照越强，光合速率越快；②若a＜b＜c，则光照越强，光合速率越慢。①本实验的自变量是同一光强度的灯泡距植物远近的不同，因变量是气泡个数。②也可用类似的方法验证温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响。【典例2】某同学探究二氧化碳浓度与光合速率的关系，他取A、B、C、D四株都有5片叶的新鲜菠菜，用直径为1cm的打孔器取小叶圆片各10片，并设法抽去气体使之分别下沉于编号1～4的100mL三角瓶中，置于适宜光照、温度相同条件下并记录结果。下列评价或修正不合理的是A.实验材料本身如存在差异会影响实验结果B.应将四组实验分别置于不同的光强度条件下C.应调整各实验组间NaHCO3质量梯度，增加实验组D.应将四组实验置于温度相同且适宜的条件下【思路点拨】解答本题的关键是明确随着自来水中NaHCO3浓度的增加，光合作用越来越强，产生的氧气越来越多，上浮的叶圆片也越来越多。【标准解答】选B。本题可具体分析如下：【误区警示】不能认为溶液中的NaHCO3浓度越大，叶片上浮的速度越快，因为当水中的NaHCO3浓度达到一定程度时，即溶液中的CO2浓度达到饱和点时，光合作用的速率就不会随CO2的浓度增加而增加，此时影响光合作用的因素则不再是CO2的浓度。三、影响光合速率的环境因素分析①以光强度为单一影响因素时，达到C点以后限制光合作用的影响因素分为两方面：a.内因：色素含量、酶的数量和最大活性；b.外因：主要是二氧化碳浓度和温度。②净光合速率是植物从环境中吸收二氧化碳的测量值，总光合速率是植物从环境中吸收二氧化碳的测量值加上细胞呼吸释放的二氧化碳量。【典例3】(2010·安徽高考)为探究影响光合强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。请回答：(1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是___________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是______。(2)实验结果表明，在______的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取______措施能提高玉米的光能利用率。【思路点拨】解答本题的关键是比较两条曲线，找到引起两条曲线变化的相同点：如D点与B点的相同点为施肥程度相同，含水量相同，找出不同点：如D点与B点的不同点为二氧化碳的吸收量、光强度。【标准解答】本题考查环境因素对植物光合强度的影响。由图示可看出，在土壤含水量为20%～40%时，影响植物光合强度的因素主要有土壤含水量和光强度，当土壤含水量为40%～60%时，影响植物光合强度的因素主要有土壤含水量、光强度以及施肥程度。与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是光强度，因为土壤含水量和施肥程度都是相同的，只有光强度是变量。与D点相比，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是土壤含水量，因为光强度和施肥程度都是相同的，只有土壤含水量为变量。实验结果表明，在土壤含水量为40%～60%的条件下施肥效果明显，同时合理密植有利于植物均匀接受光照，提高植物的光能利用率。答案：(1)光强度(或光强)土壤含水量(2)土壤含水量40%～60%合理密植光合作用与呼吸作用的联系1.物质方面(1)C:CO2(CH2O)C3H4O3CO2(2)O：H2OO2H2O(3)H：H2ONADPH(三碳糖)NADP+H2O碳反应呼吸Ⅱ呼吸Ⅰ光反应呼吸Ⅲ呼吸Ⅲ光反应碳反应呼吸Ⅰ、Ⅱ2.能量方面光能ATP(三碳糖)热能ATP→各项生命活动光反应碳反应细胞呼吸【典例】如图表示生物体部分代谢过程。下列有关分析正确的是(多选)A.①和③过程中［H］的产生场所分别是叶绿体和线粒体B.过程①、②、③、④、⑤都能产生ATPC.②和④过程可发生在同一细胞中D.③过程产生的ATP可用于其他生命活动【思路点拨】解答本题的关键在于了解光合作用和呼吸作用的过程及两者之间物质的转化。【标准解答】选C、D。图中①、②、③、④、⑤依次表示光反应、碳反应、需氧呼吸第一、二、三阶段。③过程的场所是细胞溶胶。过程②消耗ATP。【误区警示】光合作用光反应阶段产生的ATP只能用于碳反应阶段，不会用于其他生命活动。【典例1】下图表示光合作用和细胞呼吸过程中CO2和［H］的变化。有关叙述正确的是A.过程①发生在叶绿体内的类囊体膜上，过程②发生在叶绿体基质中B.过程③发生在细胞溶胶中，过程④发生在线粒体中C.过程⑤⑥均需要NADPH和ATP提供还原剂和能量D.①③过程产生的NADPH都将与氧结合产生水，过程⑧仅在线粒体中进行【常见错误】错选B项和C项。【错因分析】错选的主要原因是：【正确解答】选A。③为需氧呼吸的第一、二阶段，发生在细胞溶胶和线粒体中；④为需氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体中；⑤为CO2的固定，不需要ATP和NADPH提供能量；⑦为细胞呼吸的第一阶段；⑧为需氧呼吸的第二阶段(发生在线粒体中)或厌氧呼吸的第二阶段(发生在细胞溶胶中)；①过程中产生的NADPH是作为还原剂参与碳反应的。【典例2】图甲表示光强度对光合作用强度的影响，图乙表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。请据图回答问题：(1)图甲中B点的生理状况与图乙中______时相同，此时细胞中产生的ATP的部位是______________________________。(2)图乙中，植物开始进行光合作用的时间为________，植物的光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段为__________________________________________________。(3)如图为探究光合速率的装置，实验开始时，针筒的读数是0.2mL，水滴位置在X处，恒温30分钟后，将针筒容量调到0.6mL处，水滴的位置恢复到X处。若以氧气释放量表示光合速率，则植物光合速率是________mL/h，该数值比实际光合速率低，原因是________。【常见错误】第(1)问易误答为“0时和24时”，产生ATP的场所易漏掉“细胞溶胶”；第(2)问易误答为“A点”，光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段易误答为“0～6”和“18～24”。第(3)问光合速率易误答为“0.4mL/h”。【错因分析】导致该题错答的原因是：第(1)问对曲线中各点表示的发生过程不理解。图甲中B点表示光补偿点，即光合速率与呼吸速率相等。图乙中B点和D点都表示光合作用消耗的CO2等于细胞呼吸释放的CO2，即光合速率等于呼吸速率。需氧呼吸的场所是细胞溶胶和线粒体。光合作用产生ATP的部位是类囊体膜。第(2)问没有充分挖掘题干信息。图乙中横轴表示的是时间，在0时没有光照，不进行光合作用；在6时，光合速率等于呼吸速率，因此开始进行光合作用的时间应为6时之前。光合速率大于细胞呼吸速率时，CO2浓度下降，因此6时～18时光合速率大于呼吸速率。第(3)问审题不细致，忽视了实验过程是30分钟，而题目考查的光合速率是“每小时释放O2量”来表示。植物的光合速率为(0.6-0.2)÷0.5=0.8(mL/h)。【正确解答】(1)6：00和18：00细胞溶胶、线粒体、类囊体膜(2)6:00之前6:00～18:00(3)0.8植物同时进行细胞呼吸，消耗氧气1.阿达·尤纳斯与乔治·费埃尔因在“核糖体蛋白合成，光合作用中的光反应”领域中获得突出成就，获颁沃尔夫化学奖。光反应是光合作用过程之一，其关键环节是()A.绝大多数的叶绿素a和全部叶绿素b具有吸收光能的作用B.少数处于特殊状态的叶绿素a具有将光能转变成电能的作用C.脱离叶绿素a的电子，最终传递给NADP+D.失去电子的叶绿素a变为强氧化剂【解析】选B。光合作用能将吸收的光能最终转化为有机物中稳定的化学能。如何将吸收的光能转化成细胞内叶绿体可以利用的能量是光合作用的关键。少数处于特殊状态的叶绿素a具有将光能转变成电能的能力，从而为叶绿体合成ATP、NADPH提供了可以利用的电能，碳反应有了ATP、NADPH的供应后才能正常的进行。2.近年来科学家发现大气圈的臭氧层严重受损，造成紫外线增强。紫外线为高能量的光线，在生物体内易激发超氧化物的形成，致使脂质氧化而破坏其功能。据此前提，植物短暂地暴露在高紫外光条件下，其光合作用能力立即显现受抑制的原因主要是()A.光合酶受到破坏B.类囊体膜受到破坏C.碳反应受抑制D.DNA受到破坏【解析】选B。由题干信息可知，紫外线可致使脂质氧化而影响光合作用，故可推断高紫外光可破坏类囊体膜，影响光反应。3.经研究发现，在光合作用的碳反应阶段二氧化碳会被吸收而转化成有机物。下列关于二氧化碳在碳反应中转化过程的说法错误的是()A.碳反应阶段产生的三碳酸是3—磷酸甘油酸，三碳糖实际上是三碳糖磷酸B.RuBP固定二氧化碳后形成2分子的三碳酸C.三碳酸和三碳糖的形成都需要光反应提供的ATP和NADPHD.碳反应中每三个二氧化碳分子进行卡尔文循环后，可净生成一个三碳糖分子【解析】选C。一个RuBP与一分子二氧化碳结合可生成2分子三碳酸，该过程不需要消耗ATP与NADPH；而三碳酸被还原成三碳糖的过程需要消耗ATP与NADPH，每三个二氧化碳分子进行卡尔文循环后，可净生成一个三碳糖分子。4.下列关于自然界中光合作用的叙述中，不正确的是()A.光反应在叶绿体的类囊体膜上进行，碳反应在叶绿体的基质中进行B.光反应需要光，不需要酶；碳反应不需要光，需要多种酶C.光反应吸收光能合成ATP，碳反应将ATP中活跃的化学能储存在有机物中D.光反应分解水生成并放出氧气，碳反应最终将二氧化碳还原成三碳糖【解析】选B。光反应需要光，也需要酶。碳反应对光无严格限制，但需要酶。5.有一种蓝色染色剂DCPIP(二氯酚靛酚)，被还原后成为白色，下列条件下能使DCPIP产生最大程度颜色变化的是()A.分离的叶绿体，置于黑暗中B.分离的叶绿体，置于光下C.叶绿体提取液，置于黑暗中D.叶绿体基质提取液，置于光下【解析】选B。在光合作用中产生的具有还原性的物质只有NADPH，而NADPH是在光反应中产生的，光反应的场所是叶绿体的类囊体膜，在叶绿体的基质内只