高中生物第五章细胞的能量供应和利用第4节能量之源——光与光合作用第二课时讲义新人教版必修.ppt

单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,返回导航,生 物,必修,人教版,新课标导学,第五章,细胞的能量供应和利用,第,4,节能量之源,光与光合作用,第,2,课时光合作用的原理和应用,3,指点迷津,4,学霸记忆,5,知识构建,6,训练巩固,7,课时作业,1,基础知识,2,课内探究,基 础 知 识,一、探究光照强度对光合作用强度的影响,1,光合作用强度,糖类的数量,CO,2,长短与强弱,水分,温度,原料消耗或产物生成的量,2,探究光照强度对光合作用强度的影响,生长旺盛的绿叶,小圆形叶片,30,片,小圆形叶片内的气体逸出,充满了水,强、中弱,小圆形叶片浮起的数量,二、光合作用的原理在生产实践中的应用,光照,温度,CO,2,水分,无机物,有机物,氨,水和二氧化碳,糖类,3,自养生物和异养生物,无机物,有机物,绿色植物,硝化细菌,现成的有机物,1,光饱和点后，限制光合速率的内部因素主要有哪些？,提示：,色素含量、酶的数量、,C,5,的含量等。,2,下面是有关农业种植的谚语,“,黑夜下雨白天晴，打的粮食没处盛,”,。请从光合作用的角度分析这句谚语的含义。,提示：,夜晚降雨不仅提供水分，还降低温度，减弱细胞呼吸消耗，白天晴天，提供良好光照，光合作用强，经过一昼夜中，有机物的积累量高。,1,光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。,(,),2,探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了,CO,2,。,(,),3,绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。,(,),4,化能合成作用与光合作用所利用的无机物原料都是,CO,2,和,H,2,O,。,(,),5,原核生物都是异养生物。,(,),6,自养生物合成有机物时只能利用光能。,(,),判断题,课 内 探 究,知识点,1,探究环境因素对光合作用强度的影响,(3),实验装置分析,自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与试管之间的距离来调节光照强度的大小。,中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温产生影响。,因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强度。,(4),实验结论：在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度也不断增强。,(,假设正确,),取材关键及实验结果分析,(1),打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。,(2),用注射器排出小圆形叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。,(3),该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。,(4),本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。,正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是,(,),A,O,2,的产生停止,B,CO,2,的固定加快,C,ATP,/ADP,比值下降,D,NADPH/,NADP,比值下降,解析,本题考查光照变化对光合作用过程的影响。用黑布将培养瓶罩住，相当于停止光照，光反应停止，不再产生氧气。,H,和,ATP,的产生停止，导致暗反应,C,3,的还原速度减慢，,C,3,在叶绿体内积累导致二氧化碳固定减慢。光反应停止，,ATP,的生成减少，,ATP,/ADP,比值下降。光反应停止，,NADPH(H,),的产生减少，,NADPH/NADP,比值下降。解答本题的关键是弄清楚光照和哪些反应有关，引起哪些物质发生变化。,B,变式训练,1,将植物栽培在光照、温度适宜，,CO,2,充足的条件下，如果将环境中,CO,2,含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞中,C,3,化合物、,C,5,化合物和,ATP,含量的变化情况依次是,(,),A,上升、下降、上升,B,下降、上升、下降,C,下降、上升、上升,D,上升、下降、下降,解析,在其他条件都适宜的前提下，,CO,2,含量突然降低会导致,CO,2,的固定受阻，致使,C,3,化合物的来源受阻，,C,5,化合物的去路受阻。而,C,3,化合物的还原过程仍然在进行，导致,C,3,化合物因不断被还原而减少，,C,5,化合物因不断产生而增加，,C,3,化合物的来源不足，致使,ATP,的利用减少，含量上升。,C,1,光照强度：,(1),原理：光照强度主要影响光反应阶段,ATP,和,H,的产生，进而影响暗反应阶段。,(2),曲线,知识点,2,(3),应用,欲使植物正常生长，则应使光照强度大于,B,点对应的光照强度。,适当提高光照强度：如阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾等。,合理密植和间作套种：阴生植物的光补偿点和光饱和点低，因此间作套种农作物可以充分利用光照。,2,CO,2,浓度,(1),原理：,CO,2,浓度通过影响暗反应阶段，制约,C,3,的生成进而影响光合作用强度。,(3),应用,大气中的,CO,2,浓度处于,OA,段时，植物无法进行光合作用。,在农业生产中可通过,“,正其行，通其风,”,和增施农家肥等措施增加,CO,2,浓度，提高光合作用速率。,3,温度,(1),原理：通过影响酶活性进而影响光合作用。,(2),曲线：,AB,段：随着温度升高，光合作用增强。,B,点：光合作用最适温度。,BC,段：随着温度升高，光合作用减弱。,温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。,(3),应用,适时播种。,温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。,4,水及矿质元素对光合作用的影响,(1),原理：,N,、,Mg,、,Fe,等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。,水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响,CO,2,进入植物体。,(2),曲线,(3),应用,合理施肥；,预防干旱，合理灌溉。,(1),光的补偿点是指净光合作用为,0,的点，实际光合作用补偿,(,抵消,),了呼吸作用，此时植物表现为不生长。,(2)CO,2,的饱和点是指光合作用达到最大值时所需的最低,CO,2,浓度，外界条件变化时，,CO,2,的饱和点会发生变化。,如图所示，图甲表示某种植物光合作用强度,(,用,CO,2,吸收量表示,),与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构,(,图中,m,和,n,代表两种气体的体积,),，下列说法正确的是,(,注：不考虑无氧呼吸,)(,),A,图甲中的纵坐标数值即为图乙中的,m,4,B,处于图甲中,A,、,B,、,C,、,D,、,E,任意一点，图乙中都有,m,1,n,1,0,，,m,2,n,2,0,C,图甲中,E,点以后，图乙中,n,4,不再增加，其主要原因是,m,1,值太低,D,图甲中,C,点时，图乙中有,m,1,n,1,m,4,n,4,D,解析,图乙中,m,1,m,4,分别表示线粒体产生、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的,CO,2,量，,n,1,n,4,分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体产生的,O,2,量。图甲中的纵坐标数值是整个细胞吸收的,CO,2,，即为图乙中的,m,3,，,A,项错误；在,E,点时，叶绿体产生的,O,2,足够线粒体进行细胞呼吸消耗，,n,2,0,，,B,项错误；图甲在,E,点以后，图乙中,n,4,不再增加，即达到光饱和点，其主要原因是叶绿体中的色素等有限，来不及吸收和利用那么多的光能，,C,项错误；图甲中,C,点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度，故有,m,1,n,1,m,4,n,4,，,D,项正确。,变式训练,2,(2018,湖北黄冈高三上学期期末,),如图所示，甲图和乙图表示某植物在适宜的,CO,2,浓度下光合速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是,(,),D,A,甲图中，在,A,点限制光合速率的主要因素是光照强度，在,B,点限制光合速率的主要因素是温度,B,从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合速率会随着温度的升高而降低,C,温度主要是通过影响酶的活性来影响光合速率的,D,若光照强度突然由,A,变为,B,，短时间内叶肉细胞中,C,3,的含量会增加,解析,甲图表示光照强度和温度对光合速率的影响，乙图表示温度对光合速率的影响。分析甲图中某点的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点,(,如,A,点,),，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后,(,如,B,点,),，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的,H,和,ATP,，短时间内,C,3,的还原速率加快，而,CO,2,的固定速率不变，故,C,3,的含量会减少。,1,硝化细菌进行化能合成作用的过程,知识点,3,化能合成作用,2,与光合作用的区别,化能合成作用与光合作用的不同之处仅在于光合作用是利用光能将,CO,2,和,H,2,O,合成有机物，而化能合成作用是利用化学能将,CO,2,和,H,2,O,合成有机物。,注意：,除了硝化细菌外，能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌、铁细菌等。,硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件,(,),A,具有,NH,3,及缺氧,B,具有,NH,3,和氧,C,具有硝酸和氧,D,具有硝酸和缺氧,解析,硝化细菌的化能合成作用所需要的能量来自土壤中的氨,(NH,3,),氧化成亚硝酸,(HNO,2,),和硝酸,(HNO,3,),的过程中释放出来的能量。因此，硝化细菌所需要的环境条件是有,NH,3,和氧气。,B,变式训练,3,光合作用和化能合成作用的相同点是,(,),A,都需要把太阳光作为能源,B,把无机物转变为有机物,C,都需要利用氧气,D,都需要物质氧化形成的能量,解析,光合作用和化能合成作用的相同点是把无机物,CO,2,和,H,2,O,转变为有机物。,B,指 点 迷 津,一、光照、,CO,2,浓度对光合作用中各物质含量的影响,当外界条件改变时，光合作用中,C,3,、,C,5,、,H,、,ATP,的含量变化分析如下。,1,图示,2,分析,提示,：,以上各种物质的含量变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。,下图为光合作用过程示意图。在适宜条件下栽培小麦，如果突然将,c,降低至极低水平,(,其他条件不变,),，则,a,、,b,在叶绿体中含量的变化将会是,(,),A,a,上升、,b,下降,B,a,、,b,都上升,C,a,、,b,都下降,D,a,下降、,b,上升,B,解析,图中,c,为二氧化碳，,a,、,b,分别为,H,和,ATP,。在光合作用过程中突然将二氧化碳降低到极低水平，而其他条件不变，这时，二氧化碳的固定减弱，但,C,3,的还原仍会进行一会儿，所以,C,3,含量下降，,C,5,含量增加，,H,和,ATP,的含量都会上升，,(CH,2,O),的合成减少。,二、光合作用与有氧呼吸的区别和联系,1,光合作用与有氧呼吸的区别,3,H,和,ATP,的来源、去路的比较,如图是绿色开花植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是,(,),A,乙过程利用的,ATP,是由甲和丙过程共同提供的,B,乙过程中的,ATP,用于固定,CO,2,和还原,C,3,C,甲、丙中合成,ATP,所需的能量来源不相同,D,丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等,C,解析,从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是细胞呼吸，丁是,ATP,的水解。细胞呼吸产生的,ATP,不能用于光合作用的暗反应，,A,项错误；光反应过程中产生的,ATP,用于,C,3,的还原，不能用于,CO,2,的固定，,B,项错误；光反应合成,ATP,所需的能量来源于光能，而丙过程合成,ATP,所需的能量来自有机物中的化学能，,C,项正确；人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白，但不消耗,ATP,，,D,项错误。,三、光合作用与细胞呼吸的相关计算,1,呼吸速率的表示方法,将植物置于黑暗环境中，测定实验容器内,CO,2,增加量、,O,2,减少量或有机物减少量。,2,净光合速率和真正光合速率的表示方法,(1),净光合速率：常用在光照条件下测得的一定时间内,O,2,释放量、,CO,2,吸收量或有机物积累量表示。,(2),真正光合速率：常用一定时间内,O,2,产生量、,CO,2,固定量或有机物产生量,(,或制造量,),表示。,3,呼吸速率、净光合速率与真正光合速率的关系,由图可知，在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，,OA,段表示植物呼吸速率，,OD,段表示植物净光合速率，,OA,OD,段表示总光合速率,(,即真正光合速率,),。即真正光合速率净光合速率呼吸速率。,4,相关计算,当植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：,(1),光合作用实际产氧量,(,叶绿体产氧量,),实测植物氧气释放量细胞呼吸耗氧量。,(2),光合作用实际,CO,2,消耗量,(,叶绿体消耗,CO,2,量,),实测植物,CO,2,吸收量细胞呼吸,CO,2,释放量。,(3),光合作用葡萄糖净产生量,(,葡萄糖积累量,),光合作用实际葡萄糖产生量,(,叶绿体产生或合成的葡萄糖量,),细胞呼吸葡萄糖消耗量。,5,以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长,(,自然状态下，以一天,24 h,为单位,),(1),净光合速率大于,0,时，植物因积累有机物而正常生长。,(2),净光合速率等于,0,时，植物因没有有机物积累而不能生长。,(3),净光合速率小于,0,时，植物因有机物减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。,警示：,植物进行光合作用的同时，一定进行细胞呼吸，但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用，因为光合作用只有在有光条件下才能进行，而细胞呼吸只要是活细胞就会进行。,以测定的,CO,2,吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是,(,),A,A.,光照相同时间，,35,时光合作用制造的有机物的量与,30,时相等,B,光照相同时间，在,20,条件下植物积累的有机物的量最多,C,温度高于,25,时，光合作用制造的有机物的量开始减少,D,两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等,解析,图中虚线表示的是光照下,CO,2,的吸收量，即光合作用有机物净合成量，在光照时间相同的情况下，,30,时光合作用有机物合成的总量为,3.50(,有机物净合成量,),3.00(,呼吸消耗量,),6.50,mgh,1,35,时光合作用有机物合成的总量为,3.00(,有机物净合成量,),3.50(,呼吸消耗量,),6.50,mgh,1,，二者相等。在,25,时，,CO,2,吸收量最大，即光合作用有机物净合成量最大。温度高于,25,时，如,30,时，光合作用制造的有机物的量还在增加；两曲线的交点表示光合作用的有机物净合成量等于细胞呼吸消耗量。,四、光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动,CO,2,(,或光,),补偿点和饱和点的移动方向：一般有左移、右移之分，其中,CO,2,(,或光,),补偿点,B,是曲线与横轴的交点，,CO,2,(,或光,),饱和点,C,则是最大光合速率对应的,CO,2,浓度,(,或光照强度,),，位于横轴上。,(1),呼吸速率增加，其他条件不变时，,CO,2,(,或光,),补偿点,B,应右移；反之左移。,(2),呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，,CO,2,(,或光,),补偿点,B,应右移；反之左移。,(3),与阳生植物相比，阴生植物,CO,2,(,或光,),补偿点和饱和点都应向左移动。,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,，如图表示,30,时光合作用与光照强度的关系。若温度降到,25,(,原光照强度和,CO,2,浓度不变,),，理论上图中相应点,a,、,b,、,d,的移动方向分别是,(,),A,下移、右移、上移,B,下移、左移、下移,C,上移、左移、上移,D,上移、右移、上移,C,解析,图中,a,、,b,、,d,三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点。由题干,“,光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为,25,和,30,”,可知，当温度从,30,下降到,25,时，细胞呼吸强度降低，,a,点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点,(d,点,),时吸收的,CO,2,增多，,d,点上移。,b,点表示光合作用强度细胞呼吸强度，在,25,时细胞呼吸强度降低，光合作用强度增强，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，需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等，即,b,点左移。,学 霸 记 忆,1,叶绿体中的色素,(1),种类：叶绿素,叶绿素,a(,蓝绿色,),和叶绿素,b(,黄绿色,),；类胡萝卜素,胡萝卜素,(,橙黄色,),和叶黄素,(,黄色,),。,(2),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,绿叶中色素的提取和分离,(1),色素提取的原理：色素都能溶解在有机溶剂无水乙醇中。,(2),色素分离的原理：色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快；反之，则慢。,3,叶绿体,(1),结构：外膜、内膜、基质、基粒,(,由类囊体构成,),。,(2),酶的分布：类囊体和基质中。,(3),色素分布：类囊体的薄膜上。,4,光合作用的过程,(1),光反应阶段：必须有光才能进行。,场所：类囊体薄膜上。,物质变化：,H,2,O,分解成,O,2,和,H,，合成,ATP,。,能量变化：光能转换成活跃的化学能储存在,ATP,中。,(2),暗反应阶段：有光无光都能进行。,场所：叶绿体基质中。,物质变化：,CO,2,的固定，,C,3,的还原。,能量变化：,ATP,中活跃的化学能转换成有机物中稳定的化学能。,(3),联系：光反应为暗反应提供,ATP,和,H,，暗反应为光反应提供合成,ATP,的原料,ADP,和,Pi,。,知 识 构 建,