2025届高三生物一轮复习课件5.4 光合作用与能量转化

5.4 光合作用与能量转化 S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - 我该带谁走呢？ 光合作用需要光合色素捕获光能，是唯一能够捕获和转化光能的生物化学反应。 问题∙探讨 S z L w h 练习∙反馈 1、某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是 (　　) A.甲可能是因为研磨时未加入SiO2 B.乙可能是因为研磨时未加入CaCO3 C.丙可能是误用水作提取液和层析液 D.丁是正确操作得到的理想结果 D S z L w h 练习∙反馈 2、在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 (　　) B 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④ S z L w h 实验：绿叶中色素的提取和分离 色素的提取 （1）提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_______________中。 无水乙醇 剪碎 加二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 研磨 过滤 选材？ 作用？ 用什么过滤？ S z L w h 实验：绿叶中色素的提取和分离 色素的分离 （2）分离原理:各种色素在___________中的__________不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的_____________，反之则慢。 层析液 溶解度 扩散更快 制备滤纸条 画滤液细线 ★要求：细、直、齐 ；重复 ★不能让滤液细线触及层析液 铅笔线 层析液 培养皿 纸层析 纸层析法 S z L w h 实验：绿叶中色素的提取和分离 你还可以用哪些方法分离这些色素？ 结果 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 扩散速度最快 含量多 层析液易挥发且有一定毒性，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。 注意 比较不同植物或不同颜色叶片中的色素？ S z L w h 1、丙酮和层析液都是（ ）的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。 2、用干燥的定性滤纸，因为（ ） 3、滤纸条一端剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢，（ ） 4、滤液细线细、直、齐是（ ） 5、重复画滤液细线2-3次，是为了（ ） 6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素（ ）中而无法分离 其透性好，吸收滤液较多 易挥发且有一定毒性 保证使滤液能同步到达滤液细线 防止色素带重叠而影响分离效果 积累更多的色素 溶解于层析液 实验：绿叶中色素的提取和分离 实验注意事项 S z L w h 实验：绿叶中色素的提取和分离 实验异常结果分析 A.收集到的滤液绿色过浅的原因分析 ➊未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 ➋使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 ➌一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低 ➍未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 B.滤纸条色素带重叠： 没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。 C.滤纸条看不到色素带 ➊忘记画滤液细线。 ➋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。 D.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”。 S z L w h 实验：绿叶中色素的提取和分离 1、光照（主要条件）： 一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素 2、温度：最适宜约30OC 3、矿质元素： N、Mg是叶绿素的组成元素，不可缺少； 叶绿素易受温度、光照影响而分解，类胡萝卜素比较稳定，不易分解 影响叶绿素合成的因素： S z L w h 练习∙反馈 3.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，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如图。下列说法错误的是(　　) A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高 B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2 C.若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈 色素环颜色较淡 D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光 C S z L w h 练习∙反馈 4.某同学选择新鲜菠菜的“绿叶”和“嫩黄叶”进行”叶片色素提取和分离“实验。色素层析结果如下图所示，下列叙述正确的是(　　) A．提取色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同　　 　 B．若以“绿叶”为实验材料，试验中没加碳酸钙也可能 出现和“嫩黄叶”相似的结果 C．甲为“嫩黄叶”的实验结果，乙是“绿叶”的实验结果 D．若将两组色素放置在阳光和三棱镜之间，吸收光谱 最明显的差异在蓝紫光区域 B S z L w h 一、捕获光能的色素和结构 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。 红光 蓝紫光 S z L w h 一、捕获光能的色素和结构 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 类胡萝卜素 红光 蓝紫光 蓝紫光 色素 （蓝绿色）（黄绿色） （橙黄色） （黄色） 3/4 1/4 S z L w h 一、捕获光能的色素和结构 分析：为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？ 由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。 低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 当温度低于7 ℃时，树叶中会生成花青素，花青素遇酸变红。 S z L w h 一、捕获光能的色素和结构 影响叶绿素合成因素的分析 S z L w h 一、捕获光能的色素和结构 为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？ 用这种方法可以提高光合作用强度，叶绿素吸收最多的是蓝紫光和红光。不能；因为色素基本上不吸收绿光。 有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。 S z L w h 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 类囊体薄膜上 类囊体薄膜和基质 色素分布： 酶分布： 1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m2左右。 类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积 色素　酶 叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？ S z L w h 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 类囊体膜上的色素可以分为两类： (1)一类具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数的叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素 (2)另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传递给相邻的电子受体，即可以吸收光并转化光能。 吸收、传递、转化光能的色素 S z L w h 练习∙反馈 5、如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是(　　) A.Y2的质量大于Y3的质量 B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C.②中水的质量大于④中水的质量 D.试管①的质量大于试管②的质量 C S z L w h 练习∙反馈 6.下图表示叶绿体结构与功能示意图。下列说法错误的是(　　) A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能 B.供给14CO2，放射性出现的顺序为C3→甲 C.结构A释放的O2可能来自CO2 D.结构A释放的O2可进入线粒体中 C S z L w h 练习∙反馈 7、叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　) A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中 C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D.光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的 D S z L w h 8、下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题： ①图中A是______，B是_____，它来自于______的分解。 ②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于 。 ③图中D是_______，在叶绿体中合成D所需的能量来自 。 ④图中G ，F是__________，J是_____________ ⑤图中的H表示__________， H为I提供_____________。 Ｏ2 水 [H] 基质 用作还原剂，还原C3 ATP 色素吸收的光能 光反应 [H]和ATP 色素 C5化合物 C3化合物 糖类 光 H2O B A C D E+Pi F G CO2 J H I 练习∙反馈 S z L w h 三、光合作用的原理 阅读P103-104和识图5-14光合作用过程示意图并填表 光合作用过程的示意图 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 反应条件 物质变化 能量变化 联系 S z L w h 光、色素、酶 叶绿体内的类囊体膜上 水的光解： ATP的合成： 1.光反应阶段 条件 ： 场所： 物质变化： 能量变化： 光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ADP＋Pi ＋能量 酶 ATP H2O NADPH + O2 光能 色素、酶 2H2O O2 NADPH ADP ＋ Pi 酶 ATP 叶绿体色素 叶绿体色素 叶绿体色素 叶绿体色素 叶绿体色素 水的光解 e- H+ 三、光合作用的原理 S z L w h 三、光合作用的原理 2.暗反应阶段 CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： 条件： 场所： 物质变化： 能量变化： 叶绿体基质 CO2的固定： NADPH、ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 多种酶 ATP NADPH、 ADP+Pi 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP的分解: S z L w h 三、光合作用的原理 光反应阶段 暗反应阶段（碳反应） 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 项目 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质 光、色素、酶 有光无光都可，多种酶 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料 过程 色素、酶 2H2O O2 + 4H+ 光 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 酶 NADP+ + H+ NADPH 酶 CO2＋C5 2C3 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH S z L w h 三、光合作用的原理 叶绿体中的色素 还原 多种酶 参加催化 （CH2O） ADP+Pi 酶 ATP 供能 2C3 C5 固定 CO2 光反应阶段 类囊体的薄膜上 暗反应阶段 叶绿体基质中 光能 供能 供氢 H2O O2 水在光下分解 H+ NADP+ 酶 NADPH 光能 → ATP和NADPH中的化学能 →有机物中的稳定化学能 考点：场所、色素和酶的分布、能量变化、元素转移、C3、C5、NADPH和ATP的增减 S z L w h 三、光合作用的原理 光合作用中元素的转移 ①H的转移： H2O → NADPH→ (CH2O ) ②C的转移： CO2 → C3 →（CH2O） ③O的转移： CO2 → C3 →（CH2O） H2O → O2 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 S z L w h 三、光合作用的原理 条件 光照减弱 光照增强 CO2浓度减少 CO2浓度增加 C3 C5 ATP NADPH 增加 减少 减少 增加 减少 增加 增加 减少 减少 增加 增加 减少 减少 增加 增加 减少 (CH2O ) 减少 增加 减少 增加 S z L w h 光反应 暗反应 2H2O O2 NADPH ADP ＋ Pi 酶 ATP 2C3 多种酶 还原 (CH2O) CO2 C5 固定 叶绿体色素 叶绿体色素 叶绿体色素 叶绿体色素 叶绿体色素 水的光解 e- H+ 被还原的C3 光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 CO2+H2O (CH2O)+O2 叶绿体 光能 三、光合作用的原理 S z L w h 练习∙反馈 9、在其他条件适宜的情况下，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化合物含量的变化是（　　） A.C3和C5都迅速减少 B.C3和C5都迅速增加 C.C3迅速增加，C5迅速减少　　 D.C3迅速减少，C5迅速增加 C S z L w h 内部因素 四、光合作用原理的应用 1．同一植物的不同生长发育阶段 曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是_________________________________。 应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。 幼苗期、营养生长期、开花期 S z L w h 内部因素 四、光合作用原理的应用 2．同一叶片的不同生长发育时期 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。 增大 下降 曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大， 叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合 速率 ；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之 。 S z L w h 影响光合作用强度的因素？ 四、光合作用原理的应用 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 (色素、酶） ①Mg、N等矿质元素； ②酶的活性受温度等影响。 光质、光照强度、光照时间； 气体反应物 ①作为反应物和反应的媒介； ②水分→气孔关闭→CO2供应 外部因素 S z L w h ①原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响_________阶段，制约 的产生，进而制约 阶段。 ATP和NADPH 光反应 暗反应 ②图像分析：A点时只进行_________；AB段随着光照强度的增强，_________强度也增强，但是仍然小于_________强度；B点时代谢特点为_____________________________；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度仍不断增强；C点对应的光照强度为_________，限制C点的环境因素可能有 等。 细胞呼吸 光合作用 细胞呼吸 光合作用强度等于细胞呼吸强度 光饱和点 温度或二氧化碳浓度 练习∙反馈 S z L w h （一）光照强度 四、光合作用原理的应用 光补偿点 绿色植物：在光下同时进行光合作用和细胞呼吸，在暗中只进行细胞呼吸 A B 阴生植物 光饱和点 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 O A点： 呼吸速率 B点: 光合速率=呼吸速率 C点: 光合速率最大 C AB段：光合速率<呼吸速率 B点以上: 光合速率>呼吸速率 植物白天光照强度应在B点以上，才能正常生长 阳生植物 S z L w h 线粒体 叶绿体 O2 释放O2 （可以测得） 叶肉细胞 CO2 吸收CO2 （可以测得） 真正光合作用强度 - 呼吸作用强度 = 表观光合作用强度 总光合作用强度 - 呼吸作用强度 = 净光合作用强度 光合作用制造的有机物的量 - 呼吸作用消耗的有机物的量 = 有机物积累量 固定或消耗CO2量 - 黑暗条件下CO2的释放量 = CO2吸收量 产生O2的量 - O2的吸收量 = O2的释放量 四、光合作用原理的应用 S z L w h CO2吸收量 CO2释放量 光照强度 O A 光饱和点 B 净光合速率 呼吸速率 总光合速率 A:光合作用为0，只进行呼吸作用 光补偿点 C 光合作用强度达到最大值，达到饱和 净：15 总：20 mg/dm2h 四、光合作用原理的应用 （一）光照强度 S z L w h 四、光合作用原理的应用 最大总光合量/% 总光合量 净光合量 叶面指数 呼吸量 合理利用光能的方法 1、套种、轮作：延长光合作用时间 2、间种、合理密植：增加光合作用面积 3、防止营养生长过强，导致叶面互相遮挡，呼吸强于光合，影响生殖生长 应 用 （二）光照面积 S z L w h 四、光合作用原理的应用 （三）CO2浓度 CO2补偿点 CO2饱和点 C: CO2饱和点。光合速率不再随CO2浓度的增加而增加 A: 呼吸作用强度。只有呼吸，没有光合作用 B: CO2补偿点。光合作用吸收的CO2＝呼吸作用释放的CO2 AC段: (在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快 适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行 正其行，通其风 施农家肥 应 用 S z L w h 四、光合作用原理的应用 （四）温度 最适温度下植物光合作用最大；温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。 1.适时播种 2.温室中，白天适当提高温度，晚上适当降温 3.植物“午休”现象 10 20 30 40 T/°C 光合速率 A B C 最适温度 夏季“午休”现象 应 用 S z L w h 下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。 分析曲线图并回答： （1）7～10时的光合作用强度不断增强原因： （2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因： （3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因： A B D C E 时间 光 合 作 用 速 率 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 光照不断增强，光合作用强度不断增强。 温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭， 二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。 光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。 四、光合作用原理的应用 S z L w h 四、光合作用原理的应用 （五）水 1、水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 2、水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。 合理浇灌 应 用 S z L w h 四、光合作用原理的应用 1、在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率 2、当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。 N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分 Mg：叶绿素的重要组分 合理施肥 （六）矿质元素 N、P、K等元素 应 用 S z L w h 1、单独分析每条曲线 2、作辅助线 四、光合作用原理的应用 S z L w h 五、探究环境因素对光合作用的影响 影响光合作用强度的因素 植物自身因素： 环境因素对光合作用的影响： ①光照 ②温度 ③CO2浓度 ④水分 探究环境因素对光合作用强度的影响 因变量：光合作用强度 观测指标：用单位时间叶圆片上浮的数量代表光合强度 自变量：光照强度、CO2浓度、温度等 LED灯与装置的距离或者灯泡的瓦数 如何控制无关变量？如圆片及其初始状态 结果？ 光反应：叶绿体的数量、色素含量等；暗反应：酶的数量 S z L w h 实验：探究环境因素对光合作用的影响 实验目的：探究光照强度对光合作用强度的影响 实验材料： 1、取叶片均分三组，进行编号 2、相同处理： 3、不同处理：给予低、中、高的光照 圆形的生长旺盛的绿色小叶片 用注射器排除叶片中的气体； 放入适宜浓度的NaHCO3溶液中 实验步骤： S z L w h 五、探究环境因素对光合作用的影响 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 细胞间隙积累O2， 浮力增大 实验结果： 在一定的浓度范围内，光合作用速率随光照强度的增大而加快；超过一定强度光合作用趋于稳定。 S z L w h 拓展：硝化细菌的化能合成作用 硝化细菌能利用环境中的某些无机物氧化时所释放的化学能来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。 S z L w h 拓展：同化作用 同化作用 光能自养 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 （光合作用） 化能自养 自养型 异养型 寄生、腐生、捕食 不能制造有机物，利用环境中现成的有机物来维持生命活动。 (人、动物、真菌、大部分细菌) （化能合成作用） CO2+H2O （CH2O）+O2 化学能 栅藻 S z L w h D 1.(2023·广东深圳调研)甲、乙两种植物在不同光照强度下的O2释放量(吸收量)如图所示，下列有关叙述错误的是(　　) A.与甲植物相比，乙植物更适合在林下生长 B.与B点相比，A点时叶绿体产生O2的速率较小 C.与B点相比，D点时叶绿体中C3的消耗量增加 D.C点时，甲、乙两植物的实际光合作用强度相同 练习∙反馈 S z L w h 练习∙反馈 2、（ 2021· 北京卷)将某种植物置于高温环境( HT）下生长一定时间后，测定 HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。 由图不能得出的结论是( ) A.两组植株的CO2 吸收速率最大值接近 B.35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等 C.50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D.HT植株表现出对高温环境的适应性 B S z L w h 练习∙反馈 3、下图表示光照强度和 浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述<zzd>错误</zzd>的是( ) A.曲线中 <m></m> 点转向 <m></m> 点时，叶绿体中 <m></m> 浓度降低 B.曲线中 <m></m> 点转向 <m></m> 点时，叶绿体中 <m></m> 浓度升高 C. <m></m> 段影响光合速率的主要因素是光照强度 D. <m></m> 段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件 B S z L w h 练习∙反馈 4.(2022·北京卷，2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出(　　) D A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用 最适温度升高 C.CO2浓度为200(μL·L－1)时，温度对光合速率影响小 D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 S z L w h 练习∙反馈 5、植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，分析可以得出(　 ) A．随叶面积系数增加群体光合速率和干物质积累速率的变化趋势一致 B．叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低与群体呼吸速率增加有关 C．叶面积系数超过b时，限制群体光合速率增加的主要因素是叶面积系数 D．在进行农作物种植时应尽可能地提高植物的叶面积指数以提高作物产量 B S z L w h 练习∙反馈 6.(2021·广东卷，15)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a，示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是(　　) D A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度) B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度) C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 S z L w h $$