2020年高考生物一轮复习专题3.3光与光合作用精讲含解析.pdf
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1、第 3 节 光与光合作用 第 3 节 光与光合作用 1.光合作用的基本过程()。 2.影响光合作用速率的环境因素()。 3.实验:叶绿体色素的提取和分离。 4.光合作用与细胞呼吸在植物代谢中的综合性考查() 知识点一 绿叶中色素的提取和分离知识点一 绿叶中色素的提取和分离 1实验原理 2实验步骤 3实验结果 色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度 胡萝卜素橙黄色最少最高最快 叶黄素黄色较少较高较快 叶绿素 a蓝绿色最多较低较慢 叶绿素 b黄绿色较多最低最慢 4.实验注意事项和目的 注意事项操作目的 选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高 研磨时加无水乙醇溶解色素 加少量 SiO2和 CaCO3研磨
2、充分和保护色素 迅速、充分研磨防止乙醇过度挥发,充分溶解色素 提取 色素 盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化 滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散 滤液细线要细、齐、直使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明 分离 色素 滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中 知识点二 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程知识点二 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 1捕获光能的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出: (1)叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)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。
3、2叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图 (2)结构Error!Error! 决定 (3)功能:进行光合作用的场所。 3光合作用的探究历程 知识点三 光合作用的基本过程知识点三 光合作用的基本过程 1概念:指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。 2过程 3反应式 (1)产物为(CH2O):CO2H2O(CH2O)O2。 光能 叶绿体 (2)产物为 C6H12O6:6CO212H2OC6H12O66O26H2O。 光能 叶绿体 4光反应和暗反应的比较 项目光反应暗反应 条件光、色素、酶ATP、H、CO2、多种酶 场所类囊体薄膜叶绿体基质 物
4、质变化水的光解、ATP 的合成CO2的固定、C3的还原 能量变化光能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供H和 ATP, 暗反应为光反应提供 NADP、 ADP 和 Pi。 没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,有机物无法合成 5.光合作用和化能合成作用的比较 项目光合作用化能合成作用 能量来源光能氧化无机物释放出的能量 区别 代表生物绿色植物硝化细菌 相同点都能将 CO2和 H2O 等无机物合成有机物 6.分析光合作用的过程图解 (1)图中的甲表示光反应阶段,发生在叶绿体的类囊体薄膜上。 (2)乙表示暗反应阶段,又称作卡尔文循环。 (3)图中的物质 a
5、是H,物质 c 是 CO2。 (4)图中的 ATP 不能(填“能”或“不能”)运出所在的细胞器,用于其他生命活动。 7光合作用中元素的转移途径 (1)H:3H2O3H(C3H2O)。 光反应 暗反应 (2)C:14CO2 14C3 (14CH2O)。 CO2的固定 C3的还原 (3)O:H218O 18O2; C18O2 C3(CH218O)。 光反应 CO2的固定 C3的还原 8环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化 (1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。 示例:CO2供应正常,光照停止时 C3的含量变化 (2)物质含量变化 条件 光照由强到弱, CO2供应不变 光照由弱
6、到强, CO2供应不变 CO2供应由充足到 不足,光照不变 CO2供应由不足到 充足,光照不变 C3含量增加减少减少增加 C5含量减少增加增加减少 H和 ATP 的含量 减少增加增加减少 (CH2O)的 合成量 减少增加减少增加 9.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 (1)光反应为暗反应提供的H和 ATP 在叶绿体中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进 行一段时间,有机物还能继续合成。 (2)一直光照条件下,会造成H、ATP 的过度积累,利用不充分;光照和黑暗间隔条件下, H、ATP 基本不积累,能够被充分利用;因此在光照时间相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理
7、有机物积累量要多。 例如:若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用,甲一直光照 10 分钟,黑暗处理 10 分钟;乙光 照 5 秒,黑暗处理 5 秒,持续 20 分钟,则光合作用制造的有机物:甲乙。 知识点四 影响光合作用的因素及应用知识点四 影响光合作用的因素及应用 1光照强度 (1)原理:光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加,光反应速度加快,产生 的H和 ATP 增多,使暗反应中还原过程加快,从而使光合作用产物增加。 (2)曲线分析 A 点:光照强度为 0,此时只进行细胞呼吸。 AB 段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放量逐渐减少。 B 点:为光补偿
8、点,细胞呼吸释放的 CO2全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞呼吸强度。 BC 段:表明随着光照强度不断增强,光合作用强度不断增强,到 C 点后不再增强了。 D 点:为光饱和点,限制 D 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是光合色素含量、酶的数量和活 性,外部因素是 CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。 (3)应用:温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产;阴生植物的光补偿点 和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物,可合理利用光能。 2CO2浓度 (1)原理:CO2影响暗反应阶段,制约 C3的形成。 (2)曲线分析 图 1 中 A 点表示 CO2补偿点,即光合速率等于
9、呼吸速率时的 CO2浓度,图 2 中 A点表示进行光合作用 所需 CO2的最低浓度。B 点和 B点对应的 CO2浓度都表示 CO2饱和点。 (3)应用:在农业生产上可以通过“正其行,通其风” ,增施农家肥等增大 CO2浓度,提高光合速率。 3温度 (1)原理:温度通过影响酶的活性影响光合作用,主要制约暗反应。 (2)曲线 (3)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度, 以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。 4水分和矿质元素 (1)原理 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。 另外,水分还能影响
10、气孔的开闭,间接影响 CO2进入植物体内。 矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成,对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以 影响叶绿素的合成从而影响光反应。 (2)曲线(如图) (3)应用:农业生产中,可根据作物的生长规律,合理灌溉和施肥。 5光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 (1)常见曲线 (2)曲线分析 P 点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。 Q 点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素主要为各曲线所表示的因子。 (3)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率
11、, 也可同时适当增加 CO2浓度,进一步提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和 CO2浓度以提高 光合速率。 知识点五 光合作用与细胞呼吸的关系及综合应用知识点五 光合作用与细胞呼吸的关系及综合应用 1光合作用与有氧呼吸的区别 项目光合作用有氧呼吸 物质变化无机物合成有机物有机物被分解成无机物 能量变化光能稳定的化学能稳定的化学能热能、ATP 中活跃的化学能 实质合成有机物,储存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用 场所主要是叶绿体细胞质基质和线粒体 条件只在光下进行时刻都能进行 2.光合作用与有氧呼吸的联系 (1)物质方面 C:CO2C6H12O6C3H4O3CO2 暗反应 有氧呼
12、吸 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 O:H2OO2H2O 光反应 有氧呼吸 第三阶段 H:H2OHC6H12O6 光反应 暗反应 HH2O 有氧呼吸 第一、二阶段 有氧呼吸 第三阶段 (2)能量方面 光能ATP 中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能Error!Error! 光反应 暗反应 有氧 呼吸 3在不同的光照条件下,光合速率与呼吸速率的计算 (1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。 (2)绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值表示净光合速率。 (3)真光合速率净光合速率呼吸速率。用 O2、CO2或葡萄糖的量表示如下: 光合作用产生的 O2量实
13、测的 O2释放量细胞呼吸消耗的 O2量。 光合作用固定的 CO2量实测的 CO2吸收量细胞呼吸释放的 CO2量。 光合作用产生的葡萄糖量葡萄糖的积累量(增重部分)细胞呼吸消耗的葡萄糖量。 考点一 光合色素及其吸收光谱考点一 光合色素及其吸收光谱 【典例 1】 (2019河北衡水中学调研)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断,下列说法 不正确的是 ( ) A由图可知,类胡萝卜素主要吸收 400500 nm 波长的光 B用 450 nm 波长的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用强度 C由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后,叶绿体中 C3的量增加 D土壤中缺
14、乏镁时,植物对 420470 nm 波长的光的利用量显著减少 【答案】C 【解析】由图可知,类胡萝卜素吸收峰在 400500 nm,A 项正确;叶绿体中的色素吸收 450 nm 波长的 光比吸收 600 nm 波长的光要多,B 项正确;由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后,叶绿体中色素吸收 的光变多,光反应产生的 ATP 和H增多,暗反应中 C3的还原量增多,则叶绿体中 C3的量减少,C 项错误; 叶绿素吸收 420470 nm 波长的光较多,当缺镁时,叶绿素的合成受到影响,叶绿素吸收 420470 nm 波长 的光变少,D 项正确。 【变式 1】 (2019山东济南实验中
15、学模拟)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长 光的反应(如 O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( ) A类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中 ATP 的合成 B叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C光合作用的作用光谱也可用 CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D叶片在 640660 nm 波长光下释放 O2是由叶绿素参与光合作用引起的 【答案】A 【解析】类胡萝卜素不吸收红光,A 项错误;叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来 绘制,B 项正确;作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的,因此可用 CO2吸收速率随光 波长的变
16、化来表示,C 项正确;叶绿素吸收 640660 nm 的红光,导致水光解释放氧气,D 项正确。 考点二 光合作用考点二 光合作用 【典例 2】 (2018北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧 化还原指示剂 DCIP,照光后 DCIP 由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( ) A需要 ATP 提供能量 BDCIP 被氧化 C不需要光合色素参与 D会产生氧气 【答案】D 【解析】光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上,光合色素吸收光能,一方面使水光解,释放出氧 气和形成H, 另一方面在有关酶的催化作用下, 促使 ADP 与 Pi 发生化学反应形成 ATP, D 项符
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- 2020 年高 生物 一轮 复习 专题 3.3 光合作用 精讲含 解析
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