还剩52页未读，
继续阅读
高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者课前预习课件ppt
展开
这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者课前预习课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了光合作用的过程，答案B，素养提升，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
自主预习·新知导学
一、光合作用的原理1.光合作用的概念(1)场所:绿色植物的叶绿体中。(2)能量转化:光能→储存在有机物中的化学能。(3)物质转化:二氧化碳和水→有机物和氧气。2.光合作用的反应式
在光反应阶段,光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后,将水分解为O2和H+等,形成ATP和NADPH,从而使光能转化成ATP中的化学能;NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系,能量转化与物质变化密不可分。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
二、光合作用原理的应用1.光合作用强度:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用强度直接关系农作物的产量。
2.影响光合作用强度的环境因素(1)只要影响到光合作用原料、能量的供应,都可能是影响光合作用强度的因素。(2)举例①影响CO2供应量的因素,如环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。②影响叶绿体的形成和结构的因素,如无机营养、病虫害。③此外,光合作用需要众多的酶参与,因此影响酶活性的因素(如温度),也是影响因子。
【预习检测】 1.判断正误。(1)没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用。( )(2)只有植物细胞才能合成有机物。( )(3)光合作用能将简单的无机物转化为复杂的有机物,并将光能转变为化学能储存于有机物中。( )(4)在叶肉细胞中,光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中。( )
(5)某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的。( )(6)硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量。( )(7)叶绿体中可进行CO2的固定,但不能合成ATP。( )(8)温度和光照会影响CO2的还原速率。( )
2.在光合作用中,不需要酶参与的过程是( )A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能C.三碳化合物的还原D.ATP的形成解析:色素吸收光能不需要酶的催化。答案:B
合作探究·释疑解惑
知识点一 光合作用的原理
问题引领1.科学家们对光合作用的原理做了大量的研究。请结合教科书第102、103页“思考·讨论”回答问题。(1)19世纪末,科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子中的C和O被分开,O2被释放,C和H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。希尔的实验的结果却不支持这种观点。通过希尔实验能得出什么结论?
提示:光合作用释放的氧气中的氧元素来自水,O2的产生和糖类的合成不是同一个化学反应。
(2)请表示ATP的合成与希尔反应的关系。
(3)鲁宾和卡门的实验(如下图)
①鲁宾和卡门用什么实验方法研究光合作用中O2的来源?提示:同位素示踪法。
②在鲁宾和卡门的每一个分组实验中,能否用18O同时标记CO2和H2O?为什么?提示:不能,因为如果同时标记,则无法探究被标记的O2来自CO2还是H2O。③图中的A、B分别表示什么物质?鲁宾和卡门的实验结论是什么?提示:A表示O2,B表示18O2。鲁宾和卡门的实验结论:光合作用产生的O2全部来自水。
(4)写出光合作用中各元素的来源和去向。提示:氧元素:H2O→O2,CO2→(CH2O)。碳元素:CO2→C3 →(CH2O)。氢元素:H2O→NADPH→(CH2O)。
2.光合色素吸收的光能有哪些用途?提示:光合色素吸收的光能有两个方面的用途。一是将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂参与暗反应,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。二是在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样,光能就转化为储存在ATP中的化学能。
3.归纳光反应阶段的场所、条件、反应物和产物。光反应阶段中物质和能量发生了怎样的变化?提示:光反应阶段的场所是叶绿体类囊体薄膜,条件有光照和酶,反应物有水、ADP、Pi和NADP+,产物有O2、ATP和NADPH 。物质变化:水被水解成O2和H+,H+和NADP+结合形成NADPH ,ADP与Pi反应形成ATP。能量变化:光能转变成ATP和NADPH中的化学能。
4.卡尔文采用什么实验方法探究CO2中C的去向?提示:用经过14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向,最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。
5.请总结暗反应阶段的场所、条件以及物质和能量的变化。提示:暗反应阶段的场所是叶绿体基质;条件需要多种酶(有光无光都可以)。物质变化:CO2与C5结合被固定,形成C3;一些C3转化为糖类,另一些C3形成C5。能量变化:ATP、NADPH中的化学能转化为有机物中的化学能。
6.在无光条件下,暗反应能否长期进行?若暗反应停止,光反应能否持续进行?提示:在无光条件下,暗反应不能长期进行,因为缺乏光反应提供的ATP和NADPH。如果暗反应停止,光反应也不能持续进行,因为两者是紧密联系的。
归纳提升1.光反应和暗反应的比较
2.有关光合作用过程的4个注意事项(1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上,液泡中的色素不参与光合作用。(2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。
(3)不要认为暗反应与光无关。光合作用的过程可以分为两个阶段,即光反应和暗反应。前者在光下才能进行,并在一定范围内随着光照强度的增加而增强;后者在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应的产物NADPH和ATP,因此在无光条件下暗反应不能进行。(4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所。进行光合作用的细胞不一定含叶绿体,如蓝细菌、光合细菌能进行光合作用,但没有叶绿体。
3.光合作用中的几种能量关系(1)光反应中光能转换为化学能并非只储存于ATP中,NADPH中也含有能量。(2)光反应产生的ATP只用于C3的还原,不用于植物体的其他生命活动。(3)C3还原消耗的能量不只来自ATP,还可由NADPH提供。
典型例题下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a~g为物质,①~⑥为反应过程,物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是( )
A.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解B.c为ATP,f为NADPHC.将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性D.图中a物质能吸收光能,绿色植物能利用它将光能转换成化学能
解析:图中a~g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP+、CO2,①~⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成。
【变式训练】 下图为叶绿体的结构和功能示意图。请据图回答下列问题。
(1)光合作用中光反应产生的 可以被暗反应所利用。在光照条件下,ATP的移动方向是 (用图中字母和箭头表示)。 (2)若暗反应被抑制,可能的外部影响因素是 、 。 (3)暗反应通过 来影响光反应,从而影响光合作用速率。
解析:(1)光合作用的光反应为暗反应提供NADPH和ATP,用于C3的还原。光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜(A),暗反应的场所是叶绿体基质(B),所以光照下ATP从A移向B。(2)暗反应主要受外界环境中CO2浓度和温度的影响。(3)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi和NADP+,而ADP、Pi和NADP+是光反应过程中合成ATP、NADPH的原料。
答案:(1)NADPH和ATP A→B(2)CO2供应不足 温度过高或过低(合理即可)(3)提供ADP、Pi以及NADP+
知识点二 光合作用原理的应用
问题引领1.探究光照强度对光合作用强度的影响时,叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因分别是什么?实验中观察的指标是什么?提示:叶片下沉的原因:叶片中的气体被抽出。光照后叶片又上浮的原因:叶片通过光合作用产生了氧气。 实验中观察的指标(因变量):单位时间内叶片浮起的数量。
2.下图为光照强度与绿色植物光合作用强度的关系曲线,分析该图并回答下列问题。
(1)写出图中A、B、C三点代表的意义,并在下图中画出CO2和O2的运动方向。
提示:A点表示绿色植物只进行细胞呼吸(或绿色植物的呼吸强度);B点表示绿色植物光合速率等于呼吸速率(或净光合速率为0),B点对应的光照强度也叫光补偿点;C点表示绿色植物光合速率达到最大值,光合速率达到最大值对应的最低光照强度(C'对应的光照强度)也叫光饱和点。
(2)分析AB、BC区间细胞呼吸和光合作用的强度大小。提示:A→B:光合作用强度小于细胞呼吸强度。 B→C:光合作用强度大于细胞呼吸强度。(3)C点前后限制光合作用的主要因素是什么?提示:C点之前:光照强度。C点之后:主要是CO2浓度和温度。
3.据图分析多因素对光合作用的影响
图中,a曲线代表高CO2浓度,b曲线代表中CO2浓度,c曲线代表低CO2浓度。①曲线代表高光强,②曲线代表中光强,③曲线代表低光强。
(1)在上面三幅图中,在P点之前限制光合速率的因素依次是什么?提示:在P点之前,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,依次为光照强度、光照强度和温度。(2)在上面三幅图中,在Q点之后横坐标所表示的因子还是影响光合速率的主要因素吗?此时的限制因素是什么?提示:Q点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素,此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光照强度。
(3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处?提示:有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素,增加了土壤的肥力,另外还释放出热量和CO2,提高了大棚内的温度和CO2浓度,有利于光合作用的进行。
归纳提升1.探究光照强度对光合作用强度的影响的原理与结论(1)原理①呼吸作用强度不受光照强度的影响。②在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而逐渐增强,当光照强度达到一定值后,继续增强光照强度,光合作用强度不再改变。
(2)小圆形叶片上浮实验中的三个注意事项①叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量,不要片面地认为只是光合作用产生了O2。②打孔时要避开大的叶脉,因为叶脉中没有叶绿体,而且会延长小圆形叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。③为确保溶液中CO2含量充足,小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。
(3)结论①在一定光照强度范围内,同一时间段中,各组小圆形叶片浮起的数量与光照强度呈正相关。②在一定光照强度范围内,每组叶片全部浮起所需要的时间与光照强度呈负相关。
2.影响光合作用强度的主要因素和衡量指标
典型例题取生长旺盛的绿叶,用直径为1 cm打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉)。抽出小圆片内的气体,并在黑暗处用清水处理使小圆片细胞间隙充满水。然后平均分装到盛有等量的富含不同浓度CO2的溶液的小烧杯中,置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下。测得各组小圆片上浮至液面所需平均时间,将记录结果绘制成曲线,如图1。
(1)与a浓度相比,b浓度时小圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上NADPH的生成速率 (填“大”“相等”或“小”),此时小圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有 。 (2)当CO2浓度大于c时,随着CO2浓度的增大,小圆片中有机物的积累速率 (填“加快”“不变”或“减慢”)。
(3)另取若干相同的小圆片分别置于温度相同且适宜、CO2溶液浓度为a的小烧杯中,选用40 W的台灯作为光源,通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验,根据实验结果绘制成图2所示曲线。①该实验的目的是 。 ②限制B点净光合速率的主要外界因素是 ,C点的含义是 时光源与小烧杯之间的距离。
解析:小圆片在被抽取出空气后沉入水底,在光照下,当光合作用产生的O2量大于细胞呼吸消耗的O2量时,小圆片会上浮。台灯距离叶片越近,光照强度越大,小圆片的光合作用越强,小圆片上浮的速率越大,数量越多。答案:(1)大 叶绿体、线粒体 (2)减小 (3)①探究光照强度对光合速率的影响 ②CO2浓度 小圆片光合速率等于细胞呼吸速率(净光合速率为零)
【变式训练】 1.下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.t1→t2,叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2释放增多B.t2→t3,暗反应限制光合作用;若在t2时刻增加光照,光合速率将再提高C.t3→t4,光照强度不变,光合速率的提高是光反应速率不变、暗反应增强的结果D.t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3还原后的直接产物含量降低
解析:水的光解发生在叶绿体类囊体薄膜上,而不是叶绿体基质中。t2→t3,限制光合速率的因素为CO2浓度,此时光照充足且恒定,若在t2时刻增加光照,光合速率不会提高。t3→t4,暗反应增强,一定程度上加快ATP和ADP的转化,同时促进了光反应。突然停止光照,光反应减弱甚至停止,类囊体薄膜上ATP的合成受阻,ATP含量减少,ADP和Pi含量升高,C3还原后的直接产物含量降低。答案:D
解析:图1曲线中横坐标以上都是光合速率大于细胞呼吸速率,横坐标以下都是光合速率小于细胞呼吸速率或只进行细胞呼吸,曲线与横坐标的交点处都是光合速率等于细胞呼吸速率。图2中①表示光合速率大于细胞呼吸速率,对应图1中D、E、F点;图2中②表示光合速率等于细胞呼吸速率,对应图1中C、G点;图2中③表示光合速率小于细胞呼吸速率,对应图1中B点;图2中④表示只进行细胞呼吸,对应图1中A、H点。答案:D
环境骤变对光合作用过程中C3和C5等物质含量变化分析1.根据光合作用的过程分析C3和C5等物质含量的变化当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量的变化可以采用下图分析:
(1)停止光照时停止光照,ATP↓,ADP↑,C3↑,C5↓,分析如下:
(2)停止CO2供应时停止CO2供应,C5↑,C3↓,ATP↑,ADP↓,分析如下:
2.模型法分析C3和C5等物质含量的变化
分析光合作用相关物质含量变化的注意事项(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,NADPH和ATP的含量变化是一致的。
1.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.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP+比值下降
解析:黑暗处理后,光反应停止,O2的产生也停止。ATP和NADPH是光反应的产物,同时也是暗反应的原料,黑暗处理后,ATP和NADPH的产生减少,且仍被暗反应所消耗,产生的ADP和NADP+增多。光反应产生的ATP和NADPH减少,使得暗反应产生的C5减少,CO2的固定减慢。答案:B
2.右图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而发生的变化。下列对这一环境因素改变的分析,正确的是( )A.突然停止光照B.突然增加CO2浓度C.降低环境温度D.增加光照强度
解析:突然停止光照,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将增加,C5的相对含量将减少。突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成C3的量增加,消耗的C5量增加,C3还原速率不变,植物细胞内C3相对含量增加,C5相对含量减少。
降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅度地增加。增加光照强度,光反应产生的NADPH和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将减少,C5的相对含量将增加。答案:D
自主预习·新知导学
一、光合作用的原理1.光合作用的概念(1)场所:绿色植物的叶绿体中。(2)能量转化:光能→储存在有机物中的化学能。(3)物质转化:二氧化碳和水→有机物和氧气。2.光合作用的反应式
在光反应阶段,光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后,将水分解为O2和H+等,形成ATP和NADPH,从而使光能转化成ATP中的化学能;NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系,能量转化与物质变化密不可分。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
二、光合作用原理的应用1.光合作用强度:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用强度直接关系农作物的产量。
2.影响光合作用强度的环境因素(1)只要影响到光合作用原料、能量的供应,都可能是影响光合作用强度的因素。(2)举例①影响CO2供应量的因素,如环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。②影响叶绿体的形成和结构的因素,如无机营养、病虫害。③此外,光合作用需要众多的酶参与,因此影响酶活性的因素(如温度),也是影响因子。
【预习检测】 1.判断正误。(1)没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用。( )(2)只有植物细胞才能合成有机物。( )(3)光合作用能将简单的无机物转化为复杂的有机物,并将光能转变为化学能储存于有机物中。( )(4)在叶肉细胞中,光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中。( )
(5)某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的。( )(6)硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量。( )(7)叶绿体中可进行CO2的固定,但不能合成ATP。( )(8)温度和光照会影响CO2的还原速率。( )
2.在光合作用中,不需要酶参与的过程是( )A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能C.三碳化合物的还原D.ATP的形成解析:色素吸收光能不需要酶的催化。答案:B
合作探究·释疑解惑
知识点一 光合作用的原理
问题引领1.科学家们对光合作用的原理做了大量的研究。请结合教科书第102、103页“思考·讨论”回答问题。(1)19世纪末,科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子中的C和O被分开,O2被释放,C和H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。希尔的实验的结果却不支持这种观点。通过希尔实验能得出什么结论?
提示:光合作用释放的氧气中的氧元素来自水,O2的产生和糖类的合成不是同一个化学反应。
(2)请表示ATP的合成与希尔反应的关系。
(3)鲁宾和卡门的实验(如下图)
①鲁宾和卡门用什么实验方法研究光合作用中O2的来源?提示:同位素示踪法。
②在鲁宾和卡门的每一个分组实验中,能否用18O同时标记CO2和H2O?为什么?提示:不能,因为如果同时标记,则无法探究被标记的O2来自CO2还是H2O。③图中的A、B分别表示什么物质?鲁宾和卡门的实验结论是什么?提示:A表示O2,B表示18O2。鲁宾和卡门的实验结论:光合作用产生的O2全部来自水。
(4)写出光合作用中各元素的来源和去向。提示:氧元素:H2O→O2,CO2→(CH2O)。碳元素:CO2→C3 →(CH2O)。氢元素:H2O→NADPH→(CH2O)。
2.光合色素吸收的光能有哪些用途?提示:光合色素吸收的光能有两个方面的用途。一是将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂参与暗反应,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。二是在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样,光能就转化为储存在ATP中的化学能。
3.归纳光反应阶段的场所、条件、反应物和产物。光反应阶段中物质和能量发生了怎样的变化?提示:光反应阶段的场所是叶绿体类囊体薄膜,条件有光照和酶,反应物有水、ADP、Pi和NADP+,产物有O2、ATP和NADPH 。物质变化:水被水解成O2和H+,H+和NADP+结合形成NADPH ,ADP与Pi反应形成ATP。能量变化:光能转变成ATP和NADPH中的化学能。
4.卡尔文采用什么实验方法探究CO2中C的去向?提示:用经过14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向,最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。
5.请总结暗反应阶段的场所、条件以及物质和能量的变化。提示:暗反应阶段的场所是叶绿体基质;条件需要多种酶(有光无光都可以)。物质变化:CO2与C5结合被固定,形成C3;一些C3转化为糖类,另一些C3形成C5。能量变化:ATP、NADPH中的化学能转化为有机物中的化学能。
6.在无光条件下,暗反应能否长期进行?若暗反应停止,光反应能否持续进行?提示:在无光条件下,暗反应不能长期进行,因为缺乏光反应提供的ATP和NADPH。如果暗反应停止,光反应也不能持续进行,因为两者是紧密联系的。
归纳提升1.光反应和暗反应的比较
2.有关光合作用过程的4个注意事项(1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上,液泡中的色素不参与光合作用。(2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。
(3)不要认为暗反应与光无关。光合作用的过程可以分为两个阶段,即光反应和暗反应。前者在光下才能进行,并在一定范围内随着光照强度的增加而增强;后者在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应的产物NADPH和ATP,因此在无光条件下暗反应不能进行。(4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所。进行光合作用的细胞不一定含叶绿体,如蓝细菌、光合细菌能进行光合作用,但没有叶绿体。
3.光合作用中的几种能量关系(1)光反应中光能转换为化学能并非只储存于ATP中,NADPH中也含有能量。(2)光反应产生的ATP只用于C3的还原,不用于植物体的其他生命活动。(3)C3还原消耗的能量不只来自ATP,还可由NADPH提供。
典型例题下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a~g为物质,①~⑥为反应过程,物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是( )
A.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解B.c为ATP,f为NADPHC.将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性D.图中a物质能吸收光能,绿色植物能利用它将光能转换成化学能
解析:图中a~g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP+、CO2,①~⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成。
【变式训练】 下图为叶绿体的结构和功能示意图。请据图回答下列问题。
(1)光合作用中光反应产生的 可以被暗反应所利用。在光照条件下,ATP的移动方向是 (用图中字母和箭头表示)。 (2)若暗反应被抑制,可能的外部影响因素是 、 。 (3)暗反应通过 来影响光反应,从而影响光合作用速率。
解析:(1)光合作用的光反应为暗反应提供NADPH和ATP,用于C3的还原。光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜(A),暗反应的场所是叶绿体基质(B),所以光照下ATP从A移向B。(2)暗反应主要受外界环境中CO2浓度和温度的影响。(3)暗反应消耗ATP和NADPH产生ADP、Pi和NADP+,而ADP、Pi和NADP+是光反应过程中合成ATP、NADPH的原料。
答案:(1)NADPH和ATP A→B(2)CO2供应不足 温度过高或过低(合理即可)(3)提供ADP、Pi以及NADP+
知识点二 光合作用原理的应用
问题引领1.探究光照强度对光合作用强度的影响时,叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因分别是什么?实验中观察的指标是什么?提示:叶片下沉的原因:叶片中的气体被抽出。光照后叶片又上浮的原因:叶片通过光合作用产生了氧气。 实验中观察的指标(因变量):单位时间内叶片浮起的数量。
2.下图为光照强度与绿色植物光合作用强度的关系曲线,分析该图并回答下列问题。
(1)写出图中A、B、C三点代表的意义,并在下图中画出CO2和O2的运动方向。
提示:A点表示绿色植物只进行细胞呼吸(或绿色植物的呼吸强度);B点表示绿色植物光合速率等于呼吸速率(或净光合速率为0),B点对应的光照强度也叫光补偿点;C点表示绿色植物光合速率达到最大值,光合速率达到最大值对应的最低光照强度(C'对应的光照强度)也叫光饱和点。
(2)分析AB、BC区间细胞呼吸和光合作用的强度大小。提示:A→B:光合作用强度小于细胞呼吸强度。 B→C:光合作用强度大于细胞呼吸强度。(3)C点前后限制光合作用的主要因素是什么?提示:C点之前:光照强度。C点之后:主要是CO2浓度和温度。
3.据图分析多因素对光合作用的影响
图中,a曲线代表高CO2浓度,b曲线代表中CO2浓度,c曲线代表低CO2浓度。①曲线代表高光强,②曲线代表中光强,③曲线代表低光强。
(1)在上面三幅图中,在P点之前限制光合速率的因素依次是什么?提示:在P点之前,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,依次为光照强度、光照强度和温度。(2)在上面三幅图中,在Q点之后横坐标所表示的因子还是影响光合速率的主要因素吗?此时的限制因素是什么?提示:Q点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素,此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光照强度。
(3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处?提示:有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素,增加了土壤的肥力,另外还释放出热量和CO2,提高了大棚内的温度和CO2浓度,有利于光合作用的进行。
归纳提升1.探究光照强度对光合作用强度的影响的原理与结论(1)原理①呼吸作用强度不受光照强度的影响。②在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而逐渐增强,当光照强度达到一定值后,继续增强光照强度,光合作用强度不再改变。
(2)小圆形叶片上浮实验中的三个注意事项①叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量,不要片面地认为只是光合作用产生了O2。②打孔时要避开大的叶脉,因为叶脉中没有叶绿体,而且会延长小圆形叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。③为确保溶液中CO2含量充足,小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。
(3)结论①在一定光照强度范围内,同一时间段中,各组小圆形叶片浮起的数量与光照强度呈正相关。②在一定光照强度范围内,每组叶片全部浮起所需要的时间与光照强度呈负相关。
2.影响光合作用强度的主要因素和衡量指标
典型例题取生长旺盛的绿叶,用直径为1 cm打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉)。抽出小圆片内的气体,并在黑暗处用清水处理使小圆片细胞间隙充满水。然后平均分装到盛有等量的富含不同浓度CO2的溶液的小烧杯中,置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下。测得各组小圆片上浮至液面所需平均时间,将记录结果绘制成曲线,如图1。
(1)与a浓度相比,b浓度时小圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上NADPH的生成速率 (填“大”“相等”或“小”),此时小圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有 。 (2)当CO2浓度大于c时,随着CO2浓度的增大,小圆片中有机物的积累速率 (填“加快”“不变”或“减慢”)。
(3)另取若干相同的小圆片分别置于温度相同且适宜、CO2溶液浓度为a的小烧杯中,选用40 W的台灯作为光源,通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验,根据实验结果绘制成图2所示曲线。①该实验的目的是 。 ②限制B点净光合速率的主要外界因素是 ,C点的含义是 时光源与小烧杯之间的距离。
解析:小圆片在被抽取出空气后沉入水底,在光照下,当光合作用产生的O2量大于细胞呼吸消耗的O2量时,小圆片会上浮。台灯距离叶片越近,光照强度越大,小圆片的光合作用越强,小圆片上浮的速率越大,数量越多。答案:(1)大 叶绿体、线粒体 (2)减小 (3)①探究光照强度对光合速率的影响 ②CO2浓度 小圆片光合速率等于细胞呼吸速率(净光合速率为零)
【变式训练】 1.下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.t1→t2,叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2释放增多B.t2→t3,暗反应限制光合作用;若在t2时刻增加光照,光合速率将再提高C.t3→t4,光照强度不变,光合速率的提高是光反应速率不变、暗反应增强的结果D.t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3还原后的直接产物含量降低
解析:水的光解发生在叶绿体类囊体薄膜上,而不是叶绿体基质中。t2→t3,限制光合速率的因素为CO2浓度,此时光照充足且恒定,若在t2时刻增加光照,光合速率不会提高。t3→t4,暗反应增强,一定程度上加快ATP和ADP的转化,同时促进了光反应。突然停止光照,光反应减弱甚至停止,类囊体薄膜上ATP的合成受阻,ATP含量减少,ADP和Pi含量升高,C3还原后的直接产物含量降低。答案:D
解析:图1曲线中横坐标以上都是光合速率大于细胞呼吸速率,横坐标以下都是光合速率小于细胞呼吸速率或只进行细胞呼吸,曲线与横坐标的交点处都是光合速率等于细胞呼吸速率。图2中①表示光合速率大于细胞呼吸速率,对应图1中D、E、F点;图2中②表示光合速率等于细胞呼吸速率,对应图1中C、G点;图2中③表示光合速率小于细胞呼吸速率,对应图1中B点;图2中④表示只进行细胞呼吸,对应图1中A、H点。答案:D
环境骤变对光合作用过程中C3和C5等物质含量变化分析1.根据光合作用的过程分析C3和C5等物质含量的变化当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量的变化可以采用下图分析:
(1)停止光照时停止光照,ATP↓,ADP↑,C3↑,C5↓,分析如下:
(2)停止CO2供应时停止CO2供应,C5↑,C3↓,ATP↑,ADP↓,分析如下:
2.模型法分析C3和C5等物质含量的变化
分析光合作用相关物质含量变化的注意事项(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,NADPH和ATP的含量变化是一致的。
1.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.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP+比值下降
解析:黑暗处理后,光反应停止,O2的产生也停止。ATP和NADPH是光反应的产物,同时也是暗反应的原料,黑暗处理后,ATP和NADPH的产生减少,且仍被暗反应所消耗,产生的ADP和NADP+增多。光反应产生的ATP和NADPH减少,使得暗反应产生的C5减少,CO2的固定减慢。答案:B
2.右图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而发生的变化。下列对这一环境因素改变的分析,正确的是( )A.突然停止光照B.突然增加CO2浓度C.降低环境温度D.增加光照强度
解析:突然停止光照,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将增加,C5的相对含量将减少。突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成C3的量增加,消耗的C5量增加,C3还原速率不变,植物细胞内C3相对含量增加,C5相对含量减少。
降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅度地增加。增加光照强度,光反应产生的NADPH和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将减少,C5的相对含量将增加。答案:D
相关课件
高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用课堂教学ppt课件： 这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用课堂教学ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了叶绿体，CO2，CH2O，ATP，水的光解，NADPH和ATP，CH2O+O2，CO2+H2O，单位时间，原料消耗等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用教案配套ppt课件： 这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用教案配套ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了光呼吸等内容，欢迎下载使用。
生物必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用作业课件ppt： 这是一份生物必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用作业课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了A级必备知识基础练，B级能力素养提升练等内容，欢迎下载使用。
