2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第3讲光合作用与能量转化课件

这是一份2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第3讲光合作用与能量转化课件，共60页。PPT课件主要包含了叶绿体，需氧细菌聚集的部位，水的光解，同位素标记，光合作用释放的氧气，二氧化碳，ATP，光合作用的过程，色素酶，类囊体薄膜等内容，欢迎下载使用。

[自主检测]思考判断(1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(　　)(2)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(　　)(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　)(4)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　)(5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(　　)
知识点二　光合作用的过程[自主学习]1.光合作用的探索历程
　　有机物中稳定的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能　
酶、NADPH、ATP　
3.光合作用和化能合成作用的比较
无机物氧化释放的能量　
[自主检测]1.思考判断(1)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。 (　　)(2)H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中。 (　　)(3)只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。 (　　)(4)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，其叶绿体内CO2的固定立即停止。 (　　)(5)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。 (　　)
2.深挖教材光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用不同是_________________________________________________________________________________________________________________________________。 
提示：光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动
(1)图1中a~d可构成哪些对照组?其验证的结论分别是什么?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 
提示：图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体
(2)图2所示实验运用了何种技术?可得出何种推论?_____________________________________________________________________________________________________。 
提示：图2所示实验运用了同位素标记法，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2
知识点三　光合作用原理的应用[自主学习]1.光合作用强度
2.影响光合作用强度的因素
[自主检测]1.思考判断(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。 (　　)(2)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。 (　　)(3)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。 (　　)(4)夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。 (　　)
2.深挖教材哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在哈密地区农作物生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大。分析回答：(1)从影响哈密瓜生长的环境因素分析，哈密瓜特别甜的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。 
提示：白天温度高，光照强，哈密瓜光合作用强，积累的有机物较多；夜间温度低，哈密瓜细胞呼吸较弱，消耗的有机物较少，一昼夜积累的有机物较多
(2)如果你的家乡想种哈密瓜并使瓜甜，仅从光合作用的角度分析，你认为应当采取的措施有______________________________________。
提示：增加光照强度、延长光照时间等
3.热图导析如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。分析曲线并回答下列问题：
(1)图中显示，7~10时，光合作用强度不断增强，其原因是什么?_________________________________________________________________________________。 
提示：在一定温度和CO2供应充足的情况下，光合作用强度随着光照强度加强而增强
(2)由上图可看出中午12时左右，光合作用强度明显减弱，其主要原因是_______________________________________________________________________________________________。 
提示：此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱
【答案】(1)提示：光照停止→ATP、NADPH含量减少→C3消耗量减少→C3含量增加
(2)提示：CO2减少→C3合成量减少→ATP、NADPH含量增加→C5含量增加
[考向预测](一)光合作用的探究历程的有关实验(素养目标：科学探究)
1.(2021年天津静海模拟)在光合作用的探究历程中，科学家恩格尔曼利用水绵和需氧细菌等做了如下实验。甲组：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境中，再用极细光束照射水绵；乙组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片完全暴露在光下；丙组：用透过三棱镜的光照射载有水绵和需氧细菌的临时装片。下列关于上述实验的分析，不正确的是 (　　)A.选择水绵和需氧细菌做实验材料的好处是便于观察和确定放出氧气的部位B.临时装片置于黑暗和没有空气的环境中，其目的是消耗水绵中的有机物C.丙组的实验结果可以证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光D.设置乙组实验的目的是进一步对甲组实验结果进行验证
【答案】B　【解析】需氧细菌会集中在氧气产生的部位，水绵具有带状叶绿体，选择水绵和需氧细菌做实验材料的好处是便于观察和确定放出氧气的部位，A正确；临时装片置于黑暗和没有空气的环境中，从而排除了光和氧气对实验的干扰，B错误；丙组的实验，根据需氧细菌集中的部位，可知光合作用的有效光是红光和蓝紫光，C正确；需氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如将上述装片完全曝光，则需氧细菌集中在叶绿体所有受光部位周围，设置乙组实验的目的是进一步对甲组实验结果进行验证：需氧细菌只集中在叶绿体照光部位，说明这些部位释放了氧气，即水绵的这些部位进行了光合作用，从而说明光合作用的场所是叶绿体，D正确。
【答案】A　【解析】过程①CO2的固定不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH，C3的还原消耗光反应提供的ATP和NADPH，A错误；在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程，由图可知，叶绿体基质中会进行葡萄糖合成淀粉的过程，在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程，C正确；图中④蔗糖输出受阻时，则进入叶绿体的Pi减少，磷酸丙糖大量积累，过多的磷酸丙糖将用于合成淀粉，即②③合成淀粉能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制，D正确。
C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。应用：温室大棚内适当提高光照强度可以提高光合速率；欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。
[考向预测](一)影响光合作用的单一环境因素(素养目标：科学探究)
【答案】D　【解析】若距离s突然由a变为b，光照减弱，光反应减弱，光反应产生的ATP、NADPH减少，使暗反应中C3的还原受阻，短时间内C3的合成量不变，所以叶绿体中C3含量增加，A错误；K点时气体释放量为0，表示该植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，此时该植物叶肉细胞产生NADPH的场所是叶绿体，B错误；IK段表示该植物光合作用强度逐渐减弱，KL段释放的二氧化碳量增加，是因为光合作用强度逐渐减弱，由于实验中温度不变，所以呼吸速率不变，C错误；L点时仍然有光照，该植物仍在进行光合作用，只是光合作用强度小于呼吸作用强度，D正确。
下列说法错误的是 (　　)A.除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度B.A点条件下限制光合速率的主要环境因素是光强、是否施肥和土壤含水量C.根据实验数据，农业上可在土壤含水量40%~60%条件下施肥以提高玉米产量D.从光合作用面积的角度考虑，还可采取合理密植以提高玉米的光能利用率
【答案】B　【解析】反应速率可用反应物的消耗速率或生成物的生成速率表示，故除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度，A正确；通过A、C点对比可知，限制光合作用的因素是光照强度，通过A、B点对比可知，限制光合作用的因素是土壤含水量，在土壤含水量为20%时，施肥与未施肥没有差别，B错误；结合实验数据，在土壤含水量40%~60%条件下，施肥可提高CO2吸收量，可提高玉米产量，C正确；合理密植可提高光合作用面积，从而提高玉米的光能利用率，D正确。
1.绿叶中色素的提取和分离的实验操作分析
2.绿叶中色素提取分离异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析。①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线不直；滤液细线过粗。(3)滤纸条看不见色素带：①忘记画滤液细线；②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。
【答案】(1)提示：①胡萝卜素(橙黄色)、②叶黄素(黄色)、③叶绿素a(蓝绿色)、④叶绿素b(黄绿色)(2)提示：无色(透明)，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。补红光和蓝紫光
[诊断小练](一)对实验原理和操作的考查1.(2020年江苏卷)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　)A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
【解析】绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；研磨时需要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止研磨时色素被破坏，B错误；研磨时加入少许石英砂(SiO2)有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放，C正确；画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。
【答案】A　【解析】在植物叶绿体中，各色素的含量从多至少依次是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素；溶解度从大到小依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以滤纸上从外至内依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b(第2宽)。
【解析】初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A错误；在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降，说明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，说明植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
2.(2021年广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisc，下列叙述正确的是 (　　)A.Rubisc存在于细胞质基质中 B.激活Rubisc需要黑暗条件C.Rubisc催化CO2固定需要ATP D.Rubisc催化C5和CO2结合
【答案】D　【解析】CO2的固定发生于暗反应阶段，场所是叶绿体基质，A错误。CO2的固定过程在有光和无光条件下都能进行，但Rubisc需要光激活，B错误。CO2的固定过程需要酶的参与，不需要消耗ATP，C错误。由题干信息可知，催化CO2固定形成C3的酶是Rubisc，D正确。
名师点拨　　根据Rubisc催化的过程是CO2固定形成C3，可知该酶催化的过程是光合作用中的暗反应，据此可以推出该酶的分布部位及催化的具体反应过程。
3.(2021年广东卷)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 (　　)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图
图a 　
【答案】D　【解析】由题图可知，t1的叶绿体相对受光面积大于t2，因此，t1在较小的光照强度下就能达到光补偿点和光饱和点，A、B正确。由题干“叶绿素含量及其他性状基本一致”可知，叶绿素的含量与三者光合速率的高低无关，C正确。由题图可知，三者光合速率的差异是由叶绿体在细胞中的分布及位置不同引起的，与光照强度无关，D错误。
名师点拨　　根据题干可知，三种植株的区别是叶绿体的位置，其他如叶绿素的含量等均一致，分析A和B两个选项要根据图b，由于t2的叶绿体受光面积相对较低，所以需要更高的光照强度才能达到最高光合速率。
回答下列问题：(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是_________________________________。 (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的__________，因而生长更快。 (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，做出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期______________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 
遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以______为对照，并保证除__________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__________________________________________________。 
探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少
【解析】分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴(50%遮阴)，C株全遮阴(100%遮阴)。(1)分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)比较图b中B 1组叶绿素含量为5.3，B 2组的叶绿素含量为3.9，A组叶绿素含量为4.2；B 1组净光合速率为20.5，B 2组的净光合速率为7.0，A组净光合速率为11.8，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为5.3+3.9＝9.2，净光合速率为(20.5+7.0)/2＝13.75，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的有机物，因而生长更快。