高考生物二轮复习讲解课件：专题6 光合作用

这是一份高考生物二轮复习讲解课件：专题6 光合作用，共41页。PPT课件主要包含了C→A→B，自由扩散，主动运输，CO2固定，O2与C5结合，叶绿体等内容，欢迎下载使用。
考点1　光合作用的原理及应用一、捕获光能的色素1.绿叶中色素的提取和分离
2.光合色素的分布及功能(1)光合色素位于类囊体薄膜上,具有吸收、传递和转化光能的功能。(2)不同色素吸收光谱(如图)不同,其中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。
易混易错    (1)叶绿体中的色素(即光合色素)≠液泡中的色素(如水溶性的花青素)≠ 光敏色素,光敏色素是一种接收光信号的分子,调节植物的生长发育。(2)叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg,类胡萝卜素的组成元素仅有C、H、O,故 土壤中缺少Mg可以使植株叶片黄化。
二、光合作用的原理1.光合作用的过程
知识拓展    光合作用的产物 
　　光合作用的产物主要是蔗糖、淀粉等糖类,蔗糖在细胞质基质中合成,淀粉在叶 绿体基质中合成,蔗糖最终经过韧皮部(筛管)由叶片(源)运往其他器官(库)。由于蔗糖具有较高的水溶性和运输速率且性质稳定,因此蔗糖是糖类物质在植物体内运输的主 要形式。
小表达    将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放。如果在该适宜 溶液中将叶绿体的双层膜破裂后再照光,　  (填“有”或“没有”)氧气释放,原因是　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。
类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体的双层膜破裂不影响类囊体膜的功能
2.光合作用和化能合成作用的比较
三、光合作用的影响因素及应用
小表达    (1)大棚生产中,为什么多施有机肥能够提高作物的产量?　　　　　　　   　　　　　　　　　　　　　　　       。(2)影响气孔开闭的因素有　　　　　　     ,气孔的开闭　　    (填“是”或“不是”)受单一因素的影响,举例说明:　　　　　　　　　　　　　　  。
干旱会影响脱落酸(ABA)的合成,从而影响植物气孔开闭
有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成了CO2和无机盐,CO2是光合作用的原料,无机盐有利于植物生长
光照、含水量、植物激素、温度等
考点2　光合作用与细胞呼吸的综合
题型1　光系统、光合电子传递和光合磷酸化(新考向)1.光系统:叶绿体进行能量转化需要依靠光系统,光系统是主要由光合色素和蛋白质结 合形成的大型复合物,包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ),光系统能将光能转化为 电能(2020北京,19,12分)(2023湖北,8,2分)(2023山东,21,10分)。2.光合电子传递和光合磷酸化:光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递,促 使NADPH的形成,同时建立了H+浓度梯度。光合磷酸化即H+顺浓度梯度驱动ATP合 酶的运转,将ADP磷酸化为ATP的过程,该过程与有氧呼吸第三阶段类似,如图所示。
 (2023湖北,8,2分)(2022重庆,23,14分)
知识归纳    (1)光系统(PSⅠ、PSⅡ)分布在类囊体薄膜上,PSⅡ能进行水的光解,产生O2、H+和电子(e-);PSⅠ能介导NADPH的产生。光反应中,电子的供体是水,电子的最终 受体是NADP+。(2)H+进入类囊体腔的运输方式是主动运输,由高能电子供能;H+通过ATP合酶出类囊 体腔的运输方式是协助扩散。
典例    (2023通州期末,4)下图为高等植物叶绿体部分结构示意图,PSⅡ和PSⅠ系统是 由蛋白质和光合色素组成的复合物,下列相关说法错误的是 (　    )A.PSⅡ和PSⅠ系统分布在高等 植物叶绿体内膜上B.H+向膜外转运过程释放的 能量为合成ATP供能C.PSⅡ和PSⅠ系统中的光合色 素属于脂溶性物质D.如果e-和H+不能正常传递给NADP+,暗反应的速率会下降
  解析    PSⅡ和PSⅠ系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物,光合色素存在于类囊体薄膜上,A错误;H+向膜外转运过程中,电化学势能转化为ATP中活跃的化学能,为 ATP的合成提供能量,B正确;如果e-和H+不能正常传递给NADP+,会使NADPH的合成减 少,导致暗反应中C3的还原速率下降,D正确。
题型2　光抑制和光呼吸(新考向)
典例    (2024西城期末,17)植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程,会导致 光合作用减弱、作物减产。研究人员为获得光诱导型高产水稻,在其叶绿体内构建一 条光呼吸支路(GMA途径)。
(1)图1所示光呼吸过程中,O2与CO2竞争结合　　　    ,抑制了光合作用中的　　　          阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢,造成碳流失进而导致水稻减产。(2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞,使其在光诱导下表达,并在叶绿体中发挥作用。检测发现,转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因,但图中存在两处错误,请圈出并改正。
“A酶”改为“G酶”/“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”;GMA途径使得CO2/O2↑    
(3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量,以及G酶总表达量随时 间的变化情况(图3)。
①外源G酶基因表达量与PFD(代表光合有效光辐射强度)大致呈正相关,仅在14时明 显下降,由此推测外源G酶基因表达除光强外,还可能受　　　 　　    等因素的影响。②据图3可知,12~14时　　　　　　　　     ,推测此时段转基因水稻光呼吸增强。(4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产,而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释:尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→　　　　　    →水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。A.光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加B.光合产物可以及时运输到籽粒C.G酶表达量的动态变化,使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加
气孔导度/CO2浓度/温度
内源G酶表达量显著升高
  解析    (1)结合图1分析,R酶既能结合CO2催化其固定(暗反应阶段),也能结合O2催化生成2-PG(光呼吸),因此光呼吸过程中,O2与CO2竞争结合R酶,从而抑制了光合作用的 暗反应(或CO2的固定)。(2)结合图1信息:G酶催化乙醇酸转变为乙醛酸时消耗O2,降低O2浓度;M酶催化乙醛酸生成苹果酸,苹果酸进一步转化为丙酮酸(此过程产生CO2),丙酮酸进一步反应产生CO2,提高了细胞内的CO2浓度,上述过程导致CO2/O2↑,即图2中 GMA途径使得CO2/O2↑,乙醇酸→GMA途径中的“A酶”应改为“G酶”(或“G酶、M酶、A酶”)。(3)①14时光照强度强、温度高,易导致气孔导度下降,CO2吸收减少,再结合外源G酶基因表达量在14时明显下降,推测外源G酶基因表达除光强外,还可能与气孔导度/CO2浓度/温度等因素有关。②根据图3可知,与其他时段相比,12~14时,转基因
水稻叶片中总G酶和外源G酶(在叶绿体中发挥作用)的表达量差值增大,说明内源G酶(在过氧化物酶体中发挥作用)表达量显著升高,可反映过氧化物酶体中乙醇酸含量升高,再结合图1中O2→2-PG→乙醇酸(转入过氧化物酶体中),推测此时段转基因水稻光呼吸增强。(4)分析物质含量的变化时,可从该物质的来源、去路两个角度考虑。 水稻茎中有机物未发生过度堆积的原因:①有机物来源不会爆发式增加,原因为C选项所述,即C→A;②有机物去路未被抑制或阻断,即B选项所述,故是C→A→B。
题型3　CO2的浓缩机制(新考向)　　CO2浓度是限制光合作用的关键因素。因为Rubisc对CO2的亲和力较低,CO2浓度 过低时,其催化CO2固定的过程会受限制,并使光呼吸增强。所以,各类光合生物演化出 不同的机制来提高胞内CO2浓度,从而促进光合作用,降低光呼吸。
易混易错    (1)C3植物与C4植物在光反应阶段完全相同。卡尔文循环(又称C3途径)是 碳同化(即固定CO2,形成糖类)的基本途径,可合成糖类等产物,C4途径和CAM途径都只 起固定、运转CO2的作用,最终还是通过C3途径合成光合产物。(2)CAM途径与C4途径基本相同,二者的主要差别在于C4植物中CO2固定和糖的合成是 在空间上(叶肉细胞和维管束鞘细胞)分开的,而CAM植物则是在时间上(黑夜和白天) 分开的。
典例1    (2024丰台一模,3)CAM植物白天气孔关闭,夜晚气孔打开,以适应干旱环境,如 图为其部分代谢途径,相关叙述不正确的是 (　    ) A.催化过程①和过程②所需的酶不同B.卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜C.CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失D.夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环
  解析    酶具有专一性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,过程①和②是两个不同的过程,因此需要的酶不同,A正确。卡尔文循环是光合作用的暗反应过程,发生在叶 绿体基质中,B错误。CAM植物白天气孔关闭有利于减少蒸腾作用,减少水分的散失,C 正确。夜晚缺乏光照,CAM植物不能进行光反应,导致暗反应因缺乏NADPH和ATP而 无法进行,D正确。
典例2    (2021天津,15,10分)Rubisc是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能 催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisc的同一 活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。 
　　据图分析,CO2依次以　　     和　　 　    方式通过细胞膜和光合片层膜。　　蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisc周围的CO2浓度,从而通过促进 　　　     和抑制　　　　　    提高光合效率。(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisc的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌 羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的 　　　　    中观察到羧化体。(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HC 和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应　　　    ,光反应水平应 　　　    ,从而提高光合速率。