三维设计版高考生物人教版一轮文档讲义必修1332光合作用的过程及影响因素.docx
- 文档编号:27319279
- 上传时间:2023-06-29
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:306.79KB
三维设计版高考生物人教版一轮文档讲义必修1332光合作用的过程及影响因素.docx
《三维设计版高考生物人教版一轮文档讲义必修1332光合作用的过程及影响因素.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三维设计版高考生物人教版一轮文档讲义必修1332光合作用的过程及影响因素.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
三维设计版高考生物人教版一轮文档讲义必修1332光合作用的过程及影响因素
第2课时 光合作用的过程及影响因素
(一)
光合作用的探究历程
1.连线光合作用探索历程的相关内容
1.区分两个实验的变量差异
萨克斯实验
恩格尔曼实验
自变量
光的有无
照光与否,局部光照与完全曝光
因变量
叶片颜
色变化
好氧细菌的分布
2.从三个方面分析鲁宾和卡门实验
(1)材料处理:
用18O分别标记H2O和CO2
(2)实验过程
(3)实验结论:
光合作用释放的O2全部来自于H2O
(二)光合作用的基本过程
2.根据光合作用过程图回答下列问题
(1)填写图中数字表示的物质或过程:
①O2,②[H],③C3,④CO2,Ⅰ光反应,Ⅱ暗反应
(2)填写Ⅰ、Ⅱ过程的场所及变化过程:
Ⅰ:
光反应
Ⅱ:
暗反应
3.掌握光反应和暗反应的三个联系
(1)光反应为暗反应提供[H]和ATP。
(2)暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。
(3)反应式中H、O的来源、去向
4.明辨有关光合作用的五个误区
(1)光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原,不能用于其他生命活动。
(2)光反应必须在光照下进行,暗反应有光无光均能进行。
(3)暗反应停止时,使ATP和[H]积累,光反应也要停止。
(4)[H]既不是H+,也不是H,而是还原型辅酶Ⅱ(NADPH),它是由氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)与电子和质子(H+)结合形成的。
(5)同一植物在相同光照下的时间相同,但制造的有机物不一定相同。
如同一植物处在两种不同情况下进行光合作用:
第一种情况是光照10分钟后,黑暗10分钟;第二种情况是光照5秒,黑暗5秒,持续20分钟,则光合作用制造的有机物:
前者<后者(暗反应时间长)。
(三)影响光合作用的环境因素
3.下图表示CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响,据图回答问题
(1)光照强度为a时,限制光合作用的环境因素主要是光照强度,其直接影响是使光合作用产生的[H]和ATP过少,进一步限制了光合作用下一反应阶段中C3还原过程的速率。
(2)光照强度为b时,造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是温度和CO2浓度不同。
5.掌握曲线中限制因素的判断方法
(1)P点之前:
限制光合速率的主要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。
(2)P点~Q点:
限制光合速率的因素既有横坐标所表示的因子,也有各曲线所表示的因子。
(3)Q点之后:
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。
光合作用的原理和过程
[关键点拨]
1.过程法分析C3和C5等物质含量变化
当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析:
(1)停止光照时:
光停,ATP↓,ADP↑,C3↑,C5↓,分析如下:
过程①停止
↓
过程②停止
↓
过程③停止
↓
过程④停止
a.ATP不再产生
b.原有ATP仍继续分解,直至全部消耗
⇒
ADP积累,含量增加;ATP减少
a.C3不再还原成C5和(CH2O)
b.原有C5仍继续参与CO2的固定,直至全部消耗
⇒
C3积累;含量增加;C5减少
(2)停止CO2供应时:
CO2停,C5↑,C3↓,ATP↑,ADP↓,分析如下:
过程④停止
↓
过程③停止
↓
过程②停止
↓
过程①停止
a.C3不再生成
b.原有C3继续还原生成C5和(CH2O)直至全部消耗
⇒
C5积累,含量增加;C3减少
a.ATP不再分解
b.原有ADP继续合成ATP,直至全部消耗
⇒
ATP积累,含量增加;ADP减少
2.模型法表示C3和C5等物质含量变化
[提醒] C3、C5含量变化的两点注意
(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,[H]和ATP的含量变化是一致的。
[题点突破]
命题点1 考查环境条件变化与C3、C5等物质含量变化关系
1.(2014·全国卷Ⅰ)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:
选B 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。
2.(2016·天津高考)在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。
下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是( )
A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升
C.绿光,[H]下降D.绿光,C5上升
解析:
选C 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,而对绿光吸收最少,因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时,光反应增强,ATP、[H]、C5含量上升,ADP、C3含量减少;当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时,光反应减弱,ATP、[H]、C5含量减少,ADP、C3含量增多。
方法·规律|C3、C5等物质含量变化的分析思路
叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡的分析来进行:
(1)来路
去路,则物质含量相对稳定。
(2)来路不变,去路增加,或来路减少,去路不变,则物质含量减少。
(3)来路不变,去路减少,或来路增加,去路不变,则物质含量增加。
命题点2 考查光合作用中物质和能量的转化
3.(2017·江淮十校联考)如图表示绿色植物光合作用中的光反应,字母表示物质,其中物质B内含有活跃的化学能。
有关分析有误的是( )
A.图中B为NADPH,C为ADP+Pi
B.构成类囊体薄膜的基本支架为磷脂双分子层
C.光能被吸收并转化成B、ATP中的化学能
D.水在光下分解成A、H+,其中A将全部释放到空气中
解析:
选D 由图可知,B为NADP+与H+和e-反应形成的NADPH,C为形成ATP的原料,即ADP和Pi;类囊体薄膜为生物膜,其基本支架为磷脂双分子层;光能被吸收并转化为化学能,储存于B(NADPH)和ATP中;水在光下分解为A(O2)、H+,其中O2首先被线粒体利用,剩下的才释放到空气中。
4.下面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)。
有关判断错误的是( )
A.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解
B.c为ATP,f为[H]
C.将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性
D.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光,绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能
解析:
选B 图中a~g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、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;18O2
H
O
C18O2
(CH
O);光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用。
拓展·归纳光合作用过程中的元素转移途径
(1)光合作用过程中O元素的转移途径:
H
O
18O2
C18O2
C3
(CH
O)+H
O
(2)光合作用过程中C元素的转移途径:
14CO2
14C3
(14CH2O)
(3)光合作用过程中H元素的转移途径:
H2O→[H]→(CH2O)+H2O
影响光合作用的环境因素及其应用
[关键点拨]
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,光反应速率加快,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:
曲线对应点
细胞生理活动
ATP产生场所
植物组织
外观表现
图示
A点
只进行细胞呼吸,不进行光合作用
只在细胞质基质和线粒体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
AB段(不含A、B点)
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
B点
光合量=呼吸量
与外界不发生气体交换
B点之后
光合量>呼吸量
从外界吸收CO2,向外界释放O2——此时植物可更新空气
(3)应用:
①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;②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如图中虚线所示,间作套种农作物,可合理利用光能。
2.CO2浓度
原理
CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成
曲线模型及分析
图1中A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的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和B′点都表示CO2饱和点
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
原理
温度通过影响酶的活性影响光合作用
曲线模型与应用
曲线模型:
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
[题点突破]
命题点1 以曲线为载体,考查影响光合作用的因素
1.(2016·全国乙卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。
培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题:
(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是____________。
(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高_________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。
根据这一结果能够得到的初步结论是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)根据图示信息,对于甲组植物而言,当光照强度低于a时,随光照强度的增加,光合作用强度逐渐升高,说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。
(2)根据图示信息,对于甲组植物而言,当光照强度高于b时,随光照强度的增加,光合作用强度不变,说明受其他环境因素的限制。
由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2,故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。
(3)由题目信息可知,乙组和甲组是同一种植物,只是环境中的光照强度不同,虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低,但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高,说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的。
答案:
(1)光照强度
(2)CO2浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的
迷点·误点|关于环境因素影响光合速率的两点提醒
温度改变对光合作用的影响
当温度改变时,不管是光反应还是暗反应都会受影响,但主要是影响暗反应,因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多
CO2浓度对光合作用的影响
CO2浓度很低时,光合作用不能进行,但CO2浓度过高时,会抑制植物的细胞呼吸,进而影响光合作用
命题点2 环境条件改变与补偿点、饱和点移动方向的关系
2.(2017·浏阳月考)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻,研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响,试管A的结果如图乙曲线所示。
据图分析,下列叙述正确的是( )
A.Q点的O2净释放量为零,是因为此点光合作用强度为零
B.P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气;适当降低温度,P点将下降
C.在图乙上绘制装置B的曲线,Q点应右移
D.降低CO2浓度时,在图乙上绘制装置A的曲线,R点应右移
解析:
选C Q点时净光合速率为0,光合速率不为0;P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率,若适当降低温度,呼吸速率会下降,则P点会上移;装置B中缺镁影响叶绿素的合成,光合速率低,Q点应右移;CO2浓度降低,光合速率下降,R点应向左下移动。
3.下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误的是( )
A.图1中,若光照强度适当增强至最适状态,a点左移,b点右移
B.图2中,若CO2浓度适当增大至最适状态,a点右移,b点左移
C.图3中,a点与b点相比,a点时叶绿体中C3含量相对较多
D.图3中,限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度
解析:
选B 图1和图2中的a点代表光合作用和呼吸作用相等时光合作用的强度,在曲线达到最高点之前,光照强度和CO2浓度都是限制光合作用强度的因素,当其中一个因素增大,要达到相同的生理状态,另一个因素在其相对较弱时即可满足,故图1中光照强度适当增大至最适状态时,a点会左移,图2中CO2浓度适当增大至最适状态时,a点也会左移;图1和图2中的b点代表光合作用的饱和点,限制因素是光照强度和CO2浓度适当增大时,光合作用强度也会增大,所需的CO2浓度和光照强度也会增大,b点右移;图3中,b点时,光照强度和CO2浓度均是光合作用的限制因素,a点和b点的光照强度相同,a点CO2浓度大于b点的,故a点时叶绿体中C3含量比b点多。
方法·规律|光合作用曲线中补偿点和饱和点移动规律
(1)补偿点的移动:
①呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左移。
②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左移。
(2)饱和点的移动:
相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时,饱和点应右移,反之左移。
常考的生物图示之(六)——开放环境与密闭容器中光合作用的昼夜变化曲线分析
[图示解读]
1.开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析
(1)曲线分析:
MN和PQ
夜晚植物只进行细胞呼吸;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减小。
N~P
光合作用与呼吸作用同时进行。
NA和EP
清晨和傍晚光照较弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减少。
A点和E点
光合作用强度等于细胞呼吸强度,CO2的吸收和释放达到动态平衡;植物体内有机物的总量不变,环境中CO2量不变,O2量不变。
A~E
光合作用强度大于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量增加;环境中CO2量减少,O2量增加。
C点
叶片表皮气孔部分关闭,出现“光合午休”现象。
E点
光合作用产物的积累量最大。
(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示):
一昼夜有机物的积累量=白天从外界吸收的CO2量-晚上呼吸作用释放的CO2量,即S3-(S1+S4)。
2.密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
(1)曲线分析:
AB段
无光照,植物只进行呼吸作用
BC段
温度降低,呼吸作用减弱
CD段
4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度<呼吸作用强度
D点
光合作用强度=呼吸作用强度
DH段
光合作用强度>呼吸作用强度。
其中FG段表示“光合午休”现象
H点
光合作用强度=呼吸作用强度
HI段
光照继续减弱,光合作用强度<呼吸作用强度,直至光合作用完全停止
(2)植物生长与否的判断方法:
I点低于A点
说明一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即光合作用>呼吸作用,植物生长。
若I点高于A点
说明光合作用<呼吸作用,植物体内有机物总量减少,植物不能生长。
若I点等于A点
说明光合作用=呼吸作用,植物体内有机物总量不变,植物不生长。
[读图技法]
(1)分析此类曲线应从光照有无和植物进行生理过程的关系入手:
无光照,植物只进行细胞呼吸;有光照,同时进行光合作用和细胞呼吸。
(2)解答此类问题,还要注意纵坐标表示的量的变化,如图3中纵坐标若表示“玻璃罩内O2浓度”的变化,则曲线变化趋势正好相反。
[演练冲关]
1.(2017·长沙模拟)某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验,连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率,得到如下图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定),据图分析正确的是( )
A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个
B.绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时
C.实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱
D.实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体
解析:
选C 图中细线是在恒温密闭环境中测得的CO2吸收速率,当吸收速率为零时,表示植物不从外界吸收CO2,此时光合作用所需的所有CO2全由呼吸作用提供,即此时呼吸速率与光合速率相等。
根据图可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个,分别在第6、18、30、42小时;据曲线分析,CO2吸收速率最大时刻对应的时间是第36小时;由曲线图看出,前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低,因此,前24小时比后24小时的平均光照强度弱;实验过程中叶肉细胞内既进行细胞呼吸又进行光合作用,产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体。
2.将某绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后,测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1),在天气晴朗时的早6时移至阳光下,日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量,变化情况如图所示。
下列对此过程的分析正确的是( )
A.只有在8时光合作用强度与呼吸作用强度相等
B.在9~16时之间,光合速率>呼吸速率,O2浓度不断上升
C.该植物体内17时的有机物积累量小于19时的有机物积累量
D.该植物从20时开始进行无氧呼吸
解析:
选B 8时和17时,光合作用强度都与呼吸作用强度相等;17时光合速率=呼吸速率,植物体内积累有机物最多;最终CO2释放量大于O2吸收量,说明植物进行了无氧呼吸,但并非从20时开始进行无氧呼吸。
[高考真题集中研究——找规律]
1.(2015·四川高考)下列在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是( )
A.Mg2+吸收 B.O2扩散
C.光能转换D.DNA复制
解析:
选B Mg2+进入叶绿体的方式是主动运输,需要载体蛋白的参与。
O2能通过自由扩散跨膜运输,不需要蛋白质的参与。
光能转换过程需要多种酶的参与,大多数酶的化学本质为蛋白质。
DNA的复制过程需要DNA聚合酶的参与,DNA聚合酶的化学本质是蛋白质。
2.(2015·海南高考)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照培养。
从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0。
之后保持不变。
在上述整时间段内,玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是( )
A.降低至一定水平时再升高
B.持续保持相对稳定状态
C.降低至一定水平时保持不变
D.升高至一定水平时保持相对稳定
解析:
选C 密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸,植物净光合速率=实际光合速率-呼吸速率,净光合速率只要大于0,则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量;根据题意,从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不变。
说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降,当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时,密闭容器内的CO2浓度停止下降,然后净光合速率为0保持不变,密闭容器内的CO2浓度保持不变。
3.(2015·福建高考)在光合作用中,RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3。
为测定RuBP羧化酶的活性,某学习小组从菠菜叶中提取该酶,用其催化C5与14CO2的反应,并检测产物14C3的放射性强度。
下列分析错误的是( )
A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
解析:
选B CO2+C5(RuBP)―→2C3为CO2的固定,属于光合作用中的暗反应过程。
RuBP羧化酶催化CO2的固定过程,发生的场所为叶绿体基质。
CO2的固定在有光和无光条件下都能进行,所以RuBP羧化酶催化该过程在有光和无光条件下都可进行。
对CO2中的C用同位素14C标记,可以追踪C元素的转移途径,这种方法是同位素标记法。
单位时间内14C3生成量越多,说明反应速率越快,即RuBP羧化酶的活性越高。
4.(2015·安徽高考)右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。
下列叙述正确的是( )
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
解析:
选C ATP为C3的还原提供能量,并将能量转移到(CH2O)等有机物中,CO2的固定不需要能量。
暗反应中,必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物。
在暗反应中,一部分C3经过一系列变化形成C5,一部分C3还原成(CH2O)等有机物。
在CO2供应不变的情况下,光照强度由强变弱时,光反应提供的[H]、ATP减少,导致C3还原过程减弱,但此时CO2的固定仍在进行,故短时间内C3含量上升,C5含量下降。
5.(2016·四川高考)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽,备受人们青睐。
下图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn,以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线,以下分析正确的是( )
A.与11:
00时相比,13:
00时叶绿体中合成C3的速率相对较高
B.14:
00后叶片的Pn下降,导致植株积累有机物的量开始减少
C.17:
00后叶片的Ci快速上升,导致叶片暗反应速率远高于光反应速率
D.叶片的Pn先后两次下降,主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度
解析:
选D 与11:
00
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三维设计 高考 生物 人教版 一轮 文档 讲义 必修 1332 光合作用 过程 影响 因素