1、第1讲 光合作用 高频考点突破 实验专题探究 命题视角剖析 第1讲 光合作用基础自主梳理 即时达标训练 基础自主梳理 一、光能在叶绿体中的转换1光能转换成电能(1)能吸收光能并将光能转化成电能的色素：少数特殊状态的_。(2)能吸收、传递光能的色素：绝大多数的_，全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。叶绿素a叶绿素a(3)转换过程：特殊状态的叶绿素 a 接受光能失电子并传递给 NADP再从水中夺取电子形成_光能转换成电能。(4)物质变化：2H2O光解 _。NADPH4e4HO22电能转换成活跃的化学能(1)_2eH酶,NADPH。(2)ADPPi能量酶_。3活跃的化学能转换成稳定的化学能(1)能量来
2、源：NADPH和_。(2)过程：C3的还原，其中还原剂为_。(3)产物：葡萄糖等有机物。NADPATPATPNADPH思考感悟1紫鸭跖草长期呈紫红色，鸡爪槭叶子四季为红色，它们用什么来吸收光能？【提示】叶绿素和类胡萝卜素。二、C3和C4植物的比较比较项目 C3植物 C4植物 常见植物 水稻、小麦、大豆、马铃薯、棉花等 甘蔗、玉米、高粱、苋菜等 叶片结构 没有花环状结构，维管束鞘细胞中不含_ 维管束外有两圈“花环型”细胞，内层是_，外层是叶肉细胞 叶绿体维管束鞘细胞比较项目 C3植物 C4植物 叶绿体类型 一种类型，位于_细胞中 两种类型：有_的叶绿体位于叶肉细胞中无_的叶绿体位于维管束鞘细胞中
3、 CO2固定途径 C3途径 C3和C4途径 CO2最初受体 五碳化合物 三碳化合物(PEP)叶肉基粒基粒比较项目 C3植物 C4植物 CO2固定的最初产物 C3 _ 暗反应的场所 叶肉细胞的叶绿体中 _的叶绿体中 C4 维管束鞘细胞三、提高农作物的光能利用率1光能利用率：一般是指单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所_的比。2提高光能利用率的措施(1)控制光照强弱阳生植物：提高_。阴生植物：种植在_的地方。接受的太阳能光照强度荫蔽(2)适当提高CO2的浓度农田中确保农作物_。温室中增施农家肥或使用CO2发生器等。(3)控制必需矿质元素的供应氮：参与各种_、A
4、TP、_的组成。磷：参与NADP和ATP的组成，维持叶绿体膜的结构和功能。钾：促进光合作用产物糖类的_。镁：参与_的组成。通风透光酶NADP合成与运输叶绿素思考感悟2农作物栽种要“正其行，通其风”是为了美观吗？【提示】不是。是有利于植物吸收CO2，进行光合作用。高频考点突破 叶绿体中能量的转换 1光反应发生的能量变化：光能电能活跃的化学能(储存在ATP、NADPH中)。2暗反应的能量变化：活跃化学能稳定的化学能(储存在糖类等有机物中)。3绝大多数叶绿素a、全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素有吸收和传递光能的作用，少数处于特殊状态的叶绿素a能吸收和转换光能。4少数特殊状态的叶绿素a不断失电子和得电
5、子，形成电子流，将光能转化成电能。5光能转变成电能过程中，电子的最初供体是水，最终受体是NADP。【名师点拨】在ATP和NADPH中都储存着活跃的化学能，都为C3的还原提供能量，但NADPH还是还原C3的强还原剂。NADPH中的能量来自于高能电子，在反应式中不用写能量。ATP和NADPH的合成场所是叶绿体的囊状结构薄膜，应用场所是叶绿体基质，而ADP和NADP正好相反。即时应用(随学随练，轻松夺冠)1(2010年四川绵阳中学高三期末测试)右图是光合作用过程中光能转换成电能的示意图，有关该图的叙述不正确的是()A图中A的主要功能是吸收光能和将光能转换成电能B图中B的主要功能是吸收和传递光能C图中
6、C、D代表传递电子的物质，E代表H2OD图中F代表NADPH，G代表NADP解析：选D。考查光合作用的能量转换。A是特殊状态的叶绿素a，它具有吸收和转化光能的作用；B是具有吸收和传递光能的色素；C和D代表电子传递物质，E是水；F代表NADP，G代表NADPH。1叶片的结构特点C4植物的特点(1)C4 植物的 CO2 固定有 2 次，即 CO2第一次 C4第二次 C3，第一次形成 C4，不仅需要酶，还消耗能量。2生理过程特点(2)CO2还原的场所是维管束鞘细胞中的叶绿体，因此光合作用产物淀粉粒的位置不在叶肉细胞，而在维管束鞘细胞。(3)C4植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，
7、对CO2的利用率较高(如图)，因此C4植物能适应高温、强光照、干旱环境。3鉴别C3、C4植物的方法即时应用(随学随练，轻松夺冠)2欲确定某种植物是否为C4植物，做法简便、判断正确的是()A制作叶的临时装片，用光镜观察到叶肉细胞内有叶绿体的是C4植物B制作叶肉细胞的切片，用电镜观察到叶绿体内没有基粒的是C4植物C给植物吸收14CO2，分析被标记的光合作用产物有14C的是C4植物D制作叶的横切片，用光镜观察到“花环型”结构的是C4植物解析：选D。本题考查C3与C4植物结构的区别，属于基础知识题。C3与C4植物的区别主要是C4植物有花环结构而C3植物没有，另外C4植物的维管束鞘细胞中有不含基粒的叶绿
8、体，C3植物没有。因此最简便的方法便是直接观察该植物是否具有“花环型”结构。光能利用率与光合作用效率的关系 1区别光 能 利 用 率 光合作用制造的有机物中的能量照射到该块土地上的所有太阳能100%光合作用效率光合作用制造的有机物中的能量光合作用中吸收的光能100%2提高光能利用率与光合作用效率的关系提高光能利用率 延长光合作用时间：套种增大光合作用面积：合理密植提高光合作用效率光照强弱的控制CO2的供应必需矿质元素的供应(1)延长光合作用时间和增大光合作用面积，可提高光能利用率，但不能提高光合作用效率。(2)凡是能提高光合作用效率的措施，都能提高光能利用率。3提高光合作用效率(1)光照强度的
9、控制：根据阳生植物和阴生植物对光照强度的需求不同，提供适宜的光照强度。(2)增加 CO2 的供应：大田农作物：正行通风温室农作物：增施农家肥或用CO2发生器(3)保证必需矿质元素的合理供应。【名师点拨】农作物的光合作用效率与光合作用产量的关系为：光合作用产量光合作用效率光合作用时间光合作用面积。所以凡是可以提高光合作用效率、延长光合作用时间、扩大光合作用面积的措施都可以提高光合作用产量。即时应用(随学随练，轻松夺冠)3(2011 年北京西城区抽样检测)如图表示 C3植物和 C4 植物细胞间隙 CO2 体积分数和光合速率的关系。根据该图示，下列表述不正确的是()A细胞间隙的CO2浓度和气孔的开闭
10、程度有关B若增加光照强度，只能增强C3植物的光合速率C在低浓度CO2条件下，C4植物比C3植物光合速率高D在CO2达到一定浓度后，C3植物比C4植物光合速率高解析：选B。由图示信息可知，曲线表示的是C3、C4植物光合速率与细胞间隙CO2浓度之间的关系，细胞间隙CO2浓度与植物自身代谢强度(光合作用、细胞有氧呼吸)和气孔开闭程度有关；光照强度也是影响光合速率的因素之一，在一定范围内增加光照强度，C3植物和C4植物的光合速率都会增强；在低浓度CO2条件下C4植物的光合速率比C3植物高，因为C4植物细胞中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对CO2亲合力大，能利用低浓度的CO2；由图中曲线可看出当CO2浓度达到一
11、定程度后，C3植物比C4植物光合作用速率高。探究影响光合作用的因素1概述光合作用是高等植物的一项重要生理作用，光照强度、光照时间、光质、CO2浓度、水分、矿质元素和温度等环境条件的改变都会影响其进行。2影响光合作用的因素探究探究点一：光照对光合作用的影响实验设计思路：实验专题探究(1)自变量的确定有光/无光对照；(2)实验条件控制方法给予光照或遮光；(3)因变量的确定淀粉的产生；(4)检测方法碘液检测变蓝。探究点二：CO2对光合作用的影响实验设计思路：(1)自变量的确定有CO2/无CO2对照；(2)实验条件控制方法用NaOH溶液吸收CO2，或使用Na2CO3/NaHCO3缓冲液来吸收或释放CO
12、2；(3)因变量的确定淀粉的产生；(4)检测方法碘液检测变蓝。设计以上两个探究实验时应注意：(1)除了自变量，其他条件的设置对照组和实验组应完全一致；(2)其他条件的设置应满足植物正常生理活动的需要，例如探究光照对光合作用的影响时，对照组和实验组都应水分充足，如果水分缺乏，尽管两组一致，但都会影响植物的正常生理，从而使对照失败。实战演练(专项提能，小试牛刀)有一种测定叶片光合速率的方法半叶干重法，实验过程如下：注：光合速率是单位面积叶片在单位时间内固定CO2的量或合成有机物的量。总光合速率净光合速率呼吸速率。步骤一：选择同一植株上生长状况良好、发育程度相似的叶片若干，叶片主脉两侧对称；步骤二：
13、在叶柄处经过处理使筛管的运输功能受阻、导管功能正常，保证实验中叶片的细胞呼吸和光合作用正常进行；步骤三：剪取叶主脉下半部分的叶片，立即保存于暗处(简称暗叶)，另一半叶片同主脉保留在枝上给予正常光照(简称光叶)，控制光叶和暗叶的温度、湿度一致，开始记录时间；步骤四：数小时后剪下光叶。从光叶和暗叶上各取相同大小的叶块，立即烘干至恒重，分别用分析天平称重，将结果记录在下表中：测量 光叶 暗叶 差值 干重(mg)(1)分析上述实验方法并回答问题：步骤一中选择生长状况良好和发育程度相似的叶片作为实验材料的理由是：叶片的发育状况不同，是因为它们的_作用不同。步骤二中阻止筛管运输功能的目的是_。步骤三中光叶
14、与暗叶的呼吸速率_。步骤四中光叶与暗叶干重出现差异的原因_。(2)根据实验数据，按照公式X叶块干重差mg叶块面积cm2光照时间h可以计算出 X值。叶块干重差的含义是_。上述计算测得的光合速率为_(总光合速率或净光合速率)的值。对于缺水的西北地区来说，利用温室栽培还可以节约用水，请说出其中的道理。答案：(1)光合作用和细胞呼吸防止叶片合成的有机物向外运输基本相同或没有明显差异光叶进行光合作用，暗叶不进行光合作用(或暗叶只进行细胞呼吸)(2)叶片光合作用积累的干物质量(或有机物量)总光合速率大棚内湿度比外面大，植物蒸腾作用降低，消耗水分少。视角1 紧扣教材重点 C3和C4植物中碳元素的转移途径(2
15、010年高考全国卷)光照条件下，给C3植物和C4植物叶片提供14CO2，然后检测叶片中的14C。下列有关检测结果的叙述，错误的是()A从C3植物的淀粉和C4植物的葡萄糖中可检测到14CB在C3植物和C4植物呼吸过程产生的中间产物中可检测到14C命题视角剖析 例1C随光照强度增加，从C4植物叶片中可检测到含14C的C4大量积累D在C3植物叶肉组织和C4植物叶维管束鞘的C3中可检测到14C【尝试解答】C【解析】CO2是光合作用的原料，14CO2进入C3植物的叶肉细胞后，其变化的基本过程为：(包括葡萄糖和淀粉等)；14CO2进入C4植物叶片后，其变化的基本过程为：(包括葡萄糖和淀粉等)。故C3植物的
16、淀粉、C4植物的葡萄糖及C3植物的叶肉组织和C4植物的维管束鞘的C3中都能检测到14C，即选项A、D正确；含14C的葡萄糖在C3植物和C4植物呼吸过程产生的丙酮酸等中间产物中也可检测到14C。随光照强度增加，C4植物的光合作用强度也随之增大，对14C4的利用加快，不会出现C4的大量积累，故C项错误。视角2洞察高考热点 光能在叶绿体中的转换(2009年高考上海卷)回答下列有关高等植物光合作用的问题。(1)图1中分子Z的名称是_。(2)Z物质的形成过程是：光能活化位于_上的_分子，释放出_，并经传递最终生成Z。例2(3)在暗反应中，CO2必须与RuBP(五碳化合物)结合，这是CO2被固定的第一步。
17、RuBP可循环使用，使光合作用不断进行；但O2也可与RuBP结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用。图2为不同O2浓度下叶表面温度与光合作用速率的关系。回答下列问题：据图2，该植物在25、适宜光照、1.5%与21%的O2浓度下，每小时单位叶面积积累的葡萄糖量的差值是_mg。(相对分子质量：CO244，葡萄糖180。计算结果保留一位小数。)结合暗反应的过程，解释不同氧浓度下葡萄糖积累量产生差异的原因：_。图2说明不同叶表面温度、不同氧浓度与光合作用速率的关系是_。【思路点拨】本题主要考查光能在叶绿体中的转化、光合作用过程及影响因素等相关知识。解题时，一是准确获取题中
18、信息，如O2与RuBP的相互作用、图2曲线的变化规律；二是结合所学内容，作出准确判断。光反应阶段在叶绿体的类囊体膜上进行，为暗反应阶段提供ATP和NADPH，确定Z为NADPH；三是具有正确识图、正确析图和准确用图的能力。【尝试解答】(1)还原型辅酶(NADPH)(2)叶绿体的类囊体膜 叶绿素a 高能电子(e)(3)9.5 O2与RuBP结合，减少了用于还原的C3化合物，从而降低了光合作用速率，高O2浓度抑制了光合作用速率 当CO2浓度一定时，较高氧浓度对光合作用速率的抑制作用在较高温度下更为显著【解析】(1)光反应为暗反应提供ATP和NADPH，故Z代表NADPH。(2)位于叶绿体类囊体膜上
19、的特殊的叶绿素a，接受光能而失去电子，最后NADP获得高能电子而成为NADPH。(3)由图2知：该植物在25、适宜光照、1.5%与21%的O2浓度下，CO2吸收速率分别为29 mgh1和15 mgh1。由光合作用反应式6CO212H2叶绿体光能 C6H12O66H2O6O2可知：在两种环境条件下，每小时单位叶面积积累的葡萄糖量为18029644 mg 和18015644 mg，其差值约为9.5 mg。由题干信息“O2也可与RuBP结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用”知：高O2浓度可抑制光合作用速率。由图2知：不同O2浓度下，叶片光合作用速率不同，但在较高温度环
20、境中，高浓度O2对叶片光合作用抑制作用更明显。视角3突破易错疑点 C4植物暗反应的场所 C3和C4植物暗反应场所不同。C4植物的暗反应发生场所为两处叶肉细胞中进行CO2的初次固定，维管束鞘细胞中进行CO2的再次固定，只有维管束鞘细胞才能通过光合作用合成有机物，即C4植物的叶肉细胞内不通过光合作用合成有机物。用碘液分别对小麦和玉米的叶片染色，结果是()A小麦叶片中仅维管束鞘细胞出现蓝色B玉米叶片中仅维管束鞘细胞出现蓝色C小麦和玉米叶片中叶肉细胞都出现蓝色D小麦和玉米叶片中维管束鞘细胞都出现蓝色【尝试解答】B例3【解析】碘液能与光合作用过程中产生的淀粉反应，出现蓝色；小麦C3植物，光合作用的暗反应
21、在叶肉细胞的叶绿体基质中进行，玉米属于C4植物，在叶肉细胞中完成C4途径，在维管束鞘细胞内完成C3途径，生成淀粉，用碘液分别对小麦和玉米的叶片染色，小麦叶肉细胞出现蓝色，玉米的维管束鞘细胞出现蓝色。视角4热点考向示例 影响光合速率的因素如图表示夏季睛朗白天植物光合速率的变化，下列分析中不正确的是()例4A如果A、B两曲线表示不同CO2浓度下同一植物两个生理状况相同的叶片的光合速率，那么曲线A表示较高CO2浓度条件下的光合速率B如果A、B两曲线表示相同CO2浓度条件下同一植物两个生理状况相同的叶片的光合速率，那么曲线A表示较强光照下的光合速率C产生c点的主要原因是中午气温过高，抑制了酶的活性D影
22、响ab段和de段变化的主要限制因素都是光照强度7【思路点拨】坐标图代表的含义影响光合作用的因素白天时间变化对光合速率的影响【尝试解答】C【解析】在其他条件相同且适宜的情况下，光合速率会随CO2浓度的升高而增大，同样在其他条件相同的情况下，光合速率也会随光照强度的增强而增大。中午光合速率较低的原因是蒸腾作用过强而使气孔关闭，导致了CO2供应不足，而不是由于温度过高抑制了酶的活性造成的。ab段表明随光照的增强光合速率增大，de段表明随光照的减弱光合速率下降。互动探究(1)若提高b点时植物的CO2供应，b点将如何移动？为什么？(2)ab段与cd段相比较其光合速率增强的原因相同吗？为什么？【提示】(1)上移。b点时光照充足，CO2浓度限制了光合速率的提高，若提高CO2浓度会提高光合速率。(2)不同。ab段光合速率加快是因为光照强度的增大；cd段光合速率加快是因为CO2浓度的增大。即时达标训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用
