高三生物一轮复习 第三单元 能量之源光与光合作用教案.docx
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高三生物一轮复习第三单元能量之源光与光合作用教案
能量之源——光与光合作用
一、捕获光能的色素和结构
[议一议]
（1）海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？
（2）温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？
二、光合作用的探索历程
[连一连]
[想一想] ⑤和⑥中科学家用什么样的技术手段得出实验结论？
该技术手段有何用途？
三、光合作用的反应式及过程
1．反应式：
___________________________________________________________________
2．过程
（1）区别
（2）联系：
光反应为暗反应提供________；暗反应为光反应提供________。
[判一判]
1．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内（ ）
2．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中（ ）
3．叶绿体是光合作用的主要场所（ ）
四、影响光合作用的因素和化能合成作用
1．影响光合作用的因素有原料（包括______和土壤中的水分），光照条件（包括________、光照时间和光的成分），影响酶活性的________等。
2．光合作用和化能合成作用的比较
光合作用
化能合成作用
本质
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
区
别
能量
光能
氧化无机物放出的________
代表生物
绿色植物
硝化细菌等微生物
名师点拨 ①以上两类生物代谢类型都是自养型，在生态系统中的成分都是生产者。
②硝化细菌生存的气体环境条件有NH3和O2（两种气体）。
③农业中松土可使硝化细菌在O2充足条件下将更多的NH3转化成NO
或NO
，提高肥效。
1．教材97页[问题探讨]温室补充光源用何种单色光最有效？
为什么不用绿色薄膜或绿色光源？
提示 补充红光和蓝紫光，因为色素主要吸收上述两种单色光，最不吸收的是绿光。
2．仔细阅读教材99页图5－10，并回答教材100页[资料分析]及教材100页练习一中的3题。
3．根据教材101～102页“光合作用的探究历程”，列举生物学史涉及到的科学家及实验思想（对照原则）和成就。
4．了解教材102页[同位素标记法]及教材103页[相关信息]中[H]的含义。
5．课后经典题：
教材100页二中2题；教材106页二中1题；教材108页一中判断题和画概念图及三中1题。
考点32 提升结构模式图和过程流程图有机结合的解读能力——光合作用过程
1．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是（ ）
A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可进入线粒体中
D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
排雷
（1）光合作用中能量转变为光能→电能→活跃化学能→稳定化学能。
（2）通过元素的去路掌握光合反应的实质。
（3）有光合作用就有呼吸作用，但反过来不一定，如根中的细胞只存在呼吸作用。
（4）分析光合作用物质动态变化要整体把握光合作用从光反应到暗反应的过程。
1．光合作用过程图解
2．光反应和暗反应的关系
3．反应式及元素去向
氧元素
碳元素：
CO2―→C3―→（CH2O）
氢元素：
H2O―→[H]―→（CH2O）
1．光反应为暗反应提供两种重要物质：
[H]和ATP，[H]既可作还原剂又可提供能量；暗反应为光反应也提供两种物质：
ADP和Pi，注意产生位置和移动方向。
2．没有光反应，暗反应无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。
3．色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体薄膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但暗反应中酶的种类和数量多。
4．若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用
甲：
一直光照10分钟；乙：
光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：
甲<乙（暗反应时间长）。
5．CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入（CH2O），C5中C不进入（CH2O），可用放射性同位素标记法证明。
1．如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述
正确的是（ ）
A．该反应的场所是叶绿体的类囊体
B．C3生成（CH2O）需要[H]、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进（CH2O）的生成
D．无光条件有利于暗反应进行
考点33 提升曲线题解题能力——光合作用的影响因素及曲线分析
2．（2011·福建卷，2）下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（单位时间、单位叶面积吸收CO2的量）的变化曲线，下列叙述错误的是（ ）
A．在9：
30～11：
00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓
B．在11：
00～12：
30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多
C．在17：
00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同
D．在18：
30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应
排雷
（1）审题——纵坐标的含义——指净光合速率不是真正光合速率，即不再考虑呼吸消耗的量。
（2）当净光合速率为0时，说明光合作用速率＝呼吸作用速率。
（3）审题——题干中有“夏季晴朗的白天”——可知：
花生出现午休现象。
1．光照强度对光合作用强度的影响
图1
（1）曲线分析：
A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，细胞内的代谢特点如图2所示，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：
随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度（如图3所示）。
B点：
细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（如图4所示）。
光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长，B点所示光照强度称为光补偿点。
BC段：
表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。
B点以后的细胞代谢特点可用图5表示。
（2）应用：
阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
2．CO2浓度对光合作用强度的影响
（1）曲线分析：
图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
（2）点含义：
①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。
②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
（3）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，提高光合作用速率。
3．温度对光合作用强度的影响
（1）曲线分析：
温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率。
（2）应用：
冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。
白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
4．必需元素的供应对光合作用强度的影响
（1）曲线分析：
在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高
光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而
导致植物渗透失水而萎蔫。
（2）应用：
根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
5．水分的供应对光合作用强度的影响
（1）影响：
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
（2）应用：
根据作物的需水规律合理灌溉。
6．叶龄对光合作用强度的影响
（1）曲线分析：
①随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体
不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加（OA段）。
②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合作用速率基本稳定（AB段）。
③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降（BC段）。
（2）应用：
摘除老叶、残叶。
7．多因子对光合作用强度的影响
（1）曲线分析：
P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。
当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。
（2）应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合作用速率。
当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
2．下列①～④曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。
在下列各选项中，不正确的是（ ）
A．①图中的X因素可表示CO2浓度，植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光照时的低
B．②图中Y因素最有可能代表光照强度
C．③图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低
D．④图中Z因素（Z3>Z2>Z1）可以表示CO2浓度，当光照强度小于c值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度
考点34 实验技能提升——绿叶中色素的提取与分离
3．（2011·江苏卷，4）某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。
将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（ ）
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条
B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条
D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
排雷
（1）明确叶黄素吸收光的种类——吸收蓝紫光不吸收红光。
（2）明确叶黄素在滤纸条上的位置——从上至下为第2条；从下至上为第3条，注意审题。
1．实验过程
2．注意问题
（1）关键词与试剂对应关系不能颠倒。
提取色素——无水乙醇
分离色素——层析液
（2）用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。
（3）色素提取液呈淡绿色的原因分析
①研磨不充分，色素未能充分提取出来。
②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。
③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
（4）叶片绿色：
①叶绿素∶类胡萝卜素＝3∶1；②最不吸收绿光，反射回来；③叶片变黄：
低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色；④叶片变红：
低温破坏了叶绿素，呈现出液泡中花青素的颜色。
3．如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的
改进装置，下列叙述错误的是（ ）
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应得到四个不同颜色的同心圆（近似圆形）
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
考点35 关注生物学史——光合作用的探究历程
4．1880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。
他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况（如图）。
他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。
这个实验的思路是（ ）
A．细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用
排雷
实施者
实验过程及现象
实验结论
普利斯特利
点燃的蜡烛与绿色植物，密闭——蜡烛不易熄灭
小鼠与绿色植物，密闭——小鼠不易窒息
植物能更新空气（提醒：
更新何种气体当时不知道）
萨克斯
绿叶
绿叶光合作用产生淀粉
恩格尔曼
O2是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所
鲁宾和卡门
光合作用释放的氧全部来自水
1．实验常考易错点
（1）萨克斯实验中黑暗处理的目的：
消耗掉叶片中原有的淀粉。
曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气。
（2）恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：
叶绿体大且呈带状，便于观察，所用细菌异化作用类型为需氧型。
（3）鲁宾、卡门用的实验方法为同位素标记法。
（4）卡尔文选用小球藻做实验，用同位素标记法揭示了暗反应过程。
2．上述实验中对照实验设置
在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。
（1）萨克斯：
自身对照，自变量为是否照光（一半曝光与另一半遮光），因变量为叶片是否制造出淀粉。
（2）鲁宾和卡门：
相互对照，自变量为标记物质（H
O与C18O2），因变量为O2的放射性。
（3）普利斯特利：
密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。
3．恩格尔曼实验方法的巧妙之处
（1）实验材料选得妙：
用水绵作为实验材料。
水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。
（2）排除干扰的方法妙：
实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。
（3）观测指标设计得妙：
通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。
（4）实验对照设计得妙：
进行黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
4．德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理（消耗掉叶片中的淀粉）后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。
一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。
下列有关本实验的分析及结论合理的是
（ ）
①本实验未设对照组 ②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因 ③实验开始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 ④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．②③B．①②③C．②③④D．①②③④
光合作用曲线中点的含义和移动规律
及如何确定变量
1．曲线中点的含义和移动规律
光照强度与光合速率的关系曲线图中各点的含义
（1）光补偿点含义：
光合作用等于呼吸作用，若改变某一因素（如光照、CO2浓度），使光合作用增大（减小），而呼吸作用不受影响，则光补偿点应左移（右移）；若改变某一因素（如温度），使呼吸作用增大（减小），而光合作用不受影响，则光补偿点应右移（左移）。
（2）光饱和点含义：
当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素使光合作用增大（减小），则光饱和点应右（左）移。
2．如何确定自变量
此曲线中只包含X和Z两个自变量，a点（曲线上升阶段）时影响因素即横坐标对应的变量X；b点（达到平衡）时影响因素则为该曲线中另外一个变量Z，不可考虑X、Z之外的其他变量，相当于把范围缩小到X、Z两个变量中。
典例
（2010·安徽理综，29Ⅰ）为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于
25℃条件下培养，实验结果如下图所示。
请回答：
（1）与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是________。
（2）实验结果表明，在____________________的条件下施肥效果明显。
除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取________措施能提高玉米的光能利用率。
体验 通过图示可以看出光合作用的影响因素有光照强度、土壤含水量、矿质元素等，B点与D点比较的是光照强度，C点与D点比较的是土壤含水量。
施肥影响明显是在土壤含水量大于40%小于60%这一段。
增加光能利用率一般是合理密植。
对光合作用条件骤变时各物质量的变
化模糊不清
典例
（2011·新课标全国卷，29）在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。
回答问题：
（1）图中物质A是__________（C3化合物、C5化合物）。
（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是__________________
______________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的__________（低、高）。
（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的______（高、低），其原因是_________________________________________________
___________________________________________________________________。
纠错笔记 光反应和暗反应中C3、C5、ATP、ADP四种物质与光照、CO2之间的关系（如图所示）：
即：
CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓
纠错训练 离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于短时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是（ ）
题组一 光合作用过程
1．（2011·浙江理综，1）下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是（ ）
A．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生
B．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
C．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
D．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应
2．（2011·上海卷，23）将等量甲、乙两种植物的不同器官在不同颜色的光下照8小时，测得的数据见表。
据表分析，决定光合作用是否发生的因素是（ ）
植物
器官
光的颜色
温度
O2增加量
甲
甲
甲
乙
乙
叶
叶
根
叶
叶
红
绿
红
红
绿
22℃
22℃
22℃
22℃
22℃
120mL
15mL
0mL
80mL
10mL
A.植物种类B．光的颜色
C．温度D．植物器官
题组二 色素的提取与分离实验
3．在“绿叶中色素的提取与分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是（ ）
①加入的丙酮太多 ②用无水乙醇代替丙酮 ③层析液没及滤液细线 ④研磨时没有加入CaCO3 ⑤研磨时没有加入SiO2 ⑥取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑦画滤液细线的次数少 ⑧使用放置数天的波菜叶
A．①③⑦B．②④⑤⑧
C．①③④⑤⑥⑦⑧D．②③④⑤⑥
4．（2010·上海卷，26）右图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析
结果，则下图②所示结果最有可能来自于（ ）
A．水培的洋葱叶
B．生长的柳树幼叶
C．培养的衣藻
D．秋冬的银杏落叶
题组三 光合作用的影响因素
5．（2011·江苏卷，23）某种铁线莲的根茎可作中药，有重要的经济价值。
下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（ ）
遮光比例（%）
叶绿素a/b
叶绿素含量（mg/g）
净光合速率
（μmol·m－2·s－1）
植株干重（g）
0
4.8
2.1
8.0
7.5
10
5.3
2.3
9.6
9.9
30
5.2
2.4
8.9
9.2
50
4.4
2.6
5.2
7.2
70
4.1
2.9
2.7
4.8
90
3.3
3.0
0
3.2
A．适当的遮光处理，可降低其干重
B．叶绿素含量与净光合速率呈正相关
C．叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标
D．遮光90%时，铁线莲不进行光合作用
6．（2011·全国卷Ⅰ，33）为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。
然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。
一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
编号
组1
组2
组3
组4
组5
组6
组7
组8
处理
葡萄糖溶液浸泡，溶液中通入空气
葡萄糖溶液浸泡，溶液中通入
CO2和N2
蒸馏水浸泡，水中通入空气
蒸馏水浸泡，水中通入CO2和N2
光照
黑暗
光照
黑暗
光照
黑暗
光照
黑暗
检测
结果
有淀
粉
有淀
粉
有淀
粉
无淀
粉
有淀
粉
无淀
粉
有淀
粉
无淀
粉
回答问题：
（1）光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。
（2）在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。
（3）组2叶片中合成淀粉的原料是________，直接能源物质是________，后者是通过________产生的。
与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是________________________
________________________________________________________________________。
（4）如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________（有、无）淀粉。
课时规范训练
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
色素提取与分离及光合作用发现历程
1、2、6、11
光合作用过程
5、8、9
光合作用的影响因素
3、4、7、10、12
特别推荐
曲线题解读——3、4、7；过程图题解读——8；实验探究题——6、9、10、11
1．（2011·海南生物，12）红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色。
下列关于该植物的叙述，正确的是（ ）
A．红枫叶片不含叶绿素
B．红枫叶片呈红色是因为吸收了红光
C．红枫叶片能吸收光能进行光合作用
D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用
2．如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，
以下说法正确的是（ ）
A．提取色素时加入碳酸钙是为了
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