2019-2020年高三生物專題復習 光合作用知識教案.doc

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2019-2020年高三生物專題復習 光合作用知識教案 一. 學習內容： 復習光合作用，理解光合作用的重要意義，知道光合作用的概念，場所，基本條件和過程，葉綠體是綠色植物光合作用的場所，光合色素的是光合過程中進行光能轉換的基礎，光合過程的暗反應是有機物合成過程，掌握光合過程中光能的能量轉換過程，C3植物、C4植物的區(qū)別。 二. 學習重點： 1. 光合作用的意義 2. 光合作用的能量轉換過程 3. 光合作用有機物的生成 4. 提高光合作用的效率 三. 學習難點： 1. 光合作用的意義 2. 光合作用的能量轉換過程，有機物生成過程 3. 生物固氮 四. 復習過程： 1. 光合作用概念 范圍：綠色植物（葉綠體），具有光合色素的生物（藍藻，褐藻等） 條件：光照 場所：葉綠體內 反應物：二氧化碳、水 產物：有機物（糖類、脂類、某些氨基酸）、氧氣 能量轉換：光能轉化換為有機物中的化學能 酶：多種酶的參與（類囊體上光反應有關的酶 葉綠體基質 暗反應有關的酶） 2. 光合作用色素 A. 色素分布：色素分布在內囊體的膜上，色素分子可以吸收、轉換光能 B. 色素種類： 葉綠素a （藍綠色） 紅光 類囊體葉 葉 綠 素（3/4） 葉綠素b （黃綠色） 籃紫光 的膜上 類胡蘿卜素（1/4） 葉黃素 （黃色） 胡蘿卜素 （橙黃色） 藍紫光 色素功能： （1）具有吸收和轉換光能作用的色素 絕大多數(shù) 葉綠素a 全 部 葉綠素b，胡蘿卜素，葉黃素 這些色素吸收光能，通過共振傳遞光能給特殊狀態(tài)的葉綠素a （2）吸收、傳遞、轉換光能 少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠色a，吸收其他色素傳來的光能，轉換成電能 色素特點： 是脂溶性色素，分離時利用紙層析法分離。由于色素在不同的溶劑中溶解度不一樣，在濾紙上的運動速度不一樣，可達到分離目的，從上開始：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a，葉綠素b。 3. 光合作用的過程 光合作用：是葉綠體內進行的復雜的能量轉換和物質變化過程。 能量轉換：光能轉換成穩(wěn)定的化學能 光合作用 水光解釋放氧氣 物質變化： 二氧化碳的固定和還原 糖類等物質的形成 （1）光合作用的能量轉換過程 ① 光能在葉綠體中的轉換： 光能轉換成電能 光反應階段 三階段： 電能轉換成活躍的化學能 光反應階段 活躍的化學能轉換成穩(wěn)定的化學能 暗反應階段 <1> 光能轉換成電能 場所：葉綠體類囊體膜上 物質：葉綠體色素 能量傳遞轉換過程： A：處于特殊狀態(tài)的葉綠素a分子 C：電子供體 D：電子受體 ① 特殊狀態(tài)的葉綠素A失去電子，成為強氧化劑 ② 電子受體接受電子并將其傳給內囊體上的電子傳遞鏈，生成ATP和NADPH ③ 電子供體將電子給葉綠素A，自身被氧化，并激活水光解酶，最終從水中的電 子 ④ 水被光解 H2O→O2 + 2 H+ +2e 在光的照射下，少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素A不斷失去電子和獲得電子，從而形成電子流，光能就不斷的轉換成了電能。 <2> 電能轉換成活躍的化學能 輔酶Ⅱ：煙酰胺酰嘌呤二核苷磷酸，英文簡寫NADP+ NADP+能得到兩個電子和一個還原氫生成NADPH（還原性輔酶Ⅱ） 物質轉換 NADP+ +2e +H+NADPH 能量轉換 電能→活躍的化學能 同時，葉綠體利用光能轉換成的另一部分電能，將ADP轉換成ATP，已活躍的化學能的形式儲存起來。 NADPH是很強的還原劑，可以將二氧化碳最終還原成糖類等有機物，自身被氧化成NADP+繼續(xù)接受電子 <3> 活躍的化學能轉換成穩(wěn)定的化學能 暗反應中，二氧化碳被固定形成C3化合物，在酶的作用下，接受NADPH和 ATP釋放出來的能量，并被NADPH還原，經(jīng)復雜的酶促反應，最終生成含穩(wěn)定化學能的化合物。 ② 光合作用的物質轉換過程 總反應式：6CO2 +12 H2OC6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 4. 光合作用的意義 光合作用是生物界最基礎的，最重要的新陳代謝，是所有生物生存的基石。 意義： （1）自然界的能量來源、物質來源 （2）調節(jié)大氣中的二氧化碳、氧氣的比例，對生物的生存進化有重要意義 5. 光反應與暗反應比較 （1）光反應與暗反應的比較 項目 光反應 暗反應 實質 光能轉化為活躍化學能（ATP、[H]）,放出氧氣 活躍化學能轉變成穩(wěn)定化學能儲存起來（CH2O） 時間 短促、以微秒計 較緩慢 條件 需葉綠素、光、酶 不需要葉綠素和光、需要酶 場所 在葉綠體的類囊體膜上 在葉綠體的基質中 物質變化 2H2O4[H] + O2 ADP+ PiATP CO2的固定 CO2 + C5C3 CO2的還原（CH2O） 能量變化 葉綠素將光能轉化成活躍的化學能儲存在ATP中 ATP中的活躍化學能轉化為糖等有機物中穩(wěn)定的化學能 （2）光合作用與呼吸作用比較 項目 光合作用 呼吸作用 附錄 區(qū) 別 反應 部位 葉綠體 主要在線粒體 都是雙層膜細胞器、具有能量轉化功能，有自己的DNA 所需 條件 光、色素、酶 CO2和H2O O2和H2O、有機物、酶 所用的酶 （系統(tǒng)）不同，在基質和膜上都有分布 物質 變化 無機物有機物 無機物 有機物 小分子有機物 光合作用：同化作用 呼吸作用：異化作用 兩者共同作用完成能量在生物圈內的流動全過程 能量 變化 儲存能量： 光能化學能 釋放能量：化學能熱能 及ATP中的化學能等 聯(lián) 系 光合作用為呼吸作用提供氧氣，呼吸作用位光合作用提供CO2 光合作用位幾乎所有的生物提供物質能量來源，呼吸作用是能量的利用 6. 提高光合作用效率 （1）C3植物和C4植物結構特點 項目 C3植物 C4植物 維管束鞘細胞 不含葉綠體 呈“花環(huán)”結構，細胞較大列 緊密，含無基粒的葉綠體，且數(shù)量多，個體大 葉肉細胞 細胞排列疏松，都含葉綠體 圍繞維管束鞘的一圈細胞排列緊密，含有正常葉綠體 地理分布 適于溫度較低的環(huán)境中，溫帶和寒帶地區(qū) 適于溫度較高地區(qū)，熱帶和亞熱帶地區(qū) 進化鑒別 進化中出現(xiàn)較早，蕨類、裸子植物和木本植物都是C3植物 進化中出現(xiàn)較晚，比C3植物高等；只有在草本植物中才有C4植物 常見植物 大麥、大豆、馬鈴薯、菜豆、菠菜等 高粱、玉米、甘蔗、莧菜等 由于C3植物和C4植物在結構上的差異，兩者在固定CO2時有不同的途徑 （2）C4植物光合作用的特點 .過程圖解： （3）基本特點： ① 在C4植物中有C4途徑也有C3途徑 ② C4途徑發(fā)生在葉肉細胞的葉綠體中，C3途徑發(fā)生在維管束鞘細胞葉綠體中 ③ C4途徑起到傳遞集中CO2作用，將外界的光合原料傳遞到維管束鞘細胞葉綠體內合成有機物 ④ 在傳送CO2的過程中，要消耗能量，來自ATP提供能量 ⑤ 二氧化碳的轉移通過草酰乙酸、丙酮酸完成，不是氣體直接通過細胞傳遞 ⑥ C4途徑中固定CO2的酶（PEP羧化酶）有很強的親和能力，可以將大氣中的低濃度CO2固定下來 ⑦ C4途徑固定CO2的能力要比C3途徑中的強，起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力 ⑧ 干旱條件下，葉片氣孔關閉，C4植物能利用葉肉細胞間隙的低濃度CO2光合，C3植物不能 （3）光合作用效率 光合效率：綠色植物通過光合作用制造的有機物中所含的能量，與光合作用中吸收的光能的比值 光合效率 = 光合作用制造的有機物中的能量 / 光合作用中吸收的光能的比值 提高作物產量方法： （4）光強對光合作用的影響 ① 光照的重要性：是光合作用基本條件，直接影響作物的光合作用效率 ② 光強的影響：不同的作物對光照的強弱需求不同 ③ 光成分的影響：不同顏色的光對農作物的光合作用效率有一定的影響 ④ 對光合效率的影響 能量相等的單色光照射綠色植物： 紅光和藍紫光有利于提高光合作用效率 黃綠光不利于提高光合作用效率 ⑤ 對光合作用產物的成分的影響 不同的單色光照射綠色植物 藍紫光照射，光合產物中蛋白質和脂肪含量較多 紅光照射下，光合產物中糖類較多 （5）二氧化碳的供應 ① 影響： <1> CO2濃度很低時，綠色植物不僅不能制造有機物，還消耗體內的有機物（曲線在X軸下方） <2> 在一定濃度范圍內，光合作用強度隨CO2濃度的增加而加強（X軸上方曲線斜率為正） <3> 達到一定濃度后，光合作用強度不再隨CO2濃度的改變而改變（斜率為0部分） <4> 繼續(xù)提高CO2濃度，光合強度下降（斜率為負部分） 該曲線的縱軸單位：單位時間內，單位面積葉片生成有機物的量，用CO2表示。 曲線的繪制考慮到光合作用和呼吸作用的共同影響，是植物的凈光合作用。 ② 應用： 通常作物周圍的CO2濃度比較的低，隨著光合作用的進行還會降低，作物常處“CO2饑餓狀態(tài)”。 （6）必須礦質元素的供應 <1> 礦質元素的重要作用： <2> 礦質元素對光合的影響 氮：缺乏時，植株矮小，葉小色淡（葉綠素含量少），花少，籽實不飽滿 過多時，葉大鮮綠，光合旺盛，營養(yǎng)生長旺盛，機械組織不發(fā)達，易倒伏 磷：缺乏時，蛋白質合成受阻，抗性降低 用磷脂酶將離體葉綠體膜上的磷脂水解，光合其他條件具備但過程受阻 鉀：對糖類的合成和運輸影響，促進蛋白質的合成，各種酶的輔助因子 光合作用合成糖類，將糖類運輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官 植物對礦質元素的利用需要適量，過多過少都會造成不良的影響。缺乏任何一種礦質元素都會引起特有的生理病癥。每種植物的病癥因缺乏的元素的種類和數(shù)量。不同元素間相互作用，病癥更復雜。 <3> 應用： 鉀供應充足，糖類合成加強，纖維素木質素含量高，莖稈堅韌，抗倒伏。 葉菜多施氮肥，籽實類作物后期不宜大量施氮肥， 五. 學習指導： 光合作用是中學階段要掌握的一個重要的代謝，是生物界的最重要的新陳代謝，是幾乎整個生物界的物質和能量的來源，其它的生物都直接或間接的以光合作用為基礎生存。光合作用的完成物質轉換作用，將無機碳元素轉化成能儲存能量的有機物，將光能轉換成其他生物可以利用的化學能。光合作用過程中水的氧被氧化成氧氣，二氧化碳被還原有機物中的碳，光合作用光反應的進行需要光照條件，暗反應的進行，需要有光反應提供的能量和還原能力，兩者相互聯(lián)系成一個統(tǒng)一體。 【模擬試題】 1. 植物進行光合作用時，如供給同位素14C標記的二氧化碳，對于了解光合作用過程中的哪一項最有意義（ ） A. 光合作用過程中放出氧的來源 B. 光合作用中葉綠素的作用 C. 形成葡萄糖的過程 D. CO2的吸收過程 2. 葉綠體色素能夠在濾紙上擴散，其中擴散得最慢含量最多的分別是（ ） A. 胡蘿卜素、葉黃素 B. 葉黃素、葉綠素a C. 葉綠素a、葉綠素b D. 葉綠素b、葉綠素a 3. 在生物的一生中，綠色植物呼吸作用產生的ATP較同化作用中消耗的ATP，動物呼吸作用產生的ATP較同化作用中消耗的ATP的情況是（ ） A. 少、少 B. 少、多 C. 多、少 D. 多、多 4. 關于暗反應的敘述種錯誤的是（ ） A. 必須接受光反應產生的能量和還原劑 B. 完成二氧化碳的固定和三碳化合物的還原 C. 暗反應的產物有葡萄糖、C5和水 D. 暗反應不需要光，只能在暗處進行 5. 溫室栽培蔬菜，一般采用什么顏色的玻璃做頂棚更能提高產量（ ） A. 紅色玻璃　 B. 藍紫色玻璃　 C. 綠色玻璃　 D. 無色玻璃 6. 番茄在適宜的溫室培養(yǎng)情況下，如改變下列（　 ）會使產量增加 A. 氧量　 B. CO2量 C. 水量　 D. 延長光照　 E. 白天升溫　 F. 夜晚升溫　 G. 夜晚降溫 7. 將一枝金魚藻放在水中，如右圖所示。改變燈與燒杯的距離并通過統(tǒng)計藻枝放出的氣泡數(shù)，來進行不同距離時光合作用強度的測定。結果如下表。請回答下列問題（ ） 燈與燒杯之間的距離（cm） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 氣泡數(shù)（個/min） 16 13 8 6 5 4 3 2 1 0 （1）從圖或表中你能得出什么結論___________________________________。 （2）當燈與燒杯之間的距離分別為10crn和90cm時，收集分析氣泡中氣體的成分，結果如下表。 燈與燒杯之間的距離（cm） 氣體成分（%） CO2 O2 N2 10 0 48 52 90 5 14 81 距離為10cm和90cm時氣泡中氣體比例不同的原因_________________。 （3）請利用這種裝置構想研究溫度對光合作用影響的實驗思路：____________。 8. 下圖是光合作用過程實驗圖解： 請分析實驗結果 （1）裝置C中產生含碳有機物是由于在裝置A中結構（ ） 進行了 反應，為在結構（ ） 中進行的 反應提供了 等物質的緣故。 （2）裝置B中不能產生含14C的有機物，主要是結構①中缺少 和 。 （3）此實驗說明葉綠體是進行光合作用完整的 單位。 （4）適當增強 ，增加 ，以及適當提高溫度可提高 ，從而提高含碳的有機物的產量，并能產生較多的 。 9. 下圖綠色植物所進行的某種活動,試據(jù)圖回答： （1）該生理活動的名稱是 。 （2）它是在葉肉細胞內被稱為 的細胞器中進行的。 （3）A、B、C各自所代表的物質名稱是A. B. C. （4）需要消耗物質A和B的生理過程③的名稱是 （5）圖中編號①所表示的生理過程是 （6）如果在該細胞器基質中的酶因某種 原因而被破壞,則這一生理活動過程的兩個階段中，最先受到影響的階段是 （7）色素吸收的 能,在這一生理活動過程的 階段,部分被轉移到中,轉變?yōu)榛钴S的化學能；再經(jīng)過這一生理過程的 階段，轉變?yōu)? 化學能。 10. 科學工作者從植物細胞中提取葉綠體，放入含有ADP、磷酸鹽以及［H］的載體等物質的溶液中，并在其它條件適宜的情況下，進行光合作用的有關實驗。根據(jù)實驗結果繪成如圖，請據(jù)圖回答： （1）ab段由于缺乏CO2，使光合作用過程中的 不能進行，因此無有機物生成； （2）bc段在提供了CO2之后，由于ab段已積累了大量的 物質，所以有機物快速合成； （3）cd段在無光照條件下，由于光合作用過程中的 無法進行，又由于ab段所積累的物質被 的原因，使有機物合成率下降至零。 【試題答案】 1. C 2. D 3. B 4. D 5. D 6. BDEG 7. （1）光源越近光合作用越強，反映了光強越強光合作用越強 （2）在10厘米時，金魚藻光合作用非常的強，光合作用遠遠強于呼吸作用，產生的氣體中有氧氣 在90厘米時，光強較弱，光合作用弱，呼吸作用強于光合作用，產生的氣體中含有二氧化碳 （3）在同一光源條件下（如：10厘米時），用不同梯度的水浴溫度實驗，觀察實驗結果： 水 浴 溫 度 （ 攝 氏 度 ） -5 0 10 20 30 40 50 60 70 氣泡數(shù)（個/min） 8. （1）①葉綠體片層膜上 光 ②基質 暗 NADPH＋（或ATP） （2）固定CO2的C5（或RuBP） 有關酶 （3）結構 （4）光照 CO2濃度 光合速率 O2 9. （1）光合作用 （2）葉綠體 （4）ATP NADPH（[H]） 有機物 （4）三碳化合物的還原 （5）水的光解 （6）Ⅱ光反應階段 （7）光能 暗反應 穩(wěn)定化學能 10.（1）暗反應 （2）ATP和[H] （3）光反應 暗反應利用完