【高中生物】高三生物一輪復(fù)習(xí)課件第13講+光合作用拓展

第13講光合作用的擴(kuò)展

蛋白質(zhì)的功能？H+的運(yùn)輸方式？ATP的形成機(jī)理？電子傳遞過程中的能量變化是什么？電子的供體和受體？吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能；

電子傳遞;H+的運(yùn)輸;催化（催化水的光解、NADPH和ATP的合成）PQ主動(dòng)運(yùn)輸H+、ATP合酶協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸H+在傳遞電子的同時(shí)，通過主動(dòng)運(yùn)輸建立膜兩側(cè)的H+濃度梯度，H+由ATP合酶順濃度梯度運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)催化ATP的合成光能→電能→NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能電子供體：H2O電子受體NADP+ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成，合成ATP依賴于類囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差，圖中使膜兩側(cè)H+濃度差增加的過程有:____________________________？PQ將基質(zhì)側(cè)的H+轉(zhuǎn)移到內(nèi)腔；水分子的光解產(chǎn)生H+；NADPH形成消耗H+氧氣進(jìn)入同一細(xì)胞的線粒體被利用，需要穿過幾層膜？5

催化、電子傳遞、H+的運(yùn)輸

主動(dòng)運(yùn)輸、協(xié)助擴(kuò)散

在傳遞電子的同時(shí)，通過主動(dòng)運(yùn)輸建立膜兩側(cè)的H+濃度梯度，H+由ATP合酶順濃度梯度運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)催化ATP的合成

NADH中的化學(xué)能→電能→熱能和ATP中的化學(xué)能

電子供體：NADH、FADH2

電子受體：O2生理過程：有氧呼吸第三階段場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜物質(zhì)變化：NADH與O2反應(yīng)生成水，并合成ATP能量變化：NADH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和ATP中的化學(xué)能①圖示的生理過程、物質(zhì)變化、能量變化分別是什么？②圖中蛋白質(zhì)的功能有哪些？H+的運(yùn)輸方式有哪些？ATP的形成機(jī)理？

電子傳遞過程中的能量變化是什么？

電子的供體和受體分別是什么？5.答案

(1)固定的CO2總量呼吸作用釋放出的CO2量釋放CO2自由擴(kuò)散(2)A

B光合速率降低，呼吸速率增強(qiáng)6.答案

(1)水NADP＋

(2)線粒體內(nèi)膜ATP和NADPH

(3)水分解產(chǎn)生H＋；PQ主動(dòng)運(yùn)輸H＋；合成NADPH消耗H＋

(4)電化學(xué)一、光呼吸

二、C4途徑

三、景天酸代謝途徑（CAM途徑）四、光合作用產(chǎn)物運(yùn)輸

綠色植物中RUBP酶(Rubisco)具有雙重活性。在暗反應(yīng)中，Rubisco酶能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的固定；在光下，當(dāng)O2濃度高、CO2濃度低時(shí)，O2會(huì)競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶，在光的驅(qū)動(dòng)下將碳水化合物氧化生成CO2和水，該反應(yīng)稱為光呼吸。光呼吸是一個(gè)高耗能的反應(yīng)，正常生長(zhǎng)條件下光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25～30%。一、光呼吸一、光呼吸1.研究發(fā)現(xiàn)，光合產(chǎn)物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。生產(chǎn)實(shí)際中，常通過適當(dāng)升高CO2濃度達(dá)到增產(chǎn)的目的，請(qǐng)分析并解釋其原理。(從光合作用原理和Rubisco催化反應(yīng)特點(diǎn)兩個(gè)方面作答)①CO2濃度升高可促進(jìn)光合作用暗反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而提高光合作用強(qiáng)度；②同時(shí)還可以促進(jìn)Rubisco催化更多的C5與CO2結(jié)合，減少與O2的結(jié)合，從而降低光呼吸速率。2.據(jù)圖推測(cè)，抑制光呼吸對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)的意義？①抑制光呼吸可以減少其對(duì)ATP和NADPH的消耗；②有利于植物進(jìn)行卡爾文循環(huán)合成糖類，使農(nóng)作物增產(chǎn)。一、光呼吸3.植物在干旱天氣和過強(qiáng)光照下，光呼吸的積極意義是什么？（已知強(qiáng)光下ATP和[H]的積累會(huì)產(chǎn)生O2－超氧陰離子自由基，而O2－會(huì)對(duì)葉綠體光合作用的反應(yīng)中心造成傷害）干旱高光強(qiáng)，葉片缺水，氣孔部分關(guān)閉CO2濃度降低時(shí),光呼吸釋放的CO2能被暗反應(yīng)再利用,以維持CO2濃度低時(shí)暗反應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)光呼吸可以消耗多余的ATP和[H]，對(duì)光合器官起保護(hù)作用。一、光呼吸光呼吸與有氧呼吸的共同點(diǎn)是光呼吸需要在有光的條件下進(jìn)行，理由是？光呼吸發(fā)生時(shí)提高環(huán)境中的CO2濃度，會(huì)使羧化反應(yīng)加快，生成更多的C3用于卡爾文循環(huán)，從而消耗更多的[H]，而[H]的生成基本不變

有光條件下，植物才能進(jìn)行光合作用維持細(xì)胞中RuBP的含量，保證光呼吸對(duì)RuBP的需求。光呼吸過程中O2與RuBP反應(yīng)生成C2，有氧呼吸過程中O2與[H]結(jié)合生成水光呼吸發(fā)生時(shí)，若提高環(huán)境中CO2的濃度，則短時(shí)間內(nèi)葉綠體內(nèi)[H]的含量會(huì)

，原因是：降低一、光呼吸光呼吸與有氧呼吸的共同點(diǎn)是都消耗O2都產(chǎn)生CO2都需要NADH的參與都消耗有機(jī)物光呼吸在光下才進(jìn)行發(fā)生部位不同光呼吸消耗能量，有氧呼吸產(chǎn)生能量光呼吸與有氧呼吸的不同點(diǎn)是若考慮光呼吸，則總光合速率=凈光合速率+細(xì)胞呼吸速率+光呼吸速率二、C4植物PEP酶：對(duì)CO2具有很強(qiáng)的親合力，可以促使PEP（C3）把大氣中濃度很低的CO2固定下來(lái)，并且使C4集中到維管束鞘細(xì)胞內(nèi)的葉綠體中，供維管束鞘細(xì)胞內(nèi)葉綠體中的C3途徑利用。二氧化碳被固定了幾次？二氧化碳受體是？(1)研究發(fā)現(xiàn)，小麥的光合午休現(xiàn)象很明顯，而玉米卻幾乎沒有光合午休現(xiàn)象，從玉米的CO2固定途徑分析，可能的原因是(2)請(qǐng)解釋C4植物光呼吸比C3植物小很多的原因(3)C4植物葉片中淀粉粒會(huì)出現(xiàn)在葉肉細(xì)胞還是維管束鞘細(xì)胞？

玉米會(huì)先通過C4途徑把CO2儲(chǔ)存起來(lái)形成C4，氣孔關(guān)閉時(shí)，C4分解產(chǎn)生CO2，用于光合作用，所以氣孔關(guān)閉對(duì)玉米影響不大。C4植物葉肉細(xì)胞中高效的PEP羧化酶能夠利用極低濃度的CO2，且通過特殊結(jié)構(gòu)使CO2富集到維管束鞘細(xì)胞中，使得維管束鞘細(xì)胞CO2濃度高，在與O2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶中有優(yōu)勢(shì)，抑制光呼吸。二、C4植物（不定項(xiàng)）小麥體內(nèi)只有一條固定CO2的途經(jīng)，即卡爾文循環(huán)，也稱為C3途經(jīng)；甘蔗除了具有C3途經(jīng)外，還有另外一條途經(jīng)，即C4途經(jīng)。比較甘蔗和小麥的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小麥的維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體，光合作用的全過程在葉肉細(xì)胞的葉綠體中完成。而甘蔗的葉肉細(xì)胞的葉綠體中基粒發(fā)達(dá)，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中無(wú)基粒。甘蔗細(xì)胞暗反應(yīng)中CO2固定過程如下圖所示，能有效利用較低濃度的CO2。下列敘述正確的是（

）A.干旱環(huán)境小麥光合作用速率比甘蔗大

B.甘蔗葉肉細(xì)胞不能通過卡爾文循環(huán)產(chǎn)生有機(jī)物C.甘蔗、小麥光反應(yīng)的場(chǎng)所都發(fā)生在葉肉細(xì)胞中D.甘蔗、小麥暗反應(yīng)過程中CO2的受體都是PEP和RUBP二、C4植物BC

C4植物比C3植物光合作用強(qiáng)的原因:C4植物PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)對(duì)對(duì)CO2的親合力大，外界低CO2濃度（干旱）下，光合速率更高。（酶的角度）C4植物暗反應(yīng)在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行，有利于光合產(chǎn)物的就近運(yùn)輸，防止淀粉積累影響光合。（光合產(chǎn)物的角度）C4植物將CO2泵入維管束鞘細(xì)胞，改變了CO2/O2比率，改變了Rubisico的作用方向，降低了光呼吸。（光呼吸的角度）二、C4植物CO2的受體CO2固定后的產(chǎn)物CO2固定的場(chǎng)所C3還原的場(chǎng)所ATP和NADPH的作用對(duì)象暗反應(yīng)途徑C3植物C4植物C3C3（PEP）C5C3C3途徑C3C4途徑C3途徑C4、C3C5葉肉細(xì)胞的葉綠體葉肉細(xì)胞的葉綠體維管束鞘細(xì)胞的葉綠體維管束鞘細(xì)胞的葉綠體C3植物和C4植物光合作用比較考點(diǎn)：C4植物與C3植物的不同，回答問題一定要全面二、C4植物三、景天科植物思考：（1）景天科植物白天葉肉細(xì)胞進(jìn)行卡爾文循環(huán)時(shí)所需要的CO2來(lái)自于

（答出兩種）等物質(zhì)的分解。其葉肉細(xì)胞中，能夠產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是

。（2）景天科植物在夜晚黑暗條件下____（填“能”或“不能”）制造O2，理由是

。（3）景天科植物在夜晚黑暗條件下____（填“能”或“不能”）制造有機(jī)物，理由是

。三、景天科植物沒有光照，光反應(yīng)不能進(jìn)行，無(wú)法為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH蘋果酸、丙酮酸葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

不能O2是光反應(yīng)階段產(chǎn)生的，夜晚沒有光照，不能進(jìn)行光反應(yīng)

不能（4）植物氣孔開閉的特點(diǎn)與其生活環(huán)境是相適應(yīng)的，推測(cè)景天科植物生活環(huán)境最可能是________，從進(jìn)化角度看，這種特點(diǎn)的形成是________的結(jié)果。（5）若以pH作為檢測(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。（簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果）炎熱干旱三、景天科植物自然選擇實(shí)驗(yàn)思路:取若干生理狀態(tài)相同的植物甲，平均分為A、B兩組并于夜晚測(cè)定其細(xì)胞液pH值。將A組置于干旱條件下培養(yǎng)，B組置于水分充足的條件下培養(yǎng)，其它條件保持相同且適宜。一段時(shí)間后，分別測(cè)定A、B兩組植物夜晚細(xì)胞液的pH值并記錄。預(yù)期結(jié)果:A組pH值小于B組，且B組pH值實(shí)驗(yàn)前后變化不大，說(shuō)明植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。三、景天科植物（6）中午時(shí)分突然降低環(huán)境中的CO2濃度，短時(shí)間內(nèi)干旱地區(qū)的上述植物中C3含量的變化是：_________基本不變3.答案(1)氧氣C5有氧呼吸第二、三階段C、D(2)CO2不能進(jìn)入葉片，同時(shí)引起O2在細(xì)胞內(nèi)積累(3)PEP羧化低CO2濃度(4)細(xì)胞時(shí)間不能沒有光照，光反應(yīng)不能正常進(jìn)行，無(wú)法為暗反應(yīng)提供足夠ATP和NADPH4.答案(1)葉肉細(xì)胞中的葉綠體葉肉細(xì)胞中的葉綠體有類囊體膜，可進(jìn)行光反應(yīng)；維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體沒有類囊體膜，不能進(jìn)行光反應(yīng)(2)大豆密閉大棚中，隨植物光合作用的進(jìn)行，CO2濃度下降，當(dāng)CO2濃度下降到一定程度時(shí)，由于不能利用低濃度CO2，大豆光合作用受抑制，玉米中的PEP可利用低濃度CO2

(3)玉米葉肉細(xì)胞中的葉綠體在有光時(shí)，可進(jìn)行光反應(yīng)產(chǎn)生NADPH，而與暗反應(yīng)有關(guān)的酶主要位于維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中，暗處理時(shí)，不進(jìn)行暗反應(yīng)消耗NADPH，含量上升(4)將該植物放置在適宜光照條件下一段時(shí)間，分別分離出葉肉細(xì)胞、維管束鞘細(xì)胞，將這兩種細(xì)胞分別用碘液染色后，制成臨時(shí)裝片，放置在顯微鏡下觀察細(xì)胞的顏色。若葉肉細(xì)胞變藍(lán)，則該植物為C3植物；若維管束鞘細(xì)胞變藍(lán)，則該植物為C4植物四、光合作用產(chǎn)物運(yùn)輸光合作用中最先產(chǎn)生的糖是磷酸丙糖光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式是磷酸丙糖植物組織間糖運(yùn)輸?shù)牡闹饕问绞钦崽菆D中光合作用產(chǎn)生的磷酸丙糖的兩個(gè)去向？①在葉綠體中形成淀粉，暫時(shí)儲(chǔ)存在葉綠體中。②又可以通過葉綠體膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器運(yùn)出葉綠體,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖。合成的蔗糖或臨時(shí)儲(chǔ)藏于液泡內(nèi)，或從光合細(xì)胞中輸出，經(jīng)韌皮部裝載長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)狡渌课?。磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器的活性受抑制：磷酸丙糖不能被運(yùn)出，導(dǎo)致？①葉綠體基質(zhì)內(nèi)磷酸丙糖濃度增加，抑制暗反應(yīng)；②淀粉積累，光合作用減弱；③從葉綠體外轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)的磷酸減少，抑制光反應(yīng)。四、光合作用產(chǎn)物運(yùn)輸磷酸丙糖不僅是光合作用中最先產(chǎn)生的糖，也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。下圖為某植物光合作用產(chǎn)物的合成與運(yùn)輸示意圖。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A．a(chǎn)表示的物質(zhì)是ATP，它也可以在葉綠體基質(zhì)中合成B．磷酸丙糖應(yīng)該是一種五碳化合物C．磷酸丙糖是暗反應(yīng)產(chǎn)物，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成淀粉D．若圖中表示的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器活性受抑制，會(huì)導(dǎo)致光合作用速率下降四、光合作用產(chǎn)物運(yùn)輸D下圖為某陸生植物體內(nèi)碳流動(dòng)示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述不正確的是（

）A．過程①需要消耗光反應(yīng)提供的ATP和[H]B．葉肉細(xì)胞中