高三一輪復習課件：光合作用

第三講：能量之源—光與光合作用捕獲光能的色素光合作用是唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑。植物正常生長需要光能，而葉片中的色素可能與光能的捕獲有關。思考與探究：1.用什么方法可以獲得綠葉中的色素呢？2.綠葉中的色素是一種還是多種呢？探究·實踐《綠葉中色素的提取與分離》提取色素要注意什么？1.破碎細胞及葉綠體，使色素充分釋放。2.保證色素的結構和活性不被破壞。3.使色素溶解于試劑中?？键c一實驗：葉綠體中色素的提取和分離1.實驗原理提?。喝~綠體中的色素能溶解在無水乙醇中而不溶于水，可用無水乙醇提取色素。分離：各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的擴散快，反之則慢。從而使各種色素相互分離。2.實驗過程3.注意事項葉片要新鮮、顏色要深綠，盡量去除葉脈等部分加入二氧化硅、碳酸鈣和無水乙醇研磨要迅速、充分用單層尼龍布過濾要將濾紙條的一端剪去兩角畫濾液細線：細，勻，直不要將濾液細線浸沒在層析液中4.分離結果考點一實驗：葉綠體中色素的提取和分離葉綠體中色素提取分離異?，F(xiàn)象分析正常分離未加碳酸鈣未加二氧化硅考點一實驗：葉綠體中色素的提取和分離葉綠體中色素提取分離異?，F(xiàn)象分析考點一實驗：葉綠體中色素的提取和分離葉綠體中色素提取分離異?，F(xiàn)象分析考點一實驗：葉綠體中色素的提取和分離捕獲光能的色素色素分離的其他方法:捕獲光能的色素假設同學甲在進行色素提取實驗時，一次加入大量無水乙醇；同學乙在進行層析時，不小心將濾液細線浸沒于層析液之下。請問兩位同學的操作是否會影響到實驗結果？同學甲的操作會導致提取到的色素濃度過低；同學乙的操作會導致濾紙條上的色素更多的溶解于層析液中。兩位同學的錯誤操作均會影響色素分離的效果?；ㄇ嗨?，是自然界一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物質大部分與之有關。在植物細胞液泡不同pH條件下，花青素使花瓣、葉片等呈現(xiàn)五彩繽紛的顏色。(2)實驗流程防止色素被破壞研磨充分色素保證色素擴散均勻，否則會形成弧形帶分離出的色素帶平整不重疊清晰橙黃色最少最高黃色藍綠色最多黃綠色最低光是一種電磁波，分為可見光和不可見光?？梢姽獾牟ㄩL是400-760nm。不同波長的光，顏色不同。太陽光太陽光是由多種波長的光混合而成不同色素對光的吸收差異不同色素對光的吸收差異葉綠素的分子結構β-胡蘿卜素的分子結構不同色素對光的吸收差異色素名稱元素組成分子質量β-胡蘿卜素C、H536葉黃素C、H、O568葉綠素aC、H、O、N、Mg892葉綠素bC、H、O、N、Mg906（1）色素吸收光譜葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程1.葉綠體中的色素塑料大棚中“薄膜顏色”與“補光類型”a.不同“薄膜顏色”的透光情況比較紅色薄膜藍色薄膜無色薄膜白光考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程紅色薄膜藍色薄膜無色薄膜考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程塑料大棚中“薄膜顏色”與“補光類型”a.不同“薄膜顏色”的透光情況比較紅色薄膜藍色薄膜無色薄膜結論：塑料大棚應選用無色薄膜考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程塑料大棚中“薄膜顏色”與“補光類型”a.不同“薄膜顏色”的透光情況比較b.不同燈泡（功率相同）產(chǎn)生光的情況比較白光燈泡紅光燈泡藍紫光燈泡結論：補光時應使用紅燈泡或藍紫燈泡考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程塑料大棚中“薄膜顏色”與“補光類型”不同色素對光的吸收差異不同波長的光具有明顯不同的生物學效應，包括對植物的形態(tài)結構與化學組成、光合作用和器官生長發(fā)育等方面的不同影響。植物工廠的LED燈都是做成全紅、全藍、紅藍組合三種形式。（2）色素的功能：

①吸收、傳遞光能：葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素。②轉換光能：只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a能將光能轉換為電能。（3）影響葉綠素合成的因素：①光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中葉呈黃色；②溫度：低溫抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃；③鎂等無機鹽：鎂是構成葉綠素的成分，缺鎂葉片變黃。考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程葉綠體的結構適于進行光合作用1g菠菜葉片中的類囊體總面積竟有60m2左右。水綿黑藻2．葉綠體(1)結構模式圖：雙層膜暗反應色素與光反應有關的酶決定考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程(3)功能：進行

的場所光合作用證明(4)恩格爾曼的實驗：好氧細菌只分布于

被光束照射的部位。葉綠體1.實驗材料為什么選擇水綿和好氧細菌？

2.為何要除去小室中原有的空氣？

3.在黑暗中用極細光束照射水綿有何巧妙之處？

4.為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下？5.由實驗能得出什么結論？葉綠體的結構適于進行光合作用思考：結合剛剛學過的色素吸收光存在差異這一知識，同學們能否在恩格爾曼第一個實驗的基礎上進一步提出所要研究的問題？工具：三棱鏡好氧細菌水綿好氧細菌葉綠體的結構適于進行光合作用葉綠體是光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。

葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有很多進行光合作用所必需的酶。3.光合作用的探究歷程（1）海爾蒙特實驗結論：水分是植物建造自身的原料考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程（1）海爾蒙特實驗結論：水分是植物建造自身的原料（2）普里斯特利實驗結論：植物可以更新空氣考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程3.光合作用的探究歷程(1)海爾蒙特實驗結論：水分是植物建造自身的原料(2)普里斯特利實驗結論：植物可以更新空氣(3)英格豪斯實驗結論：植物在光下可以更新空氣考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程3.光合作用的探究歷程（1）海爾蒙特實驗結論：植物質量來自水（2）普里斯特利實驗結論：植物可以更新空氣（3）英格豪斯實驗結論：植物在光下制造淀粉（4）薩克斯實驗結論：植物在光下可以更新空氣考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程3.光合作用的探究歷程結論：光合作用在葉綠體完成(5)恩格爾曼實驗考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程3.光合作用的探究歷程（1）海爾蒙特實驗結論：植物質量來自水（2）普里斯特利實驗結論：植物可以更新空氣（3）英格豪斯實驗結論：植物在光下制造淀粉（4）薩克斯實驗結論：植物在光下可以更新空氣結論：光合作用在葉綠體完成(5)恩格爾曼實驗考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程3.光合作用的探究歷程（1）海爾蒙特實驗結論：植物質量來自水（2）普里斯特利實驗結論：植物可以更新空氣（3）英格豪斯實驗結論：植物在光下制造淀粉（4）薩克斯實驗結論：植物在光下可以更新空氣結論：光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水（6）魯賓卡門實驗實驗1：魯賓和卡門實驗實驗思路：

用放射性同位素標記來研究物質的去路材料：小球藻處理：用18O分別標記CO2和H2O，給予光照。結論：光合作用在葉綠體完成(5)恩格爾曼實驗考點二捕獲光能的色素和結構及光合作用探究歷程3.光合作用的探究歷程（1）海爾蒙特實驗結論：植物質量來自水（2）普里斯特利實驗結論：植物可以更新空氣（3）英格豪斯實驗結論：植物在光下制造淀粉（4）薩克斯實驗結論：植物在光下可以更新空氣（7）卡爾文實驗14C標記的14CO2＋小球藻→同位素追蹤其放射性C的轉移途徑：14CO2→C3→(CH2O)（6）魯賓卡門實驗結論：光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水光合作用的原理實驗：卡爾文實驗1實驗思路：同位素標記14CO2，研究物質轉化過程材料：小球藻處理：光照、提供14CO2；不同時間殺死小球藻，再紙層析分離，最后鑒定放射性物質?；顒?:根據(jù)實驗分析光合作用原理CO2C3

C6C5結果：先出現(xiàn)14C3，最后出現(xiàn)14C5、14C6結論：三碳化合物其他中間產(chǎn)物5秒后60秒后光合作用的原理C52C3還原的C3卡爾文實驗2：實驗現(xiàn)象：如果光照下突然中斷CO2供應，C3急劇減少而C5量增加；突然停止光照，C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低。CO2（CH2O）結論：C3與C5之間是相互循環(huán)的。多種酶活動2:根據(jù)實驗分析光合作用原理答案

①—A—b

②—C—a

③—E—f

④—D—c

⑤—F——e

⑥—B—d

⑦—G—g考點三光合作用的過程1.光合作用的過程圖解b、H的轉移：H2O【H】（CH2O）c、C的轉移：CO2C3（CH2O）a、O的轉移：H2OO2CO2

（CH2O）6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體考點三光合作用的過程2.總反應式項目光反應階段暗反應階段區(qū)別場所條件物質變化能量轉化類囊體薄膜葉綠體基質光、色素、酶、水多種酶、CO2

、[H]、ATP光能轉化為ATP中活潑的化學能ATP中活潑的化學能轉化為糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能水的光解：2H2O

光4[H]+O2ATP合成：ADP+Pi+光能

ATP酶C3的還原：2C3

（CH2O）+C5[H]，ATP酶聯(lián)系1、光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應的進行提供[H]和ATP；2、暗反應是光反應的繼續(xù)，暗反應為光反應的進行提供ADP和PiCO2的固定：CO2+C52C3酶考點三光合作用的過程3.光反應和暗反應的比較4.條件驟變時物質量的變化CO2濃度不變光反應[H]、ATPC3C5（CH2O）光照突然減弱

光照突然增強光照不變暗反應C3C5[H]、ATP（CH2O）CO2突然減少

CO2突然增加增加CO2濃度注意：1、這些變化都是條件改變后短期內的變化2、當光暗反應正常進行時，C3含量大約為C5的二倍。2、

光合作用強度的表示方法：①單位時間內光合作用產(chǎn)生糖的數(shù)量。②單位時間內光合作用放出O2的量。③單位時間內光合作用吸收CO2的量。1、光合作用強度

概念：

指植物在單位時間內通過光合作用制造有機物的數(shù)量。四、影響光合作用強度的因素？CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體(色素、酶）①Mg、N、P等礦質元素；②酶的活性受溫度等影響。光照強度、光質、光照時間；反應物濃度①作為反應物和反應的媒介；②水分→氣孔關閉→CO2供應3、因素：積累環(huán)境因素：陽光、溫度、水、CO2濃度、無機營養(yǎng)等①光質(光的波長)②光照時間應用：延長光合作用時間大田：復種（一年種兩茬或三茬）溫室：人工光照考點四影響光合作用的因素及應用光合作用原理的應用實驗目的：探究光照強度對光合作用強度的影響實驗材料：實驗步驟：1.取葉片均分三組，進行編號。2.不同處理：給予低、中、高的光照3.相同處理：圓形的生長旺盛的綠色小葉片用注射器排除葉片中的氣體；放入適宜濃度的NaHCO3溶液中（1）實驗流程打出小圓形葉片(30)片：

參考案例：探究光照強弱對光合作用強度的影響小圓形葉片沉到水底：將內部氣體逸出的小圓形葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部沉到水底用打孔器在生長旺盛的綠葉上打出直徑1cm用注射器（內有清水、小圓形葉片）抽出葉片內氣體（O2等），重復幾次抽出葉片內氣體：考點四影響光合作用的因素及應用小圓形葉片加富含CO2的清水光照強度葉片浮起數(shù)量甲10片20mL

強多乙10片20mL

中中丙10片20mL

弱少對照實驗及結果：（2）實驗結論：在一定范圍內,隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強（小圓形葉片中產(chǎn)生的O2越多，浮起的越多）。考點四影響光合作用的因素及應用光合作用原理的應用測量并記錄實驗結果：光合作用原理的應用實驗結論：統(tǒng)計并分析實驗結果：光照強度光合作用強度隨光照強度的增強光合作用強度增加abcdef光飽和點：隨光照增強光合作用不再增強時的光照強度光飽和點①光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。曲線分析：A點光照強度為0，此時只進行有氧呼吸，釋放CO2量表明此時的呼吸強度。

AB段表明：隨光照增強，光合作用逐漸加強，CO2的釋放量逐漸減少，有一部分用于光合作用；

①光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。AB段表明：

到B點時，有氧呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度＝細胞呼吸強度，稱B點對應的光照強度為光補償點

。此時，葉肉細胞不和外界進行氣體交換①光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。BC段表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上不再加強了。稱C點對應的光照強度為光飽和點。①光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。應用：①陰生植物的B點前移，C點較低，如圖中虛線所示，②間作套種作物的種類搭配，林帶樹種的配置，合理利用光能；③適當提高光照強度可增加大棚作物產(chǎn)量。③光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。考點四影響光合作用的因素及應用真光合速率：是指實際發(fā)生在葉綠體中的光合作用速率。描述對象是葉綠體，反映其進行光合作用的快慢。表觀（凈）光合速率：是指葉綠體的真光合速率減去同時發(fā)生在線粒體中的呼吸作用速率剩余的部分。凈光合作用描述的是葉肉細胞或者葉片。凈光合速率＝真正光合速率－呼吸速率補充1：光合作用強度的相關概念思考：

光合速率是指總（真）光合還是凈光合？真光合速率：是指實際發(fā)生在葉綠體中的光合作用速率。描述對象是葉綠體，反映其進行光合作用的快慢。表觀（凈）光合速率：是指葉綠體的真光合速率減去同時發(fā)生在線粒體中的呼吸作用速率剩余的部分。凈光合作用描述的是葉肉細胞或者葉片。補充1：光合作用強度的相關概念即在光下植物的光合作用與細胞呼吸同時進行時，應存在如下關系：1．光合作用實際產(chǎn)氧量（葉綠體產(chǎn)氧量）=實測植物氧氣釋放量+細胞呼吸耗氧量。2．光合作用實際CO2消耗量（葉綠體消耗CO2量）=實測植物CO2消耗量+細胞呼吸CO2釋放量。3．光合作用葡萄糖凈產(chǎn)量（葡萄糖積累量）=光合作用實際葡萄糖生產(chǎn)量（葉綠體產(chǎn)生或合成葡萄糖量）－細胞呼吸葡萄糖消耗量。①光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。光合速率：是指單位時間,單位葉面積吸收二氧化碳的量或放出氧氣的量。

一般來說，光合作用速率是指凈光合。思考：答題過程中如何區(qū)分凈光合和真光合？補充1：光合作用強度的相關概念光照強度ABC光補償點CO2釋放速率CO2吸收速率o縱坐標的值實指凈光合速率A點對應的縱坐標的絕對值實指呼吸速率光飽和點最大凈光合速率呼吸速率最大光合速率其大小主要受溫度影響光照強度ABCCO2吸收速率o縱坐標的值實指凈光合速率A點對應的縱坐標的絕對值實指呼吸速率最大凈光合速率呼吸速率最大光合速率其大小主要受溫度影響S1S2S3呼吸消耗(有機物)量

=(有機物)儲存量

=(有機物)制造量

=S1+S2S3--S1S3+S2酵母菌或植物的非綠色器官呼吸速率隨O2濃度的變化O2濃度CO2釋放速率0無氧呼吸有氧呼吸ABCab總曲線A點:只進行無氧呼吸C點及以后:只進行有氧呼吸A～C之間:無氧呼吸+有氧呼吸B點對應的氧濃度下，無氧呼吸受到抑制，有氧呼吸又很微弱，消耗的有機物最少．補充：光合作用與呼吸作用的主要影響因素分析O2的吸收速率真光合、凈光合表述方法：生產(chǎn)、產(chǎn)生速率，固定速率——指釋放速率、吸收速率速率——指真光合速率凈光合速率補充1：光合作用強度的相關概念當光合作用強度<呼吸作用強度時，會發(fā)生圖中_____過程。當光合作用強度=呼吸作用強度時，會發(fā)生圖中_____過程。pqpqmnpqgh已知M、N為同一細胞中的兩種細胞器，g、ｈ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ為相關的兩種氣體分子，回答問題：當光合作用強度>呼吸作用強度時，會發(fā)生圖中_____過程。A真光合、凈光合常用計算公式1．光合作用產(chǎn)生氧氣量（葉綠體產(chǎn)氧量）=實測氧氣釋放量+細胞呼吸耗氧量。2．光合作用CO2固定量（葉綠體消耗CO2量）=實測植物CO2消耗量+細胞呼吸CO2釋放量。3．光合作用葡萄糖積累量=光合作用實際葡萄糖生產(chǎn)量（葉綠體產(chǎn)生或合成葡萄糖量）－細胞呼吸葡萄糖消耗量。補充1：光合作用強度的相關概念1.NaHCO3溶液作用：（CO2緩沖液）玻璃瓶中的NaHCO3溶液保證了容器內CO2的恒定，滿足了綠色植物光合作用的需求。2.光合速率測定裝置：植物光合作用釋放氧氣，使容器內氣體壓強增大，毛細管內的水滴右移。單位時間內水滴右移的體積即是光合速率。3.條件整個裝置必須在充足光下。補充2：光合作用強度的測量方法：為什么右移代表凈光合？如何解釋？此時，植物葉肉細胞光合大于呼吸，線粒體并不直接和外界進行氣體交換，整個葉片僅從外界吸收CO2，放出氧氣。CO2由緩沖液提供不影響壓強。思考：該裝置是否能直接測定真光合速率？只能直接測得凈光合速率1.NaHCO3溶液作用：（CO2緩沖液）玻璃瓶中的NaHCO3溶液保證了容器內CO2的恒定，滿足了綠色植物光合作用的需求。2.光合速率測定裝置：植物光合作用釋放氧氣，使容器內氣體壓強增大，毛細管內的水滴右移。單位時間內水滴右移的體積即是光合速率。3.條件整個裝置必須在充足光下。補充2：光合作用強度的測量方法：怎樣測定植物呼吸速率？改進措施：

1、遮光2、將裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液。（液滴左移）如何校正環(huán)境對實驗的影響？換成大小相似的死的植物補充2：光合作用強度的測量方法：②CO2濃度(1)曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。

②CO2濃度圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點；圖2中的A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。圖1和圖2中的B和B′點都表示CO2飽和點。④CO2濃度考點四影響光合作用的因素及應用應用：①在農業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風”②增施農家肥等增大CO2濃度。③溫室栽培農作物可以投放干冰；或與雞舍相連。④CO2濃度考點四影響光合作用的因素及應用③溫度(1)曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關酶的活性而影響光合作用速率。(2)應用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度，溫室栽培也可適當降低溫度。白天調到光合作用最適溫度，以提高光合作用；晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物的積累。④必需元素供應

礦質元素是光合作用的產(chǎn)物——葡萄糖進一步合成許多有機物時所必需的物質。

應用措施：合理施肥（但施肥太多，濃度過高會會使植物失水萎蔫）可促進葉片面積增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。礦質元素⑤水分(1)影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導致葉片氣孔關閉，限制CO2進入葉片，從而間接影響光合作用。(2)應用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。⑦葉齡OA段——幼葉。隨幼葉的不斷生長，葉面積增大，葉綠體增多，葉綠素含量增加，光合速率增加。AB段——壯葉。葉片面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率穩(wěn)定。BC段——老葉。隨葉齡的增加，葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應用措施：適當摘除老葉、殘葉。可降低其呼吸作用消耗有機物。考點四影響光合