2025屆高三一輪復(fù)習(xí)生物：光和光合作用課件

高三生物第一輪復(fù)習(xí)課件第17課時必修15-4

能量之源——光和光合作用實驗課題：綠葉中色素的提取和分離

一、實驗原理1．提取原理：葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑（如酒精、丙酮、苯、石油醚等）中，所以用無水乙醇可提取葉綠體中色素。2．分離原理：不同色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得慢，因而可用層析液將不同的色素分離。（1）稱取5g綠色葉片并剪碎提取色素（2）加入少量SiO2、CaCO3和10mL無水乙醇研缽→研磨→漏斗過濾→收集到試管內(nèi)并塞緊管口

制濾紙條

（1）將干燥的濾紙剪成6cm長，1cm寬的紙條，剪去一端兩角（使層析液同時到達濾液細線）

（2）在距剪角一端1cm處用鉛筆畫線二、實驗步驟（1）用毛細管吸少量的濾液沿鉛筆線處小心均勻地劃一條濾液細線畫濾液細線（2）干燥后重復(fù)劃2~3次

紙上層析

（1）向小燒杯中倒入3mL層析液（以層析液不沒及濾液細線為準(zhǔn)）（2）將濾紙條尖端朝下略微斜靠燒杯內(nèi)壁，輕輕插入層析液中（3）用培養(yǎng)皿蓋蓋上燒杯觀察結(jié)果：濾紙條上出現(xiàn)四條寬度、顏色不同的彩帶（如下圖）最寬：葉綠素a；最窄：胡蘿卜素；相鄰色素帶最近：葉綠素a和葉綠素b；相鄰色素帶最遠：胡蘿卜素和葉黃素。3、實驗結(jié)果四、實驗注意事項1．選材時應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2．研磨要迅速、充分。充分研磨使葉綠體完全破裂，提取較多的色素；葉綠素不穩(wěn)定，易被活細胞內(nèi)的葉綠素酶水解。因無水乙醇易揮發(fā)，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時要加蓋，盡量減少有機溶劑的揮發(fā)。

3．畫濾液細線時，應(yīng)以細、直、顏色濃綠為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)畫線時必須等上次畫線干燥后再進行，重復(fù)2~3次。4.將定性濾紙剪去兩角，目的是防止兩邊色素在濾紙條上擴散過快，不均勻，不便于觀察實驗結(jié)果。5．分離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細線接觸到層析液，否則色素溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶。380400500600700760可見光紫外光紅外光三棱鏡波長/nm一、葉綠體中的色素400500600700波長/nm葉綠體色素吸收光譜葉綠色a葉綠色b類胡蘿卜素（1）葉綠體中的色素色素的種類顏色含量溶解度擴散速度吸收光的顏色作用葉綠素（占總量的3/4）葉綠素a藍綠最多較低較慢紅橙光藍紫光吸收傳遞轉(zhuǎn)化光能葉綠素b黃綠較多最低最慢類胡蘿卜素（占總量的1/4）胡蘿卜素橙黃最少最高最快藍紫光葉黃素黃色較少較高較快葉綠素b葉綠素a葉黃素胡蘿卜素（二）植物中色素的化學(xué)性質(zhì)與葉色的關(guān)系綠藻紅藻褐藻透光帶上部中部下部海藻分層現(xiàn)象

光照強光照弱葉綠體含光合色素分布在類囊體的薄膜上，即位于基粒上含光合酶位于基粒上（少量）位于基質(zhì)中（大量）（一）葉綠體的結(jié)構(gòu)（二）分布：主要存在綠色植物的葉肉細胞里以及幼嫩莖稈的皮層細胞里。（三）功能：進行光合作用的場所。

1642年

海爾蒙特思考：1.分析實驗前后柳苗和干土的重量有何變化？

2.海爾蒙特通過此實驗得出柳苗的增重只是來自于水，你認(rèn)為他忽視了哪些因素？忽視了空氣、光照等因素海爾蒙特實驗示意圖柳樹增重74.4kg，土壤只減少0.1kg二、光合作用的探索歷程1771年普利斯特利思考：1.請同學(xué)們試著描述該實驗過程，并思考實驗遵循了什么原則？第一組：將一根蠟燭罩在玻璃鐘罩內(nèi)，另一根蠟燭與綠色植物一起罩在玻璃鐘罩內(nèi)。第二組：將一只老鼠罩在玻璃鐘罩內(nèi)，另一只老鼠與綠色植物一起罩在玻璃鐘罩內(nèi)實驗中巧妙的進行了對照，植物的有無體現(xiàn)了變量的單一。2.當(dāng)時其他科學(xué)家也都為普利斯特利的實驗吸引，并重復(fù)他的實驗，奇怪的是實驗有時獲得了成功，有時卻失敗，這是為什么呢？科學(xué)家們實驗中可能忽視了光照、植物本身、透明玻璃罩等對實驗的影響1779年英格豪斯

英根豪斯花了三個月的時間，用帶葉的枝條作了500次以上的實驗（如圖)，發(fā)現(xiàn)植物在光照下才能（釋放氣體）更新空氣。實驗發(fā)現(xiàn)：植物只有在光下才可以更新空氣；植物只有綠葉才能更新污濁的空氣。思考：英根豪斯當(dāng)時為什么只得出植物在光下更新空氣，而沒有得出產(chǎn)生了氧氣？受當(dāng)時科學(xué)技術(shù)發(fā)展的制約（還未能搞清楚空氣的成分）光照產(chǎn)生氣體暗處不產(chǎn)生氣體英根豪斯實驗示意圖1864年薩克斯思考：1.1864年薩克斯欲探究光合作用的產(chǎn)物中有淀粉?，F(xiàn)提供一盆正常生長的綠色植物，黑紙片，酒精、碘液等材料，小組討論后，請幫助他設(shè)計該實驗，敘述其實驗過程。2.請與薩克斯的實驗（實驗過程如右圖)比較，找出你實驗中的不足，并完善你的實驗設(shè)計方案。暗處理幾小時酒精脫色滴加碘液一半遮光一半曝光薩克斯實驗示意圖①植物先進行暗處理幾小時，目的是什么?酒精脫色是脫掉綠葉中什么成分?碘液染色的目的是什么?

②該實驗是如何遵循對照原則的？得出什么結(jié)論?③某小組分別選取了該植物上的兩片葉做了同樣實驗，也得出了該結(jié)論，請同學(xué)們討論，該結(jié)論可信嗎？并提出你的判斷依據(jù)。消耗掉營養(yǎng)物質(zhì)避免對實驗干擾色素檢測是否有淀粉產(chǎn)生葉片一半遮光，一半曝光;植物在光下產(chǎn)生淀粉.1.好氧細菌容易聚集在O2多的部位，由此得出產(chǎn)生O2部位是什么？光合作用場所在哪里？1880年恩吉爾曼葉綠體2.小組討論：恩吉爾曼在實驗的選材上、光照處理等方面有哪些巧妙之處？(1)選材方面，選用水綿為實驗材料。水綿葉綠體呈帶狀,大而明顯,便于觀察。選用好氧細菌檢測，能夠準(zhǔn)確判斷出水綿細胞中釋放氧的部位。(2)選用了極細光束照射，黑暗(局部光照)和曝光對比實驗。3.某興趣小組用透過三棱鏡的光線照射水綿臨時裝片，驚奇發(fā)現(xiàn)大量好氧細菌聚集在紅光和藍光區(qū)域，從這一結(jié)果中你能推導(dǎo)出什么結(jié)論？葉綠體主要吸收紅光和藍光，用于光合作用，放出O21940年，魯賓和卡門（同位素標(biāo)記法）

右圖為魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法進行的實驗示意圖。圖中A物質(zhì)與B物質(zhì)相對分子質(zhì)量的比是（）A.1：2B.8：9C.2：1D.9：8BACO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2OD閱讀課本P62，同位素標(biāo)記法研究光合作用中物質(zhì)轉(zhuǎn)移途徑完成下列習(xí)題，并感悟同位素標(biāo)記法在科學(xué)研究中的應(yīng)用感知：美國科學(xué)家卡爾文運用該研究方法對光合作用過程進行了詳細的研究，并取得了豐碩的成果。三、光合作用的過程過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多種酶催化(CH2O)還原12O2ATP酶ADP+Pi葉綠體中的色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+酶供氫2H2O光解4e+4H++O2ADP+Pi+能量酶ATP酶2NADP++4e+4H+4NADPHATPADP+PiNADPHNADP+即H2O光解2[H]+1/2O2光反應(yīng)暗反應(yīng)條件場所物質(zhì)變化能量變化產(chǎn)物原料速度聯(lián)系光、色素、酶[H]、ATP、多種酶基粒（類囊體的薄膜）基質(zhì)1.水的光解1.CO2的固定2.[H]、ATP的合成2.C3化合物的還原3.ATP水解光能→ATP中活躍ATP中活躍的化學(xué)能→的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP、[H]、O2（CH2O）、ADP、Pi等H2OCO2快，以微秒計。較緩慢。光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+，且暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)。反應(yīng)式及元素去向1、氧：H2O-------O2CO2---------(CH2O）2、碳：CO2-----C3--------(CH2O)3、氫：H2O-----[H]--------(CH2O)聯(lián)系呼吸作用看元素的去向：C:CO2----C3-----(CH2O)-----C3H4O3-----CO2O:H2O------O2-------H2OH:H2O------[H]-------(CH2O)----[H]-----H2O能量的轉(zhuǎn)化熱能光能-----ATP----------(CH2O）-------ATPCO2+H2O*

(CH2O)+O2*光能葉綠體注意：光照和CO2濃度變化對光合作用物質(zhì)含量變化的影響當(dāng)外界條件改變時，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量及有機物的合成量變化可以采用如圖分析：條件C3C5[H]和ATP(CH2O合成量)模型分析光照強度由強到弱CO2供應(yīng)不變增加減少減少或沒有減少光照強度由弱到強CO2供應(yīng)不變減少增加增加增加條件C3C5[H]和ATP(CH2O合成量)模型分析光照不變CO2量由充足到不足減少增加增加減少光照不變CO2量由不足到充足增加減少減少增加[特別提醒]①以上各物質(zhì)的變化是相對含量的變化，不是合成速率，且是在條件改變后的短時間內(nèi)發(fā)生的。②在以上各物質(zhì)的含量變化中：C3和C5含量的變化是相反的，即C3增加，則C5減少；[H]和ATP的含量變化是一致的，都增加，或都減少。四、影響光合作用的因素及其相關(guān)原理在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用

葉齡OA段：AB段：BC段：幼葉，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷提高

壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。老葉，隨著葉齡的增加，葉片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，可降低其細胞呼吸消耗有機物。外部因素1、光照2、CO2濃度3、溫度4、含水量5、礦質(zhì)元素★單因子變量對光合作用的影響

①光照時間：②光照強度：③光質(zhì)④光照面積：時間越長，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多在一定光照強度范圍內(nèi)，增加光照強度可提高光合作用速率。1、光照實驗假設(shè)實驗步驟實驗結(jié)果實驗結(jié)論在一定范圍內(nèi)隨光照強度的增強，光合作用強度也增強案例：探究光照強弱對光合作用強度的影響實驗假設(shè)實驗步驟①取生長旺盛的綠葉，用打孔器打出小圓片30片。②將小圓形葉片置于注射器內(nèi)，抽拉出小圓形葉片內(nèi)的氣體，重復(fù)幾次。葉圓片實驗假設(shè)實驗步驟③將氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。④取3只小燒杯(培養(yǎng)皿)，分別倒入20mL富含CO2的清水。⑤分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對這3個實驗裝置進行強、中、弱三種光照。實驗假設(shè)實驗步驟30cm60cm90cm⑥觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量。實驗假設(shè)實驗步驟30cm60cm90cm實驗結(jié)果實驗結(jié)論A中上浮葉圓片最多，其次是B，C中最少。光合作用的強度受光照強度的影響，在一定光照強度范圍內(nèi)，隨光照強度升高光合作用速率逐漸增強?！夥磻?yīng)光照強度②光照強度光合速率0光強光強CO2吸收CO2釋放A0BC→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原（CH20）←②光照強度A點：AB段：B點：BC段：C點：光照強度為0時只進行細胞呼吸，釋放C02量代表此時的呼吸強度

隨光照強度增強，光合作用逐漸增強，C02的釋放量逐漸減少,因一部分用于光合作用

光補償點,此時細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細胞呼吸速率

隨光照強度不斷增強，光合作用不斷增強

光飽和點,光照強度達到一定值時，光合作用不再增強

凈→光反應(yīng)光照強度②光照強度光合速率0光強光強CO2吸收CO2釋放A0BC陽生植物陰生植物光補償點光飽和點→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原（CH20）←陰生植物與陽生植物相比，CO2(光)補償點和飽和點都相應(yīng)向左移動。陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低應(yīng)用：間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。②光照強度凈真正光合速率＝凈光合速率+呼吸速率

特別說明一、綠色植物既進行光合作用又進行呼吸作用，光合作用的光反應(yīng)只在有光時進行，呼吸作用則時刻進行。一般認(rèn)為，只要溫度不變，植物的呼吸作用強度也會保持不變。二、測量光合作用的指標(biāo)及相關(guān)計算：CO2的利用總量=CO2的吸收量+自身呼吸產(chǎn)生量O2產(chǎn)生量=O2釋放量+呼吸消耗量產(chǎn)生有機物的總量=有機物的積累量+自身呼吸消耗量從海的不同深度采集到4種類型的浮游植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ），測定了每種類型的光合作用，如下圖所示。在最深處采集到的是哪種類型的浮游植物？光照強度光合速率ⅠⅡⅢⅣ→光反應(yīng)光照強度據(jù)光照強度可制定的農(nóng)作物增產(chǎn)措施②光照強度→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原（CH20）←(1)白天：適當(dāng)增強光照(2)陰雨天：適當(dāng)補光(5)種植時：★合理密植(4)間作套種時農(nóng)作物的種類

搭配，林帶樹種的配置(3)冬季溫室栽培避免高溫

過度密植減產(chǎn)的原因從生理學(xué)角度看：過度密植使得植物下半部的葉片受到的光照強度過弱（小于光補償點），使這部分葉片光合作用強度小于呼吸作用強度造成大量消耗有機物導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。③光的性質(zhì)白光>紅光、藍紫光>……>綠光⑴溫室大棚塑料薄膜的顏色最好是：無色透明⑵綠色植物生理實驗的安全燈顏色：綠色⑶水域植物（藻類—水深）的垂直分布：綠藻紅藻褐藻④光照面積OA段：A點：OB段：BC段：OC段：…隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大光合作用面積的飽和點

隨葉面積的增大，光合作用不再增強，原因是有很多葉被遮擋，光照強度在光補償點以下…干物質(zhì)量隨光合作用增強而增加隨葉面積的不斷增加，干物質(zhì)積累量不斷降低隨葉面積的不斷增加，呼吸量不斷增加④光照面積應(yīng)用：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。使中下層葉片所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的浪費?！鶦3的生成CO2濃度→暗反應(yīng)C3還原→（CH20）光合速率0CO2濃度AB2、CO2濃度A點：AB段：B點：進行光合作用所需CO2的最低濃度在一定范圍內(nèi)，隨C02濃度的提高，植物的光合速率加快

表示C02的飽和點，CO2超過該濃度，光合速率達到最大不再提高。→C3的生成CO2濃度→暗反應(yīng)C3還原→（CH20）光合速率0CO2濃度ABCO2飽和點CO2補償點？（2）CO2是植物進行光合作用的原料，只有當(dāng)環(huán)境中的CO2達到一定濃度時，植物才能進行光合作用。

（3）CO2補償點:當(dāng)光合作用吸收的二氧化碳量等于呼吸作用放出的二氧化碳量，這時外界的二氧化碳濃度就是二氧化碳補償點。當(dāng)環(huán)境中的CO2低于這一濃度時，植物的光合作用就會低于呼吸作用，消耗大于積累，長期如此植物就會死亡。(4)CO2的飽和點:一般來說，在一定的范圍內(nèi)，植物的光合作用強度隨CO2濃度的增加而增加，但達到一定濃度后，光合作用就不再增加或增加很少，這時的CO2濃度稱為CO2的飽和點。若CO2濃度繼續(xù)升高，光合作用不但不會增加，反而會下降，甚至引起植物CO2中毒而影響正常的生長發(fā)育，如右上圖所示?！鶦3的生成CO2濃度→暗反應(yīng)C3還原→（CH20）思考：1、在溫度適宜、CO2含量超過B點對應(yīng)的濃度的條件下，如何進一步提高光合效率？2、若光照充足、溫度適宜，造成B點的原因是什么？3、若再繪另一光照更弱條件下的該曲線，則圖中A點向什么方向移動。2、CO2濃度光弱，光合降低比呼吸顯著，所以要求較高的CO2水平，才能維持光合和呼吸相等，也就是CO2的補償點高。2、CO2濃度應(yīng)用：農(nóng)作物增產(chǎn)措施（2）溫室栽培，晴天適當(dāng)增加CO2濃度①施有機肥（農(nóng)家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使農(nóng)田通風(fēng)良好“正其行，通其風(fēng)”光合速率0CO2濃度AB③CO2發(fā)生器3、溫度→酶活性1、溫度→NADPH、ATP生成量暗反應(yīng)（CH20）生成量→光反應(yīng)主次2、溫度是影響氣孔開閉的因素之一3、溫度應(yīng)用：農(nóng)作物增產(chǎn)措施⑴晴天：白天適當(dāng)升溫，晚上適當(dāng)降溫以保持較高的晝夜溫差⑵連續(xù)陰雨天：白天和晚上均降溫1、適時播種；2、溫室栽培：3、防止“午休”現(xiàn)象4、H2O→[H]的生成H2O→暗反應(yīng)C3還原→（CH20）→NADPH的生成含水量1、光合作用的原料；2、植物體內(nèi)各種生化反應(yīng)的介質(zhì)；3、影響氣孔的開閉。應(yīng)用：根據(jù)作物需水規(guī)律合理灌溉；預(yù)防干旱洪澇OA段：在一定范圍內(nèi)，水越充足，光合作用速率越快5、礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。如可促進葉片面積增大，提高酶的合成速率，作為酶的激活劑等，提高光合作用速率。

(1)曲線的含義：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高使植物吸水困難，從而導(dǎo)致光合作用速率降。(2)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時、適量施肥，可以提高作物的光合作用，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。硝化細菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O2硝化細菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化細菌—化能合成作用化能合成作用硫細菌、鐵細菌硫細菌：能夠氧化H2S，并把S累積在體內(nèi)；若環(huán)境中缺少H2S，它們就把體內(nèi)的S氧化成H2SO4。2H2S+O2→2H2O+S+能量2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量硫細菌能利用上述反應(yīng)中釋放的能量來合成有機物。CO2+H2O（CH2O）+O2硫細菌鐵細菌：是能氧化硫酸亞鐵的一類細菌4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2（SO4）3+2H2O+能量鐵細菌能利用上述反應(yīng)中釋放的能量來合成有機物CO2+H2O（CH2O）+O2鐵細菌相同不同（物質(zhì)）實例異養(yǎng)生物自養(yǎng)生物都能合成物質(zhì)儲存能量無機物↓有機物人、動物、真菌、大多數(shù)細菌有機物↓有機物能否將無機物合成有機物綠色植物硝化細菌硫細菌、鐵細菌等1、異養(yǎng)生物與自養(yǎng)生物比較2、化能合成作用與光合作用比較與光合作用相關(guān)的題型一、葉綠體色素的提取、分離及分布與功能二、光合作用的過程。主要考查停止光照等條件后相關(guān)物質(zhì)的變化。三、影響光合作用的環(huán)境因素四、光合作用與細胞呼吸的綜合考查呼吸作用和光合作用的比較光合作用細胞呼吸條件在光下進行有光無光均進行場所葉綠體細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體物質(zhì)變化二氧化碳和水合成糖類，并釋放氧氣等分解葡萄糖等有機物，產(chǎn)生二氧化碳和水等能量變化光能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C物中穩(wěn)定的化學(xué)能葡萄糖等有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和ATP1．凈量與總量判斷(1)若為坐標(biāo)曲線形式，當(dāng)光照強度為0時，CO2吸收值為0，則為總量，若是負(fù)值則為凈量。(2)若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測定值，則為凈量。(3)有機物積累量一般為凈量，制造量一般為總量。2．二者之間關(guān)系總量＝凈量＋呼吸消耗考點總結(jié)①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點)。②綠色組織在有光條件下光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。

例1、下圖是在一定的CO2濃度和溫度下，某陽生植物CO2的吸收量和光照強度的關(guān)系曲線，據(jù)圖回答：（1）該植物的呼吸速率為每小時釋放CO2

mg/dm2。（2）b點表示光合作用與呼吸作用速率

。51015202530352520151050－5－10CO2吸收量mg/dm2·h光照強度（Klx）ab