高中生物高三复习能量之源—光与光合作用

1、能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取和分离实验：绿叶中色素的提取和分离 （一）、原理（一）、原理 色素溶于有机溶剂而不溶于水，用无色素溶于有机溶剂而不溶于水，用无水乙醇提取色素。水乙醇提取色素。 色素在层析液中的溶解度不同，溶解色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。这样使各种色素相互分离。反之则慢。这样使各种色素相互分离。 （二）、操作步骤：（二）、操作步骤： 提取色素提取色素 制备滤纸条制备滤纸条 画滤液细线画滤液细线 分离色素分离色素 观察与记录观察与记录

2、1、提取色素、提取色素称取绿叶称取绿叶剪碎剪碎研磨：迅速、充分研磨：迅速、充分SiO2：有助于研磨充分：有助于研磨充分CaCO3：防止研磨中色素被破坏：防止研磨中色素被破坏无水乙醇：溶解色素无水乙醇：溶解色素鲜嫩、色深的叶片鲜嫩、色深的叶片,保证含有较多色素。保证含有较多色素。过滤：单层尼龙布过滤：单层尼龙布收集滤液：棉塞封管收集滤液：棉塞封管 色素提取液呈淡绿色的原因：色素提取液呈淡绿色的原因： 1 1、研磨不充分，色素未能充分提取出来。、研磨不充分，色素未能充分提取出来。 2 2、称取绿叶过少，或加入无水乙醇过多，、称取绿叶过少，或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。色素溶液浓度小。 3 3

3、、未加、未加CaCO3或加入过少，色素分子部分或加入过少，色素分子部分被破坏。被破坏。试回答：试回答：（1 1）A A处理得到的溶液颜色是处理得到的溶液颜色是_【典例】【典例】某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是下列分析错误的是A A甲可能是因为研磨时未加入甲可能是因为研磨时未加入SiO2SiO2B B乙可能是因为研磨时未加入乙可能是因为研磨时未加入CaCO3CaCO3C C丙可能误用蒸馏水做提取液和

4、层析液丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液D D丁是正确操作得到的理想结果丁是正确操作得到的理想结果解析：色素的提取和分离实验中，解析：色素的提取和分离实验中，SiO2可使菠菜叶可使菠菜叶研磨充分，研磨充分，CaCO3可防止叶绿素受到破坏，未加可防止叶绿素受到破坏，未加入入SiO2和和CaCO3时，会发生甲、乙图示的现象，时，会发生甲、乙图示的现象，A、B项正确；丙图中色素含量基本为零，可能是项正确；丙图中色素含量基本为零，可能是误用蒸馏水做提取液和层析液的结果，误用蒸馏水做提取液和层析液的结果，C项正确。项正确。丁图显示含量最高的是叶黄素，实际上正常绿色丁图显示含量最高的是叶黄素，实际上正常绿色

5、叶片中叶绿素叶片中叶绿素a和叶绿素和叶绿素b多，多，D项错误。项错误。 2、制备滤纸条、制备滤纸条 取一干燥的定性滤纸，将滤纸剪成长取一干燥的定性滤纸，将滤纸剪成长10cm10cm、宽、宽1cm1cm的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角, ,在距在距滤纸条一端滤纸条一端1cm1cm处用铅笔画一条横线。处用铅笔画一条横线。 3、画滤液细线、画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细而直的滤液细线。待滤液匀地画一条细而直的滤液细线。待滤液干后，重复多次画线。干后，重复多次画线。 注意：注意： 多画几次多画几次保证有较多的

6、色素保证有较多的色素 细、直、齐细、直、齐使色素扩散的起点相同使色素扩散的起点相同 4 4、色素分离、色素分离 方法：纸层析法方法：纸层析法 层析液：用于分离绿叶中的色素层析液：用于分离绿叶中的色素 成分：石油醚成分：石油醚+ +丙酮丙酮+ +苯苯 9393号汽油号汽油 注意：层析液液面不没及滤液细线注意：层析液液面不没及滤液细线 5、观察结果、观察结果胡萝卜素：橙黄色胡萝卜素：橙黄色 最窄最窄 含量最少含量最少叶黄素：叶黄素： 黄色黄色 较窄较窄叶绿素叶绿素a a：蓝绿色：蓝绿色 最宽最宽 含量最多含量最多叶绿素叶绿素b b：黄绿色：黄绿色 较宽较宽含量：叶含量：叶a a叶叶b b叶黄素胡萝

7、卜素叶黄素胡萝卜素溶解度：胡萝卜素叶黄素叶溶解度：胡萝卜素叶黄素叶a a叶叶b b类胡萝卜素占类胡萝卜素占1/41/4叶绿素占叶绿素占3/43/4一、光合色素一、光合色素 1 1、种类、种类 类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光 叶绿素：主要吸收蓝紫光、红光叶绿素：主要吸收蓝紫光、红光 （C、H、O、N、Mg）叶绿素分子式叶绿素分子式叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素的吸收光谱叶绿素的吸收光谱0400500600700 nm 50100叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a类胡萝卜素的吸收光谱类胡萝卜素的吸收光谱 不同颜色温室大棚的光合效率不同颜色

8、温室大棚的光合效率 1 1、无色透明的塑料大棚或玻璃大棚无色透明的塑料大棚或玻璃大棚各各色光均能透过，所以无色透明的大棚色光均能透过，所以无色透明的大棚光合光合效率最高效率最高。 2 2、有色大棚主要透过同色光，其他光波被有色大棚主要透过同色光，其他光波被吸收。吸收。要想生产特殊品质的蔬菜、水果，要想生产特殊品质的蔬菜、水果，可选用有色大棚膜，此膜可透过同色光，可选用有色大棚膜，此膜可透过同色光，如蓝紫膜或红橙膜。如蓝紫膜或红橙膜。 3 3、叶绿素对绿光吸收最少，因此、叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料绿色塑料大棚大棚（只透过绿光）（只透过绿光）光合效率最低光合效率最低。所以。所以一般不用绿色

9、薄膜。一般不用绿色薄膜。 4 4、补充光源：、补充光源：红光灯、蓝紫光灯红光灯、蓝紫光灯 2 2、性质、性质 都不溶于水，易溶于有机溶剂都不溶于水，易溶于有机溶剂 影响叶绿素合成的因素：影响叶绿素合成的因素： （1 1）光）光：主要条件：主要条件 无光无光黄化现象黄化现象 （2 2）温度）温度：通过影响酶的活性进而影响叶绿素：通过影响酶的活性进而影响叶绿素的合成。秋天叶片变黄，早春寒潮过后秧苗变白的合成。秋天叶片变黄，早春寒潮过后秧苗变白等现象等现象低温抑制叶绿素的形成。低温抑制叶绿素的形成。 （3 3）矿质元素）矿质元素：缺：缺N、Mg2+老叶先变黄老叶先变黄一、光合色素一、光合色素 3、功

10、能功能 吸收、传递、转化光能吸收、传递、转化光能 4 4、分布、分布 类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上二、叶绿体的结构功能二、叶绿体的结构功能 光合作用的场所光合作用的场所 1 1、光反应场所：、光反应场所： 类囊体薄膜类囊体薄膜增大膜面积增大膜面积 分布光合色素和光反应阶段所需酶分布光合色素和光反应阶段所需酶 2 2、暗反应场所：、暗反应场所： 叶绿体基质叶绿体基质分布暗反应阶段所需酶分布暗反应阶段所需酶三、光合作用探究历程三、光合作用探究历程17711771年（英）普里斯特利的实验年（英）普里斯特利的实验 普利斯特利：普利斯特利：植物可以更植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸新因蜡烛燃烧或动物呼吸

11、而变污浊的空气。而变污浊的空气。17791779年，荷兰科学家英格豪斯的实验：年，荷兰科学家英格豪斯的实验：光和绿叶在更新空气中不可缺少光和绿叶在更新空气中不可缺少17851785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；吸收的是二氧化碳；18451845年，梅耶指出，植物在进行光合作年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；用时，把光能转变成化学能储存起来； 1864年，萨克斯年，萨克斯(德德)的实验的实验（置于暗处几小时）（置于暗处几小时）思考：思考：目的是什么？目的是什么？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光 1864年，（德）萨

12、克斯的实验年，（德）萨克斯的实验 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉绿色叶片在光合作用中产生了淀粉萨克斯实验示意图萨克斯实验示意图 萨克斯：光合作用的产物是淀粉，条件需要光。萨克斯：光合作用的产物是淀粉，条件需要光。 实验过程：实验过程：一半遮光，一半曝光：一半遮光，一半曝光：自身对照自身对照酒精脱色：酒精脱色：色素溶解到酒精中，排除叶片颜色色素溶解到酒精中，排除叶片颜色 对实验的干扰。对实验的干扰。碘蒸气处理：碘蒸气处理：检测淀粉的有无检测淀粉的有无饥饿处理植物（暗处理）：饥饿处理植物（暗处理）：消耗叶片内的有机物消耗叶片内的有机物现象：现象：曝光处变蓝，遮光处不变蓝曝光处变蓝，遮光处不变蓝 恩

13、格尔曼：恩格尔曼：光合作用放氧部位是叶绿体光合作用放氧部位是叶绿体 实验：实验：水绵水绵好氧菌好氧菌黑暗黑暗无空气无空气极细光束极细光束好氧菌只分布在叶好氧菌只分布在叶绿体被光束照射到的部位周围。绿体被光束照射到的部位周围。完全曝光完全曝光好氧菌分布在叶绿好氧菌分布在叶绿体所有受光照射到的部位。体所有受光照射到的部位。排除排除O2 2光的干扰光的干扰 实验分析：实验分析： 叶绿体上见光部分和不见光部分叶绿体上见光部分和不见光部分自身对照自身对照 极细光束照射实验与完全曝光实验极细光束照射实验与完全曝光实验对比实对比实验。验。 结论：结论： 叶绿体是光合作用的场所，光合作用过程能产叶绿体是光合作

14、用的场所，光合作用过程能产生生O O2 2。 恩格尔曼实验：恩格尔曼实验： 用透过三棱镜的光（连续光谱）用透过三棱镜的光（连续光谱）水绵临时装片、好氧菌水绵临时装片、好氧菌现象：现象：发现大量好氧菌聚集在红光和蓝紫光区域发现大量好氧菌聚集在红光和蓝紫光区域结论：结论：叶绿体主要吸收红光、蓝紫光叶绿体主要吸收红光、蓝紫光照射照射 鲁宾、卡门鲁宾、卡门 同位素标记法同位素标记法O2H18O218O2O2H2OC18O2CO2H218O结论：结论：光合作用释放的氧气来自于水中的氧。光合作用释放的氧气来自于水中的氧。如图表示在较强光照且温度相同以及水和小球藻如图表示在较强光照且温度相同以及水和小球藻悬

15、浮液的质量相等的条件下，小球藻进行光合作悬浮液的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是正确的是( )( )A.YA.Y2 2的质量大于的质量大于Y Y3 3的质量的质量B.B.中小球藻悬浮液的质量大于中小球藻悬浮液的质量大于中小球藻中小球藻悬浮液的质量悬浮液的质量C.C.中水的质量大于中水的质量大于中水的质量中水的质量D.D.试管试管的质量大于试管的质量大于试管的质量的质量【解题指南】【解题指南】1.1.考查实质：光合作用中考查实质：光合作用中O O2 2的来源。的来源。2.2.解题关键：解题关键：H H2

16、 2O O中的氧形成中的氧形成O O2 2，看准标记元素的来源。，看准标记元素的来源。【解析】【解析】选选C C。Y Y1 1和和Y Y3 3是是O O2 2，Y Y2 2和和Y Y4 4是是1818O O2 2，因此，因此Y Y2 2的质量大于的质量大于Y Y3 3；中小球藻悬浮液中含有中小球藻悬浮液中含有(CH(CH2 21818O)O)，而，而中小球藻悬浮液含有中小球藻悬浮液含有(CH(CH2 2O)O)，故，故中小球藻悬浮液质量大于中小球藻悬浮液质量大于中的；中的；和和中的水中的水都为都为H H2 21818O O，且含量相同，因此质量相等；在试管，且含量相同，因此质量相等；在试管和和

17、原有质原有质量相等的情况下，量相等的情况下，中释放出的是中释放出的是1818O O2 2，而，而中释放出的是中释放出的是O O2 2，故剩余重量故剩余重量大于大于。【变式备选】【变式备选】如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细光束对水绵细胞的不同部位暗环境里，然后用极细光束对水绵细胞的不同部位( (如如a a处处) )做点做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被

18、光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了部位。此实验证明了( )( )A.A.氧气是由水分解来的氧气是由水分解来的B.B.叶绿体是光合作用的场所叶绿体是光合作用的场所C.C.光合作用能产生淀粉光合作用能产生淀粉D.D.光合作用需以二氧化碳作原料光合作用需以二氧化碳作原料【解析】【解析】选选B B。在没有空气的黑暗环境里，用极细光束对水绵细。在没有空气的黑暗环境里，用极细光束对水绵细胞的不同部位做点状投射，好氧细菌聚集在叶绿体被光投射处，胞的不同部位做点状投射，好氧细菌聚集在叶绿体被光投射处，其他部位

19、不聚集，说明被极细光束照到的叶绿体产生了氧气；其他部位不聚集，说明被极细光束照到的叶绿体产生了氧气；若装片完全暴露在光下，好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位，若装片完全暴露在光下，好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位，这又进一步说明叶绿体受光部位产生了氧气。这又进一步说明叶绿体受光部位产生了氧气。三、光合作用探究历程三、光合作用探究历程 卡尔文卡尔文 同位素标记法同位素标记法 用用14C标记的标记的14CO2供小球藻进行光合作用，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，最终追踪检测其放射性，最终探明探明CO2中的中的碳碳在在光合作用中光合作用中转化转化成有机物中碳的成有机物中碳的途径途径卡卡尔文循环

20、。尔文循环。四、光合作用过程四、光合作用过程 （一）光反应（一）光反应 1 1、场所：、场所：类囊体薄膜类囊体薄膜 2 2、条件：、条件：光、色素、酶光、色素、酶 （H2O、ADP、Pi） 3 3、物质转化、物质转化ATP的合成的合成 ：水的光解：水的光解：四、光合作用过程四、光合作用过程 4、能量转化：、能量转化： 光能光能ATP中活跃的化学能中活跃的化学能 5、实质：、实质： 光能转变成活跃的化学能，放出氧气。光能转变成活跃的化学能，放出氧气。四、光合作用过程四、光合作用过程 （二）暗反应（二）暗反应 1 1、场所：、场所：叶绿体基质叶绿体基质 2 2、条件：、条件：酶、酶、ATP、 H、

21、（、（CO2、C5） 3 3、物质转化、物质转化CO2的固定：的固定：三碳化合物被还原三碳化合物被还原:四、光合作用过程四、光合作用过程 4、能量转化：、能量转化： ATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 5、实质：、实质： 同化同化CO2形成有机物形成有机物 如如C6H12O6 将将ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能储存起来。化学能储存起来。四、光合作用过程四、光合作用过程 总反应式：总反应式：四、光合作用过程四、光合作用过程 （三）联系（三）联系 1 1、光反应为暗反应提供、光反应为暗反应提供ATP、H 暗反

22、应为光反应提供暗反应为光反应提供ADP、Pi 2 2、没有光反应，暗反应无法进行、没有光反应，暗反应无法进行 没有暗反应，有机物无法合成没有暗反应，有机物无法合成 光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。两阶段相辅相成。成阶段。两阶段相辅相成。四、光合作用过程四、光合作用过程 不同条件下，叶绿体内各种物质的动态不同条件下，叶绿体内各种物质的动态变化变化 注意：以下各物质含量的变化是在外界注意：以下各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的，且是相条件改变后的短

23、时间内发生的，且是相对含量的变化。对含量的变化。条件条件首先变化物质首先变化物质 随后变化物质随后变化物质光照停光照停CO2不变不变突然光照突然光照CO2不变不变光照不变光照不变CO2停停光照不变光照不变CO2增多增多光照不变光照不变 CO2不变不变有机物运输受阻有机物运输受阻H ATP C3 C5（CH2O) H ATPC3 C5 （CH2O) C3 C5 H ATP （CH2O) H ATP （CH2O) C3 C5C3 C5H ATP （CH2O) 五、影响光合作用速率的因素五、影响光合作用速率的因素 （一）内部因素（一）内部因素 1 1、不同种类的植物，光合速率不同、不同种类的植物，光

24、合速率不同 遗传差异遗传差异 阳生植物与阴生植物阳生植物与阴生植物五、影响光合作用速率的外界因素五、影响光合作用速率的外界因素 1 1、光照强度、光照强度 2 2、CO2 2浓度浓度 3 3、温度、温度 光补偿点：光补偿点：光合作用所吸收的光合作用所吸收的COCO2 2与该温度条件与该温度条件下呼吸作用所释放的下呼吸作用所释放的COCO2 2量达到平衡时的光照强量达到平衡时的光照强度。度。 此时此时光合作用强度光合作用强度主要受主要受光反应产物的限制光反应产物的限制。 光饱和点：光饱和点：当光照强度增加到一定强度后，光合当光照强度增加到一定强度后，光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为光饱和点。就称为光饱和点。 此时此时光合作用强度光合作用强度受受暗反应系统中酶的数量暗反应系统中酶的数量、活活性和性和COCO2 2浓度的限制，还受光合色素数量限制浓度的限制，还受光合色素数量限制。阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物A1B1C1 光能利用率：一般是指单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地