第3讲-光与光合作用(高中一轮复习)

基础梳理1．叶绿体一、捕获光能的色素和叶绿体的结构(1)结构模式图：双层膜暗反应色素与光反应有关的酶决定(3)功能：进行

的场所光合作用第一页第二页，共66页。(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于

被光束照射的部位。叶绿体叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，

上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。巧记第二页第三页，共66页。2．色素的种类和功能色素功能

：蓝绿色吸收

：黄绿色叶黄素：

色

吸收胡萝卜素：

色叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b蓝紫光和红光黄橙黄蓝紫光(1)叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获。(2)叶绿体中的色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体的薄膜上，与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体的薄膜上和基质中。特别提醒第三页第四页，共66页。二、光合作用的探究历程科学家实验过程结论萨克斯绿叶在光合作用中产生了________恩格尔曼氧是由________释放出来的，________是绿色植物进行光合作用的场所鲁宾和卡门光合作用释放的氧全部来自________淀粉叶绿体叶绿体18O2O2H2O第四页第五页，共66页。2．过程(1)区别

光、色素、酶类囊体的薄膜上[H]+O2ATPATP中活跃

的化学能酶叶绿体基质C3CH2O有机物中稳

定的化学能(2)联系:光反应为暗反应提供

；暗反为光反应提供

。[H]和ATP

ADP、Pi

三、光合作用的过程1．反应式：

。第五页第六页，共66页。光合作用过程的“一、二、三、四”巧记第六页第七页，共66页。1．概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些________氧化时所释放的能量制造________的合成作用。2．实例：硝化细菌能利用

时所释放的化学能，将

合成糖类。3．绿色植物和硝化细菌都能合成有机物，因此属于________生物，而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物，属于________生物。

四、化能合成作用无机物有机物氨的氧化二氧化碳和水

自养异养第七页第八页，共66页。要点探究考点一叶绿体中色素的种类和功能1、实验：绿叶中色素的提取和分离第八页第九页，共66页。(1)．实验原理①提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。②分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。(2)．实验步骤第九页第十页，共66页。第十页第十一页，共66页。第十一页第十二页，共66页。(1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。(2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。(3)制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。

(4)滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画1～2次。(5)滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带或色素较少。注意事项实验成功的关键第十二页第十三页，共66页。实验中的注意事项及操作目的过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇溶解色素(3)加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素(4)迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化易错警示第十三页第十四页，共66页。分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画－两次使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中第十四页第十五页，共66页。2.色素的种类和吸收光谱：色素种类叶绿素(3/4)类胡萝卜素(1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色分布叶绿体的类囊体薄膜上吸收光谱A为叶绿素，主要吸收红光

和蓝紫光；B为类胡萝卜素，

主要吸收蓝紫光第十五页第十六页，共66页。2.色素的功能：

①吸收、传递光能：叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。②转换光能：只有少数处于特殊状态的叶绿素a能将光能转换为电能。3.影响叶绿素合成的因素：①光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色；②温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄；③镁等无机盐：镁是构成叶绿素的成分，缺镁叶片变黄。第十六页第十七页，共66页。4.不同颜色温室大棚的光合效率：①无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高；②叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。第十七页第十八页，共66页。命题设计下图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为(

)

A．红色B．黄色C．绿色 D．紫色在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。B第十八页第十九页，共66页。1．叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂——无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。2．由于无水乙醇会挥发，所以滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤液挥发或伤害身体。3．如果在圆形滤纸中央点一滴层析液，对叶绿体中的色素进行层析，会得到近似同心的四个色素环，由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。

4．对滤纸条的分析

(1)从色素带的宽度可推知色素含量的多少；(2)从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度大小；

(3)在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。技法提炼第十九页第二十页，共66页。植物更新空气要点探究考点二光合作用的探索历程第二十页第二十一页，共66页。第二十一页第二十二页，共66页。5.反应式及氧元素的来源去路：第二十二页第二十三页，共66页。特别提醒1.在光合作用的发现中，大多数科学家们利用了对照实验，使结果和结论更科学、准确。(1)萨克斯：自身对照，自变量为光照(一半曝光与另一半遮光)，因变量为颜色变化。(2)恩格尔曼：自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧菌的分布。(3)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O)，因变量为O2的放射性。(4)普里斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。第二十三页第二十四页，共66页。2.萨克斯在做实验时，把绿叶放在黑暗处处理一段时间，目的是消耗掉叶片中原有的营养物质。如果不进行该步操作，可能会使后来的结果即遮光处仍出现蓝色，因为其中原有的营养物质没有被充分地消耗掉。3.应用普利斯特利的实验装置和萨克斯的实验处理方法可以验证CO2是光合作用必需的原料，在实验时应注意对植物的饥饿处理。第二十四页第二十五页，共66页。归纳拓展1.应用普利斯特利的实验装置和萨克斯的实验处理方法可以验证CO2是光合作用必需的原料，在实验时应注意要将植物在暗处处理几个小时，消耗掉叶片中的营养物质。2.应用鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O是C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。3.卡尔文实验过程及现象14C标记的14CO2＋小球藻→同位素追踪其放射性{14CO4→C3→(CH2O)}。第二十五页第二十六页，共66页。1.实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。2.排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进3.观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。4.实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。

恩格尔曼实验方法的巧妙之处易错警示第二十六页第二十七页，共66页。光反应暗反应条件必须在光下有光、无光都可以场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质物质转化要点探究考点三光合作用过程1.光反应与暗反应的比较：第二十七页第二十八页，共66页。光反应暗反应能量转化光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能联系光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，如图：第二十八页第二十九页，共66页。2.光合作用过程中元素去向：第二十九页第三十页，共66页。特别提醒1.若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。2.CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。3.光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。第三十页第三十一页，共66页。3.条件骤变时物质量的变化：条件首先变化物质随后变化物质CO2供应不变，突然光照[H]、ATP增加C3减少，C5增加CO2供应不变，停止光照[H]、ATP减少C3增加，C5减少光照不变，CO2供应增加C3增加，C5减少[H]、ATP减少光照不变CO2，供应停止C3减少，C5增加[H]、ATP增加第三十一页第三十二页，共66页。特别提醒第三十二页第三十三页，共66页。第三十三页第三十四页，共66页。第三十四页第三十五页，共66页。外界因素对光合作用影响的实质影响因素产生影响影响过程光照强度影响水的光解产生[H]影响ATP的形成主要是光反应阶段CO2浓度影响C3的合成主要是暗反应阶段温度影响光合作用酶的活性关键一点第三十五页第三十六页，共66页。1．如图为叶绿体的结构与功能示意图，请据图判断下列有关说法中不正确的是()命题设计A．叶片呈绿色是由于Ⅰ上含有大量叶绿素B．能够将光能转换为稳定的化学能的过程是在Ⅰ上完成的C．Ⅱ中CO2被固定并还原成图中的甲物质D．Ⅰ、Ⅱ上酶的种类、功能不相同Ⅰ为叶绿体类囊体薄膜，其上含有大量叶绿素暗反应在叶绿体基质，将活跃的化学能转化为稳定的化学能Ⅱ为叶绿体基质，进行暗反应形成有机物甲酶催化的化学反应不相同B第三十六页第三十七页，共66页。2.近年来南极上空的臭氧空洞逐渐增大，地表紫外线照射量增加，紫外线为高能量光线，在生物体内易激发超氧化物形成，致使脂质氧化而破坏其功能。据此分析，植物短暂暴露在高紫外线条件下，光合作用能力立即明显受到抑制的原因主要是(

)A．光合作用酶受到破坏

B．囊状膜受到破坏C．暗反应受抑制

D．DNA受到破坏紫外线破坏植物的膜结构B膜结构第三十七页第三十八页，共66页。1.内部因素对光合作用速率的影响(1)同一植物的不同生长发育阶段曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。

应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。要点探究考点四光合作用速率的影响因素第三十八页第三十九页，共66页。(2)同一叶片的不同生长发育时期曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。

应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。第三十九页第四十页，共66页。2.单因子变量对光合作用的影响(外界因素)(1)光照——光合作用的动力①光照时间越长，产生的光合产物越多。②光质，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。第四十页第四十一页，共66页。第四十一页第四十二页，共66页。第四十二页第四十三页，共66页。(1)外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律：①呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移；呼吸速率减小，CO2(光)补偿点应左移。②呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降，CO2(光)补偿点右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点左移。(2)对于有饱和点(平衡点)的坐标曲线，分析其限制因素的时候要分两部分：①达到饱和点以前的限制因素，为横坐标表示的因素；②达到饱和点以后的限制因素，为横坐标表示的因素以外的因素。④应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。易错警示第四十三页第四十四页，共66页。(2)光照面积曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。第四十四页第四十五页，共66页。OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。(3)CO2浓度曲线分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。第四十五页第四十六页，共66页。应用：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。第四十六页第四十七页，共66页。(4)必需矿质元素曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。

应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。第四十七页第四十八页，共66页。(5)温度曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。第四十八页第四十九页，共66页。曲线分析：O～P段限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其O～P段不断加强，光合速率不断提高。P～Q段，图中标出的双因子共同起作用。当到Q点之后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的另一因子的方法。3.多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)第四十九页第五十页，共66页。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。第五十页第五十一页，共66页。各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。特别提醒第五十一页第五十二页，共66页。命题设计1.甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是(

)第五十二页第五十三页，共66页。C3减少[H]、ATP增加A．甲图中，在a′点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在b′点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的D．若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加

没有达到饱和点，限制因素为横坐标表示的因素达到饱和点以后，限制因素为横坐标表示的因素以外的因素最适温度光增强√第五十三页第五十四页，共66页。2.如图表示环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析，正确的是(

)A．当处于a或b点时，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中均可产生ATPB．当所处环境中缺镁时，在CO2含量不变的情况下，a点可能降到b点C．与a点相比，b点时叶绿体中三碳化合物含量较多D．a点与b点光合作用速率差异的原因是光照强度和CO2浓度的不同

光合呼吸同时进行呼吸第一阶段呼吸第二阶段进行的暗反应，不产生ATP，应该是类囊体薄膜上色素减少最大光合减小光照相同，b点CO2少，所以固定形成的C3少光照相同B第五十四页第五十五页，共66页。技法提炼对于有饱和点(平衡点)的坐标曲线，分析其限制因素的时候要分两部分：(1)达到饱和点以前的限制因素，为横坐标表示的因素。(2)达到饱和点以后的限制因素，为横坐标表示的因素以外的因素。第五十五页第五十六页，共66页。1．混淆表观光合作用速率与真正光合作用速率①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。(1)表观(净)光合作用速率与真正光合作用速率的表示方法：②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。(2)表观光合作用速率与真正光合作用速率的关系：易错警示第五十六页第五十七页，共66页。①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。第五十七页第五十八页，共66页。2．补偿点和饱和点并不是固定不变的植物的光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点受外界环境影响，当外界环境变化时，光(CO2)补偿点和饱和点都会发生相应变化，规律如下：(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。(2)若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。第五十八页第五十九页，共66页。测定光合作用速率图解知识拓展第五十九页第六十页，共66页。1．“半叶法”测定原理：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，MA＝初