高三生物一輪復(fù)習(xí)課件第9講(1)光合作用過程原理及影響因素

第9講光合作用過程、原理及影響因素第二單元細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？問題探討可避免由于自然環(huán)境中光照強(qiáng)度不足導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度低而減產(chǎn)人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)這些是影響植物生長的重要外部條件，因此要進(jìn)行控制，以便植物達(dá)到最佳的生長狀態(tài)2為什么要控制二氧化碳濃度，營養(yǎng)液成分和溫度等條件？在自然界，萬物生長靠太陽。光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑，被稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”。

白化苗由于不能形成葉綠素，無法進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡?？梢?，葉片中的色素與光能的捕獲有關(guān)。綠葉中有哪些色素呢？玉米（白化苗）玉米（正常苗）1.如何提取、分離色素？（實(shí)驗(yàn)原理）2.實(shí)驗(yàn)中二氧化硅（SiO2）、碳酸鈣（CaCO3）作用是什么？3.在圓形濾紙的中央點(diǎn)開始，對(duì)葉綠體的色素進(jìn)行層析，會(huì)看到什么現(xiàn)象4.光合色素主要吸收什么光？，和它的顏色有什么關(guān)系？5.為什么葉綠體結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用？6.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)有何巧妙之處?認(rèn)真閱讀教材，完成一輪復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)資料知識(shí)自主梳理部分，深入思考并小組討論以下問題：知識(shí)點(diǎn)一

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（

一）綠葉中色素的提取和分離①提取原理②分離原理無水乙醇可以用體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉來替代。用

提取色素（色素能溶解在有機(jī)溶劑中）。用

分離色素。層析液

綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣，綠葉中色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分開。

紙層析法分離的方法：1.實(shí)驗(yàn)原理（由20份石油醚、2份丙酮、1份苯混合而成）實(shí)驗(yàn)材料：新鮮的綠葉（如菠菜的綠葉）實(shí)驗(yàn)儀器：干燥的定性濾紙，試管，棉塞，試管架，研缽，玻璃漏斗，尼龍布，毛細(xì)吸管，剪刀，藥匙，量筒(10mL)，天平等。實(shí)驗(yàn)試劑：無水乙醇，層析液，二氧化硅和碳酸鈣。（

一）綠葉中色素的提取和分離2.材料用具①稱取5g的綠葉，剪去主葉脈、剪碎，放入研缽中。②放入少許二氧化硅和碳酸鈣再放入10mL無水乙醇碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞二氧化硅有助于研磨得充分，（成熟、新鮮、濃綠）（

一）綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟防止無水乙醇揮發(fā)防止色素被氧化③迅速、充分地研磨葉綠體能夠被充分破壞，使得色素能充分被釋放出來（

一）綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟④將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。用單層尼龍布過濾，過濾葉脈及二氧化硅等，濾紙吸附色素，不能過濾。⑤收集濾液,封口。盛放濾液的試管用棉塞塞緊，防止無水乙醇的揮發(fā)（

一）綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟1cm將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線；剪去兩角的原因？防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過快而使形成的色素帶不整齊⑥制備濾紙條（

一）綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟要求：（1）細(xì)、齊、勻

（2）干燥后重復(fù)1—2次用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線（也可將濾液倒入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細(xì)線）。待濾液干后，再重畫一到兩次；防止色素帶重疊而影響分離效果增加色素量，使分離出的色素帶清晰⑦畫濾液細(xì)線濾液細(xì)線畫濾液細(xì)線（

一）綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟⑧分離綠葉中的色素（1）為何濾液細(xì)線不能觸及層析液？（防止色素溶解在層析液中）（2）為何要蓋上培養(yǎng)皿？（防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒）（

一）綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟將適量層析液倒入試管，插入濾紙，棉塞塞緊試管口。注意，細(xì)線不能觸及層析液（藍(lán)綠色)（黃綠色）（橙黃色）（黃色）（

一）綠葉中色素的提取和分離4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果濾紙條上呈現(xiàn)四條顏色、寬度不同的色素胡蘿卜素（橙黃色）葉綠素ａ（藍(lán)綠色）葉綠素ｂ（黃綠色）葉黃素（黃色）①色素帶越高→溶解度越大②色素帶越寬→含量越多（胡＞黃＞a＞b）（a＞b＞黃＞胡）→擴(kuò)散速度越快③相鄰兩條色素帶之間距離最遠(yuǎn)的是胡蘿卜素和葉黃素，最近的是葉綠素a和葉綠素b（

一）綠葉中色素的提取和分離4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果在圓形濾紙的中央點(diǎn)開始，對(duì)葉綠體的色素進(jìn)行層析，會(huì)看到什么現(xiàn)象？會(huì)出現(xiàn)四個(gè)同心圓的色素帶，從外往里依次為：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)。變式過程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠使濾液中色素含量高試劑二氧化硅利于綠葉的充分研磨碳酸鈣防止研磨過程中色素被破壞無水乙醇提取色素關(guān)鍵步驟研磨要迅速、充分提取較多色素、防止溶劑揮發(fā)盛濾液的試管口加棉塞防止溶劑揮發(fā)用單層尼龍紗布過濾而不用濾紙防止色素吸附在濾紙上分離色素試劑層析液分離色素關(guān)鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過快濾液細(xì)線重復(fù)畫若干次，且要求細(xì)、直、齊使分離的色素帶清晰濾液細(xì)線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中（1）濾紙條上色素帶顏色較淺原因分析①未加入二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取。②加入無水乙醇過多，色素濃度小。③稱取綠葉過少或放置數(shù)天的綠葉含色素少。(2)濾紙條最下面兩條色素帶較淺:①未加碳酸鈣或加入量過少，葉綠素被破壞②實(shí)驗(yàn)材料（如泛黃的葉片）中葉綠素的含量較少（

一）綠葉中色素的提取和分離5.實(shí)驗(yàn)誤差(3)濾紙條看不到色素帶:(4)濾紙條上色素帶重疊:①忘記畫濾液細(xì)線;②濾液細(xì)線接觸到層析液,且時(shí)間較長,色素全部溶解到層析液中。（

一）綠葉中色素的提取和分離5.實(shí)驗(yàn)誤差沒經(jīng)干燥處理,濾液細(xì)線不能達(dá)到細(xì)、直、勻的要求,使色素?cái)U(kuò)散不一致造成的。

陽光是由不同波長的光組成組合成的復(fù)合光，在穿過三棱鏡時(shí)，不同波長的光會(huì)分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。光譜三棱鏡（二）葉綠體中色素的吸收光譜分析1.吸收光譜這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。分別讓不同顏色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光特別注意：因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。（二）葉綠體中色素的吸收光譜分析光吸收量葉綠素b葉綠素a類胡蘿卜素波長/nm①葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光；②葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同；類胡蘿卜素和葉綠素的吸收峰值不同③類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，不吸收紅光；④葉綠體中的色素只吸收可見光，而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收。光是一種電磁波?？梢姽獾牟ㄩL是400-760nm。不同波長的光，顏色不同。波長小于400nm的光是紫外光，波長大于760nm的光是紅外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。吸收、傳遞（四種色素）、轉(zhuǎn)化（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a）光能葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg胡蘿卜素：C40H56葉黃素：C40H56O2（二）葉綠體中色素的吸收光譜分析2.色素功能比較項(xiàng)目光合色素細(xì)胞液色素存在部位葉綠體液泡溶解性脂溶性水溶性代表種類類胡蘿卜素和葉綠素花青素顏色橙黃、黃、綠紅、藍(lán)、紫顏色變化不隨pH改變變化顏色隨pH改變變化顏色紅莧菜：炒菜菜湯出色，因?yàn)槭撬苄缘幕ㄇ嗨?。胡蘿卜：炒菜菜湯不出色，因?yàn)槭侵苄缘暮}卜素。植物色素(1)光照

光照是影響葉綠素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。(2)溫度

溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成；另外，低溫時(shí)葉綠素分子易被破壞，因而秋天葉片變黃。(3)礦質(zhì)元素

葉綠素中含N、Mg等礦質(zhì)元素，若缺乏將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，老葉先變黃；Fe是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也會(huì)導(dǎo)致葉綠素合成受阻，幼葉先變黃。（二）葉綠體中色素的吸收光譜分析3.影響葉綠素合成因素

秋季，葉片的葉綠素分子在低溫下易被破壞，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定，所以顯出類胡蘿卜素的顏色。3.銀杏的葉秋季為什么變黃了？2.秋天楓葉變紅色的原因是什么？

秋天降溫時(shí)，植物體為適應(yīng)寒冷環(huán)境，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色。1.葉片為什么大多呈綠色？

正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3∶1，且對(duì)綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色。深化拓展1

溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補(bǔ)充什么顏色的光源？提示

最好選用無色透明的玻璃或塑料薄膜，因?yàn)樗梢允垢鞣N顏色的光通過；補(bǔ)充光源可選擇紅光或藍(lán)紫光深化拓展22.葉綠體的形態(tài)(光鏡下)一般呈扁平的橢球形或球形。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)(電鏡下)外膜內(nèi)膜基質(zhì)核糖體DNA類囊體基粒電鏡照片模式圖（三）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1.葉綠體的分布主要分布于綠色植物的葉肉細(xì)胞葉綠體外膜內(nèi)膜雙層膜（外膜、內(nèi)膜），基質(zhì)（暗反應(yīng)有關(guān)地酶、DNA、RNA核糖體）基粒（由類囊體堆疊而成）含光合作用有關(guān)的酶基?；|(zhì)核糖體DNA類囊體葉綠體簡(jiǎn)筆圖類囊體薄膜；色素分布3.葉綠體的結(jié)構(gòu)(電鏡下)（三）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能模式圖②在類囊體膜上分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和基質(zhì)中含有進(jìn)行光合作用所必需的酶。①葉綠體內(nèi)含有大量的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)展了受光面積；思考：葉綠體是細(xì)胞進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，其在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)與功能相適應(yīng)表現(xiàn)在？實(shí)驗(yàn)一

把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，然后用極細(xì)的光束照射水綿。選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處？結(jié)論：葉綠體光合作用釋放氧氣，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。

極細(xì)光束

均勻光照水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗無空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位4.探究葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)(恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一))三棱鏡結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光綜合上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出：照射水綿好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域葉綠體主要吸收紅光與藍(lán)紫光用于光合作用放出O2。4.探究葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)(恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二)實(shí)驗(yàn)分析——恩格爾曼實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處①實(shí)驗(yàn)材料的選擇：選擇水綿——具有細(xì)而長的螺旋帶狀葉綠體便于觀察。②排除干擾的方法：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。③觀察指標(biāo)的設(shè)計(jì)：通過檢測(cè)需氧細(xì)菌的分布，準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。④實(shí)驗(yàn)對(duì)照的設(shè)計(jì)：設(shè)置極細(xì)光束和黑暗、完全曝光和黑暗兩次對(duì)照，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由光照引起的，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有說服力。

1.水和無機(jī)鹽是細(xì)胞的重要組成成分。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（

）（2）葉綠體的類囊