2024年高考生物一輪復(fù)習(xí)光合作用課件

光合作用與能量轉(zhuǎn)化Photosynthesis導(dǎo)01植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工程完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色、白色的光源。1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？①避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導(dǎo)致光合作用強度低而造成減產(chǎn)②可根據(jù)植物生長的情況調(diào)控人工光源的強度和不同色光（光質(zhì)），使蔬菜產(chǎn)量達到最大導(dǎo)植物為什么呈現(xiàn)綠色？3.為什么要控制CO2濃度、營養(yǎng)液成分和溫度條件？影響植物光合作用的環(huán)境因素，通過控制使植物達到最佳生長狀態(tài)2.能不能用綠色的光源？自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物光合作用/化能合成作用…捕食/寄生/共生…太陽光能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑光合作用過程中具體是哪個結(jié)構(gòu)中的哪些物質(zhì)能夠吸收傳遞轉(zhuǎn)化光能？評一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Q1.對于一棵樹來說，哪些部位可以進行光合作用？綠色植物的綠色部分，主要是葉片Q2.為什么這些部位呈現(xiàn)綠色？說明有綠顏色的色素Q3.觀察下圖兩種玉米植株的顏色，思考：思考哪株植物能長久存活？葉片是進行光合作用的主要器官正常植株，因為白化植株養(yǎng)分耗盡后就會死亡白化植株呈現(xiàn)白色正常植株呈現(xiàn)綠色不久后死亡正常存活無綠色色素含綠色色素說明色素是進行光合作用的必要條件光能評綠葉中有哪些可以捕獲光能的色素呢？實驗：綠葉中色素的提取和分離評一、實驗：綠葉中色素的提取和分離色素的提取色素的分離1.色素的提取步驟：(1)色素的提取方法：過濾法(2)色素的提取原理：色素易溶于有機溶劑無水乙醇①稱取5g新鮮綠葉，減去主葉脈，剪碎，放入研缽中；(3)色素的提取步驟：②向研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入5~10mL無水乙醇，迅速、充分地進行研磨；溶解色素；使研磨更加充分；防止色素被破壞；二氧化硅：碳酸鈣：無水乙醇：迅速：防止乙醇揮發(fā)及色素被破壞保證色素充分溶解充分：色素含量多新鮮綠葉：評③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）中進行過濾，將濾液收集到試管中、及時用棉塞將試管口塞嚴。單層尼龍布：不用濾紙、紗布（濾紙、紗布會吸收大量濾液）防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化及時用棉塞將試管口塞嚴：2.色素的分離(1)色素的分離方法：紙層析法色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子隨(2)色素的分離原理：層析液在紙條上的擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得慢，因而可用層析液將不同的色素分離。(3)色素的分離步驟：①制備濾紙條：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，再將濾紙條一段剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細的橫線；干燥：使層析液在濾紙條上快速擴散評剪去兩角：防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快而使形成的色素帶不齊用鉛筆畫細線：“打草稿”（不用記）②畫濾液細線：用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地劃出一條細線（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地細線）。待濾液干后，再重畫一到兩次。畫出的濾液細線要求細齊直，原因是：增加濾液細線中色素的含量，使分離的色素帶清晰分明待濾液干后再畫：再重畫一到兩次：防止濾液細線擴散過寬③分離綠葉中的色素：將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細線的一段朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞緊緊塞住試管口（也可以用小稍微代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯）。濾液細線不能接觸層析液：層析液也是有機溶劑，濾液細線一旦接觸層析液會導(dǎo)致色素直接溶解在層析液中，而不能在濾紙條上擴散了防止色素帶重疊而影響分離效果評塞住試管口/培養(yǎng)皿蓋住小燒杯：防止層析液揮發(fā)3.觀察與記錄考點一：排序考點二：顏色考點三：含量胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色黃色藍綠色黃綠色葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素考點四：溶解度考點五：擴散速度評延伸思考：實驗裝置的改進在濾紙的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？會出現(xiàn)四個同心圓的色素帶，從外往里依次為：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)色素的分離和提取實驗中可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象的原因分析：

Q1.色素帶較淺的可能原因？1、研磨不充分；或者未加二氧化硅，導(dǎo)致色素未能充分提取出來2、制備色素所用的材料過少或者無水乙醇過多，導(dǎo)致色素濃度過小3、畫濾液細線時畫的次數(shù)太少，沒有積累足夠的色素4、綠葉不新鮮Q2.色素帶沒有出現(xiàn)的可能原因？1、沒有畫濾液細線2、濾液細線接觸層析液時間過長，導(dǎo)致色素溶解在了層析液中3、誤將蒸餾水當(dāng)作提取液和層析液4、研磨時未加無水乙醇Q3.綠素a和葉綠素b色素帶較淺或者沒有的原因？1、沒有加入碳酸鈣，導(dǎo)致研磨過程中色素被破壞2、色素提取液制備完以后放置時間過長，導(dǎo)致葉綠素被分解3、選取的葉片不是新鮮的葉片，而是老葉或者黃葉

Q4.色素帶出現(xiàn)重疊的原因？濾紙條沒有經(jīng)干燥處理；或濾液細線沒有畫的細直，導(dǎo)致色素擴散不一致;未剪去兩角評葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠體中的色素總結(jié)色素的種類：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b屬于脂溶性色素拓展：花青素，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(zhì)大部分與之有關(guān)。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。四種色素對光的吸收是否有差別？評二、色素的作用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，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜1.色素的吸收光譜：評讓不同顏色的光照射色素提取液，有些波段的光被色素吸收了，在光譜上出現(xiàn)黑線帶，這種光譜叫色素吸收光譜評葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜對其他波段吸收量較少,吸收最少的是綠光葉綠素主要吸收:

藍紫光和紅光類胡蘿卜素主要吸收:

藍紫光不吸收紅、橙、黃光評Q1.為什么有些植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？三、與生活的聯(lián)系1.葉片中葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素2.綠光吸收最少反射回來由于葉綠素比類胡蘿卜素易受到低溫的破壞，秋季低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來Q2.植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？（課本99“？”）綠色光源發(fā)出綠色的光,這種波長的光被光合色素吸收的最少,不適合評光合色素的儲存位置—葉綠體四、色素的位置評葉綠體膜內(nèi)膜外膜葉綠體基粒類囊體光合色素光合作用相關(guān)酶基粒由許多圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成葉綠體類囊體薄膜上有色素以及酶葉綠體內(nèi)有如此眾多的基粒和類囊體，增大葉綠體內(nèi)的膜表面積；極大地擴展了受光的面積；葉綠體基質(zhì)（光合作用相關(guān)酶、DNA、RNA、核糖體）評葉綠體除了吸收光能之外，還有什么功能呢？恩格爾曼的水綿實驗研究對象：水綿&好氧細菌隔絕空氣，在黑暗條件下，用極細的光照射自變量：因變量：氧氣的產(chǎn)生：自變量光照：因變量細菌的分布完全暴露在光下Ps:好氧細菌的分布光照無空氣的黑暗環(huán)境：排除O2和光的干擾極細的光束：有光與無光對照暴露陽光下：局部有光與完全曝光對照評1.恩格爾曼第一個實驗的結(jié)論是什么？氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。2.恩格爾曼在選材和設(shè)計上有什么巧妙之處？水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；好氧細菌可確定氧氣產(chǎn)生部位沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實驗臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果。3.在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細菌在此區(qū)域分布。4.綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。評一、光合作用的原理1.概念：光合作用時指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體2.用反應(yīng)式可表示為：探究光合作用原理的部分實驗1、19世紀末，科學(xué)界普遍認為，在光合作用中，二氧化碳的C和O被分開，氧氣被釋放，C與水結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)到1982年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖評2、1937年，英國科學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有水，沒有二氧化碳），在光照下可以釋放出氧氣。像這樣：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)只有H2O沒有CO2離體的葉綠體懸浮液O2探究光合作用原理的部分實驗評【討論】1、希爾的實驗是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？為什么？不能;反應(yīng)體系中可能還存在其他氧元素供體。該實驗沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.希爾的實驗?zāi)芊裾f明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？能；因為懸浮液中沒有合成糖類的必需原料——CO2，說明未進行糖類合成。水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對獨立的反應(yīng)階段延伸思考：寫出水的光解反應(yīng)式？H2O→1/2O2＋2H+＋2eˉ光能NADP＋＋H+＋2eˉ→NADPH酶評探究光合作用原理的部分實驗3、1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記水和二氧化碳。然后進行了以下兩組實驗：甲組給植物提供H2O和C18O2,乙組提供H218O和CO2

，最終發(fā)現(xiàn)：甲組釋放的氧氣都是O2，乙組釋放的都是18O2結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。CO2H2O

C18O2H218O18O2O2甲組乙組光照射下的小球藻懸液評延伸思考2：該實驗有對照組嗎？滿足對照原則嗎？無單獨對照組;實驗組相互對照（對比實驗）延伸思考1：如何判斷實驗結(jié)果是釋放的18O2還是O2？注意：不能通過檢測放射性判斷：18O2是無放射性的同位素【討論】3、分析魯賓和卡門做的實驗得出什么結(jié)論？光合作用釋放的O2中的氧元素全部來源于H2O，而并不來源于CO24、1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP，1957年，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。4、嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系：【討論】H2OO2+NADPH

+能量光照葉綠體ADP+PiATP評光合作用過程復(fù)雜，包括一系列化學(xué)反應(yīng)。依據(jù)是否需要光能分為：光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光合作用第一個階段；必須有光才能進行光合作用第二個階段，又稱“碳反應(yīng)階段”有無光都能進行二、光合作用的過程類囊體薄膜可見光ADP+PiATPH2OO2酶吸收H+NADPH酶光解NADP+：直接以分子形式釋放出葉綠體

參與該細胞有氧呼吸第三階段或釋放到外界：為暗反應(yīng)提供活潑的還原劑及部分能量：為暗反應(yīng)提供能量評（2）條件：外界條件：

內(nèi)部條件：（1）場所：類囊體薄膜上光色素、酶（3）物質(zhì)變化：水的光解：H2O2H＋＋1/2O2+2e-光能NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP酶（4）能量變化：光能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能1.光反應(yīng)階段評2.暗反應(yīng)階段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量暗反應(yīng)階段,被利用，經(jīng)過一系列的反應(yīng)生成糖類CO2是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖哪?？卡爾文等用小球藻做試驗研究：?4C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)（暗反應(yīng)階段）（放射性）同位素標(biāo)記法科學(xué)研究方法：CO2C5為光反應(yīng)ATP合成提供原料為光反應(yīng)NADPH合成提供原料又參與CO2固定細胞呼吸消耗儲藏器官儲存、建造植物體評（2）條件：外界條件：

內(nèi)部條件：（1）場所：（3）物質(zhì)變化：（4）能量變化：葉綠體基質(zhì)不需要光照，需要CO2多種酶、NADPH、ATPCO2的固定：C3的還原：2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPHCO2＋C52C3酶ATP的水解：ATP

ADP+Pi+能量酶NADPH的分解：NADPH

NADP++H++2e-酶ATP和NADPH中的活躍化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能（5）產(chǎn)物：光合作用產(chǎn)物一部分是淀粉，在葉綠體基質(zhì)中合成，并暫時儲存在葉綠體基質(zhì)，然后水解成葡萄糖轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)，還有一部分是蔗糖，可以進入篩管，再通過韌皮部運輸?shù)郊毎魈?。評類囊體薄膜上的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH酶可見光光合作用全過程C5小結(jié)：光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較反應(yīng)階段反應(yīng)部位反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化產(chǎn)物光反應(yīng)暗反應(yīng)類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)必須有光、光合色素、酶有光或無光均可，多種酶光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、NADP+、C5、（CH2O）產(chǎn)物去向NADPH：ATP：O2：ADP、Pi：NADP+：C5：（CH2O）：又參與CO2固定為光反應(yīng)ATP合成提供原料為光反應(yīng)NADPH合成提供原料細胞呼吸消耗、儲藏器官儲存為C3還原提供還原劑和能量為C3還原提供能量直接從葉綠體釋放評思考1：光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP＋、ADP和Pi光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供活躍化學(xué)能;暗反應(yīng)將活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化學(xué)能思考2：光反應(yīng)能在無CO2的環(huán)境中長期進行嗎？暗反應(yīng)能在無光的環(huán)境中長期進行嗎？均不能；暗反應(yīng)受阻，光反應(yīng)因產(chǎn)物ATP、DNDPH積累,缺乏ADP、Pi、NADP+等也不能進行；沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)缺乏DANPH、ATP等無法長時間進行評思考3：光合作用過程中ATP和NADPH的移動途徑？ADP、Pi、NADP+的移動途徑？ATP、NADPH：ADP、Pi、NADP+：類囊體薄膜→葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)→類囊體薄膜思考4：光合作用過程中各元素的轉(zhuǎn)移途徑分別為？并在反應(yīng)式中標(biāo)注出來H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

評思考5：請分析光下的植物突然降低光照后，短時間內(nèi)其體內(nèi)的ATP、NADPH、C3和C5的含量如何變化？為什么？光照減弱光反應(yīng)減弱ATP、NADPH↓

C3還原受阻CO2固定不變C3消耗減少，合成不變C5合成減少，消耗不變C3↑

C5↓光照增強光反應(yīng)增強ATP、DNAPH↑

C3消耗增加，合成不變C5合成增加，消耗不變C3↓

C5↑C3還原加快CO2固定不變評思考6：假如白天突然減少CO2的供應(yīng)，短時間內(nèi)其體內(nèi)的ATP、NADPH、C3和C5的含量如何變化？CO2減少暗反應(yīng)減弱CO2固定減弱C3還原不變C3合成減少，消耗不變C5消耗減少，合成不變C3↓C5↑

C3還原減弱光反應(yīng)不變ATP、NADPH消耗減少，合成不變ATP、NADPH↑

評思考7：假如白天突然增加CO2的供應(yīng)，短時間內(nèi)其體內(nèi)的ATP、NADPH、C3和C5的含量如何變化？CO2增加暗反應(yīng)增強CO2固定增強C3還原不變C3合成增加，消耗不變C5消耗增加，合成不變C3↑C5↓C3還原增強光反應(yīng)不變ATP、NADPH消耗增加，合成不變ATP、NADPH↓評條件C3C5NADPHATP(CH2O)合成量光照減弱，CO2不變光照增強，CO2不變光照不變，CO2減少光照不變，CO2增加增加減少減少減少減少增加增加增加減少增加減少增加增加減少減少增加小結(jié)：當(dāng)外界條件突然發(fā)生變化時，短時間內(nèi)各種物質(zhì)含量的變化減少增加增加減少C5、NADPH、ATP變化一致

C3與C5/NADPH/ATP變化相反對光合作用有利合成增加反之減少評“模型法”表示C3、C5、NADPH和ATP的含量變化評三、影響光合作用的因素CO2的濃度CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能葉綠體H2O光：光照強度、光質(zhì)、光照時間礦質(zhì)元素（N、Mg是合成葉綠素的原料）外因：內(nèi)因：酶的種類、數(shù)量色素的含量葉齡不同溫度評探究·實踐：探究環(huán)境因素對光合作用的影響自變量：因變量：光合作用強度檢測方法控制方法不同瓦數(shù)的燈或相同瓦數(shù)臺燈離實驗裝置的距離注射器的作用：實驗材料：圓形小葉片排出圓形小葉片中的氣體光照強度（強度、光質(zhì)）CO2的吸收：可以用紅外線CO2傳感器測量O2的釋放：小葉片浮起數(shù)量法有機物合成：淀粉含量測量法可檢測一定時間內(nèi)上浮的小圓葉片的數(shù)量或上浮一定數(shù)量小圓葉片所需的時間評1、光照強度三、影響光合作用的因素Q.光照強度通過影響哪一階段進而影響光合速率？A點的意義：光照強度為0時，細胞只進行呼吸作用光補償點光飽和點CO2吸收量OCO2釋放量光照強度···ABC·DB點：光合作用和呼吸作用強度相等，稱為光補償點。圖中C點的意義：光合作用強度不再隨光照強度增加而變化，此時對應(yīng)的D點為光飽和點。AB段的意義：隨著光照強度增加，光合作用強度增強，CO2釋放量逐漸減少。BC段的意義：光照強度不斷增加，光合作用強度不斷增強，到C點后不再增強了