专题16 光合作用与能量转化-2021-2022学年高一生物期中期末复习高分突破点拨与训练（人教版2019必修1）

专题16 光合作用与能量转化 一、捕获光能的色素 1．绿色中色素的提取和分离 （1）实验原理 ①提取:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中而不溶于水,可用无水乙醇提取色素。 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 SiO2、CaCO3 滤液细线 无水乙醇 （3）实验结果 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 a 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 b 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 c 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 d 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 2．叶绿体中的色素 分布 叶绿体类囊体薄膜上 功能 吸收、传递和转化光能 种 类 叶绿素(含量约占3/4) 叶绿素a(蓝绿色) 叶绿素b(黄绿色) 类胡萝卜素(含量约占1/4) 胡萝卜素(橙黄色) 叶黄素(黄色) 3．色素的吸收光谱分析 ①色素的功能:叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 ②色素吸收光的范围:可见光的波长范围大约是390～760 nm,叶绿体中的色素只吸收可见光,对红外光和紫外光等不吸收。 二、探索光合作用原理的部分实验 1．希尔反应 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 2．鲁宾和卡门 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。它们用16O的同位素18O分布标记H2O和CO，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。 3．阿尔农 1954年，美国科学家阿而农发行，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 三、光合作用的原理 1．光合作用的过程 (1)根据上图分析光反应与暗反应的区别: 过程 Ⅰ.光反应 Ⅱ.暗反应 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素和酶 多种酶 原料 水、NADP+、ADP、Pi [H](NADPH)、ATP、CO2 产物 [H](NADPH)、ATP、O2 (CH2O)、ADP、Pi 物质 变化 2 水的光解:H2O[H]+O2 ②ATP的合成:ADP+PiATP ①CO2的固定: CO2+C52C3 ②C3的还原: 2C3(CH2O) +C5 能量 变化 光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 (2)据图分析光反应与暗反应的联系: ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ②暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+ 。 (3)写出光合作用总反应式,并用箭头标注反应物中H、O的去向: 2.光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区 别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 四、影响光合作用的环境因素及应用 1.光合作用强度 (1)概念:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)两种表示方法 ①一定时间内原料的消耗量。 ②一定时间内产物的生成量。 2.影响光合作用过程的环境因素 (1)空气中CO2浓度。 (2)土壤中水分含量 。 (3)光照时间长短、强弱以及光的成分。 (4) 温度的高低。 3.探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理: ①利用抽气法排出叶片细胞间隙中的气体,使其沉入水中。 ②通过台灯与烧杯的距离控制光照强度。 ③光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关,O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内小圆形叶片上浮的数量,来比较光合作用强度。 (2)实验步骤及操作要点: 实验步骤 操作要点 ①制备小圆形叶片 将绿色菠菜叶片用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片30片 ②排出细胞间隙中的气体 a.将小圆形叶片和适量清水置于注射器中,排出注射器内的空气。 b.用手堵住注射器前端的小孔,并缓缓拉动活塞,使小圆形叶片内的气体逸出。重复几次,直到小圆形叶片沉入水底 3 分装小圆形叶片 将内部气体逸出的小圆形叶片各10片,分别放入暗处盛有20 mL富含 CO2的清水的3个小烧杯中。这时的叶片由于细胞间隙