第二单元 第9讲 光合作用过程、原理及影响因素-【金版教程】2024高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，经典版）

第9讲　光合作用过程、原理及影响因素 一　捕获光能的色素和结构 1．绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 试剂 原理 提取 无水乙醇 绿叶中的色素溶于有机溶剂，而不溶于水 分离 层析液 各种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得快，反之则慢 (2)实验步骤 (3)实验结果分析 结果分析： ①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。 ②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。 ④相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。 2．叶绿体中色素的吸收光谱分析 1．色素的功能：吸收、传递、转化光能，用于光合作用 (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。 2．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，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。 (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)必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。 (4)水：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解。 3．叶绿体的结构和功能 (1)叶绿体的结构和功能 (2)恩格尔曼实验设计的巧妙之处 ①实验材料用水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，用需氧细菌可确定释放氧气的部位。 ②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。 ③用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对比实验。 ④临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 二　探索光合作用原理的部分实验 时间及科学家 实验过程 发现或实验结论 19世纪末 — 在光合作用中，CO2中的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖 1928年 — 甲醛对植物有毒害作用，甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年希尔(英国) 离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂O2 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2 1941年鲁宾、卡门(美国) 用同位素示踪法研究光合作用中氧气的来源。 提供HO、CO2→释放18O2； 提供H2O、C18O2→释放O2 光合作用释放的O2来自H2O 1954年、1957年阿尔农(美国) — 光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随 20世纪40年代卡尔文等(美国) 利用同位素标记法。 用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向 探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 三　光合作用的原理和应用 1．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 3．光合作用的过程 比较项目 光反应 暗反应 过程模型 条件 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必须有光 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无光均可 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： (注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。) 续表 比较项目 光反应 暗反应 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 实质 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物将活跃化学能转换为稳定化学能 关系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi 4.光合作用过程中元素的转移途径 C： 5．光合作用的意义 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。 6．化能合成作用与光合作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、硫细菌等 四　探究光照强度对光合作用强度的影响 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)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来