专题06 光合作用-备战2024年高考生物经典小题必刷

专题06 光合作用 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 色素种类 颜色 吸收光谱 胡萝卜素 类胡萝卜素(含量约占1/4) 橙黄色 主要吸收蓝紫光 叶黄素 黄色 叶绿素a 叶绿素(含量约占3/4) 蓝绿色 主要吸收蓝紫光和红光 叶绿素b 黄绿色 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．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出： (1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 1．探索光合作用原理的部分实验 年份 科学家 发现 19世纪末 — 普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928 — 发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937 英国植物学家希尔 发现希尔反应，即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 1941 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来源于H2O： H218O＋CO2→植物→18O2； H2O＋C18O2→植物→O2 1954 美国科学家阿尔农 发现在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现该过程总是与水的光解相伴随 2.光合作用的概念及反应式 (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 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 时间 短促，以微秒计 较缓慢 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。 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 关系 在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H＋等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分 (1)源于必修1 P104“相关信息”：C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。 (2)源于必修1 P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 (3)源于必修1 P104正文拓展：光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物，可能的实验思路是不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。 (4)源于必修1 P106“小字部分”：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 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 4.环境改变时光合作用各物质含量的变化 (1)“过程法”分析各物质变化 下图中Ⅰ表示