2025届高考生物一轮复习：第9讲（第1课时）光合作用

目 录 CONTENTS 第9讲 光合作用与能量转换 考点一、捕获光能的色素与结构 考点三、影响光合作用的因素与应用 考点二、光合作用的原理与过程 【新旧对比】增①光谱的概念②希尔实验和阿尔农实验③光合作用影响因素 删①叶片呈绿色的原因 ②普利斯特利实验 ③英格豪斯实验 ④梅耶实验 ⑤萨克斯实验。改①水分解为氧和H＋，H＋与NADP＋结合形成NADPH②C3还原过程中NADPH既提供能量又作还原剂③化能合成作用改为小字介绍(弱化)。 2025届高考备考第一轮۰必修1第3单元 细胞的能量供应和利用 【问题探讨】P97 让我们聊一聊植物工厂的那些事? 在植物工厂里，人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量，在自然界，万物生长靠太阳。太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础。 H2O CO2 C6H12O6 O2 那么，植物捕获光能需要依靠的物质和结构是什么呢？ 一、捕获光能的色素和结构 白化苗因不能形成叶绿素，不能光合作用，待贮存的养分耗尽后死。 正常幼苗 含绿色色素，能进行光合作用制造有机养料；可以正常生长 能得出什么推论？ 叶片中的色素可能与光能的捕获有关。 哪些结构含色素？ 液泡：花青素 叶绿体：光合色素 注：仅叶绿体中的 色素可以捕获光能 如何提取和分离的叶绿体中的色素呢？ 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 可看作两个实验哦！ 1.实验原理： 色素 酶 提取的原理 注意：无水乙醇，不能写酒精！！！ 基粒 叶绿体基质 类囊体 外膜(透明) 内膜(透明) (有光合色素、酶) (有酶) 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，用无水乙醇提取色素。 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 可看作两个实验哦！ 1.实验原理： 分离原理 光合色素有多种，都能溶于层析液中，但不同色素的溶解度不同。随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。 溶解度高 扩散快 溶解度低 扩散慢 1cm 层析液 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 a 叶绿素 b 滤液 细线—— 纸层析法 分离方法： 想一想：滤纸上色带的排序如何？宽窄如何？说明什么问题？ ①色素带的条数-色素的种类。 ②色素带的宽窄-色素的含量。 ③色素带的位置-色素的溶解度。 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 2.材料用具： ⑴新鲜的绿叶： ⑵提取试剂： ⑶分离试剂： 新鲜绿叶中叶绿素含量较高 无水乙醇（溶解色素、提取色素） （可用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠，除去乙醇中水分） 层析液 （20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成） ⑷二氧化硅： 有助于研磨得充分 ⑸碳酸钙： 防止研磨中色素（主要是叶绿素）被破坏 研磨时释放有机酸，碳酸钙与有机酸反应，防止有机酸与色素中的Mg+反应而破坏色素。 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 可看作两个实验哦！ 3.方法步骤： 研磨 单层尼龙布 A1 A2 A3 B C 棉塞将试管口塞严 二氧化硅 碳酸钙 过滤 收集 关键词 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 可看作两个实验哦！ 3.方法步骤： ①提取绿叶中的色素 称5g绿叶，剪去主脉，剪碎，放入研钵 向研钵中放入少许SiO2和CaCO3，再加5mL无水乙醇，迅速、充分研磨 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严 防止无水乙醇挥发 叶绿体能够被充分破坏， 使得色素能充分被释放出来 SiO2：使碾磨充分 CaCO3：可防止研磨中色素被破坏 无水乙醇：提取色素 用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。 防止酒精挥发和色素的氧化。 能否用纱布或滤纸呢？ 不能，纱布或滤纸对色素吸附较强，会导致滤液中色素含量减少。 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 可看作两个实验哦！ 3.方法步骤： 干燥的定性滤纸 为什么要剪去两角？ 避免层析液在边缘扩散过快，色素带重叠而影响分离效果 ②制备滤纸条 画铅笔线 ③画滤液细线 画线要求： ①细、齐、直 ②待干后重复2-3次 防止色素太少导致分离现象不明显 使色素处于同一起点，防止色素带重叠而影响分离效果 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 可看作两个实验哦！ 3.方法步骤： ④分离绿叶中的色素 注：不能让滤液细线触及层析液。 层析液 插滤纸条 结果分析 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 最窄 较窄 最宽 较宽 防止色素溶解于层析液中而无法分离 ? ①色素带的条数-色素的种类。 ②色素带的宽窄-色素的含量。 ③色素带的位置-色素的溶解度。 尝试分析以下实验结果： B结果的原因： C结果的原因： D结果的原因： 叶绿素的合成需要光照，在黑暗条件下，不能合成叶绿素 缺水条件下，叶绿素合成速率<分解速率，叶绿素含量降低 镁是合成叶绿素的重要成分，在缺镁培养液中无法合成叶绿素。 【重难突破】1.影响叶绿素合成因素的分析 光照 温度 必需元素（Mg、N） （叶绿素的稳定性比类胡萝卜素低） [学以致用] 1.（2011广东）中国饮食讲究“色香味“，颜色会影响消费。李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 I.提取叶绿素 根据所学知识和实验结果，请回答： ⑴提取食用叶绿素的X应该为_________________________________， 原因是__________________________________________________。 对人无害的有机溶剂（食用酒精）2分 有机溶剂（1分）；无水乙醇和丙酮（1分） 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响（2分） 其他答案：叶绿素/色素溶于有机溶剂/酒精/乙醇/丙酮（1分）； 考虑溶剂对人体的影响（溶剂要无害或低毒或较小等）（1分）； [学以致用] 2、韭菜收割后，将残茬遮光培养，新长出的芽就是韭黄。有人认为韭黄没有变绿的原因是没有叶绿素，请设计实验验证此说法正确与否， 写出大致思路即可。 　　取等量的韭菜和韭黄叶片，分别进行色素的提取和分离，比较两组滤纸条上色素带的条数和颜色深浅或色素带宽窄。 　　与韭菜组相比： 　　如果韭黄组的色素带没有黄绿色、蓝绿色，则说法正确。 　　如果韭黄组也有黄绿色和蓝绿色的条带，则说法不正确。 [学以致用] 3.某同学推测,适当遮光可能导致叶绿素含量增加,以适应弱光环境。请设计一个简单的实验验证该同学的推测是否正确,简单的写出实验思路:_________________________________________________。 提取并用纸层析法分离遮光和未遮光情况下的草莓叶片中的色素,观察并比较叶绿素色素带（最下边两条色素带）的宽度和颜色的深浅 实验:绿叶中色素的提取与分离 探究·实践（P98） 实验改进与思考： 某同学对“绿叶中色素提取和分离实验”作如下改进： 定性滤纸 培养皿 灯芯棉 若将滤液滴在a处，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？ 会出现四个同心圆的色素带，从外往里: 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 那这四种色素对光的吸收有何区别呢？ 二、掌握色素分子的生理功能 1.功能：吸收、传递、转化光能， 其中只有少数特殊状态的叶绿素a能转化光能 主要吸收蓝紫光 主要吸收红光和蓝紫光 特点：选择性吸收 叶绿素a:C55H72O5N4Mg 叶绿素b:C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 二、掌握色素分子的生理功能 2.吸收光谱 【材料】太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长的光，颜色不同，可见光的波长是400-760nm；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。 思考：四种光合色素吸收的是什么光？ 叶绿素溶液 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 类胡萝卜素溶液 对比分析 分别让不同颜色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光谱。 二、掌握色素分子的生理功能 2.吸收光谱（实验结果） 吸收光能的百分比 0 波长 50 100 叶绿素a 叶绿素b 图：叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 类胡萝卜素 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光； 叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 实验结果表明： P一99学科交叉：叶绿体中的色素只吸收 ，不吸收红外光和紫外光。 可见光 易错易混1.叶绿体中色素(光合色素)≠液泡中的色素≠光敏色素,光敏色素是一种接受光信号的分子,调节植物生长发育 2.细菌不含叶绿体,但含藻蓝素和叶绿素,也能进行光合作用。 分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而秋天则叶子是金黄呢？ 由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。 由于叶绿素易受低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素逐渐降解，叶子呈现红色 教材P99【与社会联系】 温室或大棚种植蔬菜时。应选择什么颜色的塑料薄膜做顶棚产量高或阴天或夜间给大棚内的农作物补充光源？ 无色透明大棚各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高，绿色塑料大棚光合效率最低。 1.不同“薄膜颜色”的透光情况比较 红色薄膜 蓝色薄膜 无色薄膜 白光 2.不同灯泡（功率相同）产生光的情况比较 结论：塑料大棚应选用无色薄膜 白光灯泡 红光灯泡 紫光灯泡 结论：补光时应使用红灯泡或紫灯泡 联系实际 根据色素对不同波长的光的吸收的特点，想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？ 选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能； 大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光； 影响叶绿素合成的三大因素 ⑴光照：光照是影响叶绿素合 成的主要因素，黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄； ⑵温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因为秋天叶片变黄； ⑶矿质元素：叶绿素中含有N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成； 叶绿素a:C55H72O5N4Mg 叶绿素b:C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 叶绿素不稳定，易分解 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 P100【思考·讨论】 水绵：叶绿体呈螺旋式带状，便于观察. 好氧细菌:可以确定释放O2的部位。 实验材料： 叶绿体的功能---恩格尔曼实验 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 恩格尔曼实验一 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 极 细 光 束 均匀光照 目的？ 排除O2和极细光束外的其他光的干扰 自变量？ 光照、黑暗 因变量？ 好氧菌聚集部位的不同 结 论？ 氧是由叶绿体释放出来的。 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 三棱镜 照射水绵（临时装片） 好氧细菌 水绵 好氧细菌 好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域 恩格尔曼实验二 讨论：1.为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？ 这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。 2.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ ⑴材料选得妙：选水绵和好氧细菌，带状叶绿体螺旋式分布，便 于观察，好氧细菌可确定O2释放部位； ⑵排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，可排除O2、光的干扰； ⑶对照设计得妙： ⑷观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能 够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。 黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确结果完全是由光照引起。 极细光束照射：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于对比实验。 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 叶绿体的功能（逻辑分析） 叶绿体是光合作用的场所 恩格尔曼的实验 其他实验证据（如有机物的合成部位在叶绿体） 不能说明 叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气 说明 说明 1954年科学家才确认光合作用全过程均发生在叶绿体。 总结:在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体能进行光合作用的结构基础。 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 外膜 内膜 基粒 基质 1.形态： 呈扁平的椭球形或球形 可根据光照强弱来改变自己的状态 外界光照较强，叶绿体以侧面接收光照 外界光照较弱，叶绿体以正面接收光照 保证接收到充分的光照， 又可避免被强光灼伤。 2.结构： 叶绿体 外膜 内膜 基粒: 由两个以上的类囊体组成, 含有色素和与光反应有关的酶。 基质：含多种与暗反应有关的酶 透明 有利于光照的透过 扩展了膜的受光的面积，扩大色素和酶的附着位点，是光反应的场所。 是暗反应的场所。 叶绿体含有色素和光合作用必需的酶，是光合作用的基础。 练习与应用（P101） 海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水 中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ 红藻 绿藻 褐藻 波长长 波长短，能到达深海区域 反射绿光，吸 收红、蓝紫光 反射红光，吸 收蓝紫光较多 反射红黄光，吸收蓝紫光绿光 波长适中 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光。因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层；吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。 海洋中藻类的垂直分布是 海洋群落垂直结构的体现。 情境推理·探究 研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请利用色素的提取和分离技术，以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 实验思路：__________________________________________________________。 预期结果：__________________________________________________________。 将部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，部分置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带。 甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf55.19.104 Lavf58.41.100 $$