3.2 光合作用和化能合成作用-2024-2025学年高一生物同步知识梳理背默（苏教版2019必修1）

3.2 光合作用和化能合成作用 一、实验：提取和分离叶绿体中的光合色素 1、原理： 提取：无水乙醇等有机溶剂能溶解绿叶中的各种光合色素。 分离：色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸条上扩散的快；反之则慢。 分离方法：纸层析法 2、实验步骤： （1）提取绿叶中色素：称取新鲜绿叶（去掉主叶脉）5g→剪碎→放入少许二氧化硅（SiO2）、碳酸钙（CaCO3）和5mL无水乙醇→迅速、充分研磨→过滤（单层尼龙布）→收集滤液 （2）制备滤纸条：一端剪去两角（使扩散均匀，色素带整齐） （3）画滤液细线：细、直、齐；干了再画，重复几次（增加色素含量） 无水乙醇 溶解色素 SiO2（石英砂） 有助于充分研磨 CaCO3 防止叶绿素分子被破坏（保护叶绿素） 滤液细线要细、直、齐 使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线不触及层析液 防止色素溶解在层析液中，导致实验失败 （4）分离色素：滤纸条插入层析液中，培养皿盖住烧杯，滤液细线不能触及层析液。 3、结果分析： （橙黄色） 扩散最快（溶解度最大） （含量最少） （黄 色） （蓝绿色） （含量最多） （黄绿色） 扩散最慢（溶解度最小） 色素种类 吸收光 吸收光谱图示 叶绿素 (约占3/4) 叶绿素a 主要吸收 红光和蓝紫光 叶绿素b 类胡萝卜素(约占1/4) 胡萝卜素 主要吸收 蓝紫光 叶黄素 注意：叶绿素本身不稳定，强光、缺水、酸、碱、氧化剂等都会使其分解； 叶绿素易受低温破坏，秋冬季叶片呈现类胡萝素的颜色； N、Mg是叶绿素分子的重要组成元素，缺乏氮、镁叶绿素无法合成，叶片变黄； 胡萝卜素和叶黄素有能保护叶绿素免受强光伤害的作用。 4、绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析 异常现象 原因分析 收集到的滤 液绿色过浅 ①未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分; ②使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)太少; ③一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇); ④未加碳酸钙或加入过少,叶绿素分子被破坏 滤纸条色素带重叠 滤液细线不直或过粗 滤纸条无色素带 滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中 二、光合作用的探究历程 1. 1779年，英格豪斯：绿叶在光下才能使空气变“好”（不能说O2）。 3. 1864年，萨克斯： 结论：绿叶在光下能制造淀粉 4. 1880年，德国人恩吉尔曼: 结论：O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 5. 1940年，美国人鲁宾和卡门（同位素标记法）： 结论：光合作用释放的O2全部来自H2O 6. 1948年，美国人卡尔文：（同位素标记法） 三、光合作用的过程 1、图解 2、列表比较 过程 光反应 暗反应 条件 光、光合色素、光反应酶 有光、无光都能进行(但若光反应停止,暗反应只能持续一小段时间)、暗反应酶 场所 （叶绿体）类囊体膜 叶绿体基质 物质 转化 1 水的光解: H2O H++e-+O2； 2 NADPH合成：NADP+ + H++e- NADPH ③ATP的合成:ADP+Pi+能量 ATP ①CO2的固定： ② C3的还原： 能量 转化 光能→电能→ATP和[H]中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供：ATP和[H](NADPH)。[H]既可作还原剂,又可提供能量； 暗反应为光反应提供：ADP、Pi和NADP+ CO2 +H2 O （CH2O)+ O2 3、总反应式： 6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 H2O中O的转移途径：O18O2。 H2O中H的转移途径：H2O[H] (CH2O) CO2中C的转移途径：CO2 C3 (CH2O) 4. 夏季午后，气孔部分关闭，C3：减少；C5：增加。 突然停止光照，其它条件不变，C3：增加；C5：减少。 四、影响光合作用的环境因素 主要有光照强度、CO2浓度、温度等（光照时间、光质、水、矿质元素） 1、 光照强度： A点 只进行细胞呼吸 从外界吸收O2,向外界排出CO2　 AB段 (不含A、B点)　 光合量<呼吸量 从外界吸收O2,向外界排出CO2　 B点 （光补偿点） 光合量=呼吸量 与外界不发生气体交换 B点之后 （C点：光饱和点） 光合量>呼吸量 从外界吸收CO2,向外界释放O2。此时植物可更新空气 注意：总光合速率=净光合速率+呼吸速率。 曲线上升阶段，限制光合速率的因素为光照强度； 达到最大值后不再上升，限制光合速率的因素为温度、CO2浓度等。 应用：①温室生产中,适当增加光照强度,以提高光合速率,使作物增产; ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物,可合理利用光能。 2、 CO2浓度： A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度； B点表示CO2饱和点。 应用：在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥等增加CO2浓度,提高光合速率。 3、温度：（影响酶活性） AB段:随着温度的升高,光合速率升高; B点:酶的最适温度,光合速率最高; BC段:随着温度的升高,酶的活性下降,光合速率下降。 应用：温室栽培时,白天调到光合作用最适温度,晚上适当降低温度,以保证有机物的积累。 4、矿质元素 应用：合理施肥 5、开放环境中CO2的昼夜变化曲线： A点和E点：光合作用强度等于呼吸作用强度， E点有机物积累量最大； C点:叶片表皮气孔部分关闭,出现“光合午休”现象 五、农业生产中提高光能利用率采取的方法: 延长光照时间 如：补充人工光照、多季种植（轮作） 增加光照面积 如：合理密植、套种（间作） 光照强弱的控制：阳生植物（强光），阴生植物（弱光） 增强光合作用效率 适当提高CO2浓度：施农家肥 适当提高白天温度（降低夜间温度） 必需矿质元素的供应 6、 化能合成作用 1. 概念:利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的化学能来制造有机物。 2. 实例: 硝化细菌能利用氧化NH3释放的化学能将CO2和H2O合成糖类,供自身利用。 光合作用和呼吸作用中[H]的来源： 光合作用:在类囊体膜上，光合色素吸收光能，使某些基态叶绿素分子（接受了最初由水的裂解传递而来的电子）受到激发释放电子，电子在不同的物质（电子传递体）之间传递，最后NADP+（氧化型辅酶Ⅱ）接受电子被还原成NADPH（还原型辅酶Ⅱ,即［H］)。 呼吸作用：NAD+（氧化型辅酶Ⅰ）→NADH（还原型辅酶Ⅰ，即［H］） 1 学科网（北京）股份有限公司 $$