2025届高三生物一轮复习课件光合作用过程、原理及影响因素

捕获光能的色素和结构 光合作用的原理和应用 考点一 考点二 第9讲 光合作用过程、原理及影响因素 捕获光能的色素和结构 1.绿叶中色素的提取和分离 研磨充分　 保护色素　 溶解色素　 使扩散均匀　 滤液细线　 橙黄色　 蓝绿色 单层尼龙布 不能让滤液细线触及层析液： 防止色素溶解在层析液中，导致实验失败观察不到色素带 叶绿素(3/4) 类胡萝卜素(1/4) 捕获光能的色素和结构 1.绿叶中色素的提取和分离 研磨充分　 保护色素　 溶解色素　 使扩散均匀　 滤液细线　 橙黄色　 蓝绿色 单层尼龙布 不能让滤液细线触及层析液： 防止色素溶解在层析液中，导致实验失败观察不到色素带 叶绿素(3/4) 类胡萝卜素(1/4) ①胡萝卜素 ②叶黄素 ③叶绿素a ④叶绿素b 叶绿素b 叶绿素a 叶黄素 胡萝卜素 400～760 nm　 可见光　 红光和蓝紫光　 蓝紫光 捕获光能的色素和结构 2．叶绿体中色素的吸收光谱及功能 四种色素 叶绿素a 绿叶中色素的功能：捕获光能，即吸收、传递、转化光能 捕获光能的色素和结构 2.叶绿体及其中的色素 叶绿素不稳定，易分解 影响叶绿素合成的三大因素 ①植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用。 ②植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。 重要提醒 2．叶绿体中色素的吸收光谱及功能 植物叶片呈现绿色：叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。 温室或大棚种植蔬菜时，应选择无色透明颜色的玻璃、塑料薄膜让各种波长的太阳光都穿过，让植物吸收更多的光能；在大棚内补充光源时，照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光； 捕获光能的色素和结构 2．叶绿体中色素的吸收光谱及功能 联系实际 P101，拓展应用1 藻类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层存在红光和蓝紫光 褐藻 某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层存在绿光和蓝紫光 红藻 藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光 深水层存在蓝紫光 这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。 捕获光能的色素和结构 3．叶绿体的结构及功能 叶绿体基质　 暗反应　 类囊体　 色素 光反应　 光合作用　 光束照射　 所有 受光 白光 水绵细胞叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。 氧气是叶绿体释放，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 ①选材：水绵、好氧细菌。 ②没有空气的环境： ③用极细的光束照射： ④黑暗和完全暴露在光下的对照实验 (4)光合作用的意义 ①光合作用产生的有机物除供自身利用外，还为 生物提供食物。 ②光能通过驱动光合作用而驱动 的运转。 光合作用的原理和应用 1．光合作用的概念与反应式 (1)概念：指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。 (2)反应式： 。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 所有异养 生命世界 (3)实质：①物质转化： ；②能量变化： 的化学能。 无机物转化为有机物 光能转化为稳定 光合作用的原理和应用 2.探索光合作用原理的部分实验 时间 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和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928年 — 发现 对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过 转化成糖 1937年 英国植物学家希尔 发现 的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出 。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 。 1941年 美国:鲁宾和卡门 用 的方法，研究了光合作用中氧气的来源。 提供H18O2、CO2→释放 ；提供H2O、C18O2→释放______ 1954年 美国科学家阿尔农 发现在光照下，叶绿体可合成 。1957年，他发现该过程总是与 相伴随。 20世纪40年代 卡尔文等(美国) 利用_____________法探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 用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。 甲醛 光合作用 离体叶绿体 O2 希尔反应 同位素示踪 ATP 水的光解 18O2 O2 同位素标记 光合作用的原理和应用 2.光合作用过程 填写图中序号所代表的物质或结构 a．____；b._______；c.________；d.____。Ⅰ是______；Ⅱ是_______。 O2　 NADP＋　 ADP＋Pi　 C5　 光反应　 暗反应 光反应与暗（碳）反应的区别与联系 过程 比较 光 反 应 暗 反 应 进行部位 进行条件 物质转化 能量转化 联 系 叶绿体类囊体薄膜 光;色素;酶 ①水→ O2 +H+ ②ATP、NADPH的合成 ①CO2的固定和C3的还原 ②ATP、NADPH水解 光能转化为ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能 叶绿体的基质 多种酶;有光无光均可 ②暗反应为光反应提供ADP和Pi 、NADP+ ①光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP； 说明：①光反应产生的ATP主要用于暗反应；呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动。 ②光合作用（光反应）产生的是NADPH，呼吸作用产生的是NADH（[H]）。 光合作用的原理和应用 2.光合作用过程 光反应与碳反应的区别 水的光解 ATP、NADPH的合成 CO2的固定 C3的还原 （葡萄糖、淀粉或蔗糖） 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 ( ) ( ) 代表生物 绿色植物 （ ） 相同点 都能将（ ）等无机物合成有机物 光能 无机物氧化释放的能量 硝化细菌 CO2和H2O 光合作用的原理和应用 2.光合作用过程 ①P103“思考·讨论”：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 ②P104“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)。 ③ 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。 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 植物在__________内通过光合作用制造糖类的数量 单位时间 概念 即光合生产率(又称净同化率)：植物在较长时间(一昼夜或一周)内，单位叶面积生产的干物质量。光合生产率比光合速率低，因为去掉呼吸等消耗 指标 光合速率 单位时间、单位叶面积固定CO2的量或产生O2的量或制造有机物的量 光合产率 光合作用的强度 叶面积 叶龄 光照强度 CO2浓度 酶 合理灌溉 合理施肥 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 ①植物自身的遗传特性，如植物品种不同，（以阴生植物、阳生植物为例） 内因 ②植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 外因（单因子变量） ①光照强度 ATP及 NADPH 探究光照强度对光合作用强度的影响 原理 吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。 自变量 控制自变量 调整 之间的距离 因变量 检测因变量 无关变量控制 变 量 分 析 光照强度 光合作用强度 单位时间内叶片上浮的数量或者 浮起相同数量的叶片所用时长 台灯与烧杯 叶片大小、溶液的量等保持一致 本试验中的数值代表真正光合速率吗？不代表，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 结论：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随光照强度不断增强，光合作用强度不断增强。 （光照时间、面积、光的波长） 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 外因 ②CO2浓度 ③温度 酶的活性 ④水分 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的______，植物缺水导致萎蔫，会使光合速率下降。水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 应用：预防干旱，________ 合理灌溉 介质 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 外因 ⑤矿质元素 矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是__________ ______的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当矿质元素超过一定含量后，土壤溶液的浓度过高，植物会因___________而使光合作用强度下降 应用：合理施肥、补充土壤中必需矿质元素 渗透失水 ATP、NADPH、磷脂 外因（多因子变量） 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率 多 因 子 曲线模型 模型解读 生产应用 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 多因素对光合作用影响的曲线分析方法 找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化，将多因素转变为单一因素，从而确定限制因素。当曲线上标有条件时，说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。若题干中描述了曲线的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的影响因素。 技巧总结 光合作用的原理和应用 3.影响光合作用的因素及应用 环境条件变化时光合作用各物质含量的变化(CO2、光照) 光合作用的原理和应用 光合作用曲线中的“关键点”移动   B点 C点 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) (3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 注意：　细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 3.影响光合作用的因素及应用 小 结 P99探究·实践 2.滤纸条上的色素带说明了绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不同:同时由于4种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。 P99旁栏思考题 绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。 P101思考讨论：1. 恩格尔曼第一个实验的结论是:氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 2.实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位;没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果，等等。 3.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。 4.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。 P97问题探讨 1.用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。 2.影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。 P101拓展应用 1.有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。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红藻分布于海水深的地方。 2.与传统生产方式相比，植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、生长环境上市时间等，但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。 P103思考·讨论 1.不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 2.能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H20，没有合成糖的另一种必需原料一CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 3.光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。 4.合理即可。例如: P104思考·讨论 1. 2.物质联系:光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C;的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP*。 能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 P105旁栏思考题 用这种方法观察到的O,的产生量，实际是光合作用的O,释放量，与植物光合作用实际产生的O,量不同，没有考虑到植物自身呼吸作用对O,的消耗。 P106拓展应用 1.(1)光照强度逐渐增大 (2)此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO,无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制 (3)光照强度不断减弱 (4) 光照强度、温度 (5)根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 2.提示:植物的生活需要水、无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳)。从给出的信息可以看出，植物生长的基本条件都是满足的，因此，只要没有病虫害等不利因素，这株植物(幼苗)就能够生存一段时间。但究竟能够生存多长时间，需要知道土壤含水量土壤的多少、土壤中各种无机盐的含量、植物体内有机物积累速率、植株的大小等信息。还需要知道瓶中二氧化碳总量、植物体光合速率、呼吸速率或有机物积累速率等信息。此外，瓶中植物生存时间的长短，还与植物的种类、玻璃瓶容积有关。 CO2＋H2O eq \o(――→,\s\up17(光能),\s\do15(叶绿体)) (CH2O)＋O2 $$