2027届高三生物一轮复习课件：第12讲 捕获光能的色素和结构及光合作用原理1

该高中生物学高考复习课件聚焦“捕获光能的色素和结构及光合作用的原理”核心考点，依据高考评价体系梳理了光合色素提取分离实验、吸收光谱分析、光合作用探究历程及光反应过程等考查维度，通过考点权重分析明确实验分析（占比约30%）和过程物质能量转化（占比约40%）为高频考点，归纳了实验纠错、原理简答等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“经典实验深度剖析+易错点精准突破+实际问题应用”的备考策略，如结合恩格尔曼实验培养科学思维，针对色素提取中“滤液细线浸没层析液”等易错点总结原因分析模板，通过“大棚薄膜颜色选择”实例训练知识迁移能力。融入生命观念与探究实践素养，帮助学生掌握实验题答题逻辑和过程分析技巧，教师可据此高效规划复习，助力学生高考冲刺。

第12讲 人教版 高中生物一轮复习 1 CO2+H2O 叶绿体 光能 (CH2O)+O2 1.光合作用的反应式： 外膜 叶绿体基质 类囊体 基粒 DNA /RNA 核糖体 内膜 类囊体薄膜上分布酶和光合色素，是光反应的场所 叶绿体基质中分布相关的酶，是暗反应的场所 2.光合作用的场所： 光合色素能捕获、传递、转化光能 P101 光合作用是什么？如何进行呢？ 阅读98-99 1.绿叶中色素的提取和分离的实验原理分别是什么？ 2.二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇的作用是什么？ 3.滤纸条为什么要剪去两角？ 4.画滤液细线时要注意什么？ 5.色素带由上到下是什么色素？什么颜色？宽度如何？ 一、绿叶中光合色素的提取与分离 3 （1）提取原理： 1. 实验原理 （2）分离原理： 光合色素属于脂溶性色素，用无水乙醇等有机溶剂来提取 ↓ 替代：体积分数95%乙醇+无水碳酸钠 不同色素在层析液中的 不同， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快。 溶解度 20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成 一、绿叶中光合色素的提取与分离 同学们阅读p93页第一段 4 称取5g绿叶 并剪碎 CaCO3 无水乙醇 溶解色素 收集色素滤液 中和产生的酸，保护色素 研磨充分 （不用滤纸，滤纸易吸附滤液） 用单层尼龙布过滤 SiO2 及时用棉塞塞严 防止乙醇挥发和色素被氧化破坏 避开叶脉 （不进行光合作用） 一、绿叶中光合色素的提取与分离 2. 实验步骤 研磨 取材 过滤 收集 首先你肯定要破碎，研磨 你想它更彻底，加石头，加沙子，颗粒存在 有一些有机酸会产生，会破坏色素，必须中和掉，加碳酸钙 加无水乙醇， 接下来把残渣滤除去，单层尼龙布，滤纸容易八在滤纸上。 最后得到的就是我们提取的色素， 如果颜色浅 5 制备滤纸条 画滤液细线 纸层析法 减去两角，防止色素带扩散不整齐 细齐直：防止色素带重叠而影响分离效果 待滤液干后重复画1-2次：为了使色素浓，现象明显 滤液细线不能触及层析液，防止色素溶解在层析液中 层析液易挥发且有毒，防止层析液挥发 密封观察 一、绿叶中光合色素的提取与分离 2. 实验步骤 接下来会进行分离 滤纸可以吸收层析液，放在层析液中，层析液就会扩散 所有的色素都站在同一起跑线，溶解度大的跑得快，形成不同颜色的条带，区分不同色素 毛细现象，形成一个V形 接种色素，多还是少，现象明显应该是多的，看的更清楚 线是细一些，同一起跑线， 6 3. 实验结果 4条色素带： 代表有四种色素 排列顺序： 代表色素的溶解度及扩散速度 色素带宽窄： 代表色素含量 （橙黄色） （黄 色） （蓝绿色） （黄绿色) 类胡萝卜素 （含量约占¼） 叶绿素 （含量约占¾） 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶 黄 素 一、绿叶中光合色素的提取与分离 胡 爷 爱 币 CH CHO C H O N Mg 色素带离滤液细线的距离及色素带的宽度说明了什么 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 7 滤纸条上未得到色带 ①滤液细线浸没到层析液中 ②用无清水代替乙醇进行提取 ①研磨不充分(未加入SiO2) ②提取时加入的乙醇过多 ④未加CaCO3，色素分子被破坏 ⑤所取的绿叶不新鲜 ③滤液细线画的次数不够 ①滤液细线画得过粗或不整齐 ②滤纸条没经干燥处理 滤纸条上的色带颜色较浅 滤纸条上的色带重叠 4. 实验分析 一、绿叶中光合色素的提取与分离 1.为什么春夏叶片是绿色？深秋是金黄色？ 春夏：叶片中叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素。 且叶绿素对绿光的吸收特别少，反射出来呈绿色 深秋：温度影响酶活性，叶绿素比类胡萝卜素更容易受到低温破坏， 使得叶绿素减少。 2.为什么秋冬有的叶子是红色？ 降温时，叶绿素因寒冷逐渐降解， 而植物体内除了光合色素，还有水溶性的花青素， 植物体为适应寒冷，酸性条件下形成红色的花青素， P88：阳光是复合光，穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 P99：光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。一般情况下光合作用利用的都是可见光。 能量高 能量低 二、光合色素的吸收光谱 红 外 光 红 外 光 紫外光 色素可以捕获光，它能捕获所有光吗？首先我们要明确的是 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm 视网膜是分辨不出来的，那么色素吸收的光就只是可见光 不同波长的光，颜色不同 所以如果把阳光放在三棱镜上，通过一定的作用，不同的波长的光就分散了，那么它们颜色有不一样，所以它就会形成一个光谱 阳光里面其实是有很多种光存在，没有一个物质被吸收 色素主要吸收蓝紫光和红光 二、光合色素的吸收光谱 那我们怎么研究色素能吸收哪一种色素可以吸收光，它吸收哪一种光呢？那就可以先让色素来吸收一下阳光，再透过三棱镜，看它的光谱有没有变化 说明色素主要吸收蓝紫光和红光，吸收绿光很少，基本不吸收绿光， 那么我们刚刚分离出来的色素有4种，它们都会吸收蓝紫光和红光吗？ 那我们就可以换不同种类的单一色素，以及不同波长的光去照射来测这种色素对不同光的吸收情况 最后就能得到这个吸收光谱 让不同颜色的光，照射色素，得到色素的吸收光谱 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 ②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。 ③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光。 二、光合色素的吸收光谱 12 1.为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色 还是无色的大棚塑料薄膜？ 应选无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。 结合色素的吸收光谱分析实际问题 2.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，大棚内应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？ 应选择蓝紫光和红光，植物利用光能的效率更高。 13 3.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依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？（教材101） 蓝紫光穿透能力最强 红光的穿透能力最弱 浅层的藻类吸收红光和蓝紫光，吸收绿光很少，反射出绿色 深层的藻类主要吸收蓝紫光，吸收的红光很少，反射出红色 绿藻 褐藻 红藻 结合色素的吸收光谱分析实际问题 、 ①选择水绵的优点____________________________________ ②好氧细菌的作用_________________________ ③在黑暗的没有空气的小室做实验的意义______________________________ ④设置黑暗和极细光线的意义______________________ ⑤后续装片全照光的作用_____________________________ 再一次验证结论 叶绿体大且呈带状,方便处理观察 可确定释放氧气部位 创造无氧和无光条件， 排除O2对好氧菌移动的影响 使叶绿体分为有光无光对照实验 三、光合作用的探究历程 把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气、没有光的小室内 1.恩格尔曼实验1 阅读100-101 三、光合作用的探究历程 1.恩格尔曼实验1 把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气、没有光的小室内 极细光束 完全 光照 完全 光照 实验结果：好氧细菌集中分布在叶绿体的照光部位。 实验结论： 叶绿体能吸收光能，用于光合作用产生O2 恩戈尔曼就进行了研究 光合作用的场所，就要有一定的观测指标来说明光合作用发生了，产生O2，就看哪里有氧气对不对 好氧菌分布在被光束照射的部位 氧气是叶绿体释放出来的 恩格尔曼证明了光合作用的放氧部位是叶绿体后， 又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，结果见下图： 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气。 三、光合作用的探究历程 1.恩格尔曼实验2 恩格尔曼实验：直接证明了叶绿体能吸收光能,用于光合作用放氧。 之后研究发现：类囊体膜上和叶绿体基质中含有多种光合作用所必需的酶 结论：叶绿体是光合作用的场所。 三、光合作用的探究历程 CO2 ＋ H２O (CH2O) ＋ O２ 光能 叶绿体 原料：CO2 、 H２O 释放的O2到底来自于谁？ 三、光合作用的探究历程 随着人们的不断探究，光合作用渐渐解开面纱， 正是光合作用解释了植物的生长之迷。 希尔在离体叶绿体的悬浮液（有H2O，没有CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气。 希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 希尔实验中的氧化剂（如Fe3+、NADP+）起到什么作用？ 作为H+和e的载体 H2O→O2＋ H+＋e- 水的光解 NADP++H++e NADPH 酶 [H] 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 三、光合作用的探究历程 2.希尔反应 细胞器水平上的研究 实验思路：施加单一变量进行研究 我们前面了解到在光照条件下水分解产生氧气，同学们知道水分解的同时还生成什么物质，根据大家的物理和化学知识可以知道还产生氢离子和电子。加入氧化剂的目的是什么？对了，可以结合氢离子和电子，★促进反应的进行。实际上叶绿体中也应该有氧化剂参与了光反应，那叶绿体中与其作用相同的物质是什么呢？★经过研究得知是氧化型辅酶Ⅱ，即NADP+。那么在光照条件下水分解产生氧气的同时产生的氢离子和电子与NADP+结合，在酶的催化下生成NADPH★。同时有一部分光能转化为化学能储存在NADPH中。接下来同学们思考叶绿体类囊体膜上的色素吸收的光能是都转变为NADPH中的化学能吗？我们接着看实验3，阿尔农实验 H2O分解产生O2，猜测氢元素去哪儿了？尝试写出水发生的反应式 三、光合作用的探究历程 2.希尔反应 思考2.希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 不能，反应体系中可能还存在其他氧元素供体，该实验没有排除叶绿体滤液中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 思考1.希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。 根据是否需要一定需要光，把光合作用分为光反应和暗反应(碳反应) CO2 H218O C18O2 H2O 18O2 O2 光合作用释放的O2中的氧元素全部来源于H2O，而并不来源于CO2 光照射下的小球藻悬浮液 三、光合作用的探究历程 3.鲁宾和卡门实验 光合作用释放的O2到底来自CO2还是H2O？ 稳定性同位素标记法 22 尝试利用原子守恒定律和氧化还原等化学知识，写出该实验涉及到的物质变化 ADP＋Pi＋能量→ATP NADP＋＋H+＋2e-→NADPH H2O→½O2 ＋2H+＋ 光 用离体的叶绿体做实验：向反应体系中加入ADP、Pi和NADP+等物质，发现有ATP、NADPH生成。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 2e- 三、光合作用的探究历程 4. 阿尔农实验 反应体系内无H+，与NADP+反应 继续探索，在有光照、无CO2的条件下，向反应体系中加入ADP、Pi和NADP+等物质，发现有ATP、NADPH和O2生成。期待有H+的出现，然而惊奇的是，只发现ATP和NADPH（还原型辅酶Ⅱ）的痕迹。 23 条件： 场所： 物质转化： 能量转化： 光、叶绿体中的色素、酶 类囊体薄膜 水的光解： ATP的合成： ADP + Pi + 能量 ATP 酶 NADPH的合成： NADP+ + H+ + e NADPH 酶 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 光能 色素 +O2+H+ + e H2O 总结：光反应阶段 光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应，根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。 光反应阶段 ①场所：类囊体膜(提供色素、酶、原料等) ADP＋Pi → ATP NADP＋＋H+＋2e- → NADPH H2O → O2＋2H+＋2e- 光 酶 酶 ③能量变化： ②物质变化： 光子 光能 电能 NADPH和ATP中的化学能 H+电势能 →叶绿体中的色素 →高能电子e- 03 光合作用的过程 ADP＋Pi ATP 光反应过程详解 类囊体腔 光能→ 电子势能 → H+浓度势能 → ATP中的化学能 四、光合作用的原理--光反应 这里主要注意电子传递并不能理解为物理中的电流。这里实际上典型化学上的氧化还原反应，失去电子被氧化，得到电子被还原。 叶绿体中色素吸收光能，导致叶绿素a失去一个电子。电子经电子传递链生成ATP和NADPH；于此同时，失去电子的叶绿素夺取水中的电子得以电荷恢复，而水失去电子导致水的光解——这就是教材所谓吸收的光能有两个用途：一个是电子传递下去（生成了ATP和NADPH），另一个是夺取别人的电子（水的光解） 上述实验表明光合作用不是一个简单的化学反应，是分阶段进行的。实际上，光合作用包括一些列化学反应。 根据是否需要光能，可以概括的分为光反应和暗反应(碳反应) 26 ADP＋Pi ATP 叶绿体中的色素 水 e 光子 H+浓度差 类囊体腔 e 2e＋NADP＋＋H+→NADPH ADP＋Pi→ATP H2O→1/2O2 ＋2H+＋2e 光 这里主要注意电子传递并不能理解为物理中的电流。这里实际上典型化学上的氧化还原反应，失去电子被氧化，得到电子被还原。 叶绿体中色素吸收光能，导致叶绿素a失去一个电子。电子经电子传递链生成ATP和NADPH；于此同时，失去电子的叶绿素夺取水中的电子得以电荷恢复，而水失去电子导致水的光解——这就是教材所谓吸收的光能有两个用途：一个是电子传递下去（生成了ATP和NADPH），另一个是夺取别人的电子（水的光解） 27 P680 P700 1. 光系统 补充：光系统及其电子传递链 特性 光系统II (PSII) 光系统I (PSI) 反应中心色素 P680 P700 最大吸收峰 680nm 700nm 主要功能 水的光解，产生电子和氧气；将水中的低能电子提升为高能电子 将NADP+还原为NADPH 电子最终来源 H2O PSII传来的电子 光系统(PS)是进行光吸收的功能单位，其中的光吸收色素的功能像是一种天线，将捕获的光能传递给中心的一对叶绿素a，由叶绿素a激发一个电子，并进入光合作用的电子传递链。 作业 1.周练 2.《微专题速练》22-23 3.梳理本 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $