2027届高三生物一轮复习课件 第9讲 捕获光能的色素和光合作用的过程

该高中生物学高考复习课件聚焦“捕获光能的色素和光合作用的原理”核心考点，依据高考评价体系梳理了色素提取分离实验、光合色素分布与功能、叶绿体结构与功能、光合作用原理四大考查模块。通过近五年广东、全国甲卷等真题分析，明确实验分析和原理应用为高频考点，归纳出选择为主、解答为辅的题型特点，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“实验探究+真题解析+模型建构”的备考策略，如结合2024广东色素提取实验真题，深入剖析异常现象成因及解决方法，通过环境条件骤变下C3/C5含量变化模型培养科学思维和探究实践素养。特设“易错点警示”和“答题模板”，帮助学生掌握实验分析和原理应用技巧，教师可据此高效指导学生冲刺高考。

考情分析 考点 由高考知核心知识点 预测 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 考点一：捕获光能的色素 （3年10考，全国卷3年2考） （2024·广东）色素的提取和分离实验 （2023·江苏）色素的提取和分离实验 （2023·海南）色素的种类 （2023·全国）色素的种类及分布 （2022·辽宁）色素的提取和分离实验 题型：选择题、解答题 内容： 本专题为高频考点，考查的知识点非常多，包括色素的种类与作用、叶绿体色素的提取与分离、光合作用的过程。本专题高考试题多为非选择题，多结合曲线分析进行考查。 考点二：叶绿体的结构与功能（3年6考，全国卷3年2考） （2024·广东）叶绿体的结构与功能适应观 （2023·广东、2023·湖北、2023·全国）叶绿体的结构与功能适应观 （2022·广东、2022·山东）叶绿体的结构与功能适应观 考点三：光合作用的原理 （3年12考，全国卷3年4考） （2024·广东、2024·全国）光合作用的过程 （2023·天津、2023·山西）光合作用的过程 （2022·福建、2022·全国）光合作用的过程 第9讲 捕获光能的色素和光合作用的过程 1 2 实验6 绿叶中色素的提取和分离实验 3 捕获光能的色素和叶绿体的结构 光合作用的基本过程 1. 实验原理: 无水乙醇 有机溶剂 纸层析法 层析液 【注意】如果实验室没有无水乙醇,也可以用体积分数为95%的乙醇,但需要加入适量的无水碳酸钠。 扩散速度越快,说明其溶解度越大。 实验6 绿叶中色素的提取和分离实验 2. 实验步骤 2. 实验步骤 滤液细线 层析液 (橙黄色) (黄 色) (蓝绿色) (黄绿色) 类胡萝卜素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 叶绿素a 叶绿素b (含量约3/4) (含量约1/4) 形象记忆: 胡黄ab向前走 实验6 绿叶中色素的提取和分离实验 3. 实验结果 色素种类 色素含量 扩散速度 溶解度 类胡萝卜素 含量约1/4 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 含量约3/4 叶绿素a 叶绿素b 最少 较少 最多 较多 最快 较快 较慢 最慢 最大 较大 较小 最小 绿叶中色素的种类 实验6 绿叶中色素的提取和分离实验 3. 实验结果 橙黄色 叶黄素 叶绿素b 叶绿素a 黄绿色 4. 结果分析 ①色素带的条数与色素 有关，四条色素带说明有 种色素。 ②色素带的宽窄与色素 有关， 色素带越宽说明此种色素 。 色素带最宽的是 ，最窄 的是 ，叶绿素b比叶黄素稍宽。 ③色素带扩散速度与 有关，扩散速度越快说明 。 种类 四 含量 含量越多 叶绿素a 胡萝卜素 溶解度 溶解度越高 8 5. 绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 ②使用放置数天的绿叶，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 (正确做法为分次加入少量无水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 (2)滤纸条看不到色素带: ①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; ②用清水代替无水乙醇进行提取。 (3)滤纸条色素带重叠: ①滤纸条未经干燥处理; ②滤液细线没有达到细、匀、直的要求，使色素扩散不一致导致。 (4)滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带: ①未加碳酸钙导致叶绿素被破坏； ②所用叶片为 “黄叶”。 5. 绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 【检测】下图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，据图分析: ①实验时应该将滤液滴 在a处还是b处？____。 ②在定性滤纸上会出现 4个不同颜色的同心圆， 最大的圆圈含有_________ (填色素种类)，呈现_____色； 最小的圆圈含有_________(填色素种类)，呈现______色。 a处 胡萝卜素 橙黄 叶绿素b 黄绿 【检测】某学生利用新鲜的菠菜叶进行叶绿体色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(　　) A.甲可能是用蒸馏 水做提取液和层析液 B.乙可能是因为研 磨时未加入SiO2 C.丙是正确操作得 到的理想结果 D.丁可能是因为研 磨时未加入CaCO3 C 考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构 由图可以看出: (1)叶绿体中色素的功能: 叶绿素主要吸收______________； 类胡萝卜素主要吸收____________。 (2)叶绿体中色素吸收光的范围: 可见光的波长范围是400～760 nm，一般叶绿体中的色素只吸收 ，不吸收红外光和紫外光。 蓝紫光和红光 蓝紫光 可见光 1.光合色素的吸收光谱分析 但类胡萝卜素不吸收红光。 【检测】某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是(　　) A 考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构 (1)(必修 旁栏思考)植物工厂不用发绿光的光源，原因是: ______________________________________________________________ ___________________。 发绿光的光源发出绿色的光，绿光被光合色素吸收的最少，不适合作为植物工厂的光源 (2)植物叶片呈现绿色的原因是___________________________________ ___________。 含叶绿体且色素对绿光吸收最少， 反射绿光 (3)蔬菜大棚薄膜最好选用_________（填“无色”“红色”或“蓝色”）塑 料薄膜，原因是_______________________________________________ _______________________。 无色 无色材料可透过各种波长的光，光合色素可捕获更多的光能用于光合作用 考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构 2.影响叶绿素合成的因素 (1)光照: 光照是影响叶绿素合成的主要因素，在黑暗环 境中，植物一般不能合成叶绿素，导致叶片发黄。 (2)温度: 温度可通过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，因而秋天叶片变黄。 (3)必需元素: 叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成， 叶片变黄。 考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构 秋天叶片变黄的原因:____________________________________________ ______________________________________________________________。 秋天叶片变红的原因:____________________________________________ _______________________________________________________________ _________________________________。 低温下叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄 低温和植物体内积累的可溶性糖有利于花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色 3. 叶绿体的结构与功能 (1)叶绿体结构模式图 这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 基粒:由类囊体堆叠而成，分布有_______和与 ________有关的酶) 外表: 双层膜 内部: 基质: 含有________有关的酶； 暗反应 色素 光反应 含有________，可进行翻译合成蛋白质； 含有______，可复制转录成______，属于半自主细胞器； DNA RNA 核糖体 【思考】叶绿体与其功能相适应的结构特点有哪些？ ③叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体, 极大地扩展了受光面积。 ①类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素和光合作用相关的酶； ②在叶绿体的基质中含有与光合作用有关的酶； 1880年，美国科学家恩格尔曼 黑暗处用极细光束照射 暴露在光下 (没有空气) (没有空气) 实验材料: 水绵、 好氧细菌 (巧妙之处？) 4. 恩格尔曼的实验(一) 验证实验结果完全是由光照引起的。 恩格尔曼实验方法的巧妙之处: ①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。 ②没有空气的黑暗环境； 排除了氧气和光的干扰 ③用极细的光束照射； 叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。 ④进行黑暗和曝光对照实验。 紧接着，他又做了一个实验: 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 恩格尔曼进一步实验 光 三棱镜 临时装片 好氧细菌 水绵 好氧细菌 【思考】在第二个实验中,大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,为什么？ 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。 恩格尔曼的实验直接证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 恩格尔曼的实验不能直接证明叶绿体是光合作用的场所。 黑暗处用极细光束照射 暴露在光下 资料1: 恩格尔曼实验 资料2: 恩格尔曼另一实验 综合两个实验可以得出: 你认为叶绿体有何功能？ 思考•讨论4：综合分析，叶绿体有什么功能？ 【检测】判断正误 (1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(　　) (2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　) (3)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。(　　) (4)光合作用需要的光合色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　) (5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(　　) √ √ × × × 气温降低, 叶绿素分子易被破坏,由于缺少叶绿素a和叶绿素b, 而使银杏的叶子变黄 光合色素在类囊体薄膜上 几乎相等 1. 探索光合作用原理的部分实验 (1)19世纪末，科学界普遍认为: C与H2O结合成______。 (2)1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用,甲醛不能通过光合作用转化成______。 (3)1937年，英国希尔发现，离体叶绿体在适当条件下可产生____。 (4)1941年，鲁宾和卡门: 用 的方法研究了光合作用中______的来源(氧气来源于H2O)。 (5)1954年，美国阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成______；1957年，他发现这一过程总是与 相伴随。 甲醛 糖 氧气 氧气 ATP 同位素示踪 水的光解 考点二 光合作用的基本过程 第一组 光合作用产生的O2来自于H2O H2180 C02 H20 C18O2 第二组 1802 02 1941年，[美国]鲁宾和卡门的实验 同位素示踪法 (同位素标记法) 结论: 探究光合作用产生的氧来自于H2O,还是CO2? 【检测】下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是(　　) A.Y2的质量大于Y3的质量 B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C.②中水的质量大于④中水的质量 D.试管①的质量大于试管②的质量 C 相等 28 Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；④中小球藻中含有(CHO)的有机物，而①中小球藻含有(CH2O)的有机物，故④中小球藻质量大于①中的；④和②中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等；在试管①和②原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余重量①大于②。 <m></m> <m></m> (3)光合作用的总反应式: <m></m> <m </m> [不准确，考试不能写此反应式] [考试务必写此反应式] (2)(必修1 P103“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。 色素 酶 H2O 光照 叶绿体 O2 +NADPH +能量 ADP +Pi ATP (6)卡尔文用经过标记的C02 , 供小球藻进行光合作用, 然后追踪放射性的去向, 最终探明了C02中的碳是如何转化为________中的碳的。 有机物 (1)希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，理由是 ______________________________________________________________ ___________________________。 水的光解实验是在没有C02的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与 考点二 光合作用的基本过程 (4)(链接科学史)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入 ，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 的时间，放射 性代谢物多达几十种，缩短时间到 ，发现放射性代谢物减少到12种。 如果要探究 转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是 ____________________________________________________________。 继续缩短杀死小球藻的时间，直至放射性产物只有一种 考点二 光合作用的基本过程 2.光合作用的过程 (1)概念: 绿色植物通过________，利用______，把二氧化碳和 水转化成储存着能量的________，并且释放出______的过程。 叶绿体 光能 有机物 氧气 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两个阶段。 2. 光合作用过程 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP O2 NADP+ 酶 吸收 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O) CO2 固定 还原 酶 光反应 暗反应 H+ NADPH 酶 酶 能量 H2O 光解 【说明】 C3是三碳化合物，即3-磷酸甘油酸； C5是五碳化合物，即核酮糖-1，5-二磷酸； (1)光反应阶段 ①条件:________________。 ②场所:____________。 ③物质变化 ④能量变化 将光能转化为储存在__________________中的化学能。 光、色素、酶 类囊体薄膜 ATP和NADPH 【注意】NADPH的作用是: ①作为活泼的还原剂； ②储存部分能量供暗反应阶段利用。 a. 水的光解: 2H2O O2+4H+ +4e- 光 色素 b. NADPH的合成: NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 c. ATP的合成: ADP+Pi+能量 ATP 酶 (1)光反应阶段 小本P207 【检测】植物体内光系统Ⅰ（ Ⅰ）、细胞色素复合体、光系 统Ⅱ（ Ⅱ）等结构能形成如图所示的线性电子传递和环式电子传递两 条途径。线性电子传递中，电子经Ⅱ、和Ⅰ最终产生 和 。环式电子传递中，电子在Ⅰ和间循环，仅产生不产 生 。高温胁迫会引发活性氧（如自由基、 等）的积累而 造成光抑制。下列说法错误的是( )。 A.Ⅰ和 Ⅱ具有吸收利用光能，并进行电子传递的作用 B.膜两侧浓度梯度的形成与水的光解、蛋白的运输及 的合成密切相关 C. 会催化光系统中的蛋白质水解造成光抑制 D.与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高 的值 C项: ROS本身不是催化剂， 高温胁迫下积累的ROS 会损 伤光系统中的蛋白质从而造 成光抑制 √ (2)暗反应阶段 ①条件:_____________________________。 ②场所:____________。 ③过程(卡尔文循环) ④能量变化: NADPH、ATP中活跃的化学能变为_____________________。 ATP、NADPH、CO2、多种酶 叶绿体基质 2C3 (CH2O) 有机物中稳定的化学能 <m></m> <m></m> (3)光合作用的总反应式: <m></m> <m </m> [不准确，考试不能写此反应式] [考试务必写此反应式] (1)暗反应有光无光都能进行。 若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但持续时间不长，故一般认为植物晚上只进行呼吸作用。 (2)光反应快于暗反应，光照总时间相同时，光照和黑暗间隔处理比持续光照有机物积累得多。 因为NADPH、ATP基本不积累，利用充分；但持续光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。如甲持续光照10分钟，乙光照5秒和黑暗5秒相间隔持续20分钟，则光合作用制造的有机物:甲 乙(暗反应时间长)。 < (6)光反应产生的ATP用于 <m></m> 的还原, 不用于其他生命活动。( ) (3)光合作用产生的 <m></m> 不同于细胞呼吸产生的 <m></m> ,其中光合作用产生的 <m></m> 与 <m></m> 结合形成还原型辅酶 <m></m> ,细胞呼吸产物的 <m></m> 为还原型辅酶 <m>。</m> (5)在暗反应中, <m></m> 既作为还原剂,也能为 <m></m> 的还原提供能量。 (4)在光反应中, 水分解为氧和H+</m>的同时, 被叶绿体夺去两个电子。电子经传递,可用于H+ 与NADP+<结合形成 NADPH; H2O ___ _________ <m></m> <m></m> × 光反应产生的ATP主要用于C3的还原 3. 化能合成作用 (1)化能合成作用的概念: 自然界中少数种类的细菌,能够利用体外环境中某些 所释放的能量来制造 ，此过程称为化能合成作用，此类生物属于 生物。 无机物氧化时 有机物 化能自养型 硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 (2)实例: 体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量　转化为有机物中的化学能。 (3)能量转化: 4.自养生物和异养生物 a.自养生物: 绿色植物和硝化细菌都能将CO2和H20合成糖类因此属于自养生物。 b.异养生物: 人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动，属于异养生物。 原料 产物 营养方式 利用的能量 生物体 光合作用 化能合成作用 相同 相同 自养 某些无机物氧化时,所释放的能量 光能 绿色植物 硝化细菌等 5. 光合作用与化能合成作用的比较 (CO2和H2O) (有机物) 6. 环境条件骤变与C3、C5及ATP和NADPH等物质含量变化 (1)分析方法: 【示例】CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化 b. 需从物质的生成和消耗两个方面回答原因 a. 从骤变条件直接影响的反应入手分析 (2)物质含量变化的分析 条 件 首先变化物质 随后变化物质 CO2供应不变， 突然光照 NADPH ATP 。 C3 ，C5 。 CO2供应不变， 停止光照 NADPH ATP 。 C3 ，C5 。 光照不变， CO2供应增加 C3 C5 。 NADPH、ATP 。 光照不变， CO2供应停止 C3 C5 。 NADPH、ATP 。 增加 减少 增加 减少 增加 减少 增加 减少 减少 减少 增加 增加 (3)“模型法”表示C3、C5及ATP和NADPH、(CH2O)等物质含量变化 注:C3的起始值高于C5</m> , 约是其2倍 (4)光合作用过程中相关物质的变化规律 考点二 光合作用的基本过程 光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行， 原因是 ___________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ________ ； 不足，暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原 因是______________________________________________________ _____________________________________________。 光反应需要暗反应提供、和，不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行 暗反应中的还原需要光反应提供和 ，停止 光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量和 能使暗反应持 续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少和 而 无法进行 D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减少 突然中断CO2供应，暗反应中CO2固定减少，而C3还原仍在进行，导致C3减少，C5增多 突然中断CO2供应会使C3减少，因此C3还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少 突然将将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的ATP和NADPH增加,而ADP相对含量减少,因此暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 突然将红光改变为绿光会导致光反应吸收的光能减少，光反应产生的ATP和NADPH减少，这将抑制暗反应中C3的还原，导致C5减少，C3增多 【检测】光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是(　　) A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减少 B B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加 C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加 解析：突然中断CO2供应，暗反应中CO2固定减少，而C3还原仍在进行，导致C3减少，C5增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A项错误；突然中断CO2供应会使C3减少，因此C3还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，B项错误；突然将绿色光改变为白光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和NADPH增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，C项正确；突然将白光改变为绿色光，会导致光反应产生的ATP和NADPH减少，这将抑制暗反应中C3的还原，导致C5减少，C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小，D项错误。 $