能量之源光與光合作用知識點

1、光合作用的探究歷程實施者 實驗過程和實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 普利斯特利 點燃的蠟燭與綠色植物，密閉蠟燭不熄滅 小鼠與綠色植物，密閉小鼠不易窒息 植物能更新污濁空氣 英格豪斯重復500多次普利斯特利的植物更新空氣的實驗只有在陽光照射下，植物才能更新空氣 梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律指出光合作用把光能轉(zhuǎn)換為化學能儲存起來薩克斯 綠色葉片光合作用產(chǎn)生恩格爾曼 O2是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所 魯賓、卡門 光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自水 【特別提醒】薩克斯實驗中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉。曝光與遮光形成對照，檢驗試劑為碘蒸氣，檢驗前用酒精處理，目的是溶解色素；恩格爾曼選用水

2、綿做實驗材料的好處：葉綠體大呈帶狀，便于觀察，所用細菌為好氧細菌；魯賓、卡門用的實驗方法為示蹤原子法(同位素標記法)。(1)薩克斯：自身對照，自變量為是否照光(一半曝光與另一半遮光)，因變量為葉片是否制造出淀粉。(2)魯賓和卡門：相互對照，自變量為標記物質(zhì)(H218O與C18O2)，因變量為O2的放射性。(3)普利斯特利：密閉的玻璃罩是否加植物為自變量，蠟燭燃燒時間或小鼠存活時間為因變量?？键c1葉綠體中的色素 1綠葉中色素種類及其吸收光譜色素種類 吸收光 吸收光譜圖示 葉綠素(含量約占3/4) 葉綠素a(藍綠色) 吸收紅光和藍紫色 葉綠素b(黃綠色) 吸收紅光和藍紫光 類胡蘿卜素(含量約占1/

3、4) 胡蘿卜素(橙黃色) 吸收藍紫光 葉黃素(黃色) 吸收藍紫光 2.色素的分布、功能及特性(1)分布：葉綠體類囊體的薄膜上。(2)功能：吸收光能、傳遞光能(四種色素)、轉(zhuǎn)化光能(只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a)。 應用指南 1對葉綠體色素吸收光譜的理解(1)不同顏色的光線會對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生不同的影響。(2)葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。(3)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，但對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。各種色素的吸收光譜：葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，綠光幾乎不被吸收，被反射出來，因而葉片呈綠色

4、。 2色素吸收光譜的應用不同顏色溫室大棚的光合效率(1)無色透明大棚日光中各色光均能透過，有色大棚主要透過同色光，其他光被其吸收，所以用無色透明的大棚光合效率最高。(2)葉綠素對綠光吸收最少，因此綠色塑料大棚光合效率最低?？键c2光合作用的過程 1過程圖解光合作用中釋放的氧氣，其中的氧元素都來自于水，二氧化碳中的碳元素首先進入C3，然后進入(CH2O)，如下列方程式所示：2光反應與暗反應比較項目光反應暗反應場所基粒類囊體膜上葉綠體的基質(zhì)條件色素、光、酶、水、ADP多種酶、CO2、ATP、H反應產(chǎn)物H、O2、ATP有機物、ADP、Pi、水物質(zhì)變化2H2O4HO2ADPPiATPCO2的固定：CO2

5、C52C3CO2的還原：(CH2O)C5H2O能量變化 光能電能ATP 中活躍的化學能 ATP中活躍的化學能糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能 實質(zhì) 光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能，水光解產(chǎn)生O2和H 同化CO2形成 (CH2O) 聯(lián)系 光反應為暗反應提供H和ATP 暗反應產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應合成ATP提供原料應用指南1光合作用產(chǎn)物與底物間各種元素之間的相互關系(1)氧元素(2)碳元素：CO2C3(CH2O)。(3)氫元素：H2OH(CH2O)。2光照和CO2濃度對光合作用過程及中間產(chǎn)物的影響及動態(tài)變化規(guī)律條件 C3 C5 H和ATP (CH2O)合成量 停止光照，CO2供應不變 增加 減少 減少或沒有 減少

6、或沒有 增加光照，CO2供應不變 減少 增加 增加 增加 光照不變，停止CO2供應 減少 增加 增加 減少或沒有 光照不變，增加CO2供應 增加 減少 減少 增加 考點3光合作用與有氧呼吸之間的關系類型內(nèi)容項目光合作用有氧呼吸代謝類型合成代謝(或同化作用)分解代謝(或異化作用)場所葉綠體活細胞(主要在線粒體中)條件光、色素、酶酶、有光無光均可進行物質(zhì)變化無機物(CO2H2O) 有機物有機物無機物(CO2H2O)ATP能量變化光能化學能(儲能)化學能ATP熱能(放能)實質(zhì)合成有機物，儲存能量分解有機物，釋放能量聯(lián)系光合作用為細胞呼吸提供物質(zhì)和能量基礎，細胞呼吸為光合作用提供原料共同維持自然界的碳

7、循環(huán)H和ATP的來源、去向分析 光合作用 有氧呼吸 H 來源 H2O光解產(chǎn)生 有氧呼吸第一、二階段 去向 還原C3 用于第三階段還原O2 ATP 來源 光反應階段產(chǎn)生 三個階段都產(chǎn)生 去向 用于C3還原供能 用于各項生命活動 (植物的C3還原除外) 兩者共同維持自然界的碳循環(huán) 應用指南 1光合作用只有植物的綠色細胞和光合細菌能進行，但細胞呼吸則是所有活細胞都能進行的。2光合作用光反應產(chǎn)生的ATP只供暗反應利用，而細胞呼吸產(chǎn)生的ATP可供各項生命活動利用。3光合作用的光反應中產(chǎn)生的H來自于水的光解，用于暗反應中C3的還原以生成(CH2O)；有氧呼吸中產(chǎn)生的H來自第一、二階段有機物的氧化，用于第三

8、階段與O2結(jié)合生成H2O，并產(chǎn)生大量ATP。4原核生物雖無葉綠體或線粒體，但也可進行光合作用(如藍藻)和有氧呼吸(如藍藻、根瘤菌等)。5生命活動的能量供應過程：光能ATP中活躍的化學能有機物中穩(wěn)定的化學能ATP中活躍的化學能生命活動考點4影響光合作用的因素與應用 1內(nèi)部因素(1)同一植物的不同生長發(fā)育階段根據(jù)植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長。(2)同一葉片的不同生長發(fā)育時期曲線分析：OA段為幼葉，隨幼葉的生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體、葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷增加。AB段為壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光

9、合速率也基本穩(wěn)定。BC段為老葉，隨著葉齡的增加，葉片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉、莖葉蔬菜及時換新葉，這樣可減少其細胞呼吸對有機物的消耗。2單因子外界因素的影響(1)光照強度曲線分析aA點光照強度為零，只進行細胞呼吸，A點即表示植物呼吸速率。bAB段表明隨光照強度加強，光合作用逐漸加強，CO2的釋放量逐漸減少，有一部分用于光合作用；到B點時，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度，B點稱為光補償點，陰生植物光補償點左移(如虛線所示)。cBC段表明隨光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上不再加強了。C點

10、對應的光照強度稱為光合作用的飽和點，C點對應的CO2吸收值表示凈光合速率。d真正光合速率凈光合速率呼吸速率。應用：陰生植物的光補償點和光飽和點比較低，如虛線所示。間作套種時農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置、合理采伐，冬季溫室栽培避免高溫等都與光補償點有關。(2)CO2濃度曲線分析：圖1中A點表示CO2補償點，即光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO2濃度，圖2中A點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B點都表示CO2飽和點。應用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合作用速率。(3)礦質(zhì)元素曲線的含義：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應，可提高光

11、合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高使植物吸水困難從而導致光合作用速率下降。應用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時地、適量地增施肥料，可 以提高作物的光合作用。(4)溫度曲線分析：溫度是通過影響與光合作用有關的酶的活性而影響光合作用速率的。應用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度；夏天，溫室栽培可適當降低溫度；增大晝夜溫差獲得高產(chǎn)。 3.多因子外界因素對光合作用速率的影響(1)曲線分析P點前，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。P點到Q點之間，限制因子既有橫坐標因素，也有其他因素。Q點后，橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，

12、要想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。(2)應用溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當充加CO2，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過增加光照強度、調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度來充分提高光合速率，以達到增產(chǎn)的目的。特別提醒光合作用與細胞呼吸的計算 植物進行光合作用吸收CO2的同時，還進行呼吸作用釋放CO2，而呼吸作用釋放的部分或全部CO2未出植物體又被光合作用利用，這時在光照下測定的CO2的吸收量稱為表觀光合速率或凈光合速率。表觀光合速率與真正光合速率的關系

13、如圖：在不考慮光照強度對呼吸速率影響的情況下，OA段代表植物呼吸速率，OD段表示植物表觀光合作用速率，OA+0D段表示真正光合速率，它們的關系為：真正光合速率=表現(xiàn)光合速率+呼吸速率。 具體表達為：光合作用消耗總CO2=從外界吸收的CO2+呼吸產(chǎn)生的CO2； 光合作用產(chǎn)生的總O2=釋放到外界的O2+呼吸消耗的O2 一晝夜有機物的積累量(用CO2量表示)：積累量=白天從外界吸收的CO2晚上呼吸釋放的CO2。 光合作用相對強度可用如下三種方式表示： aO2釋放量(或?qū)嶒炄萜鲀?nèi)O2增加量)； bCO2吸收量(或?qū)嶒炄萜鲀?nèi)CO2減少量)； c植物重量(有機物)的增加量。表觀光合速率和真正光合速率 真正

14、光合速率=表觀光合速率+呼吸速率 表觀光合速率常用O2釋放量、CO2吸收量、有機物積累量等來表示。 真正光合速率常用光合作用產(chǎn)生O2量、CO2固定量、有機物的產(chǎn)生量來表示。測定方法 a呼吸速率：將植物置于黑暗中，測定實驗容器中CO2增加量、O2減少量或有機物減少量。 b凈光合速率：將植物置于光下，測定實驗容器中O2增加量、CO2減少量或有機物增加量。應用指南 a植物每天的有機物積累量取決于光合作用與細胞呼吸速率的代數(shù)和(即凈光合速率)，若大于零，則凈積累，植物生長；若小于零，則凈消耗，植物無法正常生長。 b在有關問題中，若相關數(shù)據(jù)是在黑暗(或光照強度為零)時測得，則該數(shù)據(jù)代表呼吸速率。黑暗中只

15、進行細胞呼吸，凈光合速率為負值，真光合速率為零。若是在光下測得，則該數(shù)據(jù)代表凈光合速率，只有特別說明是光合總量時，才代表真光合速率。考點5化能合成作用 1概念：化能合成作用是一些生物(如硝化細菌)利用化學能(體外環(huán)境物質(zhì)氧化釋放的能量)把CO2和H2O合成儲存能量的有機物的過程。2實例：硝化細菌主要有兩類：一類是亞硝化細菌，可將氨氧化成亞硝酸；另一類是硝化細菌，可以把亞硝酸氧化成硝酸，兩者都能利用釋放的能量都能把無機物合成有機物。3光合作用和化能合成作用可用下式表示應用指南 光合作用與化能合成作用的比較項目化能合成作用光合作用不同點動力來源體外無機物氧化放出的能量光能相關生物類型原核生物(如硝

16、化細菌等)主要為綠色植物，還有藍藻、光合細菌等相同點代謝類型自養(yǎng)型物質(zhì)變化將無機物(CO2等)轉(zhuǎn)化為儲存能量的有機物反應式CO2H2O(CH2O)O2相關生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位生產(chǎn)者 考點6實驗面面觀：綠葉中色素的提取與分離 1實驗原理(1)葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇(或丙酮)中，所以用無水乙醇可提取葉綠體中的色素。(2)色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得慢，因而可用層析液將不同色素進行分離。2實驗流程觀察結(jié)果：濾紙條上出現(xiàn)四條寬度、顏色不同的色帶整理、洗手3.實驗結(jié)果：色素的種類和顏色見下圖應用指南

17、1基本技術要求(1)實驗成功的關鍵葉片要新鮮、顏色要深綠。濾液收集后，要及時用棉塞將試管口塞緊，以免濾液揮發(fā)。濾液細線不僅要細、直，而且要含有比較多的色素。濾紙上的濾液細線不能浸入層析液中。(2)注意事項制備定性濾條時，注意雙手盡量不要接觸紙面，以免手上的油脂或其他臟物污染濾紙。根據(jù)燒杯的高度制備濾紙條，讓濾紙條長度高出燒杯1cm，高出的部分做直角彎折。畫濾液細線時，用力要均勻，速度要適中。研磨要迅速、充分。a.因為丙酮容易揮發(fā)；b.為了使葉綠體完全破裂，從而能提取較多的色素；c.葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細胞中的葉綠素酶水解而破壞。制備濾條時，要將濾紙條的一端剪去兩角，這樣可以使色素在濾紙條上擴散均勻，便于觀察實驗結(jié)果。2拓展延伸(1)影響葉綠素合成的因素光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關的酶的活性，進而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，因而葉子變黃。礦質(zhì)元素：葉綠素中含N、Mg等礦質(zhì)元素，若缺乏將導致葉綠素無法合成，老葉先變