高三生物一輪復(fù)習(xí)：光合作用與能量轉(zhuǎn)換 講義

1、 光合作用與能量轉(zhuǎn)換捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)提?。荷啬苋苡谟袡C溶劑無水乙醇（或體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇+無水碳酸鈉提?。荷啬苋苡谟袡C溶劑無水乙醇（或體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇+無水碳酸鈉）分離：色素在層析液的溶解度不同，在濾紙條的擴散速度不同（所用試劑為層析液，方法為紙層析法）分離：色素在層析液的溶解度不同，在濾紙條的擴散速度不同（所用試劑為層析液，方法為紙層析法）實驗步驟清晰分離出的色素帶平整不重疊保證色素擴散均勻，否則會形成弧形帶色素研磨充分防止色素被破壞（主要是保護葉綠素）清晰分離出的色素帶平整不重疊保證色素擴散均勻，否則會形成弧形帶色素研磨充分防止色素被破壞（主要是保護葉綠素）實驗結(jié)果橙黃最少最

2、高黃色藍綠最多黃綠最低橙黃最少最高黃色藍綠最多黃綠最低歸納分析：色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有4種色素。色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量越多。色素帶擴散速度與溶解度有關(guān)，擴散速度越快說明溶解度越大。相鄰兩條色素帶之間距離最遠(yuǎn)的是胡蘿卜素和葉黃素，最近的是葉綠素a和葉綠素b。誤差分析異常現(xiàn)象發(fā)生的原因濾紙條上色素帶顏色過淺未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出來使用放置數(shù)天的綠葉或綠葉用量少，濾液中的色素(葉綠素)含量太少一次性加入大量的無水乙醇，導(dǎo)致提取液濃度太低畫濾液細(xì)線次數(shù)過少選用綠葉葉脈過多，葉肉細(xì)胞過少濾紙條色素帶重疊濾紙條沒經(jīng)干燥處理濾液細(xì)線不

3、能達到細(xì)、齊、直的要求，使色素擴散不一致濾紙條看不到色素帶忘記畫濾液細(xì)線濾液細(xì)線觸及層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞所用葉片為“黃葉”影響葉綠素合成的因素分析色素種類吸收范圍：可見光的波長范圍大約是400-760色素種類吸收范圍：可見光的波長范圍大約是400-760nm，葉綠體中的光合色素只吸收可見光，對紅外光和紫外光不吸收。色素功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。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3/4葉綠素（葉綠素a、葉綠素b）1/4類胡蘿卜素（胡蘿卜素、葉黃素）1/4類胡蘿卜素（胡蘿卜素、葉黃素）植物葉片呈

4、現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。植物的液泡中含有的色素(花青素)不參與光合作用。植物幼嫩的莖和果實的細(xì)胞中也含有吸收光能的色素。葉綠素和類胡蘿卜素均有主要的吸收光波段，對其他波段的可見光并非不吸收，只是吸收量較少。葉綠體不是細(xì)胞進行光合作用的唯一場所，如藍細(xì)菌細(xì)胞沒有葉綠體，也能進行光合作用。3.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖（2）葉綠體的功能實驗分析：(1)實驗材料選擇巧妙：實驗材料選擇水綿，水綿不但具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體在細(xì)胞中呈螺旋式分布，便于觀察實驗結(jié)果和設(shè)置對照。(2)排除干擾的方法巧妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。

5、(3)觀測指標(biāo)設(shè)計巧妙：通過觀測需氧細(xì)菌的分布，準(zhǔn)確判斷出釋放氧氣的部位。(4)實驗對照設(shè)計巧妙：用極細(xì)的光束點狀投射，使葉綠體上分為獲得光照和無光照的部位，相當(dāng)于一組對照實驗；進行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的對照實驗，明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。二光合作用的原理1.探究光合作用原理的部分實驗時間科學(xué)家發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)末普遍認(rèn)為在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣。像這樣

6、，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)1941年美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源Heq oal(18,2)OCO2eq o(,sup7(植物)18O2H2OC18O2eq o(,sup7(植物)O21954年美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)該過程總是與水的光解相伴隨2.光合作用的概念與反應(yīng)式(1)概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。(2)反應(yīng)式：CO2H2Oeq o(,sup7(光能),sdo5(葉綠體)(CH2O)O2。3.光合作

7、用過程圖解光反應(yīng)場所：類囊體薄膜 條件：光、色素、酶、水、ADP、Pi等物質(zhì)變化：水的光解：2H2Oeq o(,sup7(光能)4HO2 +4e-， HNADP+2e-eq o(,sup7(酶)NADPHATP的形成:ADPPi能量eq o(,sup7(酶)ATP能量變化：光能轉(zhuǎn)變成ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能暗反應(yīng)（也稱碳反應(yīng)、卡爾文循環(huán)）場所：葉綠體基質(zhì) 條件：多種酶、ATP、NADPH、CO2等物質(zhì)變化：CO2的固定：CO2C5eq o(,sup7(酶)2C3C3的還原：2C3eq o(,sup7(NADPH、ATP),sdo5(酶)(CH2O)C5能量變化：ATP和NADPH中活躍

8、的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成儲存在(CH2O)中的穩(wěn)定的化學(xué)能小結(jié)：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP。沒有光反應(yīng)，則暗反應(yīng)無法進行，沒有暗反應(yīng)，則有機物無法合成。光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈?。光合作用和化能合成作用比較：前者利用光能后者利用無機物氧化釋放的能量，都將CO2、H2O等無機物合成有機物。光合過程中元素去向分析4.光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系(1)關(guān)系圖解(2)物質(zhì)名稱：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH，f：C5，g：CO2，h：C3。(3)生理過程及場所序號生理過程光反應(yīng)暗反

9、應(yīng)有氧呼吸第一階段有氧呼吸第二階段有氧呼吸第三階段場所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜(4)物質(zhì)聯(lián)系C：CO2eq o(,sup7(暗反應(yīng))有機物eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第一階段)丙酮酸eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第二階段)CO2H：H2Oeq o(,sup7(光反應(yīng))NADPHeq o(,sup7(暗反應(yīng))(CH2O)eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第一、二階段)Heq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第三階段)H2OO：H2Oeq o(,sup7(光反應(yīng))O2eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第三階段)

10、H2Oeq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第二階段)CO2eq o(,sup7(暗反應(yīng))有機物(5)能量聯(lián)系（6）光合作用與有氧呼吸的區(qū)別比較項目光合作用有氧呼吸部位含有葉綠體的細(xì)胞，其場所是葉綠體所有生活的細(xì)胞，主要場所是線粒體條件光有光無光均可原料CO2和H2O有機物和O2產(chǎn)物有機物和O2CO2和H2O實質(zhì)(物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變)CO2轉(zhuǎn)化成糖類等有機物。光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在糖類等有機物中分解有機物，產(chǎn)生CO2和H2O，同時釋放能量5.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析來路去路（動態(tài)平衡）-含量相對穩(wěn)定(1)C5、NADPH、ATP的變化一致。C3與C5、NADPH、ATP的變化

11、相反。(2)C3量高于C5量，一般C3量為C5量的2倍。(3)對光合作用有利，則(CH2O)合成增加，反之則減少。6.連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進行一段時間，有機物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時間相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機物積累量要多。(3)應(yīng)用：人工補光時，可適當(dāng)采用“光暗交替”策略，這樣，在提高光合產(chǎn)量的情況下，可大量節(jié)省能源成本。例：為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。每組處理

12、的總時間均為135 s，光照與黑暗處理情況見如圖所示(A、B、C三組光照與黑暗處理時間相同)。結(jié)果是A組光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%；B組光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%；C組光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%；D組光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。實驗的自變量是不同光照處理或黑暗和光照交替的頻率，因變量是光合作用產(chǎn)物的相對含量。單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機物的量高于（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機物的量。依據(jù)是(理由是)C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%。原因是：因為隨著光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。小結(jié)：1葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。2葉綠體是進行光合作用的場所，其中光反應(yīng)在類囊體薄膜上進行，暗反應(yīng)在基質(zhì)中進行。3不同顏色的溫室大棚光合效率不同，無色透明大棚效率最高，綠色大棚效率最低；對大棚進行補光時，單色光以藍紫光最好，紅光次之，綠光最差。4綠色植物中參與光合作用的色素只存在于葉綠體類囊體薄膜上。5綠色植物中參與光合作用的酶存在于葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。6光合作用