2015年高三第一輪復(fù)習(xí)-光合作用

光合作用考綱要求：

1、光合作用的基本過程

2、影響光合作用速率的環(huán)境因素（考查主要為實(shí)驗(yàn)分析和綜合運(yùn)用，常常結(jié)合過程模型、曲線分析和生產(chǎn)生活應(yīng)用）

3、葉綠體色素的提取和分離（屬于識記和理解層次）光合作用的探究歷程干燥土壤90.8kg小柳樹2.25kg只用雨水澆灌五年后柳樹長大1648年海爾蒙特（比利時）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后變化土壤干重90.800kg90.743kg柳樹2.25kg76.70kg結(jié)論：建造植物體的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后稱重結(jié)論：植物可以更新空氣，但沒有認(rèn)識到光在植物更新空氣中的作用，而是將其歸結(jié)為植物的生長1779年，荷蘭的英格豪斯

發(fā)現(xiàn)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。

到1785年，德國梅耶發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。黑暗處理一晝夜1864年德國薩克斯實(shí)驗(yàn)讓一張葉片一半曝光一半遮光除去葉綠素酒精水（證明綠葉在光下制造淀粉）滴加碘酒后或者用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)隔絕空氣黑暗，用極細(xì)光束照射完全暴露在光下水綿和好氧細(xì)菌的裝片結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。光合作用需要光照恩格爾曼實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙之處：

a、選材：水綿有細(xì)長的帶狀葉綠體，而且呈螺旋狀分布，便于觀察、分析、研究

b、將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了光線和氧氣的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行

c、選用了極細(xì)的光束照射，并且選用好氧細(xì)菌檢測，從而可以準(zhǔn)確的判斷出水綿細(xì)胞中釋放氧的部位

d、該試驗(yàn)設(shè)置極細(xì)光束和黑暗，完全曝光和黑暗兩組對照，自變量為光照和黑暗，因變量為好氧菌聚集的部位1939年魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)（同位素示蹤法）結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自水。該實(shí)驗(yàn)設(shè)置了對照（相互對照），自變量是標(biāo)記物質(zhì)，因變量是O2的放射性。魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法可以追蹤C(jī)O2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑。同位素標(biāo)記法：用于研究生物體內(nèi)各種復(fù)雜的生理、生化過程的方法，用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變，光合作用、呼吸作用、蛋白質(zhì)代謝、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)、DNA的自我復(fù)制等過程都應(yīng)用了此方法

年代科學(xué)家結(jié)論1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下植物可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所1939魯賓卡門光合作用釋放的氧來自水。20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2光合作用1、概念：2、總反應(yīng)式：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程。對大多數(shù)生物，活細(xì)胞所需能量的最終源頭是太陽能,太陽能被什么物質(zhì)捕獲和利用的？一、捕獲光能的色素的提取與分離

1、葉綠體色素

a分布：主要在類囊體薄膜上

b分類與功能：

2、色素的提取分離原理：

a、提?。喝~綠體的色素能夠溶解在無水乙醇

b、分離：葉綠體的結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)類囊體捕獲光能的色素分布在___________類囊體的薄膜上一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)（橙黃色）（黃色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能葉綠體中的色素提取液四種色素對光的吸收葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍(lán)紫光藍(lán)紫光、紅光分離：層析液是一種脂溶性很強(qiáng)的有機(jī)溶劑，色素在層析液中的溶解度不同：溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，溶解度低的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的慢。因此葉綠體中的色素就在擴(kuò)散過程中被分離開來。（液泡中的色素是水溶性的）色素的提取和分離用到的一些材料，它們的主要作用是:a二氧化硅：使研磨充分

b碳酸鈣：防止葉綠體中的色素被破壞

c層析液：分離色素4.濾紙條上的色素帶從上到下依次是：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b、實(shí)驗(yàn)程序：

a、提取色素：新鮮顏色深含色素多的葉片

CaCO3、SiO2,研磨充分快速，葉綠素不穩(wěn)定，容易被活細(xì)胞內(nèi)的葉綠素酶水解，充分研磨使葉綠體完全破裂，提取較多的色素b制備濾紙條：制備濾紙條是，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(kuò)散均勻，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果c畫濾液線：濾液線不僅要求細(xì)、直，而且要求含有較多的色素，所以要求待濾液線干后再畫1-2次d色素分離：濾紙條上的濾液細(xì)線不能觸及層析液，否則色素溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶或色素較少葉綠體色素提取和分離實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象分析：1、收集到的濾液綠色過淺的原因分析：a未加石英砂，研磨不充分b使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素太少c一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低d未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞2、濾紙條看不見色素帶：忘記畫濾液細(xì)線濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中葉綠體中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解O22C3C5(CH2O)多種酶參加催化CO2還原固定C5的再生光合作用的過程：條件：過程：場所：光反應(yīng)總結(jié)：2H2OO2+4[H]+4e-光色素光、色素、酶葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu)（類囊體）薄膜水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：用于暗反應(yīng)ADP+Pi+

能量ATP酶（活躍化學(xué)能）NADP++2e+[H]

NADPH酶多種酶參加催化1個CO2①CO2的固定；②C3的還原。暗反應(yīng)提供NADPH提供ATP還原三碳糖(CH2O)三碳糖再生為C5（C5）2（C3）暗反應(yīng)總結(jié)：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATPNADPH

、ADP+Pi條件：場所：物質(zhì)變化：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中多種酶、NADPH、ATP

ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

三碳糖（或糖類）酶C5的再生：2C3

C5

酶NADPH

、ATPADP+Pi光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體基粒囊狀結(jié)構(gòu)中葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶ATP、NADPH、多種酶光能轉(zhuǎn)換成電能再變成活躍的化學(xué)能（ATP、NADPH中）活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供NADPH和ATP碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+和ADP和PiCO2的固定：CO2＋C52C3酶ADP+Pi2C3

C5

酶ADP+Pi2C3

三碳糖2H2OO2+4H++4e-光色素NADP++2e+H+

NADPH酶ADP+Pi+

能量ATP

酶C3的還原：ATPNADPH

、C5的再生：NADPH

、ATP酶總結(jié)：一、二、三、四一個場所：葉綠體

兩個階段：光反應(yīng)、暗反應(yīng)

三種能量：光能、ATP中活躍的化學(xué)能，有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能四個物質(zhì)變化：水光解、ATP的形成、CO2的固定、C3還原光合作用過程中元素去向：O：水O2CO2(CH2O)C：CO2C3(CH2O)H：H2O[H]

(CH2O)結(jié)合過程分析條件驟變時物質(zhì)量的變化情況影響光合作用的因素及應(yīng)用內(nèi)因：色素含量和酶的數(shù)量和活性、C5的含量1、同一植物的不同發(fā)育階段開花期營養(yǎng)生長期幼苗期2、同一葉片的不同生長發(fā)育時期幼葉成葉老葉外因：光照、CO2濃度、必需礦物質(zhì)、水、溫度1.光

1）光照時間：時間越長，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多2）光質(zhì)：紅光、藍(lán)紫光3）光照面積：一定范圍內(nèi)，隨光照面積不斷增加光合作用實(shí)際量不斷增大在生產(chǎn)上的應(yīng)用：a、合理密植；b、間種、套種；c、適當(dāng)間苗、適當(dāng)修剪，避免徒長。B：光補(bǔ)償點(diǎn)C2：光飽和點(diǎn)光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1cabb(總光合量)=

a(凈光合量)

+c(呼吸作用)C點(diǎn)的限制因素為：溫度、co2的供應(yīng)量光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等時的光強(qiáng)度。光飽和點(diǎn)：光合作用達(dá)到最強(qiáng)時所需的最低的光強(qiáng)度。4）光強(qiáng)度凈光合速率：常用一定時間內(nèi)O2釋放量，CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示真正光合速率：常用一定時間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量表示真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率光照下測的是凈光合只有凈光合速率大于零時，植物才能正常生長AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcA點(diǎn)：黑暗時，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸區(qū)別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放CO2O2AB段：弱光下，光合作用小于細(xì)胞呼吸AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)，光合作用等于細(xì)胞呼吸AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcO2CO2BC1段：強(qiáng)光下，光合作用大于細(xì)胞呼吸AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2光照強(qiáng)度的應(yīng)用延長光合作用的時間：1、大棚蔬菜生產(chǎn)時，可在夜間進(jìn)行人工光照以延長光合作用的時間2、大田作物可采用輪作，延長全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時間2.CO2濃度A:進(jìn)行光合作用所需最低外界CO2濃度B:CO2飽和點(diǎn)光合速率0外界CO2濃度AB應(yīng)用種植大棚蔬菜時，多施用有機(jī)肥、人工增施CO2大田作物應(yīng)多施有機(jī)肥和實(shí)施秸稈還田，或南北種植以保證空氣順暢流通

正常的光照強(qiáng)度下，在一定的溫度范圍內(nèi)，提高溫度會促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。但提高溫度也會促進(jìn)呼吸作用。所以植物凈光合作用的最適溫度不一定就是植物體內(nèi)酶的最適溫度。3、溫度對光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)用：a、適時種植；b、溫室白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度；c、植物“午休”原因之一。光合作用呼吸作用(1)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(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)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(dǎo)致光合作用

速率下降。(2)應(yīng)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.礦物質(zhì)元素（N、Mg是構(gòu)成葉綠素的成分，P是構(gòu)成還原氫的成分，K有助于光合產(chǎn)物的運(yùn)輸）5.水分①水分既是光合作用的原料，又是化學(xué)反應(yīng)的媒介；缺水會直接影響到光合作用。②水分是植物蒸騰的對象。缺水→氣孔關(guān)閉→CO2進(jìn)入受阻→間接影響光合作用應(yīng)用措施：根據(jù)作物需水規(guī)律合理灌溉。應(yīng)用：溫室栽培時，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同時充入適量的CO2，進(jìn)一步提高光合速率，當(dāng)溫度適宜時，要適當(dāng)提高光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。各種環(huán)境因子對植物光合作用并不是單獨(dú)地發(fā)揮作用，而是綜合作用。但各種因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子為關(guān)鍵因子，因此分析相關(guān)問題時，應(yīng)抓關(guān)鍵因子探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響拓展一：拓展【解讀密閉容器及自然環(huán)境中植物光合作用曲線】[典型圖示1]信息解讀圖1夏季一晝夜CO2吸收和釋放變化曲線a點(diǎn)：凌晨2時～4時，溫度降低，呼吸作用減弱，CO2釋放減