（福建专新课标）高中生物一轮总复习第12讲能量之源——光与光合作用（必修1）

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1、第第1212讲能量之源讲能量之源光与光合光与光合 作用作用 （同位素标记法的实验应用、 探究影响光合作用的环境因素） 一、捕获光能的色素和场所 1光合色素 (1)光合色素的种类：叶绿体中的光合色素有叶绿素 和类胡萝卜素两类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两 种，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有 机溶剂中。叶绿素a呈蓝绿色；叶绿素b呈黄绿色。类 胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙 黄色和黄色。 (2)功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜 素则主要吸收蓝紫光。 (3)色素与吸收光谱 2叶绿体的结构 (1)叶绿体的结构：如下图，由外膜、内膜、叶 绿体基质和基粒(由类囊体构成

2、)组成，与光合作用有 关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素 分布于类囊体薄膜上，因此光反应的场所是类囊体 薄膜。 (2)叶绿体扩大反应面积的方式是类囊体薄膜叠 加形成基粒。 (3)功能：叶绿体是进行光合作用的场所。 (4)分布：叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和 幼嫩的皮层细胞。在高等植物中，尤其是在被子植物 中，叶绿体在细胞质中的位置随光照强度而变化， 在强光下，叶绿体以窄面受光，避免过强的光照对 叶绿体的伤害，在弱光下，以宽面受光，以接受更 多的光能。 【例1】下图为叶绿体结构与功能示意图，请据 图判断下列有关说法中不正确的是( )C A光合作用的光反应在图中A处进行，必须在 有光

3、条件下进行 B光合作用过程中释放的O2来自于H2O C光合作用的暗反应在图中B处进行，必须在 无光条件下进行 D光合作用过程中CO2被固定并还原成图中的 甲物质 【解析】本题主要考查光合作用的场所。光合作 用的暗反应的反应条件是不需要光，有光无光均可进 行。先看懂图，然后结合所学知识回答问题。 二、“绿叶中色素的提取和分离”实验 1实验原理 (1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无 水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。 (2)各种色素在层析液中溶解度不同，溶解 度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢， 从而使各种色素相互分离。 2方法步骤 (1)提取色素 称取绿叶 剪碎 研磨：加入少许SiO2

4、、CaCO3和10 mL无水乙醇 过滤：漏斗基部放一块单层 尼龙布 收集滤液 (2)制备滤纸 条 长与宽略小于试管，在一端剪去两角 在距剪去两角的一端1 cm处画铅笔线 (3)画滤液细线 沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线 干燥后，再画一两次 (4)色素分离 将滤纸条插入有3 mL层析液的试管中，有滤液 细线的一端朝下 (5)观察结果：滤纸条上色素带有四条，如图： 3实验中几种化学试剂的作用 (1)无水乙醇用于提取绿叶中的色素。 (2)层析液用于分离绿叶中的色素。 (3)二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破 坏细胞结构，使研磨充分。 (4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。 4实验中的注意事项

5、 (1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证 含有较多的色素。 (2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的 量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 (3)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液 细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线 既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。 (4)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤 液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不 到色素带。 5色素提取液呈淡绿色的原因分析 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液 浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏 。

6、 【例2】(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行 “叶绿体中色素的提取和分离”实验，在滤纸上出 现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为 _。 (2)该同学改变层析液组成后继续进 行实验，滤 纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出 带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色 素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液 的_来判断条带的色素种类。 (3)实验结 束几天后，乙、丙两同学发现部分预 留叶片已变黄。乙同学认为这 是由叶片中某些色素 降解所造成的，丙同学则认为 是由某些色素含量增 加所造成的。根据所学知识，你将如何设计实验 来 判断两位同学的观点是否正确？ _ _。 【解析

7、】(1)叶绿体中四种色素及其颜色分别是： 胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色) 、叶绿素b(黄绿色)。 (2)不同色素的吸收光谱不同。据此可用光谱分析 仪来判断色素的种类。 (3)通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色 素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。对照 组选取正常未发黄的叶片，实验组选取已变黄的叶片 ，通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种色素 的含量，得出结论。 【答案】 (1)叶绿素b (2)吸收光谱 (3)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、 大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材 料，在相同条件下，再次进行色素的提取和分离实验 ，测定和记录

8、结果，比较这两种叶片各种色素的组成 及含量后，得出结论 1光合作用的探究历程中几个重要实验分析 (1)普利斯特利的实验 密闭玻璃罩绿色植物 缺少空白对照，实验结 果说服力不强，应将 点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作 为空白对照。 没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将 空气的更新归因于植物的生长。 限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物 更新气体的成分。 三、光合作用的探究历程 (2)萨克斯的实验 黑暗中饥饿处 理的绿叶 设置了自身对照，自变量为曝光和遮光，因变 量是颜色变化(有无淀粉生成)。 实验的关键是饥饿处 理，以使叶片中的营养 物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验

9、结 果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行 脱绿处理。 本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还 证明光是光合作用的必要条件。 (3)鲁宾和卡门的实验 设置了对照实验，自变量是标记物质(HO和 C18O2)，因变量是O2的放射性。 鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和 H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。 【例3】光合作用能否放出O2，可观察倒置的装满 水的试管中有无气泡产生来验证。结合给出的三个 倒置的试管，此验证性实验的最佳设计应为 ( ) A只有a试管 Ba试管和b试管 Ca试管和c试管 Db试管和c试管 C 【解析】本题通过实验设计的形式主要考查光 合作用的认识

10、过程。题中实验的目的是验证光合作 用能否放出O2，因此自变量是光合作用，有光合作 用的一组为实验组，没有光合作用的一组为对照组 。这样，只有a、c两试管符合对照的条件。 四、光合作用的过程 1总反应式： 2光反应与暗反应的比较： 比较项目光反应暗反应 实质 光能转换为 化学能，并 放出O2 同化CO2形成有机 物 时间短促，以微秒计较缓慢 条件需叶绿素、光、酶 不需叶绿素和光 ，需要多种酶 比较项目光反应暗反应 场所 在叶绿体类囊体结构的 薄膜上进行 在叶绿体内的基质中 进行 物质转化 能量转换 光能活跃化学能，并 储存在ATP和H中 ATP中活跃的化学能 (CH2O)中稳定的化 学能 续表

11、续表 比较项目光反应暗反应 图解 关系 光反应为暗反应提供还原剂H、能量ATP；暗 反应为光反应提供ADP和Pi 没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应， 有机物无法合成 3.当条件改变时，C3、C5、ATP、H含量变化 停止光照 CO2供应 不变 突然光照 CO2供应 不变 光照不 变 停止CO2 供应 光照不 变 CO2大量 供应 C3增加减少减少增加 C5减少增加增加减少 ATP和H减少增加增加减少 【例4】将单细胞绿藻置于25 、适宜光照和充 足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光 照，发现绿 藻体内三碳化合物的含量突然上升，这 是由于( ) 光反应仍在进行，形成H和ATP

12、光反应 停止，不能形成H和ATP 暗反应仍进行，CO2和 五碳化合物结合，继续形成三碳化合物 光反应 停止，由于没有H和ATP供应，三碳化合物不能形 成葡萄糖，积累了许多的三碳化合物 A B C D B 【解析】本题主要考查光照强度对C3含量的影 响。若突然停止光照，光反应停止，ATP和H的 合成停止，C3的消耗减少，积累增加。而与此同 时，暗反应仍然在进行，C3的积累进一步增加。 凡是涉及光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5 、H、ATP及(CH2O)合成量的影响的题目，一定 要既考虑来源，又考虑去路。 五、影响光合作用的因素及光合作用原理在农业 生产上的应用 1光照强度 (1)曲线分

13、析(如右图)A点 光照强度为0，此时只进行 细胞呼吸，释放的CO2量可 表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐 增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释 放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度 大于光合作用强度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用， 即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B 点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称 为光补偿点。 BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用 强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光 照强度称为光饱和点。 (2)应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如 图中虚线所示，间作套

14、种农作物的种类搭配，林 带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强 度可增加大棚作物产量。 2CO2浓度 (1)曲线分析(如下图)：图1和图2都表示在一定范 围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当 CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加 图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时 的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A点表示进 行光合作用所需CO2的最低浓度。 图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。 (2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其 风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用 率 3温度 (1)曲线分析(如下图)：温度主要是通过影响与光 合作用有

15、关酶的活性而影响光合作用速率。 (2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可 适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高 光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸 ，保证植物有机物的积累。 4必需元素供应对光合速率的影响 (1)曲线分析(如下图)：在一定浓度范围内，增大 必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一 定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透 失水而萎蔫。 (2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地 增施肥料，可提高农作物产量。 5水分的供应对光合作用速率的影响 (1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接 影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2 进入叶片，从而间接影响光合作用。 (2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。 【例5】如图所示的14四种实验条件下，测定了不同光 照强度对光合作用速率的影响。从以下实验可知，限制实验2 、实验3和P点光合作用速率的因素分别是( ) A光照强度；CO2浓度；温度 B温度；CO2浓度；光照强度 CCO2浓度；温度；光照强度 D温度；光照强度；CO2浓度 B 【解析】本题主要考查环境因素对光合作用强 度的影响。由图可知，P点以前，光照增强，光合 速率增加，因此P点时的限制因子是光照强度；比 较实验1和实验2，在横坐标上任取一点，实验1的 光合速率之所以比实验2高在于温度高，因而限制 实验2的因素是