《高中生物第1轮总复习 第12讲 能量之源——光与光合作用课件 新人教版必修1（广东专版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物第1轮总复习 第12讲 能量之源——光与光合作用课件 新人教版必修1（广东专版）（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第12讲 能量之源光与光合作用,（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)组成，与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊
2、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】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是(),A若细胞处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间放出的CO2量即为呼吸速率 B细胞没有与外界发生O2和
3、CO2交换，可断定此时光合作用速率等于呼吸作用速率 C细胞处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和 D对细胞的分析可以得出，此时光合作用强于细胞呼吸,【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是(),D,【解析】本题考查了光合作用和细胞呼吸的相关知识：由图可知，细胞处于黑暗环境中，只有呼吸作用，该细胞单位时间放出的CO2量为呼吸速率，A正确；当光合作用速率等于呼吸作用速率时，没有与外界发生O2和CO2交换，B正确；细胞处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为环境中吸收的CO2(N1)与呼吸作用释放的CO2(N2)的和
4、，C正确；对细胞，从环境中吸收O2并释放CO2，故呼吸作用大于光合作用，故D错误。,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、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
5、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 (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
6、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。,【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
7、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】(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
8、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
9、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
10、。,【例3】(双选)萨克斯将天竺葵的绿叶在暗处放置几小时后，让叶片一半曝光、另一半遮光。过一段时间后，用酒精脱色，再用碘蒸气处理叶片，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。下列叙述正确的是() A实验的自变量是有无光照，因变量是是否产生淀粉 B此实验为对比实验 C实验证明光合作用的必要条件是需要光 D此实验中酒精的作用与观察根尖分生组织细胞有丝分裂中酒精的作用相同,AC,【解析】叶片一半曝光、一半遮光，自变量是光的有无，淀粉遇碘变蓝， 叶片一半呈蓝色 、一半无颜色变化，说明一半产生淀粉、一半无淀粉，因变量是有无淀粉产生。此实验为对照实验，不是对比实验。无光没有淀粉产生，说明光是光合
11、作用的必要条件。此实验中酒精的作用是溶解色素，有丝分裂中酒精的作用是解离时固定细胞。,四、光合作用的过程 1总反应式： 2光反应与暗反应的比较：,续表,续表,【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
12、，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
13、，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C
14、O2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，
15、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
16、】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的因素是温度；比较实验1和实验3，在横坐标上任取一点，实验1的光合速率之所以比实验3高在于CO2浓度高，因而限制实验3的因素是CO2浓度。,六、光合作用与有氧呼吸的比较 1区别与联系,续表,2.光合作用与细胞呼吸的计算 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。 (2)呼吸速率表示方法：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。 (3)如下图，叶绿体内光合作用产物O2和有机物首先
