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1、2019届高考生物一轮复习,5.4 光 合 作 用,考纲展示,五年后,17世纪40年代，海尔蒙特(荷兰),柳树增重80kg 土壤减少0.1kg,实验结论：植物增重主要来自H2O,一、光合作用的探究历程,实验结论：植物可以更新因为蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。,1771年，英国科学家普里斯特利,1779年,荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，确定植物更新空气只有在阳光照射下才能成功。植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。,1785年, 发现了空气组成，人们证明参与光合作用气体是CO2，放出的是O2。,实验结论：光合作用过程需要吸收CO2,1864年，德国植物学家萨克斯,实验结
2、论：光合作用产物有淀粉,1845年，德国科学家梅耶指出，植物光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。,绿叶,黑暗12小时（饥饿处理）,曝光,遮光,碘蒸气,碘蒸气,深蓝色,无颜色变化,实验结论：叶绿体是进行光合作用的场所,1880年，德国科学家恩格尔曼（C. Engelmann）:,水绵+好氧细菌,黑暗 无空气,a.极细光束 好氧细菌只向光束照射到的叶绿体部位集中,b.完全曝光 好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位,2.条件控制及对照设置好: 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验； 临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果
3、，等等 。,水绵实验的巧妙之处： 1.实验材料好: 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察; 好氧细菌,用好氧细菌可确定释放氧气多的部位.,18,1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen),结论：光合作用产生的O2 全部来自于H2O,同位素标记法放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,20世纪0年代,美国科学家卡尔文 (M.Calvin),( CH2 O)+O2,14,CO2+ H2O,14,发现卡尔文循环,原料/条件 场所
4、产物 海尔蒙特(van Helmont)普里斯特利（J. Priestley）英格豪斯（J. Ingen-housz）拉瓦锡（Laroisier, A.L. ）萨克斯（J. von Sachs）恩吉尔曼（C. Engelmann）,H20,淀粉,叶绿体,（阳光）,O2,CO2,是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（CH2O） ，并且释放出氧的过程,1、光合作用的概念,二、光合作用的概念和过程,光能,叶绿体,光合作用 的实质,上把CO2和H2O转变成有机物、释放O2,上把光能转变成有机物中的化学能,能量,物质,2、光合作用的总反应式,3、光合作用的场所：叶绿体
5、,叶绿体结构模式图,(色素),酶,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,(占1/4),(占3/4),橙黄色,黄色,蓝绿色,黄绿色,叶绿体中的色素提取液,4、四种色素对光的吸收,叶绿素和胡萝卜素的吸收光谱,5.色素的功能,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,色素,红光和蓝紫光,蓝紫光,色素具有吸收光能、 传递光能、转化光能的作用,返回,实验：绿叶中色素的提取和分离,（一）实验原理： 色素能溶解在无水乙醇（丙酮）中。 不同色素在层析液中的溶解度不同而扩散速度不同。,（ ）,(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析： 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 使用放
6、置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)太少。 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。 (3)滤纸条看不见色素带滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。,（五）实验异常现象分析,二、光合作用的过程,根据是否需要光能，光合作用的过程可以分为两个阶段：光反应进行部位: 叶绿体的类囊体的薄膜上暗反应 进行部位：叶绿体基质,1.光合作用的过程图解,2.光反应阶段与暗反应阶段的比较,基粒(类囊体薄膜上),叶绿体基质中,需光,色素和酶,不需光, 色素;
7、需多种酶ATP和H,光能转变为活泼的化学能，储存在ATP中,ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,3.光照强度和CO2浓度变化对物质含量变化的影响当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、H、ATP的含量变化可以采用下图分析：,分析：,三、影响光合作用的因素,光合作用强度（又叫光合作用速率）(1)概念：指植物在单位时间内通过光合作用制造有机物的量。(2)表示方法：用一定时间内原料（CO2）消耗或产物（O2或有机物）生成的数量来定量表示。,（一）内因,1、不同种（遗传物质不同）植物的光合速率不同，如阴生植物和阳生植物 2、同一植物的不同生长发育阶段光合速率不同：幼苗营养生殖 3、叶
8、龄,1、光照强度光合速率随光照强度的增加而增加，但在达到光饱和点的光照强度下，光合作用的光反应已达到最快的速率，光合速率保持不变。,光合速率,0,光照强度,光饱和点,（二）影响光合作用速率的外因（环境因素）,光照强度,CO2吸收量,O,呼吸作用,光补偿点 （光合作用吸收的CO2呼吸作用放出的CO2）,光饱和点,CO2释放量,n,曲线中补偿点和饱和点的移动规律 呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。 呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。 阴生植物与阳生植物相比，光补偿点和饱和点都应向左移动。,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：
9、光补偿点,C：光饱和点,C,应用：1.温室大棚中可以适当提高光照强度，以提高光合速率，增加作物产量。2.间作套种农作物，可合理利用光能。,白光绿光,B,哪一株植物生长状况更好?,C,光质,2、CO2浓度,A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度,CO2浓度,O,呼吸作用,CO2饱和点,a,b,cO2释放量,cO2吸收量,曲线中补偿点和饱和点的移动规律 呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2补偿点应右移，反之左移。 呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2补偿点应右移，反之左移。 阴生植物与阳生植物相比，CO2补偿点和饱和点都应向左移动。,CO2补偿点,b:CO2的补偿点,c:CO
10、2的饱和点,de: CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,应用： 1.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，提高光合作用速率。2.温室内可通过放干冰、使用CO2生成器等方法适当提高 CO2浓度,光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用。,3、温度,应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用的速率，夜间适当降低温度，以降低细胞呼吸强度，保证植物有机物的积累。,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进
11、光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分,4、矿质元素,矿质元素在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，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使植物吸水困难，从而导致光合作用速率下降。 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时适量施肥，可以提高作物的光合作用。,水是光合作用的原料，缺水既可影响光合作用，又会导致叶片气孔部分关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。应用：预防干旱，根据作物的需水规律合理灌溉。,5、H2O,6、多因子变量影响光合作用,P点：限制光合作用的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所示的因
12、素，不再是影响光合作用速率的因素，影响因子主要为曲线所示的因子。,Q,Q,Q,应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度或增加CO2浓度，可以进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率,四、光合速率和呼吸速率的关系解读及测定方法,1、光合速率 包括净(表观)光合速率和真正(实际)光合速率。 2、基本关系式： 真正(实际)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率,3、“三率” 的具体指标,4、曲线解读,5、利用气体体积变化测定净光合速率的 细胞呼吸速率,条件：整个装置必须置于在光下。 NaHCO3溶液作用：NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒
13、定，满足了绿色植物光合作用的需求。 测定指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是净光合速率。,（1）净光合速率的测定方法(装置如下图),（2）细胞呼吸速率的测定（实验装置如下图）,条件：装置必须置于黑暗条件下（植物只呼吸） NaOH溶液作用：吸收细胞呼吸产生的CO2。 测定指标：植物有氧呼吸吸收氧气引起使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即是有氧呼吸速率。,说明： 1、无氧呼吸速率测定只需将NaOH换成清水即可！2、两个实验都要做对照实验，即以死亡的绿色植物做对照组。,NaOH溶液,五、开放环境与密闭容器中
14、光合作用的昼夜变化曲线分析,Ob段：夜间植物只进行细胞呼吸，向外界释放CO2。其中a点：凌晨3时4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。 bf段：光合作用和呼吸作用同时进行。其中bc段、ef段：光合作用小于呼吸作用。c点、e点：上午7时左右，下午6时左右光合作用等于呼吸作用。其中ce段：光合作用大于呼吸作用。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。 fg段：太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。,1、夏季晴朗开放环境中光合作用昼夜变化曲线,有关有机物情况的分析： (1)积累有机物时间段：ce段。 (2)制造有机物时间段：bf段。
15、(3)一天中有机物积累最多的时间点：e点。 (4)一昼夜有机物的积累量表示：SPSMSN。,2、密闭的环境中CO2含量昼夜的变化曲线图：,A-C:只呼吸 C-D:光合小于呼吸 D-H：光合大于呼吸，其中f-g表示气孔关闭；其中D、H代表光合=呼吸 H-I:光合小于呼吸，直到光合停止只有呼吸。 CO2含量最高点为D点，CO2含量最低点为H点。 I点浓度低于A点浓度，说明植物光合大于呼吸，正常生长。,无机物,六、化能合成作用 1化能合成作用 (1)概念：利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制造 。 (2)实例：硝化细菌能利用氧化 释放的化学能将 合成为糖类，供自身利用。 2自养生物和异养生物
16、 (1)自养生物： 特点：能将无机环境中的 转化为有机物的生物。 代表生物：进行光合作用的生物(如 )；进行化能合成作用的生物(如 )。 (2)异养生物： 特点：只能利用环境中现成的 来维持自身的生命活动。 代表生物：人、动物、真菌以及大多数细菌。,有机物,NH3,CO2和H2O,绿色植物,硝化细菌,有机物,CO2和H2O,七、实验：探究环境因素对光合作用的影响,参考案例：探究光照强度对光合作用的影响 （一）实验原理： 在光照条件下，绿色植物通过光合作用产生02。 若叶片中的气体被抽出，细胞间隙充满水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙，浮力增大，叶片会从水底浮起来。 光照强度不同，则光反应产生的02的速率不同，叶片上浮的时间也不同。,
