高三生物一轮复习：光合作用与能量转换 讲义

1、 光合作用与能量转换捕获光能的色素和结构提取：色素能溶于有机溶剂无水乙醇（或体积分数95%的乙醇+无水碳酸钠提取：色素能溶于有机溶剂无水乙醇（或体积分数95%的乙醇+无水碳酸钠）分离：色素在层析液的溶解度不同，在滤纸条的扩散速度不同（所用试剂为层析液，方法为纸层析法）分离：色素在层析液的溶解度不同，在滤纸条的扩散速度不同（所用试剂为层析液，方法为纸层析法）实验步骤清晰分离出的色素带平整不重叠保证色素扩散均匀，否则会形成弧形带色素研磨充分防止色素被破坏（主要是保护叶绿素）清晰分离出的色素带平整不重叠保证色素扩散均匀，否则会形成弧形带色素研磨充分防止色素被破坏（主要是保护叶绿素）实验结果橙黄最少最

2、高黄色蓝绿最多黄绿最低橙黄最少最高黄色蓝绿最多黄绿最低归纳分析：色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有4种色素。色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越大。相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。误差分析异常现象发生的原因滤纸条上色素带颜色过浅未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少一次性加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低画滤液细线次数过少选用绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少滤纸条色素带重叠滤纸条没经干燥处理滤液细线不

3、能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致滤纸条看不到色素带忘记画滤液细线滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏所用叶片为“黄叶”影响叶绿素合成的因素分析色素种类吸收范围：可见光的波长范围大约是400-760色素种类吸收范围：可见光的波长范围大约是400-760nm，叶绿体中的光合色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。色素功能：吸收、传递、转化光能。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光3/4叶绿素（叶绿素a、叶绿素b）1/4类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素）1/4类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素）植物叶片呈

4、现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用。植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌细胞没有叶绿体，也能进行光合作用。3.叶绿体的结构与功能(1)叶绿体的结构模式图（2）叶绿体的功能实验分析：(1)实验材料选择巧妙：实验材料选择水绵，水绵不但具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布，便于观察实验结果和设置对照。(2)排除干扰的方法巧妙：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。

5、(3)观测指标设计巧妙：通过观测需氧细菌的分布，准确判断出释放氧气的部位。(4)实验对照设计巧妙：用极细的光束点状投射，使叶绿体上分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验；进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结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实验时间科学家发现19世纪末普遍认为在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1928年发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年英国植物学家希尔发现离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气。像这样

6、，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应1941年美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源Heq oal(18,2)OCO2eq o(,sup7(植物)18O2H2OC18O2eq o(,sup7(植物)O21954年美国科学家阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现该过程总是与水的光解相伴随2.光合作用的概念与反应式(1)概念：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，并且释放出氧气的过程。(2)反应式：CO2H2Oeq o(,sup7(光能),sdo5(叶绿体)(CH2O)O2。3.光合作

7、用过程图解光反应场所：类囊体薄膜 条件：光、色素、酶、水、ADP、Pi等物质变化：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能量变化：光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能暗反应（也称碳反应、卡尔文循环）场所：叶绿体基质 条件：多种酶、ATP、NADPH、CO2等物质变化：CO2的固定：CO2C5eq o(,sup7(酶)2C3C3的还原：2C3eq o(,sup7(NADPH、ATP),sdo5(酶)(CH2O)C5能量变化：ATP和NADPH中活跃

8、的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能小结：光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP。没有光反应，则暗反应无法进行，没有暗反应，则有机物无法合成。光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。光合作用和化能合成作用比较：前者利用光能后者利用无机物氧化释放的能量，都将CO2、H2O等无机物合成有机物。光合过程中元素去向分析4.光合作用和细胞呼吸的关系(1)关系图解(2)物质名称：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH，f：C5，g：CO2，h：C3。(3)生理过程及场所序号生理过程光反应暗反

9、应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(4)物质联系C：CO2eq o(,sup7(暗反应)有机物eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第一阶段)丙酮酸eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第二阶段)CO2H：H2Oeq o(,sup7(光反应)NADPHeq o(,sup7(暗反应)(CH2O)eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第一、二阶段)Heq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第三阶段)H2OO：H2Oeq o(,sup7(光反应)O2eq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第三阶段)

10、H2Oeq o(,sup7(avs4al(有氧呼吸第二阶段)CO2eq o(,sup7(暗反应)有机物(5)能量联系（6）光合作用与有氧呼吸的区别比较项目光合作用有氧呼吸部位含有叶绿体的细胞，其场所是叶绿体所有生活的细胞，主要场所是线粒体条件光有光无光均可原料CO2和H2O有机物和O2产物有机物和O2CO2和H2O实质(物质和能量的转变)CO2转化成糖类等有机物。光能转化为化学能储存在糖类等有机物中分解有机物，产生CO2和H2O，同时释放能量5.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析来路去路（动态平衡）-含量相对稳定(1)C5、NADPH、ATP的变化一致。C3与C5、NADPH、ATP的变化

11、相反。(2)C3量高于C5量，一般C3量为C5量的2倍。(3)对光合作用有利，则(CH2O)合成增加，反之则减少。6.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)在总光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。(3)应用：人工补光时，可适当采用“光暗交替”策略，这样，在提高光合产量的情况下，可大量节省能源成本。例：为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理

12、的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况见如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。实验的自变量是不同光照处理或黑暗和光照交替的频率，因变量是光合作用产物的相对含量。单位光照时间内，C组植物合成有机物的量高于（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量。依据是(理由是)C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%。原因是：因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。小结：1叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。2叶绿体是进行光合作用的场所，其中光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在基质中进行。3不同颜色的温室大棚光合效率不同，无色透明大棚效率最高，绿色大棚效率最低；对大棚进行补光时，单色光以蓝紫光最好，红光次之，绿光最差。4绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上。5绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。6光合作用