高三生物一轮复习课件第9讲(1)光合作用过程原理及影响因素

第9讲光合作用过程、原理及影响因素第二单元细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？问题探讨可避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而减产人工光源的强度和不同色光是可调控的，可以根据植物生长的情况进行调节这些是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便植物达到最佳的生长状态2为什么要控制二氧化碳浓度，营养液成分和温度等条件？在自然界，万物生长靠太阳。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径，被称为“地球上最重要的化学反应”。

白化苗由于不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？玉米（白化苗）玉米（正常苗）1.如何提取、分离色素？（实验原理）2.实验中二氧化硅（SiO2）、碳酸钙（CaCO3）作用是什么？3.在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象4.光合色素主要吸收什么光？，和它的颜色有什么关系？5.为什么叶绿体结构适于进行光合作用？6.恩格尔曼实验有何巧妙之处?认真阅读教材，完成一轮复习复习资料知识自主梳理部分，深入思考并小组讨论以下问题：知识点一

捕获光能的色素和结构（

一）绿叶中色素的提取和分离①提取原理②分离原理无水乙醇可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。用

提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。用

分离色素。层析液

绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。

纸层析法分离的方法：1.实验原理（由20份石油醚、2份丙酮、1份苯混合而成）实验材料：新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）实验仪器：干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒(10mL)，天平等。实验试剂：无水乙醇，层析液，二氧化硅和碳酸钙。（

一）绿叶中色素的提取和分离2.材料用具①称取5g的绿叶，剪去主叶脉、剪碎，放入研钵中。②放入少许二氧化硅和碳酸钙再放入10mL无水乙醇碳酸钙可防止研磨中色素被破坏二氧化硅有助于研磨得充分，（成熟、新鲜、浓绿）（

一）绿叶中色素的提取和分离3.实验步骤防止无水乙醇挥发防止色素被氧化③迅速、充分地研磨叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来（

一）绿叶中色素的提取和分离3.实验步骤④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等，滤纸吸附色素，不能过滤。⑤收集滤液,封口。盛放滤液的试管用棉塞塞紧，防止无水乙醇的挥发（

一）绿叶中色素的提取和分离3.实验步骤1cm将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；剪去两角的原因？防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐⑥制备滤纸条（

一）绿叶中色素的提取和分离3.实验步骤要求：（1）细、齐、匀

（2）干燥后重复1—2次用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次；防止色素带重叠而影响分离效果增加色素量，使分离出的色素带清晰⑦画滤液细线滤液细线画滤液细线（

一）绿叶中色素的提取和分离3.实验步骤⑧分离绿叶中的色素（1）为何滤液细线不能触及层析液？（防止色素溶解在层析液中）（2）为何要盖上培养皿？（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）（

一）绿叶中色素的提取和分离3.实验步骤将适量层析液倒入试管，插入滤纸，棉塞塞紧试管口。注意，细线不能触及层析液（蓝绿色)（黄绿色）（橙黄色）（黄色）（

一）绿叶中色素的提取和分离4.实验结果滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素胡萝卜素（橙黄色）叶绿素ａ（蓝绿色）叶绿素ｂ（黄绿色）叶黄素（黄色）①色素带越高→溶解度越大②色素带越宽→含量越多（胡＞黄＞a＞b）（a＞b＞黄＞胡）→扩散速度越快③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（

一）绿叶中色素的提取和分离4.实验结果如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为：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)。变式过程操作内容操作目的提取色素材料叶片要新鲜、深绿使滤液中色素含量高试剂二氧化硅利于绿叶的充分研磨碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏无水乙醇提取色素关键步骤研磨要迅速、充分提取较多色素、防止溶剂挥发盛滤液的试管口加棉塞防止溶剂挥发用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸防止色素吸附在滤纸上分离色素试剂层析液分离色素关键步骤滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐使分离的色素带清晰滤液细线不能触及层析液防止色素溶解到层析液中（1）滤纸条上色素带颜色较浅原因分析①未加入二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取。②加入无水乙醇过多，色素浓度小。③称取绿叶过少或放置数天的绿叶含色素少。(2)滤纸条最下面两条色素带较浅:①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏②实验材料（如泛黄的叶片）中叶绿素的含量较少（

一）绿叶中色素的提取和分离5.实验误差(3)滤纸条看不到色素带:(4)滤纸条上色素带重叠:①忘记画滤液细线;②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。（

一）绿叶中色素的提取和分离5.实验误差没经干燥处理,滤液细线不能达到细、直、匀的要求,使色素扩散不一致造成的。

阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。光谱三棱镜（二）叶绿体中色素的吸收光谱分析1.吸收光谱这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。分别让不同颜色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光谱。实验结果表明：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特别注意：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。（二）叶绿体中色素的吸收光谱分析光吸收量叶绿素b叶绿素a类胡萝卜素波长/nm①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同；类胡萝卜素和叶绿素的吸收峰值不同③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光；④叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。光是一种电磁波。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光，波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。吸收、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能叶绿素a:C55H72O5N4Mg叶绿素b:C55H70O6N4Mg胡萝卜素：C40H56叶黄素：C40H56O2（二）叶绿体中色素的吸收光谱分析2.色素功能比较项目光合色素细胞液色素存在部位叶绿体液泡溶解性脂溶性水溶性代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。植物色素(1)光照

光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度

温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。(3)矿质元素

叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。（二）叶绿体中色素的吸收光谱分析3.影响叶绿素合成因素

秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。3.银杏的叶秋季为什么变黄了？2.秋天枫叶变红色的原因是什么？

秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。1.叶片为什么大多呈绿色？

正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。深化拓展1

温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么颜色的光源？提示

最好选用无色透明的玻璃或塑料薄膜，因为它可以使各种颜色的光通过；补充光源可选择红光或蓝紫光深化拓展22.叶绿体的形态(光镜下)一般呈扁平的椭球形或球形。2.叶绿体的结构(电镜下)外膜内膜基质核糖体DNA类囊体基粒电镜照片模式图（三）叶绿体的结构和功能1.叶绿体的分布主要分布于绿色植物的叶肉细胞叶绿体外膜内膜双层膜（外膜、内膜），基质（暗反应有关地酶、DNA、RNA核糖体）基粒（由类囊体堆叠而成）含光合作用有关的酶基粒基质核糖体DNA类囊体叶绿体简笔图类囊体薄膜；色素分布3.叶绿体的结构(电镜下)（三）叶绿体的结构和功能模式图②在类囊体膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和基质中含有进行光合作用所必需的酶。①叶绿体内含有大量的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积；思考：叶绿体是细胞进行光合作用的场所，其在结构上的特点与功能相适应表现在？实验一

把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。选材、实验设计的巧妙之处？结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。

极细光束

均匀光照水绵好氧细菌极细光束照射完全曝光黑暗无空气好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位4.探究叶绿体功能的实验(恩格尔曼实验一))三棱镜结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光综合上述两个实验可以得出：照射水绵好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。4.探究叶绿体功能的实验(恩格尔曼实验二)实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处①实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体便于观察。②排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。③观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。④实验对照的设计：设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两次对照，明确实验结果是由光照引起的，使实验结论更具有说服力。

1.水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。（1）叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。（

）（2）叶绿体的类囊