高三生物一轮复习课件捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理①提取原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，用无水乙醇提取色素。②分离原理纸层析法：绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。色素的提取和分离实验实验步骤①提取绿叶中的色素取称取绿叶，剪碎加二氧化硅：碳酸钙：无水乙醇：增大摩擦，研磨得更充分防止研磨中色素被破坏溶解色素磨色素的提取和分离实验实验步骤①提取绿叶中的色素取称取绿叶，剪碎加二氧化硅：碳酸钙：无水乙醇：增大摩擦，研磨得更充分防止研磨中色素被破坏溶解色素磨滤用单层尼龙布（不能用纱布或滤纸）滤收集滤液到试管中，及时用棉塞塞严（防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解）色素的提取和分离实验实验步骤①提取绿叶中的色素取称取绿叶，剪碎加二氧化硅：碳酸钙：无水乙醇：增大摩擦，研磨得更充分防止研磨中色素被破坏溶解色素磨滤用单层尼龙布（不能用纱布或滤纸）滤收集滤液到试管中，及时用棉塞塞严（防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解）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。色素的提取和分离实验实验步骤②制备滤纸条1cm用铅笔画一条细的横线③画滤液细线色素的提取和分离实验实验步骤④分离绿叶中的色素层析液（滤液细线不能触及层析液，以防止色素溶解于层析液中而无法分离）滤液细线（用培养皿盖住的目的是防止层析液挥发）色素的提取和分离实验实验结果色素种类颜色吸收光谱________类胡萝卜素(含量约占1/4)橙黄色主要吸收________叶黄素_____________叶绿素(含量约占3/4)蓝绿色主要吸收______________叶绿素b______胡萝卜素蓝紫光叶绿素a蓝紫光和红光黄色黄绿色影响叶绿素合成的因素：光照：光是合成叶绿素的必要条件。故植物在黑暗条件下温度：低温抑制叶绿素的合成并促进叶绿素的分解。冬天绿叶中叶绿素由于低温被破坏，叶片凸显出类胡萝卜素的黄色。矿质元素：叶绿素含有C、H、O、N、Mg。Mg是合成叶绿素的原料，缺Mg会导致叶绿素不能成而缺绿（发黄）。无叶绿素的植物不能进行光合作用。1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？提示

有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。拓展参考图水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多。绿藻吸收红光和蓝紫光较多红藻吸收蓝紫光和绿光较多绿藻褐藻红藻2.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，因为这种颜色的光植物光合作用吸收利用较多，更有利于植物进行光合作用。拓展太阳光色素的提取和分离实验实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析:①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分;②使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少;③一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);④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。色素的提取和分离实验实验异常现象分析(2)滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。(3)滤纸条看不到色素带: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。(4)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或所用叶片为“黄叶”。捕获光能的色素和结构光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理典例解析1．下列关于“光合色素的提取与分离”活动的叙述，正确的是(

)A．提取色素时，研磨应充分、细致而缓慢，力求提取更多色素B．将研磨液倒入小玻璃漏斗时，应在漏斗基部放一块单层纱布C．若收集的滤液呈淡绿色，原因可能是未加碳酸钙、使用放置数天的菠菜叶D．色素分离后，滤纸条最上方是胡萝卜素，说明其在层析液中的溶解度最小C典例解析2．学生利用菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(

)A．出现甲图所示结果的原因可能是误用蒸馏水作提取液和层析液B．出现乙图所示结果可能是因为研磨时未加入SiO2C．丙图不可能是正确操作得到的结果D．出现丁图所示结果一定是因为研磨时未加入CaCO3D捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体外膜内膜类囊体基粒由类囊体垛叠而成，含与光合作用有关的酶和色素叶绿体基质含光合作用必需的酶，少量DNA、RNA和核糖体功能：光合作用的场所，制造有机物释放氧气，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”叶绿体结构叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体功能相关实验(1)资料1：(必修1P100)无空气的黑暗环境完全暴露在光下1880年：美国科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌进行有关实验。用极细的光束照射结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。1.恩格尔曼实验设计的巧妙之处(1)实验材料用

，水绵的叶绿体呈

分布，便于观察，用需氧细菌可确定

的部位。(2)没有空气的黑暗环境排除了

，

的干扰。(3)用极细的光束照射，叶绿体上可分为

，

和

的部位，相当于一组对比实验。(4)临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体功能相关实验(1)资料1：(必修1P100)无空气的黑暗环境完全暴露在光下1880年：美国科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌进行有关实验。用极细的光束照射结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。此实验巧妙之处：水绵和需氧细菌螺旋带状释放氧气氧气和光有光照无光照叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体功能相关实验(1)资料1：(必修1P100)无空气的黑暗环境完全暴露在光下1880年：美国科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌进行有关实验。用极细的光束照射结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体功能相关实验(1)资料1：(必修1P100)紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。结论：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。红光蓝紫光变暗区域说明光被吸收较多叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体功能相关实验(2)资料2(必修1P101)：在叶绿体的类囊体膜上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。叶绿体结论：说明光合作用的有关生化反应在

中进行。恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离易错诊断1．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。(

)2．叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。(

)3．观察光学显微镜下的叶绿体结构可以看到叶绿体由双层膜包被。(

)4．水绵叶绿体呈螺旋带状分布。(

)5．叶绿体的色素溶液可以通过光合作用放氧。()√√×××典例解析1．叶绿体是植物细胞中的重要结构，下列相关叙述不正确的是(

)A．散布在细胞质基质中的叶绿体，其形态和分布是静止不动的B．叶绿体内膜和外膜的成分和结构相似，都具有选择透过性C．叶绿体基粒由多个类囊体组成，极大地扩展了受光面积和色素附着面积D．叶绿体基质中存在的少量DNA可通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成A捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验探索光合作用原理的部分实验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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖C6H12O6葡萄糖CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳1928年科学家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。探索光合作用原理的部分实验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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖C6H12O6葡萄糖CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳1928年科学家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希尔反应，即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。加入铁盐或其他氧化剂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来源于H2O同位素：质子数相同，中子数不同的同一元素。用同位素标记的化合物，化学性质不变，也可以参与生物体内的生化反应。12C、14C1H、3H31P、32P32S、35S14N、15N16O、18O稳定性同位素标记法原子核稳定，不发出射线。科学家也可通过测量分子质量或离心技术来区别同位素。放射性同位素标记法原子核不稳定，能发出射线，科学家通过特殊的放射性显影仪器追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的过程。探索光合作用原理的部分实验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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖C6H12O6葡萄糖CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳科学家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希尔反应，即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。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来源于H2O1954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。1928年20世纪40年代美国科学家卡尔文探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的

20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2是如何转化为有机物中的碳的。（教材P104）14CO2小球藻有机物的14C卡尔文循环：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径.结论：光合产物中有机物的碳来自CO2探索光合作用原理的部分实验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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖科学家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希尔反应，即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。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来源于H2O1954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。1928年捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验20世纪40年代美国科学家卡尔文探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验探索光合作用原理的部分实验光合作用的过程光合作用的概念及反应式光合作用的过程光合作用的概念绿色植物通过

，利用

，将____________转化成储存着能量的

，并且释放出

的过程。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气光合作用的反应式6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体光合作用的实质物质转化：无机物有机物能量转化：光能化学能根据是否需要光能，将光合作用分为光反应和暗反应（也称碳反应）两个阶段。光合作用的过程光合作用的过程类囊体基粒叶绿体基质色素H2OO2H+光解光能e-NADP+氧化型辅酶Ⅱ酶NADPH还原型辅酶ⅡADP＋Pi酶ATPCO2光反应绿叶通过气孔从外界吸收C5一种五碳化合物C3三碳化合物多种酶参加催化（CH2O）暗反应捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验探索光合作用原理的部分实验光合作用的过程光合作用的概念及反应式概念反应式实质项目光反应暗反应过程模型

实质时间

，以微秒计较_____短促缓慢光合作用的过程光能转换为化学能，并放出O2同化CO2形成有机物条件场所在叶绿体内的

上进行在叶绿体

中进行物质转化①水的光解：__________________；②ATP的合成：_____________________________；③NADPH的合成：①CO2的固定：__________________；②C3的还原：注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。类囊体薄膜基质ADP＋Pi＋能量光2H2O→4H++O2+4e-色素→ATP酶NADP++

H++2e-→

NADPH酶酶CO2+C5→

2C3光合作用的过程色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必须有光多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无光均可光合作用的过程能量转化光能→___________________________ATP和NADPH中活跃的化学能→_______________________关系在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后，将水分解为________等，形成

，于是光能转化成________________________；______________驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能O2和H＋ATP和NADPHATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验探索光合作用原理的部分实验光合作用的过程光合作用的概念及反应式概念反应式实质捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验探索光合作用原理的部分实验光合作用的过程光合作用的概念及反应式光合作用的过程概念反应式实质过程模型实质时间条件场所物质转化能量转化关系光合作用过程延伸知识点元素的转移途径NADPH(C3H2O)14C3(14CH2O)18O2C3CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2光合作用过程延伸知识点化能合成作用能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。

2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌CO2+H2O（CH2O）+O2能量酶CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2光合作用：光合作用过程延伸知识点环境改变时光合作用各物质含量的变化(1)“来源—去路”法光反应CO2的固定C3的还原①图1中曲线甲表示

，曲线乙表示

。光合作用过程延伸知识点环境改变时光合作用各物质含量的变化(2)“模型法”C3C5、NADPH、ATPC5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP②图2中曲线甲表示

，

曲线乙表示

。③图3中曲线甲表示

，曲线乙表示

。④图4中曲线甲表示

，曲线乙表示

。光合作用过程延伸知识点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。其中D组连续光照T秒，A、B、C组依次加大光照一黑暗的交替频率，每组处理的总时间均为T秒，发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大。(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。捕获光能的色素和结构光合作用的原理色素的提取和分离实验捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理捕获光能的色素和结构及光合作用的原理实验原理实验步骤实验结果异常分析提取分离叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体结构叶绿体功能相关实验资料1资料2结论恩格尔曼水绵实验三棱镜实验探索光合作用原理的部分实验光合作用的过程光合作用的概念及反应式光合作用的过程概念反应式实质过程模型实质时间条件场所物质转化能量转化关系易错诊断1．光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。(

)2．绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O，产物是有机物和O2。(

)3．绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。(

)4．光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上。()5．暗反应必须在无光的条件下进行。(

)6．在离体的叶绿体基质中添加NADPH、ATP和CO2后，可以完成暗反应。()×√√√××典例解析1．卡尔文为了探明暗反应中碳原子的转移途径，给植物提供14CO2，当反应进行至第5s时，14C出现在一种

C5和一种C6中，当缩短时间到0.5s时，14C出现在一种C3中，下列相关叙述错误的是(

)A．用14C标记CO2的目的是追踪CO2中的碳原子B．卡尔文通过控制反应时间来探究碳原子的转移途径C．若适当延长反应时间，则会检测到更多种含l4C的化合物D．该实验研究暗反应，因此应该在黑暗环境中进行该实验D典例解析2．光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生3个阶段，如图所示。下列有关说法错误的是(

)A．RuBP是一种五碳化合物B．图中羧化表示CO2的固定过程C．CO2浓度突然降低，PGA/RuBP的值减小D．卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响D3．(2023·福建宁德模拟)在光合作用中NADP＋与NADPH可相互转化(如图1)。为探究外界因素对植物绿叶中NADP＋含量的影响，取某双子叶植物圆形小叶片等量分为3组，进行以下实验，各组均在黑暗处理5min后开始测定NADP＋含量，结果如图2所示。甲组：25℃光照1h→黑暗5min→重新光照乙组：25℃光照1h→黑暗5min→不再光照丙组：42℃光照1h→黑暗5min→重新光照典例解析甲组：25℃光照1h→黑暗5min→重新光照乙组：