2025届高三一轮复习生物：光和光合作用课件

高三生物第一轮复习课件第17课时必修15-4

能量之源——光和光合作用实验课题：绿叶中色素的提取和分离

一、实验原理1．提取原理：叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂（如酒精、丙酮、苯、石油醚等）中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。2．分离原理：不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。（1）称取5g绿色叶片并剪碎提取色素（2）加入少量SiO2、CaCO3和10mL无水乙醇研钵→研磨→漏斗过滤→收集到试管内并塞紧管口

制滤纸条

（1）将干燥的滤纸剪成6cm长，1cm宽的纸条，剪去一端两角（使层析液同时到达滤液细线）

（2）在距剪角一端1cm处用铅笔画线二、实验步骤（1）用毛细管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线画滤液细线（2）干燥后重复划2~3次

纸上层析

（1）向小烧杯中倒入3mL层析液（以层析液不没及滤液细线为准）（2）将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁，轻轻插入层析液中（3）用培养皿盖盖上烧杯观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的彩带（如下图）最宽：叶绿素a；最窄：胡萝卜素；相邻色素带最近：叶绿素a和叶绿素b；相邻色素带最远：胡萝卜素和叶黄素。3、实验结果四、实验注意事项1．选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2．研磨要迅速、充分。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素；叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。因无水乙醇易挥发，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。

3．画滤液细线时，应以细、直、颜色浓绿为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2~3次。4.将定性滤纸剪去两角，目的是防止两边色素在滤纸条上扩散过快，不均匀，不便于观察实验结果。5．分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。380400500600700760可见光紫外光红外光三棱镜波长/nm一、叶绿体中的色素400500600700波长/nm叶绿体色素吸收光谱叶绿色a叶绿色b类胡萝卜素（1）叶绿体中的色素色素的种类颜色含量溶解度扩散速度吸收光的颜色作用叶绿素（占总量的3/4）叶绿素a蓝绿最多较低较慢红橙光蓝紫光吸收传递转化光能叶绿素b黄绿较多最低最慢类胡萝卜素（占总量的1/4）胡萝卜素橙黄最少最高最快蓝紫光叶黄素黄色较少较高较快叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素（二）植物中色素的化学性质与叶色的关系绿藻红藻褐藻透光带上部中部下部海藻分层现象

光照强光照弱叶绿体含光合色素分布在类囊体的薄膜上，即位于基粒上含光合酶位于基粒上（少量）位于基质中（大量）（一）叶绿体的结构（二）分布：主要存在绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。（三）功能：进行光合作用的场所。

1642年

海尔蒙特思考：1.分析实验前后柳苗和干土的重量有何变化？

2.海尔蒙特通过此实验得出柳苗的增重只是来自于水，你认为他忽视了哪些因素？忽视了空气、光照等因素海尔蒙特实验示意图柳树增重74.4kg，土壤只减少0.1kg二、光合作用的探索历程1771年普利斯特利思考：1.请同学们试着描述该实验过程，并思考实验遵循了什么原则？第一组：将一根蜡烛罩在玻璃钟罩内，另一根蜡烛与绿色植物一起罩在玻璃钟罩内。第二组：将一只老鼠罩在玻璃钟罩内，另一只老鼠与绿色植物一起罩在玻璃钟罩内实验中巧妙的进行了对照，植物的有无体现了变量的单一。2.当时其他科学家也都为普利斯特利的实验吸引，并重复他的实验，奇怪的是实验有时获得了成功，有时却失败，这是为什么呢？科学家们实验中可能忽视了光照、植物本身、透明玻璃罩等对实验的影响1779年英格豪斯

英根豪斯花了三个月的时间，用带叶的枝条作了500次以上的实验（如图)，发现植物在光照下才能（释放气体）更新空气。实验发现：植物只有在光下才可以更新空气；植物只有绿叶才能更新污浊的空气。思考：英根豪斯当时为什么只得出植物在光下更新空气，而没有得出产生了氧气？受当时科学技术发展的制约（还未能搞清楚空气的成分）光照产生气体暗处不产生气体英根豪斯实验示意图1864年萨克斯思考：1.1864年萨克斯欲探究光合作用的产物中有淀粉。现提供一盆正常生长的绿色植物，黑纸片，酒精、碘液等材料，小组讨论后，请帮助他设计该实验，叙述其实验过程。2.请与萨克斯的实验（实验过程如右图)比较，找出你实验中的不足，并完善你的实验设计方案。暗处理几小时酒精脱色滴加碘液一半遮光一半曝光萨克斯实验示意图①植物先进行暗处理几小时，目的是什么?酒精脱色是脱掉绿叶中什么成分?碘液染色的目的是什么?

②该实验是如何遵循对照原则的？得出什么结论?③某小组分别选取了该植物上的两片叶做了同样实验，也得出了该结论，请同学们讨论，该结论可信吗？并提出你的判断依据。消耗掉营养物质避免对实验干扰色素检测是否有淀粉产生叶片一半遮光，一半曝光;植物在光下产生淀粉.1.好氧细菌容易聚集在O2多的部位，由此得出产生O2部位是什么？光合作用场所在哪里？1880年恩吉尔曼叶绿体2.小组讨论：恩吉尔曼在实验的选材上、光照处理等方面有哪些巧妙之处？(1)选材方面，选用水绵为实验材料。水绵叶绿体呈带状,大而明显,便于观察。选用好氧细菌检测，能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。(2)选用了极细光束照射，黑暗(局部光照)和曝光对比实验。3.某兴趣小组用透过三棱镜的光线照射水绵临时装片，惊奇发现大量好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，从这一结果中你能推导出什么结论？叶绿体主要吸收红光和蓝光，用于光合作用，放出O21940年，鲁宾和卡门（同位素标记法）

右图为鲁宾和卡门利用同位素标记法进行的实验示意图。图中A物质与B物质相对分子质量的比是（）A.1：2B.8：9C.2：1D.9：8BACO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2OD阅读课本P62，同位素标记法研究光合作用中物质转移途径完成下列习题，并感悟同位素标记法在科学研究中的应用感知：美国科学家卡尔文运用该研究方法对光合作用过程进行了详细的研究，并取得了丰硕的成果。三、光合作用的过程过程光反应阶段暗反应阶段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多种酶催化(CH2O)还原12O2ATP酶ADP+Pi叶绿体中的色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+酶供氢2H2O光解4e+4H++O2ADP+Pi+能量酶ATP酶2NADP++4e+4H+4NADPHATPADP+PiNADPHNADP+即H2O光解2[H]+1/2O2光反应暗反应条件场所物质变化能量变化产物原料速度联系光、色素、酶[H]、ATP、多种酶基粒（类囊体的薄膜）基质1.水的光解1.CO2的固定2.[H]、ATP的合成2.C3化合物的还原3.ATP水解光能→ATP中活跃ATP中活跃的化学能→的化学能有机物中稳定的化学能ATP、[H]、O2（CH2O）、ADP、Pi等H2OCO2快，以微秒计。较缓慢。光反应为暗反应提供了[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+，且暗反应是光反应的继续。反应式及元素去向1、氧：H2O-------O2CO2---------(CH2O）2、碳：CO2-----C3--------(CH2O)3、氢：H2O-----[H]--------(CH2O)联系呼吸作用看元素的去向：C:CO2----C3-----(CH2O)-----C3H4O3-----CO2O:H2O------O2-------H2OH:H2O------[H]-------(CH2O)----[H]-----H2O能量的转化热能光能-----ATP----------(CH2O）-------ATPCO2+H2O*

(CH2O)+O2*光能叶绿体注意：光照和CO2浓度变化对光合作用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的含量及有机物的合成量变化可以采用如图分析：条件C3C5[H]和ATP(CH2O合成量)模型分析光照强度由强到弱CO2供应不变增加减少减少或没有减少光照强度由弱到强CO2供应不变减少增加增加增加条件C3C5[H]和ATP(CH2O合成量)模型分析光照不变CO2量由充足到不足减少增加增加减少光照不变CO2量由不足到充足增加减少减少增加[特别提醒]①以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后的短时间内发生的。②在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；[H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。四、影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用

叶龄OA段：AB段：BC段：幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断提高

壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼吸消耗有机物。外部因素1、光照2、CO2浓度3、温度4、含水量5、矿质元素★单因子变量对光合作用的影响

①光照时间：②光照强度：③光质④光照面积：时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。1、光照实验假设实验步骤实验结果实验结论在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响实验假设实验步骤①取生长旺盛的绿叶，用打孔器打出小圆片30片。②将小圆形叶片置于注射器内，抽拉出小圆形叶片内的气体，重复几次。叶圆片实验假设实验步骤③将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。④取3只小烧杯(培养皿)，分别倒入20mL富含CO2的清水。⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。实验假设实验步骤30cm60cm90cm⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。实验假设实验步骤30cm60cm90cm实验结果实验结论A中上浮叶圆片最多，其次是B，C中最少。光合作用的强度受光照强度的影响，在一定光照强度范围内，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC→NADPH、ATP→暗反应

C3还原（CH20）←②光照强度A点：AB段：B点：BC段：C点：光照强度为0时只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度

随光照强度增强，光合作用逐渐增强，C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用

光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率

随光照强度不断增强，光合作用不断增强

光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用不再增强

净→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC阳生植物阴生植物光补偿点光饱和点→NADPH、ATP→暗反应

C3还原（CH20）←阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低应用：间作套种农作物，可合理利用光能。②光照强度净真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率

特别说明一、绿色植物既进行光合作用又进行呼吸作用，光合作用的光反应只在有光时进行，呼吸作用则时刻进行。一般认为，只要温度不变，植物的呼吸作用强度也会保持不变。二、测量光合作用的指标及相关计算：CO2的利用总量=CO2的吸收量+自身呼吸产生量O2产生量=O2释放量+呼吸消耗量产生有机物的总量=有机物的积累量+自身呼吸消耗量从海的不同深度采集到4种类型的浮游植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ），测定了每种类型的光合作用，如下图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？光照强度光合速率ⅠⅡⅢⅣ→光反应光照强度据光照强度可制定的农作物增产措施②光照强度→NADPH、ATP→暗反应

C3还原（CH20）←(1)白天：适当增强光照(2)阴雨天：适当补光(5)种植时：★合理密植(4)间作套种时农作物的种类

搭配，林带树种的配置(3)冬季温室栽培避免高温

过度密植减产的原因从生理学角度看：过度密植使得植物下半部的叶片受到的光照强度过弱（小于光补偿点），使这部分叶片光合作用强度小于呼吸作用强度造成大量消耗有机物导致农作物减产。③光的性质白光>红光、蓝紫光>……>绿光⑴温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明⑵绿色植物生理实验的安全灯颜色：绿色⑶水域植物（藻类—水深）的垂直分布：绿藻红藻褐藻④光照面积OA段：A点：OB段：BC段：OC段：…随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大光合作用面积的饱和点

随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下…干物质量随光合作用增强而增加随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加④光照面积应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。使中下层叶片所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。→C3的生成CO2浓度→暗反应C3还原→（CH20）光合速率0CO2浓度AB2、CO2浓度A点：AB段：B点：进行光合作用所需CO2的最低浓度在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快

表示C02的饱和点，CO2超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。→C3的生成CO2浓度→暗反应C3还原→（CH20）光合速率0CO2浓度ABCO2饱和点CO2补偿点？（2）CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。

（3）CO2补偿点:当光合作用吸收的二氧化碳量等于呼吸作用放出的二氧化碳量，这时外界的二氧化碳浓度就是二氧化碳补偿点。当环境中的CO2低于这一浓度时，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。(4)CO2的饱和点:一般来说，在一定的范围内，植物的光合作用强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。若CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而会下降，甚至引起植物CO2中毒而影响正常的生长发育，如右上图所示。→C3的生成CO2浓度→暗反应C3还原→（CH20）思考：1、在温度适宜、CO2含量超过B点对应的浓度的条件下，如何进一步提高光合效率？2、若光照充足、温度适宜，造成B点的原因是什么？3、若再绘另一光照更弱条件下的该曲线，则图中A点向什么方向移动。2、CO2浓度光弱，光合降低比呼吸显著，所以要求较高的CO2水平，才能维持光合和呼吸相等，也就是CO2的补偿点高。2、CO2浓度应用：农作物增产措施（2）温室栽培，晴天适当增加CO2浓度①施有机肥（农家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使农田通风良好“正其行，通其风”光合速率0CO2浓度AB③CO2发生器3、温度→酶活性1、温度→NADPH、ATP生成量暗反应（CH20）生成量→光反应主次2、温度是影响气孔开闭的因素之一3、温度应用：农作物增产措施⑴晴天：白天适当升温，晚上适当降温以保持较高的昼夜温差⑵连续阴雨天：白天和晚上均降温1、适时播种；2、温室栽培：3、防止“午休”现象4、H2O→[H]的生成H2O→暗反应C3还原→（CH20）→NADPH的生成含水量1、光合作用的原料；2、植物体内各种生化反应的介质；3、影响气孔的开闭。应用：根据作物需水规律合理灌溉；预防干旱洪涝OA段：在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快5、矿质元素矿质元素直接或间接影响光合作用。如可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。

(1)曲线的含义：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降。(2)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，提高农作物产量。硝化细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化细菌—化能合成作用化能合成作用硫细菌、铁细菌硫细菌：能够氧化H2S，并把S累积在体内；若环境中缺少H2S，它们就把体内的S氧化成H2SO4。2H2S+O2→2H2O+S+能量2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量硫细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物。CO2+H2O（CH2O）+O2硫细菌铁细菌：是能氧化硫酸亚铁的一类细菌4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2（SO4）3+2H2O+能量铁细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物CO2+H2O（CH2O）+O2铁细菌相同不同（物质）实例异养生物自养生物都能合成物质储存能量无机物↓有机物人、动物、真菌、大多数细菌有机物↓有机物能否将无机物合成有机物绿色植物硝化细菌硫细菌、铁细菌等1、异养生物与自养生物比较2、化能合成作用与光合作用比较与光合作用相关的题型一、叶绿体色素的提取、分离及分布与功能二、光合作用的过程。主要考查停止光照等条件后相关物质的变化。三、影响光合作用的环境因素四、光合作用与细胞呼吸的综合考查呼吸作用和光合作用的比较光合作用细胞呼吸条件在光下进行有光无光均进行场所叶绿体细胞质基质、线粒体物质变化二氧化碳和水合成糖类，并释放氧气等分解葡萄糖等有机物，产生二氧化碳和水等能量变化光能转变为糖类等有机物中稳定的化学能葡萄糖等有机物中稳定的化学能转化为热能和ATP1．净量与总量判断(1)若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为总量，若是负值则为净量。(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净量。(3)有机物积累量一般为净量，制造量一般为总量。2．二者之间关系总量＝净量＋呼吸消耗考点总结①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

例1、下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：（1）该植物的呼吸速率为每小时释放CO2

mg/dm2。（2）b点表示光合作用与呼吸作用速率

。51015202530352520151050－5－10CO2吸收量mg/dm2·h光照强度（Klx）ab