高中生物--必修1-光合作用-知识点全面总结-(word20页)

第三单元之—光合作用一、叶绿体的结构与功能（一）叶绿体的结构模型.（二）相关知识1、.叶绿体是真核细胞进行光合作用的场所2、叶绿体由两层膜（内膜和外膜）包围而成，内部有许多基粒，基粒和基粒之间充满了基质。3、每个基粒都有许多个类囊体构成，类囊体薄膜上含有吸收、传递和转化光能的色素以及光反应所需的酶，是光反应的场所。4、基质中含有暗反应所需的酶，是进行暗反应的场所。5、光合色素的相关知识。（1）叶绿体色素的种类及含量：叶绿素a叶绿素（3/4）叶绿素b叶绿体色素胡萝卜素类胡萝卜素（1/4）叶黄素（2）叶绿体色素的分布：叶绿体类囊体薄膜上。（3）叶绿体色素的功能：吸收，传递（4种色素），转化光能（只有少量的叶绿素a把光能转为电能）（4）影响叶绿素合成的因素：①光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。（例如韭黄，蒜黄）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。低温（秋末）时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。③必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。（5）叶绿体色素的吸收光谱：①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。②叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。经过色素吸收后，光谱出现两条黑带。说明：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。（6）叶绿体色素的性质：易溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂，不溶于水，叶绿素的性质不稳定，易被破坏，类胡萝卜素性质相对稳定。(7)植物叶片的颜色与所含色素的关系：正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄叶色变红秋天降温时，植物体为适应寒冷，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，叶子呈现红色6、色素的提取和分离实验。(1)原理解读：①色素的提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可以用无水乙醇（或丙酮）作溶剂提取绿叶中的色素，而不能用水，因为叶绿体中的色素不能溶于水。②色素的分离原理：利用色素在层析液中的溶解度不同进行分离，溶解度大的在滤纸上扩散得快，反之则慢。从而使各种色素分离。(2)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。(3)过程：省略。(4)结果分析：①从色素带的宽度可知色素含量的多少依次为：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素②从色素带的位置可知色素在层析夜中溶解度大小依次是：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。④．实验创新：在本实验中在圆形滤纸中央点上叶绿体色素的提取液进行层析，会得到近似同心的四个色素环，由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。【核心考点】（1）叶绿体中色素的提取与分离试验有关事项①色素分离和提取的原理经常考察，易混淆。②在研磨时加入碳酸钙的作用是防止色素被破坏，加入二氧化硅的作用是有助于研磨。过滤时用的是单层尼龙布。③画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。④研磨要迅速、充分。a．因为丙酮容易挥发；b．为了使叶绿体完全破裂，从而能提取较多的色素；c．叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而被破坏。⑤制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结。⑥放置滤纸时，滤液细线必须在层析液上面。（2）提取绿叶中色素的关键①叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分以保证提取较多的色素。②滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以防止滤液挥发。③)称取绿叶的质量和加入无水乙醇的体积要适当，以保证提取液的浓度。（3）分离绿叶中色素的关键①滤液细线不仅要细、直，而且要含有较多的色素，因此要在滤液干后，重复画1～2次。②滤纸上的滤液细线不能触及(或没入)层析液，否则会使滤液中的色素溶解于层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败。(4)要提取绿色植物叶肉细胞叶绿体中的色素，至少要破坏1层细胞膜、2层叶绿体膜，共3层生物膜(3层磷脂双分子层或6层磷脂分子)。要将叶肉细胞中色素完全提取，还需加上1层液泡膜。(5)实验中几种化学试剂的作用：①无水乙醇用于提取绿叶中的色素。②层析液用于分离绿叶中的色素。③二氧化硅使研磨充分。④碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。(6)注意事项及原因分析过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加适量无水乙醇充分溶解色素(3)加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素(4)迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、匀使各色素扩散的起点相同，使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次增加色素的含量使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带)(7)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，色素未能充分提取出来。②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。④.使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。(8)滤纸条色素带重叠：①滤液细线不直。②滤液细线过粗。(9)滤纸条看不见色素带：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。二光合作用过程（一）光合作用过程概念模型（二）相关知识1、光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段。光反应在前，暗反应在后。2、光反应的原料、场所和条件；暗反应的原料、场所和条件。3、光反应的物质变化和能量变化；暗反应的物质变化和能量变化。4、光反应的产物及去向；暗反应的产物及去向。（物质转移基于一个原则，即从产生部位移向消耗部位）5、光反应和暗反应同时进行着，［H］、ATP、C3、C5等中间物质处于动态平衡之中。6、暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，暗反应不进行。7、相同时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累的多，因为[H]、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。8、光合作用中光反应产生的ATP只供暗反应利用。（三）光合作用过程1、光反应条件：有光、色素、酶场所：叶绿体类囊体薄膜过程：物质变化：①水的光解：②ATP的合成：（光能→ATP中活跃的化学能）能量变化：光能转变为ATP中的活跃的化学能2、暗反应条件：有光和无光、酶场所：叶绿体基质过程：物质变化：①CO2的固定：②C3的还原：能量变化：（ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能）3、总反应式：光能CO2+H2O（CH2O）+O2叶绿体①氧元素H2O→O2CO2→CH2O②碳元素：CO2→C3→(CH2O)③氢元素：H2O→[H]→(CH2O)4、实质：把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能5、光反应和暗反应比较比较项目光反应暗反应实质光化学反应酶促反应时间快慢需要条件叶绿素、光、酶不需叶绿素和光，需要多种酶反应场所叶绿体基粒叶绿体基质物质转化（1）水的光解2H2O——→4[H]+O2（2）ATP的生成：ADP+Pi—→ATP（1）CO2固定：CO2+C5——→2C3（2）CO2还原：2C3——→(CH2O)+C5能量转换光能→电能→活跃化学能，并储存在ATP中ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能完成标志O2释放、ATP和NADPH的生成葡萄糖等有机物等的生成两者关系光反应为暗反应提供能量（ATP、NADPH）、还原剂NADPH；暗反应为光反应提供ADP和Pi6、外界条件变化引起光合作用中产物含量变化的分析方法（1）分析方法：①改变的环境条件常见的有：光照强度变化、CO2浓度的变化，而其它条件不变或在一定的范围内。②光合作用中的产物有C3、C5、［H］、ATP、C6H12O6、O2等。其中C3、C5、［H］、ATP在光合作用中既有产生，又有消耗，我们称作光合作用的中间产物，而C6H12O6和O2在光合作用中只有产生，没有消耗，我们称作光合作用的终产物，故考虑方法不同。③对C3、C5、［H］、ATP变化的判断通常用动态平衡的方法。因为。C3、C5、［H］、ATP在光合作用中既有产生，又有消耗，所以在判断时既要考虑其产生（来路），又要考虑其消耗（去路），关键看环境因素的突然改变对哪个途径的影响更直接或更大。如果来路大于去路，则增加或积累；如果来路小于去路，则减少或降低；如果来路等于去路，则不变。光能酶ATP[H]酶④对C6H12O6和O2变化的判断：因为C6H12O6和O2在光合作用中只有产生，没有消耗，所以只需考虑环境因素的突然改变对整个光合作用的影响。如果环境因素的突然改变对整个光合作用有促进作用，C6H12O6和O2的含量增加，反之，则降低。⑤通过比较我们可以得到以下相关规律：不管是哪种环境因素的突然改变，短时间内C3和C5的变化情况是相反的，即一个是增加，而另一个肯定是减少。［H］和ATP的变化是相同的。C6H12O6和O2的变化也是相同的。（2）光照和二氧化碳浓度改变引起的C3，C5和［H］，ATP的变化（3）由于各种因素的变化，如温度的变化、光照强度变化、CO2浓度的变化会影响C3、C5、NADPH、ATP、C6H12O6、O2这些物质的含量，有时还会结合模型分析，具体表解如下：条件C3C5［H］和ATPCH2O和O2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减少光照强度由弱到强CO2供应不变减少增加增加增加光照不变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三、影响光合作用的因素及及其在生产上的应用（一）.光照强度与光合作用速率的影响分析图1图21.原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。2、图1曲线分析：A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。植物与外界进行气体交换，外界O2量减少，CO2量增大。AB段：光照条件下植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。植物与外界进行气体交换，外界O2量减少，CO2量增大。但O2的减少量，CO2的增加量都在减少。较弱光下：光合速率﹤呼吸速率B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。植物不与外界进行气体交换，此时，外界环境中CO2的量升高到最大值，O2的量降到最低值，光合速率﹦呼吸速率BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，光合作用强度大于细胞呼吸强度，到C点以上不再加强了，植物与外界进行气体交换，外界O2量增大，CO2量减少。光合速率﹥呼吸速率C点所示光照强度称为光饱和点。(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度的增加而增加)。光合速率﹥呼吸速率，植物与外界进行气体交换，外界O2量继续增大，CO2量继续减少。3、应用：阴生植物的B点前移，C点降低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。（二）CO2浓度对光合作用强度的影响1.原理分析：CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段，制约C3生成。2.曲线