学案12光合作用

高三生物第一轮复习学案12——必修1第5章第4节能量之源——光与光合作用1①②③④2010届高三生物第一轮复习学案12【第5章第4节能量之源——光与光合作用】【考纲要求】1．光合作用的基本过程（Ⅱ）；2．影响光合速率的环境因素（Ⅱ）。【知识网络】光合作用【知识要点】一、捕获光能的色素（一）实验：绿叶中色素的提取和分离原理：1.绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中2.绿叶中不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度不同过程：1.提取色素①称取叶片、剪碎、放入研钵②加入药品：无水乙醇（溶解色素）、二氧化硅（有助于研磨得更加充分）、碳酸钙（防止色素被破坏）③研磨→过滤2.制备滤纸条：3.画滤液细线：注意划线时待滤液干后再画几次4.纸层析法分离色素：5.观察记录结果：滤纸条上四条色素带对应的色素种类及颜色：①胡萝卜素、橙黄色②叶黄素、黄色③叶绿素a、蓝绿色④叶绿素b、黄绿色（二）色素种类及功能二、光合作用的场所——叶绿体分布：叶肉细胞、幼茎皮层细胞形态：椭球形或球形双层膜：结构：基粒：囊状结构垛叠而成；含色素、与光反应有关的酶基质：含与暗反应有关的酶、少量DNA功能：光合作用的场所。三、光合作用的概念：是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。四、光合作用的探究历程:时间实施者过程、方法实验现象实验结论1771年普利斯特利点燃的蜡烛与绿色植物，密闭小鼠与绿色植物，密闭蜡烛不灭小鼠不易窒息植物更新空气1779年英格豪斯不同情况下重复上述实验需光照才成立植物更新空气需要光1864年萨克斯曝光深蓝色绿叶遮光无变化光合作用产生淀粉1880年恩吉尔曼水绵极细光束→好氧菌向叶绿体被照射部位集中好氧完全曝光→好氧菌分布在叶细菌绿体所有受光部叶绿体是光合作用的场所1939年鲁宾、卡门H218OCO2---→释放18O2向植物提供H2O、C18O---→释放O2光合作用的氧全部来自于水捕获光能的色素叶绿体的结构光合作用的原理和应用叶绿素a叶绿素叶绿素b叶黄素类胡萝卜素胡萝卜素探究历程光合作用的过程光合作用的应用光反应暗反应主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光暗处理碘蒸气黑暗无空气高三生物第一轮复习学案12——必修1第5章第4节能量之源——光与光合作用2五、光合作用的过程：1、总反应式：CO2+H2O*（CH2O）+O2*条件：色素、光、酶、水①光反应场所：叶绿体的类囊体薄膜水的光解：2H2O→4[H]+O2（不需要酶）ATP的形成：ADP+Pi+能量--→ATP2、过程：能量变化：光能→活跃化学能能(储存在ATP中)检测最佳方法：测定O2的释放量条件：多种酶、ATP、[H]、CO2②暗反应部位：叶绿体基质CO2的固定：CO2+C5---→2C3物质变化2C3+[H]-----→C6H12O6+C5C3的还原：ATPADP+Pi能量变化：活跃的化学能→稳定的化学能（储存在有机物中）③光反应与暗反应的联系：光反应是暗反应的前提基础3、光合作用的实质：把二氧化碳和水转变成有机物（物质变化），同时把光能转变成化学能（能量变化），储存在有机物中。六、光合作用原理的应用——农作物增产——提高光合作用的强度（一）光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量※可以通过测定一定时间内原料（CO2）消耗或产物（有机物）生成的数量来定量地表示（二）影响光合作用强度的外界因素：光：光照强弱、光照时间、光的成分CO2：空气中CO2浓度、气孔的开闭情况温度、土壤中水分、矿质元素多少等：（三）实验：探究光照强弱对光合作用强度的影响原理：1、CO2是光合作用的原料2、光合作用产生氧气步骤：取材（生长旺盛、圆形叶片）→排出叶片内的气体→放在黑暗处待用→分别放入三只富含CO2的烧杯→分别进行强、中、弱光照射（光源与实验装置的距离不同）→观察记录叶片上浮情况结果：叶片上浮数量：弱光中光强光结论：在一定的范围内，随光照强度增强光合作用增强，达到一定值后，光强增强，光合作用强度不再增强（如下图）（四）其他因素对光合作用的影响1、光照时间：光照时间越长，有机物合成越多2、光质：植物对不同波长光吸收利用率不同3、光合面积：光和面积越大，单位时间内合成的有机物越多4、CO2浓度：绿色植物的光合作用强度随二氧化碳浓度的提高而提高，当二氧化碳增加到一定程度时，光合作用不再增加（达到CO2饱和点）。若再过多增加二氧化碳会造成植物细胞中毒或气孔关闭，抑制光合作用。※在地球表面大气中二氧化碳浓度的较低(约为330mg/L)，与最适CO2浓度（约为1000mg/L）相差甚远，因此要提高植物的产量，采取的措施之一是适当增加CO2的浓度。5、温度：影响酶活性进而会影响光合作用的速率。提高温度也会促进呼吸作用（如右图所示）。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度※具体措施：白天（有光时）适当增加温度，夜间（无光时）适当降低温度。6、水①水分是光合作用的原料之一，它的不足影响光合作用的速率；②水分不足气孔关闭，影响二氧化碳进入叶内；③缺水影响光合作用产物——有机物的输出，这些也使光合速率下降。7、矿质元素N、Mg等矿质元素——叶绿素合成所必需；K——参与糖代谢，缺乏时影响糖类运输到块根、块茎和种子等器官中；N——催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分；P——是NADP+和ATP的重要组成成分。维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用（用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍）。酶光光能叶绿体CO2吸收量光强度光饱和点光补偿点CO2放出量酶酶物质变化高三生物第一轮复习学案12——必修1第5章第4节能量之源——光与光合作用3七、光合作用与呼吸作用的区别与联系光合作用呼吸作用场所叶绿体细胞质基质、线粒体、或细胞质基质条件只在光下进行有光无光都能进行物质变化无机物———→有机物有机物———→无机物能量变化光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能+热能实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量代谢类型同化作用（或合成作用）异化作用（或分解作用）范围绿色植物细胞几乎所有的活细胞联系八、化能合成作用概念：生物体利用体外环境中的物质的氧化放出的化学能来合成自身的有机物。主要代表生物：硝化细菌、铁细菌等。以硝化细菌为例，来说明化能合成作用的过程。2NH3＋3O22HNO2＋2H2O＋能量（化学能）2HNO2+O22HNO3+能量（化学能）CO2＋H2O（CH2O）＋O2[注意]上面的前两个反应是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程，最后一个反应是说明细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量，把从外界摄取的二氧化碳和水合成为葡萄糖的过程。从此反应的过程来看，合成有机物所需的能量来自化学能而不是光能，这也是光能自养与化能自养最为突出的区别。【直击高考】1.（04年全国II）下列关于光合作用强度的叙述，正确的是BA.叶片从幼到老光合作用强度不变B.森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异C.光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的D.在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同2.（09浙江）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是DA.低氧和零下低温环境有利于水果的保存B.CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中C.光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATPD.夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量3．（09海南）取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致．照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如右图所示。下列叙述错误的是BA．装置内增加的氧气来自于水B．光照强度为a时，光合作用停止C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系4.（05江苏）右图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是BA.无光合作用，有呼吸作用B.光合作用与呼吸作用达到动态平衡C.无呼吸作用，有光合作用D.光合作用与呼吸作用都不进行P光照强度CO2吸收硝化细菌硝化细菌硝化细菌合成分解光能光合作用O2（CH2O）化学能CO2+H2O有氧呼吸热能ATP高三生物第一轮复习学案12——必修1第5章第4节能量之源——光与光合作用4【扩展补充】1、恩吉尔曼用水绵实验的巧妙之处：一、选用水绵做实验材料，水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究；二、将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常地进行（水中有二氧化碳，光合作用可以进行）；三、选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；四、进行黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是有光照引起的。2、色素的性质：（1）叶绿素属于酯，具有酯的化学性质，不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂中。在提取叶绿体中的色素不能用水，而要用有机溶剂。（2）叶绿素的合成受许多因素的影响：光、温度、氧气、矿质元素（N和Mg等）和水等。例如：缺光、低温、水不足都影响色素的合成，使植物的叶表现出缺绿现象。（3）叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈现绿色。我们看到的颜色是反射光，不反射的光大多数被吸收，色素吸收的光能都能直接或间接地用于光合作用。（4）植物叶子呈现的颜色是叶子各种色素的综合表现。其中主要是绿色的叶绿素和黄色的的类胡萝卜素之间的比例。一般来说，正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为3:1，叶绿素a和叶绿素b也约为3:1，叶黄素和胡萝卜素的分子比例约为2:1。因为叶绿素比类胡萝卜素多，所以正常的叶子总是呈绿色。秋天，因低温，紫外线强等因素，叶片衰老，叶绿素被破坏，含量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以呈现黄色。至于红叶，因秋天降温，体内积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成了较多的花青素，同时秋天叶子内的pH值改变，叶内呈酸性，使花色素表现出红色。（5）色素种类色素颜色分子式功能叶绿素叶绿素a蓝绿色C55H72O5N4Mg主要吸收红橙光（波长640－660nm）和蓝紫光（波长430－450nm）叶绿素b黄绿色C55H70O6N4Mg类胡萝卜素叶黄素黄色C40H56O2主要吸收蓝紫光胡萝卜素橙黄色C40H563、关于总光合量与净光合量的比较与计算我们测定的光合速率一般是表面光合速率（净光合速率）表面光合速率=真正光合速率—呼吸速率【学后再议】