高中生物必修1光合作用

第11课时能量之源——光与光合作用回扣基础构建网络一、捕获光能的色素和结构色素的种类和功能叶绿素4341叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）主要吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）主要吸收蓝紫光分布于提醒叶片是绿色的原因有两个：一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收绿光被反射回来。秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中花青素的颜色。叶绿体结构外表：双层膜内部基质：含基料：由类囊体重叠而成，增大膜面积、分布着DNA、RNA、酶色素和酶决定功能：光合作用的场所证明恩格尔曼的实验提示（1）补充红光和蓝紫光，因为色素主要吸收上述两种单色光，最不吸收的是绿光。（2）从浅到深依次为绿藻→褐藻→红藻；不同藻类主要吸收光的波长不同。回扣教材（1）问题探讨：温室补充光源用何种单色光最有效？为什么不用绿色薄膜或绿色光源？（2）课后练习题：海洋中藻类分布的分层现象的原因是什么？二、光合作用的探究历程及过程1．探究历程：1771年普利斯特利(英)——植物可以→1779年英格豪斯(荷)——光合作用需(条件)→1864年萨克斯(德)——光合作用的产物→1880年，恩格尔曼(美)——光合作用的场所→1939年鲁宾和卡门(美)——用法证明中氧原子来源→20世纪40年代(美)——CO2形成(CH2O)的途径2．总反应式：(原料)(产物)更新空气光淀粉叶绿体H2O+CO2同位素标记O2卡尔文（CH2O）+O2光能（动力）叶绿体（场所）3．过程比较光反应暗反应场所条件光、、酶等酶等物质变化①2H2O――→光②ADP＋Pi――→酶ATP①C5＋CO2――→酶2C3②2C3＋[H]――→酶ATP能量变化光能→活跃的化学能→稳定的化学能联系光反应为暗反应提供，暗反应为光反应提供ADP和Pi叶绿体类囊体薄膜4[H]+O2[H]+ATP色素(CH2O)＋C5叶绿体基质判一判(1)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内；(2)光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中；(3)叶绿体是光合作用的主要场所。提示(1)错；分布在类囊体膜上。(2)错；类囊体膜上和叶绿体基质中都有。(3)错；是全部场所。练一练(2010·海南卷，4)光反应为暗反应提供的物质是()A．[H]和H2OB．[H]和ATPC．ATP和CO2D．H2O和CO2B三、影响光合作用的因素和化能合成作用1．影响光合作用的因素有原料(包括和土壤中的水分)，光照条件(包括光照、光照时间和光的成分)，影响酶活性的等。2．光合作用和化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成有机物能量光能氧化无机物放的区别代表生物绿色植物硝化细菌等微生物CO2强度温度化学能名师点拨①以上两类生物代谢类型都是自养型，在生态系统中的成分都是生产者。②硝化细菌生存的气体环境条件有NH3和O2(两种气体)。③农业中松土可使硝化细菌在O2充足条件下将更多的NH3转化成NO－3或NO－2，提高肥效。构建知识网络突破考点提炼方法考点33光合作用的过程1.光反应和暗反应的关系2.反应式及元素去向(1)氧元素(2)碳元素：CO2C3(CH2O)(3)氢元素：H2O[H](CH2O)CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体H2OO2CO2（CH2O）特别提醒1．光反应为暗反应提供两种重要物质：[H]和ATP，[H]既作还原剂又可提供能量；暗反应为光反应也提供两种物质：ADP和Pi，注意产生位置和移动方向。2．没有光反应，暗反应无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。3．色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体薄膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但暗反应中酶的种类、数量多。4．若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲乙(暗反应时间长)。5．CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。对位训练1．下列关于光合作用的叙述中，正确的是()A．酶的专一性决定了暗反应在叶绿体类囊体薄膜上进行B．在暗反应过程中酶的数量和C5的含量均不会因为消耗而减少C．在较强光照下，光合作用强度随着二氧化碳浓度的提高而加强D．水在光下的分解速度和二氧化碳的固定速度基本不受温度的影响解析暗反应的场所是叶绿体基质，在叶绿体基质中存在与暗反应有关的酶；在一定范围内，光合作用的强度随着二氧化碳浓度的提高而加强，但当二氧化碳浓度超过一定的范围后，受酶数量等因素的影响，光合作用的强度不会继续加强；温度可以通过影响酶的活性来影响光合作用的过程。在暗反应过程中，酶的数量不变，C5因为不断生成和利用，其含量也不会减少。B2．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是()A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能B.供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C．结构A释放的O2可进入线粒体中D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加解析在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3生成量减少，而其消耗量不变，因此C3含量减少；而C5由于无法与CO2结合，其消耗量减少，而其生成量基本不变，因此其积累量短期内会增加。D考点34光合作用的影响因素及曲线分析1．光照强度对光合作用强度的影响图1(1)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，细胞内的代谢特点如图2所示，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：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(如图3所示)。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(如图4所示)。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。BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。B点以后的细胞代谢特点可用图5表示。(2)应用：阴生植物的B点前移，C点较低，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。2．CO2浓度对光合作用强度的影响(1)曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。(2)点含义：①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。3．温度对光合作用强度的影响(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。4．必需元素供应对光合作用强度的影响(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，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而导致植物渗透失水而萎蔫。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。5．水分的供应对光合作用速率的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。6．叶龄对光合作用强度的影响(1)曲线分析：①随幼叶不断生长，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，光合作用速率不断增加(OA段)。②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定(AB段)。③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降(BC段)。(2)应用：摘除老叶、残叶。7．多因子对光合作用强度的影响(1)曲线分析：P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。对位训练3．如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是()A.甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量B．乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变解析乙图中d点时的光照较c点强，光反应生成的ATP和[H]较多，促进C3的还原，使C5生成量多，因此，C5与CO2结合生成C3的量也会增多，故B项正确。温度通过影响酶的活性影响代谢。在丙图中，随着温度的进一步升高，曲线的走势将下降。答案D错因分析本题易错之处是不能正确分析图中各种曲线的含义及相互关系，特别是图中均涉及两个实验变量，需要考生根据单一变量原则进行分析。4．下列①～④曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中，不正确的是()A.①图中的X因素可表示CO2浓度，植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光照时的低B．③图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低C．④图中Z因素(Z3Z2Z1)可以表示CO2浓度，当光照强度小于c值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度D．②图中Y因素最有可能代表光照强度D考点35绿叶中色素的提取与分离实验1．实验过程2.注意问题(1)关键词与试剂对应关系不能颠倒。提取色素——无水乙醇分离色素——层析液(2)A为绿色，因为最不吸收绿光而透过；B为红色，此为荧光现象。(3)用丙酮或其它有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其它绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。(4)色素提取液呈淡绿色的原因分析①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，色素浓度小。③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。对位训练5．下列对提取光合色素，进行纸层析分离的实验中各种现象的解释，正确的是()A．未见色素带，原因可能为材料是黄化叶片B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C．提取液呈绿色是由于其含有叶绿素a和叶绿素bD．胡萝卜素处于滤纸条最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高解析叶绿素a呈蓝绿色、叶绿素b呈黄绿色，所以光合色素提取液呈绿色。未见色素带，可能的原因是没有提取出色素或滤液细线浸入层析液使色素溶解在层析液里等。若材料为黄化叶片，操作正确应见到胡萝卜素、叶黄素的色素带。C6．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是()试管编号①②③④CO2溶液＋＋＋＋光照白光蓝光红光绿光实验处理碘液＋＋＋＋注：“＋”表示具有该条件。A．①B．②C．③D．④解析将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理，消耗掉有机物，然后用不同的光照射，进行光合作用，用碘液处理看有机物产生的多少，因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片所在的试管是④号。D考点36光合作用的探究历程1、实验过程实施者实验过程及现象实验结论普利斯特利点燃的蜡烛与绿色植物，密闭——蜡烛不易熄灭小鼠与绿色植物，密闭——小鼠不易窒息植物能更新空气(提醒：更新何种气