1、2021年江苏高考生物复习课件：专题6-光合作用化学特性不溶于水,能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂分离方法纸层析法色素与叶片颜色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片变黄寒冷时,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,叶片变黄叶片变红秋天时,低温和植物体内积累的可溶性糖有利于花青素的形成,花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色储存于液泡中,而叶绿素因气温降低逐渐降解,从而使叶片呈现红色二、绿叶中色素的提取与分离的实验1.色素提取和分离的方法及原理 方法原理提取用无水乙醇 或丙酮提取叶绿体中的色素不溶于水,溶于有机溶
2、剂 分离纸层析法叶绿体色素在层析液 中的溶解度不同,色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同步骤操作要点说明提取色素研磨(1)无水乙醇:作为提取液,可溶解绿叶中的色素(2)二氧化硅:有助于充分研磨 (3)碳酸钙:防止研磨中色素被破坏 过滤研磨后并用单层尼龙布 过滤2.实验流程制备滤纸条将滤纸条的一端剪去两角,并在距这一端1 cm处用铅笔画一条细线剪去两角以保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐,否则会形成弧形色素带画滤液细线用毛细吸管吸取色素滤液,沿铅笔线均匀画一条细而直的滤液细线,待滤液干后再画若干次(1)滤液细线要细而直(2)干燥后重复画若干次,既能使滤液细线有较多的色素,又能使各色素扩散的起点相同色
3、素分离(1)在层析时,不能让滤液细线触及层析液(2)滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带3.实验结果与分析4.异常现象分析(1)滤纸条色素带颜色均较浅的原因:a.未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分;b.一次性加入无水乙醇的量过多,提取液浓度太低;c.画滤液细线时次数太少。色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢(2)滤纸条下面两条色素带较浅(叶绿素较少)的原因:a.未加碳酸钙或加入过少,叶绿素被破坏;b.实验材料中叶绿素的含量较少(如泛黄的叶片)。(3)滤纸条色素带重叠的原因:滤液细线过粗。(4
4、)滤纸条看不见色素带的原因:a.忘记画滤液细线;b.滤液细线浸入层析液,色素全部溶解到层析液中。2.功能:进行光合作用 的场所。3.与功能相适应的结构特点:吸收光能的色素分布于类囊体薄膜 上;与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质 中。三、捕获光能的结构叶绿体1.结构:考点考点2 2光合作用的原理与应用光合作用的原理与应用一、光合作用发现史中的经典实验实验者实验过程及现象实验结论普利斯特莱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更新空气萨克斯绿叶叶片在光下能产生淀粉恩吉尔曼 O2是叶绿体释放出来的,叶绿体是进行光合作用的场所在上述基础上,他用透过三棱
5、镜的光照射水绵,发现大量好氧细菌聚集在红光和蓝(紫)光区域叶绿体主要吸收红光和蓝(紫)光鲁宾、卡门向植物提供光合作用释放的氧气全部来自水卡尔文用14C标记的CO2,供小球藻进行光合作用,追踪检测14C的去向14CO2214C3(14CH2O)181822218222HOOHC OOOC O、释放、释放二、光合作用的过程1.过程图解2.过程分析(1)光合作用的原料H2O,是在光反应 阶段分解的,产物是 H和O2 。(2)光合作用的原料CO2,是在暗反应 阶段利用的,直接产物是 C3化合物 。(3)联系:光反应为暗反应提供了H和ATP,其转移方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质;暗反应为光反应提供ADP
6、和Pi等。(4)光合作用过程中的能量变化光能ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 。3.反应式CO2+H2O(CH2O)+O2。4.光合作用过程中元素去向分析(以产物为葡萄糖为例)(1)光合作用总反应式(2)光合作用过程中O元素的转移途径O18O2C18O2C3(CO)+O(3)光合作用过程中C元素的转移途径14CO214C3(14CH2O)(4)光合作用过程中H元素的转移途径:H2OH(CH2O)+H2O182H182H182H影响因素曲线曲线解读在生产上的应用三、影响光合作用的环境因素A点:只进行细胞呼吸;AB段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强;B点(光补偿点):光合作用强度
7、等于细胞呼吸强度;BC段:光照强度不断增强,光合作用强度不断增强;C点对应的光照强度为光饱和点延长光合作用时间:通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间CO2浓度图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加;图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度;大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量温度温度主要是通过影响与光合作用
8、有关的酶的活性而影响光合速率增加昼夜温差,提高植物有机物的积累量在一定浓度范围内,增加必需元素的供应,可提高光合速率,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萎蔫合理施肥可促进叶片面积增大,提高酶的合成率,增加光合速率四、化能合成作用1.概念:某些细菌通过氧化外界环境的无机物获得的能量来合成有机物的方式,称为化能合成作用。2.实例:硝化细菌能利用氨氧化时所释放的化学能,将H2O和CO2合成糖类。3.光合作用和化能合成作用的比较 光合作用化能合成作用区别能量光能 氧化无机物放出的能量 代表生物绿色植物硝化细菌 相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物考点考点3 3光合作用与
9、细胞呼吸光合作用与细胞呼吸一、光合作用和有氧呼吸的比较 光合作用有氧呼吸发生场所叶绿体 细胞质基质、线粒体 发生条件只能在光 下进行时时刻刻都进行实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量 ATP产生场所叶绿体类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体 用途为暗反应阶段C3的还原 供能为生物体各项生命活动供能H来源光反应中水的光解第一阶段、第二阶段产生用途作为暗反应阶段的还原剂,用于还原C3用于第三阶段还原氧气产生水,同时释放大量能量二、光合作用与细胞呼吸的联系1.过程联系2.物质联系3.能量联系4.光合速率与呼吸速率的关系图(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数据为呼吸速率(A
10、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(表观光合速率)。(3)总(真正)光合速率=净光合速率+呼吸速率。(4)各点或线段的光合作用和呼吸作用的情况分析曲线对应点细胞生理活动ATP产生场所植物组织外观表现图示A点只进行细胞呼吸,不进行光合作用只有细胞质基质和线粒体从外界吸收O2,向外界释放CO2AB段(不含A、B点)呼吸速率光合速率细胞质基质、线粒体、叶绿体从外界吸收O2,向外界释放CO2B点光合速率=呼吸速率与外界不发生气体交换B点之后光合速率呼吸速率从外界吸收CO2,向外界释放O2此时植物可更新空气知能拓展知能拓展提升一提升一“模型法模型法”分析
11、环境条件骤变对光合作用分析环境条件骤变对光合作用过程中各物质量的变化过程中各物质量的变化1.当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析:分析思路:分析思路CO2供应不变,而光照变化主要通过图中过程分析H和ATP含量的变化,然后通过过程分析C3和C5含量的变化光照不变,而CO2供应变化主要通过过程分析C3和C5含量的变化,然后根据C3还原过程来分析H和ATP含量的变化(1)光照突然停止时:ATP,ADP,C3,C5,分析如下:(2)CO2供应突然停止时:C5,C3,ATP,ADP,分析如下:条件C3含量C5含量H和ATP含量(CH2O)合成量模型分析光照由强到
12、弱,CO2供应不变增加减少减少或没有减少甚至停止光照由弱到强,CO2供应不变减少增加增加增加光照不变,CO2由充足到不足减少增加增加减少甚至停止光照不变,CO2由不足到充足增加减少减少增加2.物质含量变化总结提升二细胞代谢的提升二细胞代谢的“三率三率”的判断与计算的判断与计算1.“三率”的表示方法项目表示方法净光合速率(又称表观光合速率)O2的释放量或CO2的吸收量或有机物的积累量真正光合速率(又称总光合速率)O2的产生量或CO2的固定量或有机物的制造量呼吸速率(黑暗中测定)CO2的释放量或O2的吸收量或有机物的消耗量2.“三率”的数量关系真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。3.“三率”的判断
13、(1)坐标曲线图中的“三率”判断(以下图为例)当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值(如图中A点),则该值代表呼吸速率,该曲线为净光合速率;若将A点上移至原点,即CO2吸收值为0,则该曲线代表真正光合速率。(2)根据实验条件判定:实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值,则为呼吸速率;若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为净光合速率。(3)根据代谢过程图解进行判定:净光合速率;图中和分别表示线粒体进行细胞呼吸产生的CO2和消耗的O2,两者均表示呼吸速率;图中和分别表示叶绿体进行光合作用利用的CO2和产生的O2,两者均表示真正光合速率。故:=+;=+。(4)根据关键词判定:(单位时间
14、内的变化量)呼吸速率真正光合速率净光合速率主体线粒体叶绿体植物体或细胞O2吸收量(黑暗)产生量释放量有机物消耗量(黑暗)制造量积累量CO2释放量(黑暗)利用量、固定量、消耗量吸收量图中和分别表示从外界吸收的CO2和释放到外界中的O2,两者均表示提示表中“CO2吸收量”是指植物体或植物细胞吸收的CO2量,代表净光合速率;若有文字表述为“光合作用CO2吸收量”则代表真正光合速率。4.密闭装置中的“三率”判定:如图为常见实验装置图。(1)装置中溶液的作用:甲装置中NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)可为光合作用提供CO2,乙装置中NaOH溶液可吸收容器中的CO2。(2)原理分析甲、乙两装置中液滴的移动
15、均是由O2含量的变化引起的。甲装置单位时间内红色液滴向右移动的距离为植物O2的释放速率,可代表净光合速率(若液滴向左移动,则为负值)。乙装置单位时间内红色液滴向左移动的距离为植物O2的吸收速率,可代表呼吸速率。(3)判定方法将甲装置置于光照下一定时间,记录红色液滴向右移动的相对距离(m),计作净光合速率。将乙装置置于黑暗中一定时间,记录红色液滴向左移动的相对距离(n),计作呼吸速率。真正光合速率=净光合速率+呼吸速率=m+n。5.有机物积累量的计算方法(1)计算方法:常见以下两种情况持续光照条件下:有机物积累量=V净t。有时光照有时黑暗条件下,有两种计算方法:方法一:有机物积累量=光合作用产生
16、量-呼吸作用消耗量=(V净+V呼)t光-V呼(t光+t暗)方法二:有机物积累量=光照时的积累量-黑暗时的消耗量=V净t光-V呼t暗注意所求与已知的物质是否一致,如已知CO2的量求葡萄糖的量,则需要借助反应式运用化学计算方法进行换算。计算结果还应注意时间、面积、质量、物质的量等单位是否统一。(2)注意事项:判断植物体能否正常生长,即判断植物有机物积累量是否大于0。实践探究实践探究应用干旱对植物光合作用的影响应用干旱对植物光合作用的影响情境材料随着全球气候变暖,干旱灾害经常发生,干旱会影响植物光合作用,降低农作物产量。问题探究1.缺水为什么会影响植物光合作用?2.在干旱环境中,耐旱植物有哪些适应性特点?要点点拨1.植物缺水可从以下几个方面影响光合作用:(1)缺水初期由于气孔开度降低,CO2供应不足。(2)当水分亏缺严重时,缺水使光反应产生的H、ATP减少;缺水影响植物体内光合酶的活性;缺水直接破坏叶绿体的结构,光合色素含量减少,叶片变黄;缺水影响植物体内光合产物的运输,使光合产物在叶片中积累而抑制光合作用。2.耐旱植物一般具有根系发达、叶子较小或较厚、气孔较小且深陷等适应性特征,有些耐旱植物(如仙人掌等肉质植物)还以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱的环境。
