1、光合作用的基本原理 考点一考点一捕获光能的色素和结构目 录CONTENTS 考点二考点二重温高考 真题演练 光合作用的探究历程与基本过程高三生物备课组郑雅莉考点一 捕获光能的色素一绿叶中色素的提取和分离1.实验原理 试剂原理提取绿叶中的色素溶于_，而不溶于水分离各种色素在_中的_不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得_，反之则慢 无水乙醇层析液有机溶剂层析液溶解度快（1）称取（2）剪碎（3）添加（4）研磨（5）过滤SiO2：CaCO3：无水乙醇：2.实验步骤 色素的提取 新鲜绿叶，色素含量高迅速：防止无水乙醇挥发和色素氧化充分：保证色素充分溶解并提取较多的色素尼龙布，不用滤纸，加棉塞使研磨更充
2、分防止色素被破坏溶解提取色素（1）画线（2）分离（3）结果2.实验步骤 色素的分离 细、直、匀原因：使各色素扩散的起点相同，分离出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一两次的原因：增加色素总量，使分离出的色素带清晰分明滤液细线为什么不能触及层析液？防止色素被层析液溶解因为层析液中的石油醚、丙酮、苯都是具有挥发性的有毒物质。提取色素的无水乙醇易挥发。实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？用棉塞塞紧试管口？经层析后在滤纸条上出现四条色素带，通过观察色素带的分布、宽窄、颜色可以判断色素的种类、含量和溶解度。色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度3.实验结果及分析胡萝卜素叶黄素叶绿素
3、a叶绿素b橙黄色黄色蓝绿色黄绿色最少较少最多较多最高较高较低最低最快较快较慢最慢4.实验改进如果用圆形滤纸替代滤纸条做层析实验，应在圆心处点样。滤液在圆形滤纸上的扩散结果是出现4个同心圆，最外面的是胡萝卜素，向内依次为叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。1.滤纸条上色素带颜色均较浅：未加二氧化硅，研磨不充分；加入无水乙醇的量过多；实验材料中色素含量较少或称取绿叶较少2.滤纸条上最下面两条色素带较浅：未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏；实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少3.滤纸条上色素带重叠：滤液细线不直；滤液细线过粗4.滤纸条上看不见色素带：忘记画滤液细线；滤液细线接触到层析液，色素溶解到层
4、析液中；误用蒸馏水作提取液和层析液5.绿叶中色素的提取和分离实验中异常实验现象原因分析 考向突破B 考向突破2为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大，表示颗粒越细目值越大，表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验，实验结果如下表。下列有关叙述错误的是取与定量测定实验，实验结果如下表。下列有关叙述错误的是()A.提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂B加入二氧化硅对叶绿素
5、加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素和叶绿素b的提取均有益的提取均有益C据表可知，用据表可知，用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多D若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小二氧化硅颗粒大小/目 0 20 50 100 200叶绿素a/(mg/g)0.25 0.53 0.61 0.48 0.47 叶绿素b/(mg/g)0.16 0.08 0.09 0.11 0.12B 考向突破3.如如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量
6、叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(、为色素条带为色素条带)。下列。下列相关相关叙述正确叙述正确的的是是()A.实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过过少少，都会导致色素条带颜色变深，都会导致色素条带颜色变深B.实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验实验效果效果更好更好C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会会缩短四条色素带间的距离缩短四条色素带间的距离D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄与正常光照下相比，该植物
7、强光照下叶片会发黄D叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液思考：提醒(1)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素(叶绿素)对绿光吸收最少，绿光被反射出来。(2)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。二.叶绿体中色素的吸收光谱分析1.吸收光谱A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 学科学科交叉：交叉：叶绿体中的色素只叶绿体中的色素只吸收吸收 ，而而对红外光和紫外光等不吸收。对红外光和紫外光等不吸收。可见光可见光2.实验验证恩格尔曼实验恩格尔曼实验 一一实验材料：水绵：需氧细菌：自变量：因变量：光照、黑暗需氧
8、菌聚集部位没有空气的黑暗环境，极细光束照射暴露在光下排除排除O2和光的干扰和光的干扰目的？水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌可确定释放O2的部位。结 论：氧是由 叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)恩格尔曼恩格尔曼实验一示意图实验一示意图叶绿体的结构适于进行光合作用 极 细 光 束 均匀光照水绵水绵好氧细菌好氧细菌极细光束照射极细光束照射完全曝光完全曝光黑暗 无空气好氧细菌集中于叶好氧细菌集中于叶绿体被绿体被光束照射光束照射的的部位部位好氧细菌分布于好氧细菌分布于叶绿体所有受光叶绿体所有受光部位部位结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场
9、所恩格尔曼恩格尔曼实验二示意图实验二示意图这这一巧妙的实验说明了什么？一巧妙的实验说明了什么？叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。元素组成功能化学特性色素种类及特点叶绿素(约占3/4)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)二光合色素种类吸收、传递和转化光能不溶于水，能溶于无水乙醇等有机溶剂主要吸收红光、蓝紫光主要吸收蓝紫光，不吸收红光C、H、O、N、Mg所有光合色素能够吸收、传递光能；少数处于特殊状态的叶绿素a吸收、传递、转化光能一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿体的结构叶绿
10、体的结构DNA、RNA核糖体核糖体基粒基粒双层膜双层膜功能：进行光合作用进行光合作用结构：双层膜结构的细胞器光合色素分布在类囊体薄膜上光合色素分布在类囊体薄膜上三光合色素分布与叶绿素合成有关的环境因素比较项目光合色素细胞液色素存在部位叶绿体液泡溶解性脂溶性水溶性代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色植物色素归纳红苋菜：炒菜菜汤出色红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。，因为是水溶性的花青素。胡萝卜：炒菜菜汤不胡萝卜：炒菜菜汤不出出色色，因为是脂溶性的胡萝卜素。，因为是脂溶性的胡萝卜素。联系实际根据色素对不同波长的光的吸收的
11、特点，想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光；考点二 光合作用的原理和应用了解光合作用的探究历程1掌握光合作用的过程2掌握光合作用原理的实践应用3了解化能合成作用4OBJECTIVE探索光合作用原理的部分实验1探索光合作用原理的部分实验1光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。CO2 +H2O （CH2O)+O2光能叶绿体过程光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是光合
12、作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？二氧化碳？叶绿体叶绿体是如何将光能转化为化学能是如何将光能转化为化学能？又是又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的如何将化学能储存在糖类等有机物中的？1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应。希尔反应4Fe3+2H2O 4Fe2+4H+O219371937年，年，希尔希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中（悬浮液中有有H H2 2O O，没有，没有COCO2 2），），在光照下可以释放
13、出氧气在光照下可以释放出氧气。铁盐(或其他氧化剂)1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。O2全部来自于H2O吗？1940年，鲁宾和卡门（同位素标记法）小球藻悬液小
14、球藻悬液CO2H2O C18O2H218O18O2O2甲组乙组结论：光合作用释放的氧来自水相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的是否带有放射性。（同位素标记方法）（对比实验的方法）1954 1954年，美国年，美国阿尔农阿尔农等用离体的叶绿体做实验等用离体的叶绿体做实验：在：在给给叶绿体叶绿体光照光照时时发现，当向反应体系中供给发现，当向反应体系中供给ADPADP、PiPi等物质时，等物质时，体系体系中就会有中就会有ATPATP出出现。现。19571957年，他发现这一过程总是年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随与水的光解相伴随。H2O O2 +2H+能量光照光
15、照叶绿体叶绿体ADP+Pi ATPATP的合成与希尔反应的关系上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。总结 光合作用2光合作用2根据是否需要光能，将光合作用分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光、无光都能反应暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？叶叶绿绿体体色色素素H2O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2NADPHADP Pi酶酶ATP2C3多种酶多种酶参加催化参加催化供氢供氢供能供能还还原原（CH2O）暗反应暗反应光反应光反应CO2C5固固定定色色素素光光能能NADP+1.光
16、合作用过程光反应 光合作用第一阶段的化学反应，光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行必须有光才能进行，这个阶段叫作，这个阶段叫作光反应阶段光反应阶段。物质转化水的光解：ATP的合成：H2O O2+H+e-光色素NADPH的合成：光能能量转变ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量 ATP+H2O酶NADP+H+e-NADPH酶暗反应 物质转化CO2的固定：C3的还原：2C3 (CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活跃的化学能能量转变有机物中稳定的化学能光合作用光合作用第第二二阶段阶段的化学反应的化学反应，有没有光都有没有光都能能进行进行，这个阶段，这个阶段叫
17、作叫作暗暗反应反应阶段阶段。CO2C5 2C3酶叶绿体叶绿体中的色素中的色素可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原光反应暗反应NADP+NADPH光能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能酶反应阶段反应部位反应条件物质变化能量变化产 物两阶段相同点光合作用实质光反应暗反应叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质叶绿体色素、酶、光能酶H2O H+O2酶ADP+Pi+能量 ATP酶CO2被固定C3被还原形成糖类等有机物光能活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5都包括物质变化和
18、能量变化把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来ATP ADP+Pi+能量酶NADP+H+e-NADPH酶1.NADPH和ATP的移动途径是什么？从类囊体薄膜到从类囊体薄膜到叶绿体基质叶绿体基质。2.NADP+和ADP的移动途径呢？从叶绿体基质到类囊体薄膜。从叶绿体基质到类囊体薄膜。3.NADPH的作用？活泼活泼的还原剂；的还原剂；储存储存部分能量供暗反应阶段利用。部分能量供暗反应阶段利用。H H的转移：的转移：H2O NADPH(CH2O)C C的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）O O的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）H2O O2 CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O
19、22.光合作用中元素的转移2.光合作用中元素的转移3.环境改变时，光合作用过程中各物质含量的变化叶绿体叶绿体中的色素中的色素可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPHCO2浓度不变NADPH、ATP C3C5（CH2O）光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加（1）“来源去路”法分析各物质变化叶绿体叶绿体中的色素中的色素可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH光照不变NADPH、ATPC3C5（CH2O）CO2浓度减少增加减少增加减少CO
20、2浓度增加减少增加减少增加（2）“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP判断技巧 在图示各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加，则C5含量减少；NADPH、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。4.化能合成作用 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌
21、等少数种类的细菌。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O 2C6H12O6+6O2能量项目化能合成作用光合作用不同能量来源条件生物类型相同代谢类型物质变化生态地位体外无机物氧化放出的能量光能光、光合色素、酶酶硝化细菌、硫细菌等主要为绿色植物，还有蓝藻等自养需氧型将无机物(CO2和H2O等)转化为储存能量的有机物生产者自习课默写内容1.光合色素功能：吸收、传递和转化光能2.光合色素吸收光谱的情况：叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。3.叶绿体中光合色素吸收的光能，有两方面用途：一是用于水的光解，二是用于ATP的合成。4.光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（再默写总方程式）5.化能合成作用：除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。
