高考生物复习光合作用

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1、第三讲第三讲:绿色植物的光合作用绿色植物的光合作用包头第四中学包头第四中学 马惠文马惠文 光合作用光合作用影响因素影响因素 场所场所光合色素光合色素提高光提高光能利用率能利用率实验设计与探究实验设计与探究与其他代与其他代谢关系谢关系过程过程内部内部因素因素环境环境因素因素光反应光反应暗反应暗反应1771年，英，年，英，普里斯特利普里斯特利的的实验实验1864年，德，年，德，萨克斯萨克斯的实验的实验1880年，美，年，美，恩格尔曼恩格尔曼的实验的实验20世纪世纪30年代，美，年代，美，鲁宾鲁宾和和卡门卡门的实验的实验一、光合作用的发现一、光合作用的发现普里斯特利普里斯特利(英英)的实验的实验实验

2、简单过程：蜡烛,小老鼠分别与绿色植物放在一起用玻璃钟罩住.实验现象：蜡烛不易熄灭，小老鼠也不易死亡.结论：绿色植物可以更新空气萨克斯萨克斯(德德)的实验的实验（置于暗处几小时）（置于暗处几小时）思考：思考：目的是什么？目的是什么？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光思考思考1:萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时的萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时的目的是什么目的是什么?2:2:萨克斯对这个实验设计在逻辑上很萨克斯对这个实验设计在逻辑上很强的严密性具体体现在强的严密性具体体现在A.A.没有对照实验没有对照实验B.B.本实验不需要设置对照实验本实验不需要设置对照实验C.C.暴光处作为对照实验暴光处作为对照实验

3、D.D.遮光处作为对照遮光处作为对照将叶片原有的淀粉消耗掉将叶片原有的淀粉消耗掉3.该实验中若暴光时间过长该实验中若暴光时间过长,遮光处理的部分遮光处理的部分用碘蒸汽处理后也呈现蓝色其原因是什么用碘蒸汽处理后也呈现蓝色其原因是什么?4.该实验中叶片内含有的叶绿素等色素该实验中叶片内含有的叶绿素等色素,会会对碘蒸汽处理后表现的蓝色造成干扰对碘蒸汽处理后表现的蓝色造成干扰,影影响实验效果为增强实验效果对叶片应作怎响实验效果为增强实验效果对叶片应作怎样的处理样的处理?有机物在植物体内能够转移有机物在植物体内能够转移热酒精溶液脱色热酒精溶液脱色5.该实验除了能证明光合作用产生了外淀粉该实验除了能证明光

4、合作用产生了外淀粉还能证明什么还能证明什么?光合作用需要光光合作用需要光恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论：氧是由氧是由 叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿体叶绿体是光合是光合作用的场所。作用的场所。光合作用需要光合作用需要光照光照1.1.恩格尔曼的实验选择水绵做研究材恩格尔曼的实验选择水绵做研究材料的优点是什么料的优点是什么?好氧性细菌的作用好氧性细菌的作用?2.2.三棱镜的光线射水绵临时装片三棱镜的光线射水绵临时装片,大大量好氧性细菌集中在红光和蓝紫光量好氧性细菌集中在红光和蓝

5、紫光区从这一实验能够得处什么结论区从这一实验能够得处什么结论?叶绿体带状大而明显便于观察叶绿体带状大而明显便于观察好氧性细菌的作用好氧性细菌的作用:指示氧气放处的部位指示氧气放处的部位叶绿体主要吸收红光和蓝紫光叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用放出氧气用于光合作用放出氧气20世纪世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的年代，鲁宾和卡门（美）的同位同位素标记实验，如下图所示：素标记实验，如下图所示：光合作用产生的氧气（产物）全部来自光合作用产生的氧气（产物）全部来自水（原料），而不是来自水（原料），而不是来自COCO2 2这一实验证这一实验证明明：验证验证CO2是光合作用原料如何设计？是光合作用原料

6、如何设计？验证叶绿体是场所如何设计？验证叶绿体是场所如何设计？思考：思考：二、叶绿体中的色素二、叶绿体中的色素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶绿体中的色素叶绿体中的色素叶绿素中的吸收光谱叶绿素中的吸收光谱0400500600700 nm 50100叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a1:光光合合色色素素种种类类与与功功能能叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b少数特殊状态：吸收、转化少数特殊状态：吸收、转化 光能光能多数：吸收、传递光能多数：吸收、传递光能类胡萝卜素：类胡萝卜素：叶叶 黄黄 素素胡萝卜素胡萝卜素吸收、传递光能吸收、传递光能主要吸收红橙光和蓝紫光主要吸收红橙光

7、和蓝紫光吸收、传递光能吸收、传递光能主要吸收蓝紫光主要吸收蓝紫光色素种类色素种类 叶绿素叶绿素a a 叶绿素叶绿素b b 胡萝卜素胡萝卜素 叶黄素叶黄素吸收光谱吸收光谱主要吸收红光和蓝紫光主要吸收红光和蓝紫光 主要吸收蓝紫光主要吸收蓝紫光化学化学性质性质四种色素都不溶于水易溶于酒精丙酮等有机溶剂四种色素都不溶于水易溶于酒精丙酮等有机溶剂 叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定，叶绿素的合叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定，叶绿素的合成易受成易受光照温度和矿质元素光照温度和矿质元素的影响这些条件对类胡萝卜的影响这些条件对类胡萝卜素的影响较小素的影响较小植植物物叶叶色色正常正常绿绿 色色正常叶子的叶绿

8、素和类胡萝卜素的数量比正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的数量比3 3：1 1所以正常所以正常叶片总是绿色叶片总是绿色叶色叶色变变 黄黄叶绿素分子被破坏类胡萝卜素较稳定显示出类胡萝卜素叶绿素分子被破坏类胡萝卜素较稳定显示出类胡萝卜素的颜色，叶子呈黄色。的颜色，叶子呈黄色。叶色叶色变变 红红秋天降温植物体内积累了较多的可溶性糖有利于形成液秋天降温植物体内积累了较多的可溶性糖有利于形成液泡中的花青素泡中的花青素,而叶绿素因寒冷降解而叶绿素因寒冷降解,叶子呈红色。叶子呈红色。2:色素与叶色色素与叶色3:3:光合作用的光合作用的过程过程(1)(1)光反应光反应能量变化能量变化条件条件物质变化物质变化部位部位

9、(2)(2)暗反应暗反应部位部位条件条件物质变化物质变化能量变化能量变化H H2 2O HO H+O+O2 2+e+e光解光解光能光能 电能电能 活跃的化学能活跃的化学能CO2的固定的固定CO2的还原的还原C3植物植物C4植物区别植物区别活跃的化学活跃的化学 能稳定的化学能能稳定的化学能基 质色素分子光能光能酶供能ATPADP+Pi光反应暗反应暗反应水在光下分解水在光下分解H H2 2O OO2供 H酶HC52C3还多种酶 催化 固 定CH2OCO2原光能转变成电能中色素的作用：光能转变成电能中色素的作用：聚光色素聚光色素 作用中心色素作用中心色素绝大多数叶绿素绝大多数叶绿素a,全部叶绿素全部

10、叶绿素b，胡萝卜素，叶黄素胡萝卜素，叶黄素(吸收吸收、传递传递光能光能)少数处于特殊状态下叶绿素少数处于特殊状态下叶绿素a（吸收吸收、把光能、把光能转换转换成电能）成电能）常见常见:玉米玉米、甘蔗甘蔗、高粱高粱、苋菜苋菜 等热带植物。等热带植物。小麦、水稻、大麦、大豆、小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。小小不含不含大大含有含有含有含有途径途径途径途径途径途径讨论：光合作用中讨论：光合作用中1、能量的转换过程：、能量的转换过程：光能光能 电能电能 ATP中的化学能中的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 4、当条件改变时，、当条件改变

11、时，C3、C5含量如何变化？含量如何变化？光照由强光照由强 弱弱CO2浓度降低浓度降低2、H的转移：的转移：H2O H C6H12O63、C的转移：的转移：CO2 C3 糖类糖类三、光反应阶段和暗反应阶段的比较三、光反应阶段和暗反应阶段的比较光反应阶段暗反应阶段进行部进行部位位条件条件物质物质变化变化能量变能量变化化联系联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素和酶光、色素和酶ATP NADPH 多种酶催化多种酶催化光能转换成电能光能转换成电能再变成活跃的化学能再变成活跃的化学能（ATPATP、NADPHNADPH中）中）活跃的化学能变成稳活跃的化学能变成稳定

12、的化学能定的化学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供NADPHNADPH和和ATPATP暗反应产生的暗反应产生的ADPADP和和PiPi为光反应合成为光反应合成ATPATP提供原料提供原料水的光解水的光解H2O2H+1/2O2合成合成ATP ADP+Pi+E ATP光光 酶酶光能光能CO2的固定的固定CO2+C5 2C3三碳的还原三碳的还原2C3 C6H12O6 酶酶 酶酶ATP H光合作用的实质：光合作用的实质：光合作用的意义：光合作用的意义：把把无机物无机物（CO2和和H2O）转变为）转变为有机物有机物，把把光能光能转变为转变为化学能化学能，储存在有机物中，储存在有机物中（1）是生物生

13、存所需要）是生物生存所需要有机物有机物的最主要来源。的最主要来源。（2）是生物生存所需）是生物生存所需能量能量的根本来源。的根本来源。（3）保持大气中）保持大气中O2和和CO2含量的基本稳定含量的基本稳定。(4)对生物的对生物的进化进化有直接意义。有直接意义。光合作用是生物界光合作用是生物界最基本的物质代谢最基本的物质代谢和和能量代谢能量代谢。项 目 光 反 应暗 反 应区别条件需光、色素、酶与光和色素无关需要酶、二氧化碳HATP场所在叶绿体基粒片层结构的薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化水的光解 2H2O 4H+O2ATP的形成：ADP+Pi+能量 酶 ATP CO2的固定：CO2+C5

14、酶 2C3CO2的还原：2C3 ATP H+酶 C6H12O6+C5+H2O能量转化叶绿素把光能转化成电能，电能转化成活跃的化学能，并储存在ATP，NADPH中把活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中。实质光能转化成活跃的化学能，并放出氧气。同化二氧化碳形成有机物。联系光反应为暗反应提供还原剂、能量；暗反应为光反应提供和没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应是暗反映的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。水分的吸水分的吸收和利用收和利用矿质元素的矿质元素的吸收利用吸收利用光合作

15、用光合作用呼吸作用呼吸作用有机物、有机物、O2水水分分CO2水水分分Mg、N、P能能量量溶解、运输溶解、运输 四、影响光能利用率的因素：四、影响光能利用率的因素：光能利用率光能利用率光合作用效率光合作用效率(轮作轮作)(合理密植：合理密植：间种间种、套种套种)光照强度、光质光照强度、光质CO2浓度浓度温度温度水（水（合理灌溉合理灌溉）矿质元素（矿质元素（合理施肥合理施肥）叶绿体中的色素主要吸收叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光红橙光和蓝紫光 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。【例题例题1 1】测定植物光合作用的速率，最简单有测定植物光合作用的速率

16、，最简单有效的方法是测定：效的方法是测定：A.A.植物体内葡萄糖的氧化量植物体内葡萄糖的氧化量 B.B.植物体内叶绿体的含量植物体内叶绿体的含量 C.C.二氧化碳的消耗量二氧化碳的消耗量 D.D.植物体内水的消耗量植物体内水的消耗量 【例题例题2 2】如果做一个实验测定藻类植物是否完如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应成光反应,最好是检测其最好是检测其:A.A.葡萄糖的形成葡萄糖的形成 B.B.淀粉的形成淀粉的形成 C.C.氧气的释放氧气的释放 D.COD.CO2 2的吸收量的吸收量五、光合作用和呼吸作用中的化学计算五、光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式：光合作用反应式：6CO6

17、CO2 212H12H2 2OCOC6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O O呼吸作用反应式：呼吸作用反应式：有氧：有氧：C C6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O 6COO 6CO2 212H12H2 2O O无氧：无氧：C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2(植物植物)实测实测COCO2 2吸收吸收量量光合作用光合作用COCO2 2吸收吸收量量-呼吸作用呼吸作用COCO2 2释放量释放量实测实测O O2 2释放量释放量光合作用光合作用O O2 2释放释放量量-呼吸作用呼吸作用O O2 2消

18、耗消耗量量例例4 4将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，在一定条件下不给光照，COCO2 2的含量每小时增加的含量每小时增加8mg8mg，给予充足光照后，容器内给予充足光照后，容器内COCO2 2的含量每小时减少的含量每小时减少36mg36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖葡萄糖30mg30mg，请回答：，请回答：（1 1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是强度与黑暗时呼吸作用的强度差是mgmg。（2 2）在光照时，该植

19、物每小时葡萄糖净生产）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是量是mgmg。（3 3）若一昼夜中先光照）若一昼夜中先光照4 4小时，接着放置在小时，接着放置在黑暗情况下黑暗情况下2020小时，该植物体内有机物含量变化小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）是（填增加或减少）。（4 4）若要使这株植物有更多的有机物积累，）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是你认为可采取的措施是:。0 024.524.5减少减少延长光照时间延长光照时间降低夜间温度降低夜间温度增加增加COCO2 2浓度浓度光合作用的速率与下列因素有关光合作用的速率与下列因素有关光照强度光照强度温度有关温度有关二氧化碳浓度二氧化碳浓度水分的供应水分的供应必需矿质元素必需矿质元素提问：在高温、光照强烈、干旱提问：在高温、光照强烈、干旱的条件下适合种植哪一种植物？的条件下适合种植哪一种植物？