1、- 1 -第三讲 能量之源光与光合作用(一)考纲展示1光合作用的基本过程() 2.实验：叶绿体色素的提取和分离授课提示：对应学生用书第 53 页一、捕获光能的色素及其提取和分离1捕获光能的色素(1)分布：主要分布在叶绿体类囊体薄膜上。(2)功能：吸收、传递、转化光能，其中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。2色素的提取、分离原理(1)提取：可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙，其中前者有助于研磨充分，后者可防止研磨中色素被破坏。(2)分离：层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂，色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度
2、低的随层析液在滤纸上扩散得慢。因此，绿叶中的色素就在扩散过程中被分开。3层析结果：层析时，在滤纸条上会呈现四条色素带，从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，它们的颜色自上而下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色，其中色素带最宽的色素呈蓝绿色，在层析液中溶解度最大的色素呈橙黄色。二、捕获光能的结构叶绿体1结构和功能(1)结构示意图(2)结构Error!决定(3)功能：进行光合作用的场所。(4)功能验证：恩格尔曼的实验，好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位周围。巧记助学 叶绿体：叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。2色素的
3、种类和功能- 2 -巧记助学 光合作用色素忙，叶 a 叶 b 胡叶黄；蓝绿黄绿橙黄黄，吸收红光蓝紫光。三、光合作用的探索历程(将与序号对应的字母组合填入_中)科 学 家 实 验 结 论 或 观 点普利斯特利 a.只 有 在 阳 光 下 ， 植 物 才 更 新 空 气英格豪斯 b植物可以更新空气梅耶 c光合作用的产物除 O2外，还有淀粉萨克斯 d.光 合 作 用 释 放 的 O2来 自 于 水鲁宾和卡门 e.光 合 作 用 把 光 能 转 换 为 化 学 能卡尔文 f暗反应 14C 的转移途径(卡尔文循环)对应关系：b_ a_ e_ c_ d_ f四、光合作用的反应式及过程1反应式：CO 2H
4、2O (CH2O)O 2 光 能 叶 绿 体2过程(1)区别(2)联系：光反应为暗反应提供H和 ATP；暗反应为光反应提供 ADP、Pi。巧记助学光合作用过程的“一、二、三、四”一个场所：叶绿体。两个阶段：光反应、暗反应。三种能量：光能ATP 中活跃的化学能(CH 2O)中稳定的化学能。四个物质变化：水光解、ATP 形成、CO 2固定、C 3还原。- 3 -答 题 语 句 要 记 牢 1叶绿体中的色素有 4 种，即叶绿素 a、叶绿素 b、叶黄素和胡萝卜素。2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吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。4叶绿体是
5、进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。5光合作用释放的 O2来自于 H2O。6光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将 H2O 分解成H和 O2，同时形成 ATP 的过程。7暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括 CO2的固定和 C3的还原等过程。易 混 易 错 辨 析 清 对光合作用认识的 5 个易混易错点(1)误认为暗反应不需要光：光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物H和 ATP
6、，因此在无光条件下不可以长期进行。(2)误认为光合作用产生的H与呼吸作用产生的H是同一种物质：光合作用中产生的H为 NADPH，呼吸作用中产生的H为 NADH，两种H不是同一种物质。(3)误认为光反应中产生的 ATP 用于各种生命活动：光合作用光反应中产生的 ATP 只被暗反应所利用，呼吸作用中产生的 ATP 可被除暗反应外的各项生命活动所利用。(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 分钟黑暗 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。(5)CO2中 C 进入 C3但不进入 C5，最后进入(CH 2O)，C 5中 C
7、 不进入(CH 2O)，可用放射性同位素标记法证明。授课提示：对应学生用书第 54 页考点一 捕获光能的色素和叶绿体核心考点通关1叶绿素和其他色素- 4 -叶绿素(约 3/4) 类胡萝卜素 (约 1/4)叶绿素 a 叶绿素 b 胡萝卜素 叶黄素色素种类蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色分布 叶绿体的类囊体薄膜上色素的吸收光谱及在滤纸条上的分布化学特性 不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂分离方法 纸层析法功能吸收、传递光能，少数特殊状态的叶绿素 a 将光能转化为电能(1)不同颜色温室大棚的光合效率无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光
8、合效率最高；其次是红色光为光合作用的有效光。叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。(2)吸收光谱连续光谱：可见光三棱镜赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。吸收光谱：可见光色素溶液三棱镜红光、蓝光、紫光区出现强暗带，绿光区几乎无变化(说明绿光吸收非常少)。2影响叶绿素合成的因素分析(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含 N、Mg 等必需元素，缺乏 N、Mg 将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe 是
9、叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺 Fe 也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。- 5 -3叶绿体的结构与功能(1)结构与功能的关系基粒的类囊体增大了受光面积。类囊体的薄膜上分布着酶和色素，有利于光反应的顺利进行。基质中含有与暗反应有关的酶。(2)功能的实验验证实验过程及现象Error! Error! 黑 暗 无 空 气实验结论a叶绿体是进行光合作用的场所。bO 2是由叶绿体释放的。题组突破演练题组 叶绿体的结构及色素1如图为正常绿色植物的叶绿素 a 的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。下列叙述错误的是( )A总吸收光谱是叶绿体内多种色素
10、共同作用的结果B从新鲜的绿叶中提取叶绿素 a，需要用到无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅C植物进行光合作用时，氧气释放量的变化趋势与作用光谱不同D由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，叶绿体中 C3的量减少解析：总吸收光谱是叶绿体内多种色素共同作用的结果，A 正确；提取叶绿素 a 时，需要用到无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅，B 正确；在不同光质下，光合作用强度不同，故氧气释放量的变化趋势与作用光谱基本一致，C 错误；由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，光反应加速，产生的H和 ATP 增加，从而促进了 C3的还原，导致叶绿体中 C3的量减少，D 正确。答案：C2(2
11、017安徽合肥质检)实验发现将叶绿体从叶肉细胞中分离出来，破坏其外膜，仍然可以在光下利用二氧化碳生产有机物、放出氧气。以下分析正确的是( )A光合作用所需的酶和色素主要位于叶绿体内膜和基质中B叶绿体内膜具有选择透过性，外膜是全透的，起保护作用- 6 -C光合作用必须在叶绿体中才能进行D叶绿素被破坏则不能进行光合作用解析：与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，色素仅分布在类囊体薄膜上，A 错误；叶绿体内膜和外膜都具有选择透过性，B 错误；蓝藻没有叶绿体，也能进行光合作用，C 错误；叶绿素在光反应中吸收和转化光能，叶绿素被破坏，则不能进行光合作用，D 正确。答案：D3下列有关正常情况下
12、进行光合作用的某植物的说法中正确的是( )A光能的吸收发生在叶绿体的内膜上，淀粉是在叶绿体基质中合成的B突然升高 CO2浓度，发现该植物的某叶肉细胞内 C3含量会突然上升C该植物根尖根毛区细胞能够产生 ATP 的场所只有线粒体和叶绿体D要测定该植物是否进行了光反应，最简单的方法是测二氧化碳吸收量解析：选项 A，与光合作用光反应有关的色素和酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应发生的场所是类囊体薄膜。选项 B，关于 C3和 C5含量的变化应注意回到卡尔文循环中去理解，C 3增多，说明：C 3消耗(即 C3被还原的反应减弱)减少，最可能的原因是光照强度减弱；C 3生成(即 CO2的固定反应加强)增多
13、，最可能的原因是 CO2浓度升高。选项 C，植物根尖根毛区细胞没有叶绿体，所以产生 ATP 的场所只有细胞质基质和线粒体。选项 D，要测定该植物是否进行了光反应，最简单的方法是测氧气释放量。答案：B考点二 光合作用的过程核心考点通关1光合作用的探索历程科学家 结论普利斯特利 植物可以更新污浊的空气英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气梅耶 光合作用把光能转换成化学能储存起来萨克斯 植物叶片在光合作用中产生淀粉恩格尔曼 氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所鲁宾和卡门 光合作用释放的氧气全部来自水卡尔文 探明了 CO2中的碳转化成有机物中碳的途
14、径2.光合作用过程中 O 元素的转移途径H218O 18O2 光 反 应 - 7 -C18O2 C3 (CH218O)H 218OCO2的 固 定 C3的 还 原 3光合作用过程中 C 元素的转移途径14CO2 14C3 (14CH2O) CO2的 固 定 C3的 还 原 4光照和 CO2浓度变化对植物细胞内 C3、C 5、H、ATP 和 O2及(CH 2O)含量的影响条件 C3 C5 H和 ATP (CH2O) 合成量 模型分析光照强度由强到弱，CO 2供应不变增加 减少减少或没有减少光照强度由弱到强，CO 2供应不变减少 增加 增加 增加光照不变，CO 2量由充足到不足减少 增加 增加 减
15、少光照不变，CO 2量由不足到充足增加 减少 减少 增加特别提醒(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C 3和 C5含量的变化是相反的，H和 ATP 含量的变化是一致的。题组突破演练题组一 光合作用的探究历程及过程分析4(2017北京海淀区检测)科学家在研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入 14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分析放射性物质。预测实验结果是( )A光照时间越长，固定产生的三碳化合物越多B在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多C无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体
16、薄膜上- 8 -D三碳化合物中不存在放射性解析：光照时间越长，固定产生的三碳化合物达到一种平衡，不会越来越多，A 错；14CO2首先和五碳化合物结合，形成三碳化合物，三碳化合物被还原形成葡萄糖和五碳化合物，所以在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多，B 正确；无论光照时间长短，放射性物质不会分布在叶绿体的类囊体薄膜上，C 错；CO 2与 C5反应合成三碳化合物，故三碳化合物中存在放射性，D 错。答案：B5(2017湖南株洲检测)如图为光合作用示意图。下列说法错误的是( )A表示 O2，表示 CO2B暗反应中，CO 2首先与 C5结合生成 C3，然后被还原为(CH 2O)CC 3的
17、还原过程中，需要光反应提供的物质只有D增加光照强度，C 3的含量将减少解析：在叶绿体的类囊体薄膜上进行的是光反应，这一阶段中产生H(即 NADPH)、ATP和氧气，因此，表示氧气，表示暗反应中与 C5反应的 CO2；CO 2先与 C5反应生成 C3，然后 C3在光反应提供的 ATP 和H参与下被还原成(CH 2O)；增加光照强度，则光反应产生的 ATP和H增多，则在暗反应中有更多的 C3被还原，故增加光照强度，C 3含量减少。答案：C6图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合作用强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：(1)参与光
18、合作用的色素分布在叶绿体的_上。- 9 -(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中 B 表示_阶段，反应场所是_。(3)图甲 A 生理过程的产物是_。(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是_和_。(5)比较、两条曲线，当光照强度大于 a 时，曲线的光合作用强度不再增大的原因是_，限制了光合作用_阶段的进行。(6)写出光合作用的总反应式：_。解析：(1)光合作用色素分布在类囊体的薄膜上。(2)光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，A 是光反应阶段，场所在类囊体的薄膜，B 是暗反应阶段，场所在叶绿体基质。(3)光反应产物有H、ATP、O 2。(4)图中比较的是光照强度和二氧化碳浓度对光合作用
19、的影响，所以影响光合作用的外界因素有光照强度和二氧化碳浓度。(5)二氧化碳浓度过低，限制了暗反应进行。答案：(1)类囊体的薄膜(或“基粒”)(2)暗反应 叶绿体基质(3)O2、H、ATP(4)光照强度 CO 2浓度(5)CO2浓度过低 暗反应(6)CO2H 2O (CH2O)O 2 光 能 叶 绿 体题组二 外界条件变化对光合作用中物质变化的影响7(2017黑龙江哈尔滨模拟)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是( )A t1 t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，水光解加快、O 2释放增多B t2 t3，暗反应限制光合作用，若在 t2时刻增加
20、光照，光合速率将再提高C t3 t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D t4后短时间内，叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高，三碳化合物还原后的直接产物含量升高解析： t1 t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，类囊体薄膜上水光解加快、O2释放增多，A 正确； t2 t3，暗反应限制光合作用，若在 t2时刻增加 CO2，光合速率将再提- 10 -高，B 错误； t3 t4，光照强度不变，光合速率的提高主要是由于光反应和暗反应都增强的结果，C 错误； t4后短时间内，光照停止产生 ATP 停止，但是还在消耗 ATP，叶绿体中 ADP 和Pi 含量升高，C
21、 3化合物还原后的直接产物含量降低，D 错误。答案：A8图 1 表示光合作用部分过程的图解，图 2 表示改变光照后与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。请根据图分析回答：(1)图 1 中 A 表示的物质是_，它由_产生，其作用主要是_。(2)图 1 中 ATP 形成所需的能量最终来自于_。若用放射性同位素标记14CO2，则 14C 最终进入的物质是_。(3)图 2 中曲线 a 表示的化合物是_，在无光照时，其含量迅速上升的原因是_。(4)曲线 b 表示的化合物是_，在无光照时，其含量下降的原因是_。解析：(1)光反应为暗反应提供的物质是H和 ATP，由此可确定 A 是H，H
22、是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于 C3的还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于 ATP 等化合物中， 14CO2的同化途径为14CO2 14C3( 14CH2O)。(3)、(4)题干中已说明曲线 a、b 表示 C3和 C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，H和 ATP 下降，C 3的还原减弱直至停止，而 CO2的固定仍将进行，因此 C3含量相对升高，C5含量相对下降，即 a 表示 C3，b 表示 C5。答案：(1)H 水在光下分解 用于 C3的还原 (2)太阳光能 (CH 2O) (3)C 3 CO 2与C5结合形成 C3而 C3不能被还原 (4)C 5 C 5与 CO2结合形成 C3而 C3不能被还原为 C5考点三 绿叶中色素的提取和分离(实验探究)核心考点通关1.
