專題5光合作用

1、專題5光合作用咼頻考點(diǎn)光合作用的基本過程理解光合作用發(fā)生的場(chǎng)所、條件、物質(zhì)變化和能量變化1影響光合作用速率的環(huán)境因素:理解各種因素影響光合作用的原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用1葉綠體色素的提取和分離掌握色素提取和分離的原理、方法和現(xiàn)象分析i【高考突破1】光合色素的作用及提取與分離1.葉綠素和其他色素色素種類葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素色素顏色藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色分布葉綠體基粒的類囊體膜上化學(xué)特性不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有機(jī)溶劑分離方法紙層析法植物葉色正常綠色一般來說，正常葉子的葉綠素和類胡蘿卜素的分子比例約為4：1，葉綠素a和葉綠素b約為3:1，葉黃素和胡蘿卜素的分子比例約為2:1。因

2、為葉綠素比類胡蘿卜素多，所以正常的葉總是呈綠色葉色變黃寒冷時(shí)，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，顯示岀類胡蘿卜素的顏色，葉子變黃葉色變紅秋天降溫時(shí)，植物體為適應(yīng)寒冷環(huán)境，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷而逐漸降解，葉子呈現(xiàn)紅色2. 綠葉中色素的提取和分離(1) 原理解讀： 色素溶于有機(jī)溶劑而不溶于水，可用無水乙醇等有機(jī)溶劑提取綠葉中的色素。 各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。(2) 實(shí)驗(yàn)流程：asiffiti戟胡蘿卜常：橙黃色bnj葉黃常！黃色imir呼録盍已:返帰色腫縊畫h屋鉅加少許阪和C

3、aCt),10mL無水乙醉(丙嗣、耕購(gòu)將話雖層析液倒人認(rèn)借-插人濾I紙條那疇龍緊試計(jì)口制需池紙糸11色製喬面陽血h曲用的遽壩第一端Irm吐頁鉛樂細(xì)線用毛細(xì)吸筲服取色索諾液洛誹空纜麗-細(xì)線逑紙條上呈現(xiàn)觀索結(jié)地J四棗曲色、寬理不同的直家誹rt”rr*ll(3) 實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)： 選材：應(yīng)選取鮮嫩、顏色深綠的葉片，以保證含有較多的色素。 提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物質(zhì)的量要成比例，以保證提取較多的色素和色素濃度適宜。 制備濾紙條：剪去兩角，以保證色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻、整齊，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，否則，會(huì)形成弧形色素帶。 畫濾液細(xì)線：用力要均勻，快慢要適中。濾液細(xì)線要細(xì)、直，且干燥后重復(fù)畫一

4、兩次，使濾液細(xì)線既有較多的色素，又使各色素?cái)U(kuò)散的起點(diǎn)相同。 色素分離：濾液細(xì)線不要觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素分子將溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶?！久麕燑c(diǎn)睛】1. 原核生物中的光合作用色素(1) 藻膽素是藻類進(jìn)行光合作用的主要色素；光合細(xì)菌和藍(lán)藻沒有葉綠體，但有光合作用色素，能進(jìn)行光合作用。2. 閃記色素在濾紙條上的分布葉綠體色素在濾紙條上的分布從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。串起來就是四個(gè)字：胡黃ab。3. 色素帶上色素的分布規(guī)律之“四最”(1) 最寬葉綠素a；(2) 最整齊胡蘿卜素；(3) 距離最近葉綠素a與葉綠素b；(4) 距離最遠(yuǎn)胡蘿卜素與葉黃素。4.

5、實(shí)驗(yàn)中幾種化學(xué)試劑的作用(1) 無水乙醇用于提取綠葉中的色素。(2) 層析液用于分離綠葉中的色素。(3) 二氧化硅可增加杵棒與研缽間的摩擦力，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使研磨充分。(4) 碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。5. 異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因(1) 收集到的濾液綠色過淺的原因 未加石英砂，研磨不充分； 使用放置數(shù)天的菠菜葉濾液，色素(葉綠素)太少，綠色過淺； 一次加入大量的無水乙醇提取，濃度太低(正確做法：分多次每次加入少量無水乙醇提取色素)。(2) 濾紙條色素帶重疊：濾紙條上的濾液細(xì)線接觸到層析液?！靖呖纪黄?】光合作用過程1. 光合作用的過程圖解2.光反應(yīng)和暗(碳)反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)

6、別條件需要葉綠素、光、酶和水需要酶、ATP:H(NADPH)C02場(chǎng)所在葉綠體類囊體薄膜上在葉綠體基質(zhì)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化水的光解：2H2O4:H+02ATP形成：ADP+Pi+能量ATPC02勺固定：CO2+C52C3C3的還原：2C3C5+(CH2O)+H20區(qū)別能量轉(zhuǎn)化光能T電能T儲(chǔ)存于ATP中的活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能(CH20)中穩(wěn)定的化學(xué)能實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，并生成02和H同化C02形成(CH20)儲(chǔ)存能量聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H、ATP;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADRPi、NADP+【名師點(diǎn)睛】寫光合作用的總反應(yīng)式時(shí)，需注意的問題(1) 反應(yīng)條件不能漏掉：沒有光能，沒有葉綠體中的

7、酶和色素，反應(yīng)不能進(jìn)行。(2) 有機(jī)產(chǎn)物：光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物可以是葡萄糖，再轉(zhuǎn)化成蔗糖、淀粉，也可以形成氨基酸、脂質(zhì)等。為了方便理解，通常用“(CH20)”代表反應(yīng)式最后不要加能量：通過光合作用，植物將光能轉(zhuǎn)換為有機(jī)物中的化學(xué)能，反應(yīng)過程中沒有能量放岀。1. 光反應(yīng)必須在光下進(jìn)行，而暗反應(yīng)有光無光都能進(jìn)行。2. 催化光反應(yīng)與暗反應(yīng)的酶，其種類和場(chǎng)所均不同，前者分布在類囊體的薄膜上，后者分布在葉綠體基質(zhì)中?！靖呖纪黄?】影響光合作用的因素及在生產(chǎn)上的應(yīng)用因素因素圖像關(guān)鍵點(diǎn)的含義在生產(chǎn)上的應(yīng)用光照強(qiáng)度朮住果聆中甲吸所體出的鳥光臺(tái)*%廠A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0,此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸；AB段表明隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)

8、，光合作用逐漸增強(qiáng)；B點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；BC段表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加延長(zhǎng)光合作用時(shí)間：通過輪作，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行co故強(qiáng)；C點(diǎn)為光合作用的飽和點(diǎn)光合作用的時(shí)間冊(cè)1AB/CO葉必OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大；A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn)，隨葉面積的增大，光合作用不再增加。OB段干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點(diǎn)以后光合作用量不再增加，而葉片隨葉面積的不斷增加呼吸量不斷增加，所以干物質(zhì)積累量不斷降低，如BC段。植物的葉面積指數(shù)不能超過C點(diǎn)，若超過C點(diǎn)，植物將入不敷岀，無法正常生

9、長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)，植物光合速率隨CO濃度增大而加快；當(dāng)CO濃度達(dá)到一定值時(shí)，再增加CO濃度，光合速率也不再增加，甚至減弱(細(xì)胞呼吸被抑制，植物代謝減弱)光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10C35C下正常進(jìn)行光合作用，其中AB段(10C35C)，隨溫度的升高而光合作用逐漸加強(qiáng)，B點(diǎn)(35C)以上酶活性下降，光合作用強(qiáng)度開始下降，50C時(shí)光合作用基本停止隨幼葉不斷生長(zhǎng)，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多,葉綠素含量不斷增加，光合速率不斷提高；壯葉時(shí)，葉面積、葉綠體、葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率基本穩(wěn)定；老葉時(shí)，隨葉齡增加，葉內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率下降必需直接或間接影

10、響光合作用。主要有：N、MgFe、Mn等是葉綠素合成所必需的元素;礦質(zhì)K、P等參與碳水化合物代謝，缺乏時(shí)會(huì)影響糖類的轉(zhuǎn)變和運(yùn)輸；P參與葉綠體膜的元素構(gòu)成及光合作用中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化和能量的傳遞【名師點(diǎn)睛】光合作用和細(xì)胞呼吸的兩個(gè)注意(1)注意時(shí)間長(zhǎng)短：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長(zhǎng)，上部葉片太多，使中下層葉片所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)施用有機(jī)肥及采取其他措施，如提高大田或溫室CO濃度(有機(jī)肥可在微生物作用下產(chǎn)生CO2)增加晝夜溫差，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用強(qiáng)度；晚上適當(dāng)降低溫室的溫度，以降低呼吸消耗，保證植物有機(jī)物的積累農(nóng)作物、果樹管理

11、后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉合理施肥 若是“短時(shí)間內(nèi)”，一般只考慮光合作用或細(xì)胞呼吸中的其中一個(gè)； 若是“若干時(shí)間”、“足夠長(zhǎng)時(shí)間”則應(yīng)同時(shí)考慮光合作用和細(xì)胞呼吸兩個(gè)過程。(2) 注意無光照時(shí)的細(xì)胞呼吸： 植物進(jìn)行光合作用的同時(shí)，一定進(jìn)行著細(xì)胞呼吸； 進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)不一定進(jìn)行光合作用，因?yàn)楣夂献饔弥挥性谟泄獯嬖跁r(shí)才能進(jìn)行，而細(xì)胞呼吸無時(shí)無刻不在進(jìn)行著?！緺钬Ｐ牡谩?. 光合作用與呼吸作用的綜合計(jì)算(1) 光合作用的實(shí)際產(chǎn)氧量=實(shí)測(cè)氧氣的釋放量+呼吸作用的消耗量；(2) 光合作用的實(shí)際二氧化碳消耗量=實(shí)測(cè)二氧化碳的吸收量+呼吸作用的二氧化碳釋放量；(3) 光合作用實(shí)際葡萄糖生產(chǎn)量=光合作用的葡萄糖凈產(chǎn)

12、量+呼吸作用葡萄糖消耗量。2. 光合總產(chǎn)量和光合凈產(chǎn)量常用的判定方法(1) 若CO2吸收量出現(xiàn)負(fù)值，則縱坐標(biāo)為光合凈產(chǎn)量；(2) CO2吸收量、O2釋放量和葡萄糖積累量都表示光合凈產(chǎn)量；光合作用CO2吸收量、光合作用02釋放量和葡萄糖制造量都表示光合總產(chǎn)量。分析坐標(biāo)圖時(shí)，首先要明確縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的含義,然后根據(jù)相關(guān)問題深入分析?！靖呖纪黄?】光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合問題分析1.光合作用與細(xì)胞呼吸的區(qū)別與聯(lián)系比較項(xiàng)目光合作用細(xì)胞呼吸場(chǎng)所葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體或細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)代謝類型合成作用(同化作用)分解作用(異化作用)物質(zhì)變化無機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物無機(jī)物能量變化光能TATP中活躍的化學(xué)能T有機(jī)物中穩(wěn)

13、定的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能tATP中活躍的化學(xué)能+熱能實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量分解有機(jī)物，釋放能量，供細(xì)胞利用條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行范圍綠色植物細(xì)胞和光合細(xì)菌幾乎所有活細(xì)胞聯(lián)系光能6熱官gATP光合件用(CHM(化學(xué)能)細(xì)胞呼吸(有氧呼吸)CO2+H2O2. 關(guān)于總光合量與凈光合量的比較、分析與計(jì)算（1）曲線及其解讀：綠色植物每時(shí)每刻都在進(jìn)行細(xì)胞呼吸，當(dāng)在光下測(cè)定植物光合作用強(qiáng)度時(shí)，由于植物的細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，因而實(shí)際測(cè)得的數(shù)值應(yīng)為光合作用與細(xì)胞呼吸的代數(shù)和。圖示：光飽和點(diǎn)解讀：只呼吸不光合A點(diǎn)植物釋放C02吸收02解讀：只呼吸不光合A點(diǎn)植物釋放C02吸收02呼吸光合段植物釋放

14、C02吸收02光合=呼吸B點(diǎn)植物外觀上不與外界發(fā)生氣體交換光合=呼吸B點(diǎn)植物外觀上不與外界發(fā)生氣體交換光合呼吸點(diǎn)后植物吸收C02釋放02（2）相關(guān)計(jì)算：植物的光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)存在如下關(guān)系： 光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量（葉綠體產(chǎn)氧量）=實(shí)測(cè)植物氧氣釋放量+細(xì)胞呼吸耗氧量。 光合作用實(shí)際C02消耗量（葉綠體消耗C02）=實(shí)測(cè)植物C02吸收量+細(xì)胞呼吸C02釋放量。 光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量（葡萄糖積累量）=光合作用實(shí)際葡萄糖生產(chǎn)量（葉綠體產(chǎn)生或合成葡萄糖量）-細(xì)胞呼吸葡萄糖消耗量。（3）對(duì)應(yīng)于總光合量或凈光合量的幾種常見描述方法： 植物或葉片吸收C02或釋放02）量?jī)艄夂狭浚恢参锘蛉~片“積累

15、”葡萄糖量（或有機(jī)物量）一一凈光合量； 植物或葉片“制造”或“生產(chǎn)”或“合成”有機(jī)物量一一總光合量；葉綠體吸收C02（或釋放02）量一一總光合量。【名師點(diǎn)睛】光合作用速率與呼吸作用速率的測(cè)定方法（1）光合作用速率表示方法：通常以一定時(shí)間內(nèi)C02等原料的消耗或02、（CH20）等產(chǎn)物的生成數(shù)量來表示。但由于測(cè)量時(shí)的實(shí)際情況,光合作用速率又分為凈光合速率和真正光合速率。 凈光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)02釋放量、C02吸收量或有機(jī)物（葡萄糖）積累量表示。 真正光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)02產(chǎn)生量、C02固定量或制造、生產(chǎn)、合成有機(jī)物的量表示。呼吸速率：將植物置于黑暗中，實(shí)驗(yàn)容器中C02增加量、02減少量

16、或有機(jī)物減少量，即表示呼吸速率。 綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測(cè)得的數(shù)值為呼吸速率。 綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)據(jù)為凈光合速率?！緺钬Ｐ牡谩凯h(huán)境條件變化與點(diǎn)的移動(dòng)參照“關(guān)于總光合量與凈光合量的比較、分析與計(jì)算”的曲線圖(1)當(dāng)C02濃度由1%降至0.003%時(shí)B點(diǎn)右移；C點(diǎn)下移；D點(diǎn)左移。當(dāng)溫度由25C升至30C時(shí)(光合作用最適溫度25C,呼吸作用最適溫度30C)A點(diǎn)下移；B點(diǎn)右移；C點(diǎn)下移；D點(diǎn)左移?！靖呖纪黄?】易錯(cuò)辨析易錯(cuò)易混點(diǎn)1并不是綠色植物所有的細(xì)胞都可以進(jìn)行光合作用光合作用只在含有葉綠體的部分細(xì)胞中進(jìn)行，如綠色植物的葉肉細(xì)胞，而莖的內(nèi)部細(xì)胞如形成層細(xì)胞和根細(xì)胞等都不能進(jìn)行。易錯(cuò)易混點(diǎn)2誤認(rèn)為光合作用中所有的反應(yīng)都需要酶的催化光合作用中色素吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能過程中不需要酶的催化，而ATP的形成、CO2的固定、C3的還原離不開酶的催化。易錯(cuò)易混點(diǎn)3暗反應(yīng)不需要光，理解成沒有光照，暗反應(yīng)照常進(jìn)行沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，所以晚上植物只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用；沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成，生命活動(dòng)也就不能持續(xù)進(jìn)行。易錯(cuò)易混點(diǎn)4有關(guān)光合作用場(chǎng)所的幾點(diǎn)警示(