高三生物一輪復習課件 【高效備課精研+知識精講提升】 第4講+光合作用與能量轉化

[課標要求]1.說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉化并儲存為糖分子中的化學能2.活動：提取和分離葉綠體色素；第三單元

第4講

光合作用與能量轉化1.綠葉中色素提取和分離實驗的實驗原理分別是什么？2.色素提取實驗中使用SiO2和CacO3

的目的是什么？3.分離色素的方法？注意事項？3.色素濾紙條上的位置分布（由上到下）是什么樣的？這樣的分布說明什么?4.綠葉中色素的種類和含量？分別吸收的光譜是什么？波長范圍？5.葉綠體的哪些結構適于進行光合作用？并說明原因？6.恩格爾曼的兩個實驗是如何做的？實驗結論是什么？內容聚焦綠葉中色素的提取和分離提取原理分離原理葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇(也可以用丙酮代替，但是丙酮有毒，注意采取措施）中。綠葉中的色素不只一種，它們都能溶解在層析液中。然而，它們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散得快；反之則慢。SiO2無水乙醇CaCO3尼龍布紙層析法層析液濾紙條濾液細線一、綠葉中色素的提取和分離1.實驗原理2.實驗步驟①提取色素②制備濾紙條③畫濾液細線④分離色素研磨過濾收集濾液單層尼龍布干燥濾紙剪濾紙條鉛筆畫線吸取濾液畫線重復畫線細、直、齊：使分離的色素帶平整、不重疊積累更多的色素，使分離出的色素帶清晰。不能讓濾液細線觸及層析液：防止色素溶解在層析液中，導致觀察不到色素帶棉塞和培養皿是防止層析液中的成分揮發(因為丙酮、苯等有毒)一、綠葉中色素的提取和分離過程注意事項操作目的提取色素1選鮮嫩、深綠色的葉片2研磨時加無水乙醇3加少量SiO2和CaCO34迅速、充分研磨5盛濾液的試管管口加棉塞分離色素1濾紙預先干燥處理2濾液細線：直、細、均勻3濾液細線干燥后重復畫一兩次4濾液細線不觸及層析液使濾液中色素含量高溶解葉綠體中的色素研磨充分和保護葉綠素防止乙醇蒸發，并充分溶解色素防止乙醇揮發和色素氧化使層析液在濾紙上擴散速度快使分離的色素帶平整、不重疊使分離的色素帶清晰分明防止色素直接溶解到層析液中3.實驗中的注意事項和操作目的歸納一、綠葉中色素的提取和分離一、綠葉中色素的提取和分離4.實驗結果光合色素功能：吸收、傳遞（四種色素）、轉化光能（只有少數特殊狀態的葉綠素a）A.收集到的濾液綠色過淺的原因分析?未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。?使用放置數天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。?一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低

?未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。B.濾紙條色素帶重疊：沒經干燥處理，濾液線不能達到細、齊的要求，使色素擴散不一致造成的。C.濾紙條看不到色素帶

?忘記畫濾液細線。?濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。D.濾紙條只呈現胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。5.實驗異常結果分析一、綠葉中色素的提取和分離二、葉綠體中色素的吸收光譜分析A.葉綠素主要吸收紅光和藍紫光B.葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同C.類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，不吸收紅光D.葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？葉片呈綠色的原因？秋天葉片變黃的原因？楓葉秋天變紅色的原因？比較項目光合色素細胞液色素存在部位葉綠體液泡溶解性脂溶性水溶性代表種類類胡蘿卜素和葉綠素花青素顏色橙黃、黃、綠紅、藍、紫顏色變化不隨pH改變變化顏色隨pH改變變化顏色紅莧菜：炒菜菜湯出色，因為是水溶性的花青素。胡蘿卜：炒菜菜湯不出色，因為是脂溶性的胡蘿卜素。歸納提升植物色素歸納提升影響葉綠素合成因素的分析三、葉綠體的結構適于進行光合作用①葉綠體類囊體堆疊成基粒，增大了葉綠體膜的表面積②葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著大量光合色素③類囊體膜上和葉綠體基質中，有許多與光合作用有關的酶恩格爾曼的第一個實驗好氧細菌水綿好氧細菌恩格爾曼的第二個實驗恩格爾曼第一個實驗結論是什么？氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所恩格爾曼第二個實驗結論是什么？a:葉綠體能吸收光能用于光合作用放o2b:葉綠體主要吸收藍紫光和紅光。三、葉綠體的結構適于進行光合作用三、葉綠體的結構適于進行光合作用氧氣氧氣光有光照無光照√2．(2021·濰坊檢測)如圖表示葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。下面說法正確的是(

)√√指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體

葉綠體是如何將光能轉化為化學能？

又是如何將化學能儲存在糖類等有機物中的？光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳呢？光合作用的原理19世紀末科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學家發現甲醛對植物有毒害作用，且甲醛不能通過光合作用轉化成糖1937年希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣1941年魯賓、卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，HO＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用釋放的氧全部來自水1954年阿爾農在光照下，葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨20世紀40年代卡爾文用小球藻通過同位素研究光合作用的暗反應。發現了C3等一系列中間產物，闡明了暗反應階段的反應過程——卡爾文循環。一、探索光合作用原理的部分實驗資料1：1937年，英國植物學家希爾將植物細胞破碎，獲得離體葉綠體。發現，在光照下，在離體葉綠體的懸浮液中加入足量的鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），離體葉綠體雖然不能合成有機物，但Fe3+被還原為Fe2+，同時離體的葉綠體釋放出O2。像這樣，離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應稱作希爾反應。希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學反應？能，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。希爾反應是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全都來自水？不能，反應體系中可以還存在其他氧元素供體。一、探索光合作用原理的部分實驗資料2：1941年，為了確定光合作用釋放的O2的來源，美國科學家魯賓和卡門用18O作為標記物，制備出H218O和C18O2。資料3：1954年，美國科學家阿爾農（D.Arnon）發現，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發現這一過程總是與水的光解相伴隨。同位素標記方法對比實驗的方法魯賓和卡門的實驗說明？一、探索光合作用原理的部分實驗植物光合作用產生的氧氣中全部都來自水。資料4：20世紀50年代，美國生物化學家卡爾文開始用小球藻懸液研究光合作用的暗反應。卡爾文給小球藻提供持續的光照和CO2，一段時間后，加入放射性同位素標記的14CO2，在不同時段（間隔3s、5s、10s等）內將細胞懸液迅速傾入煮沸的乙醇中以殺死細胞，使酶失活。最后，使用雙相紙電泳和放射自顯影分離等方法分析產物，發現了C3等一系列中間產物，最終闡明了暗反應階段的反應過程——卡爾文循環。注意：C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指RuBP一、探索光合作用原理的部分實驗14CO2→14C3→（14CH2O）光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處。對位練習

光照時間0分離出的放射性化合物無①①②①②③①②③④⑤①②③④⑤⑥

C暗反應CO2的固定：C3的還原：C5的再生：被還原的C3→C5C5+CO2→2C3NADPHNADP+ATPADP+Pi被還原的C3C3糖H2O1/2O2+2H++2e-光能ADP＋Pi＋能量ATP酶水的光解：ATP的合成：光反應NADPH的形成：NADP

+

+2H+

+2e-

NADPH酶二、光合作用的過程光反應與暗反應的聯系：①光反應為暗反應提供NADPH、ATP；暗反應為光反應提供NADP+、ADP和Pi；②沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成。光能活躍的化學能(ATP、NADPH)有機物中穩定的化學能【注意】(1)不是所有過程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。(2)NADPH的作用：作為暗反應的還原劑；儲備部分能量供暗反應利用(3)光反應產生的ATP只用于葉綠體中C3的還原等葉綠體內的生命活動。二、光合作用的過程光合作用反應式及元素去向分析6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2二、光合作用的過程產物是葡萄糖