2023届高三生物一轮复习课件：光合作用与能量转化

这是一份2023届高三生物一轮复习课件：光合作用与能量转化，共60页。PPT课件主要包含了捕获光能的色素，光合作用的原理，叶绿体，二氧化碳和水，有机物，光合作用的实质，合成有机物储存能量，1937年希尔，希尔反应，物质转化等内容，欢迎下载使用。
思考：“白化苗”能持续正常地生长吗？
光合作用与细胞中的色素有关。
白化苗不能进行光合作用，不能正常生长。
思考：细胞中的色素有哪些，都参与植物的光合作用吗？
演示视频：绿叶中色素的提取和分离
有机溶剂(如无水乙醇)
（可用体积分数95%的乙醇，加入适量无水碳酸钠，除去乙醇中水分）
（2022年1月·浙江·高考真题节选）(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用____________方法分离。
考点一　捕获光能的色素和结构
1.绿叶中色素的提取和分离
为何要用棉塞或盖上培养皿？
（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）
叶绿素 (占总量3/4)
2、色素捕获光能的情况
思考：叶片为什么呈绿色？植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________
学科交叉：叶绿体中的色素只吸收 ， 而对红外光和紫外光等不吸收。
根据色素对不同波长的光的吸收的特点，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；
光合色素功能：吸收、传递、转化光能，其中只有少数特殊状态的叶绿素a能转化光能
叶绿素a:C55H72O5N4Mg叶绿素b:C55H70O6N4Mg胡萝卜素：C40H56叶黄素：C40H56O2
结构：双层膜结构的细胞器
光合色素分布在类囊体薄膜上
红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。
5、影响叶绿素合成的因素
影响原理： 在受到光照射时，光敏色素的结构发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
光控制叶绿素合成的相关基因的表达
（3）矿质元素(Mg、N等)
干旱可促进植物体内脱落酸（ABA）的合成，脱落酸促进叶绿素的降解, 降低叶片的光合速率。
思考、入秋后，叶片逐渐变黄，原因是什么？
入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素相对含量增加。
二、捕获光能的结构——叶绿体
基质：含有与暗反应有关的酶
基粒：由类囊体堆叠形成，分布有色素和光反应有关的酶
没有空气的黑暗环境， 极细光束照射
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。
水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)
2、探究叶绿体功能的实验(恩格尔曼实验)
光照下叶绿体能释放氧气
实验二 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
自变量是 ，因变量是 。
光合作用主要吸收红光和蓝紫光
（3）综合这两个实验，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
（4）恩格尔曼实验能得出“叶绿体是光合作用的 场所”这一结论吗？
不能。这一结论的得出还要结合其他的实验证据
光合作用：绿色植物通过 ，利用 ，把 ____ ________转化成储存着能量的 ，并且释放 的过程。
（一）、光合作用的概念
（二）、光合作用的反应式：
CO2是原料， O2是产物
产物O2来自原料H2O
绿叶只有在光下才更新空气
探究光合作用原理的部分实验
1、19世纪末
2、1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒
（有H2O，无CO2）
水的光解产生氧气。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
实验一：希尔反应1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
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，也没有直接观察到氧元素的转移。
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？
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？
能够说明。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。
3、光合作用释放的O2到底来自H2O 还是CO2呢？还是二者兼而有之？
1941年，鲁宾、卡门实验
氧气中的氧元素全部来自于H2O；
①实验方法：
(不是放射性同位素示踪，15N、18O没有放射性)
②实验变量：
自变量是 ，因变量是 。
释放出的O2是否含有18O
③实验结论：
5、1954年，阿尔农
在光照时，叶绿体中生成了ATP。
这一过程总是与水的光解相伴随。
尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
根据是否需要光能，光合作用过程分为：光反应和暗反应（碳反应）。
叶绿体内的类囊体薄膜上
光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
NADPH的合成： 2e-+H++NADP+ NADPH
用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性
14CO2→14C3→(14CH2O)和14C5
③实验结论：
自变量是 ，因变量是 。
14C标记的化合物的种类
探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径。
活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能
NADPH 、ATP、酶
能力训练1、构建光合作用过程的模式图，并比较光反应和暗反应之间的区别与联系。
糖类等有机物中稳定的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能
1. 光反应和暗反应之间的关系：光反应为暗反应提供________________，暗反应为光反应提供__________________。
ADP和Pi和NADP+
必须有光、光合色素、酶
有光或无光均可，多种酶
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能
NADPH、ATP、O2
ADP、Pi 、（CH2O ） 、C5、NADP+
光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来
H2O → NADPH→ (CH2O )
CO2 → C3 →（CH2O）
①有氧呼吸总反应式：
若阻断光源，[H]、ATP、C3、C5、（CH2O）的含量变化?
若阻断CO2 ，[H]、ATP、C3、C5、（CH2O）的含量变化?
“来源－去路”法分析物质含量的变化：
环境改变时各物质含量变化
①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。
C5、NADPH、ATP
“模型”法分析物质含量的变化：
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、铁细菌等少数种类的细菌
同：把二氧化碳和水合成有机物异：利用的能量不同 （光能、化学能）
光合作用和化能合成作用的异同
如人、动物、真菌及大多数的细菌。
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）
化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
光合作用和化能合成作用的比较
1、光合作用的影响因素
色素、酶的数量和活性、气孔开度
光照、 矿质元素、温度PH、CO2浓度、水分等
五、光合作用原理的应用(影响光合作用的因素)
2、光合作用强度：植物在单位时间单位面积内通过光合作用制造糖类的数量。
表示方法：一定时间内原料的消耗量或产物的生成量 CO2的消耗量或固定量 O2的生成量或产生量 有机物的制造量或合成量
植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。
若光合作用产生的有机物是葡萄糖
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2 + 12H2O+能量
植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。
利用量、固定量、消耗量
真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
合成有机物的量固定或消耗CO2量 产生O2的量
有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量
消耗有机物的量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量
(1)光照强度对光合速率的影响
OD段的限制因素是： D点及D点后的限制因素：外因 内因
原理：光照强度影响植物的光反应阶段，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。
B点：光补偿点，光合速率=呼吸速率
C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。
AB段：光合速率呼吸速率
阴生植物和阳生植物的判断

阳生植物是指在强光环境中生长健壮，而在弱光条件下发育不良的植物。阴生植物是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。
①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。③合理密植，适当剪枝
果树林下种油菜间种:几种作物同时期播种
A点：光合作用速率=细胞呼吸速率，即CO2补偿点。A’点：光合作用所需CO2的最低浓度B点、 B’点：光合速率不再增加，即CO2饱和点。
(2)CO2浓度原理：CO2 通过影响暗反应阶段，制约C3的形成。
应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度
①大田要“正其行（合理安排植株的间距），通其风（补充新鲜的CO2）”，多施有机肥或农家肥； （微生物呼吸 ,提高CO2浓度、增加产量)③温室内可通过放干冰，使用CO2生成器，与猪舍、鸡舍连通。或给植物浇碳酸饮料。
气孔开度与CO2供应关系
引起气孔关闭的因素：①“午休”现象——温度过高② 干旱——水分减少③ 某些化学物质，例如水杨酸外界溶液浓度过高细胞失水 … …
原理：温度通过影响 影响光合作用主要制约 反应。温度过高时植物 ，光合速率会减弱。
1.温室中,加大昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）。2.解释植物“午休”现象。
酶最适温度:光合作用