第09讲 捕获光能的色素和光合作用的过程-备战2025年高考生物一轮复习精优课件

这是一份第09讲 捕获光能的色素和光合作用的过程-备战2025年高考生物一轮复习精优课件，共60页。PPT课件主要包含了不稳定低温易分解，类胡萝卜素，叶绿素，异常现象的分析，无色透明，白色光，与生活联系，针对训练，第1阶段光反应，类囊体薄膜等内容，欢迎下载使用。
基础点 捕获光能的色素和叶绿体的结构
1.色素的提取与分离实验2.光合色素的种类、作用、分布和叶绿体的结构与功能
考点1 绿叶中色素的提取与分离
绿叶中的色素不溶于水，溶于有机溶剂：无水乙醇(或丙酮)
[P98细节] 如果只有95%的乙醇怎么办？
不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。
由石油醚、丙酮、苯按一定比例混合而成。
色素在层析液中溶解度越大，在滤纸上扩散越快
②色素带的宽窄与含量有关，色素带越宽说明这种色素含量越多。
③色素带扩散速度与溶解度有关，在滤纸条上分布越高，说明扩散速度越快，溶解度越大。
绿叶中的光合色素有4种，可以归纳为两类：
为什么许多植物到了秋天叶子就变黄了? 寒冷时叶绿素易破坏，而类胡卜素较稳定。
四、实验注意事项及原因分析
防止色素直接溶解到层析液中
层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素在光下容易被分解而难以观察
A.滤纸条上色素带过浅，其原因有：
④选材不当，未选择新鲜绿叶或称取的新鲜绿叶量过少，色素含量少 。
②一次加入大量的无水乙醇，使色素提取液浓度太低。（正确操作：少量多次加入）
②未加碳酸钙或加入的过少，色素分子（主要是叶绿素）被破坏。
①未加SiO2，研磨不充分或研磨速度太慢，乙醇挥发，色素未能充分提取出来。
③划滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少 。
B.滤纸条下面两条色素带过浅，其原因有：
①实验材料本身含有的叶绿素较少；
C.滤纸条无色素带，其原因有：
①用清水代替乙醇进行提取
②层析时，滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
D.滤纸条上的色带重叠
①.滤纸条上的滤液细线画得过粗或不整齐
(实验创新)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？
①胡萝卜素(橙黄色)　②叶黄素(黄色)　③叶绿素a(蓝绿色)　④叶绿素b(黄绿色)
知识拓展：---影响色素合成的因素
1. 光照 光是叶绿素合成的必要条件。植物在黑暗中不能合成叶绿素，使叶子发黄的现象，称为黄化现象。
2. 温度高温和低温都会抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。
3. 矿质元素：氮、镁是构成叶绿素的组分，缺镁导致叶片发黄
4. 水：叶片缺乏水不但影响叶绿素的合成，而且促进已合成的叶绿素加速分解，造成叶片发黄
A.①②③④B.②④①③C.④②③①D.③②①④
1.叶绿体色素及其吸收光谱
二、光合色素的种类、作用、分布和叶绿体的结构与功能
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光
◎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，不吸收红光
这4种色素吸收的光波长有差别，吸收峰不同，但是都可以用于光合作用。
色素功能：吸收、传递、转化光能。
色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是400～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。
1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃（或塑料薄膜）、光源？
2.阴天时或者夜间蔬菜大棚内悬挂什么颜色的灯管？（相同功率的灯管）
红光或蓝紫光。植物利用光能的效率最高。
3.用绿色的玻璃可以吗？P99
不可以，色素对绿光吸收最少，同理补充光照也不选择绿色
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光。
水层对光波中的红、橙部分的吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水中较深的地方。
例2 左下图是纸层析法分离绿叶中色素的装置图，层析后得到不同的色素带，在暗室内用红光照射四条色素带，可以看到较暗的是( @68@ )。
A.①② B.②③C.③④ D.①④
对点练2.右上图表示叶绿体中色素的吸收光谱（颜色深、浅分别表示吸收量多、少），图甲、乙分别是( @70@ )。
A.胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱B.叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱D.叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
二、叶绿体的结构与功能
判断：能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体，但都含有光合色素
判断：光合色素都分布在叶绿体类囊体薄膜上
判断：叶绿体外膜、内膜和类囊体薄膜都属于生物膜
关于光合色素的4点提醒
（1）可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体（如蓝细菌等），但是都含有光合色素。
（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波长的光并非都不吸收，只是对有些波长的光吸收量较少。
（3）植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
（4）植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
实验一结论：叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。（直接证明）
在“没有空气的黑暗环境中”进行，原因是？
排除氧气和除极细光束以外光的影响
结合其他实验证据，才能得出：叶绿体是进行光合作用的场所。
①水绵________________________________②好氧细菌____________________________
叶绿体大且呈带状,方便处理观察
实验二结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气。
2个实验均不研究“光合作用产生有机物”
实验材料：水绵、好氧细菌
在第二个实验中,大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,为什么?
因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在此波长光的照射下,叶绿体会释放更多氧气,适于好氧细菌在此区域分布。
如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进,用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液,再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上,一段时间后,需氧细菌分布有何特点?
叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光,故先透过三棱镜,再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中没有红光和蓝紫光,水绵不同部位的光合作用强度相差不大,产生氧气的量大致相同,因此水绵周围 需氧细菌分布无显著差别。
1.秋天叶片变黄的原因：__________________________________________________________________________________；秋天叶片变红的原因：__________________________________________________________________________________________________________________。
低温下叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄
低温和植物体内积累的可溶性糖有利于花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色
2.植物工厂不用发绿光的光源，原因是______________________________________________________________________________。
发绿光的光源发出绿色的光，绿光被光合色素吸收的最少，不适合作为植物工厂的光源
[2022湖南] 叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低（ ）
[2023全国乙卷,T2] 植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（ ）A. 氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B. 叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C. 用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D. 叶绿体中色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
[2016年全国卷II] 通常红外光和紫外光可以被叶绿体的色素吸收用于光合作用（ ）
考点三 光合作用的探究历程与光合作用的原理
实质：合成有机物，储存能量
一、探索光合作用原理的部分实验
探究：光合作用释放的O2到底来自CO2还是H2O？1939年，鲁宾和卡门用同位素标记法标记氧原子
文字表述：向甲小球藻提供C18O2和O2，向乙小球藻提供CO2和H218O，置于光下培养，分析两组的氧气。结果甲：乙是16：18，结论光合作用释放的氧全部来自于水
（1）概念：绿色植物通过⑦________，利用⑧______，把二氧化碳和水转化成储存着能量的⑨________，并且释放出⑩______的过程。
（3）光合作用的总反应式：⑪____________________________。
光能→(NADPH和ATP中)活跃化学能
第2阶段：暗反应（碳反应）
ATP→ ADP+Pi
NADPH→NADP+
暗反应，NADPH既作为还原剂，也能为C3的还原提供能量
(1)光反应为暗反应提供了NADPH和ATP;暗反应为光反应提供了ADP和Pi
(2)光反应与暗反应之间相互制约，相互影响。
判断：植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应
暗反应不能长期在无光环境进行
光反应是暗反应的物质和能量准备阶段；暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段
酶、NADPH、ATP
水的光解； ATP的生成
CO2的固定； C3的还原
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，NADP+。光反应与暗反应之间相互制约，相互影响。
3H2O → NADP3H→ (C3H2O )
14CO2 → 14C3 →（14CH2O）+14C5
C18O2 → C3 →（CH218O）
H218O → 18O2
三、环境条件改变各物质含量的变化分析
写原因时务必写2个（消耗、合成）
光合作用和化能合成作用的比较
将土壤中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类
针对练1 下图为高等绿色植物光合作用过程的示意图，下列说法正确的是( @46@ )。
2011年全国卷（9分）在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中。
1）图中物质A是 ___________（C3化合物、C5化合物）2）将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是__________________________________________________________________________。
当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累
3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________（低、高）。4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_______（高、低），其原因_______。
CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少
拓展题 .(2021·泰兴月考)科学家以生长状态相同的某种植物在适宜且稳定的条件下开展下列实验。请回答下列问题：
（1） 上述实验表明,光合作用过程包含需要光的阶段和___________的阶段,为验证这一观点,可以对进行光合作用的植物短暂闭光,并提供________,经放射性检测后发现植物在短暂黑暗中会利用该物质。
考点四 光合作用的影响因素及原理的应用
1.光合作用的强度；2.影响光合作用的环境因素及其应用分析；3.探究环境因素对光合作用强度的影响
光合作用的影响因素及原理的应用
1.单位时间(单位叶面积)CO2的吸收量
2.单位时间(单位叶面积)O2的释放量
3.单位时间(单位叶面积)有机物产生量
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
外部因素(环境)→内部因素→光合速率
①光照强度 ②CO2浓度 ③温度④光质 ⑤含水量 ⑥矿质元素等
①光合色素的含量 ②光合酶的活性和数量③有机物的输出情况 ④气孔导度等。
延长光照时间不能提高光合作用的强度，只是延长光合作用的时间
1.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度
影响原理：影响光反应，制约ATP和NADPH的合成，进而制约暗反应
光补偿点：光合作用补偿呼吸作用的点，即超过这个值植物才可以生长，（不是指“才开始进行光合作用”）（光=呼）
光饱和点：光合作用达到饱和时对应的光照强度的点，不是C点，而是D点
白光>红光>蓝紫光……>绿光
在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。
（3）限制光合作用因素 C点之前： C点之后：
温度、CO2浓度、叶绿素等
a.阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。b.间作套种、合理密植（充分利用光能） * 阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。
图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率=呼吸作用速率时CO2的浓度；图2中A′点表示光合作用所需CO2的最低浓度,CO2浓度很低时,不能进行光合作用。B和B′点都表示CO2饱和点
应用：农业生产上“正其行，通其风”；增施农家肥增大CO2浓度影响光反应
A和A’意义不同B和B’意义相同
农家肥被微生物分解的时候会产生无机盐和CO2，从而促进光合作用
影响原理：作为光合作用的原料，影响暗反应
限制光合作用因素C点之前：CO2浓度C点之后：光照强度等
　　　C4植物　　　　　Vｓ　 　　C3植物
C4植物的CO2补偿点很低；在低CO2中存活率高；C4植物可在晚上吸收储存CO2；C4植物在高温下能利用储存的CO2进行光合作用(没有午休现象)。
影响原理：影响与光合作用有关酶的活性，主要影响暗反应
应用：①大田中适时播种; ②温室中，适当增加昼夜温差
光合作用最适温度低于呼吸作用的最适温度
将某一菜地分为A、B、C三块，A菜地不遮阳，B菜地上方遮阳，其他条件相同，一段时间后测得B菜地蔬菜的光合作用强度比A菜地的高，原因是？
A地光照强度过高，温度高，导致蔬菜气孔关闭，CO2吸收受阻，光合速率降低
C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，棚内温度比A地高，一段时间后C地的蔬菜产量低，原因是？
C地光照较弱，温度升高，光合作有有关酶的活性下降，呼吸作用有关酶的活性上升，C的净光合速率下降，产量下降。
影响原理：水分：影响气孔的开闭，从而影响CO2的吸收矿质元素：超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫；同时还会影响叶绿素、酶等化合物的合成
植物吸收的水分，主要用于蒸腾作用。（要确保外界溶液浓度