高三生物一輪復(fù)習(xí)課件：光合作用

光合作用(Ⅰ)光合色素均可溶于乙醇、乙醚和丙酮等溶劑（溶解度不同），不溶于水，因此，可以用這些溶劑提取葉綠素。01葉綠體色素的提取與分離提示：紙層析時層析液應(yīng)與水互不相容，因此酒精不適合用作層析液。綠葉中的色素能夠溶解在無水乙醇等有機溶劑中色素提取色素分離不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的色素隨層析液在濾紙上擴散得快，反之擴散得慢取材：稱取5g新鮮綠葉（烘干）；研磨：剪碎葉片，放入研缽中，加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入

10mL

95%乙醇，迅速、充分研磨；過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾；收集：用小試管收集色素濾液，及時將試管口用棉塞塞嚴。使研磨更充分防止葉綠素被破壞1溶解色素（提取色素）色素的提取防止乙醇揮發(fā)、防止色素分解濾紙會吸附色素減少乙醇揮發(fā)，防止色素氧化實驗過程01葉綠體色素的提取與分離色素的分離制備濾紙條畫濾液細線分離綠葉中的色素：將適量層析液倒入試管中，將濾紙條輕輕插入層析液中，隨后

用棉塞塞緊試管口

(不能讓濾液細線觸及層析液)觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有4條細、直、齊；干燥后重復(fù)剪去兩角,防止色素帶不整齊實驗過程防止層析液中的成分揮發(fā)(因為丙酮、苯等有毒)01葉綠體色素的提取與分離實驗結(jié)果提示：綠葉中色素含量--葉綠素（3/4）；類胡蘿卜素（1/4）（色素帶寬度與色素含量的關(guān)系，還需要進一步討論）黃綠色（葉綠素b）藍綠色（葉綠素a）黃色（葉黃素）橙黃色（胡蘿卜素）記憶：從上到下胡黃AB橙黃藍黃提示：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b在紙層析上的排序反映了光合色素非極性的強弱（在層析液中溶解度的大?。?1葉綠體色素的提取與分離分析討論色帶常出現(xiàn)的錯誤與分析濾紙條上未得到色帶①濾液細線浸沒到層析液中②用無清水代替乙醇進行提?、傺心ゲ怀浞?未加入SiO2)②提取時加入的乙醇過多④未加CaCO3，色素分子被破壞⑤所取的綠葉不新鮮③濾液細線畫的次數(shù)不夠①濾液細線畫得過粗或不整齊②濾紙條沒經(jīng)干燥處理濾紙條上的色帶顏色較淺濾紙條上的色帶重疊01葉綠體色素的提取與分離色素的吸收光譜植物表現(xiàn)綠色是反射了綠光01葉綠體色素的提取與分離色素的吸收光譜葉綠素--吸收：藍紫光和紅光反射：綠光類胡蘿卜素吸收：藍紫光反射：黃光、橙光和紅光01葉綠體色素的提取與分離拓展藻類（綠藻、褐藻和紅藻）的色素藻類色素種類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，反射綠光淺水層存在紅光和藍紫光褐藻葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光和藍紫光，反射紅黃光中水層存在綠光和藍紫光紅藻葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍素藻紅素主要吸收藍紫光，反射紅光深水層存在藍紫光提示：色素的種類與光能的捕獲有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。01葉綠體色素的提取與分離光合色素與花青素紅莧菜：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。比較項目光合色素細胞液色素(花青素)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01葉綠體色素的提取與分離①光照：光是葉綠體發(fā)育和葉綠素合成必不可少的條件。植物在缺光條件下影響葉綠素形成而使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。②溫度：最適溫度是20~30℃，最低溫度約為2~4℃，最高溫度為40℃左右

溫度過高或過低均降低合成速率，加速葉綠素降解。

秋天葉子變黃和早春寒潮過后秧苗變白等現(xiàn)象，都與低溫抑制葉綠素形成有關(guān)。③礦質(zhì)元素：氮、鎂：葉綠素的組分；

鐵、銅、錳、鋅：葉綠素酶促合成的輔因子。④水（了解）植物缺水會抑制葉綠素的生物合成，且與蛋白質(zhì)合成受阻有關(guān)。嚴重缺水時，葉綠素合成減慢，降解加速，所以干旱時葉片呈黃褐色影響色素生成的因素01葉綠體色素的提取與分離葉綠體的結(jié)構(gòu)DNA、RNA核糖體基粒雙層膜功能：進行光合作用結(jié)構(gòu)：雙層膜結(jié)構(gòu)的細胞器①吸收光能的色素分布在類囊體薄膜（光合膜）上。葉綠體內(nèi)由眾多的基粒和類囊體，極大地擴展了受光面積②在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)01葉綠體色素的提取與分離水綿具有細長的帶狀葉綠體葉綠體的功能水綿01葉綠體色素的提取與分離好氧細菌的利用，準確顯示出氧氣產(chǎn)生的部位。實驗1-極細的光束照射：葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。恩格爾曼的巧妙實驗-1密閉容器中整體曝光密閉容器中極細光束01葉綠體色素的提取與分離實驗結(jié)論：氧氣是葉綠體在光下放出來的。用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚集在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)。分析：這一巧妙的實驗說明了什么？葉綠體中的色素主要吸收紅光與藍紫光，幾乎不吸收綠光恩格爾曼的巧妙實驗-201葉綠體色素的提取與分離01葉綠體色素的提取與分離例1.植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（

）A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢例2.葉綠體是細胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”。下列相關(guān)敘述正確的有（

）①借助高倍顯微鏡可觀察菠菜葉表皮細胞中葉綠體的形態(tài)和分布；②光學(xué)顯微鏡下，所有植物細胞中的葉綠體都呈扁平的橢球形或球形；③葉綠體外膜、內(nèi)膜及類囊體薄膜的基本支架都是磷脂雙分子層；④葉綠體雙層膜以及大量基粒和類囊體的存在增大了其受光面積；⑤葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，因此可用紙層析法提取A．一項

B．二項

C．三項

D．四項DA例3.下列有關(guān)色素提取和分離實驗的說法，正確的是（）A.根據(jù)綠葉中色素在無水乙醇中溶解度不同，可對色素進行分離B.分離色素時，藍綠色的色素帶距離濾液細線最遠C.利用紙層析法可分離4種葉綠體色素D.葉綠體色素在層析液中的溶解度越高，在濾紙上擴散就越慢C例4.如圖是某同學(xué)用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素，然后用層析液進行紙層析得到的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關(guān)敘述正確的是()A.實驗研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸鈣過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變深B.實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好C.色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液，會縮短四條色素帶間的距離D.與正常光照下相比，該植物強光照下葉片會發(fā)黃D01葉綠體色素的提取與分離探究歷程葉綠體中的色素主要吸收紅光與藍紫光，幾乎不吸收綠光恩格爾曼的第二個實驗的結(jié)果02光合作用原理的探究歷程02光合作用原理的探究歷程探究歷程伯萊克曼在

1905年提出光合作用分為依賴光的階段和不依賴光的階段。瓦爾堡設(shè)計了下圖類似的實驗檢驗布伯萊曼的假說。光照7.5s，黑暗7.5s，光暗交替共135s連續(xù)光照135s→光合產(chǎn)物量：a→光合產(chǎn)物量：0.7aA組B組20世紀初

英國的

F.F.Blackman、德國的

O.Warburg等

思考：

B組的實驗結(jié)果說明了什么？提示：

請繪制林下植被隨光斑移動引起的O2、CO2的變化曲線圖02光合作用原理的探究歷程探究歷程希爾反應(yīng):1937年

美國希爾含

DCPIP的等滲溶液（氧化劑，氧化態(tài)藍色，還原態(tài)無色）葉綠體缺乏CO2DCPIP被還原，檢測到氧氣生成H2O

2H++O2離體葉綠體、光照鐵鹽或其他氧化劑討論1：希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水不能，反應(yīng)體系中可以還存在其他氧元素供體討論2：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(xué)反應(yīng)？能，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。1941年美國魯賓和卡門02光合作用原理的探究歷程探究歷程光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2。（P103）C18O2CO2H2OH218O小球藻懸液O218O2釋放的氧氣都是16O2

釋放的都是18O2思考：

如何測18O？質(zhì)譜儀02光合作用原理的探究歷程藻進行相應(yīng)處理，一段時間后檢測光合產(chǎn)物氧氣中18O的比例，實驗結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是（

）例5.1939年，英國科學(xué)家希爾將植物細胞破碎，獲得離體葉綠體。他發(fā)現(xiàn)即使不提供CO2，只要在光照條件下給離體葉綠體提供足量鐵鹽溶液（作氧化劑），離體葉綠體雖然不能合成有機物，但能夠放出O2。1941年，幾名美國科學(xué)家制備了少量的含18O的水和碳酸氫鹽。在適宜光照條件下，他們將3組小球A．希爾的實驗中，將葉綠體離體可排除呼吸作用對實驗的干擾B．美國科學(xué)家的實驗中碳酸氫鹽的作用是為小球藻提供二氧化碳C．兩個實驗的結(jié)果都能確定光合作用釋放的氧氣中的氧原子僅來自水D．美國科學(xué)家的實驗中，O2中18O的比例不受光合作用反應(yīng)時間影響C02光合作用原理的探究歷程題后思考：1941年，幾名美國科學(xué)家制備了少量的含18O的水和碳酸氫鹽。在適宜光照條件下，他們將3組小球藻進行相應(yīng)處理，一段時間后檢測光合產(chǎn)物氧氣中18O的比例，實驗結(jié)果如圖所示。①碳酸氫鹽的作用是什么？為小球藻提供二氧化碳②魯賓和卡門對小球藻進行的實驗處理是什么？給3組小球藻提供含有不同比例的18O的水和碳酸氫鹽③該實驗結(jié)果證明光合作用釋放的氧氣來自水，而不是二氧化碳的依據(jù)是什么？三組釋放的O2中18O所占比例均與本組供給的水中18O所占比例相同，而與本組供給的碳酸氫鹽中18O所占比例不同02光合作用原理的探究歷程ADP＋Pi→ATP光1954年ADP＋Pi→ATPNADP++H++2e→NADPH1957年光反應(yīng)發(fā)生在基粒1958年光H2O→1/2O2+2H++2eNADP+：氧化性輔酶IINADPH：還原型輔酶II美國

阿爾農(nóng)探究歷程

1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)用離體的葉綠體做實驗，在有光照和無CO2的條件下，當向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和NADP+時，會有ATP、NADPH和O2產(chǎn)生。同時他還發(fā)現(xiàn)即使在黑暗條件下，只要供給ATP和[H]，葉綠體也能將CO2轉(zhuǎn)化成糖類光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段03光合作用的過程光反應(yīng)階段①場所：類囊體膜(提供色素、酶、原料等)ADP＋Pi→ATPNADP＋＋H+＋2e-

→NADPH

光酶酶③能量變化：②物質(zhì)變化：光子光能電能NADPH和ATP中的化學(xué)能H+電勢能→葉綠體中的色素→高能電子e-03光合作用的過程ADP＋PiATP葉綠體中的色素高能電子水ee光能NADPH和ATP電子傳遞→類囊體腔Hill實驗中DCPIP代替NADP+接受電子提示：有人會認為水的光解不需要酶。光反應(yīng)階段03光合作用的過程03光合作用的過程葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途：①將水分解為____和___，____直接釋放出去，__與_____________(NADP+)結(jié)合，形成____________(NADPH)。NADPH作為活潑的__________，參與暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)，同時也_______________供暗反應(yīng)階段利用；氧氣H+氧氣H+氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ還原劑儲存部分能量②在酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP。這樣，光能就轉(zhuǎn)化為儲存在ATP中的化學(xué)能。這些ATP將參與第二個階段合成有機物合成。H2OO2++NADP+NADPH作為還原劑儲存能量ADP+PiATP儲存能量第二階段：暗反應(yīng)光合色素吸收光能03光合作用的過程例5.如圖所示，細胞呼吸過程產(chǎn)生的NADH，通過線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈將電子傳遞給氧生成H2O，伴有H+經(jīng)蛋白復(fù)合體I、Ⅱ、Ⅲ從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)跨膜泵至內(nèi)外膜之間的膜間隙，以維持基質(zhì)和膜間隙一個極大的H+濃度梯度，H+經(jīng)F1-F0偶聯(lián)因子復(fù)合體合成ATP。A．F1-F0偶聯(lián)因子是H?的通道蛋白，可能還具有催化ATP合成的作用B．在不發(fā)生質(zhì)子漏的情況下NADH中的能量都轉(zhuǎn)移到ATP中C．熊在冬眠時肝臟細胞線粒體內(nèi)質(zhì)子漏的速率可能會增大D．水分子的生成是增大基質(zhì)和膜間隙H+濃度梯度的原因之一同時也可能發(fā)生H?不經(jīng)過F1-F0偶聯(lián)因子復(fù)合體而進入基質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)子漏，質(zhì)子漏發(fā)生過程中能量全部以熱能的形式釋放。質(zhì)子漏的生理功能有產(chǎn)熱、清除有害自由基等。下列相關(guān)分析不合理的是（）B類囊體膜內(nèi)外存在H+濃度差是類囊體合成ATP的直接動力。pH=4pH=4pH=4pH=4pH=8pH=4pH=4pH=8pH=4pH=4pH=8充分平衡轉(zhuǎn)移類囊體加入ADP和Pi無光條件放置類囊體膜內(nèi)外的pH都為4A組A組B組B組緩沖液pH=4檢測到ATP未檢測到ATPZzz葉綠體中分離出的類囊體1963年賈格道夫?qū)嶒炋骄繗v程03光合作用的過程1963年賈格道夫?qū)嶒炋骄繗v程03光合作用的過程1963年賈格道夫?qū)嶒炋骄繗v程03光合作用的過程光合作用與呼吸作用ATP的合成pH=8pH=4H+ADP+PiATP暗反應(yīng)階段3-磷酸甘油酸核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）①場所：葉綠體基質(zhì)（提供酶、原料等）③能量變化：ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2的固定：C3的還原：CO2＋C5→2C3

酶RuBP的再生：5C3→3C5

酶2C3C5+(CH2O)ATP、NADPH酶②物質(zhì)變化：CO2的固定C3的還原03光合作用的過程暗反應(yīng)階段03光合作用的過程①CO2的固定：綠葉通過氣孔從外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，與C5(一種五碳化合物)結(jié)合，這個過程稱作CO2的固定。②C3的還原：一分子的CO2被固定后，很快形成兩個C3分子。在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受___________________釋放的能量，并且被___________還原。一些_______________________，在酶的作用下經(jīng)過一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為_____。另一些_________________________，經(jīng)過一系列變化，又形成C5。這些C5又可以參與CO2的固定。這樣，暗反應(yīng)階段就形成從C5到C3再到C5的循環(huán)，可以源源不斷地進行下去，因此暗反應(yīng)過程也稱作卡爾文循環(huán)。ATP和NADPHNADPH接受能量并被還原的C3接受能量并被還原的C3糖類20世紀40年代，美國科學(xué)家卡爾文探究歷程①向藻類細胞光合作用的原料中加入14CO2②連續(xù)60s取樣，將藻類細胞置于熱酒精中③分離溶解物中的分子（雙向紙層析法）④進行放射性顯影，以確定放射性的部位實驗過程實驗結(jié)果3-磷酸甘油酸(C3)14CO2小球藻有機物的14C60s5s思考:如果確定14C首先出現(xiàn)在哪種化合物中？03光合作用的過程20世紀40年代，美國科學(xué)家卡爾文探究歷程03光合作用的過程20世紀40年代，美國科學(xué)家卡爾文探究歷程思考：

為探究哪一種物質(zhì)與CO2結(jié)合生成C3，如何設(shè)計實驗？相對含量時間/s1%

CO20.003%

CO23-磷酸甘油酸（C3）蘋果酸（C4）乙醇酸（C2）RuBP（C5）X＋CO2→C303光合作用的過程三磷酸甘油醛淀粉葉綠體內(nèi)蔗糖植株各處葡萄糖葉綠體外葡萄糖并不是光合作用的直接產(chǎn)物，但可以將光合產(chǎn)物換算成相當于多少葡萄糖。03光合作用的過程H2OADP＋Pi酶ATP色素光能2C3多種酶參加催化還原（CH2O）CO2C5固定條件：場所：物質(zhì)變化：光、色素、酶類囊體薄膜2H2O光4NADPH+O2ADP+PiATP光酶能量轉(zhuǎn)變：光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能O2NADPH光解供氫供能條件：場所：物質(zhì)變化：CO2、多種酶、ATP、NADPH葉綠體基質(zhì)CO2+C5酶C32C3C5+(CH2O)ATP、[H]酶03光合作用的過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進行部位類囊體薄膜

葉綠體基質(zhì)中條件光、色素和酶CO2、ATP、[H]、多種酶物質(zhì)變化能量變化光能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP2.暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)合成ATP提供原料光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系CO2的固定CO2+C5→

2C3三碳的還原2C3+ATP+NADPHC5+(CH2O)酶酶水的光解2H2O→4NADPH+O2合成ATPADP+P