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1、专题6 光合作用,高考生物（浙江专用）,考点一 叶绿体色素的种类及提取与分离 考点清单,基础知识 一、叶绿体中的色素,二、“光合色素的提取与分离”实验中的试剂与材料,重难突破 “光合色素的提取与分离”实验的分析 1.原理解读 (1)提取:叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇等 有机溶剂提取绿叶中的色素。 (2)分离:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度大的随层析液在滤纸 上扩散得快,反之则慢,从而使各种色素相互分离。,2.实验流程,3.实验中的注意事项 (1)选材:应选取新鲜、颜色深绿的叶片,以保证含有较多的叶绿体色素。 (2)提取色素:研磨要迅速、充分,且加入各物质的量要成
2、比例,以保证提 取到较多的色素且使色素浓度适宜。 (3)制备滤纸条:剪去两角,以保证色素在滤纸条上扩散速度一致,使色素 带均匀、整齐,便于观察实验结果,否则,会形成弧形色素带。 (4)点样:用力要均匀,快慢要适中。滤液细线要细、直,且干燥后重复画 两三次,使滤液细线既有较多的色素,又使各种色素扩散的起点相同。 (5)分离色素:滤液细线不要触及层析液,否则滤液细线中的色素分子将 溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带。,【知能拓展】 从滤纸条上色素带的宽度知色素含量的多少,依次 为:叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。 从滤纸条上色素带的位置知色素在层析液中溶解度的大小,依次为: 胡萝卜素叶黄素叶绿素
3、a叶绿素b。 在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的 相邻两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。,考点二 光合作用原理及应用 考点清单,基础知识 一、自养生物和异养生物,二、光合作用概述 1.概念:光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 二氧化碳 和水 转化为贮存着能量的 有机物 ,并且释放氧气的过程。,2.总反应式, 6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 3.场所叶绿体 4.阶段,三、光合作用的过程 1.光反应,(1)条件:光、色素、酶、水。 (2)场所:类囊体膜(即光合膜)。 (3)物质变化:H2O+NADP+ NADPH+O2 ADP+Pi ATP
4、 (4)能量变化:光能电能活跃的化学能(贮存在ATP和NADPH中)。 2.碳反应 (1)条件:多种酶、CO2、ATP、NADPH。 (2)场所:叶绿体 基质 。,(3)物质变化:1分子CO2首先被1个 RuBP 分子固定,形成1个六碳 分子,这个六碳分子随即分解成2个三碳酸分子,每个三碳酸分子接受来 自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团,形成三碳糖,并将NADPH和ATP,释放的化学能贮存在糖分子中。每3个CO2进入卡尔文循环就形成6个 三碳糖,其中5个三碳糖分子再生成RuBP,还有一个三碳糖分子运到叶 绿体外合成蔗糖或被叶绿体利用合成 淀粉 、 蛋白质 和脂 质。 (4)能量变化:ATP
5、和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化 学能。,四、环境因素影响光合速率 1.光合速率:又称 光合强度 。 (1)含义:是指一定量的植物(如一定的叶面积)在 单位时间 内进行 多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。 (2)表示方法:产生氧气量/单位时间或 消耗二氧化碳量 /单位时间。,2.影响光合速率的外界因素 (1)光强度:在一定范围内,光合速率随光强度增加而增加;当光强度达到 一定数值后,光强度再增加光合速率也不会增加,此时的光强度称为 光饱和点 。 (2)温度:低于最适温度,随着温度升高,光合速率加快;超过最适温度,随 着温度升高,酶的活性 减弱或丧失 ,光合速率
6、减慢或停止 。 (3)二氧化碳浓度:在一定范围内,空气中二氧化碳浓度的增高会使光合 速率 增高 。,重难突破 一、光合作用过程分析,二、分析外界因素对光合作用速率的影响 1.光强度对光合作用速率的影响 光强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。植物的光合速率在 一定范围内随着光强度的增加而增加,但当光强度达到一定程度时,光 合速率不再随着光强度的增加而增加。(此时限制光合速率的主要因 素为CO2浓度,详见图1),【知能拓展】 光补偿点和光饱和点 (1)概念:植物光合作用所吸收的CO2与该温度条件下呼吸作用所释放的 CO2量达到平衡时的光强度叫光补偿点。当光强度增加到一定值后,植 物的光合作用
7、强度不再增加,这时的光强度就称为光饱和点。 (2)不同的植物的光补偿点和光饱和点不同 不同的植物的光补偿点不同,主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温 度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。 不同的植物的光饱和点不同。阳生植物的光饱和点高于阴生植物。,2.CO2浓度对光合作用速率的影响 (1)CO2是光合作用的原料,通过影响碳反应来影响光合速率。植物的光 合速率在一定范围内随着CO2浓度的增加而增加,但当CO2达到一定浓 度时,光合速率不再增加。如果CO2浓度继续升高,光合速率不但不会增 加,反而要下降,甚至引起植物CO2中毒从而影响它正常的生长发育。 (2)空气中CO2浓度仅为 0.
8、035%,适当增加空气中CO2浓度,可提高光合速 率。,【知能拓展】 CO2补偿点和CO2饱和点 植物光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2相等时的CO2浓度称为 CO2补偿点。CO2达到一定浓度后,光合作用强度就不再增加,这时的CO 2浓度称为CO2饱和点。(见图2),3.温度对光合作用速率的影响 (1)温度对光合作用速率的影响规律 温度直接影响光合作用所需酶的活性,对光合作用的影响很大。在低温 条件下,植物酶促反应速率下降,限制了光合作用的进行;在高温条件下, 叶绿体的结构会遭到破坏,叶绿体中的酶发生钝化甚至变性。低温会影 响光合酶的活性,植物表观光合速率降低;较高温度使呼吸作用加强,
9、表 观光合速率下降。(详见图3),(2)最适温度 一般植物在10 35 时正常地进行光合作用,其中以25 30 最 适宜,在35 以上时光合速率就开始下降,40 50 时光合作用基本 停止。,4.多因子对光合速率的影响常见坐标曲线图,关键点的含义 P点:此点之前,限制光合速率的因素主要为横坐标所表示的因子,随着 该因子的不断加强,光合速率不断提高。 Q点:此时横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素,影响因 素为坐标图中三条曲线所标示出的其他因子。,【知能拓展】 (1)影响光合作用的环境因素主要是光强度、CO2浓度, 其次是温度、水分和必需的矿质元素。所以在光强度对光合速率的影 响曲线中
10、,当光合速率不再随光强度增加而增加时,限制光合速率进一 步增加的环境因素主要是CO2浓度,而内因主要是色素含量。同理自变 量为CO2浓度时,光合速率达到最大时,限制其进一步增加的环境因素主 要是光强度。,(2)如图为密闭环境中CO2浓度、夏季一昼夜植物光合速率随时间的变化。,图甲表示一昼夜密闭环境中CO2浓度随时间的变化规律,图乙表示夏季 一昼夜植物光合速率随时间变化规律。图甲中的B、D与图乙中的b、f 所示时间点的净光合速率均为0。B与b时有机物积累量最少,D与f时有 机物积累量最多。图甲中24时时CO2浓度较初始浓度低,说明植物有机 物积累量为正值,表现为生长。图乙中因午后光照过强导致叶片
11、气孔关 闭而出现cd段变化,cd段与ef段光合速率降低的原因不同。,考点三 光合作用与呼吸作用的关系,考点清单,基础知识 一、光合作用与细胞呼吸的联系,二、光合作用和细胞呼吸的区别,重难突破 细胞呼吸和光合作用的综合比较 1.H与ATP来源、去路的比较,2.表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别 (1)表观光合速率与真正光合速率:在有光条件下,植物同时进行光合作 用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,可 表示表观光合速率,而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 (2)呼吸速率:将植物置于黑暗环境中,实验容器中CO2增加量、O2减少 量或有机物减少量,可表示
12、植物呼吸速率。,方法一 光照与CO 2浓度变化对植物细胞内三碳酸、 RuBP、NADPH、ATP、三碳糖合成量的影响 方法技巧 由于各种因素的变化,如温度变化、光强度变化、CO2浓度变化,三 碳酸、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量会受到影响,根 据化学平衡原理分析,可以获得它们之间变化的关系。如下表:,注:此表只是对变化后短时间内各物质的相对量的变化进行讨论,而不 是长时间的变化情况,其中“”代表上升,“”代表下降,方法二 光合速率及其测定方法 方法技巧 1.光合速率 (1)光合速率的表示方法:通常以单位时间内CO2等原料的消耗量或O2等 产物的生成量表示。 (2)表观光合速
13、率与真正光合速率的关系 真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如图:在不考虑光强度对呼 吸速率影响的情况下,OA段表示植物呼吸速率,曲线上C点对应的纵坐 标为最大表观光合速率,最大真正光合速率为OA+OD。,2.光合速率的测定方法,(1)以气体体积变化为测量指标 测定方法 光合速率可用如图所示装置进行测定,NaHCO3可以维持瓶内CO2浓度 稳定,小液滴的移动量表示植物放氧量(表观光合量)。 物理实验误差的校对 为了避免气压、温度等非光合作用因素所引起的误差,应设置对照实 验,将所测的生物材料灭活(如死的幼苗),其他条件均不变。 利用该装置进行光合速率的测定时,测出的结果是表观光合速率,要得
14、到真正的光合速率,还需要在黑暗环境中测出其呼吸速率,二者之和为 真正光合速率。,(2)以有机物变化量为测量指标半叶法 如图,可在同一片叶主脉两侧对称位置取等大的两部分A、B且阻 止A、B间发生物质和能量的转移。若给B照光,A不照光,将A取下并放 置在与B温度、湿度等条件相同,但无光的环境中保存,一段时间后,与 取下的B同时烘干、称重,重量差值与时间的比值表示真正的光合速率 假设最初A、B初始重量为X g,实验处理t时间后,A、B称重分别为 WA、WB,则(X-WA)表示呼吸消耗量,(WB-X)表示净光合量,真正光合量= (WB-X)+(X-WA),真正光合速率=(WB-WA)/t。若先将A取下烘干称重,B 照光一段时间后再取下烘干称重,则重量差值与时间比值表示表观光合 速率A、B初始干重相等,故(WB-WA)表示有机物积累量。,