高三生物第一轮复习教案光合作用水分矿质代谢Word格式文档下载.docx
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小白鼠或蜡烛的反应
后来有人重复了这个试验,有点成功,有的不成功,则说明:
(1)该试验的成功与否,要看是否将装置置于阳光下
(2)释放的氧气与小白鼠需要的氧气达到了平衡
(3)光合作用需要的二氧化碳与小白鼠呼出的二氧化碳达到了平衡
2.萨克斯的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论:
绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,同时证明光合作用需要光
自身对照
自变量:
光照
因变量:
颜色变化
3.恩格尔曼的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结沦:
O2是由叶绿体释放出来的。
同时证明:
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
有光或无光;
有无叶绿体的部位
好氧细菌的分布
试验设计的巧妙之处:
水绵具有长而大的叶绿体,并以好氧性细菌作为标志生物,便于试验操作和观察
4.鲁宾和卡门的实验
(1)同位素标记法
(2)实验过程(见右图)
(3)试验结论:
光合作用释放的O2全部来自水
相互对照
标记物
氧气的放射性
附:
同位素标记法的应用:
(1)研究氧气的来源和二氧化碳中碳的去向
(2)研究DNA是遗传物质;
DNA分子复制的研究;
细胞分裂过程的研究
(3)不同元素的分布与作用的研究
(4)动物胚胎发育中,不同胚层发育方向的研究
另:
设计试验证明二氧化碳是光合作用的原料
三、场所——叶绿体
介绍其结构(区别C3和C4植物的叶绿体)
四、条件
1、色素
(1)分布:
囊状结构薄膜上
(2)作用:
吸收、传递、转化光能
(3)种类:
实验:
叶绿体中色素的提取与分离
①原理:
A、叶绿体中的色素溶于有机溶剂(丙酮、酒精、石油醚等)中,利用丙酮可以提取叶
绿体中的色素。
B、叶绿体中的色素在层析液中的扩散速度与其溶解度有关:
溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢,可用纸层析法将不同色素分离开来。
②流程:
(4)色素吸收光谱及在生产实践中的应用
①吸收光谱
特别提醒:
图示仅表明叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量较大,对黄绿光区的吸收量较小,并非不吸收;
而类胡萝卜素的曲线也仅表示对蓝紫光的吸收量较大。
对其他光吸收量较小。
②应用:
不同颜色的光对植物的生长、发育产生不同的影响
无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。
叶绿素对绿光吸收最少,因此绿色塑料大棚光合效率最低。
不同植物对不同的波长的光有不同的反应,所以根据植物不同的品种,选择不同颜色的色膜,就能改善作物的光合产物品质
(5)影响叶绿素生物合成的外部因素——间接影响光合作用效率
①光照:
光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄
例如:
根部不见光的质体为无色的白色体,故根部无色或白色,然而藻类植物和松柏科植物在黑暗中可以合成叶绿素,但较在光下合成少
实验探究:
遮光、照光处理萌发的幼苗,观察叶片的颜色
②温度:
温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性.进而影响叶绿素的合成,低温时,叶绿素分子易被破坏,而使叶子变黄
最低温度:
2~4°
C;
最适温度:
30°
最高温度:
40°
C
秋天叶片变黄和早春寒潮过后水稻秧苗变白等现象,都与低温抑制叶绿素形成有关
不同温度处理培养幼苗,观察比较叶片颜色
③矿质元素:
叶绿素中含N、Mg等矿质元素,若缺乏将导致叶绿素无法合成,老叶先变黄。
另外,Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致叶绿素合成受阻,幼叶先变黄。
实验探究:
叶绿素形成所需矿质元素离子的验证
2、酶
囊状结构薄膜上和叶绿体的基质中
催化光合作用中的各种反应
无叶绿体,只要色素、酶也能进行光合作用。
例如蓝藻、光合细菌
C4植物叶肉细胞有正常的叶绿体,但却不能完成完整的光合作用过程
五、过程:
1、光反应
场所:
基粒(囊状结构薄膜)上
条件:
光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+等(注意各种条件的来源)
物质变化:
水的光解:
2H2OO2+4H++4e-
ATP的形成:
ADP+Pi+e-ATP
NADPH的形成:
NADP++H++2e-NADPH
能量变化:
第一阶段:
光能转换成电能
第二阶段:
电能转换成活跃化学能
2、暗反应
场所:
叶绿体基质中
条件:
NADPH、ATP、多种酶、CO2(注意其来源)
CO2的固定:
CO2+C52C3
C3的还原:
C3+NADPH+ATPC6H12O6+C5+H2O+ADP+Pi+NADP+
第三阶段:
活跃化学能转换成稳定化学能
3、光反应与暗反应的关系
(1)光反应暗反应:
提供了NADPH、ATP
(2)暗反应光反应:
提供了ADP、Pi、NADP+
(3)光照下,光反应与暗反应同时进行,暗反应可在黑暗中进行(前提条件是必须具有NADPH、ATP)
4、全过程
(1)图示:
C3植物:
见右图
C4植物:
见下图
(2)总反应式
(3)光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响
当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时,短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6生成量,进而影响叶肉细胞中这些物质的含量,它们的关系归纳如下:
CO2供应不变C3、NADPH、ATP相对增加
光照不变
有机物运输受阻C5、C6H12O6相对减少
以上各物质含量的变化是在外界条件改变以后的短时间内发生的,且是相对含量的变化。
六、实质
物质转变:
无机物有机物
能量转变:
光能电能活跃的化学能稳定的化学能
七、意义
1、物质方面:
制造有机物,维持了大气中O2和CO2的相对稳定。
2、能量方面:
将太阳能转变为化学能。
3、进化方面:
促进了进行有氧呼吸生物的产生和发展(有了光合作用,才能出现需氧生物);
使水生生物开始逐渐在陆地上生活(出现了O3层,生物由水生到陆生)。
八、影响光合作用速率的因素
1、光合速率
(1)定义:
单位时间内、单位面积叶片利用CO2或放出O2、生产有机物的数量
(2)单位:
mg/cm2.h
(3)计算方法:
实际光合速率=表现光合速率(净光合速率)+细胞呼吸速率
表示方法:
净光合作用常用O2释放量、CO2吸收量或有机物的积累量
真正(实际)光合速率常用O2产生量、CO2固定量或有机物的产生量
相互关系:
在不考虑光照强度对呼吸速率的影响
的情况下,OA段代表植物呼吸速率,
OD段表示植物净光合作用速率,OA
+OD段表示真正的光合速率。
(4)测定方法:
①呼吸速率:
将植物置于黑暗中,测定试验容器中CO2
的增加量、O2的将少量或有机物的减少量
②净光合速率:
将植物置于光下,测定实验容器中O2的
增加量、CO2的减少量或有机物增加量
以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度
对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。
下列分析正确的是A
A.光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间,在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
(5)比较光合作用效率与光能利用率
2、影响因素及在生产实际中的应用
(1)内部因素对光合作用速率的影响
①同一植物的不同生长发育阶段
②同一叶片的不同生长发育时期
A、曲线分析:
随幼叶发育为壮叶,叶面积增大,叶绿体不断增多。
叶绿素含量不断增加。
光合速率增大;
老叶内叶绿素被破坏,光合速率随之下降。
B、应用:
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都是根据其原理,可降低其细胞呼吸消耗有机物。
③光合产物的运输:
光合产物从叶片中输出的快慢影响叶片的光合速率。
例如,摘去花或果实使光合产物的输出受阻,叶片的光合速率就随之降低。
反之,摘除其他叶片,只留一个叶片和所有花果,留下叶片的光合速率就会增加。
如对苹果枝条进行环割,光合产物会积累,则叶片光合速率明显下降。
叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中的淀粉合成和淀粉粒形成,过多的淀粉粒一方面会压迫和损伤叶绿体,另一方面,由于淀粉粒对光有遮挡,从而阻碍光合膜对光的吸收。
(2)单因子外界因素对光合作用速率的影响
能量的来源、叶绿素形成的条件
A、光照强度
曲线分析:
在一定范围内,光合作用速率随光照强度增强而增加;
但当光照强度增加到一定强度后,光合作用速度不再增加;
A点是光合作用速率等于细胞呼吸速率时的光照强度,B点是光合作用速率达到最大时的光照强度;
阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低。
饱和现象的原因:
光合色素和光化学反应来不及利用过多的光能(色素数量饱和)
暗反应速度较慢,不能与光反应速度协调
B、光质
太阳辐射中,对光合作用有效的是可见光。
在可见光区域,不同波长的光对光合速率的影响不同。
光合作用的作用光谱与叶绿体色素的吸收光谱是大致吻合的。
在自然条件下,植物或多或少受到不同波长的光线照射。
例如,阴天不仅光强减弱,而且蓝光和绿光的比例增加;
树木冠层的叶片吸收红光和蓝光较多,造成树冠下的光线中绿光较多,由于绿光对光合作用是低效光,因而使本来就光照不足的树冠下生长的植物光合很弱,生长受到抑制。
水层也可改变光强和光质。
水层越深,光照越弱。
水层对红光和橙光的吸收显著多于蓝光和绿光,深水层的光线中短波光相对增多。
所以含有叶绿素、吸收红光较多的绿藻分布于海水的表层,而含有藻红蛋白、吸收蓝绿光较多的红藻则分布在海水的深层,这是藻类对光照条件适应的一种表现。
C、光照长度
D、应用:
适当提高光照强度
延长光合作用时间:
通过轮作延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间(区别一年内的轮作)
间作套种不同种类植物、林带树种的配置(与光补偿点有关)
②CO2的浓度
A、曲线分析:
图1和图2都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大,但当CO2达到一定浓度后,光合作用速率不再增加。
图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2的补偿点;
图2中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
图1和图2中的B和B/点都表示CO2的饱和点。
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