高中生物-光合作用

能量之源——光与合作用影响叶绿素合成的“三大”因素(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，叶片会发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，影响叶绿素的合成，低温时叶绿素容易被破坏，使叶子变黄。(3)矿质元素：叶绿素合成的必需元素，如氮、镁等；叶绿素合成的辅助成分，如缺铁后某些酶无法合成，叶绿素不能合成，叶子会变黄。绿叶中色素提取和分离一、实验原理：（一）提取：色素都能溶解于有机溶剂中，如无水乙醇等。（二）分离：不同色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上的扩散速度不同。易错点：1、区别提取和分离，用无水乙醇提取，用层析液分离2、色素在层析液中溶解度越高，扩散越快。二、方法与步骤（一）提取色素1.剪碎绿叶注意：除去叶脉与叶柄2.研磨二氧化硅：使研磨充分碳酸钙：防止色素被破坏无水乙醇：溶解色素迅速、充分的研磨：3.过滤单层尼龙布（不用滤纸）用棉塞将试管口塞严：目的：防止无水乙醇挥发（二）制备滤纸条二、方法与步骤1.干燥的滤纸2.剪去两角：防止色素沿边缘扩散过快3.铅笔画线（1cm）（三）画滤液细线二、方法与步骤待滤液干后，重复2～3次（增加色素含量，使层析效果明显），就可以得到细、直、齐的滤液细线。二、方法与步骤（四）分离色素防止层析液挥发注意：层析液一定不要没及滤液细线（否则，色素会溶解在层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，层析就会失败）最窄较窄最宽较宽含量：a﹥b﹥黄﹥胡距离最近的是叶绿素ab；最远的是叶黄素和胡萝卜素；1、选材：新鲜、颜色深绿的叶片2、提取色素：研磨要迅速、充分，各物质的量成比例3、制备滤纸条：剪去两角，保证扩散均匀，整齐4、画滤液细线：干燥后重复画；细线要齐、细、直四、注意事项：思考：1.绿色植物叶子为绿色的原因？2.秋天叶子变黄的原因？3.枫叶变红的原因？叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来正常叶子叶绿体中叶绿素：类胡萝卜素=3:1低温破坏叶绿素，抑制合成酶活性秋天降温，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素影响叶绿素合成的因素：1、光2、镁3、温度低温：抑制叶绿素的合成并促进叶绿素的分解色素带较浅的原因是？取材；未加SiO2，研磨不充分;一次加入较多乙醇画滤液细线时次数少,层析液触及滤液细线叶绿素比类胡萝卜素色素带窄，浅的原因是？没加CaCO3;新长出来的幼叶；变黄的叶片。滤纸条上无色素带的原因？层析液触及滤液细线；研磨时未加无水乙醇色素的重叠？滤液细线太粗18、（2010全国Ⅱ.31）请回答下列问题（1）氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是______,构成细胞膜的元素是______。（2）缺镁时植物叶片发黄，其原因是________。（3）在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量无水乙醇。二氧化硅的作用是_________________；碳酸钙的作用__________________；无水乙醇的作用是_____________________。高考真题15．（2012上海单科，17,2分）图6表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为A．红色B．黄色C．绿色D．紫色高考真题考点提示：（1）对叶片的要求？为何要去掉叶柄和粗的时脉？绿色、最好是深绿色。因为叶柄和叶脉中所含色素很少。（2）二氧化硅的作用？不加二氧化硅对实验有何影响？为了使研磨充分。不加二氧化硅，会使滤液和色素带的颜色变浅。（3）丙酮的作用？它可用什么来替代？用水能替代吗？溶解色素。它可用酒精等有机溶剂来代替，但不能用水来代替，因为色素不溶于水。（4）碳酸钙的作用？不加碳酸钙对实验有何影响？保护色素，防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏。不加碳酸钙，滤液会变成黄绿色或褐色。（5）研磨为何要迅速？要充分？过滤时为何用布不用滤纸？研磨迅速，是为了防止丙酮大量挥发；只有充分研磨，才能使大量色素溶解到丙酮中来。色素不能通过滤纸，但能通过尼龙布。（6）滤纸条为何要剪去两角？防止两侧层析液扩散过快。（7）为何不能用钢笔或圆珠笔画线？因为钢笔水或圆珠笔油中含有其它色素，会影响色素的分离结果。（8）滤液细线为何要直？为何要重画几次？防止色素带的重叠；增加色素量，使色素带的颜色更深一些。（9）滤液细线为何不能触到层析液？防止色素溶解到层析液中。（10）滤纸条上色素为何会分离？由于不同的色素在层析液中的溶解度不同，因而它们随层析液在滤纸条上的扩散速度就不同。（11）色素带最宽的是什么色素？它在层析液中的溶解度比什么色素大一些？最宽的色素带是叶绿素a，它的溶解度比叶绿素b大一些。（12）滤纸条上相互间距最大的是哪两种色素？胡萝卜素和叶黄素。（13)色素带最窄的是第几条色素带？为何？第一条色素带，因为胡萝卜素在叶绿体的四种色素中含量最少。吸收光谱(1)色素的功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390～760nm，叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不吸收。1.如图是“绿叶中色素的提取和分离”实验所得到的四条色素带，若将其置于暗室中，并用红光照射，色素带呈暗色的是()A．①②B．②③C．③④D．②④解析：四条色素带自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b除吸收蓝紫光外，还吸收红光，因此叶绿素a和叶绿素b的色素带将呈暗色。答案：C叶绿体结构叶绿体：椭球形，在电镜下可以看到叶绿体外面有双层膜，内部含有几个到几十个基粒；与光反应有关的酶和色素存在于类囊体薄膜上，叶绿体基质中含有与暗反应相关的酶。主要在绿色植物叶肉细胞中，根没有叶绿体，被称为养料制造车间和能量转换站。基质中含有DNA，与细胞质遗传有关。探究历程在1733年的英国有一个裁缝家诞生了一个小生命。他叫普利斯特利。譬如在封闭容器中的小老鼠，几天后就会死去。其实容器里面也有空气呀，那为什么小鼠有空气也会死？提出了这样的假说：空气中大概存在着一种东西，当它燃烧时空气就会被污染，因而成为不能供动物呼吸，也不能使蜡烛继续燃烧的“受污染的空气”。实验目的：植物是否能净化空气实验假设：植物可净化空气使小鼠存活自变量：玻璃罩内是否有植物（空白对照）控制无关变量：玻璃罩大小相同，老鼠用同一窝。这次，功夫不负有心人。结果符合预期甲组老鼠像前面几次一样很快就死了。乙组老鼠活的好好的。最后，普里斯特利给出了以下结论：这个实验的实验假设是：水能净化空气，净化过的空气能使蜡烛燃烧，小鼠存活。若用水净化过的空气可以使蜡烛燃烧，小鼠存活。即可证明假设自变量：用水净化过的空气和没有用水净化过的空气（空白对照）控制无关变量：玻璃罩大小相同，气体相同。实验用蜡烛同一批次。老鼠用同一窝的（意思就是除了自变量之外其他的东西都应该是相同的）。然而，结果并不如预期。用水净化过的空气和没用水净化过的空气都不能使蜡烛燃烧，小鼠存活（观察记录）所以，普利斯特利得出以下实验结论：水不能净化空气。•一个重要科学发现公开发表后后面必定会有很多人重复这些实验。•然而有些人能够重复出来。得出与普里斯特利完全相反的结论：植物也跟动物一样使空气变污浊。•植物就可以净化空气。而不需要光。•他将光这一个无关变量没控制好，导致他的实验重复性不佳。在他发现以上的结论8年后（1779年），有一个荷兰哥儿们：英格豪斯。重复了500次普里斯特利的实验发现了一个重要的变量：光照。只有在有光照的情况下普里斯特利的实验才能被重复。这个故事再次告诉大家：控制无关变量是多么的重要。跟大多数欧洲科学家一样。梅耶也是一个跨界王。他在1842年发表了一篇论文《论无机自然界的力》。这是一篇关于能量守恒和转化定律论文这样他就从一个内科医生变成了一个物理学家😅。19年后的1864年。萨克斯他被称为现代植物生理学的创始人。在高考生物的很多实验题都是出于他的手笔。如：种子发芽时贮存物质的转化；根的生长，以及植物的向光，向地性。但是，他不是读生物出身的。他的第一个博士学位是哲学。虽然他是哲学博士，但是让他功臣名就的还是植物生理学。实验目的：探究植物光照后生成的物质实验原理：植物在光照条件下，将光能转化成物质储存起来。碘蒸汽能将淀粉染成深蓝色。实验假设：在光照条件下，植物可将光能转化为淀粉，用碘蒸汽可将淀粉染成深蓝色。自变量：是否有光照（自身对照）控制无关变量：用同一株植物同一个叶片；先暗处理消耗叶片中的淀粉。在做碘蒸汽染色前先对叶片行脱色处理避免叶片本身的颜色干扰实验结果。实验过程：将植物（实验对象）放在黑暗中12小时，然后将其中一片叶子用锡纸将一半的叶子避光。然后将整个植物放到阳光下若干小时。然后将处理的叶子剪下放入酒精脱色后进行碘蒸汽处理。观察记录：被锡纸遮住的一半无着色，没有被锡纸遮住的一半显深蓝色。时间来到了19世纪。还是一个德国佬。叫恩格尔曼（T.Engelmann）实验目的：探究细胞的那个部位是光合作用的场所实验原理：光合作用能产生氧气。氧气能使好氧菌聚集实验假设：在光照条件下植物可进行光合作用。进行光合作用的部位会放出氧气使好氧菌在此部位聚集。自变量：光照向植物细胞的不同地方控制无关变量：光束大小亮度一致。光照向同一个细胞的不同点。把载有水绵和好氧细菌临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵。在完全曝光，细菌分散开。（）他发现了这个结论后紧接着又思考了另一个问题：既然叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。那么不同波长（颜色）的光会不会影响光合作用？实验目的：探究不同波长（颜色）的光对光合作用效率的影响实验原理：三棱镜能将不同波长（颜色）的光分开。光合作用能产生氧气。氧气能使好氧菌聚集。实验假设：在不同波长（颜色）的光下植物的光合作用效率不同。光合作用效率高的部位会放出氧气使好氧菌在此部位聚集。自变量：不同波长（颜色）的光。控制无关变量：光源一致，光束大小亮度一致。光照向同一个细胞的不同点。实验过程：将光透过三棱镜光照射水绵临时装片。实验结果：好氧菌聚集在红光和蓝光区域中。实验结论：叶绿体中色素吸收红光、蓝紫光，用于光合、放出氧气。其实叶绿体在1832年已经被发现了。只是没有人将它叫做叶绿体。在此之前所有人认为只要是”绿色植物细胞“就可以进行光合作用。恩格尔曼确实没有命名叶绿体。命名叶绿体的人还是另有他人。这个人是一个出生于法国的德国人，他叫席姆佩尔。这是一个连百度都没将他的照片放到百度百科的一个植物学家。他在1881年证明淀粉在植物细胞的特定部位形成，1883年他把这些实体命名为叶绿体.对光合作用产生出的氧气和有机物是从哪来的科学家也有非常大的兴趣。当时基本上有两派：二氧化碳派和水派。作为光合作用水派其中两员的鲁宾和卡文发表了一系列的科研结果证明了水派才是真理。一个美国人卡尔文看到了上文同位素标记如此的神通广大后。他也想用同位素标记来研究一下二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。这就是光合作用暗反应的过程。当然也有一个很洋气的名字：卡尔文循环。然后卡尔文就凭借着这个发现在1961年获得了诺贝尔化学奖。绿色植物通过吸收，将CO2和H2O合成为并释放出，同时也将太阳能转化为储存在和其他有机物中，这一过程称为光合作用。什么是光合作用？总反应式：CO2+H2O叶绿体光能糖类(CH2O)+O2叶绿体光能有机物O2化学能糖类光合作用过程图解思考比较：场所：条件：物质变化：能量变化：光反应问题1：电子传递的过程中，将叶绿体基质中的H+泵入了类囊体，在此过程中H+跨膜转运的方式是______。问题2：驱动ATP合成酶合成ATP的能量是______，在此过程中H+跨膜转运的方式是______。问题3：光反应的能量变化：光能→电能→类囊体膜内外的H+浓度梯度→______中的活跃化学能。答案：主动运输氢离子浓度梯度协助扩撒ATP光反应暗反应场所条件物质变化能量变化联系色素、光、酶需多种酶催化类囊体的薄膜上叶绿体的基质中2H2O4[H]+O2↑ADP+Pi+能量ATP光酶CO2+C52C