新人教版 高一 生物必修一 第五章 第四节 光合作用的原理与应用 知识清单

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必修1 分子与细胞第五章 细胞的能量供应和利用第四节 能量之源——光与光合作用捕获光能的色素（4种）叶绿素 叶绿素a（蓝绿色）（约占3/4） 叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素 胡萝卜素（橙黄色）（约占1/4） 叶黄素（黄色） 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。白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色。实验——绿叶中色素的提取和分离1、实验原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液（有机溶剂：无水乙醇和丙酮）中，且他们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。2、方法步骤中需要注意的问题：（1）研磨时加入二氧化硅：有助于研磨得充分，碳酸钙：可防止研磨中的色素被破坏。（2）滤纸上的滤液细线不能触及层析液，防止细线中的色素被层析液溶解。（3）滤纸条上有4条不同颜色的色带。自上而下：橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b。最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。绿叶中色素提取和分离的异常现象分析1、收集到的滤液绿色过浅的原因分析 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 ②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低。 ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。2、滤纸条色素带重叠的原因分析。 ①滤液细线不直,重复画线时细线不重叠。 ②滤液细线过粗。3、滤纸条看不见色素带的原因分析 ①忘记画滤液细线。 ②滤液细线接触到层析液，且时间较长色素全部溶解到层析液中。 ③用水进行绿叶中色素的提取。捕获光能的结构——叶绿体1、结构：外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）。2、与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。3、光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。4、叶绿体是进行光合作用的场所。5、叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光的面积。光合作用的原理光合作用（1）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成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用的探究历程（1）希尔反应：在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。【结论】：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解。（2）鲁宾和卡门（同位素示踪技术）【结论】光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。（3）阿尔农：ADP＋Pi ＋能量 → （酶）ATP3、光合作用的过程：总反应式：CO2+H2O → （CH2O）+ O2 ，其中（CH2O）表示糖类。根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。（1）光反应阶段：必须有光才能进行 场所：类囊体薄膜【反应式】：水的光解：H2O → 1/2O2 + 2H+H+ + NADP+ → NADPHATP形成：ADP + Pi + 光能 → ATP光反应中，光能转化为ATP中活跃的化学能（2）暗反应阶段：有光无光都能进行 场所：叶绿体基质【反应式】：CO2的固定： CO2+ C5 → 2C3NADPH、ATP酶 C3的还原：2C3 （CH2O）+ C5 ATP → ADP + Pi 暗反应中，ATP中活跃的化学能转化为（CH2O）中稳定的化学能联系：光反应 → 为 暗反应 提供ATP和 NADPH，暗反应 → 为 光反应 提供 合成ATP的原料ADP和 Pi影响光合作用的因素及在生产实践中的应用1、光对光合作用的影响①光的波长叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。②光照强度植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加。③光照时间光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。④温度温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。⑤CO2浓度在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。生产上使田间通风良好，供应充足的CO2⑥水分的供应当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。化能合成作用1、概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。2、例子：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。3、生物类型：硝化细菌、硫细菌、铁细菌、氢细菌自养型生物：绿色植物、光合细菌、化能合成性细菌异养型生物：动物、人、大多数细菌、真菌