第四节光与光合作用

1、第四节能量之源-光与光合作用实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离实验原理:提取 (无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？( (三三) )方法与步骤方法与步骤称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将

2、研磨液进行过滤。1 1、叶绿体的色素有哪些叶绿体的色素有哪些？2 2、色素如何提取和分离色素如何提取和分离？3 3、叶绿体的结构和功能叶绿体的结构和功能？一、捕获光能的色素和结构叶叶绿绿体体中中的的色色素素返回返回思考：叶片为什么思考：叶片为什么是绿色的？是绿色的？(蓝绿色)(黄绿色)(橙黄色)(黄色)3/41/4叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶片为什么往往是绿色的呢？叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图叶绿体的功能光合作用：是绿色植物通过叶绿体，利用

3、可见是绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的过程。过程。 1、什么是光合作用？二、光合作用的原理和应用问题1：光合作用的探究历程17711771年：英年：英普里斯特利的实验普里斯特利的实验18641864年：德年：德萨克斯的实验萨克斯的实验18801880年：美年：美恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验2020世纪世纪3030年代：美年代：美鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验光合作用的发现光合作用的发现五年后五年后1642年，海尔蒙特(J.B. van H

4、elmont)74.470.06水分水分是建造植物体的是建造植物体的唯一唯一原料原料1.1.光合作用的探究历程：光合作用的探究历程：2.5 Kg普里斯特利实验一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片在暗处放置几小的叶片萨克斯的实验萨克斯的实验暗处理暗处理光照光照脱色脱色结论结论: : 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉绿色叶片在光合作用中产生了淀粉思考：该思考：该实验还能实验还能得出其他得出其他结论吗？结论吗？结论结论:氧气是叶绿体产生的氧气是叶绿体产生的;叶绿体是光合作用的场所叶绿体是光合作用的场所 返回返回光合作用氧来源的探究光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过

5、程反应过程是否需要光能是否需要光能三、光合作用的过程三、光合作用的过程光合作用：光合作用：是绿色植物通过叶绿体，利用可见是绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的过程。过程。光合作用的反应式：光合作用的反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体H H2 2O O类囊体类囊体膜膜酶酶Pi ADPATP1.光反应阶段光反应阶段酶酶光、光、色素、色素、叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光

6、能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi 能量能量（光能光能） ATP酶酶条件条件 ：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：光能光能转变为转变为ATP中活跃的中活跃的化学能化学能HCO2 2糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白质蛋白质脂质脂质CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原 基质基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体类囊体膜膜酶酶Pi ADPATPHCO2 2糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白质蛋白质脂质脂质CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原 基质基质多种酶多种酶HATP2.暗

7、暗反反应应阶阶段段CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3酶酶C C3 3的还原：的还原：ATPH 、ADP+Pi条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、 ATP中活跃的化学能中活跃的化学能转变为糖类等转变为糖类等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能2C3 (CH2O)酶酶糖类糖类H 、ATP光合作用光合作用光反应光反应暗反应暗反应条条 件件场场 所所物质变化物质变化能量变化能量变化产产 物物原原 料料速速 度度联联 系系 光、色素、酶光、色素、酶 HH、ATPATP、多种酶、多种酶基粒（类囊体的薄膜）基粒（类囊体的薄

8、膜） 基基 质质1. 1. 水的光解水的光解 1. CO1. CO2 2的固定的固定2. H2. H、ATPATP的合成的合成 2. C2. C3 3化合物的还原化合物的还原 3. ATP3. ATP水解水解光能光能 ATP ATP中活跃中活跃 ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能的化学能的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 ATP、H、O2 （CH2O）、）、ADP、Pi等等H2O CO2快，以微秒计。快，以微秒计。 较缓慢。较缓慢。光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了HH和和ATPATP，暗反应为光反应，暗反应为光反应提供提供ADPADP、PiPi和和NADPNADP

9、+ +，且暗反应是光反应的继续。，且暗反应是光反应的继续。6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体释放的氧气来源于参加反应的水为什么反应式的两边都有水？为什么反应式的两边都有水？释放的氧释放的氧气来自参气来自参加反应的加反应的水水四、光合作用的总反应式：四、光合作用的总反应式： 整个光合作用过程中的物质整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？变化和能量变化分别是什么？物质变化：物质变化：无机物无机物能量变化：能量变化： 光能光能转变转变转变转变光合作用的实质：光合作用的实质：有机物有机物糖类等有机物中的糖类等有机物中的化学能化学能 1、光合作用在晚上

10、能进行吗？ 2、对某植株做如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒，再黑暗处理5秒，连续交替20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下，植株所制造的有机物总量是：（ ） A、甲乙 B、甲乙 C、甲=乙 D、无法确定水的光解水的光解形成形成ATPHATPCO2H2O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应练习巩固练习巩固试分析光照、试分析光照、COCO2 2浓度骤变对植物细胞内浓度骤变对植物细胞内C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、C C6 6H H1212O O6 6合成量影响合成量影响 影响光合作用的外界因素：光照、二氧化碳浓度、温度、水、

11、矿质元素等。比较光合作用和呼吸作用比较光合作用和呼吸作用环境因素影响光合速率环境因素影响光合速率 CO2 + 2H2O* 光能光能叶绿体叶绿体(CH2O)+ H2O + O2*原料原料条件条件产物产物怎样才能提高光合速率？怎样才能提高光合速率？ 光合速率光合速率(光合强度光合强度) 指一定量植物在单位时间内进指一定量植物在单位时间内进行多少光合作用行多少光合作用(可用可用CO2吸收量或吸收量或O2释放量表示释放量表示)。 CO2浓度浓度 水水 分分 光光 照照 矿质元素矿质元素 温温 度度实验设计 设计的过程希望大家遵照单一变量法实验的步骤，小心谨慎，语言规范。 一：探究光照时间对光合作用的影

12、响。 二：探究光照强度光合作用的影响。 三：探究温度对光合作用的影响。 四：探究二氧化碳浓度对光合作用的影响。 请分别记录下实验假设，实验步骤，实验结果，以及实验结论。单因子变量对光合作用的影响单因子变量对光合作用的影响 光照时间：光照时间：光照强度：光照强度： 光质：光质：时间越长，产生的光合产物越多时间越长，产生的光合产物越多在一定范围内，增加光照强度可在一定范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。提高光合作用速率。11光照光照（光饱和点）（光饱和点）（光补偿点）（光补偿点）光强度光强度ABCO2吸收值吸收值CO2释放值释放值黑暗中呼吸作用强度黑暗中呼吸作用强度净光合速率净光合速率 (1)

13、影响光合速率的因素（光强度）影响光合速率的因素（光强度） 真正光合速率真正光合速率 = 净光合速率净光合速率 + 呼吸速率呼吸速率C光反应光反应光照强度光照强度据光照强度可制定据光照强度可制定的农作物增产措施的农作物增产措施光照强度光照强度【H H】、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）(1)(1)白天：适当增强光照白天：适当增强光照(2)(2)阴雨天：适当补光阴雨天：适当补光(5)(5)种植时：种植时： 合理密植合理密植(4)(4)间作套种时农作物的种类间作套种时农作物的种类 搭配，林带树种的配置搭配，林带树种的配置 (3)(3)冬季温室栽培避免高温冬季温室

14、栽培避免高温 CC3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓度暗反应暗反应C C3 3还原还原 （CHCH2 20 0）光合速率光合速率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2浓度浓度A A点：点：ABAB段：段：B B点：点：进行光合作用所需进行光合作用所需COCO2 2的最低浓度的最低浓度 在在一定范围内一定范围内，随，随C0C02 2浓度的提高，植物的浓度的提高，植物的光合速率加快光合速率加快 表示表示C0C02 2的饱和点，的饱和点，COCO2 2超过该浓度，光合速率超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。达到最大不再提高。 CC3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓度暗反应暗

15、反应C C3 3还原还原 （CHCH2 20 0）光合速率光合速率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2饱和点饱和点COCO2 2补偿点？补偿点？CO2浓度浓度应用：农作物增产措施应用：农作物增产措施（2 2）温室栽培，晴天适当增加）温室栽培，晴天适当增加 COCO2 2浓度浓度施有机肥（农家肥）施有机肥（农家肥）施用施用NHNH4 4HCOHCO3 3肥料肥料（1 1）合理密植使农田通风良好）合理密植使农田通风良好 “ “正其行，通其风正其行，通其风” ” 光合速率光合速率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2发生器发生器 温度温度酶活性酶活性1 1、温度、温

16、度NADPHNADPH、ATPATP生成量生成量暗反应暗反应（CHCH2 20 0）生成量生成量光反应光反应主主次次2 2、温度是、温度是影响气孔开闭影响气孔开闭的因素之一的因素之一温度温度应用：应用：农作物增产措施农作物增产措施晴天：晴天：白天适当升温，晚上适当白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温差降温以保持较高的昼夜温差连续阴雨天：连续阴雨天：白天和晚上均降温白天和晚上均降温1 1、适时播种；、适时播种；2 2、温室栽培：、温室栽培：3 3、防止、防止“午休午休”现象现象生理过程比较项目光合作用呼吸作用两者关系场所两者不可逆条件有光无光都能进行物质转变无机物 有机物有机物 无机物

17、两者相反能量转变光能 ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能是同化作用的重要组成成分有机物中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能 是异化作用的重要组成部分联系光合作用为呼吸作用提供了物质基础（有机物和氧气），呼吸作用为光合作用提供了能量和原料（CO2）两者相互联系主要在绿色植物的叶绿体中进行凡是活细胞都进行，在细胞质基质和线粒体中进行在光照条件下进行五、化能合成作用硝化细菌： 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量6CO2+6H2O C6H12O6+6O2硝化细菌硝化细菌硝化细菌硝化细菌1.(20031.(2003江苏江苏) )生长旺盛的叶片，剪成生

18、长旺盛的叶片，剪成5mm5mm见方的小块，见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理抽去叶内气体，做下列处理( (如图如图) )，这四个处理中，沉入，这四个处理中，沉入底部的叶片最先浮起的是底部的叶片最先浮起的是 ( )( )C2 2、（、（20062006年江苏理综卷年江苏理综卷4 4题）光合作用的过程包括题）光合作用的过程包括光反应和暗反应光反应能够为暗反应提供的物质是光反应和暗反应光反应能够为暗反应提供的物质是（ ）A AHH和和ATPATPB BC C5 5化合物化合物C CH H2 2O O和和O O2 2、D DO O2 2和和C C3 3化合物化合物 A3.下下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中B是是， 它来自于它来自于的分解。的分解。图中图中C是是，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的 部位，用于部位，用于 。图中图中D是是，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D所需的能量来自所需的能量来自 图中的图中的H表示表示， H为为I提供提供光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质C3的还原的还原ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反