光合作用 馨凝 教师版

1、能量之源光与光合作用课前准备，钻研教材一、捕获光能的色素和结构1、 对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自。2、 将光能转换成细胞能够利用的化学能的。3、 玉米种有时会出现白化苗，白化苗由于不能进行，待种子中贮存的养分耗尽就 会死亡。4、叶绿体的结构（1） 在下观察，水稻、柑橘等被子植物的叶绿体一般 。（2） 在下观察，叶绿体的外表有膜，内部有许多_，基粒与基粒之间充满 了。（3） 每个基粒都由一个个圆饼状的 堆叠而成，这些囊状结构称为，吸收光能的色素，就分布在上。（4）每个基粒都含有以上的类囊体，多者可达100个以上，如此多的基粒和类囊体极 大地扩展了。（5）是进行光合作用的场所

2、，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能 的，还有许多进行光合作用所必需的。5、捕获光能的色素（1） 叶绿体色素 （水溶性的or脂溶性的），能够溶解在有机溶剂中， 故可用无水乙醇提取绿叶中的色素。（2） 绿叶中的色素不只种，它们都能溶解在中，但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；反之则慢。6、绿叶中色素的提取和分离【1】提取绿叶中的色素（1） 称取5 g的绿叶，放入研钵中。（2） 向研钵中放入少许和，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分的研磨。（二氧化硅有助于，碳酸钙可防止。）（3） 将研磨液迅速倒入 （漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤。将滤 液收集到试管

3、中，及时用棉塞将试管口塞严。【2】制备滤纸条将 定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条的一端，并在距这一端cm处用铅笔画一条横线。【3】画滤液细线用毛细吸管吸取 滤液，沿铅笔线地画出一条细线。待 后，再画一两次。【4】分离绿叶中的色素将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。注意，不能让滤液细线触 。（也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。）7、叶绿体色素绿叶中的色素（含量约占）叶绿素a（） （黄绿色）（含量约占） （橙黄色）叶黄素（）*因为叶绿素对 吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。二、光合作用的原理和应用1、光合作用的

4、定义：02、光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验验i o1779年荷兰科学家英格豪斯实验结果发 o1845年德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出 1864年德国科学家萨克斯做了一个实验证明 o1941年美国科学家鲁宾和卡门利用同位素进行了探究，证明得到03、科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程，这种方法叫做同 位素标记法。4、 光合作用反应方程式：o5、 光反应的场所 上，原料是，动力是，产物，光反应阶段的生化过程有两个：水的光解 )和ATP的形成()o6、 暗反应场所是，原料是，动力是ATP水解释放的能量，产物是，暗反应阶段所发生的生化

5、过程有两个：和 o7、 影响光合作用的因素主要有、和 等。(1 )温度主要影响，进而影响光合作用的进行o水分对光合作用的影响主要是因为光照强度影响水分的散失，而影口 的开闭，进而影响 的进入在大棚蔬菜等植物栽种过程中，可采用白天适当提高温度、夜间适当降低温度的方法，来提高作物的产量，这样做的原理 o一、光合作用的探究历程重难点讲解时间科学家实验过程、方法、实验现象实验结论1771 年普利斯特利点燃的蜡烛与绿色植物，密闭一蜡烛不熄灭 小鼠与绿色植物，密闭一一小鼠不易窒息植物可以更 新空气1779 年英格豪斯植物更新空气只有在光照下且只有绿叶才能更新空气植物更新空气需要绿叶和阳光1845 年梅耶根

6、据能量转换和守恒定律推测植物进行光 合作用时，吧 光能转换成 化学能储存 起来1864 年萨克斯碘蒸气黑暗 厂曝光深蓝色绿色叶片光合作用产生 淀粉绿叶12h遮光无颜色碘蒸气变化1880 年恩格尔曼水绵L切E、.，十-好氧菌只分布在光 :黑暗束照射部位的周围O2是叶绿体 释放出来的， 叶绿体是光 合作用的场 所好氧菌J无空气1完全曝光一好氧菌分布在所有受光部位1941 年鲁宾、卡门H218O、CO2释放 18O2向植物提供LH2O、C18O2释放 O2（放射性同位素标记法、对照法）光合作用释放的氧全部来自于水20世纪40年代卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然 后追踪检测其放射

7、性探明了 CO2 中的碳在光 合作用中转 化成有机物 中碳的途径* （1）普里斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。（2）萨克斯：自身对照，自变量为光照（一半曝光，另一半遮光），因变量为颜色变化。 实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中的淀粉，曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气， 检验前用酒精浴加热处理，目的使溶解色素。（3）恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体呈带状，便于观察，所用细菌的异化 作用类型为好养型。（4）鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质Hr。和C18O2），因变量为O2的放射 性，其方法为放射性同位素标记法。【随堂练习】1、卡尔文用同位素标记法追踪碳素在光合作用过程中

8、的运行：在供给小球藻14CO 2后的密 闭玻璃容器内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物。发现7s后的 代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质是A. C5B. C3C.葡萄糖D.丙酮酸二、光合作用的过程过程光反应暗反应图解光- 1-j - r- “ * * - +NADPll初 L 催：:分解；:A ):h3o :_ _ ., 11!光能转换 电能转换成 活跃化学能转换 成电能活跃化学能 成稳定化学能实质光能转化为化学能，并放出02同化C02形成有机物时间短促，以微秒计较缓慢条件必须在光下有光、无光都可以场所叶绿体类囊体.薄膜叶绿

9、体基质物质转化水光解光2H204H+O2 fATP的合成酶 ADP+PiiATP|C()2CO2固定 (2C3rH L-ATPC3的还原022、根据同位素示踪法判断C、H、0的转移途径（1） 3H20光反应 3H暗反应 （C3H2O）+3H2O（2） 14C18O2C02 固定 214C3C02还原 （14CH218O）+H218O三、外界条件变化对叶绿体内物质含量的影响环境因素的变化光照（CO供应不变）co （光照不变）较强一弱弱一较强CO2供应减少CO2供应增加H、 ATP减少或没有增加增加减少C 3增加减少减少增加C 5减少增加增加减少（CH0）生成量减少或没有增加减少或没有增加【随堂练

10、习】6、离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中c化合物与c化合物相对含量的变化是（）235A. C3化合物增多，C5化合物减少B. C3化合物增多，C5化合物增多C. C；化合物减少，C；化合物增多D. C；化合物减少，C；化合物减少7、将植物在适宜的光照，温度和充足的CO2的条件下栽培，如果将环境中的CO2含量突然将至极低水平，此时叶肉细胞内的C3，C5，和ATP的含量变化情况依次是（ ）A、上升，下降，上升B、下降，上升，下降C、下降，上升，上升D、上升，下降，下降8、下图甲表示A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。图乙表示A植物光合速率

11、在不 同光照强度环境条件下，光合速率受CO2浓度影响的变化曲线。a点与c点相比较，c点时 叶肉细胞中C3的含量；b点与c点相比较，b点时叶肉细胞中C5的含量依次是（）A.高、高B.低、基本一致C.低、高D.高、基本一致二氧化碳旅度 乙四、光合作用的影响因素及曲线分析因素图像关键点的含义在生产上的应用A点光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放CO2的量，适当提高光表明此时的呼吸强度。照强度AB段表明随光照强度加强，（2）延长光合作C 1 o光合作用逐渐加强，CO2的释用时间（例：轮2放量逐渐减少，有一部分用于作）单业.ft光补偿点/光合作用；到B点时，呼吸作（3）对温室大棚, 光 因量 x 蜓光

12、用释放的CO,全部用于光合用无色透明玻璃照子 口强/光饱和点1倍，合y作作2作用，即光合作用强度=呼吸若要降低光影击/d pH*作用强度，称B点为光补偿点合作用则用有色, 度 响c=-级里-.光照强度（植物白天光照强度应在光补玻璃。如用红色? 、A在黑暗条件下偿点以上，植物才能正常生玻璃，则透红光释呼吸所放出的C02量长）。吸收其他波长的BC段表明随着光照强度不断光，光合能力较加强，光合作用强度不断加白光弱。但较其强，到C点以上不再加强了。他单色光强。C点为光合作用的饱和点。光 合 面 积“ Awmv2 4 6 8OA段表明随叶面积的不断增 大，光合作用实际量不断增 大，A点为光合作用面积的饱

13、 和点，随叶面积的增大，光合 作用不再增强，原因是有很多 叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物质量随光合作用增 强而增加，而由于A点以后光 合作用量不再增加，而叶片随 叶面积的不断增加OC段呼吸 量不断增加，所以干物质积累 量不断降低如BC段。植物的叶面积指数不能超过C 点，若超过C点，植物将入不 敷出，无法生活下去。适当间苗、修剪， 合理施肥、浇水， 避免陡长，封行 过早，使中下层 叶子所受的光照 往往在光补偿点 以下，白白消耗 有机物，造成不 必要的浪费。温 室栽培植物时， 可增加光合作用 面积，合理密植 是增加光合作用 面积的一项重要 措施。氧化碳浓度C t o z 吸收CCL补偿点净总量

14、和点!普-普，/N欢在-一/BC剧用。球C V Z畴危出的cos 放 量CO2是光合作用的原料，通过 影响暗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 强，但当CO2浓度达到一定值 时，光合速率不再增强。如果 CO2浓度继续升高，光合作用 不但不会增加，反而奥下降， 甚至引起植物CO2中毒而影响 植物正常的生长发育。植物光合作用的最适CO2浓度 为0.1%，而空气中CO2仅为 0.03%，因此适当增加空气中 CO2浓度，可提高光合作用速 率。温室栽培植物时 适当提高室内 CO2的浓度，如 释放一定量的干 冰或多施有机 肥，使根部吸收 的CO2增多。大 田生产“正

15、其行， 通其风”，即为提 高CO2浓度、增 加产量温度1 010 40钏上度光合作用是在酶催化下进行 的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10 C35 C下正 常进行光合作用，其中AB段 (10C35C)，随温度的升高 而逐渐加强，B点(35C)以上 光合酶活性下降，光合作用开 始下降，40C50C光合作用 几乎完全停止适时播种温室栽培植 物时，白天适当 提高温度，晚上 适当降温植物“午休” 现象的原因之一叶龄戛/匕OA段为幼叶，随幼叶的不断 生长，叶面积不断增大，叶内 叶绿体不断增多，叶绿素含量 不断增加，光合作用速率不断 增加。AB段为壮叶，叶片的 面积、叶绿体和叶绿素都处于 稳定状态，光

16、合速率也基本稳 定。BC段为老叶，随叶龄的 增加，叶片内叶绿素被破坏， 光合速率也随之下降农作物、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。又可降低 其呼吸作用消耗 有机物矿质元素1虻或旷威元 1、相关名词的概念：（1）光补偿点：当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下 植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时的光照强度，这时光合作用强度主要是受光反 应产物的限制。（2）光饱和点：当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少 时的光照强度，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO浓度的限制。2（3）一

17、般阳生植物的光补偿点和光饱和点比阴生植物高。（4）总光合作用：指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。（5）净光合作用：指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时 间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。（6）CO2补偿点：植物光合作用吸收的CO2与细胞呼吸释放的CO2相等时的CO2浓度。（7）CO：饱和点：CO2达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加，这时的血浓度称为CO2矿质元素是光合作用的产物 葡萄糖进一步合成许多 有机物时所必需的物质。如缺 少N，就影响蛋白质（酶）的合 成;缺少P就会影响ATP的合 成；缺少Mg就

18、会影响叶绿素 的合成合理施肥可促进 叶片面积增大， 提高酶的合成 率，提高光合作 用速率多 因 子 影 响图 像.十m八一以浅.由4岛故度C。：丁7如房h 如矗%照强度含义p点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提 高。当到Q点时，横坐标所表示的因子，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可 采取适当提高图示的其他因子应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可 同时适当充加co2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和co2浓度以 提高光合作用速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强

19、度，调节或增加co2浓度来充分 提高光合效率，以达到增产的目的的饱和点。2、光的波长也影响光合作用的速率，通常在红光下光合作用最快，蓝紫光次之，绿光最慢。【随堂练习】9、如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控 制在最适范围内。下列分析错误的是（）甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变11.1牛Ti涩疝皿匕 h，抵祐度光舍速率10、将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室， 定叶片光合作用的强度（以CO2吸收

20、速率表示）， （）如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移调节小室CO2测定结果如图浓度，在适宜光照强度下测。下列相关叙述，正确的是b CO,浓度2co吸收速率11、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（）光照相同时间，35C时光合作用制造的有机物 的量与30C相等光照相同时间，在20C条件下植物积累的有 机物的量最多温度高于25C时，光合作用制造的有机物的 量开始减少两曲线的交点表示光合作用制造的与呼

21、吸作用 消耗的有机物的量相等12、右图表示某种绿色植物在30C时光合作用、细胞呼吸与光照强度的关系（已知光合作用、细胞呼吸的最适温度分别为25C和30C）。若温度降到25C（原光照强度和二氧化碳浓度不变），理论上图中相应点A、B、C移动方向分别为（ ）A、下移、右移、上移B、下移、左移、下移C、上移、左移、上移D、上移、右移、上移五、绿叶中色素的提取和分离1、实验原理（1）提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，所以用无水乙 醇可提取绿叶中的色素。（2）分离原理：色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上 扩散得快；溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条

22、上扩散得慢，因而可用层析液将不同的色 素分离开。2、实验过程、注意事项及操作目的色素种类主要吸收的光色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素类胡萝卜素蓝紫光橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a叶绿素b叶绿素红光和蓝紫光蓝绿色黄绿色最多较多较低最低较慢最慢U（2）结果分析色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越大。相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素宽。4、实验创新本实验中在圆形滤纸中央点一滴层析液，对叶绿体中的色素进行层析，会得到近似同心圆的 四个色素环，由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。* （1）采取定性滤纸时，注意双手尽量不要接触纸面，以免手上的油脂或其他脏物污染滤 纸。（2）折。（3）（4）根据试管的高度制备滤纸条