好光合作用的原理和应用课件

第4节能量之源——光与光合作用叶绿体中色素的提取和分离【实验】一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。二、实验程序

叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）绿叶中的色素三、实验关键1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液。四、注意事项1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。色素种类颜色含量在层析液中的溶解度扩散速度主要吸收的可见光作用蓝绿色黄绿色黄色橙黄色叶绿素类胡萝卜素3／41／4叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素最多较多最少较少最小最大较大较小最快最慢较快较慢红光蓝紫光蓝紫光吸收、传递、转化光能这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱二、叶绿体的结构和功能1．结构(1)一般呈扁平的椭球形或球形，具有

，内部有基粒和

，基粒是由

堆叠而成。(2)吸收光能的色素分布于

，与光合作用有关的酶分布在

。2．功能：是进行

的场所。⑤双层膜⑥基质⑦类囊体⑧类囊体薄膜⑨叶绿体基质和类囊体薄膜上⑩光合作用一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气。1779年，荷兰的英根豪斯结论1：只有在光下植物才能更新空气。结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。光合作用过程需要CO2参与结果结论：1845年，德国科学家梅耶指出：植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？光合作用吸收CO2

，释放O2

，还可能消耗了H2O

，那么最终的产物应该是什么呢？结论：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。1880年德国科学家恩吉尔曼现象：分析：在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。恩格尔曼的实验有什么巧妙之处。资料分析：（阅读教材100页“资料分析”）1.恩格尔曼实验的结论是什么？2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？2.从资料2可以得出什么推论？氧气是叶绿体释放的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧性细菌可确定释放氧气的部位；没有空气的黑暗环境排出了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。叶绿体是进行光合作用的场所。20世纪４0年代,美国科学家卡尔文(M.Calvin)CO2碳的同位素C14卡尔文循环：CO214(CH2O)+O214CO2+H2O14光能叶绿体光合作用产生的有机物中的碳，是否来自CO2呢？同位素标记法研究14C

O214C3（14CH2O）年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2一、光合作用探索历程

根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？碳酸哪什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶段？不是直接反应的全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应两个阶段条件：光、色素、酶场所：反应水的光解：ATP的合成：基粒类囊体膜上光能1.光反应阶段吸收、传递和转换光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：[H]、O2、ATP四、光合作用的过程条件：不需光，需多种酶场所：叶绿体基质中过程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能2.暗反应阶段C3+[H](CH2O)+C5酶ATPADP+Pi能量转变：有机物中稳定的化学能产物：CH2O

、ADP、Pi叶绿体中的色素H2O

①水的光解O2[H]ADP+Pi

酶②ATPco2C5光反应2c3①固定供氢酶酶供能②还原(CH2O)[糖类]多种酶参加催化暗反应能量转化:光能ATP活跃化学能稳定化学能元素转移O元素:H2＊O

＊O2C元素:＊C

O2＊C3＊CH2O光能光反应暗反应条件场所发生的反应产物能量变化关系有光、色素光反应、多种酶基粒片层膜上基质中1.水的光解2.ATP的生成1.CO2的固定2.C3的还原[H]、ATP、O2C2HO、ADP、Pi光能ATP中活跃化学能稳定化学能光反应[H]、ATP暗反应ADP、Pi3.光反应和暗反应的比较请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？[H]

↓

ATP↓还原受阻C3

↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑五、光合作用的实质物质变化：把简单的无机物转变为复杂的有机物能量变化：把光能转变成储存在有机物中的化学能六、光合作用的意义:物质转变和能量转变在自然界中所起的作用物质合成全球自养植物每年可以生产(4～5)×1011吨有机物“绿色工厂”能量转化每年转化太阳能3×1018千焦“巨型能量转化站”环境保护每年释放氧气5.35×1011吨“自动空气净化器”七、光合作用原理的运用植物自身因素环境因素对光合作用的影响1）光照强度2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素AB光照强度0吸收CO2阳生植物阴生植物B：光补偿点C：光饱和点应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。C光补偿点、光饱和点：阳生植物阴生植物>释放CO21.影响光合作用效率的因素—光照强度①图中A点含义：

；②B点含义：

；③C点表示：

____；光照强度为0，只进行呼吸作用光合作用与呼吸作用强度相等光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点（2）光强度B：光补偿点C2：光饱和点光照强度0吸收量CO2C2ABC1cabb(总光合量)=

a(净光合量)

+c(呼吸作用)光补偿点：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等时的光强度。光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光强度。AB光照强度0吸收CO2C2C1abcA点：黑暗时，只进行细胞呼吸区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O2AB段：弱光下，光合作用小于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2B点：光补偿点，光合作用等于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2BC1段：强光下，光合作用大于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，能代表细胞中发生的情况与B点相符的是

CA点B光照强度吸收ABC释放CO2ACO2BCO2CCO2CO2D例题：下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况。能代表细胞中发生的情况与曲线中AB段（不包括A、B两点）相符的一项是（）A一天的时间光合作用效率O光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。2.影响光合作用的因素——温度应用：增加昼夜温差轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：增加光合作用面积合理利用光能光合作用的实际应用光合作用速率3.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律:在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。(1)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浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，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饱和点。(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分4.影响光合作用的因素——矿质营养延长光合作用时间增加光合作用面积增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应提高复种指数（轮作）温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物应用——提高农作物产量的措施红光和蓝紫光适时适量施肥合理灌溉保持昼夜温差光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素？光照的长短与强弱；光的成分；CO2的浓度；温度的高低、必需矿物质元素（N、P、Mg）、水分等。1、适当提高CO2的浓度（温室大棚）；2、增加光照时间和光照强度；3、白天适当增加温度，夜间适当降低温度；4、农作物间距合理，选择适当的光源等；5、合理施肥，提供必要的矿物质元素；6、合理灌溉，提供适当水分。增加农作物产量的几点做法：为了验证光质（红光、黄光、绿光）对叶片光合作用的影响，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对预测结果进行分析。实验材料与用具：小烧杯三只、打孔器、注射器、红黄绿40W灯泡各一只、烧杯、富含C02的NaHC03稀溶液、菠菜叶。（一）实验步骤：（1）取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片(避开大的叶脉)（2）将圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，重复几次。（3）将处理过后的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，此时叶片将全都沉到水底，这是因为

。（4）取甲、乙、丙三只小烧杯，

。光照强度光合作用强度5）

。（6）在其他条件相同且适宜的条件下，光照一段时间。（7）观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。（二）结果预测：

。试在右边同一坐标图中画出不同类型的单色光下，光照强度与光合作用强度的关系曲线来说明这个问题。(2分)(一)(3)叶片细胞间隙气体逸出，内部充满了水(4)分别倒入20mL富含C02的NaHCO3稀溶液和lO片小圆形叶片。(5)分别用红黄绿40W灯泡，相同距离分别作用于三只小烧杯。(二)结果预测：单位时间内红光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最多，绿光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最少。光合作用强度红黄光强度绿例2（03广东）生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是 （） D八、化能合成作用人、动物和植物最大的区别是什么？自养生物vs.异养生物化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量

2HNO2+O22HNO3+能量能量6CO2+6H2O(CH20)+6O2硝化细菌的化能合成作用化能合成作用细菌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，这种合成作用叫化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。

1、光合作用发生的部位是

。

竞赛练习２、光合作用分为

和

两个阶段。３、光合作用释放氧气来自于

物质。４、光合作用中的ＡＴＰ形成于

反应阶段。

５、光反应为暗反应提供

和

物质。８、光反应阶段能量变化是

。

9、暗反应阶段能量变化是

10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是

。叶绿体６、光反应场所

暗反应场所是

。光反应暗反应水光［Ｈ］ATP类囊体薄膜叶绿体基质７、二氧化碳中碳的转移途径是

。co2c3(CH2O)光能活跃化学能ATP中ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能五碳化合物11.光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（）

A、水分产生的[H]数量不足

B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足

C、空气中CO2量相对增多，而起抑制作用

D、暗反应中三碳化合物产生的量太少12.下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）

A、增大O2浓度B、增大CO2浓度

C、增强光照D、调节室温13、在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当A．降低温室温度，保持昼夜温差B．提高温室温度，保持昼夜温差C．提高温室温度，昼夜恒温D．降低温室温度，昼夜恒温14、施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是A.促进植物对水的吸收B.提高了温室内C02的浓度C.提高了光照强度D.矿质元素含量高更多资源

1、图中D—E段CO2吸收量逐渐减少是因为

，以至光反应产生的

和

逐渐减少，从而影响了暗反应

强度，使

化合物数量减少，影响了CO2固定。

2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（）

A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果

B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物

C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应

D、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行光照强度逐步减弱ATP【H】还原作用五碳C15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：16下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________

。③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______④图中G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类17、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（）

A、CO2

叶绿体ATPB、CO2

叶绿素ATPC、CO2

乙醇糖类

D、CO2

三碳化合物糖类D18、在光合作用过程中，能量的转移途径是A、光能ATP叶绿素葡萄糖B、光能叶绿素ATP葡萄糖C、光能叶绿素CO2

葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B19、若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利

A.昼夜恒温25℃B.白天温度15℃，夜间温度15℃C.昼夜恒温15℃D.白天温度25℃，夜间温度15℃

D20、用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是[]A．绿色罩B．红色罩C．蓝色罩D．紫色罩A21、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）

A、增大O2浓度B、增大CO2浓度

C、增强光照D、调节室温A22、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B23、与光合作用光反应有关的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A24、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是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C25、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（）

A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应

B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应

C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应

D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应D26、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的部位在叶绿体中依次为()①外膜②内膜③基质④类囊体膜

A．③②B．③④

C．①②D．④③B27、光合作用过程的正确顺序是（）①二氧化碳的固定②氧气的释放③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤28、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧气ＤＢ1．(2009年广东华南师大附中水平测试)某同学提取得到叶绿体色素溶液后，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散得到右图结果，则1、2、3、4四条色带依次表示 (

)A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB．叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素bC．叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素D．叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素【解析】色素随层析液扩散形成1、2、3、4四条不同色素带，色素在层析液中溶解度不同，扩散速度不同，溶解度大的扩散速度快，位于最外圈即图中色素带1,1是胡萝卜素；溶解度小的扩散速度慢，位于最里圈的是叶绿素b,2、3分别是叶黄素和叶绿素a。【答案】

A5．下列①～④曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中，不正确的是 (

D

)A．①图中的X因素可表示CO2浓度，植物在较强光照时的a点值一般要比在较弱光照时的低B．③图中，阴生植物的b点值一般比阳生植物的低C．④图中Z因素(Z3>Z2>Z1)可以表示CO2浓度，当光照强度小于c值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度D．②图中Y因素最有可能代表光照强度(2007年高考山东卷)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细胞呼吸的影响，结果如下图所示。下列分析正确的是(

)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细胞呼吸消耗的有机物的量相等【解析】

A项正确：光下CO2的消耗量应为CO2吸收量与呼吸CO2释放量之和，35℃时消耗量为3.00＋3.50＝6.50，30℃时为3.50＋3.00＝6.50。B项错误：图中可见光下25℃时CO2吸收量最大，故25℃时植物积累的有机物的量最多。C项错误；25℃，光合作用CO2的消耗量应为3.75＋2.25＝6.00，而30℃、35℃时都为6.50。D项错误：图中两曲线的交点应表示光合作用积累的与呼吸作用消耗的有机物的量相等。【答案】

A如图表示某植物体内的某些代谢过程，据图回答下列问题：(1)③过程为__________，②过程为__________，①过程进行的场所是__________________。(2)在此过程中可以产生还原氢的有________(填图中数字)，需要消耗还原氢的是__________(填图中数字)。(3)假如白天突然中断了二氧化碳的供应，则C5的含量会__________