《能量之源-光与光合作用》

第4节能量之源－光与光合作用一、实验：绿叶中色素的提取和分离原理解读(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。（一）提取色素(1).研磨材料:5g鲜绿叶药品SiO2——有助于研磨充分CaCO3

——防止色素被破坏无水酒精——溶解色素步骤(2).过滤：获取绿色滤液（二）制备滤纸条画铅笔线（三）画滤液细线：细、直、齐。用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。滤液细线画滤液细线（四）分离绿叶中的色素插滤纸条层析液培养皿滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？★层析液不能没及滤液细线——防止色素溶于层析液色素种类颜色色素含量溶解度扩散速度

橙黄色

黄色蓝绿色黄绿色最少较少最多较多高低快慢3、实验结论色素对光的吸收叶绿体中的色素提取液400500600700波长/nm叶绿体色素吸收光谱叶绿色a叶绿素b类胡萝卜素叶绿体中的色素叶绿素（含量约占总量的3/4）类胡萝卜素（含量约占总量的1/4）主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）色素功能：吸收、传递和转化光能1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜对蔬菜光合作用最有利？2.对绿色植物进行饥饿处理的暗室中安装的工作灯最好是发什么颜色光的灯管？问题探讨无色绿色例1

下图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则右图②所示结果最有可能来自于A．水培的洋葱叶B．生长的柳树幼叶C．培养的衣藻D．秋冬的银杏落叶D2．甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(

)A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多C．丙可能是正确操作得到的理想结果

D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3C例3下图表示叶绿体中色素的吸收光谱（颜色深、浅分别表示吸收量多、少）．甲、乙两图分别是A．胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱B．叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱B叶绿体的结构外膜内膜基粒基质类囊体捕获光能的色素分布在___________类囊体的薄膜上光合作用需要的酶分布在___________类囊体的薄膜上和基质中1880年恩格尔曼实验结论：氧是由叶绿体释放出来的

水绵好氧细菌黑暗处理极细光束照射暴露在光下叶绿体是光合作用的场所。叶绿体的功能恩格尔曼实验的巧妙之处1、为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌可确定释放O2的部位。2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。恩格尔曼实验的巧妙之处3、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验有，光和无光部位形成对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。积极思考恩格尔曼的第二个实验分析：这一巧妙的实验说明了什么？好氧型细菌水绵叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用,放出氧气.1．通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次为：（）

A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB．胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素

C．叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素

D．叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素2．在圆形滤纸的中央点上色素滤液，对叶绿体的色素进行纸层析法分离，会得到近似同心的四个色素环，排列在最里圈的色素呈（）

A．橙黄色B．蓝绿色C．黄绿色D．黄色前情回顾AC5、如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具，下列叙述错误的是(

)。

A．图①加入研钵内的物质有无水乙醇、SiO2、CaCO3B．将浆糊状研磨液倒入②中，漏斗基部应放一块单层尼龙布C．③画滤液细线的要求是细、齐、直D．④层析结果色素带最宽的是叶绿素b，扩散最快的是叶黄素D6、如图为叶绿体亚显微结构简图，下列叙述中错误的是(

)。A．①②均为选择透过性膜B．与光合作用有关的色素分布在③上C基粒是由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成D．与光合作用有关的酶只分布在③上D3、在进行绿叶中色素的提取和分离的实验时不让层析液触及滤液细线的原因是（）

A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果

B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散

C．色素会溶解在层析液中而使实验失败

D．滤纸上的几种色素会混合起来不分散4、如图做色素层析分离的正确装置是（）

CD二、光合作用的原理和应用(一)什么叫光合作用？(二)光合作用的探究历程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。

五年后①1648年比利时海尔蒙特的实验柳树增重80kg土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？②1771年普利斯特利实验结论：植物可以更新空气③1779年，荷兰的英根豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功结论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。④1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳⑤1845年，德国的科学家梅耶指出：植物光合作用时，把光能转换成化成化学能储存起来。⑥1880年恩格尔曼水绵实验证明：

叶绿体是光合作用的场所。

氧是由叶绿体释放出来的⑦1864年萨克斯实验绿色叶片黑暗处理（饥饿处理）一半遮光一半曝光碘蒸汽不变蓝变蓝一半遮光一半曝光酒精脱色结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉？？光合作用的探究历程海尔蒙特建造植物的原料是H2O普里斯特利植物可以更新空气英根豪斯只有在光下植物才能更新空气1785年放出的气体是O2，吸收的是CO2梅耶植物把光能转化为化学能储存起来恩吉尔曼叶绿体是光合作用的场所萨克斯绿色叶片在光下产生了淀粉CO2+H2O叶绿体光能糖类(CH2O)+O21、光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？2、CO2是怎样合成有机物(CH2O)？未解之谜：

同位素标记法CO2H218O18O2C18O2H2OO2第一组第二组⑧美国鲁宾和卡门实验结论：光合作用释放的氧气全部来自水

用14C标记14CO2，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。⑨20世纪40年代卡尔文的实验

(CH2O)

2C3C5CO2卡尔文循环：CO2→C3→(CH2O)CO2+H2O叶绿体光能(CH2O)+O2光合作用的总反应式：

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。光合作用的定义：三、光合作用的过程CO2光反应光合作用总过程：色素分子可见光2H2OO2C52C3多种酶(CH2O)能固定还原酶暗反应ADP+PiATP4[H]酶吸收光解光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中场所：条件：物质变化能量变化供暗反应使用ADP+Pi色素分子可见光ATP2H2OO24[H]酶吸收光解暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi叶绿体的基质中

ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)+C5＋H2O酶糖类[H]，ATP，酶，有光、无光场所：条件：物质变化能量变化C52C3多种酶(CH2O)能固定还原酶ADP+PiATP4[H]CO2光反应H2O→[H]+O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成：暗反应C3的还原：

2C3(CH2O)+C5酶ATP[H]CO2的固定：

CO2+C5→2C3酶总结：过程比较

光反应暗反应进行部位进行条件物质转化能量转化联系类囊体薄膜上光、色素、酶①水→O2+[H]②ATP的合成①CO2的固定和C3的还原②ATP水解光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→葡萄糖中稳定化学能叶绿体基质中多种酶、有光、无光暗反应为光反应提供Pi和ADP光反应为暗反应提供[H]和ATP原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）？叶绿体中ATP、ADP的运动方向CO2光反应色素分子可见光2H2OO2C52C3多种酶(CH2O)能固定还原酶暗反应ADP+PiATP4[H]酶吸收光解ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动ATP由类囊体薄膜叶绿体基质运动正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、[H]、ATP和（CH2O）含量如何变化？若突然停止CO2的供应呢？？环境条件改变时

C3、C5含量变化的分析（1）CO2浓度不变，光照减弱，则ATP和[H]_______，C3的含量

，C5的含量

,(CH2O）的含量

________（2）光照不变，CO2浓度减弱,C3的含量

，ATP和[H]_______，C5的含量

,(CH2O）的含量

________C5C3CO2ATP、[H]（来自光反应）（CH2O）固定还原增多减少增多减少增多减少减少减少OA相对浓度B1%CO20.003%CO2100200300400时间/s【例1】在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。（1）图中A物质是

_______

（C3化合物、C5化合物）。C3化合物(2)将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累

（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度比B的

（高、低）。此时该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的

（高、低），其原因是

高低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少2、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（）A、在植物体内的葡萄糖中发现B、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现D、在植物体周围的空气中发现D3、光合作用过程的正确顺序是（）①二氧化碳的固定②ATP的合成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.③④②①⑤Ｄ4、下图是光合作用过程图解，请回答下列问题：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化合物糖类影响光合作用速率的环境因素及其运用水光照强度酶温度矿质元素CO2浓度影响光合作用的因素6O26CO212H2O光能叶绿体C6H12O6+++6H2O1）光照：光照强度、光的波长（光质）、

光照时间、光照面积2）二氧化碳浓度3）温度4）水分5）矿质元素影响光合作用的环境因素①图中A点含义：

；②B点含义：

；③C点表示：

；④OA段表示：____________________________⑤AB段（不包括AB两点）表示___________________________;⑥BC段（不包括B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，称为光补偿点光合作用强度不再随光照强度增强而增强，对应的D点为称为光饱和点1）光照强度呼吸速率大于光合速率光合速率大于呼吸速率BcA光照强度CO2吸收CO2释放0光补偿点光饱和点D呼吸速率对应例题：下列相关叙述，正确的是（）A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移D⑦如果自然界中某种植物，在白天光照强度较长时间为B的条件下能否正常生长？BcA光照强度CO2吸收CO2释放0⑧若是阴生植物，B点在横轴上是向左移还是向右移？A点？阴生植物阳生植物对应例题：下图为四种植物（ⅠⅡⅢⅣ）在不同光照强度下光合作用速率的曲线，其中最适于在荫蔽条件下生长的植物是（）

A、ⅠB、ⅡC、

ⅢD、ⅣD净光合速率和总光合速率、呼吸速率的关系净（表观）光合速率=BcA光照强度CO2吸收速率0D呼吸速率净光合速率总光合速率有机物积累量消耗量=有机物产生量（或制造量）黑暗下可测光下可测总（真正、实际）光合速率呼吸速率-CO2固定量（从外界）吸收CO2自身呼吸产生的CO2O2产生量自身呼吸消耗的O2O2释放量（到外界中）==---植物组织细胞净光合速率的测定灭活的植物NaHCO3NaHCO3测定条件：在光照下测定净光合速率AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2C释放量

CO2S1S2S3呼吸消耗量：总光合作用量：净积累量：DEOA与OD围成的面积（S1+S3）AC与AE围成的面积—呼吸消耗（S2—S1）净值+呼吸消耗量（S2+S3）

对应训练：(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呼吸作用的影响，结果如图所示。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呼吸作用消耗的有机物的量相等A制造的、产生的——

值测定的、积累的——

值总净应用：控制好光强

措施：

①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。图2中B′点表示：

2）二氧化碳浓度图1中A点表示：图1中B点表示：

进行光合作用所需CO2的最低浓度（指外界CO2浓度）光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点光合作用速率不再随CO2浓度升高而升高，即CO2饱和点光合作用速率不再随CO2浓度升高而升高，即CO2饱和点图2中A′点表示：措施：

①多施有机肥或农家肥；

②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量；③大棚中可以释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。①光合作用是在

的催化下进行的，温度直接影响

；②B点表示：

；③BC段表示：

；

酶的活性酶此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降

3）温度应用：（1）大田中适时播种（2）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。（3）适时浇水，使气孔开放，加强蒸腾，降低植物体温度（1）直接原因：水作为光合作用的原料，但只占蒸腾失水的1%。（2）间接原因（主要):缺水时气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞，使碳反应原料不足，从而使光合速率下降。（3）农业生产上灌溉时应注意什么？适时适量灌溉4）水夏季，在晴天、阴天、多云、高温干旱四种天气条件下，猕猴桃的净光合作用强度(实际光合速率与呼吸速率之差)变化曲线不同，表示晴天的曲线图是（）B阴天多云高温（干旱）对应例题：导致植物夏季中午光合作用“午休”的直接原因是（）

A.温度过高，蒸腾过强，缺乏光反应原料水

B.温度过高，酶活性降低

C.气孔光比气孔关闭,缺乏D.呼吸作用过强,无有机物积累C温度过高，为防止水分的蒸发，气孔光比气孔关闭,

CO2

减少，光合作用减弱

“午休”原因：5、矿质元素对光合作用强度的影响（1）矿质元素在光合作用中所起的作用，请举例说明。矿质元素光合速率0（2）据图分析矿质元素对光合作用的影响规律。矿质元素的使用量是不是越多越好？为什么？（3）在农业生产上，施肥时应把握什么原则？适时适量施肥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：叶绿素的重要组分例题：图中甲、乙、丙分别表示几种环境因素对小麦光合作用强度的影响，除各图中所示因素外，其他因素均控制在小麦生长的适宜范围。请据图回答以下问题：光照光照温度乙甲丙（1）甲图P点，限制小麦光合作用强度的因素为

。乙图Q点，高CO2浓度条件下，若要进一步提高光合作用应注意满足植物生活的

条件（请依据上述三图作答）。预计丙图Q点之后3条曲线的变化趋势为

。光照强度适宜温度3条曲线都会随着温度升高而呈逐渐下降趋势多因素对光合作用的影响（2）夏天中午光照强烈时，小麦光合作用强度低的主要原因可以用

图来说明，具体解释为

。（3）在气候寒冷时，即使在全日照下玫瑰也不能以最快的速度生长，可以用

图来说明，这主要是因为

的缘故。乙光照强烈时叶片气孔逐渐关闭,导致体内CO2浓度降低,光合作用强度下降甲和丙气温较低，酶活性受限制光照光照温度乙甲丙四、化能合成作用概念：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。如：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。硝化细菌的化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量

2HNO2+O22HNO3+能量

能量6CO2+6H2O(CH2O)+6O2

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。自养生物：光能自养型（如：绿色植物、蓝藻）异养生物：人、动物、真菌、大多数细菌化能自养型（如：硝化细菌）四、光合作用的过程水的光解ATP的合成2.暗反应二氧化碳的固定三碳化合物的还原光合作用五、影响光合作用的因素及原理应用、相关曲线分析一、色素的提取和分离、色素的作用二、光合作用的场所---叶绿体（恩格尔曼）三、光合作用的探究历程1.光反应：光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分、矿质元素净光合速率、总光合速率、呼吸速率的关系及表示方法六、化能合成作用硝化细菌1、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、CO2B2、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