第五章第四节能量之源-光与光合作用

能量之源—光与光合作用第4节主要考点：实验：绿叶中色素的提取和分离叶绿体的结构和功能光合作用的探究历程光合作用的过程光合作用的影响因素六、化能合成作用七、补偿点和饱和点的移动问题八、关于光合作用和呼吸作用的关系实验：绿叶中色素的提取和分离一、实验原理：１、绿叶中色素提取的原理是：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如

。２、绿叶中色素分离的原理是：四种色素都能溶解在层析液中，

不同，不同。

在层析液中的

溶解度最高，扩散速度最快，

次之，

溶解度最低，扩散得最慢。胡萝卜素叶黄素和叶绿素a叶绿素b扩散的速度无水乙醇溶解度考点一：纸层析法二、实验流程：提取色素制备滤纸条画滤液细线色素分离观察结果鲜嫩、颜色深绿的叶片；称取、剪碎；加入SiO2和CaCO3、10ml无水乙醇，迅速研磨并用单层尼龙布过滤，过滤后及时用棉塞将试管塞严距剪去两角的滤纸（干燥）一端1cm处用铅笔画一条细线用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线画一细线，待干后再画一两次。线要细、齐、直。将适量层析液倒入试管，插入滤纸，棉塞塞紧试管口。注意，细线不能触及层析液滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素胡萝卜素（橙黄色）叶绿素ａ（蓝绿色）叶绿素ｂ（黄绿色）叶黄素（黄色）胡叶？a,b也叶绿素a（蓝绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素b（黄绿色）三、实验结果色素本身的颜色种类叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色吸收光能红光蓝紫光蓝紫光1.色素提取液无色或呈淡绿色的原因可能是：(1)研磨不充分，色素未能充分提取出来；(2)材料过少或无水乙醇过多，色素溶液浓度小；(3)未加碳酸钙，色素分子部分被破坏。选材：要选取颜色常绿、质地细嫩、新鲜的叶片，这样的叶片才含有较多的色素。剪成小块时，要注意将叶脉等组织去掉。注意事项：１、加入二氧化硅的目的：。２、加入少许碳酸钙的目的：

。使研磨更充分、更有效地破坏细胞结构；防止叶绿素在研磨过程中受到破坏3、制备滤纸条时，将滤纸条的一端剪去两角的目的：

。4、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。原因是：

。5、胡萝卜素在色素带的宽窄以及颜色深浅的不同，与4种色素含量的多少有关（含量多的色素带宽），最宽的是

，其次是

，最窄的是

。使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果色素易溶解于层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果叶绿素a叶绿素b胡萝卜素

分别在A、B、C三个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂(注：“＋”表示加；“－”表示不加)。经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。试回答：(1)A处理得到的溶液颜色是__________________，原因是_________________________________。(2)B处理得到的溶液颜色是_________________，原因是___________________________________。(3)C处理得到的溶液颜色是__________________，原因是_________________________________。黄绿色

未加CaCO3，部分色素被破坏无色色素不能被溶解深绿色色素被充分提取出来4．某同学在做叶绿体中色素的提取和分离实验的过程中，在研磨叶片时，忘记了加入少许碳酸钙，那么，滤纸条上色素分离的情况()A．四条色素带与正确操作的无差异B．上面两条色素带正常，下面两条色素带颜色变浅C．下面两条色素带比正常操作的更宽D．上面两条色素带颜色变浅，下面两条色素带正常解析：叶绿素分子结构中含有一个镁原子，当细胞破裂时，细胞液内有机酸中的氢可以取代镁原子而成为褐色的去镁叶绿素，碳酸钙可中和有机酸以防止去镁反应的发生，从而保护叶绿素。忘记加入碳酸钙，会导致叶绿素a与叶绿素b含量减少。答案：B考点二：光合作用的场所：一般呈

形或

形；在电子显微镜下可以看到其外表有

，内部有许多由

组成的基粒，基粒之间充满了

；吸收光能的四种色素分布在

的

上。叶绿体叶绿体椭球球双层膜类囊体基质类囊体薄膜叶绿体内的基粒扩展了其受光面积，叶绿体内含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此，叶绿体是高等植物进行光合作用的场所。原核生物蓝藻虽然没有叶绿体，但也能进行光合作用，原因是其含有与光合作用有关的色素，藻蓝素和叶绿素。叶绿体中的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿体中的色素叶绿素（占总量的3/4）类胡萝卜素（占总量的1/4）形成需要光、酶、Mg2+等功能：吸收、传递、转化光能叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光吸收光能的四种色素分布在类囊体的薄膜上叶绿素类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光色素叶黄素胡萝卜素叶绿素a叶绿素b（蓝绿色）（黄绿色）（橙黄色）（黄色）含量约占3/4含量约占1/4

极细光束黑暗中光照下好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位的周围好氧菌集中在被光束照射到的部位附近隔绝空气黑暗环境用极细光束照射完全暴露在光下捕获光能的结构氧是由

叶绿体释放出来的，

叶绿体是进行光合作用的场所。光合作用需要光照。本实验设计的巧妙之处在于：a.选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌确定O2释放的部位，便于观察。b.没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。考点三、光合作用探索历程考点四、光合作用的过程１、概念：指绿色植物通过

，利用

，把

和

转化成储存着能量的有机物，并且释放出

的过程。分为

阶段和

阶段。

叶绿体光能二氧化碳水氧气光反应暗反应不但提出物质转化（无机物变成有机物），还提出了能量转化（把光能转化成化学能）光合作用的场所——叶绿体不要把叶绿体写成叶绿素不要把有机物写成葡萄糖或者淀粉CO2

+H2O*

（CH2O)+O2*光能叶绿体光合作用化学反应式光合作用的O2来自H2OH2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP酶光、色素、叶绿体内的类囊体膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶1.光反应阶段条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]CO2糖类五碳化合物C5

蛋白质脂质CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原基质多种酶[H]ATP2.暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、

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)酶糖类[H]、ATP色素分子可见光ADP+PiATP酶吸收2H2OO24[H]光解2C3C5CO2固定多种酶

+H2O还原酶光反应暗反应(CH2O)3.光合作用的过程：?ATP和NADPH由

向移动类囊体叶绿体基质4.光反应阶段与暗反应阶段的比较类囊体的薄膜上叶绿体的基质中光、色素、酶酶、[H]、ATP(有无光均可)光能→ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能1.水的光解1.CO2的固定2.C3的还原2.ADP合成ATP增加减少减少减少减少增加增加增加增加增加减少增加增加减少减少减少5.光合作用过程中条件改变所出现的情况2．下图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图，C点与B点相比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量发生的变化依次是()A．升、升、升、升 B．降、降、降、降C．降、升、升、升 D．升、升、降、降CCO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体光合作用的强度———是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。考点五、光合作用的影响因素影响光合作用的环境因素：H2OCO2光（光照强度、光质、光照时间）温度矿质元素真正光合速率1、光OBCACO2吸收CO2释放呼吸速率净光合速率光照强度光饱和点D光补偿点A、光照强度A点：光合作用为0，只有呼吸作用；AB段：光合作用增强，呼吸作用不变，但呼吸大于光合；B点：光合作用等于呼吸作用（光补偿点）；BC段：光合作用增强，呼吸作用不变，但呼吸小于光合；C点：光合作用不再增加（光饱和点），限制因素：内因（色素、酶）、外因（CO2浓度、温度等）纵坐标“CO2

吸收量”代表光合总产量，还是光合净产量？光合总产量和光合净产量常用的判定方法：①如果CO2

吸收量出现负值，则纵坐标为光合净产量；②（光下）CO2

吸收量、O2释放量和葡萄糖积累量都表示光合净产量；③光合作用CO2

吸收量、光合作用O2释放量和葡萄糖制造量都表示光合总产量。B、光质：白光＞红光＞蓝紫光。。。＞绿光C、光照时间：在生产上应用:a.适当提高光照强度b.阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低(如图中虚线所示)，故可以间作，合理利用光能。c.延长光合作用时间(例：轮作)d.对温室大棚用无色透明玻璃e.若要降低光合作用则用有色玻璃。如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱。但较其他单色光强。2、CO2浓度CO2浓度0（1）在一定范围内随着CO2浓度的升高，光合作用的强度增强。但当CO2增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。（2）A点表示光和速率等于呼吸速率，即CO2补偿点；

B点为CO2饱和点。限制B点因素是酶的数量和活性以及光照强度等。（3）应用：ABCO2吸收CO2放出大田——合理密植（“正其行，通其风”）、施用有机肥；温室还可以用CO2发生器措施：⑴温室：①燃烧植物桔杆，②使用二氧化碳发生器,③与猪舍鸡舍鸭棚连通.⑵大田：①确保良好通风；②增施有机肥料；③深施“碳铵”。

空气中CO2含量一般占330mg/L，与植物光合所需最适浓度（1000mg/L）相差太远。必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”3、水水是光合作用的原料和反应的介质，如果缺水既可直接影响光合作用，又可间接影响光合作用（如：中午温度过高，植物蒸腾作用丢失大量的水，导致气孔关闭，限制CO2的进入）应用：根据作物的需水规律合理灌溉。光合作用强度O时间：盛夏A

7101214184、温度影响酶的活性温度光合强度（1）农田：受季节限制（2）温室适当提高温度，保持昼夜温差夜晚适当降温，保持昼夜温差冬季：夏季：适时播种温度会直接影响酶的活性.由于暗反应是酶促反应,故温度主要影响暗反应.5、必需元素光合速率必需元素氮：各种酶、NADP＋、ATP、叶绿素（促叶）磷：NADP＋、ATP、叶绿体膜（促根）镁：叶绿素的重要成分钾：促进淀粉的形成并将其运输到块根、块茎和种子等器官中。（促茎）6、多因子影响原因：叶片内的气体溢出，使细胞间隙充满水。原因：消耗原有的O2探究:环境因素对光合作用强度的影响原因：细胞积累O2，浮力增大原因：为光合作用提供原料1、自养生物：2、异养生物：能将无机物合成为储有能量的有机物的生物。不能自己把无机物合成为有机物，只能利用环境中现成的有机物制成为自身的组成物质的生物。人、动物、真菌、大多数细菌等化能合成作用：利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。其中，合成有机物的能量就是来自无机化合物的分解。例如：绿色植物、蓝藻。如硝化细菌光能自养型化能自养型考点六、化能合成作用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的合成作用.

硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量硝化细菌具有①氮循环②除臭的功能考点六、化能合成作用考点七：补偿点和饱和点的移动问题CO2浓度0ABCO2吸收CO2放出CO2浓度或光照强度饱和点补偿点1、呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2（光）补偿点应右移，CO2（光）饱和点应左移2、呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率增加时，CO2（光）补偿点应左移，CO2（光）饱和点应右移3、呼吸速率增加，CO2（光）补偿点应右移；呼吸速率减小，CO2（光）补偿点应左移【变式训练】已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25℃、30℃，如图所示曲线表示该植物在30℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25℃的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），从理论上讲，图中相应点的移动分别是A.a点上移，b点左移，m值增大B.a点不移，b点左移，m值不变C.a点上移，b点右移，m值下降D.a点下移，b点不移，m值上升A6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2叶绿体光能C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶O2、C6H12O6CO2各项生命活动考点八：关于光合作用和呼吸作用的关系绿色植物在光下：氧气释放量（CO2吸收量、葡萄糖生产量）=光合量-呼吸量在暗处或植物体的非绿色部分：氧气吸收量（CO2释放量、葡萄糖消耗量）=呼吸量光合作用、呼吸作用都进行只进行呼吸作用考点八：光合作用与呼吸作用合成代谢分解代谢叶绿体分解有机物；释放能量产生ATP合成有机物；储存能量（光能→化学能）光合作用产生的有机物和氧气可被呼吸作用所利用；呼吸作用产生的CO2可被光合作用所利用。光能→电能→活跃化学能→稳定化学能（储存）稳定化学能→活跃化学能（ATP）+热能（散失）分解有机物，形成ATPCO2+H2O→有机物酶光、色素、酶细胞质基质、线粒体2、以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系

(1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系2、以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系

(1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系2、以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系

(1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系2、以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系

(1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系(2)光合速率与呼吸速率的关系①绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。②绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率④三者的常用表示方法：光合、呼吸速率的测定实验探究(1)净光合速率的测定(如图)①NaHCO3溶液的作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。②植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内液滴右移的体积即是净光合速率。③条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。(2)呼吸速率的测定(如上图)①上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把NaHCO3溶液换成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用释放的CO2。②植物呼吸作用的指标：植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即是呼吸速率。③条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。3、光合作用和呼吸作用中[H]、ATP的来源和去向比较【例1】(经典题)光合作用和细胞呼吸是植物体最重要的生命活动，右图为其简单过程示意图。下列有关叙述正确的是(

)A．图中代表光合作用的是③②，代表细胞呼吸的是①④

B．图中②③发生在叶绿体内，①④过程发生在线粒体内

C．植物细胞内部都能发生①②③④过程，且都能产生ATPD．图中X和Y代表同一物质，X产生于叶绿体基质中，Y产生于线粒体中A【例2】(2010·南京调研)下图是测定发芽种子的呼吸类型所用装置(假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响)，下列有关说法错误的是(

)C核心术语

(1)光合作用(光反应、暗反应、水的光解、CO2的固定、C3的还原、C5的再生、类囊体、叶绿体基质)(2)细胞呼吸(有氧呼吸、无氧呼吸、细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜)(3)绿叶中色素的提取和分离(纸层析法、层析液、无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙、滤液细线)胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿体中的色素叶绿素（占总量的3/4）类胡萝卜素（占总量的1/4）形成需要光、酶、Mg2+等功能：吸收、传递、转化光能叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光光合速率波长（nm）400500600700不同波长下菜豆的光合速率①植物在能量相等的不同单色光下，红光和