光能的捕获和利用2

第3节光能的捕获和利用C有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？一、捕获光能的色素和结构

1、实验：绿叶中色素的提取和分离原理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以用来提取色素。色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度有差别，可以用来分离色素。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。将研磨液进行过滤。胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b实验结果：思考：1.绿叶中的色素是怎样被提取出来的？又是怎样被分离开的？2.滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？3.滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？每种色素的颜色是？绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：绿叶中的色素叶绿素类胡萝卜素（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）叶绿素溶液吸收传递转化光能2.色素的功能：叶绿体中的吸收光谱色素的吸收光谱图

400500600700nm10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可见光区叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？

1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。

1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。3、叶绿体叶绿体结构模式图外膜内膜基粒基质每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。4、资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。2结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：现象：现象：没有空气黑暗极细光束完全光照讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2

部位。（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。结论:叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。二、光合作用的原理和应用1、光合作用的概念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。2、光合作用的实质合成有机物，储存能量思维探究

①

1771年英国普利斯特利证实：植物可更新污浊的空气。有人认为植物能使空气变污浊？光合作用光３、光合作用探索历程

②

1779年荷兰英格豪斯

证实：只有在光照下，只有绿叶才能更新空气。③1845年德国梅耶证实：植物在光合作用时把光能转换成化学能储存起来了。④1864年德国萨克斯证实:光合作用产生了淀粉遮光曝光加碘变深蓝色没有颜色变化同位素标记法⑦20世纪40年代美国卡尔文证实：二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，这一途径称卡尔文循环年代科学家结论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原料：二氧化碳水产物：糖类氧气场所：叶绿体条件：光多种酶2)、光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？3)、你能用一个化学反应式表示出来吗?1）分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？思考与讨论：4、光合作用化学反应式：5、光合作用过程光能叶绿体CO2+H2*

O

（CH2O)+*O2（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？光反应和暗反应的比较场所条件物质变化能量变化光反应暗反应联系基粒片层结构薄膜叶绿体基质中光、色素、酶、水、ADP、Pi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的还原光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂[H]和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。光反应条件：叶绿体中的色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素过程：场所：类囊体的薄膜上物质H2O光酶[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活跃化学能ADP+Pi酶ATP暗反应co2C5固定2c3[H]供氢酶(CH2O)[糖类]场所：条件：过程：叶绿体基质酶多种酶参加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物质能量ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能还原酶ATP供能ADP+Pi色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用总过程：光反应H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：能量变化暗反应CO2的还原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶总结：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）6、光合作用的实质把二氧化碳和水合成糖类等有机物。

光能ATP中化学能有机物中化学能

合成有机物储存能量三、环境因素对光合作用强度的影响1、影响光合作用强度的环境因素空气中的二氧化碳浓度土壤中水分光照的长短与强弱、光的成分温度的高低三、光合作用（五）影响光合作用的因素

1.叶龄叶龄光合速率随着叶龄的增大，叶的面积逐渐增大，叶内叶绿体的数量和叶绿素的含量都不断增加，光合效率也随之增加，到成熟时达到最大光合效率，之后随着叶片的衰老，叶绿素不断被分解，光合作用效率随之下降。

2.光照强度A光补偿点B光饱和点光强吸收CO2CO2放出光合速率

在一定范围内，光合作用速率随着光照强度的增加而加快，在光补偿点，光合速率等于呼吸速率，当超过光饱和点后，光合速率不再随光照强度增加而增加。（此时主要受酶和色素的含量、温度、CO2浓度等因素的限制）

3.CO2浓度CO2饱和点ACO2浓度0光合速率

CO2含量很低时，绿色植物不能制造有机物，只有当外界CO2浓度达到一定值后，光合作用才启动、在一定浓度范围内，随着CO2浓度的增加，光合作用速率加快，到了CO2饱和点后，光合作用不再随CO2浓度的增加而增加。（此时主要受光强、酶和色素的含量、温度等其他因素的限制）最适温度温度光合速率

4.温度

温度影响酶的活性，从而也影响光合速率。在一定温度范围内，光合速率随着温度的升高而加快，在最适温度下，光合速率最快，之后随着温度的升高，光合