能量之源-光与光合作用

第四节

能量之源—光与光合作用捕获光能的色素有哪些？叶绿体的结构是怎样的？叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？本节聚焦有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。1.用这种方法有什么好处？不同颜色的光照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？白化苗能存活吗？捕获光能的是叶绿体中的什么物质？2.实验——绿叶中色素的提取和分离1实验原理：（1）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？（2）实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？滤纸条放入试管后为什么用棉塞塞紧试管口？因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。二氧化硅：有助于研磨得充分；碳酸钙：可防止研磨中的色素被破坏。提取－无水乙醇；分离－纸层析法绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且它们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快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开2方法步骤中需要注意的问题：2方法步骤中需要注意的问题：色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素（蓝绿色）（黄绿色）（黄色）（橙黄色）一.捕获光能的色素和结构滤纸条上色带排序怎样？宽窄如何？从上至下：胡黄ab最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。叶绿体中叶绿素的吸收光谱色素对不同波长的光的吸收是不同的。叶绿素a和b主要吸收蓝紫光和红橙光胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。主要吸收红光和蓝紫光叶绿素（3/4)类胡萝卜素(1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素绿叶中色素主要吸收蓝紫光一.捕获光能的色素和结构1.捕获光能的色素有哪些？光强度相等的情况下：

下光合作用最强，其次是

，

下最弱白光红光和蓝紫光绿光叶绿体里的色素是否所有的光都能吸收呢？为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？讨论回答：由于叶绿素含量约占总量的3/4，而类胡萝卜素仅占1/4，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。这些捕捉光能的色素存在于叶绿体的什么部位？基质外膜内膜基粒一.捕获光能的色素和结构3.叶绿体的结构外膜内膜基粒：基质:有与光合作用有关的酶由2－100类囊体堆叠而成叶绿体中的色素分布于

。与光合作用有关的酶分布于

。

类囊体的薄膜上类囊体上、基质中结构功能：光合作用的场所，植物细胞的“养料制造车间”色素酶光反应场所：类囊体薄膜产物原料什么是光合作用？

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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。CO2+H2O

（CH2O）+O2

光能叶绿体光合作用的总反应式条件场所（5）20世纪30年代，鲁宾、卡门的实验（1）1629年，海尔蒙特的实验（2）1771年，普利斯特利的实验（4）1846年，萨克斯的实验结论：结论：结论：结论：结论：植物体内的全部营养来自水植物可以更新空气光合作用需要光，产生淀粉光合作用释放的氧全来自水二.光合作用的原理1.回眸光合作用的的探究历程（3）1779年，荷兰英格豪斯植物在阳光下可以更新空气（6）1948年，美国卡尔文结论：同位素示踪法，探究出14CO2→有机物中C的途径1648年,比利时科学家海尔蒙特(venHelmont)一.光合作用的发现：1648年,比利时科学家海尔蒙特(venHelmont)柳树土壤90多千克100克建造植物体的原料是水分谁先想到植物的生长与空气的作用有关？1771年,英国科学家普利斯特利(J.Priestley)普里斯特利对光合作用的探索普里斯特利对光合作用的探索普里斯特利指出：植物可以更新空气，但他并不知道植物更新了空气的哪种成分，也没有发现光在这个实验中的关键作用。1880年,德国科学家恩吉尔曼(C.Engelmann)水绵特点：由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成，

叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。叶绿体好氧菌20世纪30年代,美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)H2OCO2氧的同位素O18H2O18

CO218CO218O2C18O2O2H218OH2O光照射下的小球藻悬液鲁宾和卡门的光合作用实验这个实验说明什么问题？光合作用中释放的氧全部来自。水例：将植物栽培在适宜的光照、温度和CO2充足的条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3、C5和ATP含量的变化情况依次是A、增加、减少、增加B、减少、增加、减少C、减少、增加、增加D、增加、减少、减少光停，ATPADPC3C5

；CO2停，C5C3ATPADP在一透明玻璃罩内，给一植物细胞提供18O2，并给予一定的光照。请问18O会出现在细胞的哪些物质中？光反应暗反应场所条件物质变化能量变化联系3.光反应和暗反应的比较光反应为暗反应提供了[H]和ATP；暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能多种酶、CO2叶绿体基质中CO2+C52C3酶2C3（CH2O）酶[H]ATP①CO2的固定：②C3的还原：光能→ATP中活跃的化学能光、色素、酶、水类囊体的薄膜上②ATP的合成：

ADP+Pi+能量ATP酶①水的光解：

2H2O4[H]+O2光光现选取同种植物生长状况相同的两组叶片，分成A、B两组，都放置在温度适宜，CO2充足的环境中。A组给予连续光照30秒；B组每光照5秒就遮光5秒反复进行60秒（光照时间一共30秒）。请问A、B两组在30秒光照下光合作用产物的关系。A、Ａ＞BB、A=BC、A＜B注意:光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可。光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂[H]，暗反应阶段产生的ADP和Pi为光反应阶段合成ATP提供原料。光合作用的意义：1、光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。2、光合作用维持大气中O2和CO2含量的相对稳定。3、对生物的进化具有重要作用。30亿—20亿年前，蓝藻制造O2，使进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。O2可形成O3，可滤去紫外线，减轻其对生物的破坏，使水生生物开始逐渐在陆地生活，进而形成广泛分布的各种动植物。三.光合作用原理的应用1.什么叫光合作用强度？2.影响光合作用强度的因素1）光2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素指单位时间内通过光合作用制造产物的数量或消耗原料的数量光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育③光照时间光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加②光照强度叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。①光的波长光对光合作用的影响表观光合（净光合）速率和实际光合（真光合）速率的关系真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率AB光照强度光合速率0CO2吸收阳生植物阴生植物A：光补偿点B：光饱合点阳生植物阴生植物：喜阳光充足环境。(如：水稻、小麦、玉米等)：喜潮湿、背阴环境。(如：胡椒、三七、人参等)光照面积与光合作用速率的关系光合作用与光质的关系红光和蓝紫光有利于提高光合效率。黄绿光不利于提高光合效率。在蓝紫光的照射下，光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多。在红光的照射下，光合产物中糖类的含量较多。温度对光合作用的影响应用：白天适当提高温度，晚上适当降低温度，保证植物有机物的积累CO2浓度对光合作用的影响应用：施用有机肥及喷洒干冰等方法，提高大田或温室的CO2浓度。细胞呼吸受抑制光合作用与水分的关系1、影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。2、应用：根据作物的需水规律合理灌溉。吸水失水光合作用速率与必需元素供应的关系（1）N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分。（2）P：是叶绿体膜、NADP+和ATP的重要组成成分。（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。光合速率与叶龄的关系（一）什么叫化能合成作用？利用体外环境中的某些

氧化时所释放的

来制造有机物举例：

四.化能合成作用无机物能量硝化细菌自养与异养的根本区别是什么？四.化能合成作用（二）根据获取有机物的方式不同，可将生物分为1.自养型a光能自养型:b化能自养型:特点——以光能为能量来源特点——以化学能为能量来源无机物2.异养型代表生物——硝化细菌、硫细菌等代表生物——动物、营腐生或寄生的真菌、大多数细菌代表生物——绿色植物、光合细菌有机物光能化学能有机物有机物同化CO2+H2O*

(CH2O)+O2*

光能叶绿体2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2a光能自养型:b化能自养型:（04上海）下面是有关光合作用的问题。（1）图1表示的反应过程进行的场所是

。（2）请据图1回答：①在有光条件下，停止供给CO2时，二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的

；磷酸甘油酸的浓度变化如图2的

。②在CO2存在的条件下，将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油醛的浓度变化如图2的

。图2叶绿体基质DCB（3）图3表示绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。图4表示该植物在不同温度下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系。请据图回答：①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在光强度为

和

千勒克斯下的测定值。②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量）为0.8，在25℃条件下，1小时内呼吸作用放出的CO2量为

毫升。图442.516②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量）为0.8，在25℃条件下，1小时内呼吸作用放出的CO2量为

毫升。③若该植物的呼吸商为0.8，在25℃、4千勒克斯光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸作用所产生的CO2外，每小时还应从外界吸收CO2

毫升。④在4千勒克斯光强度下，25℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15℃时的

倍，这主要是因为

。图4541.4温度影响光合作用中酶的活性16（05上海）回答有关光合作用问题。（1）图中X1、X2、X3的差异是由于

影响了光合作用的

所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采用的简便而有效的措施是

。（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于

影响了光合作用的

所致。（3）图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中

反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长期和现蕾开花期的曲线依次是

。CO2浓度和温度暗反应施放干冰增加CO2浓度或适当升温光质光反应光、暗Z3、Z2、Z1实验目的：①验证酵母菌有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2多；②光照减弱使光合作用产生O2减少。请依据所给的实验装置(如图)实验材料和用品，在给出的实验方法和步骤的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果。材料和用品：菠菜叶片、打孔器、真空泵、纱布(包住试管可部分遮光)