光合作用知識(shí)點(diǎn)

1、第四節(jié) ?能量之源 -光與光合作用 ?一、 綠葉中色素的提取和分離1、實(shí)驗(yàn)原理(1) 色素的提?。荷厝苡谟袡C(jī)溶劑而不溶于水，可用無水乙醇（丙酮）等有機(jī)溶劑提取綠葉中的色素。(2) 色素的分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。2、實(shí)驗(yàn)步驟提取綠葉中的色素：稱取 5 g 綠色葉片，先剪碎，再加入少許二氧化硅和碳酸鈣，然后加入 10 mL 無水乙醇，并進(jìn)行迅速、充分的研磨，然后過濾研磨液至試管中，用棉塞塞嚴(yán)試管口。制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成長和寬略小于試管的濾紙條，將濾紙條的一段剪去兩角，并在距這一端 1 cm 處用鉛筆畫一

2、條細(xì)的橫線。畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液畫線待濾液干后， 重復(fù) 2 3 次分離綠葉中的色素： 將 3 mL 層析液倒入試管，插入濾紙條 ( 有濾液細(xì)線的一端朝下，濾液細(xì)線不能觸及層析液) ，隨后用棉塞塞緊試管。觀察現(xiàn)象：濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，從上到下依次是 ( 顏色 ) 橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素橙黃色最少最高最快葉黃素黃色較少較高較快葉綠素 a藍(lán)綠色最多較低最慢葉綠素 b黃綠色較多最低最慢4、實(shí)驗(yàn)中的操作目的及注意事項(xiàng)過程注意事項(xiàng)操作目的提取(1)選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高色素(2)研磨時(shí)加無水乙醇溶解色素研磨充分和

3、防止色素被破(3)加少量 SiO2 和 CaCO2壞(4)防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色迅速、充分研磨素盛放濾液的試管管口加(5)防止乙醇揮發(fā)和色素氧化棉塞過程注意事項(xiàng)操作目的分離使層析液在濾紙上快速擴(kuò)(1)濾紙預(yù)先干燥處理色素散(2)濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直使分離出的色素帶平整不重疊濾液細(xì)線干燥后再畫一使分離出的色素帶清晰分(3)兩次明(4)防止色素直接溶解到層析濾液細(xì)線不觸及層析液液中二、 捕獲光能的色素或結(jié)構(gòu)1、 色素的種類及功能葉綠素 a（藍(lán)綠色）葉綠素（含量約3/4 ）主要吸收紅光和藍(lán)紫光葉綠素 b（黃綠色）色素胡蘿卜素（橙黃色）類胡蘿卜素（含量約 1/4 ）主要吸收藍(lán)紫光葉黃素（黃色）2、

4、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(1) 結(jié)構(gòu)模式圖外表：雙層膜基質(zhì)：含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶(2) 結(jié)構(gòu)內(nèi)部基粒：由類囊體堆疊而成，分布有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶決定(3) 功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。3、葉綠體功能的驗(yàn)證1 實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象：水綿A：極細(xì)光束照射：好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位黑暗無空氣好氧細(xì)菌B：完全曝光：好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：a 葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所b O2 是由葉綠體釋放的三、 光合作用的探究歷程年代及科學(xué)家過程結(jié)論/結(jié)果1771年普利斯特利 （英密閉玻璃罩 +綠色植物植物可以更新空氣國）+蠟燭不易熄滅+小鼠不易窒息死亡1779年英格豪斯（荷在有光、無光條件

5、下重植物只有在陽光照射和蘭）復(fù)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)綠葉存在時(shí)，才能更新空氣1785年發(fā)現(xiàn)了空氣的組成綠葉在光下放出的是O，吸收的是 CO221845年梅耶（德國）根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定植物在進(jìn)行光合作用律時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來1864年薩克斯（德國）黑暗中饑餓處理的綠葉光合作用的產(chǎn)物除氧氣碘蒸氣外還有淀粉一半曝光變藍(lán)碘蒸氣一半遮光不變藍(lán)1941 年魯賓和卡門 （美18植物18光合作用釋放的氧氣來H O+COO222國）18植物O 2自水H2 O+C O21948 年卡爾文（美國）用 14C標(biāo)記的 CO2追蹤光CO2 中的碳元素被用于合作用合成糖類等有機(jī)物（卡1414爾文循環(huán)）COC2314C

6、6H12O6注： 1. 薩克斯實(shí)驗(yàn)中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉，使曝光與遮光形成對(duì)照。2. 薩克斯實(shí)驗(yàn)需先用酒精進(jìn)行脫色處理，再用碘蒸氣處理。3. 魯賓、卡門和卡爾文所用的實(shí)驗(yàn)方法為同位素標(biāo)記法。四、光合作用過程1、概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和 H2 O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出O2 的過程。2、反應(yīng)式光能CO2+H2 O（ CH2O） +O2葉綠體3、 過程4、 區(qū)別比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶、水、ADP、 多種酶、 CO2、ATP、HPi反應(yīng)光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)有機(jī)物（糖類的合成）換12的固定：CO1水的光解：

7、酶光C5+CO2 2C 32HO4H+O223的還原 C2的合成酶、HATP酶2C（ CHO）+ C325ADP+Pi+光能ATPATP能量轉(zhuǎn)化光能電能ATPATP 中活躍的化學(xué)能中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)階段的產(chǎn)物 H暗反應(yīng)階段產(chǎn)生的ADP是暗反應(yīng)中 C3的還原和 Pi為光反應(yīng)階段形劑， ATP 為暗反應(yīng)階段成 ATP提供了原料的進(jìn)行提供能量注：（ 1）暗反應(yīng)有光、無光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，但時(shí)間不長，故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行暗反應(yīng)。（ 2）總光照時(shí)間相同時(shí)，光照和黑暗間隔處理比一直光照積累的有機(jī)物多，因?yàn)?H 、 ATP 基本不積累

8、，利用充分，但一直光照會(huì)造成H 、ATP的積累，利用不充分。五、CO2濃度與光照強(qiáng)度變化對(duì)光合作用中 C3、C5、ATP和有機(jī)物含量變化的影響條件CCH 和 ATP（CHO）352光照由 弱強(qiáng)（ CO 濃度不2變）光照由 強(qiáng)弱（ CO 濃度不2變）CO濃度由低2高CO濃度由低2高六、影響光合作用的因素（一）內(nèi)因1. 酶的種類、數(shù)量2. 葉面指數(shù)隨葉面積增大，總光合量不斷增大，干物質(zhì)積累不斷增加，呼吸量不斷增加。當(dāng)增大到一定程度后，總光合量不再增加，原因是許多葉片被遮擋，但呼吸量隨葉面積增大仍不斷增加，故干物質(zhì)積累量逐漸降低。生產(chǎn)應(yīng)用： 適當(dāng)間苗、 修剪，合理施肥、 澆水，避免枝葉徒長； 合理密

9、植。3. 葉齡OA：隨著幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，光合速率不斷增加。AB：壯葉時(shí)，葉面積、葉綠體基本穩(wěn)定，光合速率穩(wěn)定。BC：老葉時(shí)，隨葉齡增加，葉綠素被破壞，光合速率下降。生產(chǎn)應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期應(yīng)適當(dāng)摘除老葉、殘葉，蔬菜及時(shí)換新葉。（二）外因（環(huán)境因素）1. 光A 點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，只有呼吸作用，釋放的CO2量可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)， 光合作用也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少，因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B 點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用， 即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，

10、 B 點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。BC段：CO2的吸收量為正值。 即光合作用所吸收的CO2除去細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2外，還需從外界攝取CO2，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。CO2吸收量表示凈光合速率。C 點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度到C 點(diǎn)到達(dá)最大值。之后光照強(qiáng)度再增加，光合作用強(qiáng)度不變， C 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)稱為光飽和點(diǎn)，限制C 點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量及酶的活性，外部因素是CO2濃度、溫度、水及礦質(zhì)元素等。光質(zhì)不同影響光合速率：主要原因是葉綠體中的色素對(duì)不同波長的光的吸收情況不同。生產(chǎn)應(yīng)用：間作套種植物，可合理利用光能，提高光能利用率。適當(dāng)延長光合作用時(shí)間，能增加農(nóng)作物產(chǎn)量

11、。2. CO2濃度（1）圖 1 和圖 2 都表示在一定濃度范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng) CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。此時(shí)的限制因素主要有溫度和光照強(qiáng)度。（ 2）圖 1 中 A 點(diǎn)表示 CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的CO2濃度，圖 2 中 A點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。 B 和 B點(diǎn)都表示 CO2飽和點(diǎn)。生產(chǎn)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大 CO2濃度，提高光合作用速率。3. 溫度溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。生產(chǎn)應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，白天可適當(dāng)提高溫度；晚上可適當(dāng)降低

12、溫度，以降低細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物，保證有機(jī)物的積累。4. 礦質(zhì)元素在一定范圍內(nèi)，礦質(zhì)元素越多，光合速率就越快。超過一定濃度時(shí)，光合速率不再增加，甚至?xí)鸺?xì)胞滲透失水，光合速率下降。生產(chǎn)應(yīng)用：對(duì)農(nóng)作物要適量施肥，不能過量。否則會(huì)造成土壤溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，引起細(xì)胞失水。5. 水缺水會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，影響CO2進(jìn)入細(xì)胞中，導(dǎo)致光合速率下降。七、植物的午休現(xiàn)象夏季中午溫度較高，為了減少蒸騰失水，植物會(huì)關(guān)閉氣孔，此時(shí)會(huì)阻礙CO2 的進(jìn)入，影響光合作用，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。八、化能合成作用1. 概念：自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，利用體外環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的過程。2. 舉例：硝化細(xì)菌的化能合成作用（ 1）硝化細(xì)菌不能利用光能， 但能將土壤中的氨 （NH3）氧化成亞硝酸（ HNO2），進(jìn)而將亞硝酸氧化成硝酸（ HNO3），并釋放出能量。（ 2）硝化細(xì)菌利用這兩個(gè)反應(yīng)釋放的化學(xué)能，將CO2和H2O合成糖類，供