《能量之源-光與光合作用》

第4節(jié)能量之源－光與光合作用一、實驗：綠葉中色素的提取和分離原理解讀(1)提?。喝~綠體中的色素溶于有機溶劑而不溶于水，可用無水乙醇等有機溶劑提取色素。(2)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散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。（一）提取色素(1).研磨材料:5g鮮綠葉藥品SiO2——有助于研磨充分CaCO3

——防止色素被破壞無水酒精——溶解色素步驟(2).過濾：獲取綠色濾液（二）制備濾紙條畫鉛筆線（三）畫濾液細線：細、直、齊。用毛細吸管，吸取少量濾液，沿著鉛筆線均勻地畫，待濾液干燥后再畫2—3次。濾液細線畫濾液細線（四）分離綠葉中的色素插濾紙條層析液培養(yǎng)皿濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？★層析液不能沒及濾液細線——防止色素溶于層析液色素種類顏色色素含量溶解度擴散速度

橙黃色

黃色藍綠色黃綠色最少較少最多較多高低快慢3、實驗結論色素對光的吸收葉綠體中的色素提取液400500600700波長/nm葉綠體色素吸收光譜葉綠色a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠體中的色素葉綠素（含量約占總量的3/4）類胡蘿卜素（含量約占總量的1/4）主要吸收藍紫光和紅光主要吸收藍紫光葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）色素功能：吸收、傳遞和轉化光能1.溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜對蔬菜光合作用最有利？2.對綠色植物進行饑餓處理的暗室中安裝的工作燈最好是發(fā)什么顏色光的燈管？問題探討無色綠色例1

下圖中①代表新鮮菠菜葉的光合色素紙層析結果，則右圖②所示結果最有可能來自于A．水培的洋蔥葉B．生長的柳樹幼葉C．培養(yǎng)的衣藻D．秋冬的銀杏落葉D2．甲、乙、丙、丁四位同學，在利用新鮮綠色菠菜葉為實驗材料，用層析法進行葉綠體中色素的提取和分離實驗時，由于操作不同，而得到了以下四種不同的層析結果。下列分析錯誤的是(

)A．甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B．乙可能是因為研磨時加入無水乙醇過多C．丙可能是正確操作得到的理想結果

D．丁可能是因為研磨時未加入CaCO3C例3下圖表示葉綠體中色素的吸收光譜（顏色深、淺分別表示吸收量多、少）．甲、乙兩圖分別是A．胡蘿卜素、葉綠素的吸收光譜B．葉綠素、胡蘿卜素的吸收光譜C．葉黃素、葉綠素的吸收光譜D．葉黃素、胡蘿卜素的吸收光譜B葉綠體的結構外膜內膜基?；|類囊體捕獲光能的色素分布在___________類囊體的薄膜上光合作用需要的酶分布在___________類囊體的薄膜上和基質中1880年恩格爾曼實驗結論：氧是由葉綠體釋放出來的

水綿好氧細菌黑暗處理極細光束照射暴露在光下葉綠體是光合作用的場所。葉綠體的功能恩格爾曼實驗的巧妙之處1、為什么選用水綿和好氧細菌作為實驗材料？水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。好氧細菌可確定釋放O2的部位。2、為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，可排除光線和氧的干擾。恩格爾曼實驗的巧妙之處3、為什么先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？用極細光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗有，光和無光部位形成對照實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。積極思考恩格爾曼的第二個實驗分析：這一巧妙的實驗說明了什么？好氧型細菌水綿葉綠體主要吸收紅光和藍光用于光合作用,放出氧氣.1．通過紙層析法分離葉綠體色素，結果在濾紙條上出現4條色素帶，從上而下依次為：（）

A．胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素bB．胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、葉黃素

C．葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素

D．葉黃素、葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素2．在圓形濾紙的中央點上色素濾液，對葉綠體的色素進行紙層析法分離，會得到近似同心的四個色素環(huán)，排列在最里圈的色素呈（）

A．橙黃色B．藍綠色C．黃綠色D．黃色前情回顧AC5、如圖表示綠葉中色素的提取和分離實驗的部分材料和用具，下列敘述錯誤的是(

)。

A．圖①加入研缽內的物質有無水乙醇、SiO2、CaCO3B．將漿糊狀研磨液倒入②中，漏斗基部應放一塊單層尼龍布C．③畫濾液細線的要求是細、齊、直D．④層析結果色素帶最寬的是葉綠素b，擴散最快的是葉黃素D6、如圖為葉綠體亞顯微結構簡圖，下列敘述中錯誤的是(

)。A．①②均為選擇透過性膜B．與光合作用有關的色素分布在③上C基粒是由一個個圓餅狀的囊狀結構堆疊而成D．與光合作用有關的酶只分布在③上D3、在進行綠葉中色素的提取和分離的實驗時不讓層析液觸及濾液細線的原因是（）

A．濾紙上幾種色素會擴散不均勻而影響實驗結果

B．濾紙上的濾液細線會變粗而使色素太分散

C．色素會溶解在層析液中而使實驗失敗

D．濾紙上的幾種色素會混合起來不分散4、如圖做色素層析分離的正確裝置是（）

CD二、光合作用的原理和應用(一)什么叫光合作用？(二)光合作用的探究歷程光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

五年后①1648年比利時海爾蒙特的實驗柳樹增重80kg土壤只減少0.06kg結論：植物增重主要來自水分結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？②1771年普利斯特利實驗結論：植物可以更新空氣③1779年，荷蘭的英根豪斯普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功結論1：只有在光下植物才能更新空氣。結論2：植物體的綠葉在光下才能更新空氣。④1785年，發(fā)現了空氣的組成，科學家在明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳⑤1845年，德國的科學家梅耶指出：植物光合作用時，把光能轉換成化成化學能儲存起來。⑥1880年恩格爾曼水綿實驗證明：

葉綠體是光合作用的場所。

氧是由葉綠體釋放出來的⑦1864年薩克斯實驗綠色葉片黑暗處理（饑餓處理）一半遮光一半曝光碘蒸汽不變藍變藍一半遮光一半曝光酒精脫色結論：綠色葉片在光合作用下產生了淀粉？？光合作用的探究歷程海爾蒙特建造植物的原料是H2O普里斯特利植物可以更新空氣英根豪斯只有在光下植物才能更新空氣1785年放出的氣體是O2，吸收的是CO2梅耶植物把光能轉化為化學能儲存起來恩吉爾曼葉綠體是光合作用的場所薩克斯綠色葉片在光下產生了淀粉CO2+H2O葉綠體光能糖類(CH2O)+O21、光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？2、CO2是怎樣合成有機物(CH2O)？未解之謎：

同位素標記法CO2H218O18O2C18O2H2OO2第一組第二組⑧美國魯賓和卡門實驗結論：光合作用釋放的氧氣全部來自水

用14C標記14CO2，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。⑨20世紀40年代卡爾文的實驗

(CH2O)

2C3C5CO2卡爾文循環(huán)：CO2→C3→(CH2O)CO2+H2O葉綠體光能(CH2O)+O2光合作用的總反應式：

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程。光合作用的定義：三、光合作用的過程CO2光反應光合作用總過程：色素分子可見光2H2OO2C52C3多種酶(CH2O)能固定還原酶暗反應ADP+PiATP4[H]酶吸收光解光反應階段光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中場所：條件：物質變化能量變化供暗反應使用ADP+Pi色素分子可見光ATP2H2OO24[H]酶吸收光解暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質中

ATP中活躍的化學能轉變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)+C5＋H2O酶糖類[H]，ATP，酶，有光、無光場所：條件：物質變化能量變化C52C3多種酶(CH2O)能固定還原酶ADP+PiATP4[H]CO2光反應H2O→[H]+O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成：暗反應C3的還原：

2C3(CH2O)+C5酶ATP[H]CO2的固定：

CO2+C5→2C3酶總結：過程比較

光反應暗反應進行部位進行條件物質轉化能量轉化聯系類囊體薄膜上光、色素、酶①水→O2+[H]②ATP的合成①CO2的固定和C3的還原②ATP水解光能→ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能→葡萄糖中穩(wěn)定化學能葉綠體基質中多種酶、有光、無光暗反應為光反應提供Pi和ADP光反應為暗反應提供[H]和ATP原料和產物的對應關系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉移途徑：碳的轉移途徑：光能ATP中活躍的化學能(CH2O)中穩(wěn)定的化學能CO2C3（CH2O）？葉綠體中ATP、ADP的運動方向CO2光反應色素分子可見光2H2OO2C52C3多種酶(CH2O)能固定還原酶暗反應ADP+PiATP4[H]酶吸收光解ADP由葉綠體基質向類囊體薄膜運動ATP由類囊體薄膜葉綠體基質運動正常進行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、[H]、ATP和（CH2O）含量如何變化？若突然停止CO2的供應呢？？環(huán)境條件改變時

C3、C5含量變化的分析（1）CO2濃度不變，光照減弱，則ATP和[H]_______，C3的含量

，C5的含量

,(CH2O）的含量

________（2）光照不變，CO2濃度減弱,C3的含量

，ATP和[H]_______，C5的含量

,(CH2O）的含量

________C5C3CO2ATP、[H]（來自光反應）（CH2O）固定還原增多減少增多減少增多減少減少減少OA相對濃度B1%CO20.003%CO2100200300400時間/s【例1】在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖。（1）圖中A物質是

_______

（C3化合物、C5化合物）。C3化合物(2)將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質B濃度升高的原因是當CO2濃度突然降低時，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導致C5化合物積累

（3）若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應中C3和C5化合物濃度達到穩(wěn)定時，物質A的濃度比B的

（高、低）。此時該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的

（高、低），其原因是

高低CO2濃度低時，暗反應的強度低，所需ATP和[H]少2、在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標記，最先（）A、在植物體內的葡萄糖中發(fā)現B、在植物體內的淀粉中發(fā)現C、在植物體內的淀粉、脂肪、蛋白質中均可發(fā)現D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現D3、光合作用過程的正確順序是（）①二氧化碳的固定②ATP的合成③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤Ｄ4、下圖是光合作用過程圖解，請回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于____________________

。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質用作還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類影響光合作用速率的環(huán)境因素及其運用水光照強度酶溫度礦質元素CO2濃度影響光合作用的因素6O26CO212H2O光能葉綠體C6H12O6+++6H2O1）光照：光照強度、光的波長（光質）、

光照時間、光照面積2）二氧化碳濃度3）溫度4）水分5）礦質元素影響光合作用的環(huán)境因素①圖中A點含義：

；②B點含義：

；③C點表示：

；④OA段表示：____________________________⑤AB段（不包括AB兩點）表示___________________________;⑥BC段（不包括B點）表示_________________________________光照強度為0，只進行呼吸作用光合作用與呼吸作用強度相等，稱為光補償點光合作用強度不再隨光照強度增強而增強，對應的D點為稱為光飽和點1）光照強度呼吸速率大于光合速率光合速率大于呼吸速率BcA光照強度CO2吸收CO2釋放0光補償點光飽和點D呼吸速率對應例題：下列相關敘述，正確的是（）A．如果光照強度適當降低，a點左移，b點左移B．如果光照強度適當降低，a點左移，b點右移C．如果光照強度適當增強，a點右移，b點右移D．如果光照強度適當增強，a點左移，b點右移D⑦如果自然界中某種植物，在白天光照強度較長時間為B的條件下能否正常生長？BcA光照強度CO2吸收CO2釋放0⑧若是陰生植物，B點在橫軸上是向左移還是向右移？A點？陰生植物陽生植物對應例題：下圖為四種植物（ⅠⅡⅢⅣ）在不同光照強度下光合作用速率的曲線，其中最適于在蔭蔽條件下生長的植物是（）

A、ⅠB、ⅡC、

ⅢD、ⅣD凈光合速率和總光合速率、呼吸速率的關系凈（表觀）光合速率=BcA光照強度CO2吸收速率0D呼吸速率凈光合速率總光合速率有機物積累量消耗量=有機物產生量（或制造量）黑暗下可測光下可測總（真正、實際）光合速率呼吸速率-CO2固定量（從外界）吸收CO2自身呼吸產生的CO2O2產生量自身呼吸消耗的O2O2釋放量（到外界中）==---植物組織細胞凈光合速率的測定滅活的植物NaHCO3NaHCO3測定條件：在光照下測定凈光合速率AB光照強度0吸收量mg/dm2·hCO2C釋放量

CO2S1S2S3呼吸消耗量：總光合作用量：凈積累量：DEOA與OD圍成的面積（S1+S3）AC與AE圍成的面積—呼吸消耗（S2—S1）凈值+呼吸消耗量（S2+S3）

對應訓練：(高考山東卷)

以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是()A.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等A制造的、產生的——

值測定的、積累的——

值總凈應用：控制好光強

措施：

①大棚種植陰雨天應補充光照，把光強控制在光飽和點，至少要在光補償點之上；②根據陽生植物和陰生植物對光照的不同要求，控制光照強弱。如間作套種時農作物的種類搭配、林帶樹種的搭配等。圖2中B′點表示：

2）二氧化碳濃度圖1中A點表示：圖1中B點表示：

進行光合作用所需CO2的最低濃度（指外界CO2濃度）光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點光合作用速率不再隨CO2濃度升高而升高，即CO2飽和點光合作用速率不再隨CO2濃度升高而升高，即CO2飽和點圖2中A′點表示：措施：

①多施有機肥或農家肥；

②大田生產“正其行，通其風”，即為提高CO2濃度、增加產量；③大棚中可以釋放一定量的干冰或給植物澆碳酸飲料(施NH4HCO3)。①光合作用是在

的催化下進行的，溫度直接影響

；②B點表示：

；③BC段表示：

；

酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降

3）溫度應用：（1）大田中適時播種（2）溫室栽培植物時，冬天適當增溫，夏天適當降溫；白天調到最適溫度或適當提高溫度，晚上適當降溫；陰雨天白天適當降溫，維持晝夜溫差。（3）適時澆水，使氣孔開放，加強蒸騰，降低植物體溫度（1）直接原因：水作為光合作用的原料，但只占蒸騰失水的1%。（2）間接原因（主要):缺水時氣孔關閉，影響CO2進入葉肉細胞，使碳反應原料不足，從而使光合速率下降。（3）農業(yè)生產上灌溉時應注意什么？適時適量灌溉4）水夏季，在晴天、陰天、多云、高溫干旱四種天氣條件下，獼猴桃的凈光合作用強度(實際光合速率與呼吸速率之差)變化曲線不同，表示晴天的曲線圖是（）B陰天多云高溫（干旱）對應例題：導致植物夏季中午光合作用“午休”的直接原因是（）

A.溫度過高，蒸騰過強，缺乏光反應原料水

B.溫度過高，酶活性降低

C.氣孔光比氣孔關閉,缺乏D.呼吸作用過強,無有機物積累C溫度過高，為防止水分的蒸發(fā)，氣孔光比氣孔關閉,

CO2

減少，光合作用減弱

“午休”原因：5、礦質元素對光合作用強度的影響（1）礦質元素在光合作用中所起的作用，請舉例說明。礦質元素光合速率0（2）據圖分析礦質元素對光合作用的影響規(guī)律。礦質元素的使用量是不是越多越好？為什么？（3）在農業(yè)生產上，施肥時應把握什么原則？適時適量施肥N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分P：NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結構和功能K：促進光合產物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分例題：圖中甲、乙、丙分別表示幾種環(huán)境因素對小麥光合作用強度的影響，除各圖中所示因素外，其他因素均控制在小麥生長的適宜范圍。請據圖回答以下問題：光照光照溫度乙甲丙（1）甲圖P點，限制小麥光合作用強度的因素為

。乙圖Q點，高CO2濃度條件下，若要進一步提高光合作用應注意滿足植物生活的

條件（請依據上述三圖作答）。預計丙圖Q點之后3條曲線的變化趨勢為

。光照強度適宜溫度3條曲線都會隨著溫度升高而呈逐漸下降趨勢多因素對光合作用的影響（2）夏天中午光照強烈時，小麥光合作用強度低的主要原因可以用

圖來說明，具體解釋為

。（3）在氣候寒冷時，即使在全日照下玫瑰也不能以最快的速度生長，可以用

圖來說明，這主要是因為

的緣故。乙光照強烈時葉片氣孔逐漸關閉,導致體內CO2濃度降低,光合作用強度下降甲和丙氣溫較低，酶活性受限制光照光照溫度乙甲丙四、化能合成作用概念：自然界中少數種類的細菌，雖然細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用，叫做化能合成作用，這些細菌也屬于自養(yǎng)生物。如：硝化細菌，不能利用光能，但能將土壤中的NH3氧化成HNO2，進而將HNO2氧化成HNO3硝化細菌能利用這兩個化學反應中釋放出來的化學能，將CO2和水合成為糖類，這些糖類可供硝化細菌維持自身的生命活動。硝化細菌的化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量

2HNO2+O22HNO3+能量

能量6CO2+6H2O(CH2O)+6O2

除了硝化細菌外，自然界還有鐵細菌、硫細菌屬于進行化能合成作用的自養(yǎng)生物。自養(yǎng)生物：光能自養(yǎng)型（如：綠色植物、藍藻）異養(yǎng)生物：人、動物、真菌、大多數細菌化能自養(yǎng)型（如：硝化細菌）四、光合作用的過程水的光解ATP的合成2.暗反應二氧化碳的固定三碳化合物的還原光合作用五、影響光合作用的因素及原理應用、相關曲線分析一、色素的提取和分離、色素的作用二、光合作用的場所---葉綠體（恩格爾曼）三、光合作用的探究歷程1.光反應：光照強度、二氧化碳濃度、溫度、水分、礦質元素凈光合速率、總光合速率、呼吸速率的關系及表示方法六、化能合成作用硝化細菌1、在光合作用的暗反應過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升