能量之源-光與光合作用

第四節(jié)

能量之源—光與光合作用捕獲光能的色素有哪些？葉綠體的結(jié)構(gòu)是怎樣的？葉綠體的結(jié)構(gòu)有哪些適于進(jìn)行光合作用的特點？本節(jié)聚焦有些蔬菜大棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管，并且在白天也開燈。1.用這種方法有什么好處？不同顏色的光照對光合作用有影響嗎？2.為什么是用紅色或藍(lán)色的呢？用綠色的可以嗎？白化苗能存活嗎？捕獲光能的是葉綠體中的什么物質(zhì)？2.實驗——綠葉中色素的提取和分離1實驗原理：（1）研磨時加入二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么？（2）實驗為何要在通風(fēng)的條件下進(jìn)行？為何要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯？濾紙條放入試管后為什么用棉塞塞緊試管口？因為層析液中的丙酮是一種有揮發(fā)性的有毒物質(zhì)。二氧化硅：有助于研磨得充分；碳酸鈣：可防止研磨中的色素被破壞。提?。瓱o水乙醇；分離－紙層析法綠葉中的色素都能溶解在層析液中，且它們在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，綠葉中的色素隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開2方法步驟中需要注意的問題：2方法步驟中需要注意的問題：色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素（藍(lán)綠色）（黃綠色）（黃色）（橙黃色）一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)濾紙條上色帶排序怎樣？寬窄如何？從上至下：胡黃ab最寬的是葉綠素a，最窄的是胡蘿卜素。葉綠體中葉綠素的吸收光譜色素對不同波長的光的吸收是不同的。葉綠素a和b主要吸收藍(lán)紫光和紅橙光胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。主要吸收紅光和藍(lán)紫光葉綠素（3/4)類胡蘿卜素(1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素綠葉中色素主要吸收藍(lán)紫光一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.捕獲光能的色素有哪些？光強(qiáng)度相等的情況下：

下光合作用最強(qiáng)，其次是

，

下最弱白光紅光和藍(lán)紫光綠光葉綠體里的色素是否所有的光都能吸收呢？為什么春夏兩季植物的葉子翠綠醉人，而深秋樹葉則金黃斑斕呢？討論回答：由于葉綠素含量約占總量的3/4，而類胡蘿卜素僅占1/4，所以通常植物的葉子總是翠綠醉人的。這是由于葉綠素掩蓋了類胡蘿卜素顏色的緣故。但是，葉綠素很容易被破壞。秋天葉綠素會因為“忍受”不了氣溫下降等因素的影響而分解消失；胡蘿卜素和葉黃素則比較穩(wěn)定，終于在沒有葉綠素干擾時“重見天日”。這些捕捉光能的色素存在于葉綠體的什么部位？基質(zhì)外膜內(nèi)膜基粒一.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)3.葉綠體的結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基粒：基質(zhì):有與光合作用有關(guān)的酶由2－100類囊體堆疊而成葉綠體中的色素分布于

。與光合作用有關(guān)的酶分布于

。

類囊體的薄膜上類囊體上、基質(zhì)中結(jié)構(gòu)功能：光合作用的場所，植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車間”色素酶光反應(yīng)場所：類囊體薄膜產(chǎn)物原料什么是光合作用？

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(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。CO2+H2O

（CH2O）+O2

光能葉綠體光合作用的總反應(yīng)式條件場所（5）20世紀(jì)30年代，魯賓、卡門的實驗（1）1629年，海爾蒙特的實驗（2）1771年，普利斯特利的實驗（4）1846年，薩克斯的實驗結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：植物體內(nèi)的全部營養(yǎng)來自水植物可以更新空氣光合作用需要光，產(chǎn)生淀粉光合作用釋放的氧全來自水二.光合作用的原理1.回眸光合作用的的探究歷程（3）1779年，荷蘭英格豪斯植物在陽光下可以更新空氣（6）1948年，美國卡爾文結(jié)論：同位素示蹤法，探究出14CO2→有機(jī)物中C的途徑1648年,比利時科學(xué)家海爾蒙特(venHelmont)一.光合作用的發(fā)現(xiàn)：1648年,比利時科學(xué)家海爾蒙特(venHelmont)柳樹土壤90多千克100克建造植物體的原料是水分誰先想到植物的生長與空氣的作用有關(guān)？1771年,英國科學(xué)家普利斯特利(J.Priestley)普里斯特利對光合作用的探索普里斯特利對光合作用的探索普里斯特利指出：植物可以更新空氣，但他并不知道植物更新了空氣的哪種成分，也沒有發(fā)現(xiàn)光在這個實驗中的關(guān)鍵作用。1880年,德國科學(xué)家恩吉爾曼(C.Engelmann)水綿特點：由許多個結(jié)構(gòu)相同的長筒狀細(xì)胞連接而成，

葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細(xì)胞里。葉綠體好氧菌20世紀(jì)30年代,美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)H2OCO2氧的同位素O18H2O18

CO218CO218O2C18O2O2H218OH2O光照射下的小球藻懸液魯賓和卡門的光合作用實驗這個實驗說明什么問題？光合作用中釋放的氧全部來自。水例：將植物栽培在適宜的光照、溫度和CO2充足的條件下。如果將環(huán)境中CO2含量突然降至極低水平，此時葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3、C5和ATP含量的變化情況依次是A、增加、減少、增加B、減少、增加、減少C、減少、增加、增加D、增加、減少、減少光停，ATPADPC3C5

；CO2停，C5C3ATPADP在一透明玻璃罩內(nèi)，給一植物細(xì)胞提供18O2，并給予一定的光照。請問18O會出現(xiàn)在細(xì)胞的哪些物質(zhì)中？光反應(yīng)暗反應(yīng)場所條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了[H]和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP和Pi。ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能多種酶、CO2葉綠體基質(zhì)中CO2+C52C3酶2C3（CH2O）酶[H]ATP①CO2的固定：②C3的還原：光能→ATP中活躍的化學(xué)能光、色素、酶、水類囊體的薄膜上②ATP的合成：

ADP+Pi+能量ATP酶①水的光解：

2H2O4[H]+O2光光現(xiàn)選取同種植物生長狀況相同的兩組葉片，分成A、B兩組，都放置在溫度適宜，CO2充足的環(huán)境中。A組給予連續(xù)光照30秒；B組每光照5秒就遮光5秒反復(fù)進(jìn)行60秒（光照時間一共30秒）。請問A、B兩組在30秒光照下光合作用產(chǎn)物的關(guān)系。A、Ａ＞BB、A=BC、A＜B注意:光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個整體,二者緊密聯(lián)系,缺一不可。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供能量（ATP）和還原劑[H]，暗反應(yīng)階段產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)階段合成ATP提供原料。光合作用的意義：1、光合作用為包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供了物質(zhì)來源和能量來源。2、光合作用維持大氣中O2和CO2含量的相對穩(wěn)定。3、對生物的進(jìn)化具有重要作用。30億—20億年前，藍(lán)藻制造O2，使進(jìn)行有氧呼吸的生物得以發(fā)生和發(fā)展。O2可形成O3，可濾去紫外線，減輕其對生物的破壞，使水生生物開始逐漸在陸地生活，進(jìn)而形成廣泛分布的各種動植物。三.光合作用原理的應(yīng)用1.什么叫光合作用強(qiáng)度？2.影響光合作用強(qiáng)度的因素1）光2）溫度3）二氧化碳濃度4）水分5）礦質(zhì)元素指單位時間內(nèi)通過光合作用制造產(chǎn)物的數(shù)量或消耗原料的數(shù)量光照時間長，光合作用時間長，有利于植物的生長發(fā)育③光照時間光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增加，但光照強(qiáng)度達(dá)到一定時，光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增加②光照強(qiáng)度葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍(lán)紫光。①光的波長光對光合作用的影響表觀光合（凈光合）速率和實際光合（真光合）速率的關(guān)系真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率AB光照強(qiáng)度光合速率0CO2吸收陽生植物陰生植物A：光補(bǔ)償點B：光飽合點陽生植物陰生植物：喜陽光充足環(huán)境。(如：水稻、小麥、玉米等)：喜潮濕、背陰環(huán)境。(如：胡椒、三七、人參等)光照面積與光合作用速率的關(guān)系光合作用與光質(zhì)的關(guān)系紅光和藍(lán)紫光有利于提高光合效率。黃綠光不利于提高光合效率。在藍(lán)紫光的照射下，光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪的含量較多。在紅光的照射下，光合產(chǎn)物中糖類的含量較多。溫度對光合作用的影響應(yīng)用：白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度，保證植物有機(jī)物的積累CO2濃度對光合作用的影響應(yīng)用：施用有機(jī)肥及噴灑干冰等方法，提高大田或溫室的CO2濃度。細(xì)胞呼吸受抑制光合作用與水分的關(guān)系1、影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO2進(jìn)入葉片，從而間接影響光合作用。2、應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。吸水失水光合作用速率與必需元素供應(yīng)的關(guān)系（1）N：是各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分。（2）P：是葉綠體膜、NADP+和ATP的重要組成成分。（3）K：在合成糖類，以及將其運輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官過程中起作用。（4）Mg：葉綠素的重要組成成分。光合速率與葉齡的關(guān)系（一）什么叫化能合成作用？利用體外環(huán)境中的某些

氧化時所釋放的

來制造有機(jī)物舉例：

四.化能合成作用無機(jī)物能量硝化細(xì)菌自養(yǎng)與異養(yǎng)的根本區(qū)別是什么？四.化能合成作用（二）根據(jù)獲取有機(jī)物的方式不同，可將生物分為1.自養(yǎng)型a光能自養(yǎng)型:b化能自養(yǎng)型:特點——以光能為能量來源特點——以化學(xué)能為能量來源無機(jī)物2.異養(yǎng)型代表生物——硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等代表生物——動物、營腐生或寄生的真菌、大多數(shù)細(xì)菌代表生物——綠色植物、光合細(xì)菌有機(jī)物光能化學(xué)能有機(jī)物有機(jī)物同化CO2+H2O*

(CH2O)+O2*

光能葉綠體2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2a光能自養(yǎng)型:b化能自養(yǎng)型:（04上海）下面是有關(guān)光合作用的問題。（1）圖1表示的反應(yīng)過程進(jìn)行的場所是

。（2）請據(jù)圖1回答：①在有光條件下，停止供給CO2時，二磷酸核酮糖的濃度變化如圖2的

；磷酸甘油酸的濃度變化如圖2的

。②在CO2存在的條件下，將植物從暗處移到明處后，磷酸甘油醛的濃度變化如圖2的

。圖2葉綠體基質(zhì)DCB（3）圖3表示綠色植物光合作用中光強(qiáng)度和氧氣釋放速度的關(guān)系。圖4表示該植物在不同溫度下，某一光強(qiáng)度時氧氣釋放量和時間的關(guān)系。請據(jù)圖回答：①當(dāng)圖4縱坐標(biāo)分別表示光合作用所產(chǎn)生氧氣的凈釋放量和總量時，則它們分別是在光強(qiáng)度為

和

千勒克斯下的測定值。②若該植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量）為0.8，在25℃條件下，1小時內(nèi)呼吸作用放出的CO2量為

毫升。圖442.516②若該植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量）為0.8，在25℃條件下，1小時內(nèi)呼吸作用放出的CO2量為

毫升。③若該植物的呼吸商為0.8，在25℃、4千勒克斯光強(qiáng)度下，該植物進(jìn)行光合作用時除完全利用呼吸作用所產(chǎn)生的CO2外，每小時還應(yīng)從外界吸收CO2

毫升。④在4千勒克斯光強(qiáng)度下，25℃時該植物每小時光合作用所產(chǎn)生的葡萄糖量是15℃時的

倍，這主要是因為

。圖4541.4溫度影響光合作用中酶的活性16（05上海）回答有關(guān)光合作用問題。（1）圖中X1、X2、X3的差異是由于

影響了光合作用的

所導(dǎo)致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加為X1，最常采用的簡便而有效的措施是

。（2）圖中Y1、Y2、Y3的差異是由于

影響了光合作用的

所致。（3）圖中Z1、Z2、Z3的差異表現(xiàn)在光合作用中

反應(yīng)的不同，如果Z因素代表植物生長發(fā)育期，則代表幼苗期、營養(yǎng)生長期和現(xiàn)蕾開花期的曲線依次是

。CO2濃度和溫度暗反應(yīng)施放干冰增加CO2濃度或適當(dāng)升溫光質(zhì)光反應(yīng)光、暗Z3、Z2、Z1實驗?zāi)康模孩衮炞C酵母菌有氧呼吸比無氧呼吸釋放的CO2多；②光照減弱使光合作用產(chǎn)生O2減少。請依據(jù)所給的實驗裝置(如圖)實驗材料和用品，在給出的實驗方法和步驟的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成實驗步驟的設(shè)計和預(yù)測實驗結(jié)果。材料和用品：菠菜葉片、打孔器、真空泵、紗布(包住試管可部分遮光)