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1、第四节能量之源光与光合作用,追根溯源，对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自太阳的光能，将光能转换成细胞能够利用的化学能的是光合作用。进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能，捕获光能的是色素。,一、捕获光能的色素,1、实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。,关键词及其与试剂的对应关系提取色素无水乙醇；分离色素层析液。,实验程序,(1)选材：叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。,注意事项：,(
2、2)研磨要迅速、充分。,迅速研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。,二氧化硅有助于研磨的充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏,（3）单层尼龙布不用滤纸，是为了防止吸附色素。塞紧管口防止乙醇挥发。,剪去两角：防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快，保证色素带均匀整齐。,滤液细线的要求：细、直、齐（可使分离的色素带不重叠）,待滤液干后再画12次为了增加色素含量,滤液细线不能触及层析液：防止色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带或色素较少。,(1)从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度大小；溶解度最大的是胡萝卜素。(2)从色素带的宽度可推知色素含量的多少；最宽的是叶绿
3、素a含量最多，次之叶绿素b、叶黄素，最窄的是胡萝卜素最少。(3)相邻色素带距离最近的是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的是胡萝卜素与叶黄素。,(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线接触到层析液。,(3)滤纸条看不见色素带忘记画滤液细线。滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。提取液用的是水，而不是乙醇等有机溶剂，色素不溶于水。,叶绿体色素提取分
4、离实验异常现象分析,2、叶绿体中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,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）,吸收红光和蓝紫光,吸收蓝紫光,3/4,1/4,叶片为什么往往是绿色的呢？,因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,不同颜色温室大棚的光合效率(1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。(2)色素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效
5、率最低。,二、叶绿体的结构,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。,外膜,内膜,基粒,类囊体,与光合作用有关的酶,基质,暗反应,黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,结论：氧是由 叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光照。,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，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。,光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢？,三、光合作用的探究历程,缺点：缺乏对照组(记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件，后来英格豪斯为其纠正)。,1771年（英）普里斯特利的实验,1779年，荷兰科学家英格豪斯的
6、实验；1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；,1864年，萨克斯(德)的实验,（置于暗处几小时）,消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰,结论：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。,光合作用的概念：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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,什么是光合作用呢？,光合作用的原理和应用,（一）光合作用的过程,CO2+H2O*(CH2O)+O2*,总反应式:,包括两个阶段:,1.光反应,2.暗反应,叶绿体,光,1、物质变化,2、场所,基粒类囊体薄膜,
7、3、条件,光、色素和酶,光能转换成活跃的化学能（ATP、NADPH中）,4、能量变化,暗反应,1、物质变化,2、场所,叶绿体基质,3、条件,ATP、H、多种酶,4、能量变化,活跃的化学能变成稳定的化学能,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较,光能转换成电能再变成活跃的化学能（ATP、NADPH中）,活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解
8、2H2O4H+O2合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶光能,CO2的固定CO2+C5 2C3三碳的还原2C3 C6H12O6,酶,酶ATP H,光合作用的重要意义,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 维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,影响光合作用的因素,光照强度,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,温度,CO2浓度,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab:CO2浓度太低，农作物消耗光合产物；bc:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；cd:CO2浓度再增加，光合作用
9、强度保持不变；de:CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,a,b,c,d,e,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分,矿质营养,影响光能利用率的因素在生产中的应用：,延长光合作用时间,增加光合作用面积,光能利用率,光合作用效率,(轮作),(合理密植：间种、套种),1、控制光照强度,2、适当补充CO2,3、适宜的温度,4、矿质元素（合理施肥）,5、水（合理灌溉）,实验原理：利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，
10、植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。,探究环境因素对光合作用的影响,4、取3只小烧杯，分别倒入20ml富含二氧化碳的清水（事先可用口通过玻璃管向清水内吹气）、分别向只小烧杯中各放入片小圆形叶片，然后分别对这个实验装置进行强、中、弱三种光照（盏台灯分别向个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定）。、观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量,观察与记录,一、不同光照强度对光合作用的影响,结论：,在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强,A,B,
11、光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,光补偿点、光饱和点：阳生植物 阴生植物,五、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式：6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式：有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2(植物),实测CO2吸收量光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量实测O2释放量光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,C6H12O6,2C3H6O3(动物）,【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：A.植物体内葡萄糖的
12、氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其:A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量,例3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是mg。（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是mg。（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下2
13、0小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）。（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是:。,0,24.5,减少,延长光照时间；降低夜间温度；增加CO2浓度。,化能合成作用,自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。,进行光合作用和化能合成作用的生物都是自养型生物；而只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物是异养型生物,练一练,1、光合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供了（）AO2和C3化合物 B叶绿体色素 CH20和O2 DH和ATP,D,2、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（）A、H B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳,B,3、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（）A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行 光反应C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应,D,
