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第四节能量之源——光与光合作用一、捕获光能的色素和结构（一）光合作用的探究历程五年后柳树增重74.47kg土壤减少0.06kg1648年（比利时）海尔蒙特实验结论：植物生长所需要的养料主要来自水，而不是土壤。普里斯特利实验黑暗处理一段时间结果：曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。一半曝光，一半遮光1864年（德）萨克斯的实验解开植物光合作用之谜碘蒸气处理结论：光合作用需要光，产物是淀粉。18O2O2CO2第二组第一组C18O2H218OH2O6、1940年，美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光照射下的小球绿藻悬浮液光合作用产生的O2来自于H2O。结论：光合作用产生的有机物又是怎样合成的？7、20世纪40年代，美国卡尔文14CO2小球藻有机物的14C（卡尔文循环）结论：光合产物中有机物的碳来自CO2实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理：用无水乙醇提取色素用层析液分离色素目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇、层析液等实验步骤：1.提取绿叶中的色素SiO2：使研磨充分CaCO3：防止色素被破坏无水乙醇：提取色素2.制备滤纸条铅笔线画铅笔细线减去两角的目的：防止层析液从边缘扩散速度太快。实验步骤：3.画滤液细线实验步骤：滤液细线的要求：细、直、齐（避免色素带重叠且使各色素处于同一起点）；重复2—3次（防止色素太少分离现象不明显）。4.分离绿叶中的色素实验步骤：层析液培养皿滤液细线注意:滤液细线不能触到层析液（防止色素溶解在层析液中）烧杯要盖上培养皿、试管要塞上棉塞（层析液易挥发且有毒）捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)5、观察与记录实验结果实验步骤：滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）胡萝卜素叶黄素叶绿素ａ叶绿素ｂ小结：色素色素颜色含量溶解度扩散速度吸收光能橙黄色黄色蓝绿色黄绿色最少较少最多较多最大较大较小最小最快较快较慢最慢蓝紫光蓝光红光与光合作用有关的色素存在于哪呢？叶绿体的功能（二）光合作用过程光反应：暗反应：1、根据反应过程是否需要光能分为：有光才能进行有光、无光都能进行吸收红光和蓝光（蓝绿色）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b（橙黄色）胡萝卜素叶黄素（黄色）叶绿素（约占3/4）类胡萝卜素（约占1/4）吸收蓝紫光色素的种类和作用色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解供能固定还原酶光反应暗反应2、光合作用的过程：实质：无机物（CO2和H2O）有机物（糖类）光能化学能光反应阶段条件：光、色素、酶场所：物质变化水的光解：ATP的合成：基粒（类囊体膜）上H2O[H]+O2光、酶色素ADP＋Pi＋光能ATP酶能量转变：产物：[H]、O2、ATP光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中暗反应阶段条件：场所：物质变化能量转变：产物：叶绿体的基质中ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。酶(CH2O)、ADP、PiCO2的固定：酶CO2＋C52C3C3的还原：2C3(CH2O)+C5酶[H]、ATP3、光反应与暗反应的区别和联系条件物质变化能量变化光反应暗反应场所比较项目联系类囊体薄膜上叶绿体的基质需光,色素和酶不需光,色素;需酶2H2O─→4[H]+O2↑光解ADP+Pi+能量─→ATP酶CO2+C5─→2C3酶2C3──→(CH2O)+C5ATP、[H]酶稳定的化学能光能活跃的化学能光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP和Pi1、光下的植物突然停止光照后，C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止2、光下的植物突然停止CO2的供应后，C5化合物和C3化合物的含量如何变化？[H]↓ATP↓还原受阻C3↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑思考与讨论：增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加增加减少或没有增加减少减少增加增加减少增加减少1.为生物生存提供了物质来源和能量来源；2.维持了大气中O2和CO2的相对稳定；3.对生物的进化有直接意义。(1)使还原性大气→氧化性大气(2)使有氧呼吸生物得以发生和发展(3)形成臭氧层，过滤紫外线，使水生生物登陆成为可能光合作用的意义（四）影响光合作用的因素1、植物自身因素——遗传因素、叶龄、叶面积2、环境因素对光合作用的影响1）光照2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素①光合作用是在的催化下进行的，温度直接影响；②AB段表示：；③B点表示：；④BC段表示：；酶的活性酶此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降1、温度一定范围内，光合速率随温度升高而升高应用：增加昼夜温差，保证有机物的积累①图中A点含义：；②B点含义：；③C点表示：；④若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表植物。光照强度为0，只进行呼吸作用光合作用与呼吸作用强度相等光合作用强度不再随光照强度增强而增强阴生2、光照强度B：光补偿点C：光饱和点轮作——延长光合作用时间间种、合理密植——增加光合作用面积应用：适当增加光照强度光合作用效率与光照强度、时间的关系一天的时间O121311101514光照强度C光合作用效率C点：温度过高，气孔关闭，影响了CO2的吸收，暗反应减弱。3、CO2的浓度应用：大田中增加空气流动、温室中增施有机肥①OA段：；②AB段：；③B点以后：。B二氧化碳浓度过低，无法进行光合作用随着二氧化碳浓度增加，光合速率逐渐增强光合速率达到最大值（分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐）N：光合酶及ATP的重要组分P：类囊体膜和ATP的重要组分；K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分5.矿质元素4.水分应用：合理灌溉应用：合理施肥（分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐）1、适当提高CO2的浓度（温室大棚）；2、增加光照时间和光照强度；3、白天适当增加温度，夜间适当降低温度；4、农作物间距合理，选择适当的光源等；5、合理施肥，提供必要的矿物质元素；6、合理灌溉，提供适当水分。应用——提高农作物产量的措施延长光合作用时间增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱提高复种指数(轮作)温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物应用——提高农作物产量的措施红光和蓝紫光适时适量施肥合理灌溉保持昼夜温差增加光合作用面积控制H2O供应控制必需矿质元素供应控制CO2供应控制温度控制光质增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加增加减少或没有增加减少减少增加增加减少增加减少[巩固练习]1、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（）A．叶绿体中的色素都分布在囊状结构的膜上B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上A2．在一定时间内，同一株绿色植物在哪种光的照射下，放出的氧气最多（）A．红光和绿光B．红光和蓝紫光C．蓝紫光和绿光D．蓝紫光和橙光B3、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是A红光部分B红橙光与蓝紫光部分C绿光部分D紫光部分B4、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（）A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B5、与光合作用光反应有关的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A6、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C7、光合作用过程的正确顺序是（）①二氧化碳的固定②氧气的释放③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤8、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧气ＤＢ9、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（）A、CO2叶绿体ATPB、CO2叶绿素ATPC、CO2乙醇糖类D、CO2三碳化合物糖类D10、在光合作用过程中，能量的转移途径是A、光能ATP叶绿素葡萄糖B、光能叶绿素ATP葡萄糖C、光能叶绿素CO2葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B