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第四节光与光合作用一、光合作用概述：1、概念：2、总反应式：CO2+H2O（CH2O）+6O2光能叶绿体绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。二、捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离1、提取的色素原理？2、分离色素的原理？色素能溶解在有机溶剂各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。无水乙醇或者95%的乙醇+无水碳酸钠3、方法步骤——纸层析法1）、提取色素：称取剪碎研磨（二氧化硅---破坏细胞结构,使研磨充分｡碳酸钙---防止研磨过程中色素被破坏｡无水乙醇---溶解提取色素。）过滤（单层尼龙布，不能用滤纸，因为滤纸吸附色素）2）、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液扩散速度太快），画铅笔线3）、画滤液细线：细、直、齐，重复几次4）、分离：用层析液，液面不能触及滤液细线4、捕获光能的色素种类和含量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)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）光合色素种类叶绿素类胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b功能吸收、传递和转化光能特性不溶于水，只溶解于有机溶剂光合色素是不是只有类胡萝卜素和叶绿素？蓝藻中的藻蓝素液泡内的色素是什么？是不是光合色素？叶绿体中的色素提取液5、四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光1、树叶为什么是绿色？2、P100拓展题2？不同颜色的藻类吸收不同波长的光。吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方绿藻褐藻红藻6、光合色素的分布场所：主要是叶绿体恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧细菌的装片结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所，光合作用需要光照光合作用的场所只能是叶绿体吗？蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。三、光合作用的探究历程（P101－102）光合作用的具体过程是如何被人们认识和发现的哪？光合作用的探究历程干燥土壤90.8kg小柳树2.25kg只用雨水浇灌五年后柳树长大1、1648年海尔蒙特（比利时）实验实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg柳树2.25kg76.70kg结论：建造植物体的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后称重结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？2、3、1779年，荷兰的英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。4、到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。光能化学能储存在什么物质中？德国梅耶黑暗处理一昼夜5、1864年德国萨克斯实验让一张叶片一半曝光一半遮光除去叶绿素酒精水（证明绿叶在光下制造淀粉）滴加碘酒后或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。6、恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧细菌的装片结论：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7、1939年鲁宾和卡门的实验（同位素示踪法）结论：光合作用释放的氧全部来自水。8、美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下植物可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2糖类CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体（1）绿色植物是怎样俘获阳光的？（2）植物如何利用俘获的太阳能？（3）释放出来的氧来自什么地方，怎么来的？（4）在光合作用过程中，植物如何精确的一步一步制造碳水化合物？总之，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。①把无机物合成有机物，生物界中有机物的来源。②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，生物生命活动所需能量的最终来源。③调节大气中氧气和二氧化碳的含量，维持了大气成分的基本稳定。④生物进化史上，促进臭氧层形成，水生生物得以登陆。四、光合作用的意义1.下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素（）A.叶绿素、类胡萝卜素B.类胡萝卜素、叶绿素C.叶黄素、叶绿素aD.叶绿素a、叶绿素bA对应训练2、在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（）。A、红光灯B、绿光灯C、白炽灯D、蓝光灯对应训练3.在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因不可能是（）A.未加石英砂，研磨不充分B.一次加入大量的无水乙醇提取C.分次加入少量无水乙醇提取D.使用放置数天的菠菜叶C对应训练糖类CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体五、光合作用的过程：叶绿体中的色素H2O[H]ATPADP+Pi水的光解O22C3C5(CH2O)多种酶参加催化CO2五、光合作用的过程：•条件：•过程：•场所：1、光反应总结：2H2OO2+4[H]光色素光、色素、酶叶绿体的囊状结构（类囊体）薄膜水的光解：ATP的形成：ADP+Pi+能量ATP酶（活跃化学能）2、暗反应总结：CO2的固定：CO2＋C52C3酶条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能[H]、ATPC3的还原：2C3(CH2O)+C5酶[H]、ATPADP+Pi3.条件骤变时物质含量的变化CO2浓度不变光反应[H]ATPC3C5（CH2O）光照减弱光照增强H2OCO2[H]O2酶多种酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）H2O水的光解形成ATPCO2的固定C3的还原积累、增加消耗、减少3.条件骤变时物质含量的变化光照不变暗反应C3C5[H]ATP（CH2O）CO2浓度减少CO2浓度增加H2OCO2[H]O2酶多种酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）H2O水的光解形成ATPCO2的固定C3的还原积累、增加消耗、减少1.（2009海南卷）在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时，突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量的变化是（）AC3和C5都迅速减少BC3和C5都迅速增加CC3迅速增加，C5迅速减少DC3迅速减少，C5迅速增加C对应训练CO2固定过程减慢，C3形成量减少;而C3的还原过程仍在进行。2.下图是改变CO2浓度后与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线，请回答：（3）光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的速度，但前者主要影响光合作用的，后者主要影响光合作用的。C3光反应暗反应（1）曲线a表示的化合物是，曲线b表示的化合物是；（2）在CO2浓度降低时，曲线a表示的化合物的含量迅速下降的原是：C5对应训练（一）、光合作用强度及测定：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。①O2的产生量②CO2的固定量③有机物的合成（产生）量如何测定实际光合速率？六、光合作用强度的测定、影响因素及应用：观测指标：CO2缓冲液CO2缓冲液黑暗呼吸速率的测定实际光合速率=表观光合速率+呼吸速率将植物置于黑暗中，测定容器中CO2增加量，O2减少量(或描述为：植物黑暗条件下CO2的释放量，O2的吸收量)或植物有机物减少（消耗）量。表观光合速率的测定将植物置于光下，测定容器中CO2减少量，O2增加量(或描述为：光下植物对CO2的吸收量，O2的释放量)或有机物增加（积累）量。CO2吸收CO2放出阳生植物阴生植物光照强度1.内部因素植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）（二）、影响光合作用强度的因素：光合速率光照强度开花期营养生长期幼苗期根据植物在不同生长发育阶段光合作用强度不同，适时适量的提供水肥条件，以使植物茁壮成长。1.内部因素植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）1.内部因素植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）OA段：AB段：BC段：幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断提高壮叶，叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用：栽培作物培养时适当摘除老叶和发黄的叶，可降低有机物消耗。温度pH强度波长浇水Mg2+施肥空气中的浓度施肥２．外部因素光（光强、光质）、温度、CO2浓度、矿质元素、水等光照强度O2的产生量OA光照强度温度、CO2光合作用随着光照强度的变化而变化。一定范围内，随着光照逐步增强光合作用也随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。B真光合作用①光照(1)描述曲线：(2)起点：（若温度不变，则呼吸速率不变）(3)比较大小：（光合作用速率与呼吸作用速率）A、B、C点，AB、BC段(4)光补偿点，光饱合点(5)移动光照强度CO2吸收CO2释放6ABC8若图示为阳生植物，则阴生植物，A、B、C点如何移动？若呼吸速率增加，光补偿点如何移动？缺Mg时B点如何移动？(6)改变：若将纵坐标改为O2的吸收量，则曲线如何变化？(7)应用：(8)计算：CO2吸收量OCO2释放量光照强度···ABC在黑暗中呼吸所放出的CO2（呼吸速率）光补偿点光饱和点净光合速率阳生植物D实际光合速率(真光合速率)34416.将一新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照（其他条件保持不变），测得氧气释放速率如下表所示。下列对该数据的分析，错误（）A.该叶片呼吸作用吸收O2的速率是0.2μL/cm2叶面·minB.当光照强度为2klx时，光合作用释放O2与呼吸作用吸收O2的速率基本相等C.当光照强度为8klx时，光合作用产生O2的速率为0.8μL/cm2叶面·minD.当光照强度超过10klx，光合作用速率不再提高光照强度（klx）02468101214O2（μL/cm2叶面·min）-0.200.20.40.81.21.21.2C15、将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其余的实验条件都是理想的)，实验以C02的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：下列对该表数据分析正确的是A．昼夜不停地光照，温度在35℃时该植物不能生长B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30℃C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在20℃的条件下，该植物积累的有机物最多D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度在30℃时，该植物积累的有机物是温度在10℃时的2倍C组别一二三四温度/℃27282930暗处理后重量变化/㎎﹣1﹣2﹣3﹣1光照后与暗处理前重量变化/㎎+3+3+3+117、将状况相同的某种绿叶等分成四组，在不同温度下分别暗处理1小时，再光照1小时（光强相同），测其重量变化，得到如下表的数据。由下表可以得出的结论是A．该植物光合作用的最适温度约是27℃B．该植物呼吸作用的最适温度约是29℃C．27～29℃下的净光合速率相等D．30℃下的真正光合速率为2㎎/hB光合作用速率②CO2浓度1、点：c与a、n与b是否相同？3、移动：2、应用：正其行，通其风，增施农家肥等增大浓度光照强度改变时，CO2补偿点和CO2饱和点的变化光反应增强，单位时间产生更多的，单位时间还原C3量，对CO2利用率，光合速率，因此光合速率可以在更的CO2浓度下与细胞呼吸速率相等，即CO2补偿点。ATP和【H】增大增大增大低降低②CO2浓度b点之后的限制因