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必修1第5章第4节能量之源——光与光合作用叶绿体中的色素叶绿素（含量约占总量的3/4）类胡萝卜素（含量约占总量的1/4）主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）一、叶绿体中的色素1.色素的种类与功能外膜内膜基粒基质类囊体2.叶绿体的结构与功能功能：光合作用场所色素分布：类囊体薄膜上酶分布：类囊体薄膜和基质(2013·课标Ⅱ，2)关于叶绿素的叙述，错误的是A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【典型例题】D叶绿素绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色。叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高。点拨：叶绿素的中心元素是镁元素。色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用。二、实验：绿叶中色素的提取和分离1.原理：提取：无水乙醇分离：纸层析法2.步骤：(1)提取色素：研磨：SiO2（研磨充分）CaCO3（保护叶绿素）过滤：获取绿色滤液（试管口加棉花防挥发）取5g鲜叶→→（2）准备滤纸条画滤液细线：（细、直，重复2～3遍）（3）分离色素：层析液不能没及滤液线培养皿加盖防挥发胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b滤液细线归纳提升(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)太少。③一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)。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。绿叶中的色素提取和分离实验的异常现象分析观察到的色素带颜色较浅，其可能原因是①③(3)滤纸条上得不到色素带的原因分析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。(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。三、光合作用的探索历程(连一连)①－A－b②－C－a③－E－e④－D－c⑤－B－d同位素标记法自身对照光能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体色素供氢酶供能多种酶参加催化暗反应（叶绿体基质）2C3C5固定ADP+PiATP酶光下分解O2[H]光反应（叶绿体类囊体薄膜）四、光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段场所条件物质变化能量变化联系项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质光、色素、酶多种酶2H2O→O2+4【H】ADP+P+能量→ATP光能→活跃化学能活跃化学能→稳定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、Pi等原料2C3CO2+C5→2C3【H】(CH2O)+C5ATP过程光合作用中元素的转移①H的转移：H2O→[H]或NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③CO2中的O和H2O中的O的转移：CO2→C3→（CH2O）CO2+H2O*光能叶绿体（CH2O）+O2*下图为光照和CO2浓度改变后，C5和C3变化曲线。【典型例题】曲线a表示______，在无光照时其含量下降的原因是______；曲线b表示_____，在CO2浓度降低时含量下降的原因是_____。C5缺NADPH和ATP不能形成C5，而C5与CO2仍然可以固定形成C3化合物。C3CO2的减少导致C3化合物产生减少，而C3化合物仍然被还原为C5化合物叶绿体处于不同条件下C3、C5、ATP、糖类含量的动态变化首先将相关的反应过程做如下变形：分析方法：从变化因素入手，找到要考查物质与变化因素的最近反应，从生成与消耗角度思考（简单说，生成的多含量就多，消耗的多含量就少）。五、光合作用原理的应用：6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2原料条件产物CO2浓度水分光照矿质元素温度光合速率(光合强度)：单位时间单位叶面积的光合作用量（如释放多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉）1.影响光合速率的环境因素光照CO2吸收量OCO2释放量光照强度···ABC在黑暗中呼吸所放出的CO2光补偿点光饱和点总光合量阳生植物阴生植物①光照强度对光合作用的影响区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放cab①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织在光下测得的数值为呼吸速率(A点)。②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。归纳提升三种“速率”的表示方法绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸，在光下测定植物的光合速率时，实际测得的数值应为光合作用与呼吸作用的差值。即真正(或实际或总)光合速率＝测得(净)光合速率＋呼吸速率，表示方法如下：项目表示方法净光合速率(又叫表观光合速率)CO2吸收量、O2释放量、C6H12O6积累量真正光合速率(实际或总光合速率)CO2固定量、O2产生量、C6H12O6制造量呼吸速率(遮光条件下测得)CO2释放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量AB光照强度0吸收CO2CabcA点：黑暗时，只进行细胞呼吸CO2O2AB段：弱光下，光合作用小于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2CabcO2CO2CO2O2B点：光补偿点，光合作用等于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2CabcO2CO2BC段：强光下，光合作用大于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2CabcO2CO2CO2O2O光合作用速率CO2浓度ABCO2浓度CO2是暗反应的原料，在空气中浓度很低，增加CO2浓度对光合作用的影响是非常明显的。温度通过影响酶的活性而影响光合作用水分缺乏主要是间接的影响光合作用下降。具体来说：缺水使气孔关闭，影响二氧化碳进入叶内；常见问题：①植物的“午休”现象；②浇水灌溉的方法。水分矿质元素Mg：叶绿素的重要组分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2.多因子（光照强度、CO2浓度）与光合作用强度之间的关系曲线分析：P点限制因素为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。延长光合作用时间：增加光合作用面积：提高光能利用率控制光照强弱控制光质控制CO2供应控制必需矿质元素供应提高复种指数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2.提高农作物产量的措施提高光合速率适时适量施肥3.探究环境因素对光合作用强度的影响案例：探究光强对光合作用强度的影响自变量：光强通过改变灯泡的概率或距离进行调控因变量：光合作用速率通过计算同一时间各装置圆形叶片浮起数量检测原理：植物在不同光强下通过光合作用产生的氧气量不同，导致液泡间隙积累的氧气量不同，叶片浮起数量不同。无关变量：叶片数量、温度、富含二氧化碳清水的量等等量适宜控制——能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量六、化能合成作用光合作用与有氧呼吸的联系[H]、ATP来源、去路的比较疑难辨析比较项目来源去路[H]光合作用光反应中水的光解作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C3合成有机物等有氧呼吸第一、二阶段产生用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量ATP光合作用在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收、转换的太阳能用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能形式储存在有机物中有氧呼吸第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解作为能量直接用于各项生命活动