第4节能量之源
——光与光合作用
有的大棚温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。
1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？
2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？
可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。
不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光
问题探讨
（一）提取色素：
1.研磨
材料:5g鲜叶
药品
SiO2——使研磨充分
CaCO3 ——防止色素破坏
无水乙醇——溶解色素
原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机
溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。
一、绿叶中色素的提取和分离
2.过滤：获取绿色滤液
（二）制备滤纸条
★要求：细而齐
重复2—3次
（三）分离色素：
★层析液不能没
及滤液线
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
★溶解度大，扩散速度快
溶解度小，扩散速度慢
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（含量约1/4）
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）
绿叶中的色素
溶解度：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b
含量：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素
三、实验关键
1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。
3.不要让滤液细线触及层析液。
实验表明：
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
色素的吸收光谱
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶
绿
体
含光合色素
位于基粒上
含光合酶
位于基粒上
（少量）
位于基质中
（大量）
二、光合作用的原理和应用
1、光合作用的概念
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。
2、光合作用的实质
合成有机物，储存能量
阅读课本第101页“光合作用的探究历程”这部分内容，分析各实验的方法与结果，并思考该实验设计的巧妙之处是什么。
三、光合作用的探究历程
1771年普利斯特利实验
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？
1779，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。
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。
水
二氧化碳
氧气
光
？
光能
化学能
储存在什么物质中？
德国梅耶
碘蒸汽
48小时
光照2小时
1864年, 萨克斯实验
1.放在暗处几小时的目的？
2.一半曝光一半遮光的目的？
消耗已有淀粉
对照
碘蒸汽
48小时
光照2小时
1864年, 萨克斯实验
3.实验结果证明了什么？
绿色叶片在光合作用中产生了淀粉；
光是光合作用的条件。
第一组
光合作用产生的O2来自于H2O。
H2180
C02
H20
C18O2
第二组
1802
02
美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
结论
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
同位素标记法
用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。卡尔文于1961年获得诺贝尔化学奖。
三、光合作用的探究历程
1946年，卡尔文的实验
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
1．提取和分离绿叶色素的正确顺序是

A．剪碎绿叶→加SiO2、CaCO3研磨→滤液画线→过滤→ 纸层析分离
B．剪碎绿叶→加SiO2、CaCO3研磨→过滤→滤液画线→纸层析分离
C．剪碎绿叶→过滤→加SiO2、CaCO3研磨→滤液画线→纸层析分离
D．剪碎绿叶→加SiO2、CaCO3研磨→过滤→纸层析分离→滤液画线
课堂检测
2．在圆形滤纸的中央点上一滴色素液，对叶绿体的色素进行色素层析，会得到近似同心圆的四个色素环，排列在最里圈的色素呈
A．橙黄色 B．蓝绿色
C．黄绿色 D．黄色
3．纸层析法分离叶绿体色素时，滤纸条最上端的色素名 称和颜色分别是

A．叶绿素a、蓝绿色 B．叶绿素b、黄绿色
C．胡萝卜素、橙黄色 D．叶黄素、黄色
4．下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验原理的叙述中，正确的是

A.加入少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏
B.用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离
C.溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散得越快
5.用纸层析法将绿叶中色素进行分离,在滤纸条上出现的最窄的一条色素带的颜色是

A.黄色 B.橙黄色 C.黄绿色 D、蓝绿色
6.提取绿叶中的色素时要加碳酸钙，其原因是

A.让色素溶解 B.防止叶绿素被破坏
C.便于将叶片研磨成匀浆 D.促使叶绿体中色素分离

光合作用过程
光反应
暗反应
划分依据:反应过程是否需要光能
有光才能反应
有光、无光都能反应
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4[H]
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应
暗反应
光合作用总过程：
H2O
酶
光反应阶段
光、色素、酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
水的光解：
（还原剂）
ATP的合成：
[H]
场所：
条件：
物质变化
能量变化
进入叶绿体基质，参与暗反应
供暗反应使用
O2
光能→ATP中活跃的化学能
暗反应阶段
CO2的固定：
C3的还原：
叶绿体的基质中
[H] 、ATP、酶
场所：
条件：
物质变化
能量变化
CO2
五碳化合物 C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
多种酶
糖类
[H]
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
光反应
H2O →2 [H] + 1/2O2
水的光解：
ATP的合成 ：
暗反应
总结：
能量的转移途径：
碳的转移途径：
光能
ATP中活跃的化学能
(CH2O)中稳定的化学能
CO2
C3
（CH2O）
归纳：光反应阶段与暗反应阶段的比较
类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
光、色素和酶
多种酶
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
CO2的固定
C3的还原
水的光解
ATP的合成
[H]、ATP
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。
②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________ 。
③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______
④图中G________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
Ｏ2
水
[H]
基质
用作还原剂，还原C3
ATP
色素吸收的光能
光反应
[H]和ATP
色素
C5化合物
C3化合物
糖类
练一练
1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______ 和____________;形成的________和__________ 提供给暗反应。
2.光合作用的实质是：把______和_______转变为有机物，把_______转变成_______,贮藏在有机物中。
3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧气是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。
水的光解
形成ATP
[H]
ATP
CO2
H2O
光能
化学能
暗反应
光反应
光反应
暗反应
练一练
1、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、ATP D、CO2
B
2、与光合作用光反应有关的是（ ）
①H2O ②ATP ③ADP ④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
A
3、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
C
4、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
5、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜
A．③② B．③④
C．①② D．④③
B
6、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.④③②⑤① B.④②③⑤①
C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
7、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
Ｄ
Ｂ
8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（ ）
A、在植物体内的葡萄糖中发现
B、在植物体内的淀粉中发现
C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现
D、在植物体周围的空气中发现
D
9、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 ATP
B、CO2 叶绿素 ATP
C、CO2 乙醇 糖类
D、CO2 三碳化合物 糖类
D
10、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 ATP CO2 葡萄糖
B
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。
②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________ 。
③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______
④图中G________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
Ｏ2
水
[H]
基质
用作还原剂，还原C3
ATP
色素吸收的光能
光反应
[H]和ATP
色素
C5化合物
C3化合物
糖类
光合作用过程图解
哪些外界条件会影响光合作用的进行
光合作用原理的应用
影响光合作用强度的因素？
CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。
例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。
二、影响光合作用强度的因素
1、光照强度→光反应→光合作用
2、CO2浓度→暗反应→光合作用
3、温度→酶的活性→光合作用
4、必需矿质元素（Mg、N、P、K）
5、水分的供应
6、多因子对光合速率的影响
外因
内因
1.色素的种类和含量、
2.酶的含量、C5的含量等
分析：
1.曲线的含义？
2.A、B、C三点的含义？
3.总光合、净光合、呼吸三者的关系？
1.光照强度
拓展练习：
白天光照强度始终为B点，植物能正常生长吗？为什么？
1.光照强度
右图表示一片叶子在不
同光照强度下的CO2吸
收和释放曲线。下图
哪个细胞中发生的情况
与曲线中C点相符？
D
变式训练：
A点
AB段
B点
BC段
2.CO2浓度
在一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度
增加到一定程度后，光合作用强度不再增加。
温度是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率的。
应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，增加有机物的积累。
3.温度
联系生活：新疆的哈密瓜为什么那么甜 ？
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降。
应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。
N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，叶绿
素中也有N元素。
P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。
Mg：叶绿素的重要组成成分。
K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。
4.矿质元素
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用。缺水还会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合速率。
7～10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和CO2供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。14～17时光合作用强度不断下降的原因，是因为此时光照强度不断减弱。
在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱。
5.水分
化能合成作用
化能合成作用
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌、硫细菌、铁细菌。
化能自养生物