第四節(jié)

能量之源——光與光合作用C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+能量（酒精）(高等植物)C6H12O6酶2C3H6O3+能量（乳酸）(高等動物和人、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等）復(fù)習(xí)：呼吸作用光合作用概述：1、概念：2、總反應(yīng)式：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)對大多數(shù)生物，活細胞所需能量的最終源頭是_______。太陽能實驗綠葉中色素的提取和分離1、提取的色素原理？2、分離色素的原理？色素能溶解在有機溶劑無水乙醇各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的則在濾紙上擴散的快。色素的提取和分離——紙層析法方法步驟1、提取色素：稱取、剪碎、研磨（碳酸鈣二氧化硅無水乙醇），過濾（單層尼龍布）2、制備濾紙條：剪去兩角（防止兩邊濾液擴散速度太快），畫鉛筆線3、畫濾液細線：細、直、齊，重復(fù)幾次。4、分離：用層析液，液面不能淹沒濾液細

1、二氧化硅的作用？2、碳酸鈣的作用？3、加無水乙醇的目的？使研磨更加充分防止色素被分解

提取色素稱取-剪碎-研磨-過濾（單層尼龍布）溶解色素制備濾紙條

剪去兩角的目的：1、防止兩邊濾液擴散速度太快2、做標記畫濾液細線細線要求：濃綠而且要細、直、齊。注意：先畫鉛筆線，在畫濾液細線，可以重復(fù)幾次。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？（橙黃色）（黃色）（藍綠色）（黃綠色）關(guān)于色素種類葉綠素類胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b功能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能特性不溶于水，只溶解于有機溶劑胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b葉綠體中的色素提取液四種色素對光的吸收思考1、樹葉為什么是綠色？2、P97問題探討？葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍紫光、紅光藍紫光葉綠體的結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)類囊體捕獲光能的色素分布在___________類囊體的薄膜上3、場所：主要是葉綠體葉綠體的功能討論恩格爾曼實驗的結(jié)論是什么？O2是由葉綠體產(chǎn)生的

葉綠體是進行光合作用的場所。它內(nèi)部的巨大膜表面上，分布了許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用的酶?？偨Y(jié)葉綠體的功能光合作用的場所只能是葉綠體嗎？藍藻、光合細菌等沒有葉綠體也能進行光合作用。二、光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的定義綠色植物通過_____，利用_____，把_________________轉(zhuǎn)化成儲存能量的_______，并釋放出_______的過程。光能葉綠體O2有機物CO2和H2O6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體光合作用的具體過程是如何被人們認識和發(fā)現(xiàn)的哪？光合作用的探究歷程（P101－102）光合作用的探究歷程干燥土壤90.8kg小柳樹2.25kg只用雨水澆灌五年后柳樹長大1648年海爾蒙特（比利時）實驗實驗前實驗后變化土壤干重90.800kg90.743kg柳樹2.25kg76.70kg結(jié)論：建造植物體的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后稱重結(jié)論：植物可以更新空氣有人重復(fù)了普利斯特利的實驗，得到相反的結(jié)果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？1779年，荷蘭的英格豪斯普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。

到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。？光能化學(xué)能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶黑暗處理一晝夜1864年德國薩克斯實驗讓一張葉片一半曝光一半遮光除去葉綠素酒精水（證明綠葉在光下制造淀粉）滴加碘酒后或者用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半則沒有顏色變化。1880年恩格爾曼的實驗隔絕空氣黑暗，用極細光束照射完全暴露在光下水綿和好氧細菌的裝片結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。光合作用需要光照1939年魯賓和卡門的實驗（同位素示蹤法）結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自水。美國卡爾文用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用轉(zhuǎn)化成有機物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。同位素標記法概念：用放射性同位素標記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會改變，科學(xué)家通過追蹤放射性同位素標記的化合物，可以弄清化學(xué)反映的詳細過程，這種方法叫做同位素標記法。作用：可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。年代科學(xué)家結(jié)論1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下植物可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所1939魯賓卡門光合作用釋放的氧氣來自水。20世紀40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2走近高考(1999高考題)在植物實驗室的暗室內(nèi)，為了盡可能地降低植物光合作用的強度，最好安裝（）。A、紅光燈B、綠光燈

C、白熾燈D、藍光燈總結(jié)光合作用的反應(yīng)式糖類CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體葉綠體中的色素分子光能C52C3ADP+PiATPH2OO2[H]多種酶參加催化酶(CH2O)+H2OCO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光合作用的過程光合作用怎樣進行？光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體基粒囊狀結(jié)構(gòu)中葉綠體基質(zhì)中光、色素、NADP+

（[H]）水、ADP和酶CO2、ATP、NADPH（[H]）

多種酶光能轉(zhuǎn)換成電能再變成活躍的化學(xué)能（如：ATP中）活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能（如糖類）

光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供NADPH和ATP暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+和ADP和PiCO2的固定：CO2＋C52C3酶2C3糖類2H2OO2+[H]光色素ADP+Pi+能量ATP

酶C3的還原：[H]

ATP酶討論：光合作用有何意義？CO2O2（1）為生物生存提供了物質(zhì)來源（2）為生物生存提供了能量來源（3）維持了大氣中O2和CO2的相對穩(wěn)定(4)對生物的進化有直接意義。三、光合作用的意義光合作用的意義為一切生物生命活動的進行提供所必需的營養(yǎng)物質(zhì)；為一切生物生命活動的進行提供所必需的能量；維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡。總之，從物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變的過程來看，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。葉齡0含量葉綠體中色素的含量曲線圖：葉綠素（鎂元素）類胡蘿卜素恩格爾曼的又一個實驗結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用放出氧氣好氧型細菌水綿不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方高中生物高考第一輪復(fù)習(xí)光合作用（第二課時）葉綠體中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解O22C3C5(CH2O)多種酶參加催化CO2還原固定C5的再生五、光合作用的過程：條件：過程：場所：光反應(yīng)總結(jié)：2H2OO2+4H++4e-光色素光、色素、酶葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu)（類囊體）薄膜水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：用于暗反應(yīng)ADP+Pi+能量ATP酶（活躍化學(xué)能）NADP++2e+H+

NADPH酶多種酶參加催化1個CO2①CO2的固定；②C3的還原。暗反應(yīng)提供NADPH提供ATP還原三碳糖三碳糖離開卡爾文循環(huán)三碳糖再生為C5（C5）2（C3）暗反應(yīng)總結(jié)：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATPNADPH

、ADP+Pi條件：場所：物質(zhì)變化：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中多種酶、

ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

三碳糖（或糖類）酶NADPH、ATPC5的再生：2C3

C5

酶NADPH

、ATPADP+Pi光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體基粒囊狀結(jié)構(gòu)中葉綠體基質(zhì)中光、色素、NADP+

（[H]）水、ADP和酶CO2、ATP、NADPH（[H]）

多種酶光能轉(zhuǎn)換成電能再變成活躍的化學(xué)能（如：ATP中）活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能（如糖類）光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供NADPH和ATP暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+和ADP和PiCO2的固定：CO2＋C52C3酶2C3糖類2H2OO2+[H]光色素ADP+Pi+能量ATP

酶C3的還原：[H]

ATP酶物質(zhì)上把CO2和H2O轉(zhuǎn)變成以糖類為主的有機物能量上把光能轉(zhuǎn)變成有機物中的化學(xué)能光合作用的實質(zhì)課堂小結(jié)光合作用發(fā)現(xiàn)概念場所—葉綠體—色素過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段反應(yīng)式意義返回光合作用過程圖解溫度pH強度頻率澆水Mg2+施肥空氣中的濃度哪些外界條件會影響光合作用的進行表觀光合速率影響光合速率的因素真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率（光飽和點）（光補償點）光強度ABCO2吸收值CO2釋放值黑暗中呼吸作用強度真正光合速率C(1)光強度B：光補償點C2：光飽和點光照強度0吸收量CO2C2ABC1cabb(總光合量)=

a(凈光合量)

+c(呼吸作用)光補償點：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等時的光強度。光飽和點：光合作用達到最強時所需的最低的光強度。光合速率與光強度的關(guān)系1.對植物而言，光照越強越好嗎?2.請在圖上畫出陰生植物胡椒光合速率的曲線?102010505-放出吸收O2(mg/dm2h)光照強度(klx)ABCDEAB光照強度0吸收CO2C2C1abcA點：黑暗時，只進行細胞呼吸區(qū)別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放CO2O2AB段：弱光下，光合作用小于細胞呼吸AB光照強度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2B點：光補償點，光合作用等于細胞呼吸AB光照強度0吸收CO2C2C1abcO2CO2BC1段：強光下，光合作用大于細胞呼吸AB光照強度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2白光紅光或藍紫光綠光最強：次之：最弱：光質(zhì)不同波長的光光合作用整套機構(gòu)對溫度比較敏感，溫度過高時光合速率會減弱。光合作用的最適溫度因植物種類而異。呼吸作用光合作用一定范圍內(nèi)溫度吸收或釋放量CO20(2)（溫度）在一定范圍內(nèi)溫度對光合作用的影響2、溫度——影響酶的活性①光合作用是在

的催化下進行的，溫度直接影響

；②B點表示：

；③BC段表示：

；酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降

哈密瓜盛產(chǎn)于新疆的哈密地區(qū)。在該地區(qū)農(nóng)作物的生長季節(jié)里，陽光充沛、晝夜溫差大。請試分析：為何當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的哈密瓜會比其他地區(qū)出產(chǎn)的甜？如果想在福建地區(qū)比較甜的哈密瓜，理論上你認為可以采取哪些措施？

溫室栽培中，白天可適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度，適當(dāng)提高晝夜溫差，從而提高作物產(chǎn)量（有機物積累量）。b:CO2的補償點c:CO2的飽和點a—b:CO2太低，農(nóng)作物消耗光合產(chǎn)物；b—c:隨CO2的濃度增加，光合作用強度增強；c—d:CO2濃度再增加，光合作用強度保持不變；d—e:CO2深度超過一定限度，將引起原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉，抑制光合作用。acbde（3）CO2濃度有機物積累1.如何提高大田和溫室中的CO2含量?CO2濃度在1%以內(nèi)時，光合速率會隨CO2濃度的增高而增高。農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)確保良好的通風(fēng)透光和增施有機肥。溫室中可增施有機肥或使用CO2發(fā)生器等。2.請在圖上畫出更弱光強度下光合速率的曲線?CO2濃度光合速率0AB光合速率的日變化:兩個時間段為何光合速率不同？葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動態(tài)變化條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供應(yīng)不變增加下降減少或沒有減少或沒有突然光照CO2供應(yīng)不變減少增加增加增加光照不變停止CO2供應(yīng)減少增加增加減少或沒有光照不變CO2供應(yīng)增加增加減少減少增加H2O是光合作用的原料。在一定范圍內(nèi),H20越多，光合速率越快，但到A點時，即H2O達到飽和時，光合速率不再增加。（4）水分N：酶及NADPH和ATP的重要組分P：磷脂、NADPH和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能K：促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分（5）礦質(zhì)元素：溫度、光照強度、CO2的含量、水分、礦質(zhì)元素等影響光合作用的主要外界因素（應(yīng)用）光合作用的正常進行要受多種因素的影響，一個生物興趣小組研究了CO2濃度、光照強度和溫度對光合作用的影響，下面是一位同學(xué)根據(jù)實驗結(jié)果繪制的一組曲線，你認為不正確的是()D光照強度、溫度和CO2濃度對光合作用的影響是綜合性的，但在某些情況下會有一個起限制性的主要因素。

綜合因素和主要因素：自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物化能合成作用異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制成有機物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的有機物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物概念：能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用

例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施：延長光合作用時間：增加光合作用面積：增加光能利用率提高光合作用效率控制光照強弱控制光質(zhì)控制CO2供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)適時適量施肥提高復(fù)種指數(shù)溫室中人工光照合理密植間作套種通風(fēng)透光在溫室中施有機肥，使用CO2發(fā)生器陰生植物陽生植物提高農(nóng)作物光合強度的措施：

注意多用一些適當(dāng)、適量、合理等字眼1、適當(dāng)提高光照強度、延長光照時間3、適當(dāng)提高CO2濃度4、適當(dāng)提高溫度5、適當(dāng)增加植物體內(nèi)的含水量6、適當(dāng)增加礦質(zhì)元素的含量2、合理密植光合作用和需氧呼吸的比較：光合作用需氧呼吸區(qū)別代謝類型同化作用異化作用與光的關(guān)系在光下才能進行與光無關(guān)，每時每刻進行條件光、酶、色素酶、O2進行的時間綠色植物在光下進行只要是活細胞時刻在進行反應(yīng)部位葉綠體細胞溶膠、線粒體物質(zhì)變化CO2+H2O轉(zhuǎn)變成有機物有機物分解成CO2+H2O能量轉(zhuǎn)換光能電能化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能聯(lián)系光合作用為所有生物提供有機物和O2，需氧呼吸為光合作用提供CO2和水O2的產(chǎn)生量CO2的消耗量

光合作用C6H12O6產(chǎn)生量

光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示真正光合速率=凈(表觀)光合速率+呼吸速率光合作用的計算：＝O2的釋放量＋呼吸作用的耗O2量＝CO2吸收量＋呼吸作用CO2的產(chǎn)生量＝光合作用C6H12O6積累量＋呼吸作用C6H12O6消耗量影響光合作用的因素及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用歸納總結(jié)因素對光合作用的影響應(yīng)用溫度溫度低，酶促反應(yīng)慢，光合速率低。隨溫度升高、光合速率加快，溫度過高時會影響酶的活性，光合速率降低。溫室栽培時，冬天適當(dāng)升溫，夏天適當(dāng)降溫；白天升至光合最適溫度，晚上降低室溫，減慢呼吸，積累有機物。CO2、水和礦質(zhì)元素C02和水是光合作用的原料，礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用，在一定范圍內(nèi)CO2、H2O和礦質(zhì)元素越多，光合作用速率越快，但當(dāng)達到各自的飽和值時，就不再增加因素對光合作用的影響應(yīng)用光光照強度（1）一般情況下，光合作用與光照強度呈正相關(guān)，光照強度在光補償點以上，植物才能正常生長。（2）光照強度達到一定程度(光合作用的飽和點)，光合作用速率不再增加。（1）陰生植物的光補償點和光飽和點較低，注重間作套種，合理采伐；（2）適當(dāng)間苗、修剪、合理施肥、澆水，避免徒長，封行過早（3）合理密植，增加光合作用面積；（4）注重輪作，延長光合作用時間；（5）注重處理營養(yǎng)生長。波長通常情況下，在紅光下光合作用最快，藍紫光次之，綠光最差，但白光最理想。光照面積（1）一般情況下，光合作用實際量與葉面積呈正相關(guān)；（2）當(dāng)達到面積飽和點后，因很多葉被擋在光補償點以下，光合作用不再增加，但呼吸加強，因此干物質(zhì)的積累量不斷降低。步步為營1、光合作用在晚上能進行嗎？2、對某植株做如下處理：（甲）持續(xù)光照10分鐘；（乙）光照5秒，再黑暗處理5秒，連續(xù)交替20分鐘。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下，植株所制造的有機物總量是：（）A、甲>乙B、甲<乙C、甲=乙D、無法確定1、測定植物光合作用的速率，最簡單有效的方法是測定：A.植物體內(nèi)葡萄糖的生成量B.植物體內(nèi)葉綠體的含量C.二氧化碳的吸收量D.植物體內(nèi)水的消耗量課堂測試2、在光合作用的暗反應(yīng)過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B3、與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A4、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是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C5光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，下列說法正確的是（）A.葉綠體類囊體膜上進行光反應(yīng)和暗反應(yīng)B.葉綠體類囊體膜上進行暗反應(yīng)，不進行光反應(yīng)C.葉綠體基質(zhì)中可進行光反應(yīng)和暗反應(yīng)D.葉綠體基質(zhì)中進行暗反應(yīng),不進行光反應(yīng)D6、光合作用過程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內(nèi)膜③基質(zhì)④類囊體膜A．③②B．③④C．①②D．④③B7、光合作用過程的正確順序是（）①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤8、在暗反應(yīng)中，固定二氧化碳的物質(zhì)是（）Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧氣ＤＢ9、在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標記，最先（）A、在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn)B、在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內(nèi)的淀粉、脂