1、第四節(jié)能量之源-光與光合作用一、綠葉中色素的提取和分離1、實(shí)驗(yàn)原理（1）色素的提取：色素溶于有機(jī)溶劑而不溶于水，可用無水乙醇（丙酮）等有機(jī)溶劑提取綠 葉中的色素。（2）色素的分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快， 反之則慢，從而使各種色素相互分離。2、實(shí)驗(yàn)步驟提取綠葉中的色素：稱取 5g綠色葉片，先剪碎，再加入少許二氧化硅和碳酸鈣，然后加入10 mL無水乙醇，并進(jìn)行迅速、充分的研磨，然后過濾研磨液至試管中， 用棉塞塞嚴(yán)試管口。 制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成長和寬略小于試管的濾紙條， 將濾紙條的一段剪去兩角， 并在距這一端1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。畫濾

2、液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液 畫線 待濾液干后，重復(fù) 23次分離綠葉中的色素：將 3 mL層析液倒入試管，插入濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下，濾液細(xì)線不能觸及層析液）,隨后用棉塞塞緊試管。觀察現(xiàn)象: 濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，從上到下依次是（顏色）橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果列翦卜家一橙黃色 葉黃親一黃色葉綠素恥一厭録色 葉細(xì)素b 黃繚色色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素橙黃色最少最高最快葉黃素黃色較少較咼較快葉綠素an藍(lán)綠色最多較低最慢葉綠素b黃綠色較多最低最慢4、實(shí)驗(yàn)中的操作目的及注意事項(xiàng)過程注意事項(xiàng)操作目的提取色素(1)選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量咼研磨時加無水

3、乙醇溶解色素加少量Si02和CaCO2研磨充分和防止色素被破壞(4)迅速、充分研磨防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素(5)盛放濾液的試管管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化過程注意事項(xiàng)操作目的分離色素(1)濾紙預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散(2)濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直使分離出的色素帶平整不重疊(3)濾液細(xì)線干燥后再畫一兩次n使分離出的色素帶清晰分明(4)濾液細(xì)線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中捕獲光能的色素或結(jié)構(gòu)1、色素的種類及功能廠葉綠素（含量約3/4）色素類胡蘿卜素（含量約葉綠素a （藍(lán)綠色）-主要吸收紅光和藍(lán)紫光-葉綠素b （黃綠色）-胡蘿卜素（橙黃色）-1/4）-主要吸收藍(lán)紫光-葉黃素（

4、黃色）-2、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能（1）結(jié)構(gòu)模式圖外表：雙層膜基質(zhì)：含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶內(nèi)部 基粒：由類囊體堆疊而成，分布有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶功能：進(jìn)行光合作用的場所。3、葉綠體功能的驗(yàn)證A:極細(xì)光束照射：好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位水綿好氧細(xì)菌實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象:黑暗無空氣-L B:完全曝光：好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位實(shí)驗(yàn)結(jié)論：a.葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所b. O2是由葉綠體釋放的 三、光合作用的探究歷程年代及科學(xué)家過程結(jié)論/結(jié)果1771年普利斯特利（英國）密閉玻璃罩+綠色植物 r +蠟燭一 不易熄滅L +小鼠不易窒息死亡植物可以更新空氣1779年英格豪斯（荷蘭）在有光、無光條件

5、下重復(fù)普利 斯特利的實(shí)驗(yàn)植物只有在陽光照射和綠葉 存在時，才能更新空氣1785 年發(fā)現(xiàn)了空氣的組成綠葉在光下放出的是 O2,吸收的是CO21845年梅耶（德國）根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律植物在進(jìn)行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來1864年薩克斯（德國）黑暗中饑餓處理的綠葉碘蒸氣-一半曝光> 變藍(lán)F碘蒸氣L 一半遮光> 不變藍(lán)光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還 有淀粉1941年魯賓和卡門（美國）H218O+CQ植物 9 1802H2O+C8O2 -> 植物02光合作用釋放的氧氣來自水1948年卡爾文（美國）用14C標(biāo)記的C02追蹤光合作 用14CQ> 14C3 14C6H12O6

6、CQ中的碳兀素被用于合成 糖類等有機(jī)物（卡爾文循環(huán)）注：1薩克斯實(shí)驗(yàn)中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉，使曝光與遮光形成對照。2薩克斯實(shí)驗(yàn)需先用酒精進(jìn)行脫色處理，再用碘蒸氣處理。3魯賓、卡門和卡爾文所用的實(shí)驗(yàn)方法為同位素標(biāo)記法。四、光合作用過程1、 概念：綠色植物通過葉綠體，禾U用光能，把CO2和H20轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并 且釋放出02的過程。2、反應(yīng)式光能CO2+H2O> （ CH2O） +02葉綠體比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場所葉綠體類囊體溥膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶、水、 ADP、Pi多種酶、CQ、ATP H反應(yīng)光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換有機(jī)物（糖類的合成）水的光解：CQ的固

7、定：光酶2H2O > 4H+O2C5+CO2 孑 2C3ATP的合成C3的還原酶酶、HADP+Pi+光能歩 ATP2C3> (CH20) + C5ATP能量轉(zhuǎn)化光能- 電能一ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能 機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能T有聯(lián)系光反應(yīng)階段的產(chǎn)物H是暗反 應(yīng)中C3的還原劑，ATP為暗 反應(yīng)階段的進(jìn)行提供能量暗反應(yīng)階段產(chǎn)生的 為光反應(yīng)階段形成 了原料ADP 和 PiATP提供注：（1）暗反應(yīng)有光、無光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時間，但時間 不長，故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行暗反應(yīng)。（2）總光照時間相同時，光照和黑暗間隔處理比一直光照積累的有機(jī)物多

8、，因?yàn)镠、ATP基本不積累，利用充分，但一直光照會造成H、ATP的積累，利用不充分。五、CO2濃度與光照強(qiáng)度變化對光合作用中C3 C5、ATP和有機(jī)物含量變化的影響條件C3C5H和 ATP(CH2O)光照由弱一 強(qiáng)（C02濃度不變）fff光照由強(qiáng)T弱（C02濃度不變）JJJCQ濃度由低-高JJfC02濃度由低令高JffJ六、影響光合作用的因素（一）內(nèi)因1酶的種類、數(shù)量2葉面指數(shù)隨葉面積增大，總光合量不斷增大，干物質(zhì)積累不斷增加，呼吸量不斷增加。當(dāng)增大到一定程度后，總光合量不再增加，原因是許 多葉片被遮擋，但呼吸量隨葉面積增大仍不斷增加， 故干物質(zhì)積累量逐漸降低。生產(chǎn)應(yīng)用：適當(dāng)間苗、修剪，合理施

9、肥、澆水，避免 枝葉徒長；合理密植。0A:隨著幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體 不斷增多，光合速率不斷增加。AB:壯葉時，葉面積、葉綠體基本穩(wěn)定，光合速率穩(wěn)定。 BC:老葉時，隨葉齡增加，葉綠素被破壞，光合速率下 降。生產(chǎn)應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期應(yīng)適當(dāng)摘除老葉、殘葉，蔬菜及時換新葉。（二）外因（環(huán)境因素）1光比補(bǔ)掄點(diǎn).A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為 0,只有呼吸作用，釋放的 CO2量可表 示此時細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少，因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的 CO2有一部分用于光合 作用，此時細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的 CO2全部用于光合

10、作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。BC段：CC2的吸收量為正值。 即光合作用所吸收的 CQ除去細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CC2外，還需從 外界攝取CC2,光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。CC2吸收量表示凈光合速率。C點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度到 C點(diǎn)到達(dá)最大值。之后光照強(qiáng)度再增加，光合作用強(qiáng)度不變，C點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)稱為光飽和點(diǎn)，限制C點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量及酶的活性，外部因素是 CQ濃度、溫度、水及礦質(zhì)元素等。光質(zhì)不同影響光合速率：主要原因是葉綠體中的色素對不同波長的光的吸收情況不同。生產(chǎn)應(yīng)用：間作套種植物，可合理利用光能，提高光能利用率。適當(dāng)延長

11、光合作用時間，能 增加農(nóng)作物產(chǎn)量。2. CC2濃度A (：()陀圖1(1 )圖1和圖2都表示在一定濃度范圍內(nèi)，光合 作用速率隨CC2濃度的增加而增大， 但當(dāng)CC2濃度 增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。此時 的限制因素主要有溫度和光照強(qiáng)度。(2) 圖1中A點(diǎn)表示CC2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用速 率等于呼吸作用速率時的 CC2濃度，圖2中A點(diǎn)表 示進(jìn)行光合作用所需 CC2的最低濃度。B和B點(diǎn)都表示CC2飽和點(diǎn)。正其行，通其風(fēng)”增施農(nóng)家肥等增大 CQ濃度，提高光生產(chǎn)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過 合作用速率。3溫度JJtl合連溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作 用速率。生產(chǎn)應(yīng)用：溫室栽

12、培時，白天可適當(dāng)提高溫度；晚上可適 當(dāng)降低溫度，以降低細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物，保證有機(jī)物的 積累。4礦質(zhì)元素在一定范圍內(nèi)，礦質(zhì)元素越多，光合速率就越快。超過一 定濃度時，光合速率不再增加，甚至?xí)鸺?xì)胞滲透失水， 光合速率下降。生產(chǎn)應(yīng)用：對農(nóng)作物要適量施肥，不能過量。否則會造成土壤溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，引起細(xì)胞失水。5水缺水會導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，影響CC2進(jìn)入細(xì)胞中，導(dǎo)致光合速率下降。七、植物的午休現(xiàn)象夏季中午溫度較高，為了減少蒸騰失水，植物會 關(guān)閉氣孔，此時會阻礙 CQ的進(jìn)入，影響光合作 用，出現(xiàn)光合午休”現(xiàn)象。八、化能合成作用1概念：自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，利用體外環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造 有機(jī)物的過程。2舉例：硝化細(xì)菌的化能合成作用（1 ）硝化細(xì)菌不能利用光能，但能將土壤中的氨（Nf）氧化成亞硝酸（HN02）,進(jìn)而將亞硝酸氧化成硝酸（HNOs），并釋放出能量。（2） 硝化細(xì)菌利用這兩個反應(yīng)釋放的化學(xué)能，將C02和H20合成糖類，供自身利用。3化能合成與光合作用的比較（1