第4節(jié)能量之源－－光與光合作用第5章細胞的能量供應和利用1光合作用需要色素去捕獲光能。正常苗白化苗正常幼苗能進行光合作用制造有機養(yǎng)料。白化苗不能進行光合作用，無法制造有機養(yǎng)料。2（1）提取綠葉的色素-溶解法

原理：色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可用無水乙醇提取色素。稱取5g的綠葉，剪碎，放入研缽中。一、捕獲光能的色素1.色素的種類3（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。）少許二氧化硅和碳酸鈣再放入10mL無水乙醇迅速、充分的研磨（防止溶劑揮發(fā)）4將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾。收集濾液,封口。5（2）制備濾紙條鉛筆線畫鉛筆細線（3）畫濾液細線★要求：細、直、齊（防止色素帶重疊，不整齊）★重復2—3次（使色素帶明顯）6（4）分離綠葉中的色素-紙層析法

原理：色素在層析液中溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。層析液培養(yǎng)皿★層析液不能沒及濾液線（防止色素溶解在層析液中）7葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素2022/10/30討論：濾紙條有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？二、葉綠體中的色素寬窄比約為：胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b＞＞＞27：9：8：4寬窄知濃度在濾紙條上的位置知其溶解度三、實驗關鍵1.選材時應注意選擇鮮嫩、色濃綠的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2.畫濾液細線時應以細、直、齊為標準，重復畫線時必須等上次畫線干燥后再進行，重復2-3次。3.層析時不要讓濾液細線觸及層析液。2022/10/30四、注意事項1.因丙酮和層析液都是易揮發(fā)且有一定毒性的有機溶劑，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時要加蓋，盡量減少有機溶劑的揮發(fā)。2.在研磨時要加少許二氧化硅，目的是為了研磨充分，有利于色素的提?。患由僭S碳酸鈣的目的是為了防止研磨過程中，葉綠體中的色素受到破壞。p983.分離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細線接觸到層析液，因為色素易溶解在層析液中，導致色素帶不清晰，影響實驗效果。2022/10/30光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都能被利用呢？光是輻射能的一種形式，光有著不同的波長，光靠光波進行傳遞。我們眼睛能看到的稱為可見光，其波長為400-700nm。小實驗一個三棱鏡可以將光線折射為七彩的光譜，這就是所謂的可見光譜，它包括七種顏色，分別是：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫11五、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素（葉綠素a、葉綠素b）主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素（胡蘿卜素、葉黃素）主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液2022/10/30葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜2022/10/30注：葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。類胡蘿卜素：主要吸收藍紫光葉綠素：主要吸收藍紫光和紅光資料分析色素位于植物細胞中的什么部位呢？葉綠體的作用僅僅是色素吸收光能嗎？14葉片中的葉肉細胞綠葉

葉肉細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖

葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖(三)、捕獲光能的結(jié)構(gòu)—葉綠體15（1）分布主要分布在綠色植物的葉肉細胞（2）形態(tài)一般呈扁平的橢球形或球形（3）結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜（4）功能光合作用的場所“養(yǎng)料的制造車間”“能量的轉(zhuǎn)換站”基粒由多個類囊體組成，上有色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所必需的酶、少量的DNA透明，有利于光線的透過161.下列標號各代表： ①

②

③

④

⑤2.在④上分布有光合作用所需的

和

，在⑤中也分布有光合作用所需的

。

基質(zhì)酶?

外膜內(nèi)膜類囊體基粒色素

酶

葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖①②④.③⑤17結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)酶功能光合作用的場所，植物細胞的“養(yǎng)料制造車間”類囊體葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能18二、光合作用的探究歷程P101－102191880年，恩格爾曼的實驗P100隔絕空氣黑暗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。完全暴露在光下用極細光束照射細菌只向葉綠體被光照到的地方聚集細菌分布在葉綠體所有受光部位1.現(xiàn)象：2.現(xiàn)象：20討論：恩格爾曼實驗在設計上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作實驗材料，有細而長的帶狀葉綠體螺旋狀分布在細胞中，便于觀察和分析研究。（2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實驗能順利進行。（3）、用極細的光束照射，并且用好氧菌進行檢測，能準確的判斷水綿細胞中放O2

部位。（4）、進行黑暗（局部光照）與曝光的對照實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。1642年海爾蒙特栽培的柳樹實驗22結(jié)論：植物可以更新空氣有人重復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？231779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。水二氧化碳氧氣光？光能化學能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶241864年，德國薩克斯實驗黑暗處理一晝夜讓一張葉片一半曝光一半遮光綠葉在光下制造淀粉。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。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結(jié)論：25第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的？26卡爾文循環(huán)27總結(jié)：光合作用CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體場所：葉綠體糖類物質(zhì)變化：水+CO2→有機物（糖類）+O2能量變化：光能→穩(wěn)定的化學能實質(zhì)：合成有機物，儲存能量28色素分子可見光ADP+PiATP酶吸收H2OO2[H]光解2C3C5CO2固定酶

C6H12O6+H2O還原酶光反應暗反應四、光合作用的過程29色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶（CH2O）CO2吸收光解能量固定還原酶光反應暗反應光合作用的圖解過程1、當CO2停止供應時，C3和C5的含量有如何變化？C3的含量減少，C5的含量增多2、當突然停止光照時，C3和C5的含量有如何變化？C3的含量增多，C5的含量減少t濃度012－－C5C3t濃度012－－C3C530§4能量之源——光與光合作用場所:類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)31光反應階段與暗反應階段的比較項目光反應階段暗反應階段區(qū)別場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)中需光、色素和酶ATP、[H];需多種酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活潑的化學能ATP中活潑的化學能轉(zhuǎn)化為糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能水的光解：H2O光[H]+O2光ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的還原：2C3（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶聯(lián)系1、光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應的進行提供[H]和ATP2、暗反應是光反應的繼續(xù)，暗反應為光反應的進行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、兩者相互獨立又同時進行，相互制約又密切聯(lián)系思考:32某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是（）A、CO2葉綠體ATPB、CO2葉綠素ATPC、CO2乙醇糖類D、CO2三碳化合物糖類D在光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是A、光能ATP葉綠素葡萄糖B、光能葉綠素ATP葡萄糖C、光能葉綠素CO2葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B33光合作用的過程可分為光反應和暗反應兩個階段，下列說法正確的是（）A.葉綠體類囊體膜上進行光反應和暗反應B.葉綠體類囊體膜上進行暗反應，不進行光反應C.葉綠體基質(zhì)中可進行光反應和暗反應D.葉綠體基質(zhì)中進行暗反應,不進行光反應D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．④③B34光合作用的實質(zhì)物質(zhì)變化：把簡單的無機物轉(zhuǎn)變?yōu)閺碗s的有機物能量變化：把光能轉(zhuǎn)變成儲存在有機物中的化學能物質(zhì)變化：無機物能量變化：光能轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變有機物糖類等有機物中的化學能35完成了自然界中規(guī)模巨大的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，為綠色植物本身及為人類和動物直接或間接地制造了有機物。物質(zhì)來源（綠色工廠）完成了自然界中規(guī)模巨大的能量轉(zhuǎn)變，是一切生物所需能量的最終來源。能量來源（能量轉(zhuǎn)換器）光合作用的意義氧氣來源（空氣凈化器）從根本上改變了地球環(huán)境，并不斷凈化環(huán)境，保持大氣中O2和CO2含量的基本穩(wěn)定。三個來源36化能合成作用：利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來把無機合成有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等。2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌舉例：CO2+H2O(CH2O)+O2能量37自養(yǎng)生物:以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物），糖類中儲存著的能量。異養(yǎng)生物:只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。所需的能量來源不同（光能、化學能）光能自養(yǎng)生物綠色植物硝化細菌化能自養(yǎng)生物例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。38２．外部因素反應條件：光、溫度、必需礦質(zhì)元素反應原料：

CO2濃度、水１．內(nèi)部因素植物種類不同同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同部位的葉片葉齡影響光合作用的因素有哪些？39葉齡與光合作用強度的關系如圖所示：

OA段為幼葉，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率不斷增強。ABCO光合速率葉齡AB段為壯葉，葉面積、葉綠體、葉綠素保持相對穩(wěn)定，光合速率也基本穩(wěn)定。BC段為老葉，隨葉齡的增加，葉片內(nèi)葉綠素逐步被分解破壞，光合速率也隨之下降。生產(chǎn)實踐運用：作物后期管理要適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，都是根據(jù)其原理，可降低其細胞呼吸消耗有機物。40二、外界因素：1、光照強度：對植物光合作用速率的影響（如圖所示）A（呼吸作用點）B（光補償點：）（呼吸作用強度=光合作用強度）C（光飽和點）凈光合作用實際光合作用CO2吸收量光照強度（klx/h）CO2釋放量0ⅠⅡ呼吸作用實際測量值意義：無光條件下，為呼吸作用值；有光條件下，為凈光合作用值。實際光合作用值=凈光合作用值+呼吸作用值（無光其他條件相同時測量）41二、外界因素：1、光照強度：對植物光合作用速率的影響（如圖所示）生產(chǎn)實踐運用：陰生植物的光補償點和光飽和點都較低（如圖Ⅰ曲線所示），因此，種植陰生植物應避免過強光照；陽生植物的光補償點和光飽和點相對較高(如圖Ⅱ曲線所示)，因此，種植陽生植物應給與較強光照條件A（呼吸作用點）B（光補償點：）（呼吸作用強度=光合作用強度）C（光飽和點）凈光合作用實際光合作用CO2吸收量光照強度（klx/h）CO2釋放量0ⅠⅡ呼吸作用P422、溫度主要原因是：影響酶的活性變化，進而影響反應速率。溫度/℃│││││01020304050光合速率ABCAB段（10-35℃）:隨溫度的升高，酶活性提高，光合速率逐漸加快。B點（35℃）：為最適溫度點，光合速率最快。BC段（35-50℃）:隨溫度過度升高，酶活性降低，光合速率逐漸降低；C點以后（50℃）:光合作用完全停止。432、溫度主要原因是：影響酶的活性變化，進而影響反應速率。生產(chǎn)實踐運用：大田種植應適時播種溫室栽培：冬天溫室栽培可適當提高溫度；夏天，溫室栽培可適當降低溫度。原因:白天適度提高溫度，促進光合作用；晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物的積累。

溫度/℃│││││01020304050光合速率ABC443、CO2濃度（如圖所示）——主要影響暗