第四節(jié)能量之源第四節(jié)能量之源光與光合作用一、綠葉中色素的提取和分離1、實驗原理（1）色素的提?。荷厝苡谟袡C溶劑而不溶于水，可用無水乙醇（丙酮）等有機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散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。2、實驗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10mL無水乙醇，并進行迅速、充分的研磨，然后過濾研磨液至試管中，用棉塞塞嚴試管口。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1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。畫濾液細線①用毛細吸管吸取少量濾液②畫線③待濾液干后，重復2?3次分離綠葉中的色素：將3mL層析液倒入試管，插入濾紙條（有濾液細線的一端朝下，濾液細線不能觸及層析液），隨后用棉塞塞緊試管。觀察現象：濾紙條上出現四條色素帶，從上到下依次是（顏色）橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色。3、實驗結果——胡蘿卜素一橙黃色一葉黃素一黃色一葉綠素a—藍綠色—葉綠素b——黃綠色色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素橙黃色最少最咼最快葉黃素黃色較少較咼較快葉綠素a藍綠色最多較低最慢葉綠素b黃綠色較多最低最慢4、實驗中的操作目的及注意事項過程注意事項操作目的提取色素⑴選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高(2)研磨時加無水乙醇溶解色素(3)加少量Si02和CaC02研磨充分和防止色素被破壞⑷迅速、充分研磨防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素⑸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操作目的分離色素⑴濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散(2)濾液細線要細、齊、直使分離出的色素帶平整不重疊(3)濾液細線干燥后再畫一兩次使分離出的色素帶清晰分明⑷濾液細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構1、色素的種類及功能葉綠素a（藍綠色）廣葉綠素（含量約廣葉綠素（含量約3/4）<主要吸收紅光和藍紫光葉綠素b（黃綠色）主要吸收藍紫光胡蘿卜素（橙黃色）主要吸收藍紫光類胡蘿卜素（含量約1/4）葉黃素（黃色）2、葉綠體的結構和功能（1）結構模式圖外表：①雙層膜<②基質：含有與暗反應有關的酶內部]③基粒：由類囊體堆疊而成，分布有I色素和與光反應有關的酶（決定（3）功能：進行光合作用的場所。3、葉綠體功能的驗證Q實驗過程及現象：水綿]廠A：極細光束照射：好氧細菌集中于葉綠體被光束照射的部位，黑暗無空氣Y好氧細菌丿LB：完全曝光：好氧細菌分布于葉綠體所有受光部位Q實驗結論：葉綠體是進行光合作用的場所O2是由葉綠體釋放的三、光合作用的探究歷程年代及科學家過程結論/結果1771年普利斯特利（英國）密閉玻璃罩+綠色植物r+蠟燭—不易熄滅i+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、無光條件下重復普利斯特利的實驗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)現了空氣的組成綠葉在光下放出的是02，吸收的是CO22

1845年梅耶（德國）根據能量轉化與守恒定律植物在進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來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{碘蒸氣L一半遮光>不變藍光合作用的產物除氧氣外還有淀粉1941年魯賓和卡門（美國）H180+C0橫物->0222H0+C180謹物T0222光合作用釋放的氧氣來自水1948年卡爾文（美國）用14C標記的CO追蹤光合作2用14C0―14C—H0236―1^-6C0中的碳兀素被用于合成糖2類等有機物（卡爾文循環(huán)）注：1.薩克斯實驗中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉，使曝光與遮光形成對照。薩克斯實驗需先用酒精進行脫色處理，再用碘蒸氣處理。魯賓、卡門和卡爾文所用的實驗方法為同位素標記法。四、光合作用過程1、概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和h2o轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出02的過程。222、反應式光能CO+HO（CHO）+02222葉綠體3、過程4、區(qū)別比較項目并應V階賢光反應產吃]?暗反應^所尢反應階段葉綠體類囊體薄膜口葉綠體基質條件光、色素、酶、水、ADP、Pi多種酶、CO、ATP、[H]反應光能的吸收、傳遞、轉換Q水的光解：光2H0―>4[H]+022QATP的合成酶ADP+Pi+光能>ATP有機物（糖類的合成）QC02的固定：酶C+CO―>2C523QC的還原23酶、[H]2C（CHO）+C325

ATP能量轉化光能―電能TATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能一＞有機物中穩(wěn)定的化學能聯系光反應階段的產物［H］是暗反應中q的還原劑,ATP為暗反應階段的進行提供能量暗反應階段產生的ADP和Pi為光反應階段形成ATP提供了原料注：（1）暗反應有光、無光都能進行。若光反應停止，暗反應可持續(xù)進行一段時間，但時間不長，故晚上一般認為只進行細胞呼吸，不進行暗反應。（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物多，因為［H］、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、CO濃度與光照強度變化對光合作用中C3、C5、ATP和有機物含量變化的影響條件「C3C5[H]和ATP(CHO)2光照由弱—＞強（CO2濃度不變）ff一f光照由強T弱（CO2濃度不變）fIICO2濃度由低—高fIfco2濃度由低—高ffI六、影響光合作用的因素（一）內因酶的種類、數量葉面指數干物質積累不斷增加，呼吸量不斷增加。隨葉面積增大，總光合量不斷增大，當增大到一定程度后，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，故干物質積累量逐漸降低。生產應用：適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免枝葉徒長；合理密植。3.葉齡1.光A在黑暗條件下呼吸所放出的CO?量隨葉面積增大，總光合量不斷增大，當增大到一定程度后，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，故干物質積累量逐漸降低。生產應用：適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免枝葉徒長；合理密植。3.葉齡1.光A在黑暗條件下呼吸所放出的CO?量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。生產應用：農作物、果樹管理后期應適當摘除老葉、殘A點：光照強度為0，只有呼吸作用，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。AB段：隨光照強度增強，光合作用也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，因為細胞呼吸釋放的co2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。

B點：細胞呼吸釋放的CO全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度，B點所示光照強度稱為光補償點。BC段：CO的吸收量為正值。即光合作用所吸收的CO除去細胞呼吸產生的CO外，還需從外界攝取CO，光合作用強度大于呼吸作用強度。co?吸收量表示凈光合速率。2C點：光合作用強度到C點到達最大值。之后光照強度再增加，光合作用強度不變，C點對應的橫坐標稱為光飽和點，限制C點以后光合作用強度不再增加的內部因素是色素含量、酶的數量及酶的活性，外部因素是CO?濃度、溫度、水及礦質元素等。光質不同影響光合速率：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。生產應用：間作套種植物，可合理利用光能，提高光能利用率。適當延長光合作用時間，能增加農作物產量。CO濃度（1）（1）圖1和圖2都表示在一定濃度范圍內，光合作用速率隨CO濃度的增加而增大，但當CO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度。（2）圖1中A點表示CO補償點，即光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO濃度，圖2中A'點表示進行光合作用所需CO的最低濃度。B和B'點都表示CO2飽和點。2生產應用：在農業(yè)生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大CO濃度，提高光合作用速率。溫度光合作用速率一O102030~4050溫度4.礦質元素光合作用速率一O102030~4050溫度4.礦質元素生產應用：溫室栽培時，白天可適當提高溫度；晚上可適當降低溫度，以降低細胞呼吸消耗有機物，保證有機物的積累。在一定范圍內，礦質元素越多，光合速率就越快。超過一定濃度時，光合速率不再增加，甚至會引起細胞滲透失水，光合速率下降。生產應用：對農作物要適量施肥，不能過量。否則會造成土壤溶液濃度大于細胞液濃度，引起細胞失水。5.水缺水會導致氣孔關閉，影響CO進入細胞中，導致光合速七、植物的午休現象率下降。七、植物的午休現象夏季中午溫度較高，為了減少蒸騰失水，植物會關閉氣孔，此時會阻礙CO的進入，影響光合作用，出現“光合午休”現象。八、化能合成作用概念：自然界中少數種類的細菌，利用體外環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的過程。舉例：硝化細菌的化能合成作用硝化細菌不能利用光能，但能將土壤中的氨NH)氧化成亞硝酸(HNO),進而將亞硝酸氧化成硝酸(HNO)，并釋放出能量。硝化細菌利用這兩個反應釋放的化學能，