5.4能量之源——光与光合作用

同位素标记法 1、该实验采用了什么研究手段______________
光合作用产生的O2 全部来自于H2O 2、实验的结论是_____________________________
CO2+H2O
光能 叶绿体
（CH2O) +O2
H2O
水在光下分解
O2
2C3 [H] ATP
酶
CO2
供氢
酶
固 定
可见光
光合作用产生淀粉
叶绿体是光合作用的场所 光合作用释放的O2来源于水 CO2在光合作用中转化成有 机物的途径
20世纪 40年代
美国的卡尔文
耗尽叶片内淀粉
暗处理
结论：绿叶在光下制造淀粉
选叶遮光
溶解色素
遮光：无变化
碘液检测 曝光：深蓝色
德国萨克斯绿叶遮光实验图解
1880年恩格尔曼水绵实验
没有空气黑暗 极 细 光 束
A B C D
[H]和ATP 含14C的淀粉 含14C的三碳化合物 含14C的（CH2O）
11、在同一光照下，一株高等绿色植物在单位时间内， 使光合 作用产生氧气最多的实验处理是（ ） A
A 白光照射 B滤去红光和蓝光 光和绿光 C滤去紫光 D滤去黄
12、下列各生物中属于自养型的原核生物是（ C ） A 海带 B 衣藻 C 硝化细菌 D 大肠杆菌 13、将一株植物培养在H218O中进行光照，过一段时 间后18O存在于（ D ）
供能 还 原
多种酶 参加催化
C5
ADP＋Pi
假如白天突然中断了二氧化碳的供应， 假如突然停止光照呢？ 光反应阶段 暗反应阶段 叶绿体内首先积累起来的物质是什么？
C5 C 化合物增加， C3 C 化合物减少， ATP和 和 [H] [H] 减少， 增加 5化合物减少， 3化合物增加, ATP
(CH2O)
A 光合作用生成的水中
C 仅在植物释放的氧气中
B 仅在周围的 水蒸气中
D 植物释放的氧气和周围的水蒸气中
两曲线分别表示阳生植物和阴生植物CO2吸收 量随光强变化的情况．当光照强度为c时，
比较两植物的有机物积累速率A1、B1以及两植物有机 物合成速率A2、B2，比较结果分别为 ( D) A．A1=B1；A2<B2 B．A1>B1 ； A2=B2 C．A1<B1；A2=B2 D．A1=B1; A2>B2
第4节 能量之源--光与光合作用
类囊体堆叠成基粒，极 大的扩展了受光面积
基粒 外膜
如何分离这些色素呢？
内膜
叶绿体基质
一、绿叶中色素的提取和分离
1、实验原理（2个）： （1）提取 色素易溶于有机溶剂，如无水乙醇、丙酮
（2）分离
不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高 的随层析液在滤纸上扩散得 快 ，反之 慢 。 则
3、对某植物做如下处理（甲）持续光照10MIN， （乙）光照5S后再黑暗处理5S，连续交替进行 20MIN，若其他条件不变，则在甲乙两种情况下 植物所制造的有机物总量是（ ） B A B C D 甲多于乙 甲少于乙 甲和乙相等 无法确定
→ (CH2O)＋C5
→
酶
ADP＋Pi＋能
能量 光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 变化 联系
光反应为暗反应提供[H]和ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi
二、光合作用的原理的应用
讨论：影响光合作用的因素有哪些？
——光、温度、CO2浓度、水、必需矿质元素？
因素 影响 1 强度 光 光饱和点 光 应用
暗反应 中 3.在光合作用过程中，葡萄糖是在________ 光反应 中形成的，ATP是 形成的，氧气是在_________ 光反应 中形成的，CO2是在_______ 暗反应 固定的。 在_______
二、光合作用原理的运用
• 植物自身因素 • 环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
为什么植物的叶片呈现绿色？
对植物而言，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射 出来，所以植物的叶片呈现绿色。
例、为提高大棚蔬菜的产量，应采取的 正确措施是 （ D） A.安装红色透光薄膜 B.安装蓝紫色透光薄膜 C.安装绿色透光薄膜 D.安装无色透光薄膜
第二课时
• 光合作用的原理和应用
1.光合作用的探究历程（P101－102）
1.影响光合作用的因素——光照
光照强度
B
D
光合作用效率
C
A
O
E
时间
8 9 10 12 13 14
2.影响光合作用的因素——温度
应用： 增加昼夜温差
3.影响光合作用的因素——co2
光 合 作 用 速 率 规律:
CO2浓度
在一定的浓度范围内,光合作用速率 随CO2的浓度增大而加快，超过一定 浓度光合作用速率趋于稳定。
五、化能合成作用
1. 概念：少数细菌能够利用环境 中的某些无机物氧化时释放的 能量来制造有机物，这种合成 作用就是化能合成作用 2. 代表生物：硝化细菌
硝化细菌通过氧化氨或亚硝酸获得能量： 2NH3+3O2 硝化细菌 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 CO2 + H2O
合 作 用 强 光照强度 度 光质 蓝紫＞红＞其他＞绿光
不同植物对光强要求 不同,分阳生植物与阴 生植物
根据产物需要补充 合理密植、间种 人工照明、套种
面积 时间
增加光合作用面积 延长光合作用时间
净光合速率 =真光合速率 - 呼吸速率
因素 温度
影响
光 合 作 用 强 度
应用 温室内创造昼夜温差
温度
8、滤纸条上出现的四条色素带中，最宽的一条 颜色是（ C ） A 橙黄色 B 黄色 C 蓝绿色 D 黄绿色
9、检查植物光合作用速度是否增加的最有效的 方法是检查（ B） A 光合作用产生的水量 B 二氧化碳的耗用量
C 植物叶绿素含量
D 植物体葡萄糖的氧化量
10、将一叶绿体研磨后，基质与基粒便释放出 来，在去掉基粒后，只对叶绿体的基质照光， 再通入14CO2，可能出现的物质是（ C ）
实验步骤——提取绿色叶片中的色素
尼龙布
实验步骤——制备滤纸条
6cm 1cm 1cm
实验步骤——画滤液细线
2、滤液线画得越齐越好，为什么？ 层析时使色素充分分离，防止色素重叠 画2-3 次 毛细吸管
实验步骤——分离叶绿体中的色素
3、滤液线为什么不能触及层析液？
色素会溶解在层析液中，就不会在滤纸上扩散开来
4.影响光合作用的因素——矿质营养
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶 绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
应用——提高农作物产量的措施
延长光合作用时间 增加光能利用率 提高复种指数（轮作） 温室中人工光照
合理密植 增加光合作用面积 间作套种 控制光照强弱 阴生植物 阳生植物 控制光质 红光和蓝紫光
研究温度对某绿色植物光 合作用与呼吸作用的影响， 结果如图所示。下列分析 正确的是：
A．光照相同时间，35℃时 光合作用制造的有机物的量 与30℃相等
A
B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量 最多 C．温度高于25℃，光合作用制造的有机物的量开始减少 D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的 有机物的量相等
时间 1771年 1779年 1785年 1845年 1864年 1880年 1939年 科学家 英国的普里斯特利 荷兰的英格豪斯 科学家 德国的梅耶 德国的萨克斯 美国的恩格尔曼 美国的鲁宾和卡门 发现（结论） 植物可以更新空气 绿叶在有光条件下可以更新空气 光合作用吸收CO2,放出O2 光合作用时光能转化成化学能
农家肥
农家肥大多是有机肥料,种类繁多(如人粪尿、牧畜 粪尿和厩肥、绿肥、堆肥和沤肥等)
农家肥
一农户正在为自家种植 的木瓜施农家肥
1.若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.昼夜恒温25℃ （ D ） B.白天温度25℃，夜间温度15℃ C.昼夜恒温15℃ D.白天温度30℃，夜间温度15℃ 2.用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况 相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是 （ A ） A．绿色罩 B．红色罩 C．蓝色罩 D．紫色罩 3.下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ A ） A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温
一、绿叶中色素的提取和分离 2、方法步骤：
（1）提取色素 （2）制备滤纸条 （3）画滤液细线 （4）分离色素 （5）观察结果
请看实验演示
实验步骤——提取绿色叶片中的色素
5 克
实验步骤——提取绿色叶片中的色素
1、研磨时，加无水乙醇、二氧化硅和碳酸钙的目的分别 10mL无水乙醇 是什么？ （1）无水乙醇用于溶解和提取色素； （2）二氧化硅可使研磨充分； 碳酸钙 二氧化硅 （3）碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
2、光合作用的过程
光合作用——指绿色植物通过叶绿体 ，利 用 光能 ，把 CO2和H2O转化成储存着 能量 的 有机物，并且释放出 O2 的过程。 总反应式
CO2＋H2O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
产物和原料的对应关系： C CO2 （CH2O） H H2O O CO2
O2 H2O ATP中活跃 的化学能 C3 (CH2O)中稳定 的化学能 （CH2O）
保持昼夜温差 通风透光 在温室中施有机肥， 控制CO2供应 使用CO2发生器 控制必需矿质元素供应 适时适量施肥 控制温度 提高光合作用效率 控制H2O供应 合理灌溉
大棚种植
• 提高农作物光合作用强度的措施
①选择无色透明玻璃或塑料薄膜 ②选择适当的补充光源
大田种植
间作
间种就是在同一时间段内,两种或多种作物间行种 植,是充分利用了这块土地上的（光照）空间。
黑暗：好氧细菌向叶绿体 被光束照射处集中 光照： 好氧细菌分 布 于 叶绿体所有受光部位
实验的结论是什么？氧气是叶绿体释放出来的。
叶绿体是光合作用的场所。
20世纪30年代鲁宾和卡门的实验 18O 18 CO 2 CO C O O2 2 22
光照射下的 小球藻悬液
思考：
第一组
H2O
第二组
18O H H22 O
3mLFra Baidu bibliotek析液
扩散最快的是 胡萝卜素 。 观察试验结果 扩散最慢的是 叶绿素b 。 色素带最宽的是 叶绿素a 。 色素带最窄的是 胡萝卜素 。
胡萝卜素 叶黄素
叶绿素a 叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素
自上而下：胡、黄、a、b
2.色素的功能：
胡萝卜素和叶黄素主要吸收 叶绿素a和叶绿素b主要吸收
蓝紫光 蓝紫光 红光
香蕉地里间种了萝卜
套种
套种,是将两种作物在时间上搭配种植,比如在 小麦收获之际,再在同一地块种植玉米.是充分利 用了这块地上的光照时间
轮种（作）
轮种：轮作是指前后两季种植不同的作物或相邻 两年内种植不同作物的方式。
某些矿质元素的作用：
N：光合酶、ATP等的重要组分 P：磷脂、ATP的重要组分 Mg：叶绿素的重要组分
硝化细菌 (CH
化学能
2O)+O2
水的光解 1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______ ATP 形成ATP 和____________; 形成的________ 和__________ [H] 提供给暗反应。
CO2 和_______ H2O 转变 2.光合作用的实质是：把______ 光能 转变成_______, 化学能 贮藏在有 为有机物，把_______ 机物中。
4、一般来说，光照强，光合作用增强。但在 夏天光照最强的中午光合作用反而下降，原因 是（ 气孔关闭，二氧化碳不足 ） 5、光合作用过程中，水的分解及三碳化合物 形成糖类所需要的能量分别来自（ ） C A 细胞呼吸产生的ATP和光能
B 都是细胞呼吸产生的ATP
C 光能和光反应产生的ATP
D 都是光反应产生的ATP
CO2 光 浓度 合
作 用 强 度
农田：良好的通风透气 温室：使用ＣＯ２发生器
ＣＯ２浓度
农家肥
定期施肥、轮作
矿质 不足：不能顺利进行 元素 过量：危害正常生长
1、下图是夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用 强度的曲线图,分析曲线图并回答:
光合作用强度 B D C
A
E
18 时
0
6
12
气温升高,光照增强 （1）6-10时,光合作用不断增强的原因是 , （2）12时左右光合作用强度明显减弱的原因是 气孔关闭, , 限制了光合作用 暗 反应的 CO2固定 过程的进行CO . 2减少 （3）14-17时,光合作用强度不断下降的原因是 气温降低 . 光照减弱
能量的转移途径：
光能
碳的转移途径：
CO2
光反应和暗反应的比较
光反应阶段 场所 叶绿体类囊体薄膜上 条件 光、色素、酶、H2O 2H O → 4[H] ＋ O 2 2 物质 酶 变化 ADP＋Pi＋能→ ATP
光解
暗反应阶段
叶绿体基质中 ATP 、[H]、酶、CO2
固定
CO2＋C5
ATP
→
[H] 2C3 ATP