光合作用知识点汇总

第四节能量之源----光与光合作用

一、绿叶中色素的提取和分离

1、实验原理

(1)色素的提取：色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇（丙酮）等有机溶剂提取绿叶中的色素。

(2)色素的分离：各种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，反之则慢，从而使各种色素相互分离。

2、实验步骤

提取绿叶中的色素：称取5 g绿色叶片，先剪碎，再加入少许二氧化硅和碳酸钙，然后加入10 mL 无水乙醇，并进行迅速、充分的研磨，然后过滤研磨液至试管中，用棉塞塞严试管口。制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成长和宽略小于试管的滤纸条，将滤纸条的一段剪去两角，并在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线。

画滤液细线①用毛细吸管吸取少量滤液

②画线

③待滤液干后，重复2～3次分离绿叶中的色素：将3 mL 层析液倒入试管，插入滤

纸条(有滤液细线的一端朝下，滤液细线不能触及层析液)，随后用棉塞塞紧试管。观察现象：滤纸条上出现四条色素带，从上到下依次

是(颜色)橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。

3、实验结果

色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度

胡萝卜素橙黄色最少最高最快

叶黄素黄色较少较高较快

叶绿素a蓝绿色最多较低最慢

叶绿素b黄绿色较多最低最慢

过程注意事项操作目的

提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高

(2)研磨时加无水乙醇溶解色素

(3)加少量SiO2和CaCO2研磨充分和防止色素被破坏

(4)迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素

(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化

过程注意事项操作目的

分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散

(2)滤液细线要细、齐、直使分离出的色素带平整不重叠

(3)滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明

(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中

二、 捕获光能的色素或结构 1、 色素的种类及功能

叶绿素a （蓝绿色）

叶绿素（含量约3/4） 主要吸收红光和蓝紫光

叶绿素b （黄绿色）

色素

胡萝卜素（橙黄色）

类胡萝卜素 （含量约1/4） 主要吸收蓝紫光

叶黄素（黄色） 2、 叶绿体的结构和功能

(1)结构模式图

(2)结构⎩⎨⎧外表：①双层膜

内部⎩⎨

⎧②基质：含有与暗反应有关的酶

③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有 色素和与光反应有关的酶

↓决定

(3)功能：进行光合作用的场所。

3、叶绿体功能的验证 ○实验过程及现象：

水绵 A ：极细光束照射：好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 黑暗无空气

好氧细菌 B ：完全曝光：好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 ○实验结论：

a ． 叶绿体是进行光合作用的场所

b ． O 2是由叶绿体释放的 三、 光合作用的探究历程

年代及科学家过程结论/结果

1771年普利斯特利（英国）密闭玻璃罩+绿色植物

+蜡烛不易熄灭

+小鼠不易窒息死亡

植物可以更新空气

1779年英格豪斯（荷兰）在有光、无光条件下重复普利

斯特利的实验植物只有在阳光照射和绿叶存在时，才能更新空气

1785年发现了空气的组成绿叶在光下放出的是O2，吸

收的是CO2

1845年梅耶（德国）根据能量转化与守恒定律植物在进行光合作用时，把光

能转换成化学能储存起来

1864年萨克斯（德国）黑暗中饥饿处理的绿叶

碘蒸气

一半曝光变蓝

碘蒸气

一半遮光不变蓝光合作用的产物除氧气外还有淀粉

1941年鲁宾和卡门（美国）H218O+CO2 植物18O2

H2O+C18O2 植物O2

光合作用释放的氧气来自水

1948年卡尔文（美国）用14C标记的CO2追踪光合作

用

14CO214C3

14C6H12O6CO2中的碳元素被用于合成糖类等有机物（卡尔文循环）

2.萨克斯实验需先用酒精进行脱色处理，再用碘蒸气处理。

3.鲁宾、卡门和卡尔文所用的实验方法为同位素标记法。

四、光合作用过程

1、概念：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。

2、反应式

光能

CO2+H2O （CH2O）+O2

叶绿体

3、过程

比较项目光反应暗反应

场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质

条件光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、CO2、ATP、[H]

反应光能的吸收、传递、转换

○水的光解：

光

2H2O 4[H]+O2

○ATP的合成

酶

ADP+Pi+光能ATP 有机物（糖类的合成）

○CO2的固定：

酶

C5+CO22C3

○C3的还原

酶、[H]

2C3 （CH2O）+ C5

ATP

能量转化光能电能ATP中活跃

的化学能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能

联系光反应阶段的产物[H]是暗反

应中C3的还原剂，ATP为暗

反应阶段的进行提供能量暗反应阶段产生的ADP和Pi 为光反应阶段形成ATP提供了原料

注：（1）暗反应有光、无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行细胞呼吸，不进行暗反应。

（2）总光照时间相同时，光照和黑暗间隔处理比一直光照积累的有机物多，因为[H]、ATP 基本不积累，利用充分，但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。

五、CO

条件C3C5[H]和ATP（CH2O）

光照由弱强

（CO2浓度不变）

↓↑↑↑

光照由强弱

（CO2浓度不变）

↑↓↓↓

CO2浓度由低高↑↓↓↑

CO2浓度由低高↓↑↑↓

六、影响光合作用的因素

（一）内因

1.酶的种类、数量

2.叶面指数

随叶面积增大，总光合量不断增大，干物质积累不断增加，呼吸量不断增加。

当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许

多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积增大仍不断增加，

故干物质积累量逐渐降低。

生产应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免

枝叶徒长；合理密植。

3.叶龄

OA：随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体

不断增多，光合速率不断增加。

AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率稳定。

BC：老叶时，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率下

降。