第五章第4节能量之源—光与光合作用.doc

第五章第4节 能量之源 光与光合作用要点1：捕获光能的色素绿叶中色素的提取和分离（课本实验，见P97-98） 1实验原理 （1）提取：绿叶中的色素溶于有机溶剂（如：无水乙醇、丙酮）而不溶于水，可用有机溶剂提取色素。 （2）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。 3注意事项 （1）提取 选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 提取色素：研磨要迅速、充分。 加少量SiO2 的目的：确保研磨充分； 加少量CaCO3 的目的：防止色素被破坏。 用尼龙布（或脱脂棉）过滤，不能用滤纸（色素容易扩散在滤纸上，更难提取） 提取时不用滤纸，分离时才用。 （2）制备滤纸条（用于分离色素）：滤纸条长、宽小于试管的长、宽，在滤纸条的一端剪去两角（防止两边色素扩散过快）； 在距离剪去两角的一端1cm处画铅笔线。 （3）画滤液细线：细且直（画时：毛细吸管的管口要细、要齐，画线时速度快且均匀） 不细不直，会引起色素带的重叠；滤液细线要干后重复画一、二次（目的是提高滤液细线中色素的含量） 未干，会导致色素带过宽，层析时色素带出现重叠。 （4）色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。分离时有用滤纸。 4.实验结果 滤纸条色素带有四条，由上到下分别是（记住顺序） 色素带宽、窄表明含量不同 胡萝卜素：橙黄色 类胡萝卜素（占1/4）：主要吸收蓝紫光 叶 黄 素：黄 色 叶绿素a ：蓝绿色 叶绿素（占3/4）：主要吸收蓝紫光、红光） 叶绿素b ：黄绿色 注：叶片呈绿色原因（叶片中叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来）； 大棚栽培应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜遮盖或补充什么颜色的光源？（应选 用无色 红色 蓝、紫色，不用绿色）； 叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 5. 实验异常现象分析 （1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分，色素未能充分提取出来。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取 色素)。 选材使用的绿叶过少或放置数天，滤液色素(叶绿素)太少。 （2）滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。 （3）滤纸条看不见色素带 忘记画滤液细线。 滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。要点2：叶绿体的结构和功能 1.结构（注意与线粒体结构对比） 结构模式图 外膜 外表 双层膜 内膜 四种色素：吸收光能、传递光能 基质 少数处于特殊状态的叶绿素a：转换光能 内部 功能 基粒：由囊状结构（类囊体）堆叠而成，与内膜未连在一起 分布色素（光合色素）注：（1）内膜、基质、基粒上含有多种进行光合作用所必需的酶； （2）细胞中色素有光合色素（分布在叶绿体上，有四种）和非光合色素（如：花青素），它们共同影响植物器官颜色。 2.功能：光合作用的场所（唯一场所） 线粒体是呼吸作用的主要场所注：叶绿体是进行光合作用的细胞器，但仅有叶绿体不能完成光合作用全过程，因为还需酶的参与。 3.叶绿体功能的实验验证（恩格尔曼实验，见课本P100）水 绵 黑 暗 极细光束 好氧细菌只分布在叶绿体被光束照射部位的周围好氧细菌 无空气 暴露在光下 好氧细菌分布在叶绿体所有受光部分注：（1）选择水绵（藻类植物）作为实验材料的原因是：水绵有带状叶绿体，螺旋分布在细胞中，便于观察和分析。 （2）将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和O2的影响。 （3）设置细光线和好氧菌的好处：能够准确判断出水绵细胞中产生氧气的部位。补充：4.影响叶绿素合成的因素 （1）光照：主要影响条件，在黑暗中不能合成，使叶片变黄。 （2）温度：低温时叶绿素分子易被破坏，使叶片变黄。 （3）必需元素：缺N、Mg、Fe，导致叶绿素无法合成。注：Mg是叶绿体中的色素分子必不可少的必需元素（） Mg不是类胡萝卜素的必需元素要点3：光合作用的原理和应用 1.光合作用的探究历程 2.光合作用过程（1） 概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转换成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 （2）光合作用的总反应式（标出各元素的去向） H2O O2 O CO2 （CH2O） C：CO2 C3 （CH2O） H：H2O H （CH2O） （3）光合作用过程图解 （4）光反应与暗反应的区别与联系项目光反应暗反应条件需色素、光、酶、水不需色素和光， 需要多种酶、ATP、 H、CO2 场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质物质转化水的光解：2H2O4HO2ATP的合成：ADPPi光能 ATP能量转换光能电能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能关系 注：光合作用时间：光反应 短促；暗反应 较缓慢。 光反应为暗反应提供两种重要物质：H和ATP 。 暗反应为光反应也提供两种物质：ADP、Pi 。 没有光反应，暗反应无法进行（所以植物晚上只进行呼吸作用，不进行光合作用）； 没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。 色素只存在于光反应部位叶绿体类囊体薄膜上；光反应和暗反应都需要酶参与， 因此与光合作用有关的酶存在于两个部位叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但暗 反应中酶的种类、数量多。 CO2 中C进入C3但不进入C5 ，最后进入（CH2O） 。C5中C不进入（CH2O），可用放 射性同位素标记法证明。 3.当外界条件改变(光照和CO2浓度骤变)对植物细胞内ATP、H、O2、C5、C3、（CH2O）等物质含量的影响（会分析、判断）,可以采用下图分析：分析：改变条件过程变化H、ATP的量O2的量C5的量C3的量（CH2O）的量CO2供应不变， 光照由强 弱过程减弱，过程减弱， 过程正常进行减少减少减少增加减少CO2供应不变， 光照由弱 强过程增强，过程增强， 过程正常进行增加增加增加减少增加光照不变， CO2供应由多 少过程减弱，过程正常进行，随C3减少减弱，过程正常增加减少增加减少减少光照不变， CO2供应由少 多过程增强，正常进行， 随C3增加增强，过程正常减少增加减少增加增加特别提醒:( （1）以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。 （2）以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，H和ATP含量变化是一致的。 （3）光合作用中光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。 （4）原核生物无叶绿体，但蓝藻等原核生物内存在光合片层和有关光合酶，也可进行光合作用。 （5）光下并不是只进行光合作用，细胞呼吸同时进行，如果有氧气释放，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；如果有二氧化碳释放，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度。要点4：环境因素对光合作用强度的影响 1 探究单因子对光合作用速率的影响 （1）光照强度对光合作用强度的影响 影响光反应据图解读：A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸； 即：在黑暗中呼吸所放出的CO2量AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度，且随光照强度加强，光合作用逐渐加强。B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)； 即：细胞呼吸所放出的CO2全部用于光合作用。BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度，且随光照强度加强，光合作用逐渐加强。 C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。 注：a、阴生植物的光补偿点、光饱和点都比阳生植物的低；b、在低光照强度下，阴生植物的光合作用强度比阳生植物的高。 应用：a、增大光照强度和延长光照时间；b、充分利用光能（合理搭配作物种类，实行“间作、套作、轮作”）；c、增大光照面积（合理密植）。 （2）CO2浓度对光合作用强度的影响 影响暗反应据图解读：A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度)；A点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B点：CO2饱和点(两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加。 应用：a、通风；b、增施农家肥或NH4HCO3以提高CO2浓度。 （3）据图解读：温度对光合作用强度的影响 主要影响暗反应据图解读：光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性，B点对应的温度为最适温度。一般植物在1035 下正常进行光合作用，其中AB段(1035 )随温度的升高而逐渐加强，B点(35 )以上由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，50 左右光合作用停止（但0以下还可进行光合作）。 应用：a、适时播种；b、温室栽培；c、调节昼夜温差。 2 探究多种因子对光合作用的影响 图1 图2 图3 P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。 分析：图1中，OP段影响因素是：光照强度；PQ段影响因素是：光照强度、温度；Q点以后，影响因素是：温度。同理可得出图2、图3的影响因素。要点5：真正光合速率、净光合速率、呼吸速率三者的关系 1、曲线解读 图 图 图 图A点（图）：表示黑暗中，只进行细胞呼吸，植物释放CO2，吸收O2。AB段（图）：表示细胞呼吸速率光合作用速率，植物释放CO2，吸收O2。B点（图）：表示细胞呼吸速率光合作用速率，植物外观上不与外界发生气体交换。B点后（图）：表示细胞呼吸速率光合作用速率，植物吸收CO2，释放O2。 2.三者关系 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率（1） 真正光合速率即为“有机物制造量或生产量”、“实际光合速率”、“真正光合量”； 净光合速率即为“有机物积累量”、“表观光合速率”、“表观光合量”；呼吸速率即为“呼吸作用量”。（2）净光合量、总光合量的几种描述： 植物或叶片吸收CO2（或释放O2）量 净光合量 植物或叶片“积累”葡萄糖量（或有机物量） 净光合量 植物或叶片“制造”或“生产”或“合成”有机物量 总光合量 叶绿体吸收CO2（或释放O2）量 总光合量 （3）光照强度、二氧化碳浓度与光合速率的关系曲线要点6：相关知识的比较 1.光合作用与细胞呼吸的比较项目光合作用细胞呼吸场所叶绿体活细胞(细胞质基质、线粒体或细胞质基质)条件只在光下进行有光、无光都能进行实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光能化学能(储能)稳定的化学能活跃的化学能(放能)代谢类型同化作用（或合成作用）异化作用（或分解作用）细胞绿色植物细胞和蓝藻、光合细菌所有活细胞2. H、ATP来源与去路的比较来 源去 路 H光合作用光反应中水的光解 作为暗反应阶段中的还原剂， 用于 C3 的还原。有氧呼吸第一阶段、第二阶段产生