生物必修一能量之源——光与光合作用

1、能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光能转化为化学能被细胞所吸光能转化为化学能被细胞所吸收的过程称为收的过程称为光合作用光合作用。 太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。 绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？正常苗正常苗白化苗白化苗正常幼苗正常幼苗能进行光能进行光合作用制合作用制造有机养造有机养料料白化苗不白化苗不能进行光能进行光合作用，合作用，无法制造无法制造有机养料有机养料这说明光合作用需要色素去捕获光能。这说明光合作用需要色素去捕获光能。 捕获光能的色素 今天，下面的这个实验，主要目的是探究今天，下面的

2、这个实验，主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法，并设法将这些色素分离开。和分离的方法，并设法将这些色素分离开。 绿叶中有哪些色素呢？绿叶中有哪些色素呢？叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离 【实 验】一、实验原理一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度分子随层析液在滤纸条

3、上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用因而可用层析液将不同的色素分离层析液将不同的色素分离。实验步骤：实验步骤：提取色素：提取色素：制备滤纸条制备滤纸条画滤液细线画滤液细线色素分离色素分离观察结果观察结果5g绿色叶片（剪碎）绿色叶片（剪碎）+少许少许SiO2+CaCO3+10ml无水乙醇无水乙醇迅速充分研磨迅速充分研磨过滤收集绿色滤液，加盖过滤收集绿色滤液，加盖：方法方法：细、直、匀细、直、匀（纸层析法）：（纸层析法）：方法及注意事项方法及注意事项干燥后，重复几次干燥后，重复几次二、实验程序二、实验程序 方法与步骤：方法

4、与步骤：称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。实验结果：实验结果：讨论讨论：1.1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？宽窄如何？这说明了什么？2022-4-711三、实验关键三、实验关键1.选材时应注意选择选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿鲜嫩、色浓绿、无浆汁的、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以画滤液细线时应以细、齐、直细、齐、直为标准，重复为标准，

5、重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复复2-3次。次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液层析时不要让滤液细线触及层析液。四、注意事项四、注意事项1.因因丙酮和层析液丙酮和层析液都是易挥发且都是易挥发且有一定毒性的有一定毒性的有机溶剂有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。剂的挥发。2.在研磨时要加少许在研磨时要加少许二氧化硅二氧化硅，目的是为了研目的是为了研磨充分，磨充分，有利于色素的提取；加少许有利于色素的提取；加少许碳酸钙碳酸钙的目的是为

6、了的目的是为了防止防止研磨过程中，研磨过程中，叶绿体中的叶绿体中的色素受到破坏色素受到破坏。3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层色素易溶解在层析液中析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。，导致色素带不清晰，影响实验效果。2 2、色素的吸收光谱、色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液叶绿素：吸收蓝紫光和红光叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光类胡萝卜素：吸收

7、蓝紫光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 有些蔬菜大棚用红色或蓝色的有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光 叶绿素叶绿素a a和叶绿素

8、和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光蓝紫光。 注注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现射回来，所以叶片才呈现绿色绿色。 结论：结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？的什么部位？ 18171817年，两位法国科学家首次从植物中分年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。胞中的分布情况。 18651865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿年

9、，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体叶绿体。3.3.叶绿体叶绿体叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图捕捉光能的色素存在于细胞中的什捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？么部位？ 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图外膜外膜内膜内膜类囊体类囊体基粒基粒色素色素基质基质分布有分

10、布有注意：注意：叶绿体的外膜、内膜、类囊体薄膜叶绿体的外膜、内膜、类囊体薄膜都属于都属于 膜，基本支架都是膜，基本支架都是 生物生物磷脂双分子层磷脂双分子层3、含有的成分：、含有的成分： 少量的少量的 ； 色素：色素： 分布于分布于 ； 与与 有关的酶，分布在有关的酶，分布在叶绿体叶绿体 。少量少量DNA和和RNA基粒类囊体的薄膜上基粒类囊体的薄膜上光合作用光合作用基粒类囊体上、基质中基粒类囊体上、基质中讨论：讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？、实验材料选择、实验材料选择a 和和b 。a的优点是的优点是 ；b的优点是的优点是 。、没有空气的黑暗环境排

11、除了、没有空气的黑暗环境排除了 和和 干扰。干扰。、用极细的光束照射，叶绿体上可分为、用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和和 的部位，相当于一组的部位，相当于一组 实验。实验。、临时装片暴露在光下的实验再一、临时装片暴露在光下的实验再一次次 。水绵水绵好氧细菌好氧细菌叶绿体呈螺旋式带状，便于观察叶绿体呈螺旋式带状，便于观察可确定释放氧气多的部位可确定释放氧气多的部位氧气氧气光光光照多光照多光照少光照少对比对比验证实验结果验证实验结果叶绿体是进行光合作用的完整单位叶绿体是进行光合作用的完整单位光合色素光合色素位于基粒上位于基粒上含光合酶含光合酶位于基粒上位于基粒上和基质中和基质中1、含有的成分看

12、：、含有的成分看：2、结构上看：、结构上看：叶绿体内部有许多基粒，每个基叶绿体内部有许多基粒，每个基粒中有许多个类囊体粒中有许多个类囊体极大地扩展了受极大地扩展了受光面积光面积结论结论: 叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的吸收光能的色素分子色素分子，还有许多进行，还有许多进行光合作用所必需的光合作用所必需的酶酶。1通过纸层析分离绿叶中色素，结果在滤纸通过纸层析分离绿叶中色素，结果在滤纸条上出现四条色素带，从上到下依次为条上出现四条色素带，从上到下依次为 A胡萝卜素、叶黄素、叶绿素胡萝卜素、叶

13、黄素、叶绿素a、叶绿素、叶绿素bB胡萝卜素、叶绿素胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素、叶绿素b、叶黄素、叶黄素C叶绿素叶绿素b、叶绿素、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素、叶黄素、胡萝卜素D叶黄素、叶绿素叶黄素、叶绿素a、叶绿素、叶绿素b、胡萝卜素、胡萝卜素A2提取叶绿体中的色素时要加无水乙醇，其提取叶绿体中的色素时要加无水乙醇，其原因是原因是 A让色素溶解让色素溶解 B防止叶绿素被破坏防止叶绿素被破坏C便于将叶片研磨成匀浆便于将叶片研磨成匀浆 D促使叶绿体中色素分离促使叶绿体中色素分离A二、光合作用的原理和应用1 1、光合作用的概念、光合作用的概念指绿色植物通过叶绿体，利用光能，指绿色植物通过叶绿体，利用光

14、能，把二氧化碳和水转化成储存着能量把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。的有机物，并且释放出氧气的过程。2 2、光合作用的实质、光合作用的实质合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量光合作用的探究历程光合作用的探究历程结论：水分是结论：水分是植物建造自身植物建造自身的原料。的原料。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳栽培的柳树实验树实验普利斯特利的实验普利斯特利的实验一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验年普利斯特利实验普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结有人重复

15、了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验普利斯特利的实验: 到到1785年，发现了空气的组年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出成，人们才明确绿叶在光下放出的是的是O2，吸收的是吸收的是CO2。光光能能化化学学能能储存在什么储存在什么物质中？物质中？德国德国梅耶梅耶只有在只有在阳光照射阳光照射下才能成功；下才能成功；植物体只有绿叶才能植物体只有绿叶才能更新空气更新空气。 1864年，年，萨克斯萨克斯(德德)的实验的实验一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光

16、18641864年，德国萨克斯实验年，德国萨克斯实验黑暗处理黑暗处理让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光绿叶在绿叶在光光下制造下制造淀粉淀粉。用碘蒸汽处理这片叶，用碘蒸汽处理这片叶，发现曝光的一半呈深发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。没有颜色变化。光合作用释放的光合作用释放的O2来自来自CO2还是还是H2O？恩格尔曼实验恩格尔曼实验:光合作用的场所是叶绿体，光合作用的场所是叶绿体，O2O2是在叶绿体产生是在叶绿体产生的的第一组第一组H2180C02H20C18O2第二组第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）美国鲁宾和卡门实验（同位

17、素标记法）第一组和第二组第一组和第二组O O2 2的质量比？的质量比？9:8第一组第一组光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？提出问题：提出问题：光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？研究方法：研究方法： 同位素标记法同位素标记法碳的同位素：碳的同位素：14C美国科学家卡尔文实验：美国科学家卡尔文实验：实验材料：实验材料：小球藻（一种单细胞的绿藻）小

18、球藻（一种单细胞的绿藻） 用用14CO2供小球藻进行光合作用，然后供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。在光合作用中转化成有机物中碳的途径。卡尔文循环卡尔文循环美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻，供小球藻进行光合作用，探明了进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C的去向，称为卡的去向，称为卡尔文循环。尔文循环。卡尔文循环卡尔文循环年代年代科学家科学家结论结论16641664海尔蒙特海尔蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料17711

19、771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所。光合作用的场所。19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产

20、物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2 1.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（一定的条件，这些条件是（ ）A、光照、有空气、临时装片中无、光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液稀溶液B、光照、无空气、临时装片中有、光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液稀溶液C、黑暗、有空气、临时装片中无、黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液稀溶液D、黑暗、无空气、临时装片中有、黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液稀溶

21、液B 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把CO2和和H2O转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物，并，并释放出释放出O2的过程。的过程。反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类光合作用的反应式：光合作用的反应式：光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O* （CH2O）+O*26CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体光合作用过程光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应在白

22、天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应叶叶绿绿体体色色素素2H2O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2HADP Pi酶酶ATP2C3多种酶参多种酶参加催化加催化供氢供氢供能供能还还原原CH2O暗反应光反应CO2C5固固定定色色素素光光能能1.光反应阶段光反应阶段酶酶光、光、色素、色素、叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光能 酶酶（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi 能量（能量（光能光能） ATP酶酶条件条件 ：场所：场

23、所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化： 光能光能转变为转变为ATP中活跃的中活跃的化学能化学能光反应光反应色素色素ADP+PiATP2H2OO2酶酶吸收吸收光解光解光能光能4H2.暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C C3 3的还原的还原：ATPH 、ADP+Pi叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化： ATP中活跃的化学能中活跃的化学能转变为糖类等转变为糖类等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能2C3酶酶H 、ATP2C3CH2OC5多种酶多种酶固定固定还原还原CO2ADP+PiAT

24、P酶酶能能H暗反应暗反应糖类糖类(CH2O)B2.光反应为暗反应提供的物质是（光反应为暗反应提供的物质是（ ）AH和和H2OBH和和ATPCATP和和CO2 DH2O和和CO2【高考警示钟高考警示钟】1.1.光合作用光反应产生的光合作用光反应产生的ATPATP只用于暗反应阶只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需所需ATPATP只能来自细胞呼吸。只能来自细胞呼吸。2.CO2.CO2 2中的中的C C先进入先进入C C3 3然后进入然后进入(CH(CH2 2O)O)。 联系联系比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应光反应阶段光反应阶段暗反应阶段

25、暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶不需光、酶、不需光、酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解；水的光解； ATP的生成的生成CO2的固定；的固定； C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi 。 CO2+H2O （CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体讨论：讨论：条件变化时，各种

26、物质合成量的动态变化。条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件条件C3C5H和和ATP(CH2O)合合成量成量停止光照停止光照COCO2 2供应不变供应不变光照不变光照不变 停止停止COCO2 2供应供应增加增加 减少减少减少减少减少或减少或没有没有减少减少增加增加增加增加减少减少3、叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列、叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是 A. 叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B. H2O在光下分解为在光下分解为H和和O2的过程发生在基的过程发生在基质中质中C.

27、CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上的固定过程发生在类囊体薄膜上 D. 光合作用的产物光合作用的产物淀粉是在基质中合成淀粉是在基质中合成的的D4、关于光合作用的叙述，下列正确的一项是、关于光合作用的叙述，下列正确的一项是 （ ）A光合作用的两个阶段均有光合作用的两个阶段均有H和和ATP产产生生 B光合作用中产生的光合作用中产生的O2来自于来自于CO2中的氧中的氧C光合作用固定光合作用固定CO2的是一种的是一种C5化合物化合物 D光合作用的暗反应必须在暗处进行光合作用的暗反应必须在暗处进行C5.如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是（述正确的

28、是（ ）A该反应的场所是叶绿体的类囊体该反应的场所是叶绿体的类囊体BC3生成生成C6H12O6需要需要H、ATP和多种酶和多种酶C提高温度一定能促进提高温度一定能促进C6H12O6的生成的生成D无光条件有利于暗反应进行无光条件有利于暗反应进行 B色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：碳的转移途径：碳的转移途径：CO2C3（CH2O）光能转换为生命动力的过程光能光能光光反应反应ATPATP中活中活跃的化跃的化学能学能有机物有机物中稳定

29、中稳定的化学的化学能能各项生各项生命活动命活动ATPATP中活中活跃的化跃的化学能学能利用利用细胞细胞呼吸呼吸光合作用光合作用暗暗反应反应直接的能量来源：直接的能量来源：ATP最终的能量来源：最终的能量来源：太阳的光能太阳的光能下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是

30、_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_， H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5C3糖类糖类 能够直接把从外界环境能够直接把从外界环境摄取的无机物转摄取的无机物转变成为自身的组成物质变成为自身的组成物质，并储存了能量的一，并储存了能量的一类生物类生物 不能直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能，只能把从外界把从外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转变成自身的转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物组成物质，并

31、储存了能量的一类生物 如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：人、动物、真菌如：人、动物、真菌(如蘑菇如蘑菇) 、多数的细菌（乳酸菌、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等大肠杆菌）等自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：7 7、化能合成作用、化能合成作用化能合成作用化能合成作用光合作用光合作用 以以光光为能源，以为能源，以CO2和和H2O（无机物无机物）为原料合成）为原料合成糖类（糖类（有机物有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如例如绿色植物绿色植物。化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环

32、境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来来制造有机物。少数的制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌细菌，如硝化细菌。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化某些无机物氧化时所释放的能量时所释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类等少数种类的细菌的细菌7 7、化能合成作用、化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O

33、+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量【技巧点拨台技巧点拨台】光合速率与呼吸速率光合速率与呼吸速率(1)(1)曲线曲线 真正光合速率真正光合速率=净光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率光合速率光合速率(光合强度光合强度)：是指一定量的植物（如一定是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如产的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如产生多少生多少O2、消耗多少、消耗多少CO2、合成

34、多少淀粉）、合成多少淀粉）表观表观（净）（净）光合速率、真正光合速率、真正（总）（总）光合速率光合速率表观光合速率表观光合速率 = 真正光合速率真正光合速率呼吸速率呼吸速率O O2 2的产生量的产生量COCO2 2的消耗量的消耗量光合作用光合作用C C6 6H H1212O O6 6产生量产生量光合速率，通常以吸收光合速率，通常以吸收COCO2 2mg/hmg/h* *cmcm2 2表示表示真正光合速率真正光合速率= = 净净( (表观表观) )光合速率光合速率+ +呼吸速率呼吸速率光合作用的计算：光合作用的计算：光合作用原理的应用光合作用原理的应用影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因

35、素？COCO2 2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。环境因素影响光合速率环境因素影响光合速率 CO2 + 2H2O* 光能光能叶绿体叶绿体(CH2O)+ H2O + O2*原料原料条件条件产物产物怎样才能提高光合速率？怎样才能提高光合速率？ CO2浓度浓度 水水 分分 光光 照照 矿质元素矿质元素 温温

36、 度度1、光照、光照（1）.光照强度光照强度 A点：黑暗时，点：黑暗时， 只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O20A代表呼吸作用的大小代表呼吸作用的大小AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用 细胞呼吸细胞呼吸O2CO2CO2O2小于小于B点：光补偿点，点：光补偿点，光合作用光合作用 细胞呼吸细胞呼吸O2CO2等于等于BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用 细胞呼吸细胞呼吸O2CO2CO2O2大于大于 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。光补偿点、光饱和点

37、光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物光合速率与光强度的关系光合速率与光强度的关系1. 对植物而言，光照对植物而言，光照越强越好吗越强越好吗?2. 请在图上画出阴生请在图上画出阴生植物胡椒光合速率的植物胡椒光合速率的曲线曲线? 10 2010 5 0 5- -放出放出吸收吸收 O2(mg/dm2h)光照强度光照强度 (klx) ABCDE【变式备选变式备选】光照强度和光照强度和COCO2 2浓度是影响光合作用的两个主浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，下列图像是北方夏季某一晴天中棉花叶片光要外界因素，下列图像是北方夏季某一晴天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，其中正确的图

38、解是合作用强度的变化曲线，其中正确的图解是( )( )C C红光区红光区 蓝紫光区蓝紫光区（2）、不同光质不同光质(光的波长）对光的波长）对光合速率的影响光合速率的影响叶绿体叶绿体中的中的叶绿素叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，主要吸收红橙光和蓝紫光， 类胡类胡萝卜素萝卜素主要吸收蓝紫光，二者对主要吸收蓝紫光，二者对绿光绿光吸收的很少。吸收的很少。而白光包括七种光，所以最好而白光包括七种光，所以最好 1.1.下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图同波长光波的曲线图, ,请判定请判定A A和和B B分别为何种色素分别为何种色素（ ） 或

39、者问：对叶绿体中的某色素进行光谱分析，发或者问：对叶绿体中的某色素进行光谱分析，发现光谱中的现光谱中的蓝紫光区蓝紫光区和和红光区红光区呈黑色，则此色素可呈黑色，则此色素可能是能是 A.A.叶绿素、类胡萝卜素叶绿素、类胡萝卜素 B.B.类胡萝卜素、叶绿素类胡萝卜素、叶绿素 C.C.叶黄素、叶绿素叶黄素、叶绿素 D.D.叶绿素叶绿素a a、叶绿素、叶绿素b bA A（3）、光照时间）、光照时间 光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。2、温度温度呼吸作用呼

40、吸作用光合作用光合作用温度温度吸收或释放量吸收或释放量CO20 将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：日温日温() 夜温夜温()1117233033.2cm19.9cm2330.7cm24.9cm15.8cm1716.8cm10.9cm 温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜间温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。间温度

41、，从而提高作物产量（有机物积累量）。 影响光合速率的因素（温度）影响光合速率的因素（温度）1. 如何提高大田和温室如何提高大田和温室中的中的CO2含量含量? CO2浓度在浓度在1%以内时，光合速率会随以内时，光合速率会随CO2浓度的浓度的增高而增高。增高而增高。 农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有机肥。温室中可增施有机肥或使用机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。发生器等。2. 请在图上画出更弱光请在图上画出更弱光强度下光合速率的曲线强度下光合速率的曲线?3、CO2浓度浓度CO2浓度浓度光合速光合速率率 0ABNN：P P：KK：MgM

42、g：4、矿质营养矿质营养 (1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。 (2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。施肥料，可提高农作物产量。 5水分水分 (1)影响：水是光合作用的原料，缺水既影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关

43、闭，限制闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合进入叶片，从而间接影响光合作用。作用。 (2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。应用：根据作物的需水规律合理灌溉。预防干旱预防干旱合理灌溉合理灌溉1.水是光合作用的原料水是光合作用的原料2.水是体内各种化学反应的介质水是体内各种化学反应的介质3.水还影响气孔的开闭水还影响气孔的开闭,间接影响间接影响CO2进入植物体进入植物体水水在生产上的应用在生产上的应用对光合作用的影响对光合作用的影响外因外因光合作用强度光合作用强度O时间：时间：盛夏盛夏A 7 10 12 14 18多变量坐标图分析多变量坐标图分析注意：注意：（1 1）P P点光照强度较低，光

44、合作用强度低，不同的二氧化点光照强度较低，光合作用强度低，不同的二氧化碳浓度在此点的光合速率几乎相等。碳浓度在此点的光合速率几乎相等。（2 2）Q Q点光照强度适宜且相同条件下，光合速率随二氧化点光照强度适宜且相同条件下，光合速率随二氧化碳浓度升高而升高，但不能认为此点是三种浓度下的饱和碳浓度升高而升高，但不能认为此点是三种浓度下的饱和点，况且三个浓度的饱和点不同。点，况且三个浓度的饱和点不同。在在Q Q点升高二氧点升高二氧化碳浓度可提高化碳浓度可提高光合速率。光合速率。光照强度限制光照强度限制外界因素受二氧化碳浓度限制外界因素受二氧化碳浓度限制注意：注意：（1 1）P P点光照强度较低，光合

45、作用强度低，不同的温度在点光照强度较低，光合作用强度低，不同的温度在此点的光合速率几乎相等。此点的光合速率几乎相等。（2 2）Q Q点光照强度适宜且相同条件下，光合速率随温度升点光照强度适宜且相同条件下，光合速率随温度升高而升高，但不能认为此点是三种温度下的饱和点，况且高而升高，但不能认为此点是三种温度下的饱和点，况且三个温度的饱和点不同。三个温度的饱和点不同。在在Q Q点升高温度点升高温度可提高光合速率。可提高光合速率。光照强度限制光照强度限制外界因素受温度限制外界因素受温度限制注意：注意：（1 1）在相同光照条件下，随二氧化碳浓度）在相同光照条件下，随二氧化碳浓度（或温度）升高，光合速率升

46、高。（或温度）升高，光合速率升高。（2 2）在相同二氧化碳浓度（或温度）条件）在相同二氧化碳浓度（或温度）条件下，随光照增强，光合速率升高。下，随光照增强，光合速率升高。（3 3）起点光合速率不为零，是因为细胞呼）起点光合速率不为零，是因为细胞呼吸释放二氧化碳或在较低温度条件下也能吸释放二氧化碳或在较低温度条件下也能进行一定得光合作用？进行一定得光合作用？发现规律发现规律P点时，限制光合速率的因素应为点时，限制光合速率的因素应为 所表示的因子，所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。随其因子的不断加强，光合速率不断提高。横坐标横坐标到到Q点时，点时， 所表示的因素不再是影响光合速率

47、的因子，所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子提高图示的其他因子横坐标横坐标图中甲、乙、丙分别表示几种环境因素对小麦光合作用图中甲、乙、丙分别表示几种环境因素对小麦光合作用强度的影响，除各图中所示因素外，其他因素均控制在强度的影响，除各图中所示因素外，其他因素均控制在小麦生长的适宜范围。请据图回答以下问题：小麦生长的适宜范围。请据图回答以下问题：能力提升能力提升1）甲图）甲图P点，限制小麦光合作用强度的因素为点，限制小麦光合作用强度的因素为 。乙图乙图Q点，高点，高CO2浓度条件下，若要进一步提高光合作用应注意满足浓度条

48、件下，若要进一步提高光合作用应注意满足植物生活的植物生活的 条件（请依据上述三图作答）。预计丙图条件（请依据上述三图作答）。预计丙图Q点之点之后后3条曲线的变化趋势条曲线的变化趋势为为 。光照强度光照强度适宜温度适宜温度3条曲线都会随着温度升高而呈逐渐下降趋势条曲线都会随着温度升高而呈逐渐下降趋势（2）夏天中午光照强烈时，小麦光合作用强度低的主）夏天中午光照强烈时，小麦光合作用强度低的主要原因可以用要原因可以用 图来说明，具体解释图来说明，具体解释为为 。（3）在气候寒冷时，即使在全日照下玫瑰也不能以最）在气候寒冷时，即使在全日照下玫瑰也不能以最快的速度生长，可以用快的速度生长，可以用 图来说

49、明，这是因为图来说明，这是因为 的缘故。的缘故。 乙乙 光照强烈时小麦叶片气孔逐渐关闭，导致体内光照强烈时小麦叶片气孔逐渐关闭，导致体内CO2浓度降低，光合作用强度下降浓度降低，光合作用强度下降甲和丙甲和丙气温较低气温较低，酶活性受限制酶活性受限制类囊体（基粒）基质在叶绿体类囊体膜中发生的，利用光能使水氧化成氧气，同时产生ATP和NADPH。在叶绿体基质中进行的，利用之前产生的ATP和NADPH，将CO2转变成糖类等有机物。三、光合作用过程【典例训练典例训练1 1】(2011(2011新课标全国卷新课标全国卷) )在光照等适宜条件在光照等适宜条件下，将培养在下，将培养在COCO2 2浓度为浓度

50、为1%1%环境中的某植物迅速转移到环境中的某植物迅速转移到COCO2 2浓度为浓度为0.003%0.003%的环境中，其叶片暗反应中的环境中，其叶片暗反应中C C3 3和和C C5 5微摩尔浓微摩尔浓度的变化趋势如图，回答问题：度的变化趋势如图，回答问题：(1)(1)图中物质图中物质A A是是_(C_(C3 3、C C5 5) )。(2)(2)在在COCO2 2浓度为浓度为1%1%的环境中，物质的环境中，物质B B的浓度比的浓度比A A低，原因是低，原因是_；将将COCO2 2浓度从浓度从1%1%迅速降低到迅速降低到0.003%0.003%后，物质后，物质B B浓度升高的原因是浓度升高的原因是

51、_。C3C3暗反应速率在该环境中已达到稳定，即暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3C3和和C5C5的含量稳的含量稳定。根据定。根据CO2+C5 2C3CO2+C5 2C3知，此时知，此时C3C3的分子数是的分子数是C5C5的的2 2倍，倍，因此因此B B的浓度比的浓度比A A低低当当CO2CO2浓度突然降低时，浓度突然降低时，C5C5的合成速率的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致不变，消耗速率却减慢，导致C5C5积累积累(3)(3)若使该植物继续处于若使该植物继续处于COCO2 2浓度为浓度为0.003%0.003%的环境中，暗的环境中，暗反应中反应中C C3 3和和C C5 5浓度达到稳定

52、时，物质浓度达到稳定时，物质A A的浓度将比的浓度将比B B的的_(_(低、高低、高) )。(4)CO(4)CO2 2浓度为浓度为0.003%0.003%时，该植物光合速率最大时所需要时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比的光照强度比COCO2 2浓度为浓度为1%1%时的时的_(_(高、低高、低) )，其原因，其原因是是_。高高低低CO2CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需浓度低时，暗反应的强度低，所需ATPATP和和H H少少环境因素对光合速率的综合影响环境因素对光合速率的综合影响较高光强度较高光强度CO2浓度浓度光合速光合速率率 0BA较低光强度较低光强度 光强度可以影响光强度可以影响

53、CO2饱和点的变化，同样道理，饱和点的变化，同样道理，温度，温度，CO2浓度也可以影响光饱和点的变化。浓度也可以影响光饱和点的变化。 光强度、光强度、温度和温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的。浓度对光合作用的影响是综合性的。光强度光强度AB（光补偿点）（光补偿点）（光饱和点）（光饱和点）CO2的吸收量的吸收量CO2的释放量的释放量光照强度的影响光照强度的影响温度，温度，CO2 一般情况下，光强度达到一般情况下，光强度达到B点后，限制光合速率点后，限制光合速率的主要原因有哪些？的主要原因有哪些？ 如图所示的如图所示的14四种实验条件下，测定了不同光照强度对四种实验条件下，测定了不同光照强

54、度对光合作用速率的影响。从以下实验可知，限制实验光合作用速率的影响。从以下实验可知，限制实验2、实验、实验3和和P点光合作用速率的因素分别是点光合作用速率的因素分别是()A光照强度；光照强度；CO2浓度；温度浓度；温度B温度；温度；CO2浓度；光照强度浓度；光照强度 CCO2浓度；温度；光照强度浓度；温度；光照强度D温度；光照强度；温度；光照强度；CO2浓度浓度B(1)(1)甲图表示在光照较弱的情况下，光合作用强度随甲图表示在光照较弱的情况下，光合作用强度随_ _ 的增加而增加。这种情况下，主要影响的是光合作用过程的的增加而增加。这种情况下，主要影响的是光合作用过程的_阶段。在光照超过某一强度

55、时，光合作用的强度不阶段。在光照超过某一强度时，光合作用的强度不再增加，此时主要是光合作用的再增加，此时主要是光合作用的_阶段受到限制。阶段受到限制。光照强度光照强度暗反应暗反应光反应光反应(2)(2)乙图中乙图中C C点对应的温度为植物光合作用的点对应的温度为植物光合作用的_。出现。出现CDCD段的原因是段的原因是_。最适温度最适温度随温度的升高，酶活性降低，光合作用强度降低随温度的升高，酶活性降低，光合作用强度降低1、如图装置（外界条件恒定），、如图装置（外界条件恒定），锥形瓶中植物能正常生活，玻璃锥形瓶中植物能正常生活，玻璃管中红色液滴是否会移动，如何管中红色液滴是否会移动，如何移动？为

56、什么？移动？为什么？2 2、如果如图装置进行遮光处理较、如果如图装置进行遮光处理较长时间，玻璃管中红色液滴是否长时间，玻璃管中红色液滴是否会移动，如何移动？为什么？会移动，如何移动？为什么？ 不移动不移动（三）、细胞呼吸与光合作用（三）、细胞呼吸与光合作用开始不移动，一段时间后向右移动开始不移动，一段时间后向右移动NaHCONaHCO3 3内置含内置含NaHCO3溶液的烧杯呢溶液的烧杯呢（三）、细胞呼吸与光合作用（三）、细胞呼吸与光合作用净光合作用释放氧气量净光合作用释放氧气量3 3、红色液滴向右移动了、红色液滴向右移动了X X，请，请问问X X的生物学意义是什么？的生物学意义是什么？细胞呼吸

57、细胞呼吸净光合作用净光合作用（表观光合作用）（表观光合作用）真正光合作用真正光合作用（实际光合作用）（实际光合作用）=+NaHCONaHCO3 3在自然条件下，外界条件（温度、湿度、气压等）不在自然条件下，外界条件（温度、湿度、气压等）不可能恒定，处在不断变化之中，因此我们用上述这样可能恒定，处在不断变化之中，因此我们用上述这样一个实验装置来测定细胞呼吸或光合作用是不很准确一个实验装置来测定细胞呼吸或光合作用是不很准确的，我们必须设置的，我们必须设置 ，来排除外界，来排除外界条件变化对实验结果的干扰。条件变化对实验结果的干扰。如何设置对照实验，来排除外界如何设置对照实验，来排除外界条件变化对实

58、验结果的干扰？条件变化对实验结果的干扰？对照实验对照实验用死的相应的生物来替换活的用死的相应的生物来替换活的生物，其他条件不变生物，其他条件不变如果原实验组装置红色液滴如果原实验组装置红色液滴左移左移x x，对照组红色液滴右移，对照组红色液滴右移y y，则酵母菌实际消耗氧气，则酵母菌实际消耗氧气为为 。x+y死酵母菌死酵母菌NaOHNaOHNaOHNaOH溶液溶液酵母菌酵母菌培养液培养液用某种大小相似的轮藻叶片分组进行光合作用实验：已知叶片实验前用某种大小相似的轮藻叶片分组进行光合作用实验：已知叶片实验前重量，在不同温度下分别暗处理重量，在不同温度下分别暗处理1 h1 h，测其重量变化，立即光照，测其重量变化，立即光照1 1 h(h(光照强度相同光照强度相同) )，再测其重量变化，得到如下结果：，再测其重量变化，得到如下结果：组别组别 一一 二二 三三 四四 温度温度/ 2727 2828 2929 3030 暗处理后重量变化暗处理后重量变化/mg/mg -1-1 -2-2 -3-3 -1-1 光照后与暗处理前重量光照后与暗处理前重量变化变化/mg/mg +3+3 +3+3 +3+3 +1+1以下说法错误的是以下说法错误的是( )( )A.A.该轮藻呼吸作用酶的最适宜温度约为该轮藻呼吸作用酶的最适宜温度约为29 29 B.B.光照时，第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等光照时