第4节 光与光合作用

1、第第4 4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构 例例11有关叶绿体色素的提取和分离实验，正确的是有关叶绿体色素的提取和分离实验，正确的是 A A色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同B B研磨叶片时加研磨叶片时加CaCOCaCO3 3的作用是使研磨更加充分的作用是使研磨更加充分C C若用叶黄素缺失的水稻叶片进行实验，与正常叶片若用叶黄素缺失的水稻叶片进行实验，与正常叶片相比，色素带缺第相比，色素带缺第2 2条条D D类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 例例22右图表

2、示某同学做右图表示某同学做“叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离”的实验改进装置，下列叙述，错误的是的实验改进装置，下列叙述，错误的是 A A应向培养皿中倒入层析液应向培养皿中倒入层析液B B应将滤液滴在应将滤液滴在a a处，而不能滴在处，而不能滴在b b处处C C实验结果应得到四个不同颜色的同心圆实验结果应得到四个不同颜色的同心圆( (近似圆形近似圆形) )D D实验得到若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色实验得到若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构 实验：绿叶中色素的提取和分离实验：绿叶中色素的提取和分离色素的色素的提取提取实验原

3、理：实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇中，可用无水乙醇无水乙醇提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素色素的色素的分离分离实验原理：实验原理：各种色素在各种色素在层析液层析液中的溶解度不同中的溶解度不同纸层析法纸层析法 溶解度溶解度高高，扩散速度，扩散速度快快，位于，位于上面上面 溶解度溶解度低低，扩散速度，扩散速度慢慢，位于，位于下面下面1、提取提取绿叶中的色素绿叶中的色素（1）称取：取）称取：取5g绿叶剪碎放入研钵中绿叶剪碎放入研钵中（2）研磨）研磨:加少许加少许二氧化硅二氧化硅和和碳酸钙碳酸钙，再加入再加入10mL无水乙醇无水乙醇,进行

4、进行迅速、充分迅速、充分的研磨。的研磨。（3）过滤：将研磨液迅速倒入基部）过滤：将研磨液迅速倒入基部垫有垫有单层尼龙布单层尼龙布的漏斗过滤，用试管的漏斗过滤，用试管收集后及时用收集后及时用棉塞棉塞塞紧试管口。塞紧试管口。实验步骤：实验步骤：2、制备滤纸条、制备滤纸条铅笔线铅笔线1cm取取干燥干燥滤纸将一端滤纸将一端剪去剪去两角两角，在距这一端，在距这一端1cm处处用铅笔用铅笔画一条细线。画一条细线。3、画滤液细线、画滤液细线滤液细线滤液细线吸取少量滤液，沿铅笔线吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画一条均匀画一条细而直细而直的线。的线。待风干后，待风干后，重复画重复画23次次。4、分离分离绿叶中的色素绿

5、叶中的色素将适量的层析液倒入试管将适量的层析液倒入试管（或小烧杯），将滤纸条（或小烧杯），将滤纸条插入层析液，插入层析液，不能让滤液不能让滤液细线触及层析液细线触及层析液。层析液层析液实验过程实验过程中的相关操作注意中的相关操作注意事项与事项与其操作其操作目的目的：使滤液中色素含量高使滤液中色素含量高溶解色素溶解色素使使研磨研磨更加更加充充分分防止乙醇挥发防止乙醇挥发；使叶绿体；使叶绿体完全破裂以完全破裂以充分充分提取提取色素色素防止乙醇挥发防止乙醇挥发，亦可防止，亦可防止色素被氧化色素被氧化防止叶绿素被破坏防止叶绿素被破坏使层析液在滤纸条上扩散快使层析液在滤纸条上扩散快防止层析液在滤纸条的边

6、缘防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快处扩散过快使色素带平整，不重叠使色素带平整，不重叠增加色素在滤纸上附着量，增加色素在滤纸上附着量，实验结果更明显实验结果更明显 防止色素溶解层析液中防止色素溶解层析液中橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素含量最少含量最少，溶解度，溶解度最高最高溶解度最低，溶解度最低，扩散速度最慢扩散速度最慢含量最多含量最多3/43/41/41/40波长吸收光能的百分比50100叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b类胡萝卜素类胡萝卜素各种色素的吸收光谱蓝蓝紫紫光蓝蓝紫紫光光和和红红光光恩格尔曼第二个实验结果：光通过三棱镜后会呈现恩格尔曼第二个实

7、验结果：光通过三棱镜后会呈现一条连续的色带，而使用通过三棱镜的光照射上述一条连续的色带，而使用通过三棱镜的光照射上述实验中的水绵时，好氧性的细菌聚集在红光和蓝紫实验中的水绵时，好氧性的细菌聚集在红光和蓝紫光区域，造成这种现象的原因是什么？光区域，造成这种现象的原因是什么？说明说明叶绿体中叶绿体中的的色素色素主要主要吸收红光吸收红光和和蓝紫光，蓝紫光，用于光合用于光合作用作用、放出氧气。、放出氧气。1 1、在做、在做“绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示（丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示（“+”“+

8、”表示使用，表示使用，“”表示未使用），其余操作均正常，他表示未使用），其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为们所得的实验结果依次应为 A A B BC CD D二、二、光合作用的探究历程光合作用的探究历程1717世纪世纪4040年代、赫尔蒙特年代、赫尔蒙特只浇水、只浇水、五年后五年后结论：植物增重主要来自水分结论：植物增重主要来自水分英国、普利斯特利的实验英国、普利斯特利的实验荷兰、英格豪斯的实验荷兰、英格豪斯的实验结论：结论：绿色植物可以更新空气绿色植物可以更新空气结论结论1 1：只有在光下：只有在光下植物植物才能更新空气。才能更新空气。结论结论2 2：植物体的植物体的绿叶绿叶在光在光

9、下才能更新空气。下才能更新空气。17851785年，科学家明确绿年，科学家明确绿叶在光照下放出的气体叶在光照下放出的气体是是氧气氧气，吸收的气体是，吸收的气体是二氧化碳二氧化碳。1845年，梅耶指出，植年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，物在进行光合作用时，把把光能光能转变成转变成化学能化学能储储存起来。存起来。一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片在暗处放置几小的叶片 萨萨克克斯斯实实验验暗处理暗处理光照光照酒精酒精脱色脱色碘蒸汽处理碘蒸汽处理结论：结论：植物光合作用的产物还有淀粉。植物光合作用的产物还有淀粉。（一）光合作用的探究历程鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：鲁宾和

10、卡门（美）的同位素标记实验：结论：结论：光合作用产生的氧气来自于水光合作用产生的氧气来自于水光合作用探索历程总光合作用探索历程总结结：2CO2O2光照光照淀粉淀粉叶绿体叶绿体光合作用化学反应式：光合作用化学反应式： 例例33下图为高等绿色植物光合作用图解，以下正确的是下图为高等绿色植物光合作用图解，以下正确的是A A是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B B是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段C C是三碳化合物，能被氧化为是三碳化合物，能被氧化为(CH(CH2 2O)O)D D是是ATPATP，在叶绿体基质中生成，在叶绿体基质

11、中生成 三、三、光合作用的光合作用的过过程程 例例44下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图判断下列下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图判断下列有关说法中不正确的是有关说法中不正确的是A A光合作用的光反应在光合作用的光反应在A A处进行，必须在有光条件下进行处进行，必须在有光条件下进行B B光合作用过程中释放的光合作用过程中释放的O O2 2来自于来自于H H2 2O OC C光合作用的暗反应在光合作用的暗反应在B B处进行，必须在无光条件下进行处进行，必须在无光条件下进行D D光合作用过程中光合作用过程中COCO2 2被固定并还原成图中的甲物质被固定并还原成图中的甲物质 例例55下图表示水稻

12、一个成熟叶肉细胞代谢的某些过程下图表示水稻一个成熟叶肉细胞代谢的某些过程( (图图中数字代表物质，中数字代表物质， a a、b b代表细胞器代表细胞器) )。下列有关分析和判。下列有关分析和判断中，错误的是断中，错误的是A A有有a a的细胞一定有的细胞一定有b b，而有而有b b的细胞却不一定有的细胞却不一定有a aB B如果用如果用1818O O标记图中的，标记图中的，则可能会出现少量的具有则可能会出现少量的具有放射性的放射性的C C在在b b内膜分布有内膜分布有ATPATP合成酶，合成酶，而在而在a a的基质中没有的基质中没有ATPATP合成酶合成酶D D此类细胞可作为观察此类细胞可作为

13、观察DNADNA和和RNARNA在细胞中的分布的实验材料在细胞中的分布的实验材料 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类囊体的薄膜类囊体的薄膜暗反应暗反应叶绿体基质叶绿体基质三、光合作用的过程光反应： 条件：条件：叶绿体叶绿体中色素中色素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H 过程：过程： 场所：场所：类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上H2OHO2ADP+Pi+光能光能ATPADP+Pi酶酶ATP暗反应：CO2C5 固固 定定2C3H供氢供氢酶酶(CH2O) 场所：场所：

14、条件：条件： 过程：过程：多种酶多种酶参加催化参加催化co2+ C52c32c3(CH2O)C5H ATPATPADP+Pi +能量能量还还 原原ATP供能供能ADP+Pi卡尔文循环卡尔文循环光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化光反应光反应暗反应暗反应联系联系类囊体的薄膜类囊体的薄膜叶绿体基质叶绿体基质光、色素、酶、水、光、色素、酶、水、ADPADP、 PiPiHH、ATPATP、酶、酶、 COCO2 2 、C C5水的光解水的光解ATPATP的生成的生成COCO2 2的固定的固定 C C3 3的还原的还原光能光能ATPATP中活跃的化学能中

15、活跃的化学能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能1 1、光反应为暗反应准备了还原剂、光反应为暗反应准备了还原剂HH和和ATPATP；2 2、暗反应为光反应补充消耗掉的、暗反应为光反应补充消耗掉的ADPADP和和PiPi。请分析光下的植物突然停止光照后，请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的其体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量化合物的含量短时间内短时间内如何变化？如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止请分析光下的植物突然停止请分析光下的植物突然停止CO2的供的供应后，其体内的应后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如

16、何变化？的含量如何变化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 H ATP CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体(色素、酶）色素、酶）Mg、N、P等矿质元素；等矿质元素；酶的活性受温度等影响酶的活性受温度等影响光照强度、光质、光照时间；光照强度、光质、光照时间；气体反应物气体反应物作为反应物和反应的媒介；作为反应物和反应的媒介；水分水分气孔气孔开开闭闭CO2供应供应四、环境因素对四、环境因素对光合作用光合作用强度强度的的影响影响光照强度光照强度A A点点: :光照强度为光照强度为0 0时只进行细胞呼吸，释放的时只进行细胞呼吸，释放的COCO2

17、 2量量可表示此时细胞呼吸的强度。可表示此时细胞呼吸的强度。ABAB段段：随光照强度增强，光合作用强度增强，随光照强度增强，光合作用强度增强，COCO2 2释放量逐渐减少，细胞呼吸产释放量逐渐减少，细胞呼吸产生生的的COCO2 2一部分用于光合作用，一部分用于光合作用，细胞呼吸强度大于光合作用强度。细胞呼吸强度大于光合作用强度。B B点点：细胞呼吸释放的二氧化碳刚好全部用于光合作用，即光合作用强度等于细细胞呼吸释放的二氧化碳刚好全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。胞呼吸强度。B B点点称为光补偿点称为光补偿点BCBC段：段：随光照强度不断加强，光合作用强度加强，随光照强度不断加强

18、，光合作用强度加强，至至C C点点不再增强则不再增强则为光饱和点为光饱和点若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表阴生阴生植物。一般阳生植物的光补偿点植物。一般阳生植物的光补偿点和光和光饱和点都饱和点都比阴生植物高。比阴生植物高。 光光的成分的成分（光质）（光质）光照光照时间时间农业生产启示温室大棚适当提高光温室大棚适当提高光照照强度强度延长光照时间延长光照时间合理密植（增加受光面积）合理密植（增加受光面积）温室大棚采用无色透明玻璃温室大棚采用无色透明玻璃（1 1）光光( (2 2) )温度温度光合作用是在多种酶的催化下进行的，光合作用是在多种酶的催化下进行的，温度

19、直接影响酶的活性温度直接影响酶的活性。农业生产启示适时播种适时播种温室栽培植物时，白天适当提温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度。高温度，晚上适当降低温度。( (3 3) )COCO2 2的浓度的浓度BA光合作用强度光合作用强度在一定浓度范围内，随在一定浓度范围内，随CO2浓度增加，光合作用强度加强浓度增加，光合作用强度加强A点：表示进行光合作用所需点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。的最低浓度。B点：表示点：表示CO2饱和点，超过饱和点，超过该点该点光合光合作用作用强度不再增加强度不再增加农业生产启示合理密植，合理密植，“正其行，通其风正其行，通其风”温室栽培植物时，增施

20、农家肥温室栽培植物时，增施农家肥料（有机肥）或使用一定量干冰料（有机肥）或使用一定量干冰( (4 4) )必需矿质元素必需矿质元素在一定浓度范围内，增大必需元素（如在一定浓度范围内，增大必需元素（如N N、P P、K K、MgMg等）的供应可提高光合速率，但超过一定浓度后，会等）的供应可提高光合速率，但超过一定浓度后，会因土壤浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。因土壤浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。农业生产启示合理施肥合理施肥( (5 5) )水分水分水是光合作用的原料，缺水既可水是光合作用的原料，缺水既可直接影响直接影响光合作光合作用，又会导致叶片用，又会导致叶片气孔关闭气孔关闭，限制，限制

21、COCO2 2进入叶片，进入叶片，从而从而间接影响间接影响光合作用。光合作用。农业生产启示合理灌溉合理灌溉1、人参是一种适宜在森林底层生活的植物，胡杨是一种适宜在沙人参是一种适宜在森林底层生活的植物，胡杨是一种适宜在沙漠环境生活的植物。图漠环境生活的植物。图1是上述两种植物（用甲、乙表示）单位时是上述两种植物（用甲、乙表示）单位时间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图2表示甲表示甲植物叶肉细胞中两种细胞器在图植物叶肉细胞中两种细胞器在图1中四种不同光照强度（中四种不同光照强度（0、b1、b2、c）下的生理状态。请据图分析回答：）下的

22、生理状态。请据图分析回答：（1）甲乙两甲乙两种植物种植物分别分别是是_；当光照强度为当光照强度为b1，甲植，甲植物叶肉细胞内产生物叶肉细胞内产生ATP的场所有的场所有_。（2）对于甲植物来说，图）对于甲植物来说，图2中中、状态对应图状态对应图1的光照的光照强度依次是强度依次是 _。（3）假如胡杨、人参两种植物叶绿体中的基粒大小和基粒类囊体）假如胡杨、人参两种植物叶绿体中的基粒大小和基粒类囊体层数存在较大差异，从结构与功能相适应的角度分析，含有较大基层数存在较大差异，从结构与功能相适应的角度分析，含有较大基粒和较多类囊体层数的植物是粒和较多类囊体层数的植物是 _。胡杨胡杨人参人参叶绿体叶绿体线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质cb2b10人参人参（4 4）漫射光环境中，光线以较短波长的光占优势。右图为叶绿素）漫射光环境中，光线以较短波长的光占优势。右图为叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b的吸收光谱（暗带表示被吸收的光线），则胡杨、人参的吸收光谱（暗带表示被吸收的光线），则胡杨、人参两种植物中，叶绿素两种