光与光合作用

1、第12讲 能量之源光与光合作用（同位素标记法的实验应用、 探究影响光合作用的环境因素）一、捕获光能的色素和场所1光合色素(1)光合色素的种类：叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。叶绿素a呈蓝绿色；叶绿素b呈黄绿色。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙黄色和黄色。(2)功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素则主要吸收蓝紫光。(3)色素与吸收光谱 2叶绿体的结构 (1)叶绿体的结构：如下图，由外膜、内膜、叶绿体基质和基粒(由类囊体构成)组成，与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。

2、光合作用色素分布于类囊体薄膜上，因此光反应的场所是类囊体薄膜。 (2)叶绿体扩大反应面积的方式是类囊体薄膜叠加形成基粒。 (3)功能：叶绿体是进行光合作用的场所。 (4)分布：叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和幼嫩的皮层细胞。在高等植物中，尤其是在被子植物中，叶绿体在细胞质中的位置随光照强度而变化，在强光下，叶绿体以窄面受光，避免过强的光照对叶绿体的伤害，在弱光下，以宽面受光，以接受更多的光能。 二、“绿叶中色素的提取和分离”实验 1实验原理 (1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。 (2)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

3、慢，从而使各种色素相互分离。2方法步骤(1)提取色素称取绿叶剪碎研磨：加入少许SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布收集滤液(2)制备滤纸条长与宽略小于试管，在一端剪去两角在距剪去两角的一端1 cm处画铅笔线 (3)画滤液细线 沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线 干燥后，再画一两次 (4)色素分离 将滤纸条插入有3 mL层析液的试管中，有滤液细线的一端朝下 (5)观察结果：滤纸条上色素带有四条，如图： 3实验中几种化学试剂的作用 (1)无水乙醇用于提取绿叶中的色素。 (2)层析液用于分离绿叶中的色素。 (3)二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨

4、充分。 (4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。 4实验中的注意事项 (1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 (2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 (3)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。 (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。 5色素提取液呈淡绿色的原因分析 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小

5、。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。 四、光合作用的过程 1总反应式： 2光反应与暗反应的比较：比较项目光反应暗反应实质光能转换为化学能，并放出O2同化CO2形成有机物时间短促，以微秒计较缓慢条件需叶绿素、光、酶不需叶绿素和光，需要多种酶比较项目光反应暗反应场所在叶绿体类囊体结构的薄膜上进行在叶绿体内的基质中进行物质转化能量转换光能活跃化学能，并储存在ATP和H中ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能续表续表比较项目光反应暗反应图解关系光反应为暗反应提供还原剂H、能量ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成 3.当条件

6、改变时，C3、C5、ATP、H含量变化停止光照CO2供应不变突然光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应光照不变CO2大量供应C3增加减少减少增加C5减少增加增加减少ATP和H减少增加增加减少 五、影响光合作用的因素及光合作用原理在农业生产上的应用 1光照强度(1)曲线分析(如右图)A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照

7、强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。 BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。 (2)应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。 2CO2浓度 (1)曲线分析(如下图)：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A点表示进行光合作用

8、所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率 3温度 (1)曲线分析(如下图)：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。 (2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。 4必需元素供应对光合速率的影响 (1)曲线分析(如下图)：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，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